杠杆的平衡

方法一

目的 验证杠杆平衡的条件。

器材 自制杠杆，铁架台，测力计，细绳，钩码等。杠杆的制作方法

取约 80cm 长的均匀木条，在木条的正中间钻一小孔口为支点 O，从 O 点向两侧每隔 10cm 画一长线，每两条长线中间画一条短线，即制成一支杠杆。

操作

1. 在杠杆 O 点穿一细绳，悬挂在铁架台上。若不平衡，可在杠杆两端粘橡皮泥，直至达到平衡。

2. 在杠杆左侧a 点挂上重力为G1 的钩码，在右侧挂上重力为 G2 的钩码。移动

右侧钩码的位置至b 点时，杠杆平衡。此时有动力×动力臂=阻力×阻力臂。(3)改变G1、G2 的大小和作用点，可以重复验证。

1. 将阻力与动力的作用点移至支点O 的一侧（图b)，改变钩码的重力及 a、b 点的位置，同样可以得到以上结论。

2. 仍用图(b)装置，改变动力（即测力计对杠杆的拉力）的作用方向(图 c)， 可以看到当动力臂最长（即测力计与杠杆垂直）时，动力最小。

注意 杠杆中间悬挂孔O 的位置应略高于木杆的重心（杠杆水平放置时），使杠杆悬挂时处于稳定平衡。但也不能高出过多，以免杠杆的灵敏度降低，实验误差增大。一般情况下，以O 点高出重心数毫米为好。

方法二

目的 利用杠杆平衡原理自制杠秤。

器材 细长木杆（长 35cm），重物（如废旧锁），刻度尺，100g 钩码等。

操作

1. 在离木杆一端 1cm 和 6cm 处各钻一个小孔，分别挂上用废罐头盒制成的秤盘和穿一根较粗的线做提纽，再用细线吊一个质量约为 100g 的重物作为秤砣（如图）。

1. 提起秤纽，移动秤砣的位置，使秤杆平衡。此时秤砣的位置 0 是刻度的零点，也叫秤杆的定盘星。

2. 在秤盘里放上一个 100g 的钩码，移动秤砣使秤杆平衡，此时秤砣的位置就是 100g 的位置。再在秤盘中增加一个 100g 的钩码，移动秤砣使秤杆平衡，此时秤砣的位置就是 200g 的位置。用同样的方法确定 300g、400g、500g 的位置。用刻度尺量出从 0 点到这些点的距离，可看到这些距离和所称的质量成正比。

3. 测量秤杆上从零点到 500g 点的长度，除以 10，便是每 50g 的长度。用刻度尺在秤杆上按这样的比例刻出其他质量的刻度线。

注意 各刻度点到 0 点的距离与它们所称的质量成正比，而到秤纽的距离与它们的质量不成正比。

方法三

目的 利用杠杆平衡条件测刻度尺的质量。

器材 刻度尺，铅笔，1 分硬币等。

操作

1. 将刻度尺放在铅笔上，使它平衡（与桌面平行），记下此时刻度尺与铅笔的接触点c（即刻度尺的重心）。

2. 在刻度尺右部叠放三枚一分硬币（每个硬币质量 m0=2g），调整铅笔在刻

度尺上面的位置，使它重新平衡，记下此时刻度尺与铅笔的接触点 d，硬币中心与刻度尺的接触点e。

1. 根据杠杆平衡的条件mg·cd=3m0g·ed，即可算出刻度尺的质量m。

2. 改变硬币在刻度尺上的位置，重复操作(2)、(3)，测量三次，求出 m 的平均值。

注意 铅笔要保持与刻度尺垂直。

方法四

器材 杠杆，铁架台，规格相同的蜡烛两支，细绳等。

操作

1. 将两支蜡烛扎在杠杆两端，使任意一端稍下沉。

2. 点燃两支蜡烛，由于头朝下的一支蜡烛燃烧得较快，所以过一段时间之后，

   可看到朝下的一头慢慢抬起。

3. 由于相同的原因，以上过程可重复若干次。

注意

1. 尽量选用轻质杠杆。

2. 杠杆转轴处的摩擦力应尽量小。