支点不在杠杆中点时如何设计实验

1. 为什么把支点放在杠杆中间

（1）杠杆重心在其支点处，杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；
（2）实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，如发现杠杆左端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，则可将平衡螺母向左调节；
（3）探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律．故选项B符合题意；
（4）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此第二组实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，力臂直接从杠杆上直接读取；
（5）图丁中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）减小杠杆的自重对实验的影响；（2）左；（3）B；（4）二，便于从杠杆上直接读取力臂；（5）杠杆自重的影响．

2. 在研究杠杆平衡条件的实验中．（1）实验前，小明将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉

（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；
（2）①如图，杠杆在水平位置平衡，力竖直作用在杠杆上，力臂在杠杆上，力臂是作用点到支点的距离．将图2中的F₁改用弹簧测力计倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，改变了拉力方向，观察拉力大小，计算“动力乘以动力作用点到支点的距离=阻力乘以阻力作用点到支点的距离”是否成立．
②硬币放在杠杆上，杠杆在水平位置平衡，硬币作用在杠杆上的力通过硬币平面圆心，力臂是从最下面平面圆心到支点的距离，力臂测量错误．
如果将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动的过程中，当在相同时间内，右端的硬币先到达支点，左端的硬币在支点的左侧，杠杆会向左倾斜．
（3）图乙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆自身的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
（4）将大树以悬挂点点O分为左右两部分；
根据杠杆平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，由题意可得：G_左L_左=G_右L_右，
因物体的重心在物体的几何中心，则杠杆示意图如图：

由图知：L_左＜L_右，所以G_左＞G_右；即G_A＞G_B．
故答案为：（1）左；水平；便于在杠杆上直接测量力臂；（2）①方向；②错误；（3）杠杆自重的影响；（4）＞．

3. 杠杆的支点不在杠杆的中点时拉力大小与杠杆平衡条件不相符的原因是

应该考虑杠杆重力对实验的影响.因为支点不在杠杆的中点时,杠杆的重力作用线也将偏离支点,使得重力的力臂不等于0了,重力与它力臂的乘积不为0,如果把这个因素考虑进去,你会发现杠杆的平衡条件是正确的.

4. 物理问题 为什么支点不在杠杆中点时，杠杆平衡条件不成立

支点不在杠杆的中点时，杠杆的重力作用线也将偏离支点，使得重力的力臂不等于0了

5. 在探究杠杆平衡条件的过程中，（1）我们把支点放在质地均匀的杠杆中间，这样做的目的是______；（2）实验

（1）质地均匀的杠杆重心在中点，把支点放在中心，可以使杠杆自重的力臂为零，这样自身重力不影响杠杆平衡．
（2）根据“右偏左调”的原则，将平衡螺母向左调；钩码对杠杆的拉力是竖直向下的，在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，方便直接在杠杆上直接读出力臂大小．
（3）以第1次实验数据为例：F₁×L₁=0.5N×0.1m=0.05N?m，F₂×L₂=N×0.05m=0.05N?m，二者相等，其他几次实验数据也发现相同规律，所以杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F₁L₁=F₂L₂）．
（4）设每个钩码重为G，每格长度为L，右侧3G×2L，左侧2G应该乘以3L，所以左侧的钩码向右移动1格可以平衡；在题中图示基础上，左右各减一个钩码，左端是1G×4L，右端是2G×2L，得数相等，可以平衡．
故答案为：
（1）避免杠杆自身重力对杠杆平衡的影响
（2）左；水平；便于在杠杆上直接读出力臂大小
（3）动力×动力臂=阻力×阻力臂（或：F₁L₁=F₂L₂）
（4）1；1．

6. 小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点．（1）在调节杠杆平衡时，小明发现杠杆右端低左端

（1）右端低左端高，应将平衡螺母向较高的一端调节，应将杠杆右端的平衡螺母向左端调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性；
（3）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此第一种实验方案更方便，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以，F₁＜F₂；
（4）杠杆处于静止状态或匀速转动状态都叫杠杆平衡，所以小海的说法是对的；
力臂等于支点到力的作用线的距离，在小红的实验方案中，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来．而小海实验方案中的力臂不便于测量，所以，小红的实验方案好．
（5）图丙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆产生了影响，导致测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．
（6）步骤一：从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．当直尺平放在刀口（支点）上，平衡后，此处为重心；
步骤二：由于原来处于平衡，将质量为M₁的物体挂在刻度尺左边某一位置，则杠杆会左端下降，
所以根据F₁L₁与F₂L₂可知：在F₁、L₂不变的条件下，需要增加L₂，L₁减小，即向右移动刻度尺．
步骤三：根据杠杆平衡的条件动力×动力臂=阻力×阻力臂，可知G₁L₁=G×L₂，
即M₁gL₁=mgL₂，
所以直尺的质量m=

M1L1

L2

．
故答案为：（1）A；（2）仅凭一次实验的数据得出的结论具有偶然性；（3）一；便于直接读出力臂；＜（4）对；便于直接读出力臂；（5）杠杆的自重影响了杠杆平衡条件的探究；（6）重心；右；ML₁/L₂．

7. 小明所在的小组利用杠杆做了两个小实验：A：“探究杠杆的平衡条件”（1）他们把杠杆中点置于支点上，发现

A、（1）杠杆的左端低右端高，他应该把杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置上静止，力臂在杠杆上，便于测出力臂大小．
（2）只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性；
（3）由图2可知，弹簧的拉力与杠杆不垂直，不能直接从杠杆上读取力臂，由图3所示可知，弹簧拉力与杠杆垂直，力的作用点到支点的距离就是力臂，可以直接从杠杆上读取力臂，方便实验操作，因此实验时采用图3所示实验方案．
（4）支点不在杠杆的中点，由于杠杆自身重力的影响，所测量的拉力变大，因此测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符．
B、（1）有用功为W_有=Gh₂=2mgh₂，总功W_总=F₁h₁，则机械效率的表达式η=

W有用

W总

×100%=

2mgh2

F1h1

×100%．
（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F₁?OA=G?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F₂?OA=G?OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功．
（3）因为第一次与第二次的有用功相等，并且第二次的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第一次的机械效率小于第二次的机械效率；
将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W_有=Gh₂可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第二次相同，额外功与第二次相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率．综上所述，第三次的机械效率最大．
故答案为：A、（1）右；便于测量力臂；（2）只进行一次实验就得出结论，实验结论不具有普遍性；（3）3；便于从杠杆上直接测量力臂；（4）自重；
B、（1）

2mgh2

F1h1

×100%；（2）大于；小于；（3）最大．

8. 第三问，实验结束后，小明提出了新的探究问题，‘若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否成立'于是

杠杆的重力影响了它的平衡

9. 在做“研究杠杆平衡条件”实验时：把杠杆的中点支在支架上，在挂钩码前必须先调节______，使杠杆______

在做“研究杠杆平衡条件”实验时，把杠杆挂在支架上以后，若重心不在支点上，则杠杆使用时杠杆的重力会对杠杆平衡产生影响，为避免这一点，可让重心在支点上． 杠杆的重力对杠杆平衡不产生影响时，杠杆又可以在任意位置平衡．由于支点到力的作用点的距离就是力臂，杠杆在水平位置平衡时能便于从杠杆上直接测量力臂，杠杆在两端螺母能调节杠杆的重心位置，所以，使用杠杆时，首先要调节杠杆两端的调节螺母，使杠杆处在水平位置并保持平衡． 故答案为：杠杆两端的调节螺母；水平．