《2025年伴你学江苏九年级物理上册苏科版》

二、杠杆的平衡条件

右图是两个小朋友玩跷跷板的情景,请结合图片和自身的经验想一想,杠杆平衡与哪些因素有关。
猜想:杠杆平衡与动力、阻力、动力臂、阻力臂等4个因素有关。
现在给你提供以下器材:杠杆(上面标有刻度)和支架、钩码及细线。
实验前,需要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。(目的是消除杠杆自重对杠杆平衡的影响)

接下来,在杠杆两边挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡(如右图)。这样做的好处是便于测量力臂。
把支点右侧钩码的重力当作动力$ F_1 $,支点左侧钩码的重力当作阻力$ F_2 $,读出动力臂$ l_1 和阻力臂 l_2 $,将各数值填入下表。
改变钩码个数或改变钩码所挂位置,再做两次实验,将结果填入下表。(这里为什么要多做几次实验)
求出各次实验中“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的值,并加以比较。
下面是某组同学得到的实验数据:
|实验序号|动力$ F_1/N $|动力臂$ l_1/cm $|阻力$ F_2/N $|阻力臂$ l_2/cm $|动力×动力臂$ F_1l_1/(N·cm) $|阻力×阻力臂$ F_2l_2/(N·cm) $|
|①|0.5|10|1|5|5|5|
|②|1|15|1.5|10|15|15|
|③|2|10|4|5|20|20|

根据表中数据,你发现杠杆平衡应满足什么条件?
杠杆平衡条件(又称杠杆原理):动力×动力臂=阻力×阻力臂,用字母表示为$ F_1l_1=F_2l_2$。
注意:(1)各物理量的单位要统一。
(2)要使杠杆平衡,动力与阻力使杠杆转动的方向必须相反。若动力和阻力同时使杠杆顺(逆)时针方向转动,则杠杆就不能平衡。
(3)杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。

答案： 动力、阻力、
动力臂、阻力臂
4
便于测量力臂
5
5
15
15
20
20
动力×动力臂=阻力×阻力臂
$ F_1l_1=F_2l_2$
$l_1\gt l_2$
省力费距离
$ l_1\lt l_2$
省距离费力
$l_1=l_2$
力的大小不变