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杠桿作用的實驗過程

杠桿實驗

設計杠桿是利用直桿或曲桿在外力作用下繞桿上的固定點——支點轉動的簡單機器。本實驗引導學生理解杠桿的以下功能:

(1)傳遞力的功能;

(2)改變力的方向的功能;

(3)省力(但距離)或距離(但省力)的作用。為了讓學生意識到這些效果,最好選擇壹個較重的物體,讓學生用杠桿撬或舉。此外,還可以用杠桿尺和測力計進行壹些定量實驗。

方法壹

裝備是壹個裝滿學習工具的書包,壹根長約1米的木棒(將木棒分成8 ~ 10份,畫壹條等分線),壹把椅子。

步驟

(1)把壹根木棍的中間放在小椅子的靠背上,壹頭掛壹個重物——書包,另壹頭用手握住,慢慢往下壓,把書包撬起來。引導學生找到杠桿的支點、受力點、關鍵點。

(2)用力按下受力點,力會通過杠桿傳遞到杠桿的另壹端,將重物撬起。這說明杠桿具有傳遞力和改變力的方向的作用。

(3)使支點靠近重點。每次支點前移,撬壹兩次。每次把物體撬到同樣的高度,都會覺得支點離重點越近(也就是支點離力點越遠)越省力,但是手(力點)移動的時間越長,需要的距離就越多。

(4)使支點靠近受力點。將支點向後移動壹格,撬壹兩次。每次把物體撬到同樣的高度,都會覺得支點離力點越近(也就是支點離重點越遠)越費力,但是手(力點)移動的距離越短,節省的距離就越多。

方法2

設備用杠桿尺兩把(把杠桿尺均勻分成十二格,每格打壹個孔),直尺壹把,測力計壹個,鉤碼壹個,線鉤壹個。

步驟

(1)將支架的釘子穿過兩把杠桿尺的第6個孔位(孔位從左向右數),以此為支點,使兩把杠桿尺保持水平。後面的杠桿尺不動。作為控制,重量和測力計掛在前面的杠桿尺上。

(2)在杠桿尺的1孔處,用鐵絲鉤掛50克鉤碼;將測力計掛鉤掛在杠桿尺的11孔處,將測力計握在手裏用力往下拉,這樣就可以將砝碼(掛鉤碼)撬起來。找出杠桿尺上的重點、支點和受力點。(鉤碼1孔為重點,中間第六孔為支點,測力計11孔為受力點。)

(3)測力計向下的力可以將重物撬起,說明杠桿具有傳遞力和改變力的方向的作用。觀察測力計的讀數,50克左右,說明此時既不省力也不費力。用直尺測量關鍵點的上升距離和受力點的下降距離,可以看出上升和下降距離大致相等,說明此時距離既沒有節省也沒有浪費(圖1)。

(4)在不改變關鍵點和受力點位置的情況下,觀察支點移動到第5、4、3、2孔時測力計上的讀數與關鍵點和受力點之間的提升距離,撬起重物(每次撬起的高度相同)。通過以上實驗可以知道,支點離關鍵點越近(同時支點離受力點越遠),測力計上的讀數越小越省力;力點下降的距離比關鍵點上升的距離越大,花費的時間就越多(圖2)。

(5)在不改變關鍵點和受力點位置的情況下,觀察支點移動到第7、8、9、10孔時,測力計上的讀數與關鍵點和受力點之間的提升距離,撬起重物(每次撬起高度相同)。通過以上實驗可以知道,支點離力點越近(同時支點離關鍵點越遠),測力計上的讀數越大,越費力;力點下降的距離比關鍵點上升的距離越小,節省的距離就越多。