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内置可调重心式杠杆

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  在杠杆教学中,学校实验室里的杠杆的支点固定在中点。在演示杠杆省力、费力时,用的是等臂杠杆。而且生活中的杠杆的支点往往并不在正中,于是我就自制了一个支点可以任意移动的杠杆。
  上课时,先演示了支点在杠杆中点时的几类杠杆的特点,效果不错。接下来将支点移到杠杆左端附近,重做以上实验,这时却无法得到满意的结果,即无论怎样调节,都不能使杠杆两端的力(钩码重)与力臂的乘积相等。
  经过分析,对于均匀直杠杆,若支点在中间,杠杆两侧力和力臂的乘积相等,不会对杠杆平衡造成影响。但杠杆两侧的长度不相等时,杠杆两侧自身的重力与力臂的乘积就不相等,这将对杠杆平衡条件产生影响。
  于是,我针对该实验对学生做了简单的解释:在这种情况下,需要考虑杠杆自身的重力,杠杆上同时受到多个力矩(即力与力臂的乘积)作用的情况,到高中会详细的研究。虽然作了以上解释,但并没有消除学生心中已形成的疑虑:为什么支点在中间时行,而不在中间时就不行?
  对这次失败实验反思以后,我想能不能设计一种这样的杠杆:无论支点是否在中间,都能象用实验室里的杠杆那样研究杠杆的平衡条件。经过多次的试验改进后,我设计了这种“内置重心可调式杠杆”。
  
  1 杠杆特点
  
  1.1 支点可任意移动。
  1.2 杠杆重心可调节。
  
  2 杠杆优点
  
  2.1 即能研究支点在中间时的杠杆平衡条件,也可研究支点不在中间时的杠杆平衡情况。
  2.2 还可精确地研究支点在同侧时杠杆的平衡条件及研究杠杆的省力、费力特点。
  
  3 使用方法
  
  3.1 先将支点滑套移至合适的位置,使定位点与刻度线对齐,拧紧滑套下面的定位旋钮。
  3.2 移动挂钩码滑套至合适位置,使定位点与刻度线对齐,拧紧滑套上的旋钮。
  3.3 转动两侧或一侧旋钮,使内置配重铁移动至合适位置,调节方法与调节平衡天平类似,使天平恢复平衡。
  3.4 进行相应的实验。
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