托盘天平的实验目的和实验原理,托盘天平实验认知
托盘天平的实验目的和实验原理,托盘天平实验认知在了解杠杆的作用前,我们首先来了解几个和杠杆有关的新名词。实验认知:4首先,我们要了解一下什么是“杠杆”。像这样一根棍子,就是一个杠杆。不止是它,只要是一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点“O”转动,这根硬棒就是杠杆。实验认知:3像这样的(啤酒开瓶器),这样的(跷跷板),还有这样的(铡刀)都是杠杆。
小伙伴们,你们在生活中见到过这个吗?
实验认知:1
这是天平,象征着“公平”。同时天平还是一种称重工具。将被测物体放在左边的托盘上,再将砝码放在右侧的托盘上。等天平平衡后,砝码的重量就等于被测物体的重量。但这是为什么呢?
实验认知:2
首先,我们要了解一下什么是“杠杆”。像这样一根棍子,就是一个杠杆。不止是它,只要是一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点“O”转动,这根硬棒就是杠杆。
实验认知:3
像这样的(啤酒开瓶器),这样的(跷跷板),还有这样的(铡刀)都是杠杆。
实验认知:4
在了解杠杆的作用前,我们首先来了解几个和杠杆有关的新名词。
实验认知:5
第一个词叫做“支点”。支点就是杠杆能绕其转动的点。一般用字母O来表示。第二个词,“动力”。使杠杆转动的力,就叫做动力。记做F1。然后是第三个词,“阻力”。也就是阻碍杠杆转动的力量。记做F2。
实验认知:6
第四个词,动力臂。从支点O到动力F1作用线的距离,即为L1。最后一个叫做“阻力臂”。也就是从支点O到阻力F2作用线的距离。记做L2。
实验认知:7
比如用这根杠杆撬动石头的时候,这个固定的点,就是支点,驱使它转动的力就是人对杆的压力。所以这个力就是动力。石头对杠杆的压力,就是阻碍杠杆转动的力量。也就是阻力。
实验认知:8
那么从支点到人对杠杆压力的作用线的距离,就是动力臂L1啦。而从支点到石头对杠杆的阻力的作用线的距离,就是阻力臂L2啦。
实验认知:9
再比如这个启瓶器。使用的时候,这个点,就是支点。人对它向上的动力,就是动力。瓶盖对它向下的力量就是阻力。
实验认知:10
所以,从支点到动力的作用线的距离,就是动力臂L1。而从支点到阻力的作用线的距离,
就是阻力臂L2。
实验认知:11
那么杠杆的平衡条件是什么呢?
实验认知:12
我们来做一个实验,观察一下,杠杆在处于平衡时,动力,阻力,动力臂,阻力臂,之间,又有怎样的关系呢?
实验认知:13
在一个水平的桌面上,我们准备一个带有相同间距孔洞的,能够在支架上自由转动的杠杆。相同重量的砝码若干,同时准备好记录的表格。在做实验之前,我们先调整一下杠杆两端的橡皮圈。使杠杆在不挂砝码的情况下,也可保持水平,并且静止的平衡状态。全部准备好之后,我们就开始实验。
实验认知:14
第一步,在杠杆左侧第四个孔上,挂上一个勾码,右侧用四个。然后移动右侧勾码的位置。使杠杆重新平衡。这时,杠杆两侧受到的作用力,就等于各自勾码所受的重力。我们把左边受到的力,作为动力。那右边的就是阻力了。
实验认知:15
第二步,计算出左侧勾码对杠杆施加的力量为动力F1。F1=1。右侧勾码对杠杆施加的力为阻力F2。F2等于4。再测出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2。L1等于4.L2等于1。我们先将数据记录下来。
实验认知:16
然后我们再来实验一次。这次我们先来改变动力F1,和动力L1的大小。这次就用两个勾码吧。把它挂在支点第四个孔里。相应的,调节阻力F2和阻力臂L2。这边就用四个勾码好了。调节它的位置。使杠杆重新平衡。这时候的动力F1等于2。动力臂是4。阻力F2等于4。阻力臂L2是2。同样做好记录。
实验认知:17
然后我们多做几次实验。把实验结果都记录下来。好了,现在已经有足够多的数据了。我们来分析一下,看看能不能知道杠杆的秘密。
实验认知:18
第一组数据,动力是1,动力臂是4。阻力是4,阻力臂是1。它们是相等的。可以得出1 4=4 1或者1乘4等于4乘1。那么哪个式子是对的呢?我们重新设定一个勾码为0.5。那么第一组数据变成了动力是0.5,动力臂是4,阻力是2,阻力臂是1。0.5 4≠2 1所以第一个式子是错的。0.5乘4等于2乘以1。式二是对的。真的是这样吗?我们将剩下的数据都来验算一下。
实验认知:19
结果都是惊人的相同。每组数据都满足动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。看来这就是杠杠的平衡的条件啦。真是令人激动。快来看看如何运用这个秘密为我们服务吧。
实验认知:20
比如用这样的一根杠杆来撬动大石头的时候。石头对杆的压力,也就是阻力F2是1500牛。阻力臂是0.5米。现在我施加竖直向下的力,让这个杠杆平衡。这时的动力臂是1.5米。那么我施加的这竖直向下的力,是多少呢?
实验认知:21
根据杠杆平衡条件,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。F1乘以1.5等于1500乘以0.5。就可以得出答案F1等于500牛啦。跟1500牛相比,500牛可小多了。由于使用了杠杆。大大减小了我们的所需要用的力呀。
实验认知:22
这样的杠杆被称为“省力杠杆”。例如撬棒,榔头起钉器,就是省力杠杆。
实验认知:23
让我们再来看这样的一根杠杆,支点在杠杆中心,我们用这样的一根杠杆来撬动大石头的时候。石头对杆的压力,也就是阻力F2是1500牛。阻力臂是1米。现在我施加竖直向下的力,让这个杠杆平衡。这时的动力臂也是1米。那么我施加的这个竖直向下的力,是多少呢?
实验认知:24
根据杠杆平衡条件,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。F1乘以1等于1500乘以1。就可以得出答案F1等于1500牛啦。1500牛和1500牛。既没有减少也没有增加。
实验认知:25
这样的杠杆被称为“等臂杠杆”。列如天平,跷跷板,就是典型的等臂杠杆啦。
实验认知:26
原来天平是等臂杠杆,在平衡的情况下,左右两边受到的力是相等的,所以才能准确称重。小伙伴们,就让我们自己动手制作一个“托盘天平”吧。
实验认知:27