杠杆平衡条件实验

引自：百度文库

实验名称：探究杠杆的平衡条件

实验目的

1、通过本次实验中，让杠杆在水平位置平衡，了解到设计实验探究的科学思想。

2、获得杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1×L1=F2×L2

3、能够理解杠杆平衡状态的基本含义。

实验器材：杠杆、支架、一盒钩码、固定在杠杆上的挂物环、弹簧测力计。

实验要求：1、会组装杠杆，探究杠杆的平衡条件。

实验步骤：

第一步、把杠杆安装在支架上，使其能灵活地绕支点转动，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆处于水平静止状态，使杠杆水平静止。

第二步、先在支点左侧，20cm处挂一个05N的钩码，试一试需要在指点的右侧10cm处挂几个钩码，能够使杠杆再一次水平静止，杠杆水平静止后，将实验所测数据填入实验记录的表格内，将作用在杠杆左边的力，作为动力F1，则F1=05N，动力臂L1为20cm，F1×L1=10

作用在杠杆右侧的力为F2，F2=1N，阻力臂L2为10cm，F2×L2=10

（改变钩码的位置和钩码的个数，再做一次实验，）

第三步、将支点左侧，距支点5cm处，挂3个钩码，试试看，在支点右边15cm处，需要挂几个钩码可以使杠杆再次水平静止。

待杠杆在水平位置平衡后，把实验数据填入记录表格内，动力F1，F1=15N，动力臂L1为5cm，F1×L1=75，作用在杠杆右侧的力为F2，F2=05N，阻力臂L2为15cm，F2×L2=75

第四步、通过两次记录的实验数据，进行对比分析，

知道：杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂

F1×L1=F2×L2

结论：a、杠杆的平衡状态是指杠杆处于匀速转动状态，或者静止状态，静止时的位置不一定是在水平位置。

b、杠杆处于平衡状态时，动力×动力臂=阻力×阻力臂

附表：

实验次数 动力（N） 动力臂(M) 动力×动力臂 阻力(N) 阻力臂(M) 阻力×阻力臂

1

2

（1）当支点到力的作用点距离成为力臂时，力臂最大，拉力最小，所以应在B点沿着竖直向下的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡；

（2）由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大．

故答案为：（1）竖直向下；（2）先变小后变大．

由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索（绳、胶带、钢索、链条等）所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。

滑轮是变形杠杆，属于杠杆类简单机械。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮，是变形的等臂杠杆，不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮，是变形的不等臂杠杆，能省一半力，但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。

工厂中常用的差动滑轮（俗称手拉葫芦）也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。

定滑轮自身不动，能改变力

的方向

动滑轮自身运动

能省力

动滑轮是省力杠杆，定滑轮是等臂杠杆。

作用：前者能够省力，后者能够改变力的方向。但两者都不能够省功。

（1）当F=200N，PO：OQ=1：4时

对动滑轮和A整体受力分析如图1（a）所示：3F+FP=GA+G动 ；

FP=GA+G动-3F=1500N+100N-3×200N=1000N．

对杠杆PQ 受力分析如图1（b）所示：FP×OP=FQ×OQ；

FQ=

FP×OP

OQ

=

1000N×1

4

=250N

对B受力分析如图1（c），由平衡条件得：GB=FQ=250N      

（2）当F1=2F=400N，PO′：O′Q=1：1时

对动滑轮和A整体受力分析如图2（a）所示：3F1+FP1=GA+G动；

FP1=GA+G动-3F1=1500N+100N-3×400N=400N

对杠杆PQ 受力分析如图2（b）所示：FP1×O′P=FQ1×O′Q；

 FQ1=

FP1×O′Q

O′P

=

400N×1

1

=400N

对B受力分析如图2（c）：N1+GB=FQ1 ，则N1=FQ1-GB=400N-250N=150N．     

而：N1：N2=3：11；    所以：N2=550N

由v1=3v=06m/s；  F1 的功率：P=F1v1=240W．   

滑轮组效率η1=

W1有

W2总

=

(GAFP1)h

3F1h

    ①

（3）当F2=3F=600N，PO''：O''Q=4：1时

对B受力分析如图3（c）：N2+GB=FQ2，FQ2=N2+GB=550N+250N=800N

对杠杆PQ 受力分析如图3（b）所示，FP2×O''P=FQ2×O''Q；

FP2=

FQ2× O，，Q

O，，P

=

800N×1

4

=200N

对动滑轮、A和增加的配重整体受力分析如图3（a）所示：3F2+FP2=GA+G动+GA′；

则增加的配重A′所受重力为：GA′=3F2+FP2-GA-G动=3×600N+200N-1500N-100N=400N

不计绳和滑轮的摩擦，可得滑轮组效率：η2=

W2有

W2总

=

(GA+GA′FP2)h

3F2h

     ②

①

②

得：

η1

η2

=

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最简单也最有效的计划，一周3天，或一周6天、3天×2循环，即胸背腿各一天，胸加二头，背加肱三，练腿的一天把股四股二小腿都练到，但腹、肩没有练到，腹可以一周练3～4次、在每次训练后可以加4～8组，或4组×2～3个动作，也可以单用一天加强腹肌训练再配合有氧。肩可以在推胸的一天少推几组胸，加3组上斜加3组推举，等到高级阶段再单练肩、肱二、肱三、这样又多出3天，正好6天。

3天计划的好处有很多，如果你练6天，正好可以做两个循环，如果你练4天，这多出的一天就练你的重点、主要矛盾；如果练5天，那少的一天就舍弃掉你相对来说最好的部位或者说暂时需要等一等其他的部位，呵呵，总之先练最弱的地方，最有待提高的部位，最需要加强的主要矛盾。

如果想快点减脂，请坚持一星期至少3～4次以上的有氧训练。可在每次器械训练后30～40分钟左右，也可在早上空腹跑30-60分钟，或再安排一个有氧日，跑个痛快。饮食上注意控制热量。

计划：

第一天 胸背

卧推1～2组热身

哑铃卧推20RM×3

哑铃飞鸟20RM×3

蝴蝶机（或十字夹胸）20RM×3

罗马椅挺身（或硬拉）20RM×3

杠铃划船30RM×3

坐姿划船（或单臂哑铃划船）20RM×3

要点：练习所有胸部动作时记住要挺胸做，学会用胸肌发力，而不是拱背。练习背部动作时，意念在背上，要体会用背发力，不要用手臂发力做动作。

第二天 腿、臀、有氧

不负重蹲30次热身

深蹲30RM×3

弓箭步25RM×3

提踵20RM×3

股二弯举25RM×3

后摆腿25RM×3

跑步30～40分钟

要点：别用大重量，别用爆发力。下蹲后意念在臀部发力，站起后也要收紧臀部（男生为了练腿是用大腿的股四头肌发力的）。保持腰背腿臀的紧张，动作宜慢，防止受伤。注意组间和训练后的抻拉练习，把线条拉开。

第三天 腹、有氧

热身

曲腿仰卧起坐（或腿放凳上）30RM×3

支撑抬腿（或坐姿抬腿）25RM×3

支撑抬腿转体（或坐姿抬腿转体）25RM×6（左右侧各3组）

负重转体50RM×3

跑步30～40分钟

要点：动作尽量慢，用腹肌发力（团身），不要借力。组间休息不要过长，训练后做放松伸展练习。

第四天 胸、手臂

卧推1～2组热身

上斜卧推20RM×3

上斜飞鸟20RM×3

蝴蝶机（或十字夹胸）20RM×3

推肩25RM×3

二头弯举25RM×3

单臂颈后臂屈伸20RM×3

要点：训练后多做手臂肌肉的抻拉，防止成块。

第五天 腿、臀、有氧

同

第六天 腹、有氧

同

第七天 休息，或有氧、游泳、爬山、打羽毛球等

总结：所用重量不要太轻，举个例子，如果你可以用15公斤的杠铃卧推25次，而你用10公斤的杠铃推25次就一点也起不到锻炼的作用，25次一组在最后的几次要感觉比较费力，不能用可以做35次的重量做25次。也不要太重，以至动作变形，全身借力等等，尤其女孩子为的不是力量也不是块头，而是线条，象弓箭步等如果比较费力，可以徒手或手里拿个几斤的哑铃即可。组间休息时间不要太长，45～60秒即可，切记。多体会动作，宜慢不宜快。多做抻拉，学学瑜珈的动作，线条会很好看。别用爆发力，别追求大重量

费力杠杆。根据查询坐姿夹胸器的相关资料得知，坐姿夹胸器属于费力杠杆，所有的健身器材都属于费力杠杆。杠杆平衡条件为动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，那么在杠杆平衡的条件下，动力（F1)大于阻力（F2），动力臂（L1)小于阻力臂(L2)时，杠杆为费力杠杆。