倾斜杠杆平衡条件探究
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倾斜杠杆平衡条件探究 发布于:2020/06/25
    我在初中物理杠杆平衡条件的教学过程中发现:人教版的初中教材只安排了水平状态杠杆平衡条件的实验,在没有进行其他实验探究的情况下就得出的结论。这不符合科学应该具有普适性的原则,更不利于培养学生实事求是的科学态度。
  我又查阅了沪教版、苏教版等各种版本的教材,发现都只安排了这一实验。其中的原因在于:杠杆倾斜后的平衡难度较大,又无法直接测量力臂,所以教材不得不对其进行简化处理。
  于是,我想找到改善这一实验教具的方法。
  一、研究过程
  开始时我认为,杠杆和转动轴间的摩擦造成的阻碍力矩越小越好,因此我用轴承将杠杆和轴连接,结果稍微移动平衡螺母就会產生一点转动力矩,杠杆也无法在倾斜位置上静止。如果去掉轴承,让杠杆直接在轴上转动来增大阻碍力矩,杠杆又不能自由转动。
  经过多次研究和改进后,我终于找到阻碍力矩和转动力矩的最佳组合状态。我采用压力紧固法解决了记录杠杆挂钩码前后位置的问题。在解决力臂这一问题上,天平游码给了我灵感:用一根细长的金属杆贯穿粘合在透明的亚克力板上,可以将其放在水平中分尺上的任何位置,用它替代力的作用线,能巧妙解决学生难以准确测量力臂长度的问题。
  二、创新点
  1.本作品克服了现有教具无法探究杠杆在倾斜状态下平衡条件的弊端。通过转动力矩和阻碍力矩的合理配置,实现了杠杆倾斜位置的平衡。用细金属杆贯穿透明的亚克力板并用胶水固定,很好地代替了力的作用线,进而可测出力臂,得出杠杆的平衡条件。
  2.实验演示效果好,填补了目前没有此类实验教具的空白,可适用于初、高中以及大学的物理力学实验。
  三、完善设想
  用亚克力板做的杠杆长时间放置后易受潮、变形,影响实验效果。接下来,我将尝试用金属板做杠杆来改进这套实验装置。作者:王宝玉 来源:发明与创新·中学生
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