杠桿分類演示儀的制作與使用

董 耀 孫偉軍 葛 靜

(1. 鎮江科技新城實驗學校 江蘇 鎮江 212000；2. 鎮江市伯先中學，江蘇 鎮江 212132；3. 鎮江新區大港中學，江蘇 鎮江 212132)

1 問題的提出

杠桿分類教學大多是通過對生活中實例進行受力分析,畫圖歸納總結出省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿.學生無法較直觀的體驗動力、阻力的大小，動力臂、阻力臂的長短.

2 實驗儀器的結構和功能

(1) 主要材料：鐵架臺2只，PVC硬塑料管1根，滑輪1只，棉線，鉤碼，米尺等.

(2) 制作方法.

圖1 杠桿分類演示儀結構圖

① 將長約70 cm的硬塑料管在中間O處打孔，穿過轉軸，使之在水平位置平衡，若不平衡可在左右兩側沾少許橡皮泥微調(相當于平衡螺母).

② 在塑料管右側中點A處打孔，用于懸掛重物(提供阻力F2),利用廢棄硬紙板制作以OA長度為半徑的圓形硬紙板，在塑料管右側末端B處打孔，穿線繞過定滑輪后懸掛重物(提供動力F1).

③ 組裝成如圖1的裝置圖.

3 自制教具的使用

3.1 省力杠桿的演示

(1) 在A處和滑輪右側分別懸掛2個和1個鉤碼，不斷調節兩鐵架臺距離使B處拉力豎直向上，最終使杠桿在水平位置平衡.

(2) 由圖2可以直觀得出：動力F1(等于1個鉤碼的重力)小于阻力F2(等于2個鉤碼的重力)，動力臂L1(OB的長度)大于阻力臂L2(OA的長度)，該杠桿為省力杠桿.

圖2 省力杠桿演示圖

3.2 費力杠桿的演示

(1) 在A處和滑輪右側分別懸掛2個和3個鉤碼鉤碼，不斷調節兩鐵架臺距離使杠桿在水平位置平衡.

(2) 由圖3可以直觀得出：動力F1(等于3個鉤碼的重力)大于阻力F2(等于2個鉤碼的重力)，在B處作拉力的延長線，由支點O向B處拉力的延長線作垂線，即為動力臂L1.故動力臂L1(小于圓的半徑)小于阻力臂L2(OA的長度)，該杠桿為費力杠桿.

(3) 教學時可用一根米尺緊貼B處細線，完成力臂長短的展示比較.

圖3 等臂杠桿演示圖

3.3 等臂杠桿的演示

(1) 在A處和滑輪右側都懸掛2個鉤碼，不斷調節兩鐵架臺距離使杠桿在水平位置平衡.

(2) 由圖4可以直觀得出：動力F1(等于2個鉤碼的重力)等于阻力F2(等于2個鉤碼的重力)，在B處作拉力的延長線作，可發現與圓紙板相切，由支點O向B處拉力的延長線作垂線，即為動力臂L1，正好為圓紙板的半徑.故動力臂L1(圓的半徑)等于阻力臂L2(OA的長度)，該杠桿為等臂杠桿.

圖4

(3) 同上，教學時可用一根米尺緊貼B處細線，發現米尺正好于圓紙板相切，完成力臂長度的展示比較.

4 實驗反思

本實驗儀器取材方便，易于制作，通過鉤碼數目的多少可較為直觀的比較動力阻力大小；通過圓紙板可較直觀的比較動力臂阻力臂的長短.在教學應用中加深學生對杠桿分類的理解，收到了不錯的教學效果.