# 杠杆平衡实验室

小小力气，大大作用：移动砝码、挂钩和支点，预测并验证杠杆平衡条件 F₁l₁ = F₂l₂

By hjh gjy

Topic: Physics & Chemistry

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## Transcript

### 1. 小小力气，大大作用

这是一台杠杆平衡实验装置。左边挂 3 个砝码，右边只挂 2 个，松开手，杠杆仍然稳稳地保持水平。左边更重，为什么还能平衡？

每个砝码 50 克，取 g = 10 N/kg，重 0\.5 N。右侧面板可进入：认识装置、自由实验、挑战一下。

### 2. 认识装置

浅色金属杆长 1\.2 米，以中心为 0，左右每隔 10 厘米有一个挂点。三角支架上的转轴就是支点，它的底座能沿导轨滑动，停在整 10 厘米处。橙色砝码挂在左侧，蓝色砝码挂在右侧。

挂钩质量和杆的自重忽略不计。拖动空白处可以转动视角。

### 3. 力和力臂

箭头是砝码的重力，始终竖直向下；虚线是力的作用线。力臂，是支点到力的作用线的垂直距离。点一下砝码，可以单独查看那一侧。

杠杆倾斜时，力臂是支点到作用线的水平距离，比沿杆量出的长度短。

### 4. 自由实验

增减砝码，拖动挂钩或支点，再松手观察。调节时杠杆由手扶住，扶持中的水平不代表平衡。比较两侧的 F × l，就能判断哪边会下降。

F × l 是转动作用的比较值：力越大、力臂越长，转动作用越强。

### 5. 实验一：一样远，比力的大小

两侧挂钩都在支点外 20 厘米处，位置已固定。给一侧增减砝码，先选择预测，再松手验证。距离相同，哪边的力更大？

### 6. 实验二：一样重，比力臂长短

两侧都挂 2 个砝码，数量已固定。拖动一侧挂钩换个位置，先选择预测，再松手验证。力相同，离支点更远会怎样？

### 7. 实验三：用更小的力取得平衡

左侧 3 个砝码挂在 20 厘米处，右侧只有 2 个砝码。移动右侧挂钩，先预测，再松手验证，找出让杠杆平衡的位置。

### 8. 挑战 1：移动右侧挂钩

左侧 2 个砝码，力臂 30 厘米；右侧 3 个砝码。只移动右侧挂钩，让杠杆平衡。需要时可以点「提示」。

### 9. 挑战 2：选择砝码数量

左侧 4 个砝码，力臂 20 厘米；右侧力臂固定为 40 厘米。给右侧选择合适数量的砝码，让杠杆平衡。

### 10. 挑战 3：只移动支点

左侧 3 个砝码挂在中心左侧 20 厘米，右侧 2 个砝码挂在中心右侧 30 厘米。支点从中心右侧 10 厘米出发，只移动支点，找到平衡位置。

### 11. 你发现了什么？

要判断杠杆是否平衡，需要同时看力的大小和力臂的长短。两侧的 F × l 相等，杠杆就平衡：F₁l₁ = F₂l₂。较小的力配上较长的力臂，也能平衡较大的力。

试着用自己的话说一遍，再回到自由实验验证你的想法。