基础概念

杠杆：在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫杠杆。

由此我们可以看出一个硬棒能成为杠杆的两个条件一是要有力的作用，二是要能绕某固定点转动，缺一不可。杠杆的形状可以是直的也可以是弯的，但必须是“硬”的。

杠杆的五要素：

（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用O表示

（2）动力：驱使杠杆转动的力，用F1表示

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示

（4）动力臂：从支点到动力的作用线的距离，用l1表示

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用l2表示

杠杆的平衡条件

杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们称之为杠杆平衡。

实验室所做的杠杆平衡条件实验，是杠杆在水平位置平衡（静止）的情况下进行的。

【提出问题】杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在怎样的关系？

【猜想与假设】杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间可能存在某种关系，作出以下猜想：

（1）动力+动力臂=阻力+阻力臂

（2）动力-动力臂=阻力-阻力臂

（3）动力×动力臂=阻力×阻力臂

（4）动力/动力臂=阻力/阻力臂

【实验设计】

（1）（2）猜想并不合理，因为两个物理量能相加或相减，其单位必须相同，而力和力臂的单位显然是不同的，因此我们主要验证（3）（4）两种猜想是否合理

实验器材及装置如下图：

【实验操作】

（1）调节杠杆两端的平衡螺母，是杠杆在水平位置平衡，调节方法是，如果杠杆向左偏（即左低右高）应将杠杆两端的平衡螺母向右调，如果杠杆向右偏（即右低左高），应将杠杆两端的平衡螺母向左调，简称“左偏右调，右偏左调”

杠杆在水平位置平衡，此时杠杆自身重力的力臂为零，杠杆自身重力对杠杆平衡不产生影响，且力臂大小可直接从杠杆上读出，测量方便。

（2）在杠杆两端挂上不同数量的购买，调节够吗的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，这时杠杆两边受到钩码的作用力都等于钩码的重力。把支点右侧的钩码重力当成动力F1，支点左侧钩码的重力当成阻力F2，用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2，记录F1、l1、F2、l2数值

（3）用弹簧测力计代替一组钩码，此时拉力为动力，钩码的重力为阻力，动力与阻力均作用在支点同侧，方向相反

（4）改变钩码数目，移动钩码悬挂的位置，使杠杆平衡，将数据填入实验记录表

【分析及结论】

对实验记录的数据进行分析，与猜想与假设对比，可以发现每次实验中动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。

因此得出结论，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式表示为F1l1=F2l2或 F1/F2=l1/l2

杠杆的平衡条件表明：力和力臂的大小成反比，即力臂越长，力就越小，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。