Global EE

Лабораторная работа по физике, 7 класс: выяснение условия равновесия рычага

Лабораторная работа по физике 7 класс «Выяснение условия равновесия рычага» показывает, что рычаг стоит ровно, когда моменты сил равны. Ты вешаешь грузы на разные расстояния от оси, подбираешь равновесие и проверяешь, что произведения «сила на плечо» совпадают. Ниже цель, ход, таблица, образец вывода и ошибки с плечами.

Номер в учебнике. В издании И. М. Перышкин, А. И. Иванов. Физика. 7 класс. Базовый уровень, 6-е изд., Просвещение, 2026 (с. 220–221) это работа № 11. В учебниках других лет у неё свой номер, а название почти всегда то же: «условие равновесия рычага».

Цель и приборы

Цель: проверить, что рычаг в равновесии при равенстве моментов сил, и что силы обратно пропорциональны плечам.

Приборы: рычаг на штативе, шесть грузов по 100 г (вес каждого 1 Н), линейка с миллиметровыми делениями, динамометр. В комплекте № 6 ОГЭ рычаг имеет не меньше двух петель с каждой стороны от оси, динамометр на 5 Н с ценой деления 0,1 Н и линейку 300 мм.

В нашей установке «Рычаг и моменты сил» есть станция «Рычаг» и отдельный режим «Рычаг № 11» для этой лабораторной. Справа стоит формула F₁·l₁ = F₂·l₂ с числами твоего опыта, слева весы моментов.

Ход работы

  1. Проверь, что пустой рычаг стоит горизонтально. Если нет, выровняй его гайками на концах.
  2. Подвесь слева 2 груза на расстоянии 12 см от оси.
  3. Справа подвешивай по очереди 1, 2 и 3 груза и каждый раз двигай их, пока рычаг не встанет горизонтально.
  4. Линейкой измерь плечи: расстояния от оси до точек подвеса (до линии действия силы).
  5. Найди отношения F₁/F₂ и l₂/l₁ и моменты M₁ = F₁·l₁ и M₂ = F₂·l₂ в Н·м.
  6. Дополнительно: сними левые грузы, подвесь справа 2 груза на 5 см от оси, а на 20 см справа потяни динамометром вверх и найди силу, при которой рычаг стоит ровно.

Таблица измерений

Шаблон для тетради. Плечи измеряй в сантиметрах с погрешностью 1 мм = 0,1 см, а моменты записывай в Н·м (переведи сантиметры в метры).

Опыт F₁, Н l₁, см F₂, Н l₂, см F₁/F₂ l₂/l₁ M₁, Н·м M₂, Н·м
1
2
3
4 (динамометр)

Силы грузов можно брать как 1 Н на каждые 100 г и писать без погрешности; погрешность даёт отсчёт плеча.

Как оформить вывод

Образец (числа учебные): «Слева 2 Н на плече 12 см: M₁ = 0,24 Н·м. Справа 1 Н на 24 см, 2 Н на 12 см и 3 Н на 8 см: во всех случаях M₂ = 0,24 Н·м. При этом F₁/F₂ равно l₂/l₁ (например, 2 и 2 для 2 Н на 12 см и 1 Н на 24 см). С динамометром: 2 Н на 5 см даёт 0,10 Н·м, и 0,5 Н вверх на 20 см даёт те же 0,10 Н·м. Вывод: рычаг находится в равновесии, когда моменты сил равны, а силы обратно пропорциональны плечам.»

Шаблон: «M₁ = … Н·м, M₂ = … Н·м, они … в пределах погрешности. Отношение сил … равно отношению плеч … . Вывод: условие равновесия рычага … .»

Где ошибаются

  1. Плечо считают от груза до груза. Плечо — расстояние от оси до линии действия силы.
  2. Не выровняли пустой рычаг. Тогда он создаёт свой момент, и равенство моментов нарушается.
  3. Тянут динамометр под углом. При наклонной нити плечо короче, и сила нужна другая. Тяни строго вертикально.
  4. Смешивают сантиметры и метры. Момент в Н·м считай при плечах в метрах.
  5. Не замечают знак. Силы, которые вращают рычаг в разные стороны, уравновешивают друг друга: один момент считай «по часовой», другой «против».

Шпаргалка за 30 секунд

Равновесие

Формула
F₁·l₁ = F₂·l₂ (M₁ = M₂)
Ловушка
считать плечо между грузами

Выигрыш в силе

Формула
F₁/F₂ = l₂/l₁
Ловушка
перепутать числитель и знаменатель

Момент

Формула
M = F·l, Н·м
Ловушка
подставить сантиметры вместо метров

Типичная ошибка в выводе: написать «рычаг в равновесии, когда силы равны». Равны не силы, а моменты сил.

Контрольные вопросы

  1. Что такое плечо силы? Кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.
  2. Что значит «рычаг в равновесии»? Он стоит горизонтально и не поворачивается: моменты сил, вращающих его в разные стороны, равны.
  3. Во сколько раз надо увеличить плечо, чтобы вдвое уменьшить нужную силу? В два раза: силы обратно пропорциональны плечам.
  4. Зачем нужен динамометр в дополнительном опыте? Он заменяет грузы: показывает силу, которой нужно тянуть вверх для равновесия.
  5. Почему динамометр нужно тянуть вертикально? При наклоне плечо силы становится короче.

Следующий шаг: открой установку «Рычаг и моменты сил», режим «Рычаг № 11», и найди равновесие сам. Тема подробнее разобрана в блоках и рычагах 7 класс, а следующая по списку работа — КПД наклонной плоскости. На экзамене такой опыт ставят в 17 задании ОГЭ физика на комплекте № 6. Если моменты у тебя не сходятся даже с учётом погрешности, принеси таблицу на пробное занятие по физике.

Частые вопросы

Как проверить условие равновесия рычага?

Подвесь грузы с двух сторон, добейся горизонтального положения, измерь плечи и сравни моменты F₁·l₁ и F₂·l₂: они совпадают в пределах погрешности.

Что писать в выводе лабораторной по рычагу?

Приведи моменты сил слева и справа, отметь, что они равны, и добавь, что силы обратно пропорциональны плечам. Образец выше.

Почему моменты не совпали до последней цифры?

Плечи измерены с точностью до миллиметра, поэтому и момент известен не точно: ΔM = F·Δl. Для груза 2 Н при Δl = 0,001 м это 0,002 Н·м. Если M₁ и M₂ отличаются меньше чем на сумму их погрешностей, равенство выполнено.

Разберёмся вместе?

Начни с пробного занятия — найди слабую тему и разбери её с преподавателем.

Попробовать