Question

19．如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上．

（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是BACDFE（填写序号）．
A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处
B．将天平放在水平台面上
C．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
D．将待测物体放在天平左侧的置物盘中
E．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
F．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧（填“左”或“右”）．
（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP=L，OQ=d，ON=a，钩码质量为m，则待测物体的质量M=$\frac{a-d}{L}$m．（用所给字母表示）

Answer 1

分析 （1）掌握物理天平的使用，当重锤线对准底座上的标记时，则表示天平在水平位置平衡．测量前，通过调节平衡螺母使杠杆平衡，测量时通过移动悬挂钩码的细线使杠杆平衡；
（2）托盘天平的指针指到分度盘的中央位置，天平的横梁平衡；简易天平的重垂线对准底座的中间对齐说明天平的横梁平衡；
（3）图中支点为O点，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂就可以计算出待测物体的质量．

解答 解：（1）简易天平的使用步骤：
①B．将天平放在水平台面上，
②A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处，（相当于游码回零），
③C．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记，（相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置）
④D．将待测物体放在天平左侧的置物盘中，（相当于左盘放物体）
⑤F．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记，（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）
⑥由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量；
所以顺序为BACDFE；
（2）调节天平至水平位置平衡时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记；把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧；
（3）当置物盘中没有放物体时，钩码位于Q处，根据杠杆平衡条件得：
m_盘g•OP=mg•OQ，
某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，根据杠杆平衡条件得：
（m_盘g+Mg）•OP=mg•ON，
综合以上两式得：
Mg•OP=mg•（ON-OQ），已知OP=l，OQ=d，ON=a，钩码质量为m，
物体的质量M=$\frac{a-d}{L}$m．
故答案为：（1）BACDFE；（2）左；（3）$\frac{a-d}{L}$m．

点评 本题简易天平和学生常用的天平使用方法大致相同，学会变通；对于简易天平的刻度方法，多次利用杠杠天平条件求出．杠杠平衡条件是本题的核心．