Question

13．某人在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的重量，在称象过程中，他用到吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，操作步骤如下：
a．如图甲所示，将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至0点时，槽钢在水平位置平衡．
b．将大象引入铁笼，保持吊钩悬吊点O点和铁笼悬挂点B点的位置不变．用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，如图乙所示．测得OB=6cm，OA=9m，弹簧测力计的示数为200N．根据上述数据测出了大象的重量．
（1）大象的重力为3×10⁴N．
（2）设计步骤a的目的是消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响．
（3）在b步骤中仍使槽钢在水平位置平衡的目的除了a步骤的目的外还有便于准确测量力臂．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆平衡条件列出再次杠杆平衡的等式，即可计算出大象的重量；
（2）设计步骤a的目的，从列式中分析可知消除槽钢重力对杠杆的影响；
（3）使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂．

解答 解：
（1）如图甲，槽钢重力作用在AB中点，槽钢重心到O点距离l₁，
槽钢在水平位置平衡时根据杠杆的平衡条件：
G_槽钢×l=G_铁笼×OB…①
大象引入铁笼后，再次在水平位置平衡时，
G_槽钢×l+F×AO=（G_象+G_铁笼）×OB…②
②-①式得：F×AO=G_象×OB，
200N×900cm=G_象×6cm，
所以：G_象=3×10⁴N；
（2）从（1）不难发现设置步骤a的作用：消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响．
（3）在b步骤中仍使槽钢在水平位置平衡的目的除了a步骤的目的外还有便于准确测量力臂；
故答案为：（1）3×10⁴；（2）消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响；（3）便于准确测量力臂．

点评 此题考查了杠杆平衡条件的应用，关键是能够正确分析杠杆所受的力及力臂，在代入数据时一定要细心，并注意单位，物理来源于生活，也服务于生活．