题目内容

9.对于杠杆的原理,我国古代也很注意研究,在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明.某物理小组探究如图甲所示的一杆秤,通过观察和测量知道:杆秤上标有刻度,提纽在B点,秤钩在A点,O点为刻度的起点(为零刻度点,在B点左侧).用刻度尺量出OA=l1,OB=l2.

(1)秤钩不挂重物时,秤砣挂在O点时杆秤平衡,则重心C应在B点的右侧(选填“左”、“右”或“不确定”). 设该杆秤秤砣的质量为m,则杆秤自身重力(不含秤砣)和它的力臂的乘积是mgl2.
(2)物理小组利用空瓶(空瓶质量比秤砣质量小一些)、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量.方法是:用细线系在空瓶上并置于O点,慢慢往瓶中加沙子,如果杆秤恰能平衡,相当于新做了一个秤砣,再把它挂在秤钩上,移动原秤砣位置至杆秤平衡,秤杆上的读数即为原秤砣质量.
(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力,杠杆的平衡条件是:F动l动=F阻l阻+F′阻l′阻,如图乙所示”.则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量,方法是:设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙,将甲置于A点,乙置于B点右侧某点,杆秤恰好平衡.由杠杆的平衡条件可知,量出长度l1、l2后,只须从B点起向右量出长度L1,该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m.

分析 (1)B点是支点,秤砣在O点时与杆秤的自重平衡,根据杠杆平衡条件分析答题.
(2)在O点悬挂重物与杆秤自身重力平衡时,重物的质量等于秤砣的质量.
(3)应用杠杆平衡条件分析答题.

解答 解:
(1)B点是支点,秤钩不挂重物,秤砣挂在O点与杆秤自重平衡,杆秤的重心因在支点B的另一侧,即重心C应在B点的右侧.杆秤秤砣的质量为m,秤砣与它的力臂的乘积为mgl2,由杠杆平衡条件可知,秤砣和它的力臂的乘积与杆秤自重和它的力臂的乘积相等,则杆秤自身重力(不含秤砣)和它的力臂的乘积为mgl2;
(2)测杆秤秤砣质量,时,可以在O点位置用细线系在空瓶上,慢慢往瓶中加沙子,如果杆秤恰能平衡,相当于新做了一个秤砣,再把它挂在秤钩上,移动原秤砣位置至杠杆平衡,秤杆上的读数即为原秤砣质量.
(3)本题图2中的O点(支点)实际上对应的是图1中的B点.由题中可知B点左右挂的甲、乙与秤砣质量一样.故而直接用G砣代替.由杠杆平衡条件有:G砣(L1+L2)=G砣L'+G秤L秤(等式左侧力臂的长度为L1+L2,是支点B到左边挂的甲秤砣对杠杆拉力作用线的力臂长度,实际就是OA加OB的长度),由第(1)问可知:G秤L秤=G砣L2,所以L'=L1,而力臂是从支点B算起的,所以从B点右移L1.
故答案为:(1)右;mgl2;(2)O;(3)L1.

点评 此题考查杠杆的应用,认真审题,充分理解题意,应用杠杆平衡条件分析答题.

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