题目内容

2.如图一根长3.0m,重10N且密度不均匀的金属杆AB,可绕A点在竖直平面内自由转动,小柯想测出金属杆AB的重心O位置,现用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,测出F的大小及L的长度,再改变拉力F作用点的位置,测出相应的F与L的大小,所得实验数据如表.
实验次数12345
L/m0.51.01.52.02.5
F/X20106.754
求:(1)小柯实验时,用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,这样操作有什么好处?便于测量力臂的长度.
(2)由表中数据可得F与L之间成反比关系.
(3)金属感重心到A点的距离.
(4)若测力计量程为25N,则应控制L在什么范围内变化?

分析 (1)小柯实验时,用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,是为了便于测量力臂的长度;
(2)根据表中数据分析距离与拉力的关系;
(3)根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂),列出两个关系式解之即可;
(4)当动力等于25N时,根据动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂计算出动力臂的大小,即为最小力臂.

解答 解:(1)小柯实验时,用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,是为了便于测量力臂的长度;
(2)从表中数据可以看出,当距离增大时,作用力逐渐减小,并且距离变为原来几倍时,力则变为原来的几分之一,所以距离与拉力成反比;
(3)设重力的力臂为L′,然后将表中一组数据代入杠杆平衡的关系式:GL′=FL,可得:
10N×L′=10N×1m
解之得:L′=1m
所以金属杆重心到O点的距离为1m;
(4)根据杠杆平衡条件可得:GL′=FL
10N×1m=25N×L
L=0.4m
所以应控制L在0.4m~3m.
故答案为:(1)便于测量力臂的长度;(2)反比;(3)1m;(4)0.4m~3m.

点评 会区分正比与反比的关系,会根据杠杆平衡的条件计算作用力或力臂的大小.

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