Question

小明要测量一根1 m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量，通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程．于是，他想用其他方法进行测量．

现有器材：天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20 cm的刻度尺和几根足量长的细绳．

只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案，要求：

(1)写出主要实验步骤和需测量的物理量；

(2)写出木棒质量的数学表达式(用测量量表示)．

Answer 1

答案：
解析：

答：(1)主要实验步骤和需测量的物理量同上； 　　(2)木棒质量的数学表达式为M＝m． 　　分析：(1)木棒的质量会超出现有天平的量程，不能量程直接测量，可以把木棒当做杠杆，利用杠杆平衡条件求解： 　　如图，将金属块挂在木棒的一端，用细绳拴在木棒中间某一位置(支点)，移动绳的位置，使木棒保持水平平衡，木棒的重力作用在中心上，用刻度尺测量两边力臂，用天平测量铁块的质量(求出重力)，利用杠杆平衡条件求木棒重力； 　　(2)由于木棒保持水平平衡，求出两边力臂，利用杠杆平衡条件求木棒的重力，再用重力公式求木棒的质量． 　　解答：解： 　　(1)主要实验步骤： 　　①用天平称出金属块的质量m； 　　②用细绳和刻度尺测出木棒的长度L； 　　③将用细绳系好的金属块系在木棒的一端，然后再将另一细绳一端做成绳环套在木棒上，用手提起该绳的另一端，并移动绳环的位置，使木棒保持水平平衡； 　　④用细绳和刻度尺测量出绳环到系金属块那端的木棒长度． 　　(2)如图，以O为支点， 　　∵杠杆平衡， 　　∴G铁×＝G×(L－) 　　即：mg×＝Mg×(L－) 　　解得：木棒的质量： 　　M＝m． 　　点评：本题巧用杠杆平衡条件测量木棒的质量，难点在实验步骤的设计，想到把木棒当做杠杆去用是本题的突破口．

提示：

杠杆的平衡条件．