Question

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__________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__________。

（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__________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__________，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。

 

Answer 1

【答案】

（1）右；mgl₂；（2）O；（3）l₁。

【解析】考点：杠杆的平衡条件。

分析：（1）由于O点是刻度的起点，即秤钩上不挂重物时，秤砣的位置应该在O点，提起B，杆秤平衡，把秤砣作用在杆秤上的力看成动力，则阻力就是杆秤的重力作用点（重心）应该在B点的右侧；且根据杠杆的平衡条件可得：mg×l₂=G_杆秤×力臂；（2）做一个新秤砣的方法就是采用等交换替代法，由于秤砣放在O点处时能与杆秤的自重相平衡，那么如果我们也在O点用细线系一个小瓶，向里面加入适量的沙子，待杆秤平衡时，小瓶与沙子所起的作用就与秤砣的作用一样，故它们的质量是相等的；故该空填“O”；（3）根据已经得出的两个阻力的平衡规律，如果放在杆秤上，则存在如下关系：mg×(l₁+l₂)=mg×l′+G_杆秤×力臂；将第（1）问的关系式代入可得：mg×l₁=mg×l′，即l′= l₁，故只需要从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。