Question

13．2014年暑假，平陰縣某物理興趣小組的同學(xué)們根據(jù)所學(xué)初二的物理知識和物理原理，自制了只需要一個鉤碼的天平，所用鉤碼是實驗室里常見的質(zhì)量為50g的鉤碼，用細(xì)線掛在右側(cè)橫梁上，調(diào)節(jié)天平至水平位置平衡（如圖甲所示）．測質(zhì)量時只需要移動細(xì)線在橫梁上的位置使橫梁水平平衡，由細(xì)線在橫梁上的位置對應(yīng)的刻度值直接表示出物體的質(zhì)量．

（1）制作這架天平的物理原理是杠桿的平衡條件．
（2）將下列測量物體質(zhì)量的幾個主要步驟正確的順序?qū)懗鰜恚ㄖ惶顚懶蛱枺゜adce
a．將懸掛鉤碼的細(xì)線移到0刻線．
b．將天平放在水平臺面上．
c．將待測物體放在天平的左側(cè)置物盤上．
d．調(diào)整橫梁右側(cè)的平衡母使橫梁上懸掛的重錘線對準(zhǔn)底座上的標(biāo)記
e．移動懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁上懸掛的重錘線對準(zhǔn)底座上的標(biāo)記．
（3）為了確定橫梁上的刻度，在置物盤中放置一個50g的砝碼，移動懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁平衡（如圖乙所示）．請在圖甲的橫梁標(biāo)尺上標(biāo)出50g、150g兩個刻度（分別把50g、150g標(biāo)記在橫梁上的對應(yīng)位置）．
（4）將一石塊放在置物盤上，移動懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁平衡（如圖丙所示）．這個礦石的質(zhì)量是100g．
（5）如果以右側(cè)50g的鉤碼提供的力為動力，則這架天平相當(dāng)于一個省力杠桿（選填“等臂杠桿”、“省力杠桿”和“費力杠桿”）．

Answer 1

分析 （1）杠桿平衡時，動力×動力臂=阻力×阻力臂，天平就是等臂杠桿的應(yīng)用．
（2）簡易的天平和托盤天平的調(diào)節(jié)、稱量物體質(zhì)量的步驟是相似的．
托盤天平和簡易天平不同之處：托盤天平的指針指到分度盤的中央位置，天平的橫梁平衡．簡易天平的重錘線對齊說明天平的橫梁平衡．
（3）甲圖，根據(jù)杠杠平衡條件列出等式．乙圖左盤放50g物體，根據(jù)杠杠平衡條件，列出等式．同理找出150g刻度．刻度是均勻的，標(biāo)出100g、200g等刻度．
（4）根據(jù)刻度讀出物體的質(zhì)量．
（5）杠桿的分類，主要包括以下幾種：①省力杠桿，動力臂大于阻力臂；②費力杠桿，動力臂小于阻力臂；③等臂杠桿，動力臂等于阻力臂

解答 解：（1）天平的物理原理是杠桿的平衡條件．
（2）簡易天平正確的使用步驟：b．將天平放在水平臺面上；a．將懸掛鉤碼的細(xì)線移到0刻線．（相當(dāng)于游碼回零）；d．調(diào)整橫梁右側(cè)的平衡螺母使橫梁上懸掛的重錘線對準(zhǔn)底座上的標(biāo)記．（相當(dāng)于移動平衡螺母使指針指到分度盤的中央位置）；c．將待測物體放在天平的置物盤上．（相當(dāng)于左盤放物體）；e．移動懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁上懸掛的重錘線對準(zhǔn)底座上的標(biāo)記．（相當(dāng)于增減砝碼或移動游碼使天平重新平衡）．所以正確的順序是badce；
（3）甲圖，天平在水平位置平衡，所以，m_盤gl_左=m_碼gl₀，
乙圖：①當(dāng)左盤中放50g物體時，天平在水平位置平衡，
所以，（m_盤+50）gl_左=m_碼g（l₀+l₅₀）⇒m_盤gl_左+50gl_左=m_碼gl₀+m_碼gl₅₀⇒50gl_左=m_碼gl₅₀，所以在甲圖的A處標(biāo)50g的刻度；
②當(dāng)左盤中放150g物體時，天平在水平位置平衡，
所以，（m_盤+150）gl_左=m_碼g（l₀+l₁₅₀）⇒m_盤gl_左+150gl_左=m_碼gl₀+m_碼gl₁₅₀⇒150gl_左=m_碼gl₁₅₀，
150gl_左=3×50gl_左⇒m_碼gl₁₅₀=3×m_碼gl₅₀⇒l₁₅₀=3×l₅₀，所以在甲圖的B處標(biāo)150g的刻度．
同理在甲圖的C處標(biāo)100g的刻度．

（4）天平的左盤放物體時，鉤碼掛在C處天平平衡，物體質(zhì)量為100g．
（5）該杠桿在使用過程中，動力臂大于阻力臂，為省力杠桿．
故答案為：（1）杠桿的平衡條件； （2）badce；  （3）如上圖所示；（4）100； （5）省力杠桿．

點評 本題簡易天平和學(xué)生常用的天平使用方法大致相同，學(xué)會變通．對于簡易天平的刻度方法，多次利用杠杠天平條件求出．杠杠平衡條件是本題的核心．