题目:
(2013·岱岳区模拟)小明用杠杆做力学探究实验.
(1)如图1为探究“杠杆的平衡条件”实验.
(a)首先,调节杠杆两端的
平衡螺母
平衡螺母
,使杠杆两端在不挂钩码时,保持水平并静止,达到平衡状态.
(b)如图1所示,杠杆每格长度相同,杠杆的a处已挂着2个0.5N的钩码,要使杠杆平衡,则应在杠杆的
b
b
处,挂上
4
4
个0.5N的钩码.
(c)他记录了三次实验数据如下表:
实验次数 |
动力F1/N |
动力臂L1/m |
阻力F2/N |
阻力臂L2/m |
1 |
2.0 |
0.04 |
4.0 |
0.02 |
2 |
1.0 |
0.02 |
0.5 |
0.01 |
3 |
2.5 |
0.03 |
1.5 |
0.05 |
这三次实验数据中有一次是错误的,错误数据的实验次数是
2
2
,由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是
F1L1=F2L2
F1L1=F2L2
.
(2)小明用杠杆测量实验室中一个空心铁球的空心部分的体积,如图2所示为实验设计图,铁球的质量为m,铁的密度为ρ
铁.
(a)除使用刻度尺和图中所用器材外,还需要使用的一个器材是
弹簧测力计
弹簧测力计
.
(b)写出实验步骤,测出的数据用相应物理符号表示,并写出空心体积的表达式.
步骤:
用弹簧测力计在b竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,并记下示数F,用刻度尺测出OA和OB的长度分别为LA、LB
用弹簧测力计在b竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,并记下示数F,用刻度尺测出OA和OB的长度分别为LA、LB
空心体积的表达式:
.
答案
平衡螺母
b
4
2
F1L1=F2L2
弹簧测力计
用弹簧测力计在b竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,并记下示数F,用刻度尺测出OA和OB的长度分别为LA、LB
解:(1)(a)调节杠杆在水平位置平衡时,要调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆两端在不挂钩码时,保持水平并静止,达到平衡状态.
(b)设杠杆一个小格代表L,
杠杆的a处已挂着2个0.5N的钩码,
根据杠杆平衡条件:
如果钩码挂在b处,1N×2L=F
2×L,∴F
2=2N,在b处需要挂4个钩码.
如果钩码挂在c处,1N×2L=F
2×2L,∴F
2=1N,在a处需要挂2个钩码.
(c)杠杆的平衡时,F
1L
1=F
2L
2.根据杠杆平衡条件知,
实验1::2.0N×0.04m=4.0N×0.02m.数据正确.
实验2:1.0N×0.02m≠0.5N×0.01m.数据有错误.
实验3:2.5N×0.03m=1.5N×0.05m.数据正确.
所以杠杆的平衡:F
1L
1=F
2L
2.
(2)(a)实验时当杠杆平衡时,要用弹簧测力计测量杠杆右端的力F.
(b)实验步骤:用弹簧测力计在b竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,并记下示数F;
用刻度尺测出OA和OB的长度分别为L
A、L
B.
(c)根据杠杆平衡条件得:
L
A×(mg-F
浮)=L
B×F,
L
A×(mg-ρ
水gV
球)=L
B×F,
V
球=
,
铁球实心部分的体积:V
实=
,
所以铁球空心部分的体积:V
空=V
球-V
实=
-.
故答案为:(1)(a)平衡螺母;(b)b;4;(答案不唯一)(c)2;F
1L
1=F
2L
2.
(2)(a)弹簧测力计;(b)步骤:用弹簧测力计在b竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,并记下示数F,用刻度尺测出OA和OB的长度分别为L
A、L
B.
表达式:
-.