Question

10．據(jù)報(bào)道，在杭州動(dòng)物園，一位物理老師用一只彈簧測(cè)力計(jì)“稱(chēng)”出了一頭大象的質(zhì)量，如圖所示．他動(dòng)用了吊車(chē)、鐵籠和長(zhǎng)為10m的硬棒作為輔助工具．操作步驟如下：a、如圖甲所示，將鐵籠系于槽鋼上的B點(diǎn)，當(dāng)?shù)踯?chē)吊鉤在槽鋼上的懸吊點(diǎn)移至O點(diǎn)時(shí)，槽鋼在水平位置平衡；b、將大象引入鐵籠，保持吊鉤懸吊點(diǎn)O點(diǎn)和鐵籠懸掛點(diǎn)B點(diǎn)的位置不變，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉住槽鋼的另一端，使之再次在水平位置平衡，如圖乙所示，測(cè)得OB=9cm，OA=9m，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為200N，根據(jù)上述情況：

（1）設(shè)計(jì)步驟a的目的是消除槽鋼和鐵籠的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．
（2）則該大象的質(zhì)量約為多少?lài)崳?br />（3）若彈簧測(cè)力計(jì)量程為200N，利用現(xiàn)有器材稱(chēng)一只重力更大一些的大象的做法？（寫(xiě)出一種做法即可）

Answer 1

分析 （1）設(shè)計(jì)步驟a的目的，從列式中分析可知消除槽鋼重力對(duì)杠桿的影響．
（2）利用杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻×力阻力臂，根據(jù)已知條件確定杠桿所受的力及力臂代入便可求出未知量．
（3）根據(jù)杠桿平衡的條件進(jìn)行分析．

解答 解：（1）步驟a，將鐵籠系于槽鋼上的B點(diǎn)，當(dāng)?shù)踯?chē)吊鉤在槽鋼上的懸吊點(diǎn)移至O點(diǎn)時(shí)，槽鋼在水平位置平衡；由于槽鋼和鐵籠受重力的作用，所以設(shè)計(jì)步驟a的目的是：消除槽鋼和鐵籠重力對(duì)杠桿平衡的影響．
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件可得：F₁L₁=F₂L₂ ，
即200N×9m=G×0.09m，
解得：G=20000N．
則大象的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{20000N}{10N/kg}$=2000kg=2t．
（3）要測(cè)量大象的重力更大一下，由杠桿平衡條件和圖示可知，當(dāng)阻力變大（即大象的重力變大），動(dòng)力、動(dòng)力臂不變時(shí)，阻力臂需減小，因此可以將鐵籠懸掛的位置向支點(diǎn)O靠近，或?qū)�O點(diǎn)向B端靠近．
答：（1）消除槽鋼和鐵籠的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
（2）該大象的質(zhì)量約2t；
（3）將鐵籠懸掛的位置向支點(diǎn)O靠近．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是能夠正確分析杠桿所受的力及力臂，在代入數(shù)據(jù)時(shí)一定要細(xì)心，并注意單位，物理來(lái)源于生活，也服務(wù)于生活．