Question

17．如圖所示，某人在動(dòng)物園內(nèi)，用彈簧測(cè)力計(jì)稱出了一頭大象的重力，在稱象過程中，他用到吊車、鐵籠和一根很長的槽鋼等輔助工具，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)踯嚨蹉^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)在A點(diǎn)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=8cm，OA=9m，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為200N．根據(jù)上述數(shù)據(jù)測(cè)出了大象的重力．
（1）大象的重為2.25×10⁴N．      
（2）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）若彈簧測(cè)力計(jì)量程為200N，利用現(xiàn)有器材稱一只重力更大一些的大象的做法是將鐵籠向O點(diǎn)靠近．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿平衡條件列出再次杠桿平衡的等式，即可計(jì)算出大象的重量；
（2）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；
使杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂；
（3）根據(jù)杠桿平衡的條件進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）如圖甲，槽鋼重力作用在AB中點(diǎn)，設(shè)槽鋼重心到O點(diǎn)距離l₁，
槽鋼在水平位置平衡時(shí)，根據(jù)杠桿的平衡條件有：
G_槽鋼×l₁=G_鐵籠×OB…①
大象引入鐵籠后，再次在水平位置平衡時(shí)，
G_槽鋼×l₁+F×AO=（G_象+G_鐵籠）×OB…②
②-①式得：F×AO=G_象×OB，
代入數(shù)據(jù)有：200N×900cm=G_象×8cm，
所以：G_象=2.25×10⁴N；
（2）從（1）不難發(fā)現(xiàn)設(shè)置步驟a的作用：消除槽鋼和鐵籠重力對(duì)杠桿平衡的影響；
（3）要測(cè)量大象的質(zhì)量更大一下，由杠桿平衡的條件和圖示可知，當(dāng)阻力變大，動(dòng)力和動(dòng)力臂均不變時(shí)，阻力臂需減小，因此應(yīng)將鐵籠向O點(diǎn)靠近．
故答案為：（1）2.25×10⁴；
（2）消除槽鋼和鐵籠重力對(duì)杠桿平衡的影響；
（3）將鐵籠向O點(diǎn)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，物理來源于生活，也服務(wù)于生活．