Question

13．2014年暑假，平阴县某物理兴趣小组的同学们根据所学初二的物理知识和物理原理，自制了只需要一个钩码的天平，所用钩码是实验室里常见的质量为50g的钩码，用细线挂在右侧横梁上，调节天平至水平位置平衡（如图甲所示）．测质量时只需要移动细线在横梁上的位置使横梁水平平衡，由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接表示出物体的质量．

（1）制作这架天平的物理原理是杠杆的平衡条件．
（2）将下列测量物体质量的几个主要步骤正确的顺序写出来（只填写序号）badce
a．将悬挂钩码的细线移到0刻线．
b．将天平放在水平台面上．
c．将待测物体放在天平的左侧置物盘上．
d．调整横梁右侧的平衡母使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记
e．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记．
（3）为了确定横梁上的刻度，在置物盘中放置一个50g的砝码，移动悬挂钩码的细线使横梁平衡（如图乙所示）．请在图甲的横梁标尺上标出50g、150g两个刻度（分别把50g、150g标记在横梁上的对应位置）．
（4）将一石块放在置物盘上，移动悬挂钩码的细线使横梁平衡（如图丙所示）．这个矿石的质量是100g．
（5）如果以右侧50g的钩码提供的力为动力，则这架天平相当于一个省力杠杆（选填“等臂杠杆”、“省力杠杆”和“费力杠杆”）．

Answer 1

分析 （1）杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，天平就是等臂杠杆的应用．
（2）简易的天平和托盘天平的调节、称量物体质量的步骤是相似的．
托盘天平和简易天平不同之处：托盘天平的指针指到分度盘的中央位置，天平的横梁平衡．简易天平的重锤线对齐说明天平的横梁平衡．
（3）甲图，根据杠杠平衡条件列出等式．乙图左盘放50g物体，根据杠杠平衡条件，列出等式．同理找出150g刻度．刻度是均匀的，标出100g、200g等刻度．
（4）根据刻度读出物体的质量．
（5）杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂

解答 解：（1）天平的物理原理是杠杆的平衡条件．
（2）简易天平正确的使用步骤：b．将天平放在水平台面上；a．将悬挂钩码的细线移到0刻线．（相当于游码回零）；d．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记．（相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置）；c．将待测物体放在天平的置物盘上．（相当于左盘放物体）；e．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重锤线对准底座上的标记．（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）．所以正确的顺序是badce；
（3）甲图，天平在水平位置平衡，所以，m_盘gl_左=m_码gl₀，
乙图：①当左盘中放50g物体时，天平在水平位置平衡，
所以，（m_盘+50）gl_左=m_码g（l₀+l₅₀）⇒m_盘gl_左+50gl_左=m_码gl₀+m_码gl₅₀⇒50gl_左=m_码gl₅₀，所以在甲图的A处标50g的刻度；
②当左盘中放150g物体时，天平在水平位置平衡，
所以，（m_盘+150）gl_左=m_码g（l₀+l₁₅₀）⇒m_盘gl_左+150gl_左=m_码gl₀+m_码gl₁₅₀⇒150gl_左=m_码gl₁₅₀，
150gl_左=3×50gl_左⇒m_码gl₁₅₀=3×m_码gl₅₀⇒l₁₅₀=3×l₅₀，所以在甲图的B处标150g的刻度．
同理在甲图的C处标100g的刻度．

（4）天平的左盘放物体时，钩码挂在C处天平平衡，物体质量为100g．
（5）该杠杆在使用过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆．
故答案为：（1）杠杆的平衡条件； （2）badce；  （3）如上图所示；（4）100； （5）省力杠杆．

点评 本题简易天平和学生常用的天平使用方法大致相同，学会变通．对于简易天平的刻度方法，多次利用杠杠天平条件求出．杠杠平衡条件是本题的核心．