Question

10．據(jù)報道，在杭州動物園，一位物理老師用一只彈簧測力計“稱”出了一頭大象的質(zhì)量，如圖所示．他動用了吊車、鐵籠和長為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，當?shù)踯嚨蹉^在槽鋼上的懸吊點移至O點時，槽鋼在水平位置平衡；b、將大象引入鐵籠，保持吊鉤懸吊點O點和鐵籠懸掛點B點的位置不變，用彈簧測力計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，測得OB=9cm，OA=9m，彈簧測力計的示數(shù)為200N，根據(jù)上述情況：

（1）設計步驟a的目的是消除槽鋼和鐵籠的重力對實驗的影響．
（2）則該大象的質(zhì)量約為多少噸？
（3）若彈簧測力計量程為200N，利用現(xiàn)有器材稱一只重力更大一些的大象的做法？（寫出一種做法即可）

Answer 1

分析 （1）設計步驟a的目的，從列式中分析可知消除槽鋼重力對杠桿的影響．
（2）利用杠桿的平衡條件：動力×動力臂=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)杠桿平衡的條件進行分析．

解答 解：（1）步驟a，將鐵籠系于槽鋼上的B點，當?shù)踯嚨蹉^在槽鋼上的懸吊點移至O點時，槽鋼在水平位置平衡；由于槽鋼和鐵籠受重力的作用，所以設計步驟a的目的是：消除槽鋼和鐵籠重力對杠桿平衡的影響．
（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）要測量大象的重力更大一下，由杠桿平衡條件和圖示可知，當阻力變大（即大象的重力變大），動力、動力臂不變時，阻力臂需減小，因此可以將鐵籠懸掛的位置向支點O靠近，或?qū)�O點向B端靠近．
答：（1）消除槽鋼和鐵籠的重力對實驗的影響；
（2）該大象的質(zhì)量約2t；
（3）將鐵籠懸掛的位置向支點O靠近．

點評 此題考查了杠桿平衡條件的應用，關鍵是能夠正確分析杠桿所受的力及力臂，在代入數(shù)據(jù)時一定要細心，并注意單位，物理來源于生活，也服務于生活．