Question

19．如圖甲是小明根據(jù)“杠桿平衡條件”制作的只需要一個(gè)砝碼的天平，橫梁可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，左側(cè)為懸掛在固定位置P的置物盤(pán)，右側(cè)所用砝碼是實(shí)驗(yàn)室里常見(jiàn)的鉤碼，用細(xì)線掛在右側(cè)帶刻度線的橫梁上．

（1）下面是小明測(cè)量物體質(zhì)量的幾個(gè)主要步驟，最合理的順序是BACDFE（填寫(xiě)序號(hào)）．
A．將懸掛鉤碼的細(xì)線移到右側(cè)橫梁的零刻線Q處
B．將天平放在水平臺(tái)面上
C．調(diào)整橫梁右側(cè)的平衡螺母使橫梁上懸掛的重垂線對(duì)準(zhǔn)底座上的標(biāo)記
D．將待測(cè)物體放在天平左側(cè)的置物盤(pán)中
E．由細(xì)線在橫梁上的位置對(duì)應(yīng)的刻度值直接得出物體的質(zhì)量
F．移動(dòng)懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁上懸掛的重垂線對(duì)準(zhǔn)底座上的標(biāo)記
（2）調(diào)節(jié)天平至水平位置平衡后，剛把待測(cè)物體放在天平左側(cè)的置物盤(pán)中時(shí)，橫梁上懸掛的重垂線將對(duì)準(zhǔn)底座上標(biāo)記的左側(cè)（填“左”或“右”）．
（3）若某次測(cè)量最終達(dá)到平衡時(shí)鉤碼位于右側(cè)橫梁上的N處，如圖乙所示，已知OP=L，OQ=d，ON=a，鉤碼質(zhì)量為m，則待測(cè)物體的質(zhì)量M=$\frac{a-d}{L}$m．（用所給字母表示）

Answer 1

分析 （1）掌握物理天平的使用，當(dāng)重錘線對(duì)準(zhǔn)底座上的標(biāo)記時(shí)，則表示天平在水平位置平衡．測(cè)量前，通過(guò)調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡，測(cè)量時(shí)通過(guò)移動(dòng)懸掛鉤碼的細(xì)線使杠桿平衡；
（2）托盤(pán)天平的指針指到分度盤(pán)的中央位置，天平的橫梁平衡；簡(jiǎn)易天平的重垂線對(duì)準(zhǔn)底座的中間對(duì)齊說(shuō)明天平的橫梁平衡；
（3）圖中支點(diǎn)為O點(diǎn)，根據(jù)杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂就可以計(jì)算出待測(cè)物體的質(zhì)量．

解答 解：（1）簡(jiǎn)易天平的使用步驟：
①B．將天平放在水平臺(tái)面上，
②A．將懸掛鉤碼的細(xì)線移到右側(cè)橫梁的零刻線Q處，（相當(dāng)于游碼回零），
③C．調(diào)整橫梁右側(cè)的平衡螺母使橫梁上懸掛的重垂線對(duì)準(zhǔn)底座上的標(biāo)記，（相當(dāng)于移動(dòng)平衡螺母使指針指到分度盤(pán)的中央位置）
④D．將待測(cè)物體放在天平左側(cè)的置物盤(pán)中，（相當(dāng)于左盤(pán)放物體）
⑤F．移動(dòng)懸掛鉤碼的細(xì)線使橫梁上懸掛的重垂線對(duì)準(zhǔn)底座上的標(biāo)記，（相當(dāng)于增減砝碼或移動(dòng)游碼使天平重新平衡）
⑥由細(xì)線在橫梁上的位置對(duì)應(yīng)的刻度值直接得出物體的質(zhì)量；
所以順序?yàn)锽ACDFE；
（2）調(diào)節(jié)天平至水平位置平衡時(shí)，橫梁上懸掛的重垂線將對(duì)準(zhǔn)底座上標(biāo)記；把待測(cè)物體放在天平左側(cè)的置物盤(pán)中時(shí)，橫梁上懸掛的重垂線將對(duì)準(zhǔn)底座上標(biāo)記的左側(cè)；
（3）當(dāng)置物盤(pán)中沒(méi)有放物體時(shí)，鉤碼位于Q處，根據(jù)杠桿平衡條件得：
m_盤(pán)g•OP=mg•OQ，
某次測(cè)量最終達(dá)到平衡時(shí)鉤碼位于右側(cè)橫梁上的N處，根據(jù)杠桿平衡條件得：
（m_盤(pán)g+Mg）•OP=mg•ON，
綜合以上兩式得：
Mg•OP=mg•（ON-OQ），已知OP=l，OQ=d，ON=a，鉤碼質(zhì)量為m，
物體的質(zhì)量M=$\frac{a-d}{L}$m．
故答案為：（1）BACDFE；（2）左；（3）$\frac{a-d}{L}$m．

點(diǎn)評(píng) 本題簡(jiǎn)易天平和學(xué)生常用的天平使用方法大致相同，學(xué)會(huì)變通；對(duì)于簡(jiǎn)易天平的刻度方法，多次利用杠杠天平條件求出．杠杠平衡條件是本題的核心．