内容正文:
【八年级物理大单元设计】
12.2 跨学科实践:制作简易杆秤
目录
【基础达标练】 1
【能力提升练】 1
【中考真题练】 4
【基础达标练】
1.一根杆秤,如果秤砣被沾一部分泥土,用它称得质量比被称物体的实际质量将( )
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.无法确定
2.如图所示,是我国古代《墨经》记述的有关杆秤的杠杆原理,此时杆秤处于平衡状态,以下关于它的说法错误的是( )
A.提纽相当于支点
B.“权”“重”表示力
C.“标”“本”表示力臂
D.增大“重”时,应把“权”靠近O点,杠杆会平衡
3.“华夏国粹”——杆秤文化。2009年,杆秤被列入陕西非物质文化遗产保护名录。杆秤是利用杠杆原理来称质量的简易衡器,由木制的带有秤星的秤杆、金属秤锤、提纽等组成,提纽所在的位置为杠杆的支点的位置。如图所示,秤盘中放入小铁块,杆秤已在水平方向调节平衡。在秤盘中再加入一小铁块,若使秤杆再次达到水平平衡,下列选项描述正确的是( )
A.将秤锤向右移动 B.将秤锤向左移动 C.减小秤锤的质量 D.将提纽向左移动
4.《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,下列说法正确的是( )
A.“重”增大时,N端上扬 B.“权”增大时,M端上扬
C.提纽向右移时,M端上扬 D.“权”向右移时,N端下沉
5.杆秤是我国古代的衡器,并沿用至今。如图所示,某次用秤钩挂住物体称重时,提纽O处是支点,AO为5cm,秤砣重500g,秤砣移至距O点20cm的B处,秤杆恰好在水平位置平衡,若g取,不计秤杆和秤钩的质量,这时从秤杆上读得的被称物体的质量是( )
A.0.8kg B.2.5kg C.2kg D.5kg
6.杆秤是我国古代劳动人民智慧的结晶,是历史悠久的称重器具之一.如图是杆秤的结构示意图,秤盘上不放重物时,提起提纽,秤砣移至D处杆秤恰好可以水平平衡.关于杆秤下列说法正确的是 ( )
A.杆秤上的零刻度线就在提纽O处 B.被称物体质量一定大于秤砣质量
C.被称物体质量越大,秤砣离提纽越远 D.若秤砣磕掉一块,被称物体的称量值比真实值小
7.从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡 端移动。
8.实践创新小组的成员小明对家中使用的杆秤(该杆秤有两个提纽)很感兴趣,并选择了提纽1来测量物体质量,如图所示。已知秤砣重力为2N,提纽1到秤盘的水平距离为5cm,当秤砣距提纽1的水平距离为20cm时,杆秤恰好平衡,不计秤杆、秤盘及细绳的质量,则物体质量为 kg;若小明用提纽2来测量该物体,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。(g取10N/kg)
9.杭州动物园内,一位物理老师利用杠杆原理,仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(如图甲)。测量时用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆。如图乙所示,吊钩固定点O为支点。这个现代版的曹冲称象和我们生活中常见的杆秤(如图丙)非常相似,俗话说,秤砣虽小压千斤。请问物理老师操作中弹簧测力计相当于杆秤的 ,吊钩相当于杠秤的 。
10.如图所示,秤砣的质量为400g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm,则被测物的质量为 kg。若秤砣下吸附一小块吸铁石时,则杆秤所示的质量值 (填“大于”、“等于”或“小于”)被测物的真实质量值。
【能力提升练】
11.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,如图1所示,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图2,小孩和篮子的总质量为10kg,调整秤砣的位置,使杆秤处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),此时,。下列说法正确的是( )
A.该杆秤的“0”刻度线在悬挂点O处
B.该秤砣的质量为3kg
C.要使该杆秤的量程变大,可以将称的悬挂点O右移
D.若换更重的篮子,可以增大该杆秤的量程
12.我国民俗活动丰富多彩。在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图所示,小孩坐在篮子里,若小孩和篮子的总质量为16kg,提纽在O点处,当用轻质线将秤砣挂在B点处时,杆秤处于水平平衡状态(忽略杆及秤钩重),此时OA=5cm,OB=40cm。下列说法正确的是( )
A.该秤砣的质量为4kg
B.提纽位置保持在O 点处不变,若小孩和篮子总质量小于16kg,杆秤水平平衡时,秤砣的悬挂点在 B 点左侧
C.称量质量保持16kg不变,若将提纽改在 O'点处进行称量,杆秤水平平衡时,秤砣的悬挂点在 B 点左侧
D.若提纽在 O'点处进行称量,杆秤量程将变大
13.某同学在学习了杆秤的知识后,发现杆秤不仅可以称量物体的质量,还可以改为密度秤,用来测量液体密度。于是他利用身边的器材自己动手制作了一个测量液体密度的密度秤,如图所示。提纽固定在细木棒的重心O处,密度未知的金属块M固定在A点,钩码N是密度秤的秤砣,将钩码N挂在B点时,密度秤恰好水平平衡。现将金属块M浸没在某种液体中,调节钩码N的位置,当其移至C点时,密度秤再次水平平衡。已知,,,,钩码N的质量,金属块M的体积,细绳的质量忽略不计,g取10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.液体的密度为 B.物体的密度为
C.物体在液体中所受浮力为0.25N D.金属块M所受的重力为20N
14.杆秤是我国古代劳动人民在长期生产实践中发明的简单而精巧的衡器。同学们自制了一个杆秤如图所示,将秤钩固定在C点,秤钩上不挂重物且无秤砣时,提纽移至A点杆秤恰好水平平衡,测得CA=4cm。当在秤钩上挂上重物时,将秤砣移至B点使杆秤水平平衡,AB=24cm,所用秤砣质量为0.5kg。以下说法正确的是( )
A.自制杆秤的零刻度线在A点右侧
B.称重时利用了杠杆平衡条件,此时重物的质量为3kg
C.因杆粗细不均匀,秤的刻度线分布也不均匀
D.要使该杆秤的量程变大,应该换用质量更小的秤砣
15.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图2,小孩和篮子的总质量为10kg,调整秤砣的位置,使杆秤处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),此时OA=3cm,OB=10cm。下列说法不正确的是( )
A.该杆秤一定为费力杠杆
B.该秤砣的质量为3kg
C.要使该杆秤的量程变大,应该换用质量更大的秤砣
D.若换称质量较小的孩子,当秤杆水平平衡后,秤砣的悬挂点在B点左边
16.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重(如图1),祈求孩子快速成长。如图2所示的杆秤,秤砣的质量为3kg。将孩子放在篮子内,调整秤砣的位置,使秤杆在水平位置平衡,不计绳重和杆重,此时。下列说法正确的是( )
A.换成质量较大的孩子,若秤砣悬挂的位置不变,则杆秤的左端将上升
B.若换成质量较大的孩子,当秤杆水平平衡后,秤砣的悬挂点应在B点左侧
C.要使杆秤的量程变大,应该使用质量更小的秤砣
D.图2中小孩和篮子的总质量为12kg
17.物理社团课上,王老师组织学生制作了如图所示的杆秤模型。图中AOB是一质地均匀可绕O点自由转动的杠杆,杠杆上刻度线之间的距离为3cm。当在A点挂上重6N的秤盘后,AOB恰好能保持水平平衡,将被测物体放在左边秤盘上,将一重5N的钩码用细线挂到杠杆右侧,移动钩码的位置,直至杠杆水平平衡,通过计算可知重物的质量。从以上图文可知,杠杆的自重与该杆秤的分度值分别为多少(不计细线质量,g=10N/kg)( )
A.2N 0.25kg B.4N 0.5kg C.2N 0.2kg D.4N 0.25kg
18.杆秤是中国度量衡三大件(尺斗秤)之一,凝聚了炎黄子孙的智慧,反映了我国古代商贸及科技的发展。 称量物体质量时,杆秤相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,称量时杆秤在水平位置平衡;被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m 、0.2m,秤砣的质量为0.1kg,科杆的质量忽略不计,则被测物体的质量为 kg;若秤砣有缺损,则杆秤所测物体的质量会 (选填“偏大”或“偏小”)。
19.五一长假期间,小聪随母亲去老家农村,看到很多老乡使用如图a所示杆秤称量质量。回家后,小聪用一根长30厘米的轻质细木棒作秤杆、用0.3千克的铁块作秤砣,在距木棒一端4厘米处系上提纽线,制作了一把简易杆秤如图b所示。
①将被测物挂上并调节秤砣至图c所示位置时杆秤水平平衡,则被测物的质量m物= 千克;
②这把简易杆秤的最大称量是 千克。若小聪不小心将秤砣摔掉了一块,则该杆秤测量物体质量的值将比真实值 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
20.如图甲所示,杆秤是民间的一种测量质量的工具。秤钩在秤杆A点悬挂着,将待测物体挂在秤钩上,用手提着秤纽B或C(相当于支点),秤砣M在秤杆E上移动,当秤杆在水平位置静止时,可在秤杆上读出被测物体的质量。
(1)使用杆秤时,提起 (选填“B”或“C”)处的秤纽,此秤的称量(所能称的最大质量)更大;
(2)用200g的铁块替换原150g的铁块做秤砣,杆秤的最大称量 (选填“减小”“不变”或“增大”);
(3)若秤杆的重心在它的中央,不挂物体时,提着秤纽B,为了使杆秤在水平位置平衡,则秤砣应移至秤纽B的 (选填“左”或“右”)侧;
(4)如图乙所示,提着秤纽C测量一个胡萝卜的质量,秤杆处于水平静止,AC=5cm,CD=20cm,秤砣的质量为100g,若秤杆的质量忽略不计,则胡萝卜的质量为 kg;若被测物体的质量增加,秤砣M应该向 (选填“左”或“右”)移动;
(5)如图乙所示,悬挂在秤钩上的胡萝卜静止后的轴线在水平位置;如图丙所示,沿悬挂线处竖直方向将胡萝卜切成A、B两段,所受重力分别为GA、GB,则GA GB(选填“>”“<”或“=”),你的理由是 。
21.杆秤是我国古代劳动人民的一项发明,是各种衡器中历史最悠久的一种,称量物体质量时,它相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,C处是秤钩,A、B位置各有一个提纽,杆秤秤杆(包含秤钩、提纽)的重力为1N,秤砣质量为0.5kg,BC=7cm。提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,BD=1cm,则杆秤秤杆(包含秤钩、提纽)的重心O点到B点的距离为 cm;将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上,提起B处提纽,秤砣移至最大刻度E处,杆秤再次水平平衡,则BE= cm。若要称量质量更大的物体,应选用 提纽(选填“A”或“B”)。
22.小红和小华用一只弹簧测力计,一根长度为1m、质量为1.2kg粗细均匀、质量均匀分布的圆柱型螺纹钢AB,一只金属筐,制成了如图所示的机械装置。制作时,她们将金属筐系于螺纹钢上的B端,当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时,螺纹钢在水平位置平衡,测得OB=4cm,则金属筐的质量为 kg。称重时,将重物放入金属筐中,用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端,便之再次在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为15N,则重物的质量是 kg。若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”,制成杆秤,从O点开始,沿OA每隔1cm标出对应的质量刻度,则该杆秤的分度值为 kg。(g取10N/kg)
【中考真题练】
1.(2024·内蒙古通辽·中考真题)小明家有一把杆秤,如图所示,秤钩上不挂物体时提住秤纽,将秤砣移动至定盘星处时,秤杆恰能水平平衡,当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时,即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是( )
A.定盘星是秤杆的支点
B.杆秤是一种等臂杠杆
C.所挂物体加重时,秤砣向右移,秤杆才能再次水平平衡
D.使用已磨损的秤砣测量时,测量值比真实值偏小
2.(2024·山东济南·中考真题)杆秤是我国发明的人类最早的衡器,是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后,在家里找到一杆除了秤砣生锈变重外,其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比( )
A.偏小 B.不变 C.偏大 D.无法判断
3.(2024·重庆·中考真题)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
A.自制杆秤的每一格约表示2.08g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
4.(2024·四川乐山·中考真题)从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡 端移动。
5.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)杆秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,已测得刺五加药材质量是120g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约为 g。接下来要测30g的人参片需要将秤砣向B点的 (选填“左”或“右”)侧移动。
6.(2024·重庆·中考真题)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物质量为 g;往秤盘中再增加20g的物体,秤砣需要从B处移动 cm才能维持秤杆水平平衡。
秤砣的重力
7.(2024·青海·中考真题)“权衡”一词,在古代分别指秤砣和秤杆,现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后,“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究:
活动一:了解杆秤的构造及物理原理:
如图甲所示,杆秤由秤盘(放置待称量的物体)、秤砣、秤杆(标有刻度,可读取被称物体质量)、提纽组成;
(1)参照图乙,图甲中提纽相当于杠杆的 ,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于 杠杆;
活动二:自制简易杆秤:
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中:秤砣质量为200g,A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽挂绳位置,C点为0刻度线位置;
(2)由图甲可知,利用该杆秤最多可称量 g的物体,D点处的刻度数为 g;
(3)忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响,用表示秤砣质量,表示物体和秤盘质量,表示B、C之间的距离,表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,将满足 (用上述物理量表示),由此可得,秤盘的质量为 g;
(4)若想测量质量更大的物体,你可采取的办法是 (只写一条即可)。
/
学科网(北京)股份有限公司
$$
【八年级物理大单元设计】
12.2 跨学科实践:制作简易杆秤
目录
【基础达标练】 1
【能力提升练】 1
【中考真题练】 6
【基础达标练】
1.一根杆秤,如果秤砣被沾一部分泥土,用它称得质量比被称物体的实际质量将( )
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.无法确定
【答案】B
【详解】在秤东西时,被测物的重力和力臂保持不变,即力矩不变,我们是根据力矩平衡得出左侧力臂,若秤砣上有泥,则砣的重力变大,达到平衡时,其力臂就小于正常时的力臂,即示数变小,故B符合题意,ABD不符合题意。
故选B。
2.如图所示,是我国古代《墨经》记述的有关杆秤的杠杆原理,此时杆秤处于平衡状态,以下关于它的说法错误的是( )
A.提纽相当于支点
B.“权”“重”表示力
C.“标”“本”表示力臂
D.增大“重”时,应把“权”靠近O点,杠杆会平衡
【答案】D
【详解】ABC.从杆秤的结构看,杆秤是典型的利用杠杆原理制成的,“标”“本”分别表示动力臂和阻力臂,“权”“重”分别表示动力和阻力,提纽O点是支点,故ABC正确,不符合题意;
D.增大“重”时,阻力臂不变,动力不变,由杠杆平衡条件可知应把“权”远离O点,杠杆平衡,故D错误,符合题意。
故选D。
3.“华夏国粹”——杆秤文化。2009年,杆秤被列入陕西非物质文化遗产保护名录。杆秤是利用杠杆原理来称质量的简易衡器,由木制的带有秤星的秤杆、金属秤锤、提纽等组成,提纽所在的位置为杠杆的支点的位置。如图所示,秤盘中放入小铁块,杆秤已在水平方向调节平衡。在秤盘中再加入一小铁块,若使秤杆再次达到水平平衡,下列选项描述正确的是( )
A.将秤锤向右移动 B.将秤锤向左移动 C.减小秤锤的质量 D.将提纽向左移动
【答案】B
【详解】在秤盘中再加入一小铁块,阻力变大,由杠杆平衡条件可知,要使秤杆再次达到水平平衡,需要向左移动秤锤,增大动力臂,直至再次水平平衡。木制的带有秤星的秤杆上面标注的质量是一定的,所以不能改变秤锤的质量或移动提纽。
故选B。
4.《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,下列说法正确的是( )
A.“重”增大时,N端上扬 B.“权”增大时,M端上扬
C.提纽向右移时,M端上扬 D.“权”向右移时,N端下沉
【答案】D
【详解】A.“重”增大时,左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积,N端下沉,故A错误;
B.“权”增大时,左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积,M端下沉,故B错误;
C.提纽向右移时,左侧力臂变大,右侧力臂变小,左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积,M端下沉,故C错误;
D.“权”向右移时,左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积,N端下沉,故D正确。
故选D。
【点睛】此题考查杠杆平衡的条件及获取信息的能力,使学生感悟中国古代科技的成就,激发学生的民族自豪感。
5.杆秤是我国古代的衡器,并沿用至今。如图所示,某次用秤钩挂住物体称重时,提纽O处是支点,AO为5cm,秤砣重500g,秤砣移至距O点20cm的B处,秤杆恰好在水平位置平衡,若g取,不计秤杆和秤钩的质量,这时从秤杆上读得的被称物体的质量是( )
A.0.8kg B.2.5kg C.2kg D.5kg
【答案】C
【详解】由题可知,杆秤在使用时是一个绕支点转动的硬棒,相当于一个杠杆,由杠杆的平衡条件
这时从秤杆上读得的被称物体的质量
故C正确,ABD错误。
故选C。
6.杆秤是我国古代劳动人民智慧的结晶,是历史悠久的称重器具之一.如图是杆秤的结构示意图,秤盘上不放重物时,提起提纽,秤砣移至D处杆秤恰好可以水平平衡.关于杆秤下列说法正确的是 ( )
A.杆秤上的零刻度线就在提纽O处 B.被称物体质量一定大于秤砣质量
C.被称物体质量越大,秤砣离提纽越远 D.若秤砣磕掉一块,被称物体的称量值比真实值小
【答案】C
【详解】A.秤盘上不放重物时,提起提纽,秤砣移至D处杆秤恰好可以水平平衡,由杠杆平衡条件F1L1= F2L2可知,杆秤上的零刻度线在D处,故A错误;
B.根据杠杆的平衡条件知,当秤砣靠近支点,且力臂小于物体的力臂,被测物体质量就可能小于秤砣质量,故B错误;
C.使用同一秤钮,支点不变,物体的阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件知
当L砣、F杆、L杆、L物不变时,物体质量越大,F物越大,秤砣离秤钮距离L砣越远,故C正确;
D.若秤砣磕掉一块,F砣减小,其他条件不变时,由
可知,阻力臂L砣变大,被称物体的质量测量值将偏大,故D错误。
故选C。
7.从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡 端移动。
【答案】 省力 应将秤砣向右
【详解】[1]动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件知是省 力杠杆。
[2]称量时,若秤杆右端向上翘起,说明右边的力和力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积,而左边的力和力臂、右边的力一定,根据杠杆平 衡条件可知,应该增大右边的力臂,即应将秤砣向右端移动。
8.实践创新小组的成员小明对家中使用的杆秤(该杆秤有两个提纽)很感兴趣,并选择了提纽1来测量物体质量,如图所示。已知秤砣重力为2N,提纽1到秤盘的水平距离为5cm,当秤砣距提纽1的水平距离为20cm时,杆秤恰好平衡,不计秤杆、秤盘及细绳的质量,则物体质量为 kg;若小明用提纽2来测量该物体,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。(g取10N/kg)
【答案】 0.8 右
【详解】[1]以提纽1为支点,因为杠杆平衡,所以
即
则物体质量
[2]若小明用提扭2来测量该物体,秤砣和物体的重力不变,物体对杆秤的拉力的力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,秤砣对杠杆的拉力的力臂应该变小,即秤砣应向右移动。
9.杭州动物园内,一位物理老师利用杠杆原理,仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量(如图甲)。测量时用了一根长度为10m的槽钢作为杠杆。如图乙所示,吊钩固定点O为支点。这个现代版的曹冲称象和我们生活中常见的杆秤(如图丙)非常相似,俗话说,秤砣虽小压千斤。请问物理老师操作中弹簧测力计相当于杆秤的 ,吊钩相当于杠秤的 。
【答案】 秤砣 阻力
【详解】[1][2]观察图可知,弹簧测力计相当于杆秤的秤砣,吊钩相当于杠秤的阻力。
10.如图所示,秤砣的质量为400g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm,则被测物的质量为 kg。若秤砣下吸附一小块吸铁石时,则杆秤所示的质量值 (填“大于”、“等于”或“小于”)被测物的真实质量值。
【答案】 2 小于
【详解】[1]由杠杆平衡条件可知
即
被测物的质量
[2]若秤砣下吸附一小块吸铁石时,杠杆右侧作用力增大,为了让杠杆再次在水平位置平衡,需要缩短右侧力臂长度,即缩短OB的长度,根据杠杆平衡条件可知,此时杆秤所示的质量值小于被测物的真实质量值。
【能力提升练】
11.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,如图1所示,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图2,小孩和篮子的总质量为10kg,调整秤砣的位置,使杆秤处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),此时,。下列说法正确的是( )
A.该杆秤的“0”刻度线在悬挂点O处
B.该秤砣的质量为3kg
C.要使该杆秤的量程变大,可以将称的悬挂点O右移
D.若换更重的篮子,可以增大该杆秤的量程
【答案】B
【详解】A.该杆秤的悬挂点O是称量时的支点,确定杆秤的零刻度线,秤钩不挂物体时,提起秤纽(O点),调节秤砣的位置,使得杠杆在水平位置平衡,则标记秤砣悬挂点为零刻度线,故A错误;
B.由题知,小孩和篮子的总重力
G=mg=10kg×10N/kg=100N
根据杠杆平衡的条件可得
G×OA=m砣g×OB
即
100N×3×10−2m=m砣×10N/kg×10×10−2m
解得m砣=3kg,故B正确;
C.由杠杆平衡的条件可知,在阻力与阻力臂一定的情况下,动力臂越小,动力越大,即称的质量越大,所以要使该杆秤的量程变大,可以将称的悬挂点O左移,减小动力臂,故C错误;
D.若换更重的篮子,阻力和阻力臂都变大,在动力臂不变的情况下,动力变大,即该杆秤的量程变小,故D错误。
故选B。
12.我国民俗活动丰富多彩。在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图所示,小孩坐在篮子里,若小孩和篮子的总质量为16kg,提纽在O点处,当用轻质线将秤砣挂在B点处时,杆秤处于水平平衡状态(忽略杆及秤钩重),此时OA=5cm,OB=40cm。下列说法正确的是( )
A.该秤砣的质量为4kg
B.提纽位置保持在O 点处不变,若小孩和篮子总质量小于16kg,杆秤水平平衡时,秤砣的悬挂点在 B 点左侧
C.称量质量保持16kg不变,若将提纽改在 O'点处进行称量,杆秤水平平衡时,秤砣的悬挂点在 B 点左侧
D.若提纽在 O'点处进行称量,杆秤量程将变大
【答案】B
【详解】A.作用在杠杆A点的力等于孩子及秤钩和所坐篮子的总重力,作用在杠杆B点的力等于秤砣的重力,根据杠杆平衡条件可得
解得,故A错误;
B.提纽位置保持在O 点处不变,若小孩和篮子总质量小于16kg,动力减小,在动力臂和阻力不变时,根据杠杆平衡条件,阻力臂变小,则秤砣的悬挂点在 B 点左侧,故B正确;
C.称量质量保持16kg不变,若将提纽改在 O'点处进行称量,动力大小不变,动力臂变大,在阻力不变时,根据杠杆平衡条件,阻力臂变大,则秤砣的悬挂点在 B 点右侧,故C错误;
D.若提纽在 O'点处进行称量,与支点在O 点处相比,当秤砣在最大刻度时,左侧动力臂增大,右侧阻力臂减小,由可得
动力臂增大,阻力臂减小,杆秤量程将变小,故D错误。
故选B。
13.某同学在学习了杆秤的知识后,发现杆秤不仅可以称量物体的质量,还可以改为密度秤,用来测量液体密度。于是他利用身边的器材自己动手制作了一个测量液体密度的密度秤,如图所示。提纽固定在细木棒的重心O处,密度未知的金属块M固定在A点,钩码N是密度秤的秤砣,将钩码N挂在B点时,密度秤恰好水平平衡。现将金属块M浸没在某种液体中,调节钩码N的位置,当其移至C点时,密度秤再次水平平衡。已知,,,,钩码N的质量,金属块M的体积,细绳的质量忽略不计,g取10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.液体的密度为 B.物体的密度为
C.物体在液体中所受浮力为0.25N D.金属块M所受的重力为20N
【答案】A
【详解】ABD.根据杠杆的平衡条件可得
GM×OA=GN×OB
根据G=mg可得
GM×OA=mNg×OB
GM×10cm=100×10-3kg×10N/kg×20cm
解得GM=2N;物体的密度为
将金属块M浸没在某种液体中,调节钩码N的位置,当其移至C点时,密度秤再次水平平衡,则根据杠杆的平衡条件得
(GM-F浮)×OA=GN×OC
根据阿基米德原理可得
(GM-ρ液gV)×OA=GN×OC
(2N-ρ液×10N/kg×25×10-6m3)×10cm=100×10-3kg×10N/kg×(20cm-3cm)
解得ρ液=1.2×103kg/m3,故A正确,BD错误;
C.物体在液体中所受浮力为
F浮=ρ液gV=1.2×103kg/m3×10N/kg×25×10-6m3=0.3N
故C错误。
故选A。
14.杆秤是我国古代劳动人民在长期生产实践中发明的简单而精巧的衡器。同学们自制了一个杆秤如图所示,将秤钩固定在C点,秤钩上不挂重物且无秤砣时,提纽移至A点杆秤恰好水平平衡,测得CA=4cm。当在秤钩上挂上重物时,将秤砣移至B点使杆秤水平平衡,AB=24cm,所用秤砣质量为0.5kg。以下说法正确的是( )
A.自制杆秤的零刻度线在A点右侧
B.称重时利用了杠杆平衡条件,此时重物的质量为3kg
C.因杆粗细不均匀,秤的刻度线分布也不均匀
D.要使该杆秤的量程变大,应该换用质量更小的秤砣
【答案】B
【详解】A.秤盘上不放重物且无秤砣时,提纽移至O点处杆秤恰好可以水平平衡,则O为其重心也为杆秤的支点;此时秤盘中无重物,若把秤砣悬挂在O点处,因秤砣对杆秤的拉力过支点,其力臂为0,杆秤仍平衡,由此可知该杆秤的零刻度线应该标在O点,故A错误;
B.杆秤的原理是杠杆平衡条件,由杠杆平衡条件可得
即
解得此时重物的质量,故B正确 ;
C.由杠杆平衡条件可得
可得,秤砣重力不变,左侧秤钩对杆秤的拉力的力臂不变,则秤砣对杆秤的拉力的力臂与物体重力成正比,所以秤的刻度线分布均匀,故C错误;
D.由杠杆平衡条件可得
所以要使该杆秤的量程变大,即增大,在力臂不变时,应该换用重力更大的秤砣,即换用质量更大的秤砣,故D错误。
故选B。
15.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重,冀求孩子健康成长,俗称“立夏秤人”。如图2,小孩和篮子的总质量为10kg,调整秤砣的位置,使杆秤处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),此时OA=3cm,OB=10cm。下列说法不正确的是( )
A.该杆秤一定为费力杠杆
B.该秤砣的质量为3kg
C.要使该杆秤的量程变大,应该换用质量更大的秤砣
D.若换称质量较小的孩子,当秤杆水平平衡后,秤砣的悬挂点在B点左边
【答案】A
【详解】A.由于题中没有说明动力和阻力是谁,故A错误,符合题意;
B.作用在杠杆A点的力等于孩子及秤钩和所坐篮子的总重力,根据杠杆平衡条件
可得
解得
故B正确,不符合题意;
C.由杠杆平衡条件
可得
即
所以要使该杆秤的量程变大,应该换用质量更大的秤砣,故C正确,不符合题意;
D.因为OA<OB,根据
可知孩子及秤钩和所坐篮子的总质量大于秤砣的质量,秤砣和篮子等都不变,动力臂不变,根据杠杆平衡条件
可知阻力臂会变小,所以调到水平平衡后秤砣的悬挂点应在B点左边,故D正确,不符合题意。
故选A。
16.我国民俗活动丰富多彩,在立夏时节,有的地方会给孩子称体重(如图1),祈求孩子快速成长。如图2所示的杆秤,秤砣的质量为3kg。将孩子放在篮子内,调整秤砣的位置,使秤杆在水平位置平衡,不计绳重和杆重,此时。下列说法正确的是( )
A.换成质量较大的孩子,若秤砣悬挂的位置不变,则杆秤的左端将上升
B.若换成质量较大的孩子,当秤杆水平平衡后,秤砣的悬挂点应在B点左侧
C.要使杆秤的量程变大,应该使用质量更小的秤砣
D.图2中小孩和篮子的总质量为12kg
【答案】D
【详解】A.根据杠杆平衡条件可得
换成质量较大的孩子,若秤砣悬挂的位置不变,左边的力与力臂的乘积变大,右边的力与力臂的乘积不变,故杆秤的左端将下降,故A错误;
B.若换成质量较大的孩子,杠杆左边的力与力臂的乘积变大,要使秤杆水平平衡后,杠杆右边的力与力臂的乘积也需要变大,故可增大右边力臂,即秤砣的悬挂点应在B点右侧,故B错误;
C.根据杠杆平衡条件可得
则
要使该杆秤的量程变大,应换用质量更大的秤砣,故C错误;
D.由可得小孩和篮子的总质量
故D正确。
故选D。
17.物理社团课上,王老师组织学生制作了如图所示的杆秤模型。图中AOB是一质地均匀可绕O点自由转动的杠杆,杠杆上刻度线之间的距离为3cm。当在A点挂上重6N的秤盘后,AOB恰好能保持水平平衡,将被测物体放在左边秤盘上,将一重5N的钩码用细线挂到杠杆右侧,移动钩码的位置,直至杠杆水平平衡,通过计算可知重物的质量。从以上图文可知,杠杆的自重与该杆秤的分度值分别为多少(不计细线质量,g=10N/kg)( )
A.2N 0.25kg B.4N 0.5kg C.2N 0.2kg D.4N 0.25kg
【答案】D
【详解】AOB是一质地均匀可绕O点自由转动的杠杆,则杠杆的重心在C处,C为AB中点,当在A点挂上重6N的秤盘后,AOB刚好能保持水平平衡,此时杠杆的支点是O,动力臂是
OC=3×3cm=9cm
阻力臂是
OA=2×3cm=6cm
阻力是秤盘的重力6N,根据杠杆平衡条件得
G×OC=G×OA
即
G×9cm=6N×6cm
解得,杠杆的自重G=4N。当物体放在左盘中,左盘增加了力,右边加挂钩码,钩码挂在1格位置时,可测量的最小物体质量m,根据杠杆平衡条件得
G'×l=mg×OA
即
5N×3cm=m×10N/kg×6cm
解得,可测量的最小物体质量m=0.25kg。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
18.杆秤是中国度量衡三大件(尺斗秤)之一,凝聚了炎黄子孙的智慧,反映了我国古代商贸及科技的发展。 称量物体质量时,杆秤相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,称量时杆秤在水平位置平衡;被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m 、0.2m,秤砣的质量为0.1kg,科杆的质量忽略不计,则被测物体的质量为 kg;若秤砣有缺损,则杆秤所测物体的质量会 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】 杠杆 0.4 偏大
【详解】[1]杆秤可以看作是一个在力的作用下绕固定点转动的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它相当于一个杠杆。
[2]设秤砣到提纽的距离为l1,被测物体到提纽的距离为l2,由杠杆平衡条件可知
解得。
[3]若秤砣有缺损,m秤砣减小,也减小, 不变,所以l1要变大,杆秤所示的质量值要偏大。
19.五一长假期间,小聪随母亲去老家农村,看到很多老乡使用如图a所示杆秤称量质量。回家后,小聪用一根长30厘米的轻质细木棒作秤杆、用0.3千克的铁块作秤砣,在距木棒一端4厘米处系上提纽线,制作了一把简易杆秤如图b所示。
①将被测物挂上并调节秤砣至图c所示位置时杆秤水平平衡,则被测物的质量m物= 千克;
②这把简易杆秤的最大称量是 千克。若小聪不小心将秤砣摔掉了一块,则该杆秤测量物体质量的值将比真实值 (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
【答案】 1.5 1.95 偏大
【详解】(1)[1]轻质杠杆的质量忽略不计,在c图中杠杆平衡,满足平衡条件即
可得
由重力与质量成正比可得
(2)[2][3]这个简易杆秤的最大称量时,砣在最右边位置,根据杠杆平衡条件可知
由此可得
若秤砣摔掉了一块,则在杆秤的同一位置,即示数不变时,物体减小杠杆才能平衡,故读数大于物体质量即该杆秤测量物体质量的值将比真实值偏大。
20.如图甲所示,杆秤是民间的一种测量质量的工具。秤钩在秤杆A点悬挂着,将待测物体挂在秤钩上,用手提着秤纽B或C(相当于支点),秤砣M在秤杆E上移动,当秤杆在水平位置静止时,可在秤杆上读出被测物体的质量。
(1)使用杆秤时,提起 (选填“B”或“C”)处的秤纽,此秤的称量(所能称的最大质量)更大;
(2)用200g的铁块替换原150g的铁块做秤砣,杆秤的最大称量 (选填“减小”“不变”或“增大”);
(3)若秤杆的重心在它的中央,不挂物体时,提着秤纽B,为了使杆秤在水平位置平衡,则秤砣应移至秤纽B的 (选填“左”或“右”)侧;
(4)如图乙所示,提着秤纽C测量一个胡萝卜的质量,秤杆处于水平静止,AC=5cm,CD=20cm,秤砣的质量为100g,若秤杆的质量忽略不计,则胡萝卜的质量为 kg;若被测物体的质量增加,秤砣M应该向 (选填“左”或“右”)移动;
(5)如图乙所示,悬挂在秤钩上的胡萝卜静止后的轴线在水平位置;如图丙所示,沿悬挂线处竖直方向将胡萝卜切成A、B两段,所受重力分别为GA、GB,则GA GB(选填“>”“<”或“=”),你的理由是 。
【答案】 B 增大 左 0.4 右 > 以胡萝卜的重心为支点,左右两部分重力GA、GB的力臂分别为LA、LB,因为GA×LA=GB×LB,且LA<LB,所以GA>GB。
【详解】(1)[1]根据杠杆的平衡条件可知当提:着B处秤纽、秤砣在E点时,A点所挂物体重为
当提着C处秤纽、秤砣在E点时,A点所挂物体重为
因BE>CE,AB< AC,故可得GA>GA',根据G=mg可知,提B处秤纽时,此秤的称量最大。
(2)[2]用200g的铁块替换原150g的铁块做秤砣,秤砣质量变大,秤砣的力臂与物体的力臂不变,由
m秤砣gL秤砣= m物gL物
可知,杆秤的最大称量增大。
(3)[3]秤杆的重心在它的中央,不挂物体时,提着秤纽B,B处为支点,秤杆的重力的作用点在B点的右侧,要使杠杆平衡,则秤砣应该移至B的左侧。
(4)[4]提着秤纽C测量一个胡萝卜的质量,秤杆处于水平静止,根据杠杆的平衡条件可知
m秤砣GLCD= m物GLAC
即
0.1kg×10N/kg×20cm=m物×10N/kg×5cm
则m物=0.4kg。
[5]若被测物体的质量增加,物体的重力变大,在m秤砣、LAC不变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,LCD应变大,所以M向右移动。
(5)[6][7]悬挂线处竖直方向将胡萝卜切成A、B两段,则A段的重心到悬挂线处竖直方向的距离小于B段的重心到悬挂线处竖直方向的距离,即左侧的力臂小于右侧的力臂;根据杠杆的平衡条件GA×LA=GB×LB可知,GA>GB。
21.杆秤是我国古代劳动人民的一项发明,是各种衡器中历史最悠久的一种,称量物体质量时,它相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,C处是秤钩,A、B位置各有一个提纽,杆秤秤杆(包含秤钩、提纽)的重力为1N,秤砣质量为0.5kg,BC=7cm。提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,BD=1cm,则杆秤秤杆(包含秤钩、提纽)的重心O点到B点的距离为 cm;将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上,提起B处提纽,秤砣移至最大刻度E处,杆秤再次水平平衡,则BE= cm。若要称量质量更大的物体,应选用 提纽(选填“A”或“B”)。
【答案】 杠杆 5 34 A
【详解】[1]杆秤可以看作是一个在力的作用下绕固定点转动的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它相当于一个杠杆。
[2]秤钩不挂物体时,由杠杆的平衡条件可知
G砣×BD=G秤×LOB
根据G=mg,可得
m砣g×BD=G秤×LOB
所以杆秤秤杆的重心O点到B点的距离为
[3]将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上时,由杠杆平衡条件可知
G物×BC=G秤×LOB+G砣×BE
代入数据有
2.5kg×10N/kg×7cm=1N×5cm+0.5kg×10N/kg×BE
解得
BE=34cm
[4]根据杠杆的平衡条件可知,当提着B处秤纽、秤砣在E点时
G物×BC=G秤×L0+G砣×BE
当提着A处秤纽、秤砣在E点时
G物'×AC=G秤×(L0+AB)+G砣×(BE+AB)
因
BC>AC
故可得
G物′>G物
即提A处秤纽时,此秤的称量大。
22.小红和小华用一只弹簧测力计,一根长度为1m、质量为1.2kg粗细均匀、质量均匀分布的圆柱型螺纹钢AB,一只金属筐,制成了如图所示的机械装置。制作时,她们将金属筐系于螺纹钢上的B端,当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时,螺纹钢在水平位置平衡,测得OB=4cm,则金属筐的质量为 kg。称重时,将重物放入金属筐中,用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端,便之再次在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为15N,则重物的质量是 kg。若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”,制成杆秤,从O点开始,沿OA每隔1cm标出对应的质量刻度,则该杆秤的分度值为 kg。(g取10N/kg)
【答案】 13.8 36 0.25
【详解】[1]螺纹钢重力
G=mg=1.2kg×10N/kg=12N
因为质量均匀分布,所以重力作用在重心位置,即中点,重心到O距离为
L1=0.5m-0.04m=0.46m
由杠杆平衡条件可知
G×L1=G1×OB
解得
金属筐的质量为
[2]因为之前已经调平衡,所以根据杠杆平衡条件可得
F×OA=G2×OB
解得
重物的质量是
[3]1kg的“秤砣”重力为
G3=m3g=1kg×10N/kg=10N
根据杠杆平衡条件最大物重为
最大质量为
OA=96cm,所以该杆秤的分度值为
【中考真题练】
1.(2024·内蒙古通辽·中考真题)小明家有一把杆秤,如图所示,秤钩上不挂物体时提住秤纽,将秤砣移动至定盘星处时,秤杆恰能水平平衡,当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时,即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是( )
A.定盘星是秤杆的支点
B.杆秤是一种等臂杠杆
C.所挂物体加重时,秤砣向右移,秤杆才能再次水平平衡
D.使用已磨损的秤砣测量时,测量值比真实值偏小
【答案】C
【详解】A.秤纽与秤杆的连接点是秤杆绕着转动的点,是支点,故A错误;
B.杆秤使用时,动力臂不等于阻力臂,不是等臂杠杆,故B错误;
C.根据杠杆平衡条件则有,、不变,所挂物体加重时,变大,即秤砣向右移,秤杆才能再次水平平衡,故C正确;
D.使用已磨损的秤砣测量时,即变小,、、不变,所以变大,则测量值比真实值偏大,故D错误。
故选C。
2.(2024·山东济南·中考真题)杆秤是我国发明的人类最早的衡器,是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后,在家里找到一杆除了秤砣生锈变重外,其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比( )
A.偏小 B.不变 C.偏大 D.无法判断
【答案】A
【详解】如图,杆秤使用时相当于杠杆,提纽处为支点,被称量物体的重力看作动力,秤砣的重力作为阻力,由杠杆的平衡条件可知,秤砣生锈变重,阻力变大,动力和动力臂的乘积不变,测得的阻力臂变小,即秤杆标识出的物体的质量变小,因此用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比偏小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(2024·重庆·中考真题)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
A.自制杆秤的每一格约表示2.08g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
【答案】B
【详解】A.在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线,则共计50格,则每一格代表的质量为,即自制杆秤的每一格约表示2g,故A错误;
B.称中药时B端翘起说明,此时可以减少中药即减小恢复水平平衡,故B正确;
C.如果秤砣磨损,根据杠杆平衡条件,实际质量偏小,则长度偏大,则测量结果会比真实质量偏大,故C错误;
D.若将提纽移到O点右侧,则增大,减小,则变小,则杆秤的量程减小,故D错误。
故选B。
4.(2024·四川乐山·中考真题)从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡 端移动。
【答案】 省力 应将秤砣向右
【详解】[1]动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件知是省 力杠杆。
[2]称量时,若秤杆右端向上翘起,说明右边的力和力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积,而左边的力和力臂、右边的力一定,根据杠杆平 衡条件可知,应该增大右边的力臂,即应将秤砣向右端移动。
5.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)杆秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,已测得刺五加药材质量是120g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约为 g。接下来要测30g的人参片需要将秤砣向B点的 (选填“左”或“右”)侧移动。
【答案】 40 右
【详解】[1]由杠杆平衡条件得到
G物×OA=G砣×OB
m物g×OA=m砣g×OB
m物×OA=m砣×OB
[2]接下来要测30g的人参片,物体的质量m物减小,由m物×OA=m砣×OB
可知,OA不变,m砣不变,OB减小,需要将秤砣向B点的右侧移动。
6.(2024·重庆·中考真题)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物质量为 g;往秤盘中再增加20g的物体,秤砣需要从B处移动 cm才能维持秤杆水平平衡。
【答案】 600 1
【详解】[1]秤砣的质量
秤砣的重力
秤砣移至距O点30cm的B处时,根据杠杆平衡条件可得,重物的重力
重物的质量
[2]往秤盘中再增加20g的物体后,秤盘中重物的总质量
此时秤砣距O点的距离
则秤砣需要从B处移动向右移动的距离
7.(2024·青海·中考真题)“权衡”一词,在古代分别指秤砣和秤杆,现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后,“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究:
活动一:了解杆秤的构造及物理原理:
如图甲所示,杆秤由秤盘(放置待称量的物体)、秤砣、秤杆(标有刻度,可读取被称物体质量)、提纽组成;
(1)参照图乙,图甲中提纽相当于杠杆的 ,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于 杠杆;
活动二:自制简易杆秤:
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中:秤砣质量为200g,A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽挂绳位置,C点为0刻度线位置;
(2)由图甲可知,利用该杆秤最多可称量 g的物体,D点处的刻度数为 g;
(3)忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响,用表示秤砣质量,表示物体和秤盘质量,表示B、C之间的距离,表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,将满足 (用上述物理量表示),由此可得,秤盘的质量为 g;
(4)若想测量质量更大的物体,你可采取的办法是 (只写一条即可)。
【答案】 支点 省力 1000 400 160 增加秤砣的质量
【详解】(1)[1] 图甲中杆秤使用时绕提纽转动,提纽相当于杠杆的支点。
[2] “秤砣虽小压千斤”说明杆秤相当于省力杠杆,起到省力的作用。
(2)[3][4] 由图甲可知,该杆秤量程为,利用该杆秤最多可称量1000g的物体,D点处的刻度数为400g。
(3)[5] 根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,则有
化简得。
[6] 当秤盘上不放物体时,秤砣零刻度线处,根据杠杆平衡条件,则有
则秤盘的质量为
(4)[7] 若想测量质量更大的物体,根据(3)中,可以增加秤砣的质量,在力臂不变时,物体和秤盘质量更大,即测量的物体质量更大。
/
学科网(北京)股份有限公司
$$