Question

用如圖所示裝置做“研究有固定轉動軸物體平衡條件”的實驗，力矩盤上各同心圓的間距相等．
（1）在下面一些關于實驗的注意事項中，你認為正確的是______
A．掛彈簧秤的橫桿要嚴格保持水平
B．彈簧秤使用前必須調零
C．各力矩應取得大一些
D．對力臂的測量要盡量準確
（2）在A、B二點分別用細線懸掛鉤碼，M、C兩點用彈簧秤連接后，力矩盤平衡（如圖所示），已知每個鉤碼所受的重力為1牛，則此時彈簧秤示數為______牛．
（3）有同學在做這個實驗時，發現順時針力矩之和與逆時針力矩之和存在較大差距．經檢查發現讀數和計算均無差錯，請指出造成這種差距的一個可能原因：______
______，檢驗這個原因的方法是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）解答本題的關鍵是：明確實驗的目的和實驗的要求進行分析．
本實驗的目的是研究力矩盤平衡時砝碼的拉力力矩和彈簧拉力力矩的關系．
實驗的要求是盡量減小力矩盤的重力、摩擦力等其他力對力矩盤的影響．
（2）分別確定A、B、C三點細線拉力大小和力臂大小，根據力矩平衡條件列式，求解．
（3）考慮誤差來源，實際情況下摩擦力的力矩是一定存在的．
解答：解：（1）A、本實驗與橫桿MN是否平衡無關，沒有必要檢查橫桿MN是否嚴格保持水平，故A錯誤；
B、彈簧秤使用前必須調零是使用規范，故B正確；
C、各力矩應取得大一些，以減小相對誤差，故C正確；
D、實驗要驗證力矩平衡條件，故對力臂的測量要盡量準確，故D正確；
故選BCD
（2）設A、B、C三處拉力大小分別為F_A、F_B，彈簧稱示數為F，由題
F_A=1N，F_B=3N
設力矩盤上相鄰同心圓間距為r，則彈簧稱拉力的力臂為L=2r
根據力矩平衡得
  F_A?2r+FL=F_B?3r
代入解得F=3.5N
（3）在做這個實驗時，發現順時針力矩之和與逆時針力矩之和存在較大差距，可能是因為轉軸摩擦力太大，安裝力矩盤后，輕輕轉動盤面，如果盤面轉動很快停止，說明摩擦太大；或力矩盤沒有調到豎直，用一根細線掛一鉤碼靠近力矩盤面，如果細線與力矩盤面間存在一個小的夾角，說明力矩盤不豎直等．
故答案為：
（1）BCD 
（2）3.5
（3）轉軸摩擦力太大，安裝力矩盤后，輕輕轉動盤面，如果盤面轉動很快停止，說明摩擦太大；或力矩盤沒有調到豎直，用一根細線掛一鉤碼靠近力矩盤面，如果細線與力矩盤面間存在一個小的夾角，說明力矩盤不豎直等．
點評：該題從實驗的目的和要求出發分析哪些操作是合理的，培養分析處理實際問題的能力．