试验三研免有固定转动轴物体的平衡.DOC

研究有固定转动轴物体的平衡 实验目的： 通过实验研究有固定转动轴的物体在外力作用下平衡的条件，进一步明确力矩的概念。 实验器材： 力矩盘（带有金属轴的圆木板），三角板（一边带有刻度），弹簧秤，几个等质量的钩码，带有铁夹的铁架台，带有几个套环的横杆，大头针，两端有套环的丝线四条。 准备作业： 1．本实验的研究对象是 。 2．实验中力矩盘的固定转动轴应 地固定在铁架台上，这样才能使力矩盘的平面调节在 平面内。这是因为实验中主要是利用钩码对细线产生竖直向下的拉力使力矩盘转动，所以细线应与力矩盘保持 。 3．观察右图，如果被弹簧秤拉紧的细线方向通过转动轴O，那么弹簧秤的拉力对力矩盘产生的力矩等于 ，该力对力矩盘转动将不起作用，所以在实验中被弹簧秤拉紧的细线方向不能通过转动轴O。 4．实验中要确定各个力的作用线时，只能用铅笔沿着丝线在纸上轻轻地点上两个点于（想一想，能不能用手去拿住力矩盘），待实验完毕后，用尺连接两个点，作出力的作用线并量出相应的力臂。 实验步骤 1．将力矩盘和一横杆安装在支架上，使盘可绕水平轴自由灵活地转动，调节盘面使其在竖直平面内。在盘面上贴一张白纸。 2．取四枚图钉，将四根细线固定在盘面上，固定的位置可任意选定，但相互间距离不可取得太小。 3．在三根细绳的末端挂上不同质量的钩码，第四根细绳挂上测力计，测力计的另一端挂在横杆上，使它对盘的拉力斜向上方。待力矩盘静止后，在白纸上标出各悬线的悬点和悬线的方向，即作用在力矩盘上各力的作用点和方向。标出力矩盘轴心的位置。 4．取下白纸，量出各力的力臂L的长度，将各力的大小F与对应的力臂值记在下面表格内（填写时应注明力矩M的正、负号，顺时针方向的力矩为负，反时针方向的力矩为正）。 数据处理 把实验结果记在下面的表内并计算出各个力的力矩以及力矩和。 顺时针方向 逆时针方向 力 力臂 力矩 力矩和 力 力臂 力矩 力矩和 结论 通过实验得出，有固定转动轴物体的平衡条件是： 。 讨论题 1．如将力矩盘（上图）上左侧的一个钩码撤去，力矩盘将向 方向转动。 2．这个实验中作用在力矩盘上的力有四个，其中有一个是弹簧秤的弹力，而不全是钩码对丝线产生的拉力，这是因为弹簧秤拉力的大小不受 的限制，这样做可以使实验灵活方便。 注意事项 1．实验前要检查力矩盘是否在任何位置都能平衡，如果达不到这个要求表明盘的重心偏离转轴，必须另加配重，校正后方能使用。 2．由于弹簧秤的测量精度要比钩码的精度低得多，因此在实验中应该使弹簧秤的读数尽量大一些（也就是拉力要大一些，但不能超过弹簧秤的限度）。 3．转盘平衡时，要使各力的力臂都不能太小，否则将增大测量力臂的相对误差。 4．实验时，应该用手扶持弹簧秤，以减小因自重下垂而带来的误差。 相关习题 用力矩盘研究有固定转动轴物体的平衡条件时，下述正确的是（ ） （A）铁架上的横杆一定保持水平，且尽量高些 （B）力矩盘的半径应尽量大些 （C）力矩盘的自重大些实验可更精确 （D）弹簧秤使用前先要调零 如图所示，用力矩盘验证有固定转动轴物体的平衡条件，盘面上各同心圆间距相等，每个钩码重均为G＝0。 （1）求弹簧秤的读数； （2）如果同时取走两个单个的钩码，此力矩盘还能平衡吗？ （2007宝山）用右图所示装置做研究有固定转动轴物体平衡条件的实验，力矩盘上各同心圆的间距相等。 （　　　　）A）判断力矩盘是否处在竖直平面 （B）判断横杆MN是否严格保持水平 （C）判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小 （D）判断力矩盘的重心是否位于盘中心 （2）在A、B点分别用细线悬挂钩码后，力矩盘平衡如图所示，已知每个钩码所受的重力为，弹簧秤示数弹簧秤（2007闵行）在一个力矩盘中的A点悬挂一组砝码。不慎将悬挂线钩挂在P点的大头针上，另一组砝码跨过定滑轮悬挂在B点，如图所示。此时力矩盘平衡，若每个砝码重为1N，且O点到B点悬线的距离为2cm；AP线与竖直方向夹角为37°，且O点和P点处在同一水平线上。则O点到P点竖直悬线的距离为 cm，此时力矩盘受到的顺时针转动力矩之和为 N?m。 演示力矩盘平衡在实验图如右。图中O是固定转动轴，A、B是两个光滑的定滑轮，两组砝码跨过定滑轮悬挂。有一组砝码原悬挂在C点，实验中不慎将其悬线跨过P点处的大头针，成图中所示的情况。力矩盘处于平衡状态。盘上每个圆环间距都是2.0厘米，每个砝码重0.10牛。则从图中可得出顺时针方向的力矩之和是 牛·米。实验时，由于力矩盘偏心未经调整，实际测出的弹