Question

用圖所示裝置做“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）在下面實驗操作中，不必要或錯誤的是

 

A．掛彈簧秤的橫桿要嚴格保持水平
B．彈簧秤要緊密接觸盤面
C．各力矩應取得大一些
D．當力矩盤平衡時，立刻在豎直盤面上用直尺畫出各力的作用線
（2）在A、B兩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1N，則此時彈簧秤示數為

 

N；
（3）有同學在做這個實驗時，實驗操作完全正確，但發現順時針力矩之和與逆時針力矩之和存在較大差異．經檢查發現讀數和計算均無差錯，請指出造成這種差異的一個可能原因是：

 

．

Answer 1

分析：（1）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）根據力矩平衡條件：順時針力矩之和等于逆時針力矩之和，列式求解．
（3）考慮誤差來源時，要注意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是否保持水平無關，沒有必要檢查橫桿MN是否嚴格保持水平，符合題意，故A正確；
B、彈簧秤要緊密接觸盤面，這樣彈簧的拉力才與盤面保持平行，不符合題意，故B錯誤；
C、各力矩應取得大一些，以減小相對誤差，不符合題意，故C錯誤；
D、實驗要驗證力矩平衡條件，必須畫出各力的力臂，應立刻在豎直盤面上用直尺畫出各力的作用線，不符合題意，故D錯誤；
故選：A．
（2）設彈簧秤的示數為F，每個砝碼的重力為G，轉盤最小的半徑為r．根據力矩平衡條件：
  3G?3r=F?2r+G?4r
解得：F=2.5G=2.5×1N=2.5N
（3）實驗操作完全正確，發現順時針力矩之和與逆時針力矩之和存在較大差異，可能原因是：轉盤的摩擦力的力矩不為零；
故答案為：
（1）A；
（2）2.5；
（3）轉盤的摩擦力的力矩不為零；

點評：本題應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．