Question

用如圖所示裝置做“研究有固定轉動軸物體的平衡條件”的實驗，力矩盤上各同心圓的間距相等．
（1）（多選題）用細線懸掛鉤碼前，下列措施中哪些是必要的

 

（A）判斷力矩盤是否處在豎直平面；
（B）判斷橫桿MN是否嚴格保持水平；
（C）判斷力矩盤與轉軸間的摩擦是否足夠小；
（D）判斷力矩盤的重心是否位于盤中心．
（2）在力矩盤上A、B、C三點分別用細線懸掛鉤碼后，力矩盤平衡，如圖所示，已知每個鉤碼所受重力為1N，則此時彈簧秤示數應為

 

N．
（3）若實驗前，彈簧秤已有0.2N的示數，實驗時忘記對彈簧秤進行調零，則完成實驗后測量出的順時針力矩與逆時針力矩相比，會出現M_順

 

M_逆（選填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）如果安裝力矩盤時，輕輕轉動力矩盤，轉動的力矩盤很快停止轉動，這說明

 

．

Answer 1

分析：（1）按照實驗目的并從減小誤差的角度分析；實驗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）找出各個拉力的力臂，然后根據力矩平衡求解彈簧的拉力．
（3）由于圓盤重力的影響，彈簧力矩是逆時針的力矩，故順時針力矩有先平衡彈力拉力的力矩，或者說順時針漏了重力的力矩．
（4）如果沒有摩擦，輕輕轉動力矩盤，力矩盤應該做勻速圓周運動，快速停止說明摩擦力力矩不能忽略．

解答：解：（1）A、為了防止細線及彈簧稱與力矩盤產生摩擦，判斷力矩盤是否處在豎直平面是必要的．故A正確．
B、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B錯誤．
C、D本實驗要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，重力、摩擦力等影響要盡可能小，所以摩擦力要足夠小，力矩盤的重心應在盤中心．故CD正確．
故選：ACD．
（2）設力矩盤上各同心圓的間距為r，根據力矩平衡得：
F?2r+F_A?2r=F_B?r+F_C?3r
F×2r+2×2r=1×r+3×3r
解得：F=3N
（3）實驗時忘記對彈簧秤進行調零，彈簧拉力測量值偏大，其力矩偏大，而彈簧拉力力矩為逆時針方向，則測量出的順時針力矩小于逆時針力矩．
（4）如果沒有摩擦，輕輕轉動力矩盤，由于慣性，力矩盤應該做勻速圓周運動；
快速停止說明摩擦力力矩不能忽略．
故答案為：
（1）ACD；
（2）3；
（3）＜；
（4）力矩盤與軸間摩擦過大

點評：本題關鍵明確實驗原理，然后實驗原理的角度分析誤差的來源和減小誤差的方法，同時要能夠根據力矩平衡條件列式求解彈簧的拉力．