研究有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件
來源:高中物理輔導網(wǎng) 2009-09-09 21:32:08
【目的和要求】
通過實驗研究有固定轉(zhuǎn)動軸的物體在外力作用下平衡的條件,進一步明確力矩的概念。
【儀器和器材】
力矩盤(J2124型),方座支架(J1102型),鉤碼(J2106M)。杠桿(J2119型),測力計(J2104型),三角板,大頭針若干。
【實驗方法】
1.將力矩盤和一橫桿安裝在支架上,使盤可繞水平軸自由靈活地轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)盤面使其在豎直平面內(nèi)。在盤面上貼一張白紙。
2.取四根大頭針,將四根細線固定在盤面上,固定的位置可任意選定,但相互間距離不可取得太小。
3.在三根細繩的末端掛上不同質(zhì)量的鉤碼,第四根細繩掛上測力計,測力計的另一端掛在橫桿上,使它對盤的拉力斜向上方(圖2.6-1)。持力矩盤靜止后,在白紙上標出各懸線的懸點(即大頭針的位置)和懸線的方向,即作用在力矩盤上各力的作用點和方向。標出力矩盤軸心的位置。
4.取下白紙,量出各力的力臂L的長度,將各力的大小F與對應的力臂值記在下面表格內(nèi)(填寫時應注明力矩M的正、負號,順時針方向的力矩為負,反時針方向的力矩為正)。
5.改變各力的作用點和大小,重復以上的實驗。
次數(shù)
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F(牛)
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L(米)
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M(牛·米)
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ΣM(牛·米)
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1
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2
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3
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【注意事項】
1.實驗時不應使力矩盤向后仰,否則懸線要與盤的下邊沿發(fā)生摩擦,增大實驗誤差。為使力矩盤能靈活轉(zhuǎn)動,必要時可在軸上加少許潤滑油。
2.測力計的拉力不能向下,否則將會由于測力計本身所受的重力而產(chǎn)生誤差。測力計如果處于水平,彈簧和秤殼之間的摩擦也會影響結(jié)果。
3.有的力矩盤上畫有一組同心圓,須注意只有受力方向與懸點所在的圓周相切時,圓半徑才等于力臂的大小。一般情況下,力臂只能通過從轉(zhuǎn)軸到力的作用線的垂直距離來測量。
【思考題】
1.力矩盤的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上,對實驗將產(chǎn)生什么影響?怎樣檢查力矩盤的重心是否在其中心?
提示:安裝力矩盤時,檢查它在不掛砝碼的情況下,能否在任意位置保持靜止。
2.如果一個力矩盤的重心不在其中心,你有什么辦法可以解決這個問題從而做好實驗?
3.圖2.6-2是研究有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件的四種實驗方案,請進行比較,哪一種為最佳的選擇?
(提示:第丙種最好。甲中測力計的拉力與一個鉤碼所受的重力在一條直線上,是一種特例;乙中測力計水平,摩擦力過大不易測準;丁中拉力和一個鉤碼所受的重力均過軸心,對盤的轉(zhuǎn)動不起作用。)
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