研究有固定轉動(dòng)軸物體的平衡條件
來(lái)源：高中物理輔導網(wǎng) 2009-09-09 21:32:08
【目的和要求】
通過(guò)實(shí)驗研究有固定轉動(dòng)軸的物體在外力作用下平衡的條件，進(jìn)一步明確力矩的概念。
【儀器和器材】
力矩盤(pán)（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(shí)驗方法】
1．將力矩盤(pán)和一橫桿安裝在支架上，使盤(pán)可繞水平軸自由靈活地轉動(dòng)，調節盤(pán)面使其在豎直平面內。在盤(pán)面上貼一張白紙。
2．取四根大頭針，將四根細線(xiàn)固定在盤(pán)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(pán)的拉力斜向上方（圖2．6－1）。持力矩盤(pán)靜止后，在白紙上標出各懸線(xiàn)的懸點(diǎn)（即大頭針的位置）和懸線(xiàn)的方向，即作用在力矩盤(pán)上各力的作用點(diǎn)和方向。標出力矩盤(pán)軸心的位置。
4．取下白紙，量出各力的力臂L的長(cháng)度，將各力的大小F與對應的力臂值記在下面表格內（填寫(xiě)時(shí)應注明力矩M的正、負號，順時(shí)針?lè )较虻牧貫樨�，反時(shí)針?lè )较虻牧貫檎?/div>
5．改變各力的作用點(diǎn)和大小，重復以上的實(shí)驗。
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次數
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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(shí)驗時(shí)不應使力矩盤(pán)向后仰，否則懸線(xiàn)要與盤(pán)的下邊沿發(fā)生摩擦，增大實(shí)驗誤差。為使力矩盤(pán)能靈活轉動(dòng)，必要時(shí)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(huì )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(huì )影響結果。
3．有的力矩盤(pán)上畫(huà)有一組同心圓，須注意只有受力方向與懸點(diǎn)所在的圓周相切時(shí)，圓半徑才等于力臂的大小。一般情況下，力臂只能通過(guò)從轉軸到力的作用線(xiàn)的垂直距離來(lái)測量。
【思考題】
1．力矩盤(pán)的重心如果不在轉軸上，對實(shí)驗將產(chǎn)生什么影響？怎樣檢查力矩盤(pán)的重心是否在其中心？
提示：安裝力矩盤(pán)時(shí)，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(gè)力矩盤(pán)的重心不在其中心，你有什么辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題從而做好實(shí)驗？
3．圖2．6－2是研究有固定轉動(dòng)軸物體的平衡條件的四種實(shí)驗方案，請進(jìn)行比較，哪一種為最佳的選擇？
�。ㄌ崾荆旱诒N最好。甲中測力計的拉力與一個(gè)鉤碼所受的重力在一條直線(xiàn)上，是一種特例；乙中測力計水平，摩擦力過(guò)大不易測準；丁中拉力和一個(gè)鉤碼所受的重力均過(guò)軸心，對盤(pán)的轉動(dòng)不起作用。）
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