研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件
來(lái)源：高中物理輔導(dǎo)網(wǎng) 2009-09-09 21:32:08
【目的和要求】
通過實(shí)驗(yàn)研究有固定轉(zhuǎn)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（J2124型），方座支架（J1102型），鉤碼（J2106M）。杠桿（J2119型），測(cè)力計(jì)（J2104型），三角板，大頭針若干。
【實(shí)驗(yàn)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(dòng)，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(xì)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(xì)繩的末端掛上不同質(zhì)量的鉤碼，第四根細(xì)繩掛上測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)的另一端掛在橫桿上，使它對(duì)盤的拉力斜向上方（圖2．6－1）。持力矩盤靜止后，在白紙上標(biāo)出各懸線的懸點(diǎn)（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(diǎn)和方向。標(biāo)出力矩盤軸心的位置。
4．取下白紙，量出各力的力臂L的長(zhǎng)度，將各力的大小F與對(duì)應(yīng)的力臂值記在下面表格內(nèi)（填寫時(shí)應(yīng)注明力矩M的正、負(fù)號(hào)，順時(shí)針方向的力矩為負(fù)，反時(shí)針方向的力矩為正）。
5．改變各力的作用點(diǎn)和大小，重復(fù)以上的實(shí)驗(yàn)。
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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(xiàng)】
1．實(shí)驗(yàn)時(shí)不應(yīng)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(shí)驗(yàn)誤差。為使力矩盤能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，必要時(shí)可在軸上加少許潤(rùn)滑油。
2．測(cè)力計(jì)的拉力不能向下，否則將會(huì)由于測(cè)力計(jì)本身所受的重力而產(chǎn)生誤差。測(cè)力計(jì)如果處于水平，彈簧和秤殼之間的摩擦也會(huì)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(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，力臂只能通過從轉(zhuǎn)軸到力的作用線的垂直距離來(lái)測(cè)量。
【思考題】
1．力矩盤的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(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)力矩盤的重心不在其中心，你有什么辦法可以解決這個(gè)問題從而做好實(shí)驗(yàn)？
3．圖2．6－2是研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件的四種實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)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(cè)力計(jì)的拉力與一個(gè)鉤碼所受的重力在一條直線上，是一種特例；乙中測(cè)力計(jì)水平，摩擦力過大不易測(cè)準(zhǔn)；丁中拉力和一個(gè)鉤碼所受的重力均過軸心，對(duì)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。）
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