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槓桿平衡條件是初三物理的重要知識點,也是物理中考的常考題型,本文就例題詳細解析不標準桿秤問題的解題思路,希望能給初三學生的物理學習帶來幫助。
例題
在菜市場內個別商販會違反公平交易的原則,使用桿秤時通過不正當方式侵犯了消費者的合法權益.例如某標準桿秤的秤砣質量為1千克,秤和秤盤的總質量為0.5千克,O點為提紐懸點,A點為零刻度點。OA=3釐米,OB=9釐米,如圖所示.如換取了一個質量為0.7千克的秤砣,售出3.0千克的物品,求消費者得到的物品實際質量。
秤盤裡面不放物品,用標準秤砣稱重時
動力為標準秤砣的自重G秤砣,動力臂為OA,阻力為秤和秤盤的重力G秤,阻力臂為秤和秤盤的重心到O點的距離OC
根據重力的計算公式和題目中的條件:標準桿秤的秤砣質量m秤砣=1千克,秤和秤盤的總質量m秤=0.5千克,則標準秤砣的自重G秤砣=m秤砣g=10N,秤和秤盤的自重G秤=m秤g=5N;
根據槓桿平衡條件和題目中的條件:G秤砣×OA=G秤×OC,G秤砣=10N,G秤=5N,OA=3釐米,則秤和秤盤的重心到O點的距離OC=6釐米;
秤盤裡面放3kg物品,用標準秤砣稱重時
動力為標準秤砣的自重G秤砣,動力臂為秤砣到O點的距離OD,阻力1為秤和秤盤的重力G秤,阻力臂1為秤和秤盤的重心到O點的距離OC,阻力2為3kg物品的自重G物,阻力臂2為OB
根據重力的計算公式和題目中的條件:秤盤裡放3kg物品,則物品的自重G物=30N;
根據槓桿平衡條件和題目中的條件、結論:G秤砣×OD=G秤×OC+G物×OB,G秤砣=10N,G秤=5N,G物=30N,OB=9釐米,OC=6釐米,則秤砣到O點的距離OD=30釐米;
非標準秤砣在秤桿上3kg刻度位置時
動力為非標準秤砣的自重G秤砣,動力臂為非標準秤砣到O點的距離OD,阻力1為秤和秤盤的重力G秤,阻力臂1為秤和秤盤的重心到O點的距離OC,阻力2為實際物品的自重G物',阻力臂2為OB
根據重力的計算公式和題目中的條件:非標準秤砣的質量m秤砣'=0.7kg,則非標準秤砣的自重G秤砣'=7N;
根據槓桿平衡條件和題目中的條件、結論:G秤砣'×OD=G秤×OC+G物'×OB,G秤砣'=7N,G秤=5N,OB=9釐米,OC=6釐米,OD=30釐米,則實際物品的自重G物'=20N;
根據重力的計算公式和結論:實際物品的自重G物'=20N,則實際物品的質量m'=2kg;
所以,消費者得到的物品實際質量為2kg。
結語
解決不標準桿秤問題的關鍵是利用槓桿平衡條件求出桿秤的重心位置,用不標準秤砣稱物品重量時,依據的是標準刻度線,也就是力臂相同,再依據槓桿平衡條件求出實際物品的自重。