Question

杠杆的研究：
（1）据报道，在杭州动物园，一位物理老师用一只弹簧测力计“称”出了一头大象重，如图所示，他动用了吊车、铁笼和长为10m的硬棒作为辅助工具，硬棒实质上是一个______杠杆．生活中这样的杠杆还有______ （举出两例）．若弹簧测力计拉硬棒的力为动力F₁，请你在图1中画出动力臂L₁及阻力F₂的示意图．吊车的吊钩在棒上的固定处O距弹簧测力计一端的距离为9m，距系铁笼处的距离为9cm，当棒处于水平平衡时弹簧测力计的示数为200N．若不计棒及铁笼的重，则该大象重约为______．
 
（2）给你以下器材：硬质轻质米尺（量程为0.1米）、很长的结实细绳、剪刀、2个钩码（每个钩码质量为50g）（如图2所示），请你制作一个测量物体质量的杆秤，要求：①画出装置图．②写出制作原理并进行刻度改造，量程尽可能大．③写出使用方法．

Answer

（1）结合图片，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．
力臂是支点到力的作用线的距离，阻力F2的大小与大象的重力大小相同，方向竖直向下．
有动力、动力臂、阻力臂根据杠杆的平衡条件可求出阻力大小．
（2）①支点设在中间，钩码和物体分别挂两端．
②根据杠杆平衡条件，F1L1=F2L2，将支点设在中间，钩码和物体分别挂两端，当米尺在水平位置平衡时，两个力臂可在米尺上读出，再有钩码质量即可知道被测物体质量．然后在相应的位置刻上质量值即可．
由F1L1=F2L2得，F2=可知，F1是钩码重是常数，要想F2尽量大，就要，L1和L2的比值尽量大．从而量程就可尽量的大．
③将物体挂于左端绳上，右端挂钩码移动使杆秤水平平衡，读出钩码挂线对应的刻度即是物体的质量．
【解析】
（1）题中硬棒在使用过程中，动力臂大于阻力，是省力杠杆．
生活中省力杠杆有：撬棒、钢丝钳．
动力臂L1及阻力F2的示意图如图所示：

根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，F2=F1=×200N=20000N．
（2）①：支点设在中间，钩码和物体分别挂两端．
杆秤装置图如下图所示：

②根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2→G1L1=G2L2→m1gL1=m2gL2→m1L1=m2L2
所以将物体挂在0刻线上，支点定在1毫米线上，钩码挂在2毫米线上就是100 g，挂在3毫米线上是200 g，挂在4毫米线上是300 g，挂在5毫米线上是400 g…以此类推，挂在10厘米线上是9 800 g．
③将物体挂于左端绳上，右端挂钩码移动使杆秤水平平衡，读出钩码挂线对应的刻度即是物体的质量．
故答案为：（1）省力、撬棒、钢丝钳、20000N．
（2）①装置图如图；
②②根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2→G1L1=G2L2→m1gL1=m2gL2→m1L1=m2L2
所以将物体挂在0刻线上，支点定在1毫米线上，钩码挂在2毫米线上就是100 g，挂在3毫米线上是200 g，挂在4毫米线上是300 g，挂在5毫米线上是400 g…以此类推，挂在10厘米线上是9 800 g．
③将物体挂于左端绳上，右端挂钩码移动使杆秤水平平衡，读出钩码挂线对应的刻度即是物体的质量．