1. 用制作好的杆秤称量一些物体的质量,再与用天平称量的结果进行比较。比一比谁制作的杆秤称量最准确。
答案
解析
1
2. 你能从选材上提出优化方案,制作一个量程更大的杆秤吗?
答案
解析
【解析】
根据杠杆平衡条件$G_{物}L_{物}=G_{砣}L_{砣}$,杆秤的量程即能称量的最大物重,从选材角度优化可从以下方面入手:
1. 秤砣选用密度更大的材料(如钨合金等高密度金属):相同体积下秤砣重力更大,在$L_{物}$和$L_{砣}$最大值不变时,可称量的最大物重$G_{物}$更大;
2. 秤杆选用强度高、密度小的材料(如碳纤维复合材料):既保证秤杆承受重物时不易变形断裂,又因自身重力小,减小对杠杆平衡的额外影响,还可在稳定前提下适当加长秤杆,增大$L_{砣}$最大值以提升量程;
3. 支点(秤纽)选用硬度高、耐磨的材料(如合金钢):避免长期使用磨损导致支点偏移、力臂变化,确保大量程下称量准确。
【答案】
从选材上的优化方案如下:
1. 用高密度合金等密度更大的材料制作秤砣,相同体积下增大秤砣重力,依据杠杆平衡条件提升最大称量物重;
2. 用碳纤维复合材料等强度高、密度小的材料制作秤杆,保证其可承受更大重量且自身重力干扰小,还可适当加长秤杆增大量程;
3. 用合金钢等硬度高、耐磨的材料制作支点(秤纽),防止磨损导致力臂变化,保障大量程下称量准确。
【知识点】
杠杆平衡条件、材料特性应用
【点评】
本题结合生活工具杆秤,考查杠杆原理与材料物理特性的实际应用,需将理论知识与实际优化需求结合,侧重培养知识迁移与实际问题解决能力。
【难度系数】
0.4
根据杠杆平衡条件$G_{物}L_{物}=G_{砣}L_{砣}$,杆秤的量程即能称量的最大物重,从选材角度优化可从以下方面入手:
1. 秤砣选用密度更大的材料(如钨合金等高密度金属):相同体积下秤砣重力更大,在$L_{物}$和$L_{砣}$最大值不变时,可称量的最大物重$G_{物}$更大;
2. 秤杆选用强度高、密度小的材料(如碳纤维复合材料):既保证秤杆承受重物时不易变形断裂,又因自身重力小,减小对杠杆平衡的额外影响,还可在稳定前提下适当加长秤杆,增大$L_{砣}$最大值以提升量程;
3. 支点(秤纽)选用硬度高、耐磨的材料(如合金钢):避免长期使用磨损导致支点偏移、力臂变化,确保大量程下称量准确。
【答案】
从选材上的优化方案如下:
1. 用高密度合金等密度更大的材料制作秤砣,相同体积下增大秤砣重力,依据杠杆平衡条件提升最大称量物重;
2. 用碳纤维复合材料等强度高、密度小的材料制作秤杆,保证其可承受更大重量且自身重力干扰小,还可适当加长秤杆增大量程;
3. 用合金钢等硬度高、耐磨的材料制作支点(秤纽),防止磨损导致力臂变化,保障大量程下称量准确。
【知识点】
杠杆平衡条件、材料特性应用
【点评】
本题结合生活工具杆秤,考查杠杆原理与材料物理特性的实际应用,需将理论知识与实际优化需求结合,侧重培养知识迁移与实际问题解决能力。
【难度系数】
0.4
3. 查询资料,学习中国的杆秤发展史,感受中国的“杆秤文化”,并与同学们交流。
答案
解析
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