如图,长3.0m、重10N且密度不均匀的金属杆,可绕O点在竖直平面内自由转动.现用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平,测出O点到拉力F的距离及F的大小,再改变拉力F作用点的位置,测出相应的F与x的大小,所得实验数据如下表.
实验次数 | x/m | F/N |
1 | 0.5 | 20 |
2 | 1.0 | 10 |
3 | 1.5 | 6.7 |
4 | 2.0 | 5 |
5 | 2.5 | 4 |
求(1)由表中数据可得F与x之间成______关系
(2)金属杆重心到O点的距离为多少?
(3)若测力计量程为25N,则应控制x在什么范围内变化?
答案:
分析:(1)根据表中数据分析距离与拉力的关系;
(2)根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂),列出两个关系式解之即可;
(3)当动力等于25N时,根据动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂计算出动力臂的大小,即为最小力臂.
解答:解:(1)从表中数据可以看出,当距离增大时,作用力逐渐减小,并且距离变为原来几倍时,力则变为原来的几分之一,所以距离与拉力成反比;
(2)设重力的力臂为L,然后将表中一组数据代入杠杆平衡的关系式:GL=Fx,可得:
10N×L=10N×1m
解之,得:L=1m
所以金属杆重心到O点的距离为1m
(3)根据杠杆平衡条件可得:GL=Fx
10N×1m=25N×x
x=0.4m
所以应控制x在0.4m~3m
故答案为:(1)反比;(2)1m;(3)0.4m~3m.