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运用假设妙解杠杆平衡问题

2008-10-08倪康波

中学理科·综合版 2008年8期
关键词:力臂铁块铁球

倪康波

杠杆平衡问题是初中物理的重点内容之一,对于原来处于平衡状态的杠杆,当条件改变后(力或力臂发生变化),是否还能继续保持平衡呢?如果按照杠杆平衡的条件(动力×动力臂=阻力×阻力臂)按部就班地来重新判断,有时会非常繁杂,学生不容易接受,教师的讲解也会事倍功半.此时若能对题目中的条件或数据进行处理,“巧妙假设”一番,便可轻而易举地解决此类问题.

【例1】 如图1所示,杠杆上分别放着质量不相等的两个球,杠杆在水平位置平衡,如果两球以相同的水平移动速度同时匀速向支点移动一点距离,则杠杆().

A.仍能平衡

B.不能平衡,大球那端不沉

C.不能平衡,小球那端下沉

D.无法判断

分析:由图1可知,小球的质量小,所以平衡时力臂大;而大球的质量大,力臂小.当两球以相同的水平移动速度同时匀速向支点移动一点距离,假设大球已经到达了支点,力臂为0,此时小球还没到支点,所以小球那端下沉.答案选C.

【例2】 一根轻质杠杆,在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时,杠杆恰好平衡.若将两边物重同时减少50牛,则杠杆().

A.左端下沉 B.右端下沉

C.仍然平衡 D.无法确定

分析:假设两边物重同时减少的不是50牛,而是200牛,则此时左端杠杆受到的力为0,而右端还有100牛,所以右端下沉.答案选B.

【例3】 如图2所示的均匀直杆AB可绕中点O自由转动,杆上垂直放有两支长短不同,但材料、粗细均相同的蜡烛,这时直杆水平平衡,现同时点燃两支蜡烛,且它们燃烧的速度相同,则过一会儿().

A.直杆仍然平衡

B.A端下沉

C.B端下沉

D.A、B端交替着上、下摆动

分析:因同时点燃两支蜡烛,且它们燃烧的速度相同,所以假设短蜡烛全部燃烧完了,此时长蜡烛还有,则长蜡烛那端下沉.答案选B.

【例4】 如图3所示,不等臂杠杆下挂大小不等的实心铁球时,杠杆平衡,若将两铁球同时浸没于水中后,则().

A.A端下降 B.B端下降

C.杠杆仍平衡D.无法判断

分析:实心铁球的密度大于水的密度,当将两铁球同时浸没于水中后,铁球下沉.现假设水是密度等于实心铁球密度的某种液体,则此时两实心铁球在液体中都是悬浮,各自受到的浮力都等于重力,所以杠杆仍平衡,答案选C.

【例5】 将体积相同的实心铜块和铁块分别挂在杠杆的两端,如图4所示.调节杠杆使杠杆处于平衡状态,若将两金属块同时浸没在水中时,则().

A.A端下降 B.B端下降

C.杠杆仍平衡D.无法判断

分析:实心铜块的密度大于实心铁块的密度,且都大于水的密度.当两金属块同时浸没于水中后,它们都下沉.现仍假设水是密度等于实心铁块密度的某种液体,则此时实心铁块在液体中是悬浮,而铜块在液体中下沉,所以A端下降;也可假设水是密度等于实心铜块密度的某种液体,则此时实心铜块在液体中是悬浮,而铁块在液体中会上浮,所以A端下降.答案选A.

综上可知,在解决物理学中的实际问题时,我们切不可生搬硬套公式,而应切实领会公式的内涵,灵活应用,这样才能事半功倍,既能提高学生的学习效率,增进对学科的理解和学习的信心,又能激发学生的学习兴趣,一举多得.

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