典題2:輕質槓桿的兩端分別掛有不同重量的實心鐵球時,槓桿處於平衡狀態,如果將這兩端的實心鐵球同時浸沒於水中,則槓桿還平衡嗎?
解析:
1設兩實心鐵球懸掛的示意圖如下圖所示:
2設兩實心球的重分別為 G1和G2,體積分別為 V1 和 V2，對應力臂分別為L1和L2,
3按照題意可知槓桿平衡,則有:
G1L1=G2L2,①
則有:ρ鐵gV1 ×L1=ρ鐵gV2 × L2
gV1×L1=gV2× L2
4當兩鐵球同時浸沒在水中時,每個球都會受到浮力作用,設兩球所受浮力分別為 F1和 F2,
則有:F1×L1=F2×L2。②
即:ρ水gV1×L1=ρ水gV2×L2，
由①-②得:
(G1-F1)×L1=(G2-F2) ×L2,
即:F1合×L1=F2合×L2,
槓桿仍然平衡.
小結:1槓桿及其平衡條件
1.1定義:在力的作用下能繞固定點轉動的一根硬棒.槓桿的形狀多種多樣:可長可短,可粗可細,可方可圓,可直可彎。
1.2描述槓桿的物理量:一“點”;二“力”;二“臂”。
一“點”:槓桿繞着轉動的固定點,即支點.
二“力”:作用在槓桿上的動力和阻力,兩力促使槓桿沿不同的方向轉動;
二“臂”:動力臂和阻力臂,均為支點到力的作用線的垂直距離,對應動力臂和阻力臂,
1.3槓桿的平衡條件:
1.3.1動力×動力臂=阻力×阻力臂。
1.3.2力矩=力×力臂,即 M= F× L。
1.3.3平衡條件:M順 =M逆,
其中:① M順是所有使槓桿順時針轉動的各力力矩之和,
②M逆是所有使槓桿逆時針轉動的各力力矩之和。
1.3.4對只有一個動力和一個阻力的情況下,平衡條件變為:F1L1=F2L2。
當L1>L2(動力臂>阻力臂)時,F1<F2(動力<阻力),為省力槓桿;
當 L1<L2(動力臂<阻力臂)時,F1>F2(動力>阻力),為費力槓桿;
當L1=L2(動力臂＝阻力臂)時,F1=F(動力=阻力),為等臂槓桿。
