杠杠與浮力綜合題～初中物理簡單機械與功和能典題2

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。