[物理论文]杠杆会失去平衡吗.doc

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1、杠杆会失去平衡吗？（岳阳市七中彭友山）初中的复习资料上有这样-•道简答题：在杠杆的两边分别挂作200g和20g同样的铁块，杠杆处丁•平衡状态.如果把两边的铁块同吋浸没丁水中，杠杆还会平衡吗？学生大部分都答：会失去平衡.因为大的铁块浸没到水屮后，所受到的浮力大;小的铁块浸没到水屮后，所受到的浮力小，则杠杆耍失去平衡.从表而上看，这个答案好象有道理，但实际上是错误的.这里只考虑了铁块所受的浮不相等，而没有考虑杠杆两边的力臂是不相同的.为了加深学生对丁杠杆平衡条件的理解和掌握，我用了两种方法指导学生解答这个问题.（图1）FiL2L.解法1：在铁块浸入水中Z前杠杆平衡

2、，这时作用在杠杆两端的作用力斥和E如图1所示，F、尺Z比为：==10・在铁块浸没到水中Z后，杠杆两边的力都发生变化，如图2所示，人变为、尺变为,而二Fl—F浮I,=F?—F浮2•对于同一个杠杆，在支点和力的作用点祁不变的情况下，0（图2）FJF/L2L.不管两边的作用力如何变化，平衡时两边的作用力Z比都应该为一个常数，即都等于力臂的反比.那么现在的问题只要能够证明，二成立则杠杆仍然平衡，如果不成立，则杠杆失去平衡.我们由密度公式会可知，200g铁块的体积是20g铁块体积的10倍.再由阿基米徳定律，F沪P水gg,200g铁块所受浮力尸浮I是20g铁块所受浮力尸

3、浮2的10倍.由上面的关系式我们得到：二二二10・所以等式二成立，即在铁块浸没水中后，杠杆仍然保持平衡.解法2：杠杆的平衡方程E厶二E厶是由于两种相反的转动效果相等的等式.由图1说明，只有尺厶产生的顺时针转动效果与卅厶产生的逆时针转动效果相等，杠杆就能平衡.在铁块浸没水中Z前杠杆是平衡的，说明两种转动效果原來是相等的.在铁块浸没水中Z后，浮力减小了铁块对杠杆的作用力，使得这两个力与它们各自的力臂的乘积减小.从图2中我们可以看出，心2厶就是顺时针转动效果的减小量；尺和厶就是逆时针转动效果的减小量.如果能够证明这两个减小量相等，就说明现在作用在杠杆上的两种转动效果

4、仍然相等.即：证明尸浮I厶二尸浮2厶成立，杠杆就能保持平衡.由前而的推导可知：=10,=10,所以有：二，尸浮1厶二尸浮仏・则杠杆还是保持平衡状态.