密度、壓強、浮力、杠杆、滑輪,構成初中力學重點。這部分較難學。
如何熟練掌握這一部分呢?
下面通過一道力學綜合題的詳細分析和探究,幫同學們理清公式适用條件,快速尋求突破口,快速形成幹淨整潔的卷面。
原創例題:如圖所示,一邊長為20cm、質量為m的正方體銅鐵合金塊C挂于輕質杠杆的A點處,O為支點,一個質量M為64kg的金屬塊D在杠杆的B點通過定滑輪恰好使杠杆在水平位置保持平衡。
此時C對水平地面的壓強為1.1×104Pa,D對水平地面的壓強為1.45×104Pa.已知OA:OB=1:3,當D單獨置于水平地面上時,D對地面的壓強為1.6×104Pa。求銅鐵合金塊C的重力。(g取10N/kg)
解前分析:悲哀地說,題中壓強數據,是10的4次方,不是104。從哪裡打開缺口?從已知!從D!D單獨置于水平地面上時對地面的壓強有,D對地面的壓力即自身重力也有,這就能求出D與地面的接觸面積。接觸面積是個橋梁!D對地面的兩次壓強不同,正是由于D後來受到了細繩向上的拉力。
解:D的重力G1=Mg=64kg×10N/kg=640N。D單獨置于水平地面上時,對地面的壓力等于自身重力。
如下圖中左圖,對D受力分析:D受到三個力的作用而處于平衡狀态,向下的重力G1,地面向上的支持力F1,細繩向上的拉力T1。由G1=F1+T1
得:T1=G1-F1
=640N-580N
=60N。
如上圖中右圖,對C受力分析:C處于平衡狀态時受到三個力的作用:自身豎直向下的重力G2,細繩向上的拉力T2,地面向上的支持力N。C的重力G2=N+T2=440N+180N=620N。
學好物理的精髓在于受力分析!
題目演化、變通探究:如圖所示,一邊長為20cm、質量為m的正方體銅鐵合金塊C挂于輕質杠杆的A點處,O為支點,一重為為640N的金屬塊D在杠杆的B點通過定滑輪恰好使杠杆在水平位置保持平衡。
此時C對水平地面的壓強為1.1×104Pa,D對水平地面的壓強為1.45×104Pa。若把C浸沒于水中(C與容器底不接觸),杠杆在水平位置仍平衡時D對地面的壓強為1.15×104Pa。當D單獨置于水平地面上時,D對地面的壓強為1.6×104Pa。
(g取10N/kg)求:
(1)銅鐵合金塊C的密度;
(2)把浸沒于水中的C上方的細繩剪斷,C沉到容器底時對容器底的壓強。
演變了兩點:①力臂之比不再是已知條件;②把C浸沒于水中後,告知了D對水平地面的壓強為1.45×104Pa。銅鐵合金塊C的重力G2仍是未知數。
解前分析:力臂之比變成未知,如何求C的重力?進而求C的質量和密度?新告知的壓強值如何用?從何入手?疑雲重重。這個時候,請千萬别煩别怕,冷靜!
從已知逐步向未知探索。D單獨置于水平地面上時,同原題。
C浸沒于水之前,和浸沒于水之後,都要分别進行受力分析,通過兩次的杠杆平衡,列出兩個方程,進取的思路别停下,感覺很麻煩的時候,往往也是恍然大悟的時候!仔細端詳兩個方程,能夠求出C的重力!
此時對D受力分析:如下圖:
第二問:剪斷C上方的細繩後,對C受力分析:
解後感悟:本題是一道典型力學綜合題。密度、壓強、浮力、杠杆,全都被綜合進來。頭緒繁多時,需要沉着冷靜;面對複雜的受力分析,耐心琢磨。題目複雜的時候,就從已知逐步探究,多動手寫、不要硬看,很多問題在腦子裡打轉,越考慮越頭疼。
面對難題,您隻要把所知道的都在演算之上寫出來,别指望順着一個思路就能找到結果,兩個思路一旦結合,走投無路時便出現柳暗花明。
本題的分析探究均為原創。如果您喜歡的話,請您加評論,關注我;也可點贊、私信我。
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