在利用杠杆平衡条件解物理题的时候,难点是人们很难把试题中的物体和杠杆上联系起来,并在试题中很快地建立起杠杆模型。我们以下面的中考物理试题说明怎样构建杠杆模型。
汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤,其读数为8t;前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独开上电子地磅秤,其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t,请你通过计算分析该货车是否超载
根据杠杆平衡条件解题的思路
这是年山西中考物理试题的最后一道计算题,他重点考察了学生应用物理知识解决实际问题的能力。这道题的难点在于,在试题中要建立起杠杆模型,应用杠杆平衡条件来计算,从而解决问题。
要想顺利的解出此题,应该分四步走,
1.构建杠杆模型,确定杠杆的支点、动力和阻力。
2.画出杠杆的动力臂和阻力臂,并求出力臂的长短。
3.根据杠杆的平衡条件计算,得出题中所求。
4.最后根据计算结果,分析问题,得出结论。
在本文中着重论述怎样构建杠杆模型。
在做题的过程中,怎样建立杠杆模型呢?
不仅是物理,其它学科中也会运用到杠杆平衡条件解决实际问题,也会运用到杠杆模型的转化和建立。
解题时如果用到杠杆平衡条件,好些人的错误做法是,观察哪个物体或者是物体的哪一个部分与硬棒相似,那么这个物体就是杠杆。这样的认识是狭隘的,是偏面的,甚至是错误的。
正确的做法是,构建杠杆模型时,不要看物体的形状是否与硬棒相似,应该从杠杆的三要素出发,分析判断,当物体移动或者是转动时,物体是否具备杠杆的特征?如果能够从中找出杠杆的支点、动力和阻力,那么,这个物体就是杠杆。
怎样确定杠杆的支点,动力和阻力呢?
首先,是确定支点,观察和分析试题中的物体在移动或者是转动时,它在绕着哪个点转动,那么这个点就是支点。在本题中,货车前轮单独开上电子地磅秤时,货车会随着地磅秤而晃动,它在绕着后轮转动,此时后轮为支点。当货车后轮单独开上电子地磅秤时,货车会随着地磅秤而晃动,它在绕着前轮转动,此时前轮为支点。
其次,是确定杠杆的动力和阻力(使杠杆转动的力是动力,阻碍杠杆转动的力是阻力)。
确定的方法如下:
1.动力和阻力是相对的,使杠杆顺时针方向转动的力是动力,那么使杠杆逆时针转动的力就是阻力。反之亦然。
2.动力和阻力一定是杠杆受到的力,受力物体是杠杆。
3.本题中的汽车这个杠杆杆受到三个力的作用。两个向上的力,前后轮分别受到地磅秤的支持力。还有一个隐形的力,就是杠杆(汽车)的重力。
这三个力中,哪个是动力?哪个是阻力呢?
我们知道,当一个力作用在支点上,或者是这个力的作用线通过支点时,这个力的力臂为0。这个力就不会对杠杆的转动有任何的作用效果,也就是说,这个力是无效的。
在本例中,如果前轮为指点,那么作用在前轮上的支持力,就不会是动力,也不会是阻力,这个力是无效的;如果后面的轮胎为支点,那么作用在后轮上的支持力,就不会是动力,也不会是阻力,这个支持力也是无效的。那么其余的两个力,一个是动力,另外一个就是阻力。
明确了杠杆的支点、动力和阻力以后,这类问题就迎刃而解了。我们就能够画出杠杆的动力臂和阻力臂。从而根据杠杆的平衡条件,去计算并解决实际问题。
总之在利用杠杆平衡条件解物理题时,要分析判断哪些物体具有杠杆的特征,在这些物体上是否能找到支点、动力和阻力。满足了上面的条件,这个物体就是杠杆。
以上就是构建杠杆模型的思路与方法。
学以致用
如图所示,有一个重为牛的圆柱形油漆桶,底部的直径是30厘米,高为40厘米,问至少用多大的力可以将这个油漆桶推倒?
请你在评论区说出你的思路和答案。