我們知道,杠桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂,用公式表示就是F1L1=F2L2。如果一個(gè)杠桿平衡后,其中一些條件發(fā)生相對(duì)應(yīng)的改變,杠桿還會(huì)平衡嗎?
一、杠桿兩邊同時(shí)增加大小相等的力,杠桿還會(huì)平衡嗎?
如圖,杠桿剛好在水平位置平衡。如果在杠桿兩端再加上相同的力,杠桿還會(huì)平衡嗎?如果不會(huì),會(huì)向哪一端傾斜?
根據(jù)杠桿的平衡條件,由圖可得出這樣一個(gè)結(jié)論:GALA=GBLB,同時(shí)我們還可以觀察出LA>LB、GA<GB。
我們假設(shè)杠桿兩端增加的力就是兩個(gè)相同重量的重物即G物,則現(xiàn)在杠桿的左端就變成了(GA+G物)LA,杠桿的右端是(GB+G物)LB,現(xiàn)在我們就是要比較這兩個(gè)式子之間的大小關(guān)系。如何比較呢,其實(shí)也很簡單。我們把這兩個(gè)式子分別拆開,就可以得到,左端:GA LA+G物L(fēng)A,右端:GB LB+G物L(fēng)B,因?yàn)長A>LB,所以G物L(fēng)A>G物L(fēng)B且GALA=GBLB,因此可以得出結(jié)論就是GA LA+G物L(fēng)A>GB LB+G物L(fēng)B,也就是說杠桿的左端要下沉。
反過來,如果杠桿兩端同時(shí)減小相等的力呢,它會(huì)向哪邊傾斜呢?
這時(shí),杠桿的左端就是(GA-G物)LA ,右端(GB-G物)LB 我們還是把這兩個(gè)式子分別拆開變成了GA LA-G物L(fēng)A 和GB LB-G物L(fēng)B,這兩個(gè)式子放在一起,我們一看就知道應(yīng)該是GA LA-G物L(fēng)A<GB LB-G物L(fēng)B,則杠桿的右端會(huì)下沉了。
這兩個(gè)類型都是杠桿兩端加減相同的力,也有同時(shí)改變力臂從而影響杠桿平衡的,這類題我們又該怎么去分析呢?
如果我們?cè)偕钊氲厝ビ懻摵吞骄浚浑y發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。那就是:
杠桿兩端增加相同的力,力臂長的那端會(huì)下沉;
杠桿兩端減小相同的力,力臂短的那端會(huì)下沉。
二、杠桿兩端同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)相同的距離,杠桿還會(huì)平衡嗎?
我們還用上圖來分析。如圖,杠桿在水平位置平衡,如果將重物同時(shí)向杠桿支點(diǎn)移動(dòng)相同的距離,杠桿還會(huì)平衡嗎?如果不會(huì),會(huì)向哪一端傾斜?
根據(jù)杠桿的平衡條件,由圖可得出這樣一個(gè)結(jié)論:GALA=GBLB,同時(shí)我們還可以觀察出LA>LB、GA<GB。
假設(shè)同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)的距離都為L(如圖),則這時(shí)杠桿的左端的就變成了GA(LA-L),杠桿的右端是GB(LB-L),這兩個(gè)式子的大小關(guān)系是什么呢?我們還是把它們拆開來進(jìn)行比較,也就是左端GA LA-GA L,右端GB LB-GB L,因?yàn)镚A<GB,所以GA L<GB L且GALA=GBLB,則GA LA-GA L>GB LB-GB L,也就是說杠桿的左端偏重會(huì)下沉。
如果重物同時(shí)向遠(yuǎn)離支點(diǎn)的方向移動(dòng)相同的距離,杠桿又會(huì)向哪端傾斜呢?
依照題意,這時(shí)杠桿的左端就變成了GA(LA+L),右端是GB(LB+L)。我們?nèi)匀话堰@兩個(gè)式子分別拆開了來進(jìn)行比較。也就是比較GA LA+GA L和GB LB+GB L之間的大小關(guān)系,因?yàn)镚A L<GB L且GALA=GBLB,我們很容易就能看出GA LA+GA L<GB LB+GB L,那么杠桿的右端會(huì)下沉了。
你能不能像上一種類型那樣,那這種題型的結(jié)論總結(jié)出來呢?自己試試吧!
關(guān)于杠桿的某個(gè)量發(fā)生變化后杠桿是否還會(huì)平衡的問題還有幾個(gè)類型,比如都浸沒在某種液體中時(shí)由于受到向上的浮力而引起的變化等,這我們?cè)谑炀氄莆者@幾點(diǎn)知識(shí)以及我們今后學(xué)到浮力后我們會(huì)再進(jìn)行一次匯總。先來對(duì)我們今天所講到的問題來來試試自己的掌握情況吧。
小練習(xí):
1.一根輕質(zhì)杠桿,在左右兩端分別懸掛200N和300N的重物時(shí),杠桿恰好平衡。若將兩邊物重同時(shí)增加50牛,則杠桿( )
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然平衡 D.無法確定
2.杠桿兩邊同時(shí)如圖所示,杠桿上分別放著質(zhì)量不相等的兩個(gè)球,杠桿在水平位置平衡,如果兩球以相同速度同時(shí)勻速向支點(diǎn)移動(dòng),則杠桿( )
A.仍能平衡 B.不能平衡,大球那端下沉
C.不能平衡,小球那端下沉 D.無法判斷
3.如圖,杠桿在水平位置平衡,若將左右兩端的物體向支點(diǎn)移動(dòng)相等的距離后,杠桿( )
A.仍然平衡 B.左端下沉 C.右端下沉 D.無法判斷
答案:1.A 2.C 3.C
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