题目内容

【题目】如图所示,两根粗细均匀,横截面积相同但材料不同的金属棒焊接在一起,AB共长16cm,用第一种金属制成的部分AO=6cm,如果在两根金属棒焊接处O点支起它,恰好能在水平位置保持平衡.求:
①通过分析计算,判断这两根金属棒的质量是否相等?
②两种金属密度之比是多少?
(提示:规则形状的重力在其重心处)

【答案】解:①设AO段金属棒的重力为G1 , BO段金属棒的重力为G2; 因为AO长6cm,AB共长16cm,所以BO长10cm,
由于这两根金属棒粗细均匀,故它们的重心在几何中心,则G1的力臂是3cm,G2的力臂是5cm;
根据杠杆平衡条件可得:G1×3cm=G2×5cm﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
则可知:G1>G2 , 即m1>m2
②由①可得G1:G2=5:3,则金属棒AO与金属棒BO的质量之比为m1:m2=5:3;
由于这两根金属棒粗细均匀,所以它们的体积之比等于它们的长度之比,即V1:V2=3:5;
所以它们的密度之比是:ρ1:ρ2= = =25:9.
答:①这两根金属棒的质量不相等,AO段金属棒质量大;
②两种金属密度之比是25:9
【解析】①有支点且两根金属棒平衡,所以这道题是一道杠杆平衡题.那么要判断两根金属棒的质量是否相等,就应该用杠杆平衡条件去分析. 这两根金属棒的重力分别是杠杆的动力和阻力,它们的重心在几何中心上,则力臂正好是它们各自长度的一半.知道了力臂关系,根据杠杆平衡条件即可知道它们的重力关系,从而就可以判断出它们的质量关系.②要求密度之比,可先求出它们各自的质量之比与体积之比,最后综合一下就可以得出密度之比.
【考点精析】解答此题的关键在于理解密度的计算的相关知识,掌握密度公式:ρ = m/v,以及对杠杆的平衡条件的理解,了解杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,称为杠杆平衡.杠杆平衡是力和力臂乘积的平衡,而不是力的平衡.杠杆平衡的条件:动力 ×动力臂 = 阻力 ×阻力臂即:F1 L1 = F2 L2可变形为 :F1 / F2 = L1 / L2

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