题目内容
在一轻质杠杆支点的两侧分别悬挂铁块和铜块,杠杆恰好在水平位置平衡,若把铁块和铜块同时浸没在水中,则杠杆________一端下沉,为什么(通过计算来进行分析)?
挂铜块
分析:(1)金属块浸没水中之前,由于杠杆平衡可得G铁L1=G铜L2,
(2)浸没在水中后,金属块除了受到重力外,又受到浮力,根据阿基米德原理推导出:
(G金-F浮)L=(G金-ρ水gV)L=(G金-ρ水g
)L=(G金-ρ水
)L=G金(1-
)L,
比较浸没后两边力和力臂的乘积大小得出答案.
解答:
(1)浸没水中前有:G铁L1=G铜L2------------①
(2)浸没在水中后:
(G铁-F浮1)L1=(G铁-ρ水gV1)L1=(G铁-ρ水g
)L1=(G铁-ρ水
)L1=G铁(1-
)L1,
同理得:
(G铜-F浮2)L2=(G铜-ρ水gV2)L2=(G铜-ρ水g
)L2=(G铜-ρ水
)L2=G铜(1-
)L2,
∵ρ铜>ρ铁,结合①式,可得:
G铁(1-
)L1<G铜(1-
)L2,
∴(G铁-F浮1)L1<(G铜-F浮2)L2,
∴挂铜块的一端下沉,挂铁块的一端上升.
故答案为:挂铜块;证明见上面过程.
点评:本题考查了学生对杠杆平衡条件、阿基米德原理的掌握和运用,比较浸没后两边力和力臂的乘积大小,力和力臂的乘积大的一端是下沉的.
分析:(1)金属块浸没水中之前,由于杠杆平衡可得G铁L1=G铜L2,
(2)浸没在水中后,金属块除了受到重力外,又受到浮力,根据阿基米德原理推导出:
(G金-F浮)L=(G金-ρ水gV)L=(G金-ρ水g
比较浸没后两边力和力臂的乘积大小得出答案.
解答:
(1)浸没水中前有:G铁L1=G铜L2------------①
(2)浸没在水中后:
(G铁-F浮1)L1=(G铁-ρ水gV1)L1=(G铁-ρ水g
同理得:
(G铜-F浮2)L2=(G铜-ρ水gV2)L2=(G铜-ρ水g
∵ρ铜>ρ铁,结合①式,可得:
G铁(1-
∴(G铁-F浮1)L1<(G铜-F浮2)L2,
∴挂铜块的一端下沉,挂铁块的一端上升.
故答案为:挂铜块;证明见上面过程.
点评:本题考查了学生对杠杆平衡条件、阿基米德原理的掌握和运用,比较浸没后两边力和力臂的乘积大小,力和力臂的乘积大的一端是下沉的.
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