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初三物理压轴题 老师解析:杠杆与浮力综合题分析方法和解题技巧

时间:2021-01-16 20:06:33

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初三物理压轴题 老师解析:杠杆与浮力综合题分析方法和解题技巧

杠杆与浮力的力学综合题是初三物理的难点,也是中考物理的常考题型,本文就例题详细解析这题型的解题思路,希望能给初三学生的物理学习带来帮助。

例题

如图所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细绳连接在地板上,OB=0.4m。在木条的B端通过细线悬挂一个高20cm的长方体木块,木块的密度为0.8×10^3kg/m^3 。B端正下方放一盛水的溢水杯,水面恰到溢水口处。现将木块缓慢浸入溢水杯中,当木块底面浸到水下10cm深处时,从溢水口处溢出0.5N的水,杠杆处于水平平衡状态。然后让一质量为100g的小球从B点沿槽向A端匀速运动,经4s的时间,系在A端细绳的拉力恰好等于O,求小球的运动速度。(g=10N/kg)

根据题目中的条件:木块浸入溢水杯中,从溢水口处溢出0.5N的水,则木块受到的浮力F浮=0.5N;

根据浮力的计算公式和结论:F浮=ρ水gV排,F浮=0.5N,则木块浸入水中的体积V排=F浮/ρ水g=0.00005m^3;

根据体积计算公式和题目中的条件、结论:V排=Sh,V排=0.00005m^3,木块浸入水中的深度h=10cm=0.1m,则木块的底面积S=V排/h=0.0005m^2;

根据体积的计算公式和结论:V木=Sh木,S=0.0005m^2,h木=20cm=0.2m,则木块的体积 V木=0.0001m^3;

根据重力的计算公式、题目中的条件和结论:G木=ρ木gV木,V木=0.0001m^3,ρ木=0.8×10^3kg/m^3,则木块的重力G木=0.8N;

对木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G木、竖直向上的浮力F浮和细绳的拉力F拉;

根据物体受力平衡的条件:木块处于静止状态,则竖直方向上受力和为零,即G木=F浮+F拉;

根据结论:G木=F浮+F拉,G木=0.8N,F浮=0.5N,则细绳对木块的拉力F拉=0.3N;

根据作用力和反作用力的关系:细绳对木块的拉力F拉与木块对细绳的拉力F拉相等,则F拉=F拉;

根据结论:F拉=0.3N,F拉=F拉,则木块对细绳的拉力F拉=0.3N;

根据重力的计算公式和题目中的条件:G球=m球g,m球=100g=0.1kg,则小球的自重G球=1N;

当小球到达某一位置,系在A端细绳的拉力恰好等于0,此时杠杆处于水平平衡状态,动力为木块对细绳的拉力F拉,动力臂为OB,阻力为小球的自重G球,阻力臂为小球所处的位置到支点O的距离OC

根据杠杆平衡条件和结论:G球×OC=F拉×OB,G球=1N,F拉=0.3N,OB=0.4m,则OC=0.12m;

根据题目中的条件和结论:BC=OC+OB,OB=0.4m,OC=0.12m,则BC=0.52m;

根据速度的计算公式和题目中的条件、结论:v=BC/t,小球运动的距离BC=0.52m,小球运动的时间t=4s,则小球的运动速度v=0.13m/s;

所以,小球的运动速度为0.13m/s。

结语

杠杆与浮力的力学综合题的解题关键是掌握浮力的计算公式和杠杆平衡条件,并选择合理的物体作为受力分析对象,得到各个力之间的数量关系,再结合公式进行计算求解。

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