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历届期末考试,物理难题解析:巧用受力分析的方法解决力学综合题

力学综合题是初中物理的重要题型,选定合适的受力分析对象是解决这类问题的关键,本文就例题详细讲解如何用受力分析的方法解决力学综合难题的解题思路,希望能给大家的期末复习备考带来帮助。

例题

如图所示,某圆柱形容器装有适量的水,底面积为20 cm,将物体B放入水中时,通过磅秤测得的总质量150g;使用一个杠杆提起物体B,发现当杠杆C端挂钩码A时,杠杆在水平位置恰好平衡,物体B刚好有一半体积露出水面。此时天平示数为70g。测得容器内液面下降了1cm。求物体B的密度。

1、物体B沉入容器底部

把物体B、圆柱形容器和水作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力和(物体B的重力G2、圆柱形容器和水的重力G3)、竖直向上的磅秤对圆柱形容器的支持力N。

根据物体平衡的条件:物体B、圆柱形容器和水静止,为平衡状态,则在竖直方向上受力和为零,即G2+G3=N。

根据重力的计算公式和题目中的条件:G=mg,磅秤测得的总质量150g,则圆柱形容器对磅秤的压力即为G=1.5N。

根据作用力与反作用力的关系和结论:圆柱形容器对磅秤的压力G与磅秤对圆柱形容器的支持力N相等,G=1.5N,则N=G=1.5N。

根据结论:N=G2+G3,N=1.5N,则G2+G3=1.5N。

2、物体B被杠杆吊起

把物体B、圆柱形容器和水作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力和(物体B的重力G2、圆柱形容器和水的重力G3)、竖直向上的磅秤对圆柱形容器的支持力N’和杠杆D端对物体B的拉力F拉。

根据物体平衡的条件:物体B、圆柱形容器和水静止,处于平衡状态,则在竖直方向上受力和为零,即G2+G3=N’+F拉。

根据重力的计算公式和题目中的条件:G’=m’g,磅秤测得的总质量70g,则圆柱形容器对磅秤的压力即为G’=0.7N。

根据作用力与反作用力的关系和结论:圆柱形容器对磅秤的压力G’与磅秤对圆柱形容器的支持力N’相等,G’=0.7N,则N’=G’=0.7N。

根据结论:N’+F拉=G2+G3,N’=0.7N,G2+G3=1.5N,

则F拉= G2+G3- N’=0.8N。

根据体积的计算公式和题目中的条件:V=Sh,S=20 cm,h=1cm,则物体B浮出水面的体积V=20 cm。

根据题目中的条件和结论:物体B刚好有一半体积露出水面,V=20 cm,则物体B的体积V2=40 cm,物体B排开水的体积V排=V=20 cm。

对物体B进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G2和竖直向上的浮力F浮、杠杆D端对物体B的拉力F拉。

根据物体受力平衡的条件:物体B静止,处于平衡状态,则在竖直方向上受力和为零,即G2=F浮+ F拉。

根据浮力的计算公式、题目中的条件和结论:F浮=ρ水gV排,V排=20cm,则物体B所受的浮力F浮=0.2N。

根据结论:G2=F浮+ F拉,F浮=0.2N,F拉=0.8N,则物体B的重力G2=1N。

根据重力的计算公式和结论:G2=ρ2gV2,G2=1N,V2=40cm,

则物体B的密度ρ2= G2/ gV2=2.5×10kg/m。

结语

解决初中物理力学综合难题的关键是选择合理的受力分析对象,通常我们的选择标准是:物体所受各个力的施力物体明确,且通过力学计算公式或其他推理途径可以计算得到物体所受各个力的大小。只要选定合理的受力分析对象,并对其进行正确的受力情况分析,力学综合难题一般都可以迎刃而解。

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