對(duì)一道杠桿的平衡試題的探討

許曉惠

摘 要： 浮力和杠杠是初中階段兩個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，歷來(lái)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)所在。將浮力與杠桿知識(shí)相結(jié)合對(duì)綜合應(yīng)用能力的要求就更高，如何解答此類題目？本文通過(guò)對(duì)一道浮力與杠桿綜合的試題進(jìn)行探討，歸納總結(jié)出一定的規(guī)律，以求達(dá)到解一題懂一類的效果。

關(guān)鍵詞： 杠桿 浮力 平衡

以《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》為指導(dǎo)，《2016年福建省初中學(xué)業(yè)考試大綱（物理）》對(duì)于浮力和杠桿知識(shí)的認(rèn)知水平要求層次是B級(jí)，也就是要理解知識(shí)的確切含義及其與其他知識(shí)的聯(lián)系，能對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和對(duì)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用。現(xiàn)以滬科版八年級(jí)教科書190頁(yè)的一道杠杠與浮力綜合的試題為例進(jìn)行探究。

一、教材中的試題分析

試題：一根杠桿兩端分別掛著質(zhì)量不等的兩鐵塊，如圖1所示，此時(shí)杠桿靜止。若將兩鐵塊同時(shí)浸沒于水中，杠桿是否仍然平衡？若不平衡，哪端下沉？

此題將浮力和杠桿知識(shí)相結(jié)合，體現(xiàn)了大綱里提到的與其他知識(shí)的聯(lián)系，對(duì)綜合應(yīng)用能力的要求較高。雖然是教材中給出的習(xí)題，但本題也存在不嚴(yán)密的地方。

缺陷分析：仔細(xì)審題可以發(fā)現(xiàn)，題目中有很多交代不清楚的地方，例如：題目中杠桿的質(zhì)量是否均勻？杠桿的重力是否考慮？鐵塊浸沒于水中時(shí)是否接觸到容器底部？圖中杠桿此時(shí)所處的位置是否是水平位置？雖然初中階段對(duì)問(wèn)題的研究都是從最簡(jiǎn)單的情況入手，忽略大部分的次要因素，即便如此，命題時(shí)也必須對(duì)條件做出清楚的交代。比如可以在杠桿前加上“輕質(zhì)”，輕質(zhì)一詞就很好地交代了條件，即可以忽略杠桿自身的重力，也不用考慮杠桿的質(zhì)量是否均勻。在將兩鐵塊同時(shí)浸沒于水中的后面補(bǔ)上（不觸底），就無(wú)需考慮容器底部對(duì)鐵塊是否有支持力。此時(shí)杠桿靜止改成此時(shí)杠桿水平平衡。經(jīng)過(guò)這么簡(jiǎn)單的幾個(gè)詞語(yǔ)的交代，題目表達(dá)的意思就清楚明了。

解題分析：忽略問(wèn)題本身的缺陷，如何解答此題？關(guān)鍵是要理解清楚題目的意思，能夠列出關(guān)鍵的式子。下面是關(guān)于此題的解法：

開始時(shí)杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件可以列出G。

將兩個(gè)鐵塊同時(shí)浸沒于水中，如圖2所示，因?yàn)殍F塊在水中受到豎直向上的浮力作用，所以鐵塊對(duì)繩子的拉力減小了。要判斷此時(shí)的杠桿是否仍然平衡，關(guān)鍵就是判斷杠桿左邊的受到的力與力臂的乘積是否等于杠桿右邊受到的力與力臂的乘積，也就是是否成立。此題的關(guān)鍵就是①式和②式，當(dāng)把這兩個(gè)式子列出來(lái)時(shí)，整個(gè)解題的思路就非常清楚了。接下來(lái)分別對(duì)①式和②式進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]強(qiáng)鳳芝.三招破解浮力杠桿綜合題[J].中學(xué)教與學(xué)，2009（11）：16.