在杠桿變化解題中,同學(xué)們?nèi)绻闯R?guī)的方法計(jì)算和推證,不僅花時(shí)間長(zhǎng),步驟眾多、計(jì)算繁瑣,而且有時(shí)還不易理出簡(jiǎn)單明了的頭緒。如果采用“極端思維”則簡(jiǎn)捷而便當(dāng)。所謂“極端思維”就是把物理過(guò)程中所涉及的一個(gè)或幾個(gè)因素取極值,使之走向問(wèn)題的極端,然后分析、比較、推理得出結(jié)論,作出判斷
1 力的變化
例1 如圖1所示,刻度均勻的杠桿處于平衡狀態(tài),且每個(gè)鉤碼質(zhì)量相同,若在兩端各去掉一個(gè)鉤碼,那么杠桿端會(huì)下傾。
解析 題目中讓杠桿兩端各去掉一個(gè)鉤碼,我們沿著這個(gè)方向取極值,兩端各去掉兩個(gè)鉤碼,則支點(diǎn)右端的鉤碼減小為零,而左則還剩一個(gè)鉤碼,由杠桿平衡條件可知,杠桿半會(huì)左端下傾。
例2 等臂杠桿如圖2所示,兩端各掛一個(gè)質(zhì)量相等的甲球和乙球,且ρ甲>ρ乙,杠桿保持平衡。若將兩球同時(shí)沒(méi)入水中,杠桿將會(huì)( )。
A.仍平衡 B.左端下沉
C.右端下沉D.無(wú)法確定
解析 此題不妨取極值,設(shè)甲球密度無(wú)限大,乙球密度無(wú)限小,則甲球體積無(wú)限小,乙球體積無(wú)限大。若兩球同時(shí)沒(méi)入水,由阿基米德原理可知,甲球受到的浮力無(wú)限小,可視為0零,則甲球?qū)端的拉力等于重力;乙球受到的浮力無(wú)限大,可視為浮力等于重力,則乙球?qū)端的拉力為零。由杠桿的平衡可知,掛甲球的一端下沉。正確選項(xiàng)為B。
例3 如圖3所示,等臂杠桿兩端各掛等體積的銅塊和鐵塊,在水平位置平衡。若分別將銅塊和鐵塊切去等體積的一小塊,杠桿將會(huì)( )。
A.仍平衡
B.左端下沉
C.右端下沉
D.無(wú)法確定
解析 題設(shè)中“若分別將銅塊和鐵塊各切去等體積的一塊”,我們用極端思維,將兩端等體積的銅塊和鐵塊都切去,等臂杠桿仍保持水平平衡。故正確選項(xiàng)為A。
2 力臂的變化
例4 一輕質(zhì)杠桿兩端分別掛重為G1、G2的物體,如圖4所示,杠桿處于水平位置平衡,已知G1>G2,若將G1、G2分別向支點(diǎn)O移動(dòng)相同的距離,則杠桿將會(huì)( )
A.仍然平衡B.左端下沉
C.右端下沉D.無(wú)法確定
解析 將左端的G1移動(dòng)到支點(diǎn),右端的G2也移動(dòng)了相同的距離,顯然左端力臂為零,則力與力臂乘積為零。而右端力與力臂乘積不為零。所以杠桿不平衡,右端下沉。
答案選C。
例5 一均勻木板,可以繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng),木板上放有甲、乙兩輛玩具汽車,且G甲>G乙,如圖5所示。若兩車同時(shí)以相同的速度,分別向遠(yuǎn)離支點(diǎn)O的方向行駛,在此過(guò)程中木板將會(huì)端下降。
解析 由于兩車同時(shí)以相同的速度向遠(yuǎn)離支點(diǎn)O方向行駛,若乙車從木板最右端駛下時(shí),則甲車還在木板上,這時(shí)木板一定會(huì)失去平衡向右端傾斜。所以在此過(guò)程中木板將會(huì)左端下降。