杠杆应该向哪端下沉

成联国

(昆明市官渡区第六中学,云南 昆明 650217)

在最新义务教育教科书2012版的沪科版8年级物理“科学探究 杠杆的平衡条件”的习题中有这样一道题(课本第190页第6题):

图1

一根杠杆两端分别挂着质量不相等的两铁块,如图1所示,此时杠杆静止.若将两铁块同时浸没于水中,杠杆是否依然平衡？若不平衡,哪端下沉？

很多学生认为应该向右边下沉.因为杠杆的左右两边都是铁块,密度相同,且左边的铁块的质量M1明显大于右边的质量M2,左边铁块的体积V1大于右边的体积V2(即V1＞V2),左边铁块受到的浮力F1′大于右边铁块受到的浮力F2′,因此应向右边倾斜,右端下沉.

一些教材解读类参考书中,给出的习题解答是“杠杆不再平衡,右端下沉”,解析和上面学生的说法基本一致,甚至某出版社的“‘十二五’重点课题高效课堂研究成果”的教案与作业设计书,也是给出这样的答案.很多教师稍有疏忽也这样讲解,也就不足为奇了.但是真是这样的吗？

杠杆应向哪端倾斜,主要是看哪端的力和力臂的乘积大,即力矩大,就向哪端倾斜并下沉.

为了简化题目,我们认为杠杆是在水平位置平衡,如图2.这样支点到左端末的长度L1即为左边物体通过细绳的作用力F1的力臂,支点到右端末的长度L2即为右边物体通过细绳的作用力F2的力臂.

图2

1 杠杆两端挂的是同种物质,浸没在水中

当杠杆水平位置平衡,且不考虑质地均匀的杠杆的质量时,左边的铁块受到重力G1和绳子拉力F1的作用而静止……