“代数”的魅力

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  有些题目条件较少,确切地说,数字较少,或者干脆没有数字,同学们对这类的问题往往会感到棘手,这就需要同学们大胆设入参数,进行“代数运算”,在运算中,有一些参数会被越去,而且,这样运算所得到的“最终表达式”更具有一般性。
  
  一、例题
  例1把重为G1、G2的两个同种材料的物块,分别挂在杠杆两端,杠杆平衡(如图);若将两物块完全浸没于水中,杠杆仍平衡吗?(杠杆重力不计,且L1>L2。)
  
  分析不妨设左边挂G1,右边挂G2。浸没前有,G1L1=G2L2;浸没之后,左边绳的拉力F1=G1-F浮1。由物体浸没时的关系
  
  因此,杠杆仍平衡。
  例2一根蜡烛(圆柱)长20cm,底面直径3 cm,在其下部缠上一些铁丝,使其竖直漂浮在水中,这时量得水上部分高为1 cm,然后点燃蜡烛。已知ρ蜡=0.9×103kg/m3,问:蜡烛燃掉多长之后,被水熄灭?(g=10N/kg)
  分析设蜡烛横截面积为S,总长h,未点燃时浸没长度为h1,被水熄灭时蜡烛燃掉长度x,则剩余长度h2=h-x。
  蜡烛未点燃时,
  G铁+G蜡=F铁+F蜡G铁+ρ铁Vg=F铁+ρ水V排g
  G铁+ρ蜡Shg=F铁+ρ水Sh1g ①
   蜡烛刚好被水熄灭时,
  G铁+G蜡/=F铁+F蜡/G铁+ρ铁V/g=F铁+ρ水V排/g
  G铁+ρ蜡S(h-x)g=F铁+ρ水S(h-x)g ②
  ①-②得
  ρ蜡Shg-ρ蜡S(h-x)g=ρ水Sh1g -ρ水S(h-x)g
  ρ蜡h-ρ蜡(h-x)=ρ水h1-ρ水(h-x)
  ρ蜡h-ρ蜡h+ρ蜡x=ρ水h1-ρ水h1+ρ水x
  ρ水x-ρ蜡x=ρ水h-ρ水h1
  
  这里所涉及物理量,只要相同的物理量一致即可,不一定要求统一到国际单位的主单位。 x=10
  
  二、体会
  例2计算结果与g取10N/kg或9.8N/kg有关吗?与蜡烛的横截面积大小有关吗?如果你要去计算蜡烛的横截面积或者体积,那将会是多么麻烦!
  你体会到代数的魅力了吗?下面来试一下吧!
  例3一个大量筒中装有适量的水,示数为300ml,把一个小酒杯放入这个大量筒中漂浮,此时量筒示数为800ml;然后把酒杯全部浸入量筒的水中,此时量筒示数为550ml。求这个小酒杯的密度。(ρ水=1×103kg/m3)
  参考答案设量筒中装适量水时示数为V1,小酒杯漂浮时量筒示数为V2,小酒杯浸入水中时量筒示数V3。
  小酒杯在量筒的水中漂浮,F浮=G杯,
  而F浮=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g
  G杯=ρ排V水g
  ∴ρ杯V杯g=ρ水(V2-V1)g
  又小酒杯在量筒的水中浸没时,V杯=V3-V1
  
  (本题也可直接代替计算,同学们可做一做,然后将两种方法比较一下。)
  (责任编辑 覃敬川)
  
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