3. 阅读教材第23页综合与实践,解决下列问题:
在“确定匀质薄板的重心位置”综合与实践活动中:
匀质薄板重心的位置在生活和工程中有着重要的应用,比如运动员调整身体重心改变方向,建筑的重心必须在一定范围内等。我们可以通过探究简单平面图形的重心,进而研究组合图形的重心。
任务一:简单平面图形重心的探究
(1)请用物理实验的方法,设计一个方案来确定线段的重心位置,并说明原理;
(2)已知平行四边形的重心是其两条对角线的交点,现有一个底为6厘米,高为4厘米的大平行四边形匀质薄板,若在其内部挖去一个底为2厘米,高为2厘米的小平行四边形(小平行四边形的一边与大平行四边形的一边重合,且对应边平行),请尝试分析剩余部分薄板的重心位置可能会如何变化(不要求精确计算)。
任务二:组合图形重心的计算
由一个长8厘米、宽6厘米的长方形和一个腰长5厘米的等腰直角三角形组成的匀质薄板(三角形的一条直角边与长方形的长重合)。
(1)分别确定长方形和等腰直角三角形的重心位置;
(2)建立合适的平面直角坐标系,设长方形的重心坐标为$A(x_{1},y_{1})$,等腰直角三角形的重心坐标为$B(x_{2},y_{2})$,组合图形的重心坐标为$C(x,y)$。若已知长方形的面积为$S_{1}$,等腰直角三角形的面积为$S_{2}$,总面积为$S = S_{1}+S_{2}$,请写出$x与x_{1}$,$x_{2}$,$y与y_{1}$,$y_{2}$满足的数量关系(用含$S_{1}$,$S_{2}$,$S$的代数式表示)。
答案:解:任务一:
(1)方案:悬挂线段两次,得两交点,中点为重心.原理:二力平衡,两次悬挂线交点为重心.
(2)重心向挖去部分相对方向偏移.
任务二:
(1)长方形重心是对角线交点;等腰直角三角形重心是中线交点.
(2)$x=\frac{S_1x_1+S_2x_2}{S}$,$y=\frac{S_1y_1+S_2y_2}{S}$.