Question

17．運(yùn)用知識(shí)解決問題：
（1）騎自行車上坡前人為什么要加緊蹬幾下？
答：人和自行車的質(zhì)量不變，上坡前加緊蹬幾下，增大了它們的速度，因而增大了它們動(dòng)能，在上坡的過程中，轉(zhuǎn)化成更多的重力勢能，使人容易騎上坡．
（2）如圖1所示是下沉到杯底靜止不動(dòng)的銅球，請(qǐng)畫出銅球的受力示意圖．
（3）如圖2所示為鍋爐的冷水自控裝置，浮球C和活塞B及連桿OC組成了一個(gè)杠桿來控制進(jìn)水管水的流出．當(dāng)杠桿呈水平狀態(tài)時(shí)，浮球一半的體積浸入水中，塞子B剛好頂住自來水進(jìn)口．
已知浮球重1N，體積700cm³，OC=25cm，OD=1cm，塞子B橫截面積為1cm²，不計(jì)杠桿、塞子的重，則進(jìn)水管處水對(duì)塞子的壓強(qiáng)為6.25×10⁵Pa．請(qǐng)?jiān)谙路綄懗鼋忸}思路．

Answer 1

分析 （1）物體的速度越大，質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能就越大；質(zhì)量相同的物體，其運(yùn)動(dòng)速度越大，它的動(dòng)能也越大．
在上坡的過程中，動(dòng)能減小，重力勢能增大，屬于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能．
（2）銅球受到重力、浮力和支持力的作用，作用點(diǎn)都在球的重心（幾何中心）上，重力方向豎直向下，支持力和浮力方向豎直向上．
（3）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$、杠桿平衡條件以及阿基米德分析解題思路，然后根據(jù)解題思路求出壓強(qiáng)的大小．

解答 解：（1）騎自行車上坡前，一般要加緊蹬幾下，速度變快，動(dòng)能變大，上坡過程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，從而轉(zhuǎn)化成更多的重力勢能，更容易上坡．
（2）從球的重心分別沿豎直向上和豎直向下畫出帶箭頭的線段，分別標(biāo)出F、F_浮和G，注意支持力和浮力之和等于球的重力．如下圖所示：

（3）解題思路：
根據(jù)題意可知，V_排=$\frac{1}{2}$V=$\frac{1}{2}$×700×10^-6m³=3.5×10^-4m³，
浮球受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.5×10^-4m³=3.5N；
F_C=F_浮-G=3.5N-1N=2.5N；
由杠桿平衡的條件可得：F=$\frac{{F}_{C}{l}_{OC}}{{l}_{OD}}$=$\frac{2.5N×25cm}{1cm}$=62.5N；
進(jìn)水管處水對(duì)塞子的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{62.5N}{1×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=6.25×10⁵Pa．
故答案為：（1）速度；動(dòng)；重力勢；
（3）6.25×10⁵Pa；

點(diǎn)評(píng) 本題為能量轉(zhuǎn)化、力的示意圖、杠桿、浮力、壓強(qiáng)的綜合計(jì)算，分析計(jì)算時(shí)，要熟悉公式：p=$\frac{F}{S}$，漂浮條件F=G=ρ_水v_排g，杠桿平衡條件，并且要統(tǒng)一國際單位．