Question

8．利用身邊的器材可以做很多的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，一同學(xué)取一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的木棒的B端放在截面直徑為D的圓柱體上，且木棒保持水平，用水平力F推木棒的A端，圓柱體在水平地面上向前滾動(dòng)，設(shè)木棒與圓柱體、圓柱體與地面間均無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)把木棒從圖甲位置勻速推至圖乙位置時(shí)，推力F做的功是2FL．另一同學(xué)用蘋果和桔子來玩蹺蹺板（如圖丙所示），她將蘋果、桔子分別放在輕桿的左、右兩端，放手后，桿馬上轉(zhuǎn)動(dòng)起來，請(qǐng)?jiān)诒麍D中畫出使桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力的示意圖．

Answer 1

分析 （1）要明確力F做的功分成了兩部分一部分是對(duì)木棒做功，一部分是對(duì)球做功，關(guān)鍵是移動(dòng)距離的確定：
①第一部分移動(dòng)的距離就是在力F的方向上移動(dòng)了木棒的長(zhǎng)度；
②第二部分移動(dòng)的距離就是球轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，實(shí)際也是木棒的長(zhǎng)度．
（2）根據(jù)杠桿的五要素和杠桿的平衡條件進(jìn)行分析．然后根據(jù)力的示意圖的畫法畫出使桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力的示意圖．

解答 解：（1）力F做功可以看成：對(duì)木棒做的功加上對(duì)球做的功；
對(duì)木棒做的功：通過的距離s等于木棒的長(zhǎng)度L，則W₁=FL；
再看對(duì)球做的功：①木棒和球、球和地面沒有滑動(dòng)摩擦，只有滾動(dòng)摩擦，所以球滾動(dòng)的距離s′又等于木棒的長(zhǎng)度L；
②由于推動(dòng)過程是勻速運(yùn)動(dòng)，所以木棒和球的受力都是平衡的，則木棒的推力F等于球?qū)δ景舻哪Σ亮�；木棒�?duì)球和球?qū)δ景舻哪Σ亮κ且粚?duì)相互作用力，兩力是相等的，所以球受到木棒的力也為F；
則對(duì)球做的功為W₂=FL；
所以，F(xiàn)做的總功：W=W₁+W₂=2FL；
（2）設(shè)蘋果和桔子對(duì)杠桿的壓力分別為動(dòng)力和阻力，圖中動(dòng)力臂等于阻力臂，而蘋果的重力大于桔子的重力，則蘋果對(duì)杠桿的壓力大于桔子對(duì)杠桿的壓力，所以杠桿會(huì)沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力是蘋果對(duì)桿的壓力，壓力的作用點(diǎn)在輕桿上，方向豎直向下，如圖所示：

故答案為：2FL；如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題的難點(diǎn)在于確定球的位移，由于木棒和球、球和地面沒有滑動(dòng)摩擦 只有滾動(dòng)摩擦，所以球的位移就等于球轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，球轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)又等于木棒的長(zhǎng)度L．