Question

14．下列是小明同學(xué)在學(xué)習(xí)物理過程要完成的作業(yè)，請(qǐng)你和他一起來完成．

（1）如圖甲所示，物體A在斜面上勻速滑下，請(qǐng)畫出物體A所受力的示意圖．
（2）如圖乙所示的杠桿中，已知?jiǎng)恿₁和阻力臂L₂，請(qǐng)你作出動(dòng)力臂L₁和阻力F₂；
（3）如圖丙所示，小明順著豎直的桿勻速下滑；
①小明再沿繩子勻速下滑，其沿繩下滑受到的摩擦力為f_繩、沿桿下滑受到的摩擦力為f_桿，則f_繩=f_桿（選填“＞”、“=”、“＜”）；
②若小明沿桿勻速向上爬，他受到的摩擦力的方向：豎直向上；
（4）圖丁方框中的電路是由10Ω、20Ω、30Ω三個(gè)電阻中的兩個(gè)電阻組成；電源電壓為1.2V，電流表示數(shù)為0.1A，請(qǐng)畫出兩個(gè)電阻的連接方式．

Answer 1

分析 （1）對(duì)物體進(jìn)行受力分析可知，物體一共受到豎直向下的重力、垂直于接觸面的支持力、沿斜面向上的摩擦力的作用．
（2）根據(jù)力與力臂的關(guān)系進(jìn)行畫圖，即過支點(diǎn)作力的作用線的垂線段；過力臂的末端作垂直于力臂的作用力．
（3）對(duì)小明進(jìn)行受力分析，明確其在豎直方向上受到的力，再根據(jù)小明的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷兩個(gè)力的大小關(guān)系及摩擦力的方向．
（4）先利用歐姆定律求出總電阻，再結(jié)合三電阻的大小，利用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)確定連接方式．

解答 解：
（1）物體受到重力G、支持力N、摩擦力f的作用，如圖所示．

（2）過支點(diǎn)O作垂直于F₁作用線的垂線段，即動(dòng)力臂L₁；過L₂的末端作用垂直于杠桿的阻力F₂．如圖所示：

（3）小明在沿繩或桿勻速下滑時(shí)，受到的是豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力；
由題意可知，小明始終是勻速下滑，處于平衡狀態(tài)，所以，摩擦力與重力是一對(duì)平衡力，大小均與重力相同．因此f_繩=f_桿．
該同學(xué)沿桿勻速向上爬，受到的重力與摩擦力仍是平衡力，所以摩擦力方向與重力方向相反，豎直向上．
（4）由歐姆定律可知電路總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.1A}$=12Ω，
而三電阻為10Ω、20Ω、30Ω，
任意兩個(gè)電阻串聯(lián)不能得出12Ω的電阻，
10Ω和20Ω、10Ω和30Ω的電阻并聯(lián)后的電阻小于10Ω，
可以利用20Ω和30Ω并聯(lián)可得：
R_并=$\frac{20Ω×30Ω}{20Ω+30Ω}$=12Ω，如圖所示：

故答案為：（1）如圖所示；（2）如圖所示；（3）=；豎直向上；如圖所示．

點(diǎn)評(píng) （1）正確進(jìn)行受力分析是本題的關(guān)鍵，畫圖時(shí)力的方向是易錯(cuò)點(diǎn)，值得我們注意．
（2）明確力臂的概念，從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，即可找出力臂的位置，阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，明確了這些基本概念便不難解決．
（3）在此題中，明確重力與摩擦力是一對(duì)平衡力，是判斷摩擦力的大小和方向的關(guān)鍵所在．
（4）綜合利用了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律，有難度！