Question

2．風(fēng)力是指風(fēng)吹到物體上所表現(xiàn)出的力量的大小．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖的裝置研究風(fēng)力的大小，一根輕桿一端固定一個(gè)小球，另一端固定于O點(diǎn)，輕桿能夠繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，用電風(fēng)扇水平送風(fēng)吹動小球時(shí)，輕桿將轉(zhuǎn)過一定的角度，與豎直方向成一個(gè)夾角θ，小球的重力為2N，輕桿的長度為0.5m，忽略小球的體積對本題的影響，回答下列問題：
（1）當(dāng)水平風(fēng)力增大時(shí)，角θ將變大．（填“變大”或“變小”）
（2）當(dāng)θ角為45°時(shí)，水平風(fēng)力大小為2N；
（3）當(dāng)風(fēng)力將小球從豎直位置吹至θ=60°時(shí)，風(fēng)力對小球至少做功0.5J．

Answer 1

分析 （1）力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)；
（2）對小球受力分析，受重力、拉力和風(fēng)力處于平衡，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出風(fēng)對小球的作用力和繩子的拉力．
（3）當(dāng)小球從豎直位置吹至θ=60°時(shí)，風(fēng)力做功，轉(zhuǎn)化為重力勢能，利用W=mgh可求得風(fēng)力對小球做功．

解答 解：（1）已知用電風(fēng)扇水平送風(fēng)吹動小球時(shí)，輕桿將轉(zhuǎn)過一定的角度，與豎直方向成一個(gè)夾角θ，由圖可知，當(dāng)水平風(fēng)力增大時(shí)，角θ將變大；
（2）根據(jù)共點(diǎn)力平衡得，風(fēng)對小球的作用力F=mgtan45°=2×1N=2N．
（3）當(dāng)風(fēng)力將小球從豎直位置吹至θ=60°時(shí)，如圖所示：

此時(shí)OD=$\frac{1}{2}$OC=$\frac{1}{2}$×0.5m=0.25m，
風(fēng)力做功，轉(zhuǎn)化為重力勢能：W=mgh=G×OD=2N×0.25m=0.5J．
故答案為：（1）變大；（2）2；（3）0.5．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析，然后運(yùn)用幾何知識解答，因此解答此題要求學(xué)生應(yīng)具備一定的學(xué)科綜合能力．