Question

5．小紅在超市購物時(shí)，用10N的水平推力，推著購物車在水平地面上作勻速直線運(yùn)動，突然她發(fā)現(xiàn)前面有障礙物，于是馬上用15N的水平力向后拉小車，使車減速，在減速運(yùn)動過程中，車所受的合力為25N；如圖所示，當(dāng)車的前輪遇到障礙物A時(shí)，小紅向下按扶把，使車前輪向上翹起，這時(shí)購物車可視為杠桿，支點(diǎn)是C（寫出字母），請畫出小紅所用的最小動力的力臂L．

Answer 1

分析 （1）物體做勻速直線運(yùn)動時(shí)受平衡力的作用，由二力平衡的條件求出小車所受的阻力；在減速過程中分析出小車受到的力的方向，然后根據(jù)同一直線上二力的合成求出小車受到的合力；
（2）一根硬棒在力的作用下，若能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這個(gè)固定點(diǎn)叫支點(diǎn)；首先應(yīng)找到本題的支點(diǎn)在后輪的著地點(diǎn)；其次知道使購物車前輪向上翹起時(shí)，阻力為購物車的重力，阻力臂為支點(diǎn)到重力作用線的距離，阻力與阻力臂的乘積是定值，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂，分析出動力臂最長時(shí)動力最小，所以要找最小的力，應(yīng)該首先確定最長的力臂：支點(diǎn)到動力的作用點(diǎn)的距離為動力臂時(shí)力臂最長．

解答 解：（1）當(dāng)用10N的水平推力，推著購物車在水平地面上做勻速直線運(yùn)動，小車處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：f=F₁=10N；
當(dāng)她用F₂=15N的水平力向后拉小車時(shí)，在減速運(yùn)動過程中，小車與地面間的接觸面粗糙程度不變、小車對地面的壓力不變，因此小車受到的摩擦力f=10N不變，方向水平向后，且與F₂在同一直線上，則小車受到的合力F=F₂+f=15N+10N=25N．
（2）當(dāng)前輪遇到障礙物A時(shí)，小紅向下按扶把，這時(shí)購物車可以被視為杠桿，購物車?yán)@C點(diǎn)繞動，所以支點(diǎn)是C；從C到E點(diǎn)的距離為最長的力臂，然后做力臂的垂線，即為最小的力．如圖所示：

故答案為：25；C．

點(diǎn)評 本題通過日常生活中的常見問題主要考查了二力平衡條件的運(yùn)用和力的合成與應(yīng)用，對小車減速時(shí)的受力分析是本題的易錯(cuò)點(diǎn)，應(yīng)注意拉力與阻力的方向關(guān)系．此外，還考查杠桿平衡條件中最小力的確定，本題常見的錯(cuò)誤是將動力畫得豎直向下，沒有細(xì)致分析此時(shí)的動力臂并不是最大，解決此類問題的關(guān)鍵點(diǎn)是：支點(diǎn)與動力作用點(diǎn)的距離為最長的動力臂．此題將所學(xué)的知識與實(shí)際生活相聯(lián)系，很具有實(shí)際意義．