Question

6．運用知識解決問題：

（1）如圖1，輪船由下游經(jīng)過船閘駛往上游．船進入閘室后，先關(guān)閉閥門B和閥門D，再打開閥門A，當閘室中水位與上游水位相平時，打開閥門C，船駛?cè)肷嫌危?br />（2）如圖2，A、B兩物體疊放在水平地面上靜止．請畫出物體A的受力示意圖．
（3）如圖3，輕質(zhì)杠桿的OA：OB=4：1．放在水平地面上的物體甲的重力G_甲=125N，底面積S_甲=1×10^-2m²．當杠桿水平平衡時，物體甲對地面的壓強p_甲=1×10⁴Pa，則物體乙的重力G_乙=100．（請寫出解題思路）

Answer 1

分析 （1）船閘是利用連通器的原理來工作的，當連通器中的液體不流動時，液面會保持相平，船閘工作過程中，閘室分別跟上游和下游形成連通器，用來調(diào)節(jié)水面落差，使船通行．
（2）要先分析出物體受到重力和支持力，兩個力的作用點都在重心上，重力豎直向下，支持力豎直向上，支持力等于物體A的重力加上物體B對A的壓力．
（3）首先利用p=$\frac{F}{S}$求出杠桿水平平衡時，物體甲對地面壓力，然后根據(jù)壓力、重力與拉力之間的關(guān)系，求出物體甲對杠桿的拉力，再利用杠桿平衡條件計算物體乙的重力．

解答 解：（1）當船從下游駛向船閘時，先打開閥門B，此時閘室與下游組成連通器，閘室內(nèi)的水通過閥門B流出，水面相平時，打開下游閘門D，船進入閘室；
進入閘室后，關(guān)閉閥門B和閘門D，打開閥門A，此時上游與閘室組成連通器，上游的水通過閥門A流向閘室，水面相平時，打開上游閘門C，船平穩(wěn)地駛向上游，再關(guān)閉閥門A和閘門C．
（2）對物體A進行受力分析可知，物體A共受到重力、支持力和物體B 的壓力三個力的作用，并且重力與壓力之和等于支持力，物體A受到的重力從重心豎直向下畫，符號為G；地面對物體A的支持力從重心豎直向上畫，符號為F_支；B物體對A的壓力從物體A的重心豎直向下畫，符號為F_壓．如圖所示：

（3）解題思路：
首先利用p=$\frac{F}{S}$求出杠桿水平平衡時，物體甲對地面壓力，然后根據(jù)壓力、重力與拉力之間的關(guān)系，求出物體甲對杠桿的拉力，再利用杠桿平衡條件計算物體乙的重力．
根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，杠桿平衡時，物體甲對地面的壓力：
F_壓=pS=1×10⁴Pa×1×10^-2m²=100N，
則物體甲對杠桿的拉力為F₁=G-F_壓=125N-100N=25N，
根據(jù)杠桿平衡條件可得：F₁×OA=G×OB，
因為OA：OB=4：1，
所以，G=$\frac{{F}_{1}×OA}{OB}$=$\frac{{F}_{1}×4OB}{OB}$=4F₁=4×25N=100N．
故答案為：（1）A；相平；（2）見解答圖；（3）100．

點評 此題考查連通器原理、力的示意圖的畫法壓強公式、杠桿平衡條件的應(yīng)用，同時考查力的平衡，根據(jù)力的合成得出物體甲對杠桿的拉力大小是解答此題的關(guān)鍵．