Question

6．运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游．船进入闸室后，先关闭阀门B和阀门D，再打开阀门A，当闸室中水位与上游水位相平时，打开阀门C，船驶入上游．
（2）如图2，A、B两物体叠放在水平地面上静止．请画出物体A的受力示意图．
（3）如图3，轻质杠杆的OA：OB=4：1．放在水平地面上的物体甲的重力G_甲=125N，底面积S_甲=1×10^-2m²．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强p_甲=1×10⁴Pa，则物体乙的重力G_乙=100．（请写出解题思路）

Answer 1

分析 （1）船闸是利用连通器的原理来工作的，当连通器中的液体不流动时，液面会保持相平，船闸工作过程中，闸室分别跟上游和下游形成连通器，用来调节水面落差，使船通行．
（2）要先分析出物体受到重力和支持力，两个力的作用点都在重心上，重力竖直向下，支持力竖直向上，支持力等于物体A的重力加上物体B对A的压力．
（3）首先利用p=$\frac{F}{S}$求出杠杆水平平衡时，物体甲对地面压力，然后根据压力、重力与拉力之间的关系，求出物体甲对杠杆的拉力，再利用杠杆平衡条件计算物体乙的重力．

解答 解：（1）当船从下游驶向船闸时，先打开阀门B，此时闸室与下游组成连通器，闸室内的水通过阀门B流出，水面相平时，打开下游闸门D，船进入闸室；
进入闸室后，关闭阀门B和闸门D，打开阀门A，此时上游与闸室组成连通器，上游的水通过阀门A流向闸室，水面相平时，打开上游闸门C，船平稳地驶向上游，再关闭阀门A和闸门C．
（2）对物体A进行受力分析可知，物体A共受到重力、支持力和物体B 的压力三个力的作用，并且重力与压力之和等于支持力，物体A受到的重力从重心竖直向下画，符号为G；地面对物体A的支持力从重心竖直向上画，符号为F_支；B物体对A的压力从物体A的重心竖直向下画，符号为F_压．如图所示：

（3）解题思路：
首先利用p=$\frac{F}{S}$求出杠杆水平平衡时，物体甲对地面压力，然后根据压力、重力与拉力之间的关系，求出物体甲对杠杆的拉力，再利用杠杆平衡条件计算物体乙的重力．
根据p=$\frac{F}{S}$可得，杠杆平衡时，物体甲对地面的压力：
F_压=pS=1×10⁴Pa×1×10^-2m²=100N，
则物体甲对杠杆的拉力为F₁=G-F_压=125N-100N=25N，
根据杠杆平衡条件可得：F₁×OA=G×OB，
因为OA：OB=4：1，
所以，G=$\frac{{F}_{1}×OA}{OB}$=$\frac{{F}_{1}×4OB}{OB}$=4F₁=4×25N=100N．
故答案为：（1）A；相平；（2）见解答图；（3）100．

点评 此题考查连通器原理、力的示意图的画法压强公式、杠杆平衡条件的应用，同时考查力的平衡，根据力的合成得出物体甲对杠杆的拉力大小是解答此题的关键．