Question

15．运用知识解决问题：
（1）游泳时，手和脚向后划水，给水一个向后的力．因为力的作用是相互的，所以水给人一个向前的力，使人前进．
（2）请在图1中画出拉箱子下坡时箱子受力的示意图．
（3）小雨同学体重为G₁，他用图2所示的滑轮组将重为G₂、体积为V的物体匀速提高时，滑轮组的机械效率为η，（不计绳重和摩擦，物体浸没在水中）则小雨对地面的压力为G₁-$\frac{{G}_{2}-{ρ}_{水}Vg}{2η}$．（画出小雨受力的示意图）

Answer 1

分析 （1）力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加力的同时，也受到另一个物体力的作用．
（2）汽车除了受牵引力、重力和斜面的支持力以外，汽车沿斜面向上匀速运动时还要受到滑动摩擦力的作用．因为汽车相对于斜面向上运动，所以摩擦力的方向沿斜面向向下．
（3）根据阿基米德原理F_浮=ρ_水V_排g表示出物体受到的浮力，根据题意可知滑轮组对物体的拉力F=G₂=F_浮；滑轮组有两段绳子，根据公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Fh}{{F}_{拉}s}$=$\frac{Fh}{{F}_{拉}×2h}$=$\frac{F}{2{F}_{拉}}$，求出绳子对小雨向上的拉力，然后求出小雨对地面的压力；分析小雨所受的力，画出小雨受力的示意图．

解答 解：
（1）游泳时人用力向后划水，由于物体间力的作用是相互的，人给水一个向后的作用力，
同时，水也给人一个向前的推力，所以人会向前游动．
（2）①地面附近的一切物体都要受到重力作用，所以箱子受重力．
②又由于箱子与斜坡之间会发生相互挤压，箱子会受到斜面给它的支持力，方向垂直于斜面向上．
③拉箱子沿斜面向下运动时，受到向下的拉力作用，由于箱子沿斜面向下运动，所以会受到斜面给它的摩擦力，方向沿斜面向上．
如图所示：

（3）物体浸没在水中受到的浮力为F_浮=ρ_水Vg，
物体受到滑轮组的拉力为F=G₂=F_浮=G₂-ρ_水Vg，
图中滑轮组有2断绳子，根据公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Fh}{{F}_{拉}s}$=$\frac{Fh}{{F}_{拉}×2h}$=$\frac{F}{2{F}_{拉}}$=$\frac{{G}_{2}-{ρ}_{水}Vg}{2{F}_{拉}}$可知，
小雨对绳子的拉力为F_拉=$\frac{{G}_{2}-{ρ}_{水}Vg}{2η}$；
小雨对地面的压力为F_压=G₁-F_拉=G₁-$\frac{{G}_{2}-{ρ}_{水}Vg}{2η}$．
小雨受到3个力的作用，竖直向下的重力，地面向上的支持力和绳子向上的拉力；如图所示：

故答案为：（1）相互；前；（2）见上图；（3）G₁-$\frac{{G}_{2}-{ρ}_{水}Vg}{2η}$；见上图．

点评 （1）力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的；
（2）为了更方便地研究物体的受力情况，我们把物体所受到的各种力的作用点都集中到重心上，这样可以清晰看出物体受力情况；
（3）本题综合了受力分析、浮力公式、机械效率公式，滑轮组绳子段数的判断，知识点较多，对学生要求较高．