Question

12．小明跟爸爸去魚塘釣魚，已知小明爸爸的重量為60kg，兩只鞋子的總底面積為0.03m²．試求：（g=10N/kg）
（1）當(dāng)小明爸爸站在旁邊的平地上觀看小明釣魚時(shí)，則他對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？
（2）魚主要是通過“魚鰾”來改變自身體積實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的．若一條魚的質(zhì)量為4kg，當(dāng)它自由懸浮在水中時(shí)，魚受到的重力是多少？浮力是多少？
（3）小明釣到一條大魚時(shí)，在與魚“相持”的某段時(shí)間內(nèi)，魚桿靜止不動(dòng)，如圖所示，小明左手對(duì)魚桿的拉力為F₁，魚線對(duì)魚桿的拉力F₂，請(qǐng)畫出兩個(gè)力的力臂，魚桿是費(fèi)力杠桿．（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）

Answer 1

分析 （1）爸爸對(duì)地面的壓力等于他自身的重力，利用G=mg求出，已知腳與地面的接觸面積，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)．
（2）當(dāng)它自由懸浮在水中時(shí)，所受的浮力等于魚自身的重力，利用G=mg求出．
（3）已知支點(diǎn)和動(dòng)力的方向，根據(jù)力臂的定義過支點(diǎn)作力的作用線的垂線段做出動(dòng)力臂、阻力臂．比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小，對(duì)杠桿類型進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）爸爸對(duì)地面的壓力為：
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N，
與地面的接觸面積S=0.03m²．
所以他對(duì)地面的壓強(qiáng)為：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.03{m}^{2}}$=20000Pa；
（2）魚的重力為：
G′=m′g=4kg×10N/kg=40N，
當(dāng)魚自由懸浮在水中時(shí)，F(xiàn)_浮=G′=40N．
（3）過支點(diǎn)O作F₁、F₂作用線的垂線段，即動(dòng)力臂和阻力臂L₁、L₂，如圖所示：

由圖可以看出動(dòng)力臂小于阻力臂，所以動(dòng)力大于阻力，
因此，魚桿是費(fèi)力杠桿．
答：（1）小明爸爸對(duì)地面的壓強(qiáng)為20000Pa；
（2）魚受到的重力是40N；浮力是40N；
（3）費(fèi)力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查壓力、受力面積、壓強(qiáng)、浮力的計(jì)算和力臂的畫法，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用以及杠桿平衡條件的應(yīng)用，還要知道在水平面上物體對(duì)地面的壓力等于物體自身的重力，最容易出錯(cuò)的是人的腳與地面的接觸面積，在站立時(shí)是兩只腳著地，行走時(shí)是一只腳著地，審題時(shí)一定要注意．