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）當小明爸爸站在旁邊的平地上觀看小明釣魚時，則他對地面的壓強為多少？
（2）魚主要是通過“魚鰾”來改變自身體積實現(xiàn)上浮和下沉的．若一條魚的質量為4kg，當它自由懸浮在水中時，魚受到的重力是多少？浮力是多少？
（3）小明釣到一條大魚時，在與魚“相持”的某段時間內，魚桿靜止不動，如圖所示，小明左手對魚桿的拉力為F₁，魚線對魚桿的拉力F₂，請畫出兩個力的力臂，魚桿是費力杠桿．（選填“省力”、“費力”或“等臂”）

Answer 1

分析 （1）爸爸對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=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強．
（2）當它自由懸浮在水中時，所受的浮力等于魚自身的重力，利用G=mg求出．
（3）已知支點和動力的方向，根據(jù)力臂的定義過支點作力的作用線的垂線段做出動力臂、阻力臂．比較動力臂和阻力臂的大小，對杠桿類型進行判斷．

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

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

點評 本題考查壓力、受力面積、壓強、浮力的計算和力臂的畫法，關鍵是公式及其變形的靈活運用以及杠桿平衡條件的應用，還要知道在水平面上物體對地面的壓力等于物體自身的重力，最容易出錯的是人的腳與地面的接觸面積，在站立時是兩只腳著地，行走時是一只腳著地，審題時一定要注意．