張虎崗
小明的爺爺養(yǎng)了一只鳥(niǎo),每天都會(huì)把鳥(niǎo)籠掛到公園的樹(shù)上。鳥(niǎo)籠所受重力為10N,鳥(niǎo)所受重力為0.5N,假設(shè)鳥(niǎo)落在籠內(nèi)的架子上和鳥(niǎo)在籠中飛時(shí),樹(shù)枝都處于靜止?fàn)顟B(tài),則在這兩種情況下,鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力分別為多少?
解析:鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力與樹(shù)枝對(duì)鳥(niǎo)籠的拉力是一對(duì)相互作用力,大小相等,方向相反。因?yàn)轼B(niǎo)籠處于靜止?fàn)顟B(tài),樹(shù)枝對(duì)鳥(niǎo)籠的向上的拉力等于鳥(niǎo)籠受到的向下的力,這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力。由此可知,鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力等于鳥(niǎo)籠受到的向下的力。因此,解題的關(guān)鍵是求出鳥(niǎo)籠在這兩種情況下受到的向下的力。
當(dāng)鳥(niǎo)落在籠內(nèi)架子上時(shí),因?yàn)轼B(niǎo)對(duì)鳥(niǎo)籠會(huì)施加一個(gè)與它所受重力相等的壓力,所以鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力要加上鳥(niǎo)所受的重力,即將此時(shí)的鳥(niǎo)籠和鳥(niǎo)看作是一個(gè)整體。所以,此時(shí)鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力為10.5 N。
當(dāng)鳥(niǎo)在籠中飛時(shí),是不是鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力就等于鳥(niǎo)籠所受的重力呢?這時(shí)要先弄明白兩個(gè)問(wèn)題:一是鳥(niǎo)為什么在空中飛而不落,二是籠子底部的構(gòu)造是什么樣的?第一個(gè)問(wèn)題比較簡(jiǎn)單,鳥(niǎo)在空中飛時(shí),需要不停地扇動(dòng)翅膀,這時(shí)鳥(niǎo)給空氣一個(gè)向下的力,由于物體間力的作用是相互的,所以空氣也會(huì)給鳥(niǎo)一個(gè)等大的向上的力。你是否會(huì)認(rèn)為:鳥(niǎo)對(duì)空氣向下的力傳遞到籠底,相當(dāng)于給籠底施加一個(gè)與鳥(niǎo)重相等的向下的力,所以鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力仍為10.5 N呢?這時(shí),需要思考一下第二個(gè)問(wèn)題:籠子底部的構(gòu)造是什么樣的?具體地說(shuō),籠底是一塊平板還是網(wǎng)格狀的呢?如果籠底是一塊密不透氣的平板,那么上面的說(shuō)法是正確的。如果是后一種情景,鳥(niǎo)的翅膀向下扇動(dòng)的空氣會(huì)穿過(guò)籠底,幾乎不會(huì)對(duì)籠底產(chǎn)生向下的作用力,所以這時(shí)鳥(niǎo)籠對(duì)樹(shù)枝的拉力只是鳥(niǎo)籠本身所受的重力,即10 N。
看了上面這道題,想必同學(xué)們對(duì)相互作用力和平衡力的知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),下面就來(lái)檢驗(yàn)一下學(xué)習(xí)成果吧。
練習(xí):
在一個(gè)密閉的玻璃瓶?jī)?nèi)有一群蒼蠅。將玻璃瓶放在精密的電子秤上,下面說(shuō)法正確的是( )。
A. 蒼蠅停在瓶底時(shí)電子秤的示數(shù)大
B. 蒼蠅在瓶中勻速向上飛動(dòng)時(shí)電子秤的示數(shù)大
C. 蒼蠅在瓶中勻速向下飛動(dòng)時(shí)電子秤的示數(shù)大
D. 以上三種情況,電子秤的示數(shù)相等
答案:D
初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·提升版2020年3期