Question

20．在某市初中畢業(yè)水平考試的體育測(cè)試中，男生有一個(gè)引體向上的考試項(xiàng)目，小唐同學(xué)為了在體育測(cè)試中取得優(yōu)異成績(jī)，用吸盤和不銹鋼管在家里豎固平滑的墻面上安裝了訓(xùn)練裝置練習(xí)引體向上（如圖），已知他的質(zhì)量為50kg，每個(gè)吸盤與墻面的接觸面積為1.0×10^-3m²，共有兩個(gè)吸盤，他每次引體向上上升的高度為0.5m．求：
（1）他吊在吸盤上靜止時(shí)（腳離地，不考慮吸盤的重力），墻面對(duì)吸盤的摩擦力是多大？方向怎樣？
（2）吸盤對(duì)墻面的壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa，則兩個(gè)吸盤器對(duì)墻面的壓力是多少？
（3）他引體向上一次克服重力做的功是多少？
（4）小唐同學(xué)用的吸盤能掛的物體所受重力的大小與什么因素有關(guān)？請(qǐng)?zhí)岢鲆环N猜想，并寫出猜想的依據(jù)．

Answer 1

分析 （1）吸盤靜止時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的人對(duì)吸盤的拉力即自身的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力，二力大小相等，方向相反；
（2）知道吸盤對(duì)墻面的壓強(qiáng)和每個(gè)吸盤與墻面的接觸面積，根據(jù)F=pS求出兩個(gè)吸盤器對(duì)墻面的壓力；
（3）根據(jù)W=Gh求出他引體向上一次克服重力做的功；
（4）可以從影響皮碗在墻面上的吸附能力的因素去猜想，如皮碗的大小、皮碗內(nèi)的真空程度、皮碗與墻面的密合程度等方面．

解答 解：（1）因吸盤靜止時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的人對(duì)吸盤的拉力即自身的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力，
所以，墻面對(duì)吸盤的摩擦力：
f=G=mg=50kg×10N/kg=500N，
方向與重力的方向相反，即豎直向上；
（2）由p=$\frac{F}{S}$可得，兩個(gè)吸盤器對(duì)墻面的壓力：
F=pS=1.0×10⁵Pa×1.0×10^-3m²×2=200N；
（3）他引體向上一次克服重力做的功：
W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.5m=250J；
（4）①皮碗的面積大小，依據(jù)：大氣壓一定時(shí)，壓力大小與受力面積有關(guān)，受力面積越大，壓力越大，所掛物體越重；
 ②墻面的光滑程度，依據(jù)：壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大，所掛物體越重等．
答：（1）他吊在吸盤上靜止時(shí)，墻面對(duì)吸盤的摩擦力是500N，方向豎直向上；
（2）吸盤對(duì)墻面的壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa，則兩個(gè)吸盤器對(duì)墻面的壓力是200N；
（3）他引體向上一次克服重力做的功是250J；
（4）皮碗的面積大小，依據(jù)：大氣壓一定時(shí)，壓力大小與受力面積有關(guān)，受力面積越大，壓力越大，所掛物體越重（合理即可）．

點(diǎn)評(píng) 本題是一對(duì)力學(xué)綜合題，涉及到二力平衡條件的應(yīng)用、重力的計(jì)算、壓力的計(jì)算、做功的計(jì)算等，正確的對(duì)吸盤受力分析是關(guān)鍵．