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当小球静止在水平面上,小球所受水平面的支持力和所受的重力是一对平衡力,如图(a)所示.用细绳(沿斜面方向)拉住的小球也能静止在斜面上,这时除重力外,小球还受到斜面的支持
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当小球静止在水平面上,小球所受水平面的支持力和所受的重力是一对平衡力,如图(a)所示.用细绳(沿斜面方向)拉住的小球也能静止在斜面上,这时除重力外,小球还受到斜面的支持力N以及细绳对小球沿斜面向上的拉力T,如图(b)所示.小红和小明决定研究:当小球静止在斜面上时,斜面对小球的支持力N以及细绳对小球沿斜面向上的拉力T的大小情况.他们用两个重力不同的光滑小球进行了两组实验,实验中用台式测力计测量支持力N,用弹簧测力计测量拉力T.每一组实验时,他们先将支持面水平放置,然后改变支持面与水平面的夹角θ,并保持拉力T的方向始终沿斜面向上,实验装置如图所示,实验数据记录如表一、表二所示.
①小球甲所受的重力为___牛,小球乙所受的重力为___牛.
②分析比较实验序号2~5或7~10的斜面与水平面夹角θ、支持力N以及拉力T,可得出初步结论是:当小球重力一定时,___.
③在表一(或表二)中有两次实验序号的支持力N、拉力T的数据恰好是互换的.若这一现象不是偶然,出现此现象的条件可能是:___.
④在上述小球静止在斜面上的情况中,小球所受的支持力N和拉力T可以用一个合力F替代,请你利用平衡力的知识,判断该合力F的大小与方向:___.
表一 小球甲
表二 小球乙弹簧A
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①小球甲所受的重力为___牛,小球乙所受的重力为___牛.
②分析比较实验序号2~5或7~10的斜面与水平面夹角θ、支持力N以及拉力T,可得出初步结论是:当小球重力一定时,___.
③在表一(或表二)中有两次实验序号的支持力N、拉力T的数据恰好是互换的.若这一现象不是偶然,出现此现象的条件可能是:___.
④在上述小球静止在斜面上的情况中,小球所受的支持力N和拉力T可以用一个合力F替代,请你利用平衡力的知识,判断该合力F的大小与方向:___.
表一 小球甲
实验 序号 | 夹角 θ | 支持力N(牛) | 拉力T (牛) |
6 | 0° | 10 | 0 |
7 | 37° | 8.0 | 6.0 |
8 | 45° | 7.1 | 7.1 |
9 | 53° | 6.0 | 8.0 |
10 | 60° | 5.0 | 8.7 |
实验 序号 | 夹角 θ | 支持力N(牛) | 拉力T (牛) |
1 | 0° | 6.0 | 0 |
2 | 30° | 5.2 | 3.0 |
3 | 45° | 4.2 | 4.2 |
4 | 53° | 3.6 | 4.8 |
5 | 60° | 3.0 | 5.2 |
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▼优质解答
答案和解析
(1)当小球静止在水平面上,小球所受水平面的支持力和所受的重力大是一对平衡力,所以大小相等;由表中数据可知:
甲球的重力G甲=N甲=6N,乙球的重力G乙=N乙=10N;
(2)分析表一或表二中的实验数据,比较表中7~10或2~5的支持力、拉力、斜面与水平面夹角的关系可得,重力一定的小球静止在斜面时,随着夹角θ增大,支持力N减小,拉力T增大;
(3)分析表一中7、9组实验数据,支持力N、拉力T的数据恰好是互换的,比较两组实验数据发现,第7组实验的支持面与水平面夹角θ为37°,第9组实验的支持面与水平面夹角θ为53°,两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°,而其他各组实验数据中不具备此特点;所以出现该现象(支持力N、拉力T的数据恰好是互换的)的条件可能是相应两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°;
(4)小球在斜面上保持静止状态,其重力可分解为沿斜面向下的分力F1和垂直于斜面向下的分力F2;
根据平衡条件可知重力沿斜面向下的分力F1与拉力T是平衡力,大小相等;
小球对斜面的压力F压等于小球垂直于斜面向下的分力F2;小球对斜面的压力F压与斜面对小球的支持力F支是一对作用力与反作用力,大小相等;
所以小球所受的支持力N和拉力T可以用一个合力F代替,合力F大小等于分力F1和F2的合力,即合力F大小为物重G;合力的方向与重力方向相反,竖直向上.
故答案为:
(1)6;10.
(2)随着夹角θ增大,支持力N减小,拉力T增大.
(3)相应两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°.
(4)合力F大小为物重G,方向竖直向上.
甲球的重力G甲=N甲=6N,乙球的重力G乙=N乙=10N;
(2)分析表一或表二中的实验数据,比较表中7~10或2~5的支持力、拉力、斜面与水平面夹角的关系可得,重力一定的小球静止在斜面时,随着夹角θ增大,支持力N减小,拉力T增大;
(3)分析表一中7、9组实验数据,支持力N、拉力T的数据恰好是互换的,比较两组实验数据发现,第7组实验的支持面与水平面夹角θ为37°,第9组实验的支持面与水平面夹角θ为53°,两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°,而其他各组实验数据中不具备此特点;所以出现该现象(支持力N、拉力T的数据恰好是互换的)的条件可能是相应两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°;
(4)小球在斜面上保持静止状态,其重力可分解为沿斜面向下的分力F1和垂直于斜面向下的分力F2;
根据平衡条件可知重力沿斜面向下的分力F1与拉力T是平衡力,大小相等;
小球对斜面的压力F压等于小球垂直于斜面向下的分力F2;小球对斜面的压力F压与斜面对小球的支持力F支是一对作用力与反作用力,大小相等;
所以小球所受的支持力N和拉力T可以用一个合力F代替,合力F大小等于分力F1和F2的合力,即合力F大小为物重G;合力的方向与重力方向相反,竖直向上.
故答案为:
(1)6;10.
(2)随着夹角θ增大,支持力N减小,拉力T增大.
(3)相应两次实验的支持面与水平面夹角θ之和为90°.
(4)合力F大小为物重G,方向竖直向上.
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