Question

8．按题目要求作图．

（1）画出图（1）中物体在光滑斜面上下滑时受力示意图；
（2）画出图（2）中潜水艇在上浮时所受重力和浮力的示意图（O表示艇的重心）；
（3）小林用水平推力F把木箱向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图（3）甲、乙所示．请在图丙中，画出0～6s内木箱所受的摩擦力f随时间t变化的图线．

Answer 1

分析 （1）首先对物体的受力情况进行分析，可知，它受到重力、斜面对它的支持力，因为斜面是光滑的，不受摩擦力的作用，再用画图法将这几个力表示出来．
（2）潜水艇在水中受重力与浮力的作用，要使潜水艇上浮则浮力应大于重力，据此画出重力和浮力的示意图；
（3）物体处于平衡状态时受到的力就是平衡力，根据平衡力的大小相等判断出摩擦力的大小．

解答 解：（1）由于斜面是光滑的，故物体下滑时不受摩擦力作用；物体受到的重力方向竖直向下，作用点（重心）在其几何中心上，即对角线的交点位置；斜面对物体的支持力方向垂直斜面向上，作用点也在物体的几何中心上．如下图所示：

（2）潜水艇受到的重力方向竖直向下，而浮力方向竖直向上；由于潜水艇在上浮，所以浮力应大于重力，如图所示：

（3）由图可知，3～5s内，用200N的水平推力能使木箱匀速前进，说明此时木箱所受的摩擦力和推力是一对平衡力，滑动摩擦力=推力=200N．
木箱在1～3s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，接触面的粗糙程度与物体间压力均不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1s～3s木箱受到的摩擦力大小为200N．
5～6s内，不再施加推力，木箱做减速运动，但压力和接触面的粗糙程度仍不变，所以摩擦力不变，仍为200N．
在0～1s内物体没有移动，处于静止状态，摩擦力与推力相平衡，即此时摩擦力为100N，
0～6s内木箱所受的摩擦力f随时间t变化的图线如下图：

点评 （1）在画力的示意图时，若需要画出物体受到的多个力的示意图时，要将这几个力画成共点力．判断此种状态下的物体受力情况，关键是要看是不是有摩擦力，如果说斜面光滑，一般认为是没有摩擦力的；
（2）本题中要注意浮力与重力的大小关系，并用线段的长短来表示力的大小；
（3）本题考查了学生对力学图象的分析能力，能从图象上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题．