题目内容
一种测定风作用力的仪器原理如图，它的细长金属丝一端固定于悬点O，另一端悬挂着一个质量为m的金属球．无风时，金属丝自然下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝将偏离竖直风向一定角度．若金属丝偏离竖直方向成角度θ时处于静止，求（1）风力F的大小和金属丝所受到的拉力的大小；
（2）风力F与金属丝拉力的合力．
分析：对小球受力分析，然后根据共点力平衡条件运用合成法，由几何关系求解出分力．
解答：解：（1）对小球受力分析，受到重力、拉力和风力，将拉力和风力合成，合力与重力平衡，如图
由几何关系，得到：F=mgtanθ
金属丝所受到的拉力：T=
（2）根据平衡条件风力F与金属丝拉力的合力与重力等大反向，即合力的大小等于mg，方向竖直向上．
答：（1）风力F的大小为mgtanθ，金属丝所受到的拉力的大小
；
（2）风力F与金属丝拉力的合力等于mg，方向竖直向上．
由几何关系，得到：F=mgtanθ
金属丝所受到的拉力：T=
| mg |
| cosθ |
（2）根据平衡条件风力F与金属丝拉力的合力与重力等大反向，即合力的大小等于mg，方向竖直向上．
答：（1）风力F的大小为mgtanθ，金属丝所受到的拉力的大小
| mg |
| cosθ |
（2）风力F与金属丝拉力的合力等于mg，方向竖直向上．
点评：本题关键对小球受力分析后，根据共点力平衡条件，运用合成法，根据几何关系求解．
练习册系列答案
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如图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球P．P是质量为m的金属球，固定在一细长刚性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动．无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，P，角θ大小与风力大小有关．则关于风力F与θ的关系式正确的是
（附加题）如图所示，是一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面，O是悬点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好接触．无风时，金属丝与电阻丝在C点接触，此时A示数为I0；有风时金属丝将偏转一角度，角θ与风力大小有关，设风力方向水平向左，OC=h，CD=L，金属球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为k，电源内电阻和金属丝电阻不计，金属丝偏角为θ时，A的示数为I′，此时风力为F，试写出：
（2013?顺义区一模）如图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球P．P是质量为m的金属球，固定在一细长刚性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ大小与风力大小有关，下列关于风力F与θ的关系式正确的是（ ）
一种测定风作用力的仪器原理如图所示．它的细长丝线一端固定于O点，另一端悬挂着一个质量为m=1kg的金属球．无风时，丝线自然下垂；当受到沿水平方向吹来的风的作用时，丝线将偏离竖直方向一定角度θ，风力越大，偏角越大．若某时刻丝线与竖直方向的夹角θ=37°，试求此时金属球所受风力的大小．（取g=10m/s2，已知sin37°=0.6、cos37°=0.8）