Question

【題目】假期里，一位同學(xué)在廚房里協(xié)助媽媽做菜，對菜刀發(fā)生了興趣。他發(fā)現(xiàn)菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣，如圖所示，菜刀橫截面為等腰三角形，刀刃前部的橫截面頂角較小，后部的頂角較大，他先后做出過幾個猜想,其中合理的是（ ）
A.刀刃前部和后部厚薄不勻，僅是為了打造方便,外形美觀,跟使用功能無關(guān)
B.在刀背上加上同樣的壓力時，分開其他物體的力跟刀刃厚薄無關(guān)
C.在刀背上加上同樣的壓力時，頂角越大，分開其他物體的力越大
D.在刀背上加上同樣的壓力時，頂角越小，分開其他物體的力越大

Answer 1

【答案】D
【解析】解答：把刀刃部分抽象后，可簡化成一個等腰三角劈，設(shè)頂角為2θ ， 背寬為d ， 側(cè)面長為L ， 如圖乙所示

當(dāng)在劈背施加壓力F后，產(chǎn)生垂直側(cè)面的兩個分力F1、F2 ， 使用中依靠著這兩個分力分開被加工的其他物體．由對稱性知，這兩個分力大小相等（F1=F2），因此畫出力分解的平行四邊形，實(shí)為菱形，如圖丙所示．在這個力的平行四邊形中，取其四分之一考慮（圖中陰影部分），根據(jù)它跟半個劈的直角三角形的相似關(guān)系，由關(guān)系式，得F1=F2 ， 由此可見，刀背上加上一定的壓力F時，側(cè)面分開其他物體的力跟頂角的大小有關(guān)，頂角越小，sinθ的值越小，F1和F2越大．但是，刀刃的頂角越小時，刀刃的強(qiáng)度會減小，碰到較硬的物體刀刃會卷口甚至碎裂，實(shí)際制造過程中為了適應(yīng)加工不同物體的需要，所以做成前部較薄，后部較厚．使用時，用前部切一些軟的物品（如魚、肉、蔬菜、水果等），用后部斬劈堅硬的骨頭之類的物品，俗話說：“前切后劈”，指的就是這個意思．故D正確．故選：D.
分析：本題考查了力的分解
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用力的分解的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握求一個已知力的分力，叫做力的分解（力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算）；在實(shí)際問題中，通常將已知力按力產(chǎn)生的實(shí)際作用效果分解;為方便某些問題的研究，在很多問題中都采用正交分解法．