[例4] 假期里,一位同学在厨房里协助妈妈做菜,对菜刀发生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样,刀刃前部的顶角小,后部的顶角大(如图5甲所示),他先后做出过几个猜想,其中合理的是( )
A. 刀刃前部和后部厚薄不匀,仅是为了打造方便,外形美观,跟使用功能无关
B. 在刀背上加上同样的力时,分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关
C. 在刀背上加上同样的压力时,顶角越大,分开其他物体的力越大
D. 在刀背上加上同样的压力时,顶角越小,分开其他物体的力越大
解析:把刀刃部分抽象后,可简化成一个等腰三角劈,设顶角为2θ,背宽为d,侧面长为l,如图5乙所示。
当在劈背施加压力F后,产生垂直侧面的两个分力F1、F2,使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体。由对称性知,这两个分力大小相等(F1=F2),因此画出力分解的平行四边形,实为菱形,如图5丙所示。
在这个力的平行四边形中,取其四分之一考虑(图中阴影部分),根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系,有关系式,得F1=F2=
由此可见,刀背上加上一定的压力F时,侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关,顶角越小,sinθ的值越小,F1和F2越大。
但是,刀刃的顶角越小时,刀刃的强度会减小,碰到较硬的物体刀刃会卷口甚至碎裂,实际制造过程中为了适应加工不同物体的需要,所以做成前部较薄,后部较厚。使用时,用前部切一些软的物品(如鱼、肉、蔬菜、水果等),用后部斩劈坚硬的骨头之类的物品,俗话说:“前切后劈”,指的就是这个意思。故D正确。
解析我不明白,谁可以给我解释一下,好的话有分
主要是乙丙两个图,那个角指什么,怎么放的
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