资源描述
题点系列9:《力和运动》
【例1】如图所示,在水平课桌上放一本书.下列哪两个力是一对平衡力
A.书所受的支持力和书对桌面的压力
B.书对地球的吸引力和书的重力
C.书所受的支持力和书的重力
D.书的重力和书对桌面的压力
解析:本题是考查平衡力的概念,解题时利用平衡力的概念和条件,特别注意“作用在同一物体上”。例如A选项中书对桌面的压力在桌子上,桌面对书的支持力作用在书上,不在同一物体上;只有“书受到的重力和桌面对书的支持力”是在同一物体上,即即根据二力平衡的条件来找到正确的选项。答案:C。
【例2】下图A、B、C、D分别是用照相机拍摄(每0.1S拍摄一次)的小球在四种不同运动状态下的照片,其中受到平衡力作用的是 ( )
解析:受到平衡力作用作用时,物体的运动状态保持不变,应该是匀速直线运动,根据匀速直线运动的概念,在相等时间内运动的距离相等,即为D选项。A为曲线运动,运动方向改变了,B、C是变速运动,在相等的时间内通过的路程不等。答案:D。
【例3】在“探究二力平衡条件”的活动中,主要是通过探究力对
物体的作用效果来实现探究目的的。如图16所示是可供
选择的两种探究方案。
(1)图a的探究方案中研究对象是小卡片,图b的探究方
案中研究对象是 ;
(2)小明选择了图a所示的探究方案。他将系于小卡片两
对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后,就在两线
端挂上钩码。这是用于探究两个力的 和
对物体平衡的影响;
(3)探究活动中还要求要把小卡片转过一个角度,然后再松手。这样做的目的是用于探究不在 上的两个力对物体平衡的影响。
(4)两个探究方案相比较,你认为哪个方案的探究过程对实验结论的影响小一些?为什么? .
解析:此题考查“探究二力平衡条件”的实验,突出对实验过程的考查及实验方案的优化选择。解答:(1)小车 (2)大小,方向 (3)同一直线上 (4)a方案对实验结论的影响小一些,因为小卡片的重力可以忽略不计,它只受两个力的作用。
【例4】使一个木块在水平面上以0.5m/s的速度做匀速直线运动,对木块施加的水平推力为2N,关于木块下列说法正确的是( )
A.木块以0.2m/s的速度在原水平面上匀速直线运动时,所加水平推力小于2N。
B.木块以0.2m/s速度在原水平面上匀速直线运动时,所加水平推力大于2N。
C.木块在原水平面上运动,若将水平推力撤消,木块一定做匀速直线运动。
D.木块在原水平面上运动,若将水平推力撤消,木块一定做减速直线运动。
解析:由已知,木块以0.5m/s的速度匀速直线运动时,受水平推力2N,根据匀速直线运动为平衡状态,木块在水平方向上必受平衡力,即推力等于摩擦阻力。根据滑动摩擦力的大小与接触面的材料性质、粗糙程度和压力的大小有关。在这些条件均不变的条件下,木块以0.2m/s的速度在原水平面上做匀速直线运动时,摩擦力仍为2N,水平推力也为2N。若将水平推力撤消,木块在水平方向上只受与运动方向相反的摩擦力作用,因此木块将做减速直线运动,因此D选项正确。
【例5】在水平桌面上放一本书,下列说法正确的是( )
A.书对地球的吸引力和书受到的重力是一对平衡力
B.书受的支持力和书对桌面的压力是一对平衡力
C.书受的支持力和书受的重力是一对平衡力
D.书受的重力和书对桌面的压力是一对平衡力
解析:书本受的支持力和书受的重力都作用在书本上, A中的吸引力和重力分别作用在地球和书本上,所以不可能是平衡力。B中的支持力和压力分别作用在书本和桌面上,所以也不可能是平衡力。D中的重力和压力分别作用在书本和桌面上,也不是同一物体,其方向也不相反,因此不是平衡力.应选C。
【例6】吊车吊着质量2吨的集装箱以0.2米/秒速度匀速上升,吊车要给集装箱多大拉力?如果集装箱变为以0.1米/秒速度匀速下降,吊车要给集装箱多大拉力?
解析:首先分析集装箱的受力情况并画出受力分析图(下图)。集装箱受到重力和吊车给它的拉力。
集装箱做匀速直线运动,处于平衡状态,它受到的两个力应该是彼此平
衡的。根据质量与重力的关系求出集装箱受到的重力,再根据两个平衡
力的关系,即可求出拉力。
答案:G=m×9.8牛顿/千克
=2000千克×9.8牛顿/千克
=19600牛顿
F=G=19600牛顿
即:吊车给集装箱的拉力大小是19600牛顿.
解题的过程中,没有考虑集装箱的运动方向和速度的大小,是因为这些条件跟解题没有关系。只要确定物体保持静止或匀速直线运动状态,也就是保持平衡状态,就能判定物体受到的两个力彼此平衡。但生活中,我们往往会觉得向上拉一个物体需要用的力较大,向下放一个物体需要的力较小。通常觉得向上提用力要大,实际上是从静止改变为向上运动的过程中(这个阶段不是平衡状态),拉力一定要比重力大造成。而从静止改变为向下运动的过程中(这个阶段也不是平衡状态),拉力一定比重力小。如果是要保持匀速直线运动,无论向上还是向下运动,无论速度大还是小,需要的拉力是一样大的。在生活中没有这么仔细地区分不同阶段的不同感觉,所以,有些“经验”是不完全可靠的。
【例7】放在水平桌面上的质量0.6千克的物体,在一个2牛顿水平拉力作用下,沿水平面以3m/s的速度做匀速直线运动.物体受到哪些力作用?这些力各多大?(g取10N/Kg)
解析:物体沿水平面做匀速直线运动,说明它处于平衡状态,所受的合力为零。根据所受的重力和水平推力不难确定物体在水平方向上所受的摩擦力和在竖直方向上所受的支持力的大小。
解答:G=mg=0.6×10=6(N)
物体受到四个力作用。水平拉力2牛顿,水平桌面给物体的摩擦力2牛顿,重力6牛顿,水平桌面给的支持力6牛顿。
做匀速直线运动,表明物体处于平衡状态,研究它的受力情况时,不需要考虑速度的大小。题目条件已经可以确定至少有两个力作用于物体:一个是重力6牛顿,另一个是水平拉力2牛顿。这两个力大小不相等,更重要的是两个力不沿一条直线上作用,如果物体只受到这两个力的作用,它一定不能保持平衡状态。如下图所示一共有四个力作用在物体上:重力G与水平桌面的支持力N大小相等、方向相反在一条直线上,是一对平衡力,水平拉力F与水平桌面给物体的摩擦力f,也是一对平衡力。作用在物体上的四个力,两两彼此平衡,物体处于平衡状态,所以能保持匀速直线运动。
【例8】下列几种说法中,哪一种正确( )
A.有力的作用,物体才能运动
B.要改变物体的运动状态,就必须有力作用在物体上
C.有力对物体作用,物体的运动状态就一定改变
D.摩擦力总是阻碍物体的运动
解析:平衡力作用下物体运动状态不变(保持静止状态或匀速直线运动状态),A、C错;摩擦力阻碍两接触面的相对运动,可以是阻力,也可以是动力,汽车的牵引力就是路面提供的摩擦力。答案:B
【例9】作出吸附在竖直磁性黑板上静止的棋子所受力的示意图。
解析:此题考查学生应用平衡知识解决实际生活中遇到的问题。当棋子受力平衡时,保持静止状态,反之,棋子保持静止状态,则受力平衡,在竖直方向上受两个力的作用,在水平方向上也受到两个力的作用,多画或少画任何一个力棋子都不会处于平衡状态。如右图所示的解答。
【例10】一个物体同时受到两个力的作用,这两个力的三要素完全相同,那么这两个力( )
A.一定是平衡力 B.可能是平衡力
C.一定不是平衡力 D.无法判断
解析:当两个力的三要素完全相同,则这两个力大小相等、方向相同、两力的作用线重合,显然方向相同的两个力不可能成为平衡力,所以本题中两个力一定不是平衡力.选C
【例11】某同学静立在磅秤上,下列几对力中属于平衡力的是( )
A.人的重力与磅砰对人的支承力
B.人对磅砰的压力与磅秤对人的支持力
C.磅秤的重力与磅秤对人的支承力
D.磅秤的重力与人的重力
解析:平衡力是指作用在一个物体上大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力.人的重力与磅秤对人的支承力方向向上,人静立不动时二力大小相等,符合二力平衡的条件,A正确.人对磅秤的压力的受力物体是磅秤,施力物体是人,而磅秤对人的支持力的受力物体是人,施力物体是磅秤,它们是一对相互作用力,不是平衡力的关系,B不正确.磅秤的重力的受力物体是磅秤,施力物体是地球,而磅秤对人的支持力的受力物体是人,施力物体是磅秤,作用于不同的物体,也不是平衡力的关系,C不正确.磅秤的重力与人的重力,显然不作用于同一个物体,不是平衡力,D不正确.选A
【例12】受4N重力的电灯悬挂在电线上静止不动,电线对灯的拉力是多大?方向如何?
解析:要掌握应用二力平衡的条件解决问题,要强调分析问题的思路方法.应用二力平衡的条件解决问题,首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态,只有物处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件.利用物体的平衡条件解决问题时,可参考以下步骤:
1)明确研究对象──电灯
2)对电灯进行受力分析──受竖直向下的重力、电线对灯的拉力(方向未定)
3)判断物体运动状态──静止
4)依据运动和力的关系──平衡状态受力一定为平衡力──二力平衡
5)结论:拉力大小等于重力大小为4N,拉力方向与重力方向相反,为竖直向上.
答案:拉力的大小为4N,方向竖直向上
【例13】在竖直磁性黑板上小铁片不会掉下来,这是为什么?请画出小铁片的受力示意图.
解析:物体静止,则物体受到平衡力的作用,竖直方向上受力平衡,重力和铁片与黑板间的静摩擦力平衡,重力方向竖直向下,那么静摩擦力竖直向上.水平方向也受力平衡,即磁体吸引紧压在黑板的力,和黑板对其向外的压力.竖直方向的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,水平方向的两个力也大小相等、方向相反、作用在一条直线上.
答案:小铁片因受磁体吸引紧压在黑板上,黑板对其有个向外的压力.铁片与黑板间有一个竖直向上的静摩擦力与铁片重力成为一对平衡力,铁片就不掉下来了.受力示意图如图所示.
【例14】我国新交通法规定:坐在小型汽车前排的驾驶员和乘客都应在胸前系上安全带.这主要是为了减轻在下列哪种情况下可能对人体造成的伤害( )
A.高速行驶 B.车速太慢 C.突然起动 D.紧急刹车
解析:本题是与惯性有关的典型问题,不论车速快,还是慢,人和车速度相等,不会产生伤害.突然起动时,人向后仰,有靠椅支撑.紧急刹车时,人由于惯性继续向前运动,驾驶员极易受方向盘等的伤害,系上安全带,可起到缓冲作用,减轻对人的伤害.
答案:选D。本题多次出现在许多省、市的中考题中,究其原因,本题有以下特点:①现象典型,贴近生活.②知识点隐蔽,没有直言惯性,但必须从惯性入手分析.③对学生进行了安全教育.
【例15】如图所示,物体在水平拉力F的作用下沿水平桌面匀速向右运动,下列说法中正确的是( )
A.物体所受拉力和重力是一对平衡力
B.物体所受重力和桌面对物体的支持力是一
对平衡力
C.桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力
是一对平衡力
D.桌面对物体的支持力和物体受到的摩擦力是一对平衡力
解析:物体处于匀速直线运动状态,就是处于平衡状态.受两个力的作用处于平衡状态的物体,这两个力必定大小相等,方向相反.
解答:物体一共受四个力的作用,水平方向两个力:拉力和摩擦力,该两力平衡;竖直方向两个力:重力和支持力,此两力也互相平衡.
【例16】如图所示,一个小沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车,但小车仍保持静止,则( )
A.小孩对车的推力大于车受到的阻力
B.小孩对车的推力等于车受到的阻力
C.小孩对车的推力小于车受到的阻力
D.小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定
解析:物体处于静止状态,则要么物体不受任何力的作用,要么受到平衡力的作用,解题时要对物体进行受力分析.小车在水平方向上受推力及阻力作用而保持静止状态.说明推力与阻力是一对平衡力,它们大小相等.所以选B
【例17】下列关于二力平衡的说法中,正确的是( )
A. 大小相等、方向相反、同时作用在一个物体上的两个力一定平衡
B. 若两个力的三要素相同,这两个力一定平衡
C. 若两个力的合力为零,这两个力一定平衡
D. 用一水平力推水平放置的木箱,但没推动,其原因是推力小于摩擦力
E. 用绳子匀速提起水桶时,绳子对水桶的拉力与水桶对绳子的拉力是一对平衡力
解析:二力平衡时两个力要在同一条直线上,所以A不对;当两个力的三要素相同时,它们的方向相同,不是平衡力,也就是说二力平衡时力的三要素一定不相同,所以B不对;在选项D中,当木箱处于平衡状态时,合力为零,推力等于摩擦力,所以D也不对;用绳子提水桶时,绳子对水桶的拉力与水桶对绳子的拉力是一对相互作用力,而不是平衡力。选项C正确。
判断二力平衡的方法有两种:(1)根据二力平衡的条件:二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上,四个条件缺一不可;(2)根据物体运动的状态判断:若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体受到的一定是平衡力。
【例18】起重机吊着重为800N的物体,静止时,绳子对物体的拉力为F1,当吊着重物匀速上升时,绳子对物体的拉力为F2,当吊着重物匀速下降时,绳子对物体的拉力为F3,则F1、F2、F3的大小关系是( )
A.F1=F2=F3 B.F1<F2<F3 C.F1>F2>F3 D.无法确定
解析:错解易选择C。因为平时提物体时的感觉是向上提费力,向下放省力。
正确答案:因为不论物体静止、匀速上升还是匀速下降都说明物体在保持自己的运动状态不变,即此时物体所受的力应该是平衡力,大小都与物体的重相等。故应选A。
【例19】如图所示,商场的电梯匀速向上运动,站在电梯上相对
电梯静止的人受到的作用力有( )
A.重力和支持力
B.重力、支持力和水平向右的摩擦力
C.重力、支持力和水平向左的摩擦力
D.重力、支持力和斜向上的摩擦力
解析:本题表面考查平衡力下物体的运动,实质考查(静)摩擦力产生的条件,要求学生具有对平衡状态、惯性、摩擦力有较沉刻的理解。人随电梯匀速向上运动,运动状态没有发生改变(运动方向和运动速度都不变),所以只能是受平衡力作用,即在竖直方向受到的重力和支持力是一对平衡力(不计空气阻力时),而在水平方向上人没有滑动的趋势,不受摩擦力。答案:A。
【例20】如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小.在木板运动的过程中,以下说法正确的是 ( )
A.木块A受到的是静摩擦力
B.木块A相对于地面是运动的
C.拉动速度变大时,弹簧测力计示数变大
D.木块A所受摩擦力的方向向左
解析:本题研究影响摩擦力的分类、滑动摩擦影响因素、相对运动、受力平衡等。木块A相对木块是滑动的,受到的是滑动摩擦力,方向向左;但它相对地面是静止的,受力平衡,由于木块A受到的摩擦力的大小不变,弹簧测力计示数也不变。所以正确选D。
【例21】如图所示,在水平桌面上铺粗糙程度不同的物体,让小车自斜面顶端同一高度、从静止开始滑下。小车在不同表面运动的距离见下表。通过探究,我们可以反驳如下说法中的哪一条。( )
A.摩擦力越小,小车速度减小得越慢
B.小车受到力就运动,小车不受力就不运动
C.若平面非常光滑,小车的速度将保持不变,永远运动下去
D.运动物体不受力,将保持匀速直线运动
解析:本题是牛顿第一定律推理实验,是非常经典的探究推理实验。本题是探究力与运动的关系,即“没有力时运动的物体将会怎样”,但没有力的作用是现实中几乎不可能出现,因而实验通过“不断减小阻力”的方法来观察对运动状态的影响,并用推理方法“力小到0”的情况。让小车自斜面顶端同一高度、从静止开始滑下是为了得到“水平面上运动速度一样的同一物体”,分别通过毛巾、棉布、木板是为了得到“不断减小阻力”的条件。其实验现象是不断减小阻力“小车运动的越来越远”或是说“小车速度减小得越慢” 推理下去就是“若平面非常光滑,小车的速度将保持不变,永远运动下去”,即“运动物体不受力,将保持匀速直线运动”。答案:B
【例22】教室里悬挂着静止的电灯,若它受到的所有的力突然全部消失,它将( )
A.加速下落 B.匀速下落
C.保持静止 D.可以向各个方向运动
解析:本题考查对牛顿第一定律的理解。这是个假设,没有受到力的作用,只要根据牛顿第一定律即可解答。牛顿第一定律是从“没有力作用时”来提示物体会保持“运动状态不变”的惯性本质的。答案:C。
【例23】运动员跑到终点后,不能立即停下来。这是因为( )
A.运动员具有惯性 B.运动员失去了惯性
C.运动员不受力的作用 D.运动员的惯性大于阻力
解析:本题考查惯性现象。惯性是力学的重要概念,答案:A。
【例24】如图 (a) 所示,木块与小车一起做匀速直线运动,当小车的运动状态发生变化时,木块的状态如图 (b) 所示。把木块换成盛有水的烧杯,重复上述过程,烧杯中水面的状态分别如图 (c) 和 (d) 所示。 由图 (a)、(b)或图 (c)、(d)可知:小车运动状态变化的可能情况是 ( 请将两种可能的情况填写完整 )。得到上述结论是利用了木块和水都具有 的性质。
解析:如果木块与小车原来向右做匀速直线运动,(b)木块向右倒下,说明小车速度减小了;如果木块与小车原来向左做匀速直线运动,(b)木块向右倒下,说明小车速度加快了,水向右倾斜上升,与木块向右倒下原因一样。
答案:向右运动速度减小、向左运动速度增大 保持它原先运动状态
【例25】物理知识渗透于我们的生活,以下警示语中与惯性知识无关的是( )
A.汽车后窗贴有“保持车距” B.公路旁立有“雨天路滑,减速慢行”
C.公共场所标有“禁止吸烟” D.交通规则写有“行车时系好安全带”
解析:此题考查惯性知识的应用,渗透“生活、物理与社会”的关系,使学生不但学物理还要会用物理。答案:C。
【例26】物体刚脱离正在竖直匀速上升的气球,它的运动方向是____ ________,这是由于_______________________的缘故.
解析:这是由于物体具有惯性的原因,物体原来和气球一同竖直匀速上升的,当它脱离气球后,由于惯性,它还保持原来的运动状态继续上升;但因为受到竖直向下的重力作用,使它的运动状态发生变化,向上运动的速度越来越慢,当它上升到一定高度后不再上升,然后在重力作用下加速下落.应填: 竖直向上、物体具有惯性.
【例27】关于惯性,下列说法中正确的是( )
A.静止的物体才有惯性 B.做匀速直线运动的物体才有惯性
C.物体的运动方向改变时才有惯性 D.物体在任何情况下都有惯性
解析:由于惯性与物体是否运动无关,运动的物体有运动的惯性,静止的物体也有静止的惯性,与物体运动的方向是否改变无关,方向不改变时有惯性,改变时也有惯性,选D。
【例28】图为某同学拉着一盛水的器具在水平桌面上运动的瞬间所发,生的现象示意图,对此现象下列判断正确的是( )
A.都是在小车突然停止时发生
B.都是在小车突然起动时发生
C.图(a)所示的现象是在小车突然停止或在运动中突然加速时发生
D.图(b))所示的现象是在小车突然停止或在运动中突然减速时发生
解析:由图中的(a)可知,水向左洒,说明小车受力后突然加速或由静止突然运动起来,拉力改变了小车运动状态的原因,但水具有流动性,上层水由于没有受到力的作用,它将保持原来的低速运动或静止状态,所以会向左洒;而对于图中的(b),碗中的水向右洒,则又说明小车的运动是突然变慢或突然静止,阻力改变了小车的运动状态,而水由于惯性要保持原来的速度较快的运动状态,所以会向右洒,故应选D。
【例29】下列各个物体的运动状态发生改变了的是( )
A.静止放在水平桌面上的茶杯 B.玩具小火车在圆形轨道上匀速运动
C.飞机在高空匀速直线飞行 D.跳伞运动员正在匀速下落
解析:运动状态包括运动快慢和运动方向,匀速只表示运动快慢不变,运动方向不变即要做直线运动,玩具小火车在圆形轨道上匀速运动时运动鞋方向改变了。答案:B
【例30】汽车在行驶过程中如果遇到危急情况,司机常要紧急刹车.从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离,停车距离等于反应距离加上制动距离.(注:反应距离是指司机发现情况到踩下刹车这段时间内汽车们行驶距离;制动距离是指踩下刹车后汽车在路面上滑行的距离)。
下表是司机驾驶小汽车时,在水平、干燥的沥青路面上以不同速度行驶时的统计数据.
(1)请利用表中数据,在坐标图中用平滑曲线绘出制动距离随速度变化的曲线。
(2)一起发生在限速50 km/h路段的交通事故中.交警测得肇事车后留下的刹车痕迹(制动距离)长为25m.请你根据上面图象判断司机是否超速? .(注:该车的制动性能与上表数据一致)
速度
(km/h)
反应距离
(m)
制动距离
(m)
停车距离
(m)
20
4
2
6
40
8
8
16
80
16
32
48
100
20
50
70
(3)反应距离取决于反应时间和行驶速
度.下列行为不会使司机反应时间变
长的是( )
A.疲劳驾驶 B.酒后驾驶
C.打手机 D.超速驾驶
(4)轮胎长期能用后会变光滑,则在相同
情况下,制动距离会变 。
解析:此题是典型的力与运动关系的知识在生活中的应用。
使学生学会用数学工具解决物理问题,用坐标函数描
绘出制动距离随速度变化的曲线图像;会运用速度公
式计算速度大小,并会查表判断是否超速;会根据实
际生活现象运用物理知识解决实际问题。
答案:(1)见图 (2)是 (3)D (4)长。
【例31】从小明手中推出的铅球,在空中飞行的过程中,如不计空气阻力,铅球将:
A. 只受手的推力 B. 受到重力和推力
C. 只受重力 D. 没有受到任何力的作用
解析:本题主要考察重力的概念以及物体的受力分析,解题的关键是明确铅球在空中飞行的过程中,并不与任何物体接触,因此只受到一个重力的作用,铅球能够在空中飞行是由于铅球本身有惯性,并不是一直受到推力,本题易错点是错选B,认为铅球能够在空中飞行一定是受到一个推力,这种错误在于没有明确题目所叙述的物体运动过程是铅球被推出后,即铅球与手脱离接触,不可能再受到手给的力。推出的铅球在空中飞行的过程中,如不计空气阻力,铅球将只受到一个重力,这个力是地球施加给铅球的。
答案:选C
【例32】下列的现象中,物体的运动状态不发生改变的是:( )
A. 自行车匀速转弯 B. 汽车在水平公路上加速运动
C. 人造卫星绕着地球运动 D. 小车在桌面上匀速直线运动
解析:运动状态不发生改变的含义是:运动速度大小不发生改变、运动方向不发生改变。因此,运动状态不发生改变只有使物体保持静止或匀速直线运动状态。选D
【例33】关于力的下列说法,正确的是:( )
A.物体之间有力的作用,它们一定相互接触
B.相互接触的两个物体间一定发生力的作用
C.手推车时,手推车的力大于车推手的力
D.孤立的一个物体不存在力的作用
解析:磁铁可离较远距离吸引铁钉,可见A是错的。两物体接触但没有发生挤压等作用,也就没有力的作用。手推车所用的力的大小跟车施于人手的力是一样大小的,这是力的相互作用关系。选D
【例34】在行驶的汽车上,放有一盆水,当汽车紧急刹车时,盆中的水将( )
A.向车头方向洒出 B.向车尾方向洒出
C.不会洒出 D.可能向各个方向洒出
解析:以盆中的水为研究对象,水盆与和汽车以相同速度运动着,刹车时,汽车紧急制动,盆受到汽车底板的摩擦力与车一起由运动变为静止,盆中的水由于惯性,还是保持原来的运动状态,继续向前运动,即相对于盆,向车头方向运动,因此答案应选A。
【例35】子弹从枪口射出后,它能在空中继续向前飞行,是因为( )
A.子弹受到火药燃烧产生燃气的推力 B.子弹受到惯力
C.子弹有惯性 D.子弹的惯性大于它受到的阻力
解析:子弹从枪口射出后,它跟高温高压的燃气之间脱离了接触。因此子弹不再受到推力的作用,惯力是主观忆造的。实际上“惯力”并不存在,子弹能继续向前运动,是因为它具有惯性,又因为惯性不是力,用物体的惯性跟受到的阻力相比较,是不对的,这道题的答案应选C。
【例36】生活经验告诉我们,要使小车沿地面作匀速直线运动,就必须有一个水平推力作用;如果在运动过程中这推力突然撤去,小车就慢慢停下来,由此说明力是使物体产生运动或推持运动的原因对不对?
解析:上述说法是错的,小车沿地面作匀速直线运动,它是受平衡力作用的结果,除了受一个水平推力外,还有一个地面对车子的摩擦力。推力突然撤去,小车不是不再受力作用,而是在摩擦力作用下,改变了车的运动状态,车速越来越小,最后停下来,所以这一情况并不说明“力是产生运动或维持运动的原因”,正好说明力是改变运动状态的原因,它们符合牛顿第一运动定律。
【例37】有两个鸡蛋,一个生的一个熟的,让它们在光滑的水平桌面上以同样的速度同时开始转动则( )
A.生鸡蛋很快停止运动,熟鸡蛋转了一会儿才停止
B.熟鸡蛋很快停止运动,生鸡蛋转了一会儿才停止
C.两个鸡蛋都很快停止运动
D.两个鸡蛋都转了一会儿,才停止运动
解析:此题关键问题是通过求异的方法,找到声鸡蛋和熟鸡蛋的区别,声鸡蛋里装的是液体,里面的液体与外面的蛋壳是分层的,运动起来不能同步,造成里、外层之间产生阻碍鸡蛋旋转的阻力,熟鸡蛋的蛋青、蛋黄凝固成固体,因此,运动起来是一个整体,内部没有阻力,故熟鸡蛋旋转起来很难停下来。所以本题选A。
【例38】使一小球以相同速度先后沿不同的水平面开始滚动:
(1)在泥土路面上,小球滚动一段距离;
(2)在水泥路面上,小球滚动较长的距离;
(3)在冰面上,小球滚动更长的距离.
根据以上叙述,你将得出什么样的推论?(写出一条即可)
推论: .
解析:本题类似于教材牛顿第一定律的探究性实验,着重考查由实验现象分析、归纳得出结论的能力.
答案:
(一)小球不受阻力,将保持匀速直线运动状态。
(二)摩擦力越大,小球运动的距离越短(或摩擦力越小,小球运动的距离越长)。
(三)摩擦力大小和接触面的粗糙程度有关。
(四)一切物体在受外力(或只受平衡力)作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。
(五)力可以改变物体的运动状态。
这是一道开放性试题,符合要求的答案很多,只要有道理都行.本题要从力、运动及其相互关系去考虑.
【例39】在研究真空能否传声的时候,把闹钟放在玻璃钟罩内,用抽气机逐渐抽出罩内空气,听到铃声逐渐减小,实验中无法达到绝对真空,但可以通过铃声的变化趋势,推测出声音不能在真空中传播,这种方法称为“理想化实验”.英国物理学家牛顿曾经研究过这样一个问题:从高山上用不同的水平速度抛出物体,抛出速度越大,落地点就离山脚越远,当速度越来越大时,物体将如何运动呢?当时他无法使物体达到很大的速度,但他通过科学的推测得出了一个重要的结论.
请你根据以上提示及牛顿当年所绘制的草图推测出这个结论: 。
现代科技领域中应用这个结论制成了 .伽利略等人利用相似推理方法对力和运动的关系进行了研究,牛顿在此基础上总结出了著名的 定律.
解析:本题从牛顿发现的从高山上用不同的水平速度抛出物体,抛出速度越大,落地点就离山脚越远这个基本事实为依据,让学生结合草图,运用理想化实验的思想方法,进行合理推理,当物体的速度足够大时,将会怎样?并把它与现代科技联系起来,考查学生的科学想象能力
答案:当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上,它将绕地球旋转;人造地球卫星或宇宙飞船;牛顿第一运动
理想化实验是物理学的重要研究方法之一,在物理学的发展史上具有划时代的意义.在初中阶段,采用理想化实验研究物理问题的如声音能否在真空中传播等.
【例40】如图所示的漫画十分形象的表示了这位汽车驾驶员在开车时,因未使用安全带造成的严重后果。请你用学过的物理知识解释为什么会发生这种情况?
解析:本题考查对惯性的理解和认识以及对图片的观察能力.
在刹车时,驾驶员下半身随座椅紧急制动,而上半身由于惯性,仍要保持原来的运动状态,因为他没有使用安全带,所以发生图中情况.
在学习物理的过程中,我们要把物理知识的学习与日常生活联系起来,利用所学知识观察、分析、解释生活中的现象.
【例41】关于力和运动,下列说法正确的是( )
A. 物体的速度越小,它受到的力越小
B. 物体的速度大小不变,它一定不受力的作用
C. 只要有力作用在物体上,它的运动状态一定发生改变
D. 若运动的物体不受任何力的作用,它必定做匀速直线运动
解析:根据牛顿第一定律,原来静止的物体不受力的作用,它将保持静止状态,原来运动的物体不受力的作用,它将保持匀速直线运动状态,所以选项D正确。物体运动速度的大小与物体受力的大小无关,如:物体受合力为零时,它做匀速直线运动的速度也可能很大,所以选项A错误。物体的速度不变,可能是不受力的作用,也可能是受到了平衡力的作用,所以选项B错误。有力作用在物体上,如果物体所受合力不为零,物体的运动状态会发生改变;但物体所受合力为零,物体的运动状态就不会改变,所以选项C错误。关于力和运动的关系,应把握以下几点:(1)物体不受力,保持原来的运动状态不变;(2)物体受平衡力,即合力为零时,物体的运动状态不发生改变;(3)物体受不平衡力,即合力不为零时,物体的运动状态将发生改变。
【例42】在一个光滑的水平面上,有一个重10N的物体以1m/s的速度匀速前进,如果要维持这个物体的运动状态不变,则对物体需要施加的力是( )
A. 0N B. 10N C. 小于10N D. 大于10N
解析:首先注意水平面是光滑的,表示物体与斜面之间没有摩擦力,物体的运动状态是匀速直线运动而且维持物体的运动状态不改变。物体受的合力为零,在竖直方向上受重力和支持力的作用,这是一对平衡力,在水平方向摩擦力为零,则不需要对物体施加力。即:力不是维持物体运动的原因。选项A正确。
本题考查牛顿第一定律的知识,也就是如果物体在某方向上不受外力作用或所受的合外力为零,则这个物体在这个方向上要保持静止或匀速直线运动状态。
【例43】跳伞运动员从沿水平方向匀速飞行的飞机中部的舱门竖直跳下后,在没有张开降落伞之前,抬头看飞机时(不计空气阻力),他发现( )
A.飞机正在他的头顶正上方飞行 B.飞机正在他的前上方飞行
C.飞机正在他的后上方飞行 D.飞机正在他的右上方飞行
解析:跳伞运动员从飞机中部舱门跳出后,不计阻力而只受重力作用,他只在竖直方向受重力,而在水平方向不受力;由于一切物体都具有惯性,运动员有沿水平方向的运动,而且运动的速度和飞机一样,这样,跳伞运动员的运动是既有沿竖直方向的加速运动,又有沿水平方向的匀速运动,故当他抬头看时,飞机一定在他头顶的正上方飞行。正确选项为A。
本题考查惯性的概念,若没有力改变物体的运动状态(在某个方向突然失去力的作用),物体总保持着原先的运动状态不变。如果物体开始时处于静止状态,不受外力时仍保持静止,如果物体开始时是运动状态,不管什么形式的运动,当它受到的外力消失,运动的物体在那个时刻,以原来的速度大小和方向做匀速直线运动。
【例44】在匀速上升的飞艇上掉下来一物体,站在地面上的人看物体掉出后的瞬间( )
A. 物体先静止后下落 B. 物体先上升后下落
C. 物体一直下落 D. 物体先下落后上升
解析:物体在未下落之前,由于和飞艇一起匀速上升,此时它的运动状态是沿竖直方向向上做匀速运动。物体下落时,由于具有惯性,保持原来的运动状态不改变,故先向上运动。由于物体在竖直方向受向下的重力作用,所以物体向上的运动速度就要逐渐减小直至物体向上的速度减小为零时,物体就要下落,向下做加速运动。所以,物体在离开飞艇后整个的运动过程是:先上升做减速运动,达到最高点,物体改变运动方向,向下做加速运动。正确选项为B。
本题除了考查惯性的概念外,还考查了力是改变物体运动状态的原因。惯性是任何物体都具有的一种属性,在不受力的作用时它们总保持原先的运动状态不变,所以说力不是维持物体运动的原因。但力是改变物体运动状态的原因,物体受力后它的运动速度大小或方向会发生改变。
【例45】如图所示,小车在水平面上匀速行驶,光滑的桌面上放着物体M和m,且M的质量小于m的质量。 当小车突然停止时,M和m由于惯性而继续运动,则它们离开桌面前( )
A. M和m一定相碰;
B. M和m之间的距离变大,一定不相碰;
C. M和m之间的距离不变,一定不相碰;
D. 由于条件不足,所以无法判断。
解析:由于桌面是光滑的,物体M和m与桌面无摩擦,当小车突然停止时,由于惯性,M和m还要保持原来的匀速直线运动状态,因而继续向前运动;又因为M和m的速度大小和方向均相同,所以M和m要保持原来的距离,故M和m一定不相碰。正确选项为C。
解决本题的关键是桌面光滑,M和m不受摩擦力的作用,水平方向不受力,因而它们的运动状态不变,始终保持相对静止。若本题取消桌面光滑的条件就大不一样了。
【例46】如图所示,一质量为0.5Kg的圆环沿竖直杆匀速下降,圆环受到的滑动摩擦力大小为 N,方向 。(g取9.8N/Kg)
解析:由圆环沿竖直杆匀速下滑的条件不难判断圆环处于平衡状态,所受合力为零。
再对圆环进行受力分析得到,它只受重力和摩擦力两个力,则它们必然大小相
等、方向相反,因此可通过重力求出摩擦力的大小和方向。题目中已知了圆环
的质量,可用重力公式G= mg算出重力的大小。
解答:f=G= mg=0.5Kg×9.8N/Kg= 4.9N。
滑动摩擦力的大小为4.9N,方向竖直向上。
解答这类问题,一般需运用二力平衡的条件。当物体做匀速直线运动时,物体所受摩擦力跟拉力(或重力)是一对平衡力,二力的大小相等、方向相反,故摩擦力的大小等于拉力(或重力)的大小。
【例47】在做“研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验时,所用的实验器材有:A. 木块B. 长木版 C. 砝码I D. 砝码II E.
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