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解:
当公交车起步时,乘客的脚受到车厢的摩擦力,随公交车一起向前运动;
而乘客的上半身由于具有惯性,要保持原来的静止状态,所以乘客会向后倾倒。
因此“车辆起步,请站稳扶好”是为了避免乘客因惯性作用而摔倒。


300
竖直向下
支持力
300
竖直向上
拉力
150
水平向右
摩擦力
150
水平向左
拉力与摩擦力
让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下
木板
毛巾
平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的距离就越远,速度减小得越慢;若小车不受阻力作用,小车将保持匀速直线运动状态。
【分析】
要解释该语音提示的物理道理,需从惯性的角度分析:首先明确公交车起步时,乘客身体不同部位的运动状态变化差异。乘客的脚与车厢接触,会受到摩擦力的作用随车辆一起运动;而乘客的上半身由于具有惯性,要保持原来的静止状态,二者运动状态不同就会导致乘客向后倾倒,因此需要提示乘客站稳扶好,避免摔倒。
【解析】
当公交车起步时,乘客的脚受到车厢的摩擦力,随公交车一起向前运动;
而乘客的上半身由于具有惯性,要保持原来的静止状态,所以乘客会向后倾倒。
因此“车辆起步,请站稳扶好”是为了避免乘客因惯性作用而摔倒。
【答案】
车辆起步时,乘客的脚受车厢摩擦力随公交车向前运动,而上半身因惯性保持原来的静止状态,会向后倾倒,“车辆起步,请站稳扶好”是为了避免乘客因惯性摔倒。
【知识点】
惯性
【点评】
本题结合生活中的常见场景考查惯性的实际应用,将物理知识与生活现象紧密结合,有助于学生理解惯性的概念,体会物理在生活中的实用性。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 对于图(a)的足球:足球被顶出后已脱离运动员头部,不再受顶力,忽略空气阻力时,仅受竖直向下的重力,重力作用点在足球重心,据此确定受力示意图的画法。
2. 对于图(b)的黑板擦:黑板擦在竖直方向静止,处于平衡状态,竖直方向受向下的重力和向上的静摩擦力,二力大小相等,作用点在黑板擦重心,据此确定受力示意图的画法。
【解析】
(1)足球受力示意图:在足球的重心位置,绘制一条竖直向下的带箭头线段,标注力的符号“G”,代表足球受到的重力。
(2)黑板擦竖直方向受力示意图:
① 在黑板擦的重心位置,绘制一条竖直向下的带箭头线段,标注“G”,代表重力;
② 在同一重心位置,绘制一条竖直向上的带箭头线段,标注“f”,代表静摩擦力,且该线段长度与重力的线段长度大致相等,体现二力平衡。
【答案】
(1)足球重心处画竖直向下的箭头并标注“G”;(2)黑板擦重心处画竖直向下的“G”和竖直向上的“f”,两线段长度相等。(对应参考答案的图示)
【知识点】
力的示意图绘制、重力、静摩擦力
【点评】
本题考查受力分析与力的示意图绘制,关键是准确判断物体受力情况,明确力的方向、作用点,同时注意平衡状态下力的大小关系,属于力学基础作图题。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,需先明确做匀速直线运动的物体处于平衡状态,受力满足二力平衡条件(大小相等、方向相反、作用在同一直线上)。具体思考步骤如下:
1. 先分析竖直方向受力:木箱受重力和路面的支持力,二者是平衡力;利用重力公式$G=mg$计算重力大小,再根据二力平衡得出支持力的大小和方向。
2. 再分析水平方向受力:木箱受水平拉力和摩擦力,二者是平衡力;已知拉力大小,根据二力平衡得出摩擦力的大小和方向。
3. 最后确定每个力对应的平衡力,以及整体的平衡力组合。
【解析】
1. 计算重力:
已知木箱质量$m=30\,\mathrm{kg}$,$g=10\,\mathrm{N/kg}$,根据重力公式$G=mg$,可得:
$G=30\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg}=300\,\mathrm{N}$,重力方向为竖直向下,其平衡力是支持力。
2. 分析支持力:
竖直方向木箱处于平衡状态,支持力与重力是一对平衡力,因此支持力大小$F_{支}=G=300\,\mathrm{N}$,方向竖直向上,其平衡力是重力。
3. 分析拉力:
题目给出拉力大小为$150\,\mathrm{N}$,方向水平向右,其平衡力是摩擦力。
4. 分析摩擦力:
水平方向木箱做匀速直线运动,拉力与摩擦力是一对平衡力,因此摩擦力大小$f=F_{拉}=150\,\mathrm{N}$,方向与拉力相反,即水平向左,其平衡力是拉力。
5. 确定平衡力组合:木箱的平衡力对为重力与支持力、拉力与摩擦力。
【答案】
| 力的名称 | 大小(N) | 方向 | 平衡力 |
|----------|-----------|------------|--------------|
| 重力 | 300 | 竖直向下 | 支持力 |
| 支持力 | 300 | 竖直向上 | 重力 |
| 拉力 | 150 | 水平向右 | 摩擦力 |
| 摩擦力 | 150 | 水平向左 | 拉力 |
平衡力对:拉力与摩擦力、重力与支持力
【知识点】
1. 二力平衡条件
2. 重力的计算
3. 受力分析
【点评】
本题是基础受力分析题,重点考查二力平衡条件的应用与重力计算。解题核心是抓住“匀速直线运动物体受力平衡”这一关键,准确判断竖直、水平方向的受力情况,结合公式与平衡条件即可顺利求解,属于力学入门必掌握的题型。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 对于第(1)问,要使小车在平面上开始运动时速度相同,需利用控制变量法,控制小车到达水平面的初速度一致,因此要让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,这样小车下滑过程中重力势能转化为动能的量相同,到达水平面时速度相等。
2. 第(2)问,观察实验装置,毛巾表面最粗糙,对小车的阻力最大,小车速度减小最快,运动距离最近;木板表面最光滑,阻力最小,小车速度减小最慢,运动距离最远。
3. 第(3)问,从实验现象总结规律,平面越光滑,阻力越小,小车运动越远,速度减小越慢;进一步推理,当小车不受阻力时,将保持匀速直线运动状态。
【解析】
(1) 根据控制变量法的要求,为使小车在平面上开始运动时具有相同的速度,实验时应该让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,这样小车到达斜面底端时的初速度相同。
(2) 由图中实验现象可知,木板表面最光滑,小车受到的阻力最小,所以小车在木板表面运动得最远;毛巾表面最粗糙,小车受到的阻力最大,所以小车在毛巾表面运动的速度变化得最快。
(3) 分析实验现象可得出结论:平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的距离就越远,速度减小得越慢;在此基础上进行科学推理,若小车不受阻力作用,小车将保持匀速直线运动状态。
【答案】
(1) 让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下
(2) 木板;毛巾
(3) 平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的距离就越远,速度减小得越慢;若小车不受阻力作用,小车将保持匀速直线运动状态。
【知识点】
控制变量法,阻力对运动的影响,实验推理法
【点评】
本题是探究阻力对物体运动影响的经典实验,考查了控制变量法的应用和实验推理法的运用,通过实验现象归纳规律并进行科学推理,帮助理解牛顿第一定律的得出过程,注重对实验探究能力和逻辑推理能力的考查。
【难度系数】
0.6