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解:已知铁块质量​$m = 500g = 0.5kg,$​根据​$G = mg$​(​$g$​取​$9.8N/kg$​)可得,铁块所受重力​$G = 0.5kg×9.8N/kg = 4.9N。$​因为​$4.9N<5N,$​所以能用该弹簧测力计测量其受到的重力。
弹性形变
弹性势能
重力势
解:方法一:
​$ $​桥的限载质量​$m_{限}=8t = 8×10^3\ \mathrm {kg},$​根据​$G = mg(g_{取1}0\ \mathrm {N/kg}),$​可得桥能承受的最大重力
​$G_{限}=m_{限}g = 8×10^3\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg} = 8×10^4N。$​
​$ $​已知卡车总重​$G_{车}=5×10^4N,$​因为​$G_{车}<G_{限},$​所以这辆卡车能通过该桥。
方法二:
​$ $​已知卡车总重​$G_{车}=5×10^4N,$​根据​$m=\frac {G}{g}(g_{取1}0\ \mathrm {N/kg}),$​可得卡车的质量​
$m_{车}=\frac {G_{车}}{g}=\frac {5×10^4N}{10\ \mathrm {N/kg}}=5×10^3\ \mathrm {kg }= 5t。$​
​$ $​桥的限载质量​$m_{限}=8t,$​因为​$m_{车}<m_{限},$​所以这辆卡车能通过该桥。
​$ 9.8\ \mathrm {N/kg}$​
​$ 9.8\ \mathrm {N/kg}$​
​$ 9.8\ \mathrm {N/kg}$​
天平
弹簧测力计
​$ 9.8\ \mathrm {N/kg}$​
【分析】
要画出力的示意图,需明确每个力的三要素:作用点、方向、大小,再根据三要素规范作图:
1. 对于图(a)的拉力:首先确定作用点是A点,方向为与地面成30°角向右上方,大小100N,从作用点出发沿力的方向画带箭头的线段,标注力的大小和角度;
2. 对于图(b)的压力:压力的受力物体是地面,作用点在铅球与地面的接触处,方向垂直于地面指向地面(向下),大小50N,从作用点出发画带箭头线段并标注;
3. 对于图(c)的拉力:电灯对电线的拉力,受力物体是电线,作用点在电线与电灯的接触位置,方向沿电线竖直向下,大小0.5N,从作用点出发画带箭头线段并标注。
【解析】
1. 图(a):在小车的A点,作一条与水平地面成30°角、向右上方的带箭头线段,标注$F=100\,\mathrm{N}$;
2. 图(b):在铅球与地面的接触位置,作一条垂直于水平地面向下的带箭头线段,标注$F_{\mathrm{压}}=50\,\mathrm{N}$;
3. 图(c):在电线下端与电灯的接触位置,作一条沿电线竖直向下的带箭头线段,标注$F_{\mathrm{拉}}=0.5\,\mathrm{N}$;
(具体示意图见参考答案)
【答案】
如参考答案中的示意图所示。
【知识点】
力的三要素,力的示意图,弹力的示意图
【点评】
本题重点考查对力的三要素的掌握,以及不同类型弹力(拉力、压力)的作用点和方向的判断,需明确施力物体与受力物体,准确把握力的方向和作用点,是力学基础作图题。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断能否用该弹簧测力计测量铁块重力,需先计算出铁块的重力,再与弹簧测力计的量程对比。首先将铁块质量的单位换算为国际单位千克,然后利用重力计算公式$G=mg$求出铁块重力,最后将计算结果与弹簧测力计的最大测量值$5\,\mathrm{N}$比较,若重力小于等于$5\,\mathrm{N}$则可以测量,反之则不能。
【解析】
已知铁块质量 $ m = 500\,\mathrm{g} = 0.5\,\mathrm{kg} $,根据重力计算公式 $ G = mg $($ g $ 取 $ 9.8\,\mathrm{N/kg} $),可得铁块所受重力:
$ G = 0.5\,\mathrm{kg} × 9.8\,\mathrm{N/kg} = 4.9\,\mathrm{N} $
因为 $ 4.9\,\mathrm{N} < 5\,\mathrm{N} $,所以能用该弹簧测力计测量其受到的重力。
【答案】
能用量程为 $ 0 ∼ 5\,\mathrm{N} $ 的弹簧测力计测量该铁块受到的重力。
【知识点】
重力的计算、质量单位换算、弹簧测力计的使用
【点评】
本题属于基础题,主要考查重力公式的应用及弹簧测力计的使用规则,解题关键是注意质量单位的正确换算,以及准确利用公式计算重力后与量程对比。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先分析弯弓搭箭的情境:弓在受力时会发生弹性形变,张得越满意味着弹性形变的程度越大。弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关,形变程度越大,弹性势能就越大,所以能给箭提供更多的能量,让箭射得更远,由此可确定前两个空的内容。再看打桩机的情境:被举高的物体由于被举高而具有能量,这种能量就是重力势能,据此可确定第三个空的内容。解题时需结合弹性势能和重力势能的概念及影响因素,将生活现象与物理知识对应起来。
【解析】
1. 对于弯弓搭箭的情况:弓发生弹性形变,弓张得越满,弹性形变的程度越大,而弹性势能的大小取决于弹性形变的程度,形变越大,弹性势能越大,所以放手后箭能获得更多能量射得更远,因此前两个空依次为弹性形变、弹性势能。
2. 对于打桩机的情况:被举高的重锤具有由于被举高而产生的能量,这种能量叫做重力势能,所以第三个空填重力势能。
【答案】
弹性形变;弹性势能;重力势能
【知识点】
弹性势能的影响因素;重力势能的概念
【点评】
本题结合生活中的常见实例,考查弹性势能和重力势能的相关知识,旨在引导学生将物理概念与实际生活场景联系起来,加深对势能概念的理解,属于基础概念应用类题目。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断卡车能否通过该桥,核心是比较卡车的总重(或总质量)与桥的限载重力(或限载质量)的大小。我们可以利用重力与质量的关系式$G=mg$进行两种转换:
1. 第一种思路:先将桥的限载质量换算为千克,再根据$G=mg$计算出桥能承受的最大重力,然后与卡车的总重对比,若卡车总重小于桥的最大承受重力,则能通过。
2. 第二种思路:根据$m=\frac{G}{g}$将卡车的总重换算为质量,再与桥的限载质量对比,若卡车质量小于桥的限载质量,则能通过。
【解析】
方法一:
桥的限载质量$m_{限}=8\,\mathrm{t}=8×10^3\,\mathrm{kg}$,根据重力公式$G=mg$($g$取$10\,\mathrm{N/kg}$),可得桥能承受的最大重力:
$G_{限}=m_{限}g=8×10^3\,\mathrm{kg}×10\,\mathrm{N/kg}=8×10^4\,\mathrm{N}$
已知卡车总重$G_{车}=5×10^4\,\mathrm{N}$,因为$G_{车}<G_{限}$,所以这辆卡车能通过该桥。
方法二:
已知卡车总重$G_{车}=5×10^4\,\mathrm{N}$,根据$m=\frac{G}{g}$($g$取$10\,\mathrm{N/kg}$),可得卡车的质量:
$m_{车}=\frac{G_{车}}{g}=\frac{5×10^4\,\mathrm{N}}{10\,\mathrm{N/kg}}=5×10^3\,\mathrm{kg}=5\,\mathrm{t}$
桥的限载质量$m_{限}=8\,\mathrm{t}$,因为$m_{车}<m_{限}$,所以这辆卡车能通过该桥。
【答案】
这辆卡车能通过该桥。
【知识点】
1. 重力与质量的关系($G=mg$)
2. 质量单位换算
3. 重力计算
【点评】
本题考查重力与质量关系的实际应用,通过两种方法解题,帮助学生理解物理公式的灵活运用,解题关键是准确进行单位换算和公式计算,同时明确比较的逻辑,属于基础应用型题目,培养学生解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.8
【分析】
(1) 要得到$\frac{G}{m}$的比值,需要测量物体的重力$G$和质量$m$,测量重力用弹簧测力计,测量质量用天平,由此确定所需测量工具。
(2) 计算$\frac{G}{m}$的平均值,需将表格中所有$g$值(即$\frac{G}{m}$)求和,再除以数据的个数,最后取符合要求的近似值。
(3) ①观察表格数据,地理纬度越高,$g$值越大,据此可推断$g$值存在差异的原因;②质量是物体的固有属性,不随地理位置改变,而重力会随$g$值变化,因此贸易中的“货物重量”实质是质量。
【解析】
(1) 测量物体质量的工具是天平,测量物体重力的工具是弹簧测力计,因此实验中需要的测量工具是天平和弹簧测力计。
(2) 先计算表格中所有$g$值的总和:
$9.780 + 9.788 + 9.794 + 9.794 + 9.801 + 9.803 + 9.816 + 9.832 = 78.408\ \mathrm{N/kg}$
数据共有8个,平均值为:$\frac{78.408}{8} = 9.801\ \mathrm{N/kg}$,近似为$9.8\ \mathrm{N/kg}$。
(3) ①分析表格数据可知,地理纬度不同,$g$值不同,且纬度越高,$g$值越大,所以造成$g$值不同的原因是地理纬度不同;
②质量是物体的固有属性,不随地理位置的变化而变化,而重力会随$g$值改变,因此发货单上标示的“货物重量”实质上是货物的质量。
【答案】
(1) 天平;弹簧测力计
(2) $9.8\ \mathrm{N/kg}$
(3) ①地理纬度不同;②质量
【知识点】
质量与重力测量;g值的影响因素;质量的属性
【点评】
本题围绕重力与质量的关系展开,考查了测量工具选择、平均值计算以及对$g$值规律和质量属性的理解,需结合表格数据分析物理规律,注重对实验原理和物理概念的应用。
【难度系数】
0.6