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解:用弹簧测力计测物体所受的重力时,物体受拉力和重力作用处于静止状态,拉力和重力相互平衡,所以拉力的大小等于重力。
解:(1)物体匀速上升时,受竖直向下的重力​$G$​、竖直向下的空气阻力​$f$​和竖直向上的拉力​$F_1,$​这三个力平衡,则​$F_1 = G + f = 1000N + 100N = 1100N。$​
(2)物体匀速下降时,受竖直向下的重力​$G$​、竖直向上的空气阻力​$f$​和竖直向上的拉力​$F_2,$​这三个力平衡,则​$F_2 = G - f = 1000N - 100N = 900N。$​
答:(1)物体匀速上升时,吊车对物体的拉力是​$1100N;$​(2)物体匀速下降时,吊车对物体的拉力是​$900N。$​
滚动
惯性
0.6~0.7
汽车的行驶速度
解:雨雪天,汽车所受的摩擦力较小,在车速相同的情况下,汽车刹车后行驶的
距离变长,汽车较难停下来,因此为安全起见要减速慢行
【分析】
首先回忆二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反、且作用在同一直线上,物体受这样的两个力时处于平衡状态。接着思考用弹簧测力计测重力的场景:将物体挂在弹簧测力计下,物体保持静止,此时物体受到竖直向下的重力和弹簧测力计对它竖直向上的拉力。由于物体静止,处于平衡状态,这两个力满足二力平衡的条件,属于一对平衡力,因此二者大小相等。而弹簧测力计的示数显示的是拉力的大小,所以通过弹簧测力计的示数就能得到物体重力的大小,这就是用弹簧测力计测重力的原理。
【解析】
用弹簧测力计测量物体所受重力时,将物体挂在弹簧测力计挂钩上,物体处于静止状态。此时物体受到两个力:竖直向下的重力$ G $和弹簧测力计对物体竖直向上的拉力$ F $。
因为物体静止,处于平衡状态,根据二力平衡原理,作用在同一物体上的两个平衡力大小相等,所以$ F = G $。
又因为弹簧测力计的示数等于拉力$ F $的大小,因此可以通过弹簧测力计的示数读出物体所受重力的大小。
【答案】
因为用弹簧测力计测物体重力时,物体静止,受到的弹簧测力计的拉力与自身重力是一对平衡力,根据二力平衡原理,二力大小相等,而弹簧测力计的示数等于拉力大小,所以能测出物体所受的重力。
【知识点】
1. 二力平衡原理
2. 弹簧测力计的应用
【点评】
本题是对二力平衡原理实际应用的基础考查,需要学生结合物体静止时的受力情况,建立拉力与重力的等量关系,理解弹簧测力计测重力的本质,有助于加深对力学平衡知识的理解。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,物体匀速上升或匀速下降时均处于平衡状态,所受合力为0,受力平衡。我们需先对物体进行受力分析:
1. 物体匀速上升时,运动方向向上,空气阻力方向与运动方向相反(竖直向下),此时物体受竖直向下的重力、竖直向下的空气阻力和竖直向上的吊车拉力,三个力平衡,拉力大小等于重力与阻力之和;
2. 物体匀速下降时,运动方向向下,空气阻力方向与运动方向相反(竖直向上),此时物体受竖直向下的重力、竖直向上的空气阻力和竖直向上的吊车拉力,三个力平衡,拉力大小等于重力与阻力之差。
【解析】
(1)物体匀速上升时,受竖直向下的重力$G=1000N$、竖直向下的空气阻力$f=100N$和竖直向上的拉力$F_1$,这三个力平衡,根据平衡条件可得:
$F_1 = G + f = 1000N + 100N = 1100N$
(2)物体匀速下降时,受竖直向下的重力$G=1000N$、竖直向上的空气阻力$f=100N$和竖直向上的拉力$F_2$,这三个力平衡,根据平衡条件可得:
$F_2 = G - f = 1000N - 100N = 900N$
答:(1)物体匀速上升时,吊车对物体的拉力是1100N;(2)物体匀速下降时,吊车对物体的拉力是900N。
【答案】
(1)1100N;(2)900N
【知识点】
二力平衡条件、受力分析
【点评】
本题考查平衡状态下的受力分析,关键是准确判断空气阻力的方向(阻力始终与物体运动方向相反),再结合平衡条件计算拉力大小,属于力学基础题,有助于巩固受力分析与平衡条件的应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
(1) 首先回忆摩擦的类型,汽车正常行驶时车轮处于滚动状态,因此车轮与地面间是滚动摩擦;刹车后汽车仍能前进,是因为物体具有惯性,会保持原来的运动状态。
(2) 反应时间的计算需用反应距离除以行驶速度,计算时要先将速度单位从km/h换算为m/s,再结合表格中不同速度对应的反应距离进行计算,最终得到反应时间的范围。
(3) 观察表格数据可知,随着汽车行驶速度增大,制动距离明显增加,由此可判断行驶速度是影响制动距离的关键因素。
(4) 雨雪天气路面湿滑,会使车轮与地面的摩擦力减小,在车速相同的情况下,汽车刹车时受到的阻力变小,制动距离会变长,难以快速停下,因此需要减速慢行来保障行车安全。
【解析】
(1) 汽车正常行驶时,车轮在地面上滚动,车轮与地面间的摩擦是滚动摩擦;刹车后,由于惯性,汽车要保持原来的运动状态,所以还会继续向前行驶一段距离。
(2) 反应时间 $ t = \frac{s}{v} $,先将速度单位换算为m/s:
当速度 $ v_1 = 60\ \mathrm{km/h} = \frac{60 × 1000}{3600}\ \mathrm{m/s} \approx 16.67\ \mathrm{m/s} $,反应距离 $ s_1 = 11\ \mathrm{m} $,则 $ t_1 = \frac{11\ \mathrm{m}}{16.67\ \mathrm{m/s}} \approx 0.66\ \mathrm{s} $;
当速度 $ v_2 = 80\ \mathrm{km/h} \approx 22.22\ \mathrm{m/s} $,反应距离 $ s_2 = 15\ \mathrm{m} $,则 $ t_2 = \frac{15\ \mathrm{m}}{22.22\ \mathrm{m/s}} \approx 0.675\ \mathrm{s} $;
当速度 $ v_3 = 100\ \mathrm{km/h} \approx 27.78\ \mathrm{m/s} $,反应距离 $ s_3 = 19\ \mathrm{m} $,则 $ t_3 = \frac{19\ \mathrm{m}}{27.78\ \mathrm{m/s}} \approx 0.684\ \mathrm{s} $;
因此该司机的反应时间大约是0.6~0.7s。
(3) 分析表格数据:车速60km/h时制动距离20m,80km/h时34m,100km/h时54m,可见行驶速度越大,制动距离越长,所以汽车的行驶速度是影响制动距离的很重要的因素。
(4) 雨雪天,路面湿滑使车轮与地面间的摩擦力减小,在车速相同的情况下,汽车刹车后受到的阻力更小,行驶的距离会变长,汽车较难停下来,因此为安全起见要减速慢行。
【答案】
(1) 滚动;惯性
(2) 0.6~0.7
(3) 汽车的行驶速度
(4) 雨雪天,汽车所受的摩擦力较小,在车速相同的情况下,汽车刹车后行驶的距离变长,汽车较难停下来,因此为安全起见要减速慢行
【知识点】
滚动摩擦与惯性;速度公式的应用;摩擦力的影响因素
【点评】
本题结合汽车刹车的实际场景,考查了摩擦类型、惯性、速度计算及摩擦力的实际应用,紧密联系生活,引导学生用物理知识解释生活现象,培养解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.7