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之和
相同
$F_{合}=F_{1}+F_{2}$
之差
较大的力的方向
$F_{合}=F_{1}'-F_{2}'$
D
C
D
A
【分析】
这道题是通过等效替代法探究同一直线上二力的合成规律,解题时要抓住“橡皮筋被拉到同一位置”这个关键条件,这说明两次拉力的作用效果相同,后一次的单个拉力就是前两个拉力的合力。
1. 对于第(1)问:先对比图(a)和图(b),图(a)是同方向的两个力$F_1$、$F_2$拉橡皮筋到O点,图(b)是一个力$F$拉到同一位置,说明$F$是$F_1$和$F_2$的合力。计算数值:$0.5\mathrm{N}+1\mathrm{N}=1.5\mathrm{N}$,正好等于$F$的大小,由此可总结同方向二力合成的规律。
2. 对于第(2)问:对比图(c)和图(d),图(c)是反方向的两个力$F_1'$、$F_2'$拉橡皮筋到O'点,图(d)是一个力$F'$拉到同一位置,说明$F'$是$F_1'$和$F_2'$的合力。计算数值:$1.5\mathrm{N}-0.5\mathrm{N}=1\mathrm{N}$,等于$F'$的大小,进而总结反方向二力合成的规律。
【解析】
(1) 观察图(a)和图(b),橡皮筋都被拉到O位置,说明力$F$与$F_1$、$F_2$的共同作用效果相同,即$F$是$F_1$和$F_2$的合力。由数值可知$F_1+F_2=0.5\mathrm{N}+1\mathrm{N}=1.5\mathrm{N}=F$,因此可得:同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之和,方向跟这两个力的方向相同,合力大小的表达式为$F=F_{1}+F_{2}$。
(2) 观察图(c)和图(d),橡皮筋都被拉到O'位置,说明力$F'$与$F_1'$、$F_2'$的共同作用效果相同,即$F'$是$F_1'$和$F_2'$的合力。由数值可知$F_1'-F_2'=1.5\mathrm{N}-0.5\mathrm{N}=1\mathrm{N}=F'$,因此可得:同一直线上,方向相反的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之差,方向跟较大的力的方向相同,合力大小的表达式为$F=F_{1}'-F_{2}'$。
【答案】
(1) 大小之和;相同;$\boldsymbol{F=F_{1}+F_{2}}$
(2) 之差;较大的力的方向;$\boldsymbol{F=F_{1}'-F_{2}'}$
【知识点】
同一直线二力合成、等效替代法
【点评】
本题采用等效替代法探究同一直线上二力的合成规律,通过橡皮筋的形变位置相同来体现作用效果等效,着重考查学生对实验现象的分析能力和规律总结能力,帮助学生理解合力与分力的等效关系,是力学基础实验的典型考题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆平衡力的作用效果:物体受平衡力作用时,运动状态保持不变,即处于静止或匀速直线运动状态。接着分析选项:A、B、C三个选项都用“一定”来限定运动状态,而平衡状态有多种可能,并非固定为某一种,这三个选项表述过于片面;D选项中斜向上匀速运动属于匀速直线运动,是平衡状态的一种可能情况,符合逻辑。
【解析】
物体受平衡力作用时,运动状态保持不变,即处于静止状态或匀速直线运动状态。选项A、B、C均只提及平衡状态中的某一种特定情况,表述绝对且片面;斜向上匀速运动属于匀速直线运动,是平衡状态的一种可能,因此D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
平衡力的作用效果;平衡状态
【点评】
本题考查平衡力与物体运动状态的关系,需明确平衡状态的两种情况,同时要注意区分“可能”与“一定”的逻辑差异,避免因片面理解平衡状态而误选。
【难度系数】
0.4
【分析】
首先,物体在两个力作用下处于平衡状态,说明这两个力是一对平衡力,合力为零。接下来思考撤去其中一个力后,物体受到的合力不再为零。根据力与运动的关系,非平衡力会改变物体的运动状态,所以物体的运动状态必然发生变化。再逐一分析选项:A选项中物体不一定做匀速直线运动,若原来静止,撤去力后会做加速运动;B选项物体不可能保持静止,因为合力不为零;D选项运动状态不可能不变,因此正确选项为C。
【解析】
物体在两个力作用下处于平衡状态,说明这两个力是一对平衡力,合力为零。撤去其中一个力后,物体受到的合力不为零,根据力与运动的关系,非平衡力会改变物体的运动状态,因此物体的运动状态一定发生改变。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡、力与运动的关系
【点评】
本题考查二力平衡条件及力对物体运动状态的影响,需明确平衡力撤去一个后,物体受非平衡力作用,运动状态必然改变。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,首先需要回忆牛顿第一定律的内容以及力与运动的核心关系:力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因。接下来逐个对选项进行分析,结合所学知识判断每个选项的正误:对于A选项,要明确速度大小和受力大小无必然联系;B选项需依据牛顿第一定律判断不受力物体的运动状态;C选项要清楚力的作用是改变运动状态而非维持运动;D选项结合牛顿第一定律分析运动物体不受力时的运动状态。
【解析】
逐一分析各选项:
A. 物体的速度大小与受力大小无必然联系,例如做匀速直线运动的物体,速度大但合力为零,故A错误;
B. 根据牛顿第一定律,物体不受力时,可能静止,也可能做匀速直线运动,并非必然静止,故B错误;
C. 力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,物体不受力时也能保持匀速直线运动状态,故C错误;
D. 根据牛顿第一定律,运动的物体不受任何力的作用时,将保持原来的运动状态,做匀速直线运动,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
牛顿第一定律、力与运动的关系
【点评】
本题考查对力与运动关系的理解,核心是掌握牛顿第一定律,明确力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因,需准确区分物体受力情况与运动状态的关系。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆牛顿第一定律的内容:一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。正在做曲线运动的物体,在受力全部消失的瞬间,会保持这一时刻的速度大小和运动方向,不会改变运动状态,因此会做匀速直线运动,据此可排除其他错误选项。
【解析】
根据牛顿第一定律,一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。正在做曲线运动的物体,在所受的力全部同时消失的瞬间,会保持此时的速度大小和方向,做匀速直线运动。
【答案】
A
【知识点】
牛顿第一定律
【点评】
本题考查牛顿第一定律的应用,需明确物体不受外力时将保持原来的运动状态,曲线运动的物体受力消失时会沿力消失瞬间的速度方向做匀速直线运动。
【难度系数】
0.7