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会改变
不受力
重力与支持力平衡
重力与支持力平衡
牵引力和阻力
等于
大于
小于
一人推车的力是1个,两人推车的力是2个
相同
如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力
求几个力的合力的过程
$F = F_1 + F_2,$方向与$F_1$、$F_2$的方向相同
【分析】
我们可以结合力与运动的关系图,从“运动状态不变/改变的受力条件”这一核心思路逐步分析每个问题:
1. 针对问题1的四个小问,先明确核心规律:物体运动状态不变的条件是不受力(牛顿第一定律)或受力平衡;运动状态改变的条件是物体受力不平衡。
(1) 思考物体不受力的运动状态:根据牛顿第一定律,物体不受力时会保持静止或匀速直线运动,这两种状态的速度大小、方向都不变,因此运动状态不改变。
(2) 物体只受一个力时,必然不满足二力平衡的条件,属于受力不平衡,根据规律,受力不平衡时运动状态会改变。
(3) 物体受两个力平衡,属于“受力平衡”的情况,受力平衡的物体运动状态保持不变。
(4) 力不满足平衡条件,即受力不平衡,此时物体的速度大小或运动方向会发生变化,运动状态改变。
2. 针对问题2的汽车受力分析,结合“静止/运动状态对应的受力特点”分析:
(1) 汽车静止在水平路面时,水平方向无相对运动或运动趋势,因此不受力;竖直方向受重力和支持力,因为静止,这两个力是平衡力。
(2) 汽车在平直公路行驶时,竖直方向的重力和支持力始终平衡(与水平运动状态无关);水平方向受牵引力和阻力。
匀速行驶时运动状态不变,受力平衡,所以牵引力等于阻力;加速时速度增大,运动状态改变,受力不平衡,牵引力大于阻力;减速时速度减小,牵引力小于阻力。
关闭油门后,发动机不再提供牵引力,水平方向只受阻力,汽车会在阻力作用下做减速运动,直到静止。
【解析】
1. 力与运动状态的判断
(1) 根据牛顿第一定律,物体不受力时,将保持静止或匀速直线运动状态,这两种状态下物体的速度大小、运动方向都不发生变化,因此物体不受力时,运动状态不改变。
(2) 物体只受一个力时,受力不满足二力平衡的条件(二力平衡需要两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体同一直线),属于受力不平衡,受力不平衡时物体的运动状态(速度大小或方向)会发生改变,因此运动状态会改变。
(3) 物体所受两个力平衡时,属于“受力平衡”的情况,受力平衡的物体保持静止或匀速直线运动状态,运动状态不改变。
(4) 物体受力不满足平衡条件,即受力不平衡,此时物体的速度大小或运动方向会发生变化,因此运动状态会改变。
2. 汽车的受力分析
(1) 汽车在水平路面静止时:
水平方向:汽车没有相对运动或运动趋势,因此不受力;
竖直方向:汽车受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,二力大小相等、方向相反,是一对平衡力,即重力与支持力平衡。
(2) 汽车在平直公路沿直线行驶时:
竖直方向:无论汽车运动状态如何,竖直方向的重力和支持力始终大小相等、方向相反,是一对平衡力,即重力与支持力平衡;
水平方向:受到发动机的牵引力和路面的阻力,即牵引力和阻力;
匀速行驶时,运动状态不变,受力平衡,因此牵引力等于阻力;
加速行驶时,速度增大,运动状态改变,受力不平衡,牵引力大于阻力;
减速行驶时,速度减小,运动状态改变,受力不平衡,牵引力小于阻力;
关闭油门后,发动机停止提供牵引力,汽车在水平方向只受到阻力的作用,汽车将做减速直线运动(直至速度为0后静止)。
【答案】
1. (1) 不改变
(2) 会改变
(3) 不改变
(4) 会改变
2. (1) 不受力;重力与支持力平衡
(2) 重力与支持力平衡;牵引力和阻力
等于;大于;小于
关闭油门后,汽车水平方向受到阻力的作用,汽车将做减速直线运动(直至静止)
【知识点】
1. 力与运动的关系
2. 二力平衡的条件及应用
3. 牛顿第一定律
【点评】
本题是力与运动关系的基础综合题,结合生活实例(汽车运动)和规律图,既考查了核心规律的记忆,也考查了规律在实际场景中的应用,帮助学生理解“力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动的原因”这一核心结论。
【难度系数】
0.8
【分析】
这道题是关于同一直线上二力合成的基础概念与规律探究题,解题思路如下:
1. 针对第1题,结合课本图示分析:
(1) 直接数出不同推车方式下力的个数,一人推车对应单个力,两人推车对应两个力;
(2) 通过观察车的运动效果,判断两次力的作用效果是否相同;
(3) 围绕“一个力的作用效果与几个力共同作用效果相同”这一核心,总结合力与力的合成的概念。
2. 针对第2题的探究实验,抓住“橡皮筋两次被拉到同一位置,说明作用效果相同”这一关键,明确第二次的拉力是第一次两个拉力的合力,进而总结同一直线上方向相同和相反的二力合成规律,最后结合合力大小判断物体的状态。
【解析】
1. (1) 一人推车的力是1个,两人推车的力是2个;
(2) 一人推车和两人推车时,车的运动效果相同,因此力的作用效果相同;
(3) 合力:如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力;
力的合成:求几个力的合力的过程。
2. (1) 橡皮筋两次被拉伸到O点,说明拉力$F$的作用效果与$F_1$、$F_2$共同作用的效果相同,故$F$是$F_1$和$F_2$的合力,关系为:$F = F_1 + F_2$,方向与$F_1$、$F_2$的方向相同;
(2) 橡皮筋被拉伸到$O'$点,说明拉力$F'$的作用效果与$F_1'$、$F_2'$共同作用的效果相同,故$F'$是$F_1'$和$F_2'$的合力,关系为:$F' = |F_1' - F_2'|$,方向与较大力的方向相同。
结论:
(1) 作用在同一物体且在同一直线上的两个力:方向相同时,合力大小等于这两个力的大小之和,合力的方向与两个力的方向相同;方向相反时,合力的大小等于这两个力的大小之差,合力的方向与较大力的方向一致;
(2) 所受的合力为零时,物体处于平衡状态;所受合力不为零时,物体运动状态发生改变。
【答案】
1. (1) 一人推车的力是1个,两人推车的力是2个;
(2) 相同;
(3) 如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力;求几个力的合力的过程;
2. (1) $F = F_1 + F_2$,方向与$F_1$、$F_2$的方向相同;
(2) $F' = |F_1' - F_2'|$,方向与较大力的方向相同;
结论:
(1) 大小之和;相同;大小之差;较大力;
(2) 平衡状态;运动状态发生改变
【知识点】
同一直线上二力合成;合力与力的合成概念;平衡状态判断
【点评】
本题是同一直线上二力合成的基础入门题型,通过结合课本图示与实验探究,帮助学生理解合力、力的合成的核心概念,掌握同一直线上不同方向二力的合成规律,以及合力与物体运动状态的关系,是力学中力的合成部分的重要基础内容。
【难度系数】
0.8