【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