錢國兵
“運動和力”介紹了運動學(xué)的基礎(chǔ)知識、牛頓第一定律及其相關(guān)的內(nèi)容,主要是一些基本概念、運動規(guī)律和研究方法。力學(xué)的概念、規(guī)律,特別是其研究方法和物理思想,對其他運動形式的研究具有重要的意義。另外,這部分知識應(yīng)密切聯(lián)系生活、生產(chǎn)和社會實際,對科學(xué)探究過程的某些具體步驟,尤其是對實驗數(shù)據(jù)的處理,要經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程,學(xué)會用探究結(jié)果進(jìn)行分析、論證。下面結(jié)合2008年中考試題解讀“運動和力”的重要考點及解題方法。
例1(2008·常州)位于市中心的商業(yè)大樓建有觀光電梯。乘客在隨電梯豎直上升的過程中,可透過玻璃欣賞到樓外美麗的城市景色。分析這一過程,下列說法正確的是()
A. 以地面為參照物,乘客是靜止的
B. 以電梯為參照物,乘客是靜止的
C. 以地面為參照物,電梯是靜止的
D. 以乘客為參照物,地面是靜止的
解法一:根據(jù)常規(guī)思路,可采用排除法。分別討論選項:以地面為參照物,就應(yīng)把地面看成是不動的,乘客(電梯)與地面之間有位置的改變,故乘客(電梯)是運動的;以電梯為參照物,乘客與電梯之間沒有位置的改變,故乘客是靜止的;以乘客為參照物,地面與乘客之間有位置的改變,故地面是運動的。綜上可知選B。
解法二:根據(jù)題干提供的條件,推出可能的結(jié)果。題中乘客、電梯、地面三者的運動狀態(tài)取決于所選的參照物,分別以乘客、電梯、地面為參照物,判斷另外兩種運動狀態(tài),也不難確定B選項正確。
點評:參照物的考查,主要有兩種情況:一是根據(jù)參照物確定物體是運動的還是靜止的;二是根據(jù)運動情況來選定參照物。兩種問題的思考方法是一樣的,都是根據(jù)“研究對象與參照物之間是否有位置的改變”來確定運動狀態(tài)或參照物。
參照物是運動學(xué)中的一個基本概念,也是一個重要的考點,同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中不可忽視。既可以選擇靜止的物體作參照物,也可以選擇運動的物體作參照物。不管是怎樣的物體,選為參照物后,就應(yīng)把它看作是不動的,然后再以它為標(biāo)準(zhǔn),看其他物體(研究對象)與參照物之間是否有位置的改變。如果研究對象與參照物之間有位置改變(即二者之間有距離、方位的改變),說明研究對象是運動的;如果研究對象與參照物之間沒有位置改變,說明研究對象是靜止的。
例2(2008·安徽)2008年5月12日14時28分,我國四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級強烈地震。據(jù)報道,武漢地震臺于當(dāng)日14時30分50秒接收到汶川的地震波,已知汶川與武漢的距離約為952 km,由此可求出地震波的傳播速度是________m/s。
生活中物體運動的速度要有感性認(rèn)識。
例3(2008·恩施)圖1是某實驗小組做“測平均速度”實驗的情形,顯示時間的數(shù)字鐘的時間格式是“時:分:秒”。則小車全程中的平均速度是_______cm/s。
解法一:要求小車全程中的平均速度,應(yīng)該知道全程的距離和通過全程用的時間。由圖1可知:小車由甲到丙解法一:電燈是研究對象,它受重力和拉力作用處于平衡狀態(tài),所以重力和拉力是一對平衡力。注意:力的作用點,要畫在物體重心上,表示力大小的兩條線段等長,箭頭方向要相反。答案如圖3所示。
解法二:由物體靜止,分析物體受力情況,確定平衡力。示意圖也如圖3。
點評:會分析物體的受力并會畫力的示意圖是學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ),考試中直接考查力的示意圖的題不是很多,對它的考查已經(jīng)滲透在其他力學(xué)知識點的考查之中了,所以會畫力的示意圖是同學(xué)們必須掌握的。根據(jù)題目的要求來畫力的示意圖,切忌多畫力或者把要求的力漏掉了。
受力分析的一般思路:1. 分析研究對象受力情況。力是物體對物體的作用,力不能離開物體而獨立存在,物體間力的作用是相互的。即一個物體對另一個物體施加力的作用時,同時也受到后者對它的力的作用。只分析研究對象受到的力,不用分析它對別的物體的力。2. 明確各力的三要素。3. 畫示意圖:畫作用點(表示力的作用點),沿力的方向畫線并標(biāo)上箭頭(長短表示力的大小,箭頭指向表示力的方向),在箭頭旁邊標(biāo)上力的符號,如重力用G、拉力用F等。
例5(2008·溫州)朱啟南在雅典奧運會上打破男子10 m氣步槍世界紀(jì)錄并獲得冠軍。比賽中,他射出的子彈在空中高速飛行。下列對空中飛行的子彈受力分析正確的是()
A. 受到重力和空氣阻力
B. 只受到空氣的阻力
C. 只受到槍膛內(nèi)高溫燃?xì)獾耐屏?/p>
D. 只受到朱啟南的推力
解法一:分析物體受力一般思路:先分析重力,再分析周圍有沒有其他的物體與它發(fā)生作用,最后分析物體間有沒有運動或相對運動趨勢,以此判斷物體是否受到摩擦力的作用等。此題中,子彈除受到重力作用外,由于子彈在空中高速飛行,子彈與空氣發(fā)生作用,還受到空氣(摩擦)阻力作用。有的同學(xué)會認(rèn)為子彈既然在空中高速向前飛行,就一定受到向前的推力,這種說法是不正確的。子彈離開槍膛之后,與槍膛脫離了接觸,槍膛內(nèi)的燃?xì)鈱λ筒辉侔l(fā)生作用,故燃?xì)鈱λ耐屏筒淮嬖诹恕U_答案為A。
解法二:結(jié)合力學(xué)知識,對選項依次作出判斷,正確選擇。
點評:分析物體受力,必須明確:1. 地面附近一切物體都受到重力,分析物體受力情況時,重力是必不可少的。2. 相互接觸的兩個物體不一定有力的作用,不相互接觸的兩個物體也可能有力的作用。3. 沒有施力物體的力,是憑空想象的,是不存在的(如所謂的慣性力、沖力等)。4. 物體在光滑表面上運動時不受摩擦力的作用。牢記以上幾點才能避免多分析力或漏掉力。
對物體進(jìn)行受力分析,是學(xué)習(xí)中的難點。要明確研究對象,即對哪個物體進(jìn)行受力分析,只對研究對象進(jìn)行受力分析,而不分析它對別的物體所施加的力。
例6(2008·蘇州)北京奧運,舉世矚目。下列有關(guān)奧運項目比賽的現(xiàn)象中,不能用慣性知識解釋的是()
A. 射到球門框架上的足球被反彈
B. 跳遠(yuǎn)運動員起跳前要助跑一段距離
C. 射擊比賽中子彈離開槍膛后繼續(xù)向前運動
D. 百米賽跑運動員到達(dá)終點時不能馬上停下
解法一:慣性是物體本身的一種性質(zhì),即一切物體都具有的保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì),原來靜止的物體要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài),原來運動的物體要保持原來的運動狀態(tài)。射到球門框架上的足球被反彈,是力改變物體的運動狀態(tài)。跳遠(yuǎn)運動員起跳前要助跑一段距離,是慣性的應(yīng)用;射擊比賽中子彈離開槍膛后繼續(xù)向前運動、百米賽跑運動員到達(dá)終點時不能馬上停下,都是慣性所致。答案為A。
解法二:慣性定律是物體在不受外力作用時,所呈現(xiàn)出來的一種運動規(guī)律。物體不是在任何時候、任何過程、任何地方都呈現(xiàn)這種規(guī)律的,必須具備一定的條件,即“不受外力”。根據(jù)物體是否受力作用,確定是否利用慣性解釋。
點評:要避免解題錯誤,就應(yīng)該正確理解物理概念的真正內(nèi)涵,把握易混淆概念間的區(qū)別,善于從題目中提取有用信息,努力克服一些思維定勢的影響。
一切物體都具有慣性,慣性與物體是否運動、運動的快慢以及是否受力都無關(guān),只與物體的質(zhì)量有關(guān)。
例7(2008·廣東)一個杯子放在水平桌面處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列各對力中,屬于平衡力的是()
A. 桌子受到的重力和杯子對桌面的壓力
B. 桌子受到的重力和桌面對杯子的支持力
C. 杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力
D. 杯子受到的重力和桌面對杯子的支持力
解法一:一般思路:直接從物體受力分析入手思考。杯子受兩個力的作用,重力和桌面對杯子的支持力,此時杯子又處于靜止?fàn)顟B(tài),所以這兩個力一定是一對平衡力,故答案為D。
解法二:由選項,分析是否具備平衡力成立的條件。請同學(xué)們自己完成。
點評:上述思考方法是快速解決這種考題的常用方法,不需要逐個分析選項。如果逐個分析的話,應(yīng)該知道滿足一對平衡力的四個條件:作用在一個物體上、大小相等、方向相反、作用在一條直線上。逐個分析條件,同時滿足上述四個條件,就是一對平衡力,缺一不可。
二力平衡的條件是力學(xué)中的一個基本規(guī)律:同體、共線、等值、反向。物體在平衡力的作用下可以保持靜止?fàn)顟B(tài),也可以做勻速直線運動。另外,應(yīng)注意不要將平衡力和相互作用力兩個概念混淆,相互作用力是兩個力分別作用在兩個不同的物體上,這兩個力性質(zhì)相同,同時存在,同時消亡。
例8(2008·煙臺)人們要認(rèn)識事物,就要對事物進(jìn)行比較,引入相應(yīng)的物理量。對圖4中幾幅圖給出的比較或說法,不正確的是()
A. 進(jìn)行長短的比較,引入“長度”的物理量
B. 進(jìn)行大小的比較,引入“質(zhì)量”的物理量
C. 進(jìn)行運動快慢的比較,引入“速度”的物理量
D. 進(jìn)行壓力作用效果的比較,引入“壓強”的物理量
解法:本題考查對題干中“比較”的理解。物體之間的比較要有關(guān)聯(lián)、可比性,如長短——長度,快慢——速度,壓力效果——壓強,都具有相關(guān)聯(lián)系。而大小與質(zhì)量之間無相關(guān)性,大小指體積,質(zhì)量描述物質(zhì)多少。正確答案是B。
點評:本章在設(shè)計物理實驗時,滲透了我們物理學(xué)中的很多重要的方法。比如,在學(xué)習(xí)力的作用效果時,用到了歸納法;在引入速度的概念和探究阻力對物體運動的影響時,用到了控制變量法;在得出牛頓第一定律時,用到了科學(xué)推理法;在特殊物體的長度測量時,用到了累積法和化曲為直的思想等。同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中要特別注意這些方法和物理思想在考試中的應(yīng)用,學(xué)會靈活變通、能力遷移。
1. (2008·天津)靜止放在水平桌面上的書,受到的作用力有( )
A. 重力、桌面對書的支持力
B. 重力、書對桌面的壓力
C. 桌面對書的支持力、書對桌面的壓力
D. 重力、桌面對書的支持力、書對桌面的壓力
2. (2008·廣西)房間的天花板上用電線吊著一盞燈,則電燈所受力的施力物體是( )
A. 地球 B. 地球、地面
C. 地球、電線 D. 電線、地面
3. (2008·荊州)探月衛(wèi)星“嫦娥1號”于2007年10月發(fā)射成功,目前正在繞月運動,若以地球為參照物,該衛(wèi)星是_________的(選填“靜止”或“運動”)。衛(wèi)星在太空勻速飛向月球的過程中,其動能__________(選填“減小”、“不變”或“增加”)。當(dāng)繞月衛(wèi)星距地球指揮中心的距離為3.9×105 km時,地球指揮中心發(fā)射一個指令,經(jīng)________s鐘可到達(dá)衛(wèi)星。
4. (2008·宜昌)在四川汶川抗震救災(zāi)中,空降兵乘飛機(jī)空降到災(zāi)區(qū),傘兵跳下飛機(jī)后,人和傘在勻速下落的過程中,以下說法正確的是()
A. 人和傘受到的重力等于空氣阻力
B. 人和傘受到的重力大于空氣阻力
C. 人受到的重力大于傘對人的拉力
D. 人受到的重力小于傘對人的拉力
5. (2008·南京)如圖5所示,將木塊放在粗糙程度相同的水平桌面上,小華沿直線水平勻速拉動木塊。在木塊運動過程中()
A. 木塊對桌面的壓力大于木塊受到的重力
B. 木頭受到的滑動摩擦力大小保持不變
C. 繩對木塊的拉力大于桌面對木塊的摩擦力
D. 繩對木塊的拉力和木塊對繩的拉力是一對平衡力
6. (2008·孝感)下列各說法中正確的是()
A. 人推桌子未推動,是因為此時人的推力小于地面對桌子的摩擦力
B. 在平直的公路上勻速行駛的汽車,受平衡力作用
C. 物體受平衡力的作用,一定保持靜止?fàn)顟B(tài)
D. 運動的物體有慣性,靜止的物體無慣性
7. (2008·煙臺)慣性在日常生活和生產(chǎn)中有利有弊,下面四種現(xiàn)象中有弊的是()
A. 錘頭松了,把錘柄在地面上撞擊幾下,錘頭就緊緊地套在錘柄上
B. 汽車剎車時,站在車內(nèi)的人向前傾倒
C. 往鍋爐內(nèi)添煤時,不用把鏟子送進(jìn)爐灶內(nèi),煤就隨著鏟子運動的方向進(jìn)入灶內(nèi)
D. 拍打衣服可以去掉衣服上的塵土
8. (2008·蘇州)在新型飛機(jī)的研制中,將飛機(jī)模型放在風(fēng)洞中固定不動,讓風(fēng)(高速流動的空氣)迎面吹來,可以模擬飛機(jī)在空中的飛行情況。在此情境中,下列說法正確的是()
A. 飛機(jī)模型相對于地面是運動的
B. 飛機(jī)模型相對于空氣是運動的
C. 空氣相對于地面是靜止的
D. 空氣相對于飛機(jī)模型是靜止的
9. (2008·廣東)如圖6(a)所示,木塊與小車一起向右做勻速直線運動,某時刻觀察到如圖6(b)所示的現(xiàn)象。由此可判斷()
A. 小車突然加速運動
B. 小車突然減速運動
C. 小車保持勻速運動
D. 小車可能做加速、也可能做減速運動
10. (2008·荊州)如圖7所示,貨物隨傳送帶一起勻速斜向上運動。除圖7中已畫出的力外,貨物還受到一個力F的作用,畫出這個力的示意圖。
【參考答案見P79】