3.4 重力 力的合成
一、单选题
1.人类在探索自然规律的过程中,总结出了许多科学研究方法以下实例中运用的科学方法与研究摆球摆动周期与摆长的关系相同的是( )
A.在研究光的传播路径和方向时,引入了“光线”
B.用音叉溅起的水花显示音叉的振动
C.比较物体运动快慢时,在相同时间内比较物体通过的路程
D.在力的合成中,引入合力的概念
2.下列有关重力的知识,说法正确的是( )
A.物体的重心总是在物体上
B.物体的重力与它的质量无关
C.重力的方向总是垂直向下的
D.一名普通中学生的重力约500N
3.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加,在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )
A.举哑铃 B.跳绳 C.打乒乓球 D.拉弹簧拉力器
4.下列哪一项不属于力的三要素( )
A.大小 B.重力 C.方向 D.作用点
5.下面的摩擦现象中,对我们是有害的是( )
A.电风扇轴承的摩擦 B.车轮与地面的摩擦
C.手与被拿起物体摩擦 D.人走路时,脚与地面的摩擦
二、简答题
6.学校组织学生参观中国科技馆,同学们在“探索与发现A厅”里面看到一个十分有趣的“物体上滚”的实验,如图所示。实验时,将双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的最低端,看到双圆锥体从静止向轨道高处滚去。小李同学对这个现象非常感兴趣,回家后他利用两个漏斗粘成双锥体,又准备了两根长木条代替轨道,用一根短木条将一端垫高,模拟“物体上滚”现象,他组装好器材后,发现双锥体只能滚动到轨道中央A位置,如图所示,聪明的小李尝试改变两个轨道的夹角,成功的让双锥体滚到了轨道的最高处B位置,如图所示,小李发现两次实验双锥体滚动的距离不同,请你根据这个现象提出一个可探究的科学问题___________。
三、作图题
7.如图所示,用与斜面方向平行的力F向上推小车,请在图中作出推力的示意图。
8.如图所示,一木块正沿着固定在地面上的光滑斜面下滑,请做出木块受到的重力G和支持力F的示意图。
四、计算题
9.用一根细绳将质量为2千克的小球悬在天花板上,如图所示。一段时间后细绳突然断裂,小球在下落的过程中,所受空气阻力恒为其重力的0.1倍,求:
(1)小球所受重力G的大小。
(2)小球在下降过程中所受合力的大小和方向。
10.一水桶装有20kg的水,求这桶水所受的的重力。g取10N/kg。
五、实验题
11.小明同学在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中,得到表中的实验数据。
实验次数 被测物体 物体质量m(kg) 重力G(N) 比值G/m(N/kg)
1 物体1 0.1 0.99 9.9
2 物体2 0.4 3.88 9.7
3 物体3 0.5 ___________ ___________
(1)实验中,需要的测量工具包括弹簧测力计以及___________;
(2)第3次实验“物体3”的重力如图所示(物体处于静止状态),根据实验结果完成表格中第3次实验的有关数据;
(3)分析表中实验数据,得出的结论是:___________。
12.为探究“重力的大小跟什么因素有关”,小明准备了规格为50g的钩码一盒,得到如表数据:
m/g 50 100 150 200 250 300
G/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
(1)本实验中还需用到的测量器材是________________ 。
(2)小明漏记最后一组数据中的钩码重力,根据表数据规律可知:钩码质量为300g时,所测得的重力是____N。
(3)根据表中数据,可得重力与质量的比值=_______N/kg。
(4)以下四个图像中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是______。
A. B. C. D.
13.小雨用弹簧测力计及钩码探究物体重力大小与质量的关系。
(1)小雨所用弹簧测力计如图所示,此测力计的量程是________,分度值是________;
(2)小雨直接用此测力计分别测出1到7个钩码的重力,记录数据如下表(测量时小雨读取测力计数值都正确);
质量m/g 50 100 150 200 250 300 350
重力G/N 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4 3.9
①根据表格中数据,在图中画出重力跟质量关系图像_________;
②根据小雨的实验数据________(选填“能”或“不能”)得出“物体所受重力跟它的质量成正比”的结论;③实验中小雨所犯的错误是________;
(3)实验中小雨逐次增挂钩码,分别测出它们的重力。这里进行多次测量的目的是________。
A.减小测量误差 B.避免实验的偶然性 C.利用多组数据寻找普遍规律
14.甲、乙两位同学做“探究物体所受重力的大小与质量的关系”实验:
(1)甲同学用弹簧测力计测量钩码所受重力大小,分别测出一个钩码、两个钩码、三个钩码的重力大小后,记录如表:
实测物体 物体质量m/kg 重力G/N
物体1 0.1 1
物体2 0.2 2
物体3 0.3 3
①在实验过程中,需要的测量工具有:弹簧测力计和______;
②分析表中试验数据,得出的结论是:物体所受重力的大小与它的质量成______;
③本实验需要多次测量,其目的与以下实验中多次测量目的相同的是:______(选填字母);
A.探究同种物质质量和体积的关系
B.用刻度尺测量物理课本的长度
(2)乙同学取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为乙同学的做法______。
A.不合理,因为他没有用同种物质的物体做实验
B.不合理,因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C.合理,因为他同样可以得到物体所受重力大小与质量的关系
D.合理,因为他的操作比甲同学更简便
15.在探究“重力的大小跟什么因素有关”实验中,得到如表数据:
m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
G/N 0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 5.88
(1)本实验中用到的测量器材有:___________和___________。
(2)分析如表数据可知:物体的质量为0.7kg时,它受到的重力是___________N。
(3)以下四个图像中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是___________。
A. B.
C. D.
六、填空题
16.如图神舟十三号航天员乘组将于北京时间2021年11月7日晚进行首次出舱活动,航天员翟志刚、王亚平着“飞天”舱外服将进行舱外作业,航天员叶光富在舱内配合支持。小红看到这个消息之后,心里十分向往,非常想体验一下太空生活。请你帮她想一想,如果一切物体都失去了重力,我们的质量将会 ___________,生活会变成什么样子?请你举出一个可能的生活场景:___________。
17.如图是薄纸制成的下端开口的容器,容积为1m3,所用薄纸重量为0.5N,容器内空气重量为______N,容器(含其内空气)的总重力为______N(空气质量为1.29kg/m3,g=10N/kg),为了使容器悬浮在空中,你要用______方法使容器内空气的重量减少______N,容器才能悬浮在空中。
18.小张在踢足球的时候发现:踢出去的足球总会落向地面,这是因为足球受到重力的作用,重力的方向是 ___________的;足球碰到运动员的头就被弹回去了,说明力可以改变物体的 ___________。
19.重力为3牛的小球竖直向上抛出,小球在运动过程中受到的阻力始终为0.6牛,则小球在竖直上升时,小球受到的合力为___________牛,合力的方向___________。
20.如图跳水运动员站到踏板上,踏板发生了形变,运动员走到踏板前端,踏板弯曲得更大,说明力的作用效果与力的__________有关;运动员向上弹起但最终会落入水中,是因为受到__________的作用,这个力的方向总是__________。
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
A.在研究光的传播路径和方向时,引入了“光线”,采用的研究方法是模型法,而题干采用的是控制变量法,故A不符合题意;
B.用音叉溅起的水花显示音叉的振动,采用的研究方法是转换法,而题干不相符,故B不符合题意;
C.比较物体运动快慢时,在相同时间内比较物体通过的路程,采用的研究方法是控制变量法,与题干的相符,故C符合题意;
D.在力的合成中,引入合力的概念,采用的是等效替代法,故D不符合题意。
故选C。
2.D
【解析】
【详解】
A.形状规则的物体的重心在物体的几何中心,但不一定在物体上,例如圆环,故A错误;
B.由可知,物体的重力与它的质量成正比,故B错误;
C.重力的方向总是竖直向下的,故C错误;
D.一名普通中学生的质量约为50kg,所以其重力为
故D正确。
故选D。
3.D
【解析】
【详解】
轨道舱中的物体没有受到重力作用,在失重状态下,可以用很小的力举哑铃、跳绳,打出去的乒乓球也不会掉落,起不到锻炼身体的作用;在失重状态下,要拉开弹簧拉力器,与在正常的不失重状态下一样,需要航天员施加较大的拉力,航天员可以通过拉弹簧拉力器来锻炼身体。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.B
【解析】
【详解】
力的大小、方向和作用点合称力的三要素,它们都能影响力的作用效果,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.A
【解析】
【详解】
A.电风扇轴承的摩擦不利于风扇的转动,会磨损零件、损耗电能、风扇发热等,是有害的,故A符合题意;
B.对于车的驱动轮来说,车轮转动,对地面产生向后的摩擦力,地面对车轮产生向前的摩擦力使车前行,是有益的,故B不符合题意;
C.手与被拿起物体之间的摩擦,使物体不会从手中滑落,是有益的,故C不符合题意;
D.脚与地面的摩擦,使人向前行走,是有益摩擦,故D不符合题意。
故选A。
6.双锥体滚动的距离与两轨道的夹角有关吗?
【解析】
【详解】
小李同学利用两个漏斗粘成双锥体,又准备了两根长木条代替轨道,用一根短木条将一端垫高,模拟“物体上滚”现象,他组装好器材后,发现双锥体只能滚动到轨道中央A位置,如图乙所示,聪明的小李尝试改变两个轨道的夹角,成功的让双锥体滚到了轨道的最高处B位置;小李发现两次实验双锥体滚动的距离不同,并且双锥体在轨道上滚动的距离与轨道夹角的角度有关,故提出问题:双锥体在轨道上滚动的距离与轨道夹角的角度是否有关?
7.
【解析】
【详解】
推力的方向平行于斜面向上,作用点在小车的右边缘上,过推力的作用点,沿推力的方向画一条有向线段,用F表示,即为推力的示意图,如图所示:
8.
【解析】
【详解】
重力G和支持力F的作用点画在物体的重心上,重力G的方向竖直向下,支持力F的方向与斜面垂直向上,如图所示:
9.(1)19.6N;(2)17.64N,竖直向下
【解析】
【详解】
解:(1)小球的重力大小为
(2)小球受到的阻力
小球下落时,阻力竖直向上,小球受到的合力
方向竖直向下。
答:(1)小球所受重力G的大小是;
(2)下落过程中受到的合力的大小为17.64N,方向:竖直向下。
10.200N
【解析】
【详解】
解:这桶水所受的重力
G=mg=20kg×10N/kg=200N
答:这桶水所受的的重力为200N。
11. 天平 4.9 9.8 物体受到的重力和质量成正比
【解析】
【详解】
(1)[1]探究重力的大小跟质量的关系,需要测量物体的质量,天平是测量物体的质量仪器。
(2)[2]如图所示,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是4.9N,物体的重力是4.9N。
[3]重力G与质量m的比值为
(3)[4]根据重力与质量的实验数据,质量增加几倍,重力也增加几倍,物体所受的重力跟它的质量成正比。
12. 弹簧测力计 2.94 9.8 A
【解析】
【详解】
(1)[1]从表格中可看出,需要测量物体的重力,故还需用到弹簧测力计。
(2)(3)[2] [3]分析表中的数据可知,重力和质量的比值为
钩码质量为300g时,所测得的重力是
(4)[4]由为正比例函数,物体的重力跟质量成正比,图像过坐标原点,故选A。
13. 0~5N 0.2N 不能 测力计使用前未将指针调到零刻线 C
【解析】
【详解】
(1)[1][2]由图可知,此弹簧测力计的量程是0~5N,每1大格1N,1大格有5小格,故分度值是0.2N。
(2)[3]①根据对应的质量和重力数据在图上描点连线作出图像,如下图所示:
[4]②由图可看出,通过描点得到的这条直线并不过原点,即质量为零时重力不为零,因此不能得出物体的重力跟质量成正比的结论。
[5]观察弹簧测力计可知,造成这一结果的原因是,使用弹簧测力计之前没有将指针调到零刻度线。
(3)[6]本实验中进行多次测量是为了得到多组质量与重力的数据,寻找普遍规律,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
14. 天平 正比 A C
【解析】
【详解】
(1)[1]在实验室中,物体的质量用天平测量,物体受力的大小用弹簧测力计测量,所以需要的测量工具是天平和弹簧测力计。
[2]由表格数据可知,纵向看,物体质量成倍增加,所受重力随之增大;横向看,物体重力与质量的比值相等,所以实验结论为:物体所受重力与其质量成正比。
[3]A.探究同种物质的质量和体积的关系,多次实验时为了使实验结论具有普遍性,故A符合题意;
B.用刻度尺测量物体的长度,多次实验时为了求平均值,减小误差,故B不符合题意。
故选A;
(2)[4]ABCD.要探究物体所受重力的大小与质量的关系,必须改变物体的质量,苹果、小木块、小铁球的材料不同,不影响探究结果,所以乙同学的做法合理,故C符合题意。
故选C。
15. 天平 弹簧测力计 6.86 A
【解析】
【详解】
(1)[1][2] 探究“重力的大小跟什么因素有关”实验中,从图表可以看出需要测重力大小和质量大小,重力测量需要弹簧测力计,质量测量要托盘天平。
(2)[3]从图表中可看出
故0.7kg的物体受到的重力为
(3)[4]关于物体重力的大小与其质量的关系,从图表中可以看出
故物体受到的重力和质量成正比例关系,故选A。
16. 不变 见解析
【解析】
【详解】
[1]质量是物体的一种基本属性,与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关。
[2]在太空中,由物体处于失重状态,对于很重的物体,人会很容易举起来。
17. 12.9 13.4 加热使气体膨胀 0.5
【解析】
【详解】
[1]因为、,所以容器内空气的重力为
[2] 容器的总重量为
[3] 为了使容器悬浮在空中,根据物体热胀冷缩的性质,需要采用加热使气体膨胀,溢出空气的方法使容器内空气减少。
[4]容器在空气中受到的浮力为
要使容器悬浮在空气中,需要排出的空气为
18. 竖直向下 运动状态
【解析】
【详解】
[1]地球附近的物体都要受到重力的作用。踢出去的足球总会落向地面,这是因为足球受到重力的作用,重力的方向是竖直向下的。
[2]足球碰到运动员的头就被弹回去了,足球的运动方向发生了改变,说明力可以改变物体的运动状态。
19. 3.6 竖直向下
【解析】
【详解】
[1][2]因为物体向上运动时,受到竖直向下的重力和竖直向下的阻力,所以合力等于重力加阻力即
方向与重力和阻力的方向相同,竖直向下。
20. 作用点 重力 竖直向下
【解析】
【详解】
[1]跳水运动员站到踏板上,踏板发生了形变,运动员走到踏板前端,踏板弯曲得更大,运动员对踏板的压力大小和方向相同,作用点不同,说明力的作用效果与力的作用点有关。
[2][3]运动员向上弹起但最终会落入水中,由于运动员受到重力的作用,重力的方向是竖直向下。