3.4 重力 力的合成
一、单选题
1.走进温馨的物理考场,回想自身经历,下面是与你有关的一些数据,你认为合理的是( )
A.手掌宽度为5dm
B.百米赛跑的速度可达25m/s
C.身体的体积为50dm3
D.体重为50N
2.如图所示,关于运动员在跳板跳水过程中,下列分析正确的是( )
A.运动员对跳板压力的施力物体是跳板
B.运动员对跳板压力就是重力
C.运动员对跳板的压力是因为跳板发生了形变
D.运动员在空中下落过程中运动状态发生了改变
3.如图所示是被风吹动的铃铛,图中箭头表示铃铛所受重力方向正确的是( )
A. B. C. D.
4.完成交会对接后,宇航员在神舟十三号飞船内生活期间要锻炼身体,以下有效的是( )
A.引体向上 B.做俯卧撑
C.举哑铃 D.原地蹬自行车
5.小明同学参加体育测试,下列说法正确的是( )
A.小明跳绳时手对绳施加了力的作用,绳对手没有施加力的作用
B.小明投掷实心球时,球离手后在空中运动的过程中受到重力和推力的作用
C.小明手对篮球施力,球才向篮筐运动,说明力是维持物体运动的原因
D.小明匀速跑过弯道时,运动状态发生改变
二、简答题
6.小明认为物体的运动方向总与它所受合力方向相同,你是否同意小明的观点?若同意,请说明理由。若不同意,请举出一个反例并加以说明。
三、作图题
7.如图,小球受到的重力为20N,请在图中画出小球在斜面上时所受重力的示意图。
8.如图所示,作出吊灯所受重力的示意图。
四、计算题
9.瑞雪兆丰年,2021年的第一场雪伴随着强冷空气入住古郯大地,银装素裹。分外妖娆!看着外阳台厚厚的积雪,好奇的小明想知道这些雪到底有多少,于是他找来器材进行了测量:如图所示
①用弹簧测力计测出空杯子重力为0.2N;
②将杯子里装满水,用弹簧测力计测出总重2.2N;
③小明将杯子里装满雪样品,并计算出雪样品的质量为20g。求:
(1)满杯时水的体积是多少m3?(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(2)雪样品密度是多少kg/m3?
(3)若外阳台面积为10m2,雪的厚度为30cm,则外阳台雪的总质量是多少kg?
10.月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备地一月遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5m,质量为120kg,已知在地球上的物体受到的重力为在月球上时重力的6倍。求:(g取10N/kg)
(1)月球车被送到月球上时的重力是多少?
(2)若航天员一个随身装备在月球表面时月球对它的引力大约是2N,则返回地球后这个随身装备的质量是多少?
五、实验题
11.2021年12月9日,“天宫课堂”正式开启,3名航天员在轨演示微重力环境下细胞学实验、物体运动等8个项目,彰显了我国在太空探索和航天领域取得的新成就。小明利用天平、弹簧测力计、若干质量均为50g的钩码、细线等器材来探究“物体受到的重力与质量的关系”。
(1)实验前,将弹簧测力计在___________(选填“水平方向”或“竖直方向”或“任意方向”)调零,使指针对准零刻度线;
(2)图甲为小明同学在测量一个钩码的重力的过程,此时,钩码所受重力的施力物体为 ___________。在实验过程中,由于手臂的晃动,会导致测力计示数不稳定,不方便读数,请你写出一种改进措施___________;
(3)小明利用部分器材,通过实验得到表中数据,根据表格中的实验数据,在图乙中画出重力与质量的关系图像___________;由图像可以得出的结论是___________;
质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20
重力G/N 0.4 1.0 1.6 2.0
(4)实验结束后,小明与在交流过程中,小华指出小明的结论具有偶然性,为寻找普遍规律应进行多次实验,你下一步实验的具体做法是___________。
12.某物理实验小组的同学在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验中,实验数据如图所示:
(1)在实验过程中,需要的测量工具有:___________和 ___________;
(2)分析表中重力与质量的倍数关系,得出的结论是 ___________。
物体 质量m/kg 重力G/N
物体1 0.5 4.9
物体2 1 9.8
物体3 2 19.6
13.观察图所示的各种实验装置中,按照要求回答:
(1)图(a)是测量 ___________的仪器,叫做 ___________。
(2)图(b)是测量 ___________的仪器,叫做 ___________。
(3)图(c)是测量 ___________,使用时应该首先在 ___________的方向上调零,此时的示数是 ___________。
14.在“探究物重与物体质量关系”的实验中,A、B两组同学利用弹簧测力计、钩码等器材进行实验。
(1)如图甲所示,该弹簧测力计的分度值是 ___________N,此时钩码所受重力是 ___________N;
(2)A组同学利用钩码多次实验后根据实验数据绘制了如图乙所示的G-m图像,由图像可知:物体所受重力与质量成 ___________,比值约为10 ___________(填写单位);
(3)B组同学则利用文具袋、书本、桔子等不同质量的物品作为研究对象,分别测量出它们的质量与重力,分析数据从而得出物重与物体质量关系。请分析B组同学的实验方案是否可行?理由是:___________。
15.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。
次数 质量m/kg 重力G/N 比值/(N kg﹣1)
1 0.1 0.99 9.9
2 0.4 3.88 9.7
3 0.5
(1)实验前,需要在 ___________方向对弹簧测力计调零。
(2)第3次实验中所测物体的重力如图甲所示,其示数为 ___________N。
(3)根据表中的实验数据可得出结论:___________。
(4)小明对天文学很感兴趣,他通过查资料得知:甲、乙两个星球表面上物体的重力G与其质量m的关系如图乙所示。则从图中信息可知,同一物体在甲星球表面的重力 ___________(选填“大于”“等于”或“小于”)其在乙星球表面的重力。
六、填空题
16.2020年12月17日,我国探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四王子旗预定区域成功着陆,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这也是人类时隔44年再次从月球带回月壤。本次共采集月壤1731g,合___________kg,它在地球上重___________N(g=10N/kg),从月球来到地球,它的质量___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
17.(1)填写合适的单位:一位中学生大约重500___________;
(2)单位换算:50cm3=___________m3(要求科学记数);
(3)如图所示,木块的长度为___________cm,弹簧测力计的示数为___________N。
18.一位质量为48kg的同学背着2kg的书包站立在水平地面上,地面对这位同学的支持力大小是___________N,方向是竖直___________的。(g =10N/kg)
19.如图所示,建筑工地上工人用重垂线检查墙砌得是否竖直,这样做的根据是重力的方向总是___________的。
20.踢毽子是一项有益的体育运动。毽子踢出后竖直上升又竖直下落的过程中,均受到空气阻力的作用。若毽子上升时受到的合力是F1,下降时受到的合力是F2,则F1和 F2的大小比较,F1______F2 (选填“大于”、“小于”或“等于”);F1的方向______(选填“向上”或“向下”)。
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
A.中学生手掌宽度约为8cm=0.8dm,故A不符合题意;
B.世界冠军百米赛跑的速度可达10m/s,中学生百米速度不可能达到25m/s。故B不符合题意;
C.中学生的质量在50kg左右,身体的密度与水的密度差不多,约为1.0×103kg/m3,身体的体积为
故C符合题意;
D.中学生的质量在50kg左右,体重约为
故D不符合题意。
故选C。
2.D
【解析】
【详解】
AB.跳水运动员对跳板的压力施力物体是运动员,受力物体是跳板,而运动员的重力施力物体是地球,受力物体是运动员,运动员对跳板压力与重力是两个性质不同的力,所以不能说运动员对跳板的压力就是她的重力,故AB错误;
C.运动员对跳板的压力是由于运动员的脚发生形变而产生的,故C错误;
D.运动员在空中下落的过程中,运动速度发生改变,其运动状态要发生改变,故D正确。
故选D。
3.B
【解析】
【详解】
一切物体重力的方向都为竖直向下,故ACD错误,B正确。
故选B。
4.D
【解析】
【详解】
宇航员和物体都处于一种失重状态,所以可以使用原地蹬自行车锻炼身体,而引体向上、做俯 卧撑、举哑铃都与重力有关,都不能用,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.D
【解析】
【详解】
A.小明跳绳时手对绳施加了力的作用,由于物体间力的作用是相互的,则绳对手液施加了力的作用,故A错误;
B.球离手后在空中运动的过程中受到重力和空气阻力的作用,手与球之间没有力的作用,故B错误;
C.小明手对篮球施力,球才向篮筐运动,说明力是改变物体运动状态的原因,故C错误;
D.匀速跑过弯道时,运动的方向变化,导致运动状态发生变化,故D正确。
故选D。
6.见解析
【解析】
【详解】
不同意。例如将一个小球竖直向上抛出,小球向上运动过程中,运动方向竖直向上,此时小球受重力和空气阻力,这两个力的方向均为竖直向下,则小球所受合力方向竖直向下,合力方向与物体运动方向相反,因此小明的观点错误。
7.
【解析】
【详解】
重力作用点在球的球心,从球心沿竖直向下的方向画一条线段,在线段的末端标上箭头表示重力的方向,并标注其大小为20N,如图所示:
8.
【解析】
【详解】
由题意可知,研究的受力物体是电灯,作用点在吊灯的中心,重力的方向竖直向下,所以从电灯的重心,沿竖直方向向下画一条线段,在线段的末端标上箭头表示重力的方向,如图所示:
9.(1)2×10﹣4m3;(2)0.1×103kg/m3;(3)300kg
【解析】
【详解】
解:(1)水的重力
G=G总﹣G杯=2.2N﹣0.2N=2N
由G=mg可得水的质量
由密度公式可知满杯时水的体积
(2)装满雪时雪的体积
V雪=V=2×10﹣4m3
雪的密度
(3)根据密度公式,外阳台雪的总质量
m雪′=ρ雪V雪′=ρ雪Sh=0.1×103kg/m3×10m2×0.3m=300kg
答:(1)满杯时水的体积是2×10﹣4m3;
(2)雪的样品密度是0.1×103kg/m3;
(3)外阳台雪的总质量是300kg。
10.(1)200N;(2)1.2kg
【解析】
【详解】
解:(1)月球车在地球上受到的重力
因在地球上的物体受到的重力为在月球上时重力的6倍,所以,月球车被送到月球上时的重力
(2)若航天员一个随身装备在月球表面时月球对它的引力大约是2N,则返回地球后这个随身装备受到的重力
返回地球后这个随身装备的质量
答:(1)月球车被送到月球上时的重力是200N;
(2)返回地球后这个随身装备的质量是1.2kg。
11. 竖直方向 地球 将弹簧测力计固定在铁架台上测量钩码的重力 物体所受的重力与物体的质量成正比 换用其他物体测量其质量与重力,多次实验,寻找普遍规律
【解析】
【详解】
(1)[1]测量物体重力时,由于重力是竖直向下的,应将弹簧测力计在竖直方向调零。
(2)[2][3]钩码所受的重力是由于地球的吸引而受到的力,施力物体是地球;实验中由于手臂的晃动,会导致测力计示数不稳定,不方便读数,可以将弹簧测力计固定起来再测量钩码的重力,例如固定在铁架台上。
(3)[4]根据表格数据描点画出图像,如图所示:
[5]由表格的数据可知,物体的质量增大一倍,物体受到的重力也增大一倍,因此得出的结论是:物体所受的重力与物体的质量成正比。
(4)[6]要使得出的结论具有偶然性,为寻找普遍规律,应换用其他质量不同的物体测量其质量与重力,多次实验,寻找普遍规律。
12. 天平 弹簧测力计 物体所受的重力跟它的质量成正比
【解析】
【详解】
(1)[1][2]天平是测量质量的仪器,弹簧测力器是测量力的工具,所以实验中需要的工具为:天平与弹簧测力计。
(2)[3]分析表中重力与质量的倍数关系可知,物体的质量增大一倍时,物体受到的重力也增大一倍,说明:物体所受的重力跟它的质量成正比。
13. 质量 电子秤 液体体积 量筒 力的仪器 竖直 4N
【解析】
【详解】
(1)[1][2]图(a)是电子秤,是用来测量物体质量的仪器。
(2)[3][4]如图(b)所示的装置为测量液体体积的仪器,叫量筒。
(3)[5][6][7]图(c)是测量力的仪器,使用时应该首先在竖直的方向上调零,此时的分度值是0.2N,所以此时的示数是4N。
14. 0.2 1 正比 N/kg 可行,见解析
【解析】
【详解】
(1)[1][2]实验中钩码保持静止时,钩码受力平衡,弹簧测力计的示数等于钩码所受拉力的大小,且大小与钩码的重力相等;一大格表示1N,且中间有5条刻度线,所以两条相邻的刻度线的长度表示0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N,此时的示数为1N。
(2)[3]因物体的重力随质量的变化关系图像为过原点的直线,故可得结论:物体所受重力跟它的质量成正比。
[4]由图像可得
(3)[5]重力大小与质量的比值是一个定值,该定值与物质的种类无关,用质量不同的课本、文具盒、压卷石各做一次做实验,使结论更具有普遍性。
15. 竖直 4.9 同一物体重力与质量的比值为9.8N/kg 大于
【解析】
【详解】
(1)[1]因为需要测量竖直方向上重力的大小,所以实验前首先在竖直方向对弹簧测力计进行调零,即测力前要使指针对准零刻度线。
(2)[2]由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,“物体3”的重力G=4.9N。
(3)[3]根据表中的实验数据,计算并观察重力与质量的比值,可得出结论:同一物体重力与质量的比值为9.8N/kg。
(4)[4]由图像可知,甲直线的倾斜度比乙的大,因此甲星球的重力与质量的比值比乙星球的大,故相同质量的物体在甲球表面上的重力大于其在乙星球表面上的重力。
16. 1.731 17.31 不变
【解析】
【详解】
[1]因为,所以
[2]月壤样品在地球上受到的重力为
[3]月壤样品从月球运到地球,位置发生变化,物质多少不变,所以质量不变。
17. N 5×10﹣5 2.25 1.2
【解析】
【详解】
(1)[1]中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为
(2)[2]。
(3)[3]由图甲知:1cm之间有10个小格,所以1个小格代表的是,即此刻度尺的分度值为1mm;木块左端与3.00cm刻度线对齐,右端与5.25cm对齐,所以物体的长度为
[4]图乙在弹簧测力计上,最大示数是5N,所以其量程为;1N之间有5个小格,一个小格代表0.2N,即弹簧测力计的分度值为0.2N,指针所指示的刻度值为1.2N。
18. 500 向上
【解析】
【详解】
[1]质量为48kg的同学背着2kg的书包,总重力为
人对地面的压力方向竖直向下,大小等于人和书包的总重力,即
[2]地面给人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,所以地面对这位同学的支持力大小是500N,方向是竖直向上的。
19.竖直向下
【解析】
【详解】
[1]因为重力的方向总是竖直向下,如果墙和重锤线的方向是一致的,即墙和重锤线平行、是竖直的,所以建筑工人常用重垂线来检查墙壁是否竖直,原理就是利用重力的方向是竖直向下的。
20. 大于 向下
【解析】
【详解】
[1][2]毽子上升时,受到竖直向下的重力以及竖直向下的空气阻力的作用,因此有
F1的方向跟重力的方向一致;
毽子下降时,受到竖直向下的重力以及竖直向上的空气阻力,因此有
故有F1大于F2。