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观察与思考:物体受力却保持运动状态不变
(1)如图所示,停靠在水平轨道上的复兴号列车受到哪些力的作用?列车处于怎样的状态并保持不变?
(2)在平直公路上开启"定速巡航"的汽车,受到哪些力的作用?汽车处于怎样的状态并保持不变?
(1)如图所示,停靠在水平轨道上的复兴号列车受到哪些力的作用?列车处于怎样的状态并保持不变?
(2)在平直公路上开启"定速巡航"的汽车,受到哪些力的作用?汽车处于怎样的状态并保持不变?
答案
解析
【分析】
要解决这两个问题，可按以下思路思考：
1. 受力分析：先分析所有物体都受的重力，再分析接触面的支持力，最后根据物体运动状态判断水平方向的受力（如牵引力、阻力等）；
2. 运动状态判断：静止或匀速直线运动都属于运动状态不变的情况，结合物体的实际运动情况确定具体状态。
对于(1)，停靠的列车处于静止状态，属于平衡状态，受力平衡；对于(2)，“定速巡航”的汽车速度大小和方向均不变，是匀速直线运动，也属于平衡状态，受力平衡。
【解析】
(1) 对停靠在水平轨道上的复兴号列车：
受力情况：竖直方向受到竖直向下的重力，以及水平轨道对列车竖直向上的支持力；水平方向列车静止，无相对运动或相对运动趋势，因此水平方向不受力。
运动状态：列车处于静止状态，并且保持静止状态不变。
(2) 对平直公路上开启“定速巡航”的汽车：
受力情况：竖直方向受到竖直向下的重力，以及地面对汽车竖直向上的支持力；水平方向受到发动机提供的水平向前的牵引力，以及阻碍汽车运动的水平向后的阻力（包含空气阻力和地面的摩擦力）。
运动状态：汽车处于匀速直线运动状态（速度的大小和方向都不变），并且保持这个运动状态不变。
【答案】
(1) 列车受到竖直向下的重力和竖直向上的轨道支持力；列车处于静止状态，保持静止状态不变。
(2) 汽车受到竖直向下的重力、竖直向上的地面支持力、水平向前的牵引力、水平向后的阻力（空气阻力和地面摩擦力）；汽车处于匀速直线运动状态，保持匀速直线运动状态不变（速度的大小和方向均不变）。
【知识点】
受力分析、平衡状态、二力平衡
【点评】
本题结合生活中常见的交通工具，将物理知识与实际场景结合，考查受力分析与运动状态的判断，帮助理解“物体受力但运动状态不变”的本质是物体受平衡力作用，培养学生运用物理知识分析实际问题的能力。
【难度系数】
0.7
要解决这两个问题，可按以下思路思考：
1. 受力分析：先分析所有物体都受的重力，再分析接触面的支持力，最后根据物体运动状态判断水平方向的受力（如牵引力、阻力等）；
2. 运动状态判断：静止或匀速直线运动都属于运动状态不变的情况，结合物体的实际运动情况确定具体状态。
对于(1)，停靠的列车处于静止状态，属于平衡状态，受力平衡；对于(2)，“定速巡航”的汽车速度大小和方向均不变，是匀速直线运动，也属于平衡状态，受力平衡。
【解析】
(1) 对停靠在水平轨道上的复兴号列车：
受力情况：竖直方向受到竖直向下的重力，以及水平轨道对列车竖直向上的支持力；水平方向列车静止，无相对运动或相对运动趋势，因此水平方向不受力。
运动状态：列车处于静止状态，并且保持静止状态不变。
(2) 对平直公路上开启“定速巡航”的汽车：
受力情况：竖直方向受到竖直向下的重力，以及地面对汽车竖直向上的支持力；水平方向受到发动机提供的水平向前的牵引力，以及阻碍汽车运动的水平向后的阻力（包含空气阻力和地面的摩擦力）。
运动状态：汽车处于匀速直线运动状态（速度的大小和方向都不变），并且保持这个运动状态不变。
【答案】
(1) 列车受到竖直向下的重力和竖直向上的轨道支持力；列车处于静止状态，保持静止状态不变。
(2) 汽车受到竖直向下的重力、竖直向上的地面支持力、水平向前的牵引力、水平向后的阻力（空气阻力和地面摩擦力）；汽车处于匀速直线运动状态，保持匀速直线运动状态不变（速度的大小和方向均不变）。
【知识点】
受力分析、平衡状态、二力平衡
【点评】
本题结合生活中常见的交通工具，将物理知识与实际场景结合，考查受力分析与运动状态的判断，帮助理解“物体受力但运动状态不变”的本质是物体受平衡力作用，培养学生运用物理知识分析实际问题的能力。
【难度系数】
0.7
1. 物体受到几个力作用时,如果保持或状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于。
答案
静止
匀速直线运动
平衡状态
匀速直线运动
平衡状态
解析
【分析】
这是一道关于力的平衡的概念填空题，解题关键是准确回忆力的平衡的定义。首先思考：当物体受到几个力作用时，什么样的运动状态能说明这几个力相互平衡？根据所学物理知识，物体的平衡状态包含两种情况，分别是静止状态和匀速直线运动状态；当物体处于这两种状态时，作用在它上面的几个力相互平衡，此时物体所处的状态被称为平衡状态。结合题目中的空依次对应填写即可。
【解析】
根据力的平衡的定义可知：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。因此三个空依次填入静止、匀速直线运动、平衡状态。
【答案】
静止、匀速直线运动、平衡状态
【知识点】
力的平衡概念
【点评】
本题是对力的平衡核心概念的直接考查，属于基础识记类题目，主要检验学生对基本物理概念的记忆准确性，只要熟练掌握力的平衡的定义，就能轻松完成作答。
【难度系数】
0.9
这是一道关于力的平衡的概念填空题，解题关键是准确回忆力的平衡的定义。首先思考：当物体受到几个力作用时，什么样的运动状态能说明这几个力相互平衡？根据所学物理知识，物体的平衡状态包含两种情况，分别是静止状态和匀速直线运动状态；当物体处于这两种状态时，作用在它上面的几个力相互平衡，此时物体所处的状态被称为平衡状态。结合题目中的空依次对应填写即可。
【解析】
根据力的平衡的定义可知：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。因此三个空依次填入静止、匀速直线运动、平衡状态。
【答案】
静止、匀速直线运动、平衡状态
【知识点】
力的平衡概念
【点评】
本题是对力的平衡核心概念的直接考查，属于基础识记类题目，主要检验学生对基本物理概念的记忆准确性，只要熟练掌握力的平衡的定义，就能轻松完成作答。
【难度系数】
0.9
2. 二力平衡:物体在两个力作用下处于,称为二力平衡。
答案
平衡
状态
状态
解析
【分析】
这道题是对二力平衡定义的直接考查，解题时需回忆二力平衡的核心概念。我们要明确二力平衡的关键是物体的运动状态，当物体在两个力作用下运动状态保持不变，即处于平衡状态时，这两个力构成二力平衡，由此确定填空内容。
【解析】
根据二力平衡的定义：物体在两个力作用下处于平衡状态，称为二力平衡。因此横线处应填写“平衡状态”。
【答案】
平衡状态
【知识点】
二力平衡的定义
【点评】
本题属于基础概念识记题，主要考查学生对二力平衡基本定义的掌握，内容简单，只要牢记相关概念即可准确作答。
【难度系数】
0.9
这道题是对二力平衡定义的直接考查，解题时需回忆二力平衡的核心概念。我们要明确二力平衡的关键是物体的运动状态，当物体在两个力作用下运动状态保持不变，即处于平衡状态时，这两个力构成二力平衡，由此确定填空内容。
【解析】
根据二力平衡的定义：物体在两个力作用下处于平衡状态，称为二力平衡。因此横线处应填写“平衡状态”。
【答案】
平衡状态
【知识点】
二力平衡的定义
【点评】
本题属于基础概念识记题，主要考查学生对二力平衡基本定义的掌握，内容简单，只要牢记相关概念即可准确作答。
【难度系数】
0.9
例1 下列情境中的研究对象处于平衡状态的是()
A. 短道速滑运动员匀速转弯
B. 短跑运动员快速通过终点
C. 在球场上滚动的足球
D. 静止在水平冰面上的冰壶
A. 短道速滑运动员匀速转弯
B. 短跑运动员快速通过终点
C. 在球场上滚动的足球
D. 静止在水平冰面上的冰壶
答案
D
解析
【分析】
首先明确平衡状态的概念：物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，运动状态（速度的大小和方向）保持不变，此时物体处于平衡状态。接下来逐个分析选项：
1. 对于A选项，运动员匀速转弯时，速度方向发生改变，运动状态变化，不符合平衡状态的要求；
2. B选项中，短跑运动员快速通过终点后，速度会逐渐减小，运动状态改变，不是平衡状态；
3. C选项里，滚动的足球受到阻力作用，速度不断减小，运动状态发生变化，不处于平衡状态；
4. D选项中，冰壶静止在水平冰面上，处于静止状态，运动状态不变，符合平衡状态的定义。因此判断出处于平衡状态的是D选项。
【解析】
平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态（此时物体的运动状态，即速度的大小和方向均不发生改变）。
A. 短道速滑运动员匀速转弯：速度方向持续变化，运动状态改变，不处于平衡状态；
B. 短跑运动员快速通过终点：运动员冲过终点后速度逐渐减小，运动状态改变，不处于平衡状态；
C. 在球场上滚动的足球：足球受阻力作用，速度逐渐减小，运动状态改变，不处于平衡状态；
D. 静止在水平冰面上的冰壶：处于静止状态，运动状态不变，处于平衡状态。
综上，答案选D。
【答案】
D
【知识点】
平衡状态的判定；运动状态的改变
【点评】
本题考查对平衡状态概念的理解，核心是抓住平衡状态的两种表现（静止、匀速直线运动）以及运动状态不变的本质（速度大小和方向均不改变）。题目注重基础概念的应用，需要学生能准确分析不同情境下物体的运动状态变化情况，区分运动状态改变与不变的情况。
【难度系数】
0.8
首先明确平衡状态的概念：物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，运动状态（速度的大小和方向）保持不变，此时物体处于平衡状态。接下来逐个分析选项：
1. 对于A选项，运动员匀速转弯时，速度方向发生改变，运动状态变化，不符合平衡状态的要求；
2. B选项中，短跑运动员快速通过终点后，速度会逐渐减小，运动状态改变，不是平衡状态；
3. C选项里，滚动的足球受到阻力作用，速度不断减小，运动状态发生变化，不处于平衡状态；
4. D选项中，冰壶静止在水平冰面上，处于静止状态，运动状态不变，符合平衡状态的定义。因此判断出处于平衡状态的是D选项。
【解析】
平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态（此时物体的运动状态，即速度的大小和方向均不发生改变）。
A. 短道速滑运动员匀速转弯：速度方向持续变化，运动状态改变，不处于平衡状态；
B. 短跑运动员快速通过终点：运动员冲过终点后速度逐渐减小，运动状态改变，不处于平衡状态；
C. 在球场上滚动的足球：足球受阻力作用，速度逐渐减小，运动状态改变，不处于平衡状态；
D. 静止在水平冰面上的冰壶：处于静止状态，运动状态不变，处于平衡状态。
综上，答案选D。
【答案】
D
【知识点】
平衡状态的判定；运动状态的改变
【点评】
本题考查对平衡状态概念的理解，核心是抓住平衡状态的两种表现（静止、匀速直线运动）以及运动状态不变的本质（速度大小和方向均不改变）。题目注重基础概念的应用，需要学生能准确分析不同情境下物体的运动状态变化情况，区分运动状态改变与不变的情况。
【难度系数】
0.8
在物体上施加两个力使物体,采用法,分别探究两个力的大小、发生变化时,物体能否保持平衡。
答案
平衡
控制变量
方
向
控制变量
方
向
解析
【分析】
这道题考查二力平衡条件的探究实验。首先明确实验的核心目标是让物体处于平衡状态（如静止或匀速直线运动状态）；由于要探究多个因素对二力平衡的影响，需采用控制变量法，每次只改变一个因素，控制其他因素不变；二力平衡的条件包含力的大小、方向、作用线等，因此实验中会分别探究两个力的大小、方向发生变化时，物体能否保持平衡。
【解析】
在探究二力平衡条件的实验中，实验目的是使物体保持平衡状态；为了逐一探究各因素对二力平衡的影响，需采用控制变量法；实验过程中会分别改变两个力的大小、方向，观察物体是否能保持平衡。
【答案】
平衡；控制变量；方向
【知识点】
二力平衡条件；控制变量法
【点评】
本题聚焦二力平衡探究实验的基础内容，涵盖实验目的、研究方法及探究的关键因素，要求学生熟悉该实验的设计思路，掌握控制变量法在力学实验中的应用，属于基础识记类题目。
【难度系数】
0.7
这道题考查二力平衡条件的探究实验。首先明确实验的核心目标是让物体处于平衡状态（如静止或匀速直线运动状态）；由于要探究多个因素对二力平衡的影响，需采用控制变量法，每次只改变一个因素，控制其他因素不变；二力平衡的条件包含力的大小、方向、作用线等，因此实验中会分别探究两个力的大小、方向发生变化时，物体能否保持平衡。
【解析】
在探究二力平衡条件的实验中，实验目的是使物体保持平衡状态；为了逐一探究各因素对二力平衡的影响，需采用控制变量法；实验过程中会分别改变两个力的大小、方向，观察物体是否能保持平衡。
【答案】
平衡；控制变量；方向
【知识点】
二力平衡条件；控制变量法
【点评】
本题聚焦二力平衡探究实验的基础内容，涵盖实验目的、研究方法及探究的关键因素，要求学生熟悉该实验的设计思路，掌握控制变量法在力学实验中的应用，属于基础识记类题目。
【难度系数】
0.7
[实验过程]
如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里加钩码。
(1)在两个托盘里分别放上一个钩码,发现小车处于状态,即小车的运动状态不变。
(2)在右边托盘里再添加一个钩码,发现小车向(选填"左"或"右")运动,即小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
(3)从右边托盘里取出一个钩码,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,发现小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
(4)将连接小车右侧托盘的细线改挂在小车左侧挂钩处,使$ F_{2} $的方向与$ F_{1} $相同,发现小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
[实验结论]
比较实验过程中的(1)(2)可知,当作用在小车上的两个力方向相反,且在同一直线上时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力;
比较实验过程中的(1)(3)可知,当作用在小车上的两个力大小相等、方向相反时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力在上;
比较实验过程中的(1)(4)可知,当作用在小车上的两个力大小相等,且在同一直线上时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力方向。
如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里加钩码。
(1)在两个托盘里分别放上一个钩码,发现小车处于状态,即小车的运动状态不变。
(2)在右边托盘里再添加一个钩码,发现小车向(选填"左"或"右")运动,即小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
(3)从右边托盘里取出一个钩码,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,发现小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
(4)将连接小车右侧托盘的细线改挂在小车左侧挂钩处,使$ F_{2} $的方向与$ F_{1} $相同,发现小车的运动状态(选填"改变"或"不变")。
[实验结论]
比较实验过程中的(1)(2)可知,当作用在小车上的两个力方向相反,且在同一直线上时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力;
比较实验过程中的(1)(3)可知,当作用在小车上的两个力大小相等、方向相反时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力在上;
比较实验过程中的(1)(4)可知,当作用在小车上的两个力大小相等,且在同一直线上时,要使小车保持运动状态不变,必须使作用在小车上的两个力方向。
答案
静止
右
改变
改变
改变
大小相等
同一直线
相反
右
改变
改变
改变
大小相等
同一直线
相反
解析
【分析】
本题是探究二力平衡条件的实验，解题时需结合二力平衡的条件（大小相等、方向相反、作用在同一直线、作用在同一物体上），通过分析每个实验步骤中受力情况，判断小车的运动状态变化，进而归纳二力平衡的条件：
1. 当两端托盘各放一个钩码时，小车受到的两个拉力大小相等、方向相反且在同一直线，受力平衡，运动状态不变；
2. 右侧加钩码后，右侧拉力大于左侧，合力向右，小车运动状态改变；
3. 小车扭转角度后，两个拉力不在同一直线，受力不平衡，运动状态改变；
4. 两个力方向相同时，合力不为零，小车运动状态改变；
再通过对比不同实验步骤，总结出二力平衡的各个条件。
【解析】
(1) 在两个托盘里分别放上一个钩码，小车受到的两个拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，因此小车处于静止状态，运动状态不变。
(2) 在右边托盘里再添加一个钩码，右侧拉力大于左侧拉力，合力方向向右，所以小车向右运动，小车的运动方向发生变化，即运动状态改变。
(3) 把小车扭转一个角度后释放，此时两个拉力不在同一直线上，小车受力不平衡，会转回原来的位置，运动方向发生变化，因此运动状态改变。
(4) 将右侧细线改挂在左侧挂钩处，两个力方向相同，合力为两力之和，小车会加速运动，运动状态改变。
[实验结论]
比较(1)(2)：(1)中两力大小相等，小车运动状态不变；(2)中两力大小不等，运动状态改变，因此要使小车运动状态不变，两个力必须大小相等；
比较(1)(3)：(1)中两力在同一直线上，小车运动状态不变；(3)中两力不在同一直线上，运动状态改变，因此两个力必须在同一直线上；
比较(1)(4)：(1)中两力方向相反，小车运动状态不变；(4)中两力方向相同，运动状态改变，因此两个力方向必须相反。
【答案】
(1) 静止
(2) 右；改变
(3) 改变
(4) 改变
实验结论：大小相等；同一直线；相反
【知识点】
二力平衡条件；力与运动的关系
【点评】
本题通过控制变量法探究二力平衡的条件，通过改变力的大小、方向、作用线的位置，观察小车运动状态的变化，直观地验证了二力平衡的各个条件，帮助理解力与运动状态的关系，是力学基础实验题。
【难度系数】
0.7
本题是探究二力平衡条件的实验，解题时需结合二力平衡的条件（大小相等、方向相反、作用在同一直线、作用在同一物体上），通过分析每个实验步骤中受力情况，判断小车的运动状态变化，进而归纳二力平衡的条件：
1. 当两端托盘各放一个钩码时，小车受到的两个拉力大小相等、方向相反且在同一直线，受力平衡，运动状态不变；
2. 右侧加钩码后，右侧拉力大于左侧，合力向右，小车运动状态改变；
3. 小车扭转角度后，两个拉力不在同一直线，受力不平衡，运动状态改变；
4. 两个力方向相同时，合力不为零，小车运动状态改变；
再通过对比不同实验步骤，总结出二力平衡的各个条件。
【解析】
(1) 在两个托盘里分别放上一个钩码，小车受到的两个拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，因此小车处于静止状态，运动状态不变。
(2) 在右边托盘里再添加一个钩码，右侧拉力大于左侧拉力，合力方向向右，所以小车向右运动，小车的运动方向发生变化，即运动状态改变。
(3) 把小车扭转一个角度后释放，此时两个拉力不在同一直线上，小车受力不平衡，会转回原来的位置，运动方向发生变化，因此运动状态改变。
(4) 将右侧细线改挂在左侧挂钩处，两个力方向相同，合力为两力之和，小车会加速运动，运动状态改变。
[实验结论]
比较(1)(2)：(1)中两力大小相等，小车运动状态不变；(2)中两力大小不等，运动状态改变，因此要使小车运动状态不变，两个力必须大小相等；
比较(1)(3)：(1)中两力在同一直线上，小车运动状态不变；(3)中两力不在同一直线上，运动状态改变，因此两个力必须在同一直线上；
比较(1)(4)：(1)中两力方向相反，小车运动状态不变；(4)中两力方向相同，运动状态改变，因此两个力方向必须相反。
【答案】
(1) 静止
(2) 右；改变
(3) 改变
(4) 改变
实验结论：大小相等；同一直线；相反
【知识点】
二力平衡条件；力与运动的关系
【点评】
本题通过控制变量法探究二力平衡的条件，通过改变力的大小、方向、作用线的位置，观察小车运动状态的变化，直观地验证了二力平衡的各个条件，帮助理解力与运动状态的关系，是力学基础实验题。
【难度系数】
0.7
