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题目 (2012年山东基本能力·85)力是物体间的相互作用,下列有关力的图示(图1)及表述正确的是
答案 B、D.
关于A选项的解析:由于在不同纬度处重力加速度g不同,旅客所受重力不同,故对飞机的压力不同,A错误.
问题提出 如图2,飞机在绕地球飞行,可以看成环绕模型,则可以将飞机看成匀速圆周运动,飞机所受万有引力就等于重力.对飞机中的人受力分析,受到重力和支持力,其合力提供向心力,若飞机在做匀速圆周运动,那么向心力大小不变,飞机对人的支持力大小不变,故旅客对飞机的压力大小就不变.难道是答案错了,如果答案没有错,那问题出在什么地方呢?
笔者思考 飞机从北向南飞行不是相对地心,而是相对地面飞行,即以地心为参考系,飞机同时参加两个运动,一个是从北向南分运动;另一个是随地球自转一起运动,角速度就等于地球自转角速度,但轨道半径在变化.造成压力变化的是第二个分运动,这和静止在地球上不同纬度处物体的重力变化道理相同,即因半径变化,Fn=mrω2所需向心力变化,而重力发生改变.第一个从北向南的分运动,即在一定的轨道上做匀速圆周运动,故不会引起重力的变化.综上分析飞机在不同的纬度处,旅客所受重力不同,故对飞机压力不同.
教学建议:解决本题的关键就在搞清飞机的运动.首先要提醒学生,无特殊说明时我们都是选取地面为参考系;其次,飞机从北向南运动,是相对地面的,为了研究问题的方便,可以将它分解为两个分运动,如图;最后,分别对两个分运动研究,说明压力变化的原因.这样层层深入,即能够将问题分析清楚,又便于学生的理解.
答案 B、D.
关于A选项的解析:由于在不同纬度处重力加速度g不同,旅客所受重力不同,故对飞机的压力不同,A错误.
问题提出 如图2,飞机在绕地球飞行,可以看成环绕模型,则可以将飞机看成匀速圆周运动,飞机所受万有引力就等于重力.对飞机中的人受力分析,受到重力和支持力,其合力提供向心力,若飞机在做匀速圆周运动,那么向心力大小不变,飞机对人的支持力大小不变,故旅客对飞机的压力大小就不变.难道是答案错了,如果答案没有错,那问题出在什么地方呢?
笔者思考 飞机从北向南飞行不是相对地心,而是相对地面飞行,即以地心为参考系,飞机同时参加两个运动,一个是从北向南分运动;另一个是随地球自转一起运动,角速度就等于地球自转角速度,但轨道半径在变化.造成压力变化的是第二个分运动,这和静止在地球上不同纬度处物体的重力变化道理相同,即因半径变化,Fn=mrω2所需向心力变化,而重力发生改变.第一个从北向南的分运动,即在一定的轨道上做匀速圆周运动,故不会引起重力的变化.综上分析飞机在不同的纬度处,旅客所受重力不同,故对飞机压力不同.
教学建议:解决本题的关键就在搞清飞机的运动.首先要提醒学生,无特殊说明时我们都是选取地面为参考系;其次,飞机从北向南运动,是相对地面的,为了研究问题的方便,可以将它分解为两个分运动,如图;最后,分别对两个分运动研究,说明压力变化的原因.这样层层深入,即能够将问题分析清楚,又便于学生的理解.