Question

將一個質量為1kg的皮球豎直向上拋出，它先減速上升，然后加速下降．求：（g=10N/kg）
（1）皮球受重力是多少？
（2）若皮球上升、下降受空氣阻力大小恒為2N，則皮球上升、下降時受的合力分別是多少？（不計空氣浮力）
（3）若皮球下降受空氣阻力要隨著速度增大而增大，那么請你推測：在下降空間足夠大的情況下，皮球在落地前最終處于什么運動狀態(tài)？受到的合力是多少？

Answer 1

解：（1）根據(jù)G=mg得：
皮球重力為G=mg=1kg×10N/kg=10N；
（2）當皮球上升時，受力情況如圖1．
∵阻力與重力的方向都豎直向下．
∴F_合=G+f_阻=10N+2N=12N；合力方向是豎直向下的．
當皮球下降時，受力情況如圖2．
∵受到豎直向下的重力和豎直向上的阻力，皮球受到這兩個力的方向相反．
∴合力F_合′=G-f_阻=10N-2N=8N．合力方向也是豎直向下的．
（3）因為皮球下降時重力大于阻力，皮球受非平衡力的作用，所以皮球下降速度會增大；若皮球下降受空氣阻力要隨著速度增大而增大，則當阻力增大到于重力相等時，皮球就會受平衡力作用，于是皮球處于勻速直線運動狀態(tài)，受到的合力為零．
答：（1）皮球受重力是10N．
（2）若皮球上升、下降受空氣阻力大小恒為2N，則皮球上升、下降時受的合力分別是12N、8N．
（3）若皮球下降受空氣阻力要隨著速度增大而增大，皮球在落地前最終處于勻速直線運動狀態(tài)，受到的合力為零．
分析：根據(jù)同一直線上力的合成方法解題：
（1）已知皮球的質量為1kg，根據(jù)G=mg即可求重力；
（2）兩力在同一直線上方向相同時，合力的大小等于兩分力的大小之和，方向與分力方向相同；兩力在同一直線上，方向相反時，合力大小等于兩力大小之差，方向與較大的力的方向相同；
（3）知道物體運動狀態(tài)的改變是物體受非平衡力作用的結果，若物體受平衡力的作用則運動狀態(tài)保持不變．
點評：本題考查了同一直線上力的合成，是一道基礎題；解題的關鍵是判斷出皮球運動時受到的阻力方向．