第六章 力及运动

一、牛顿第一定律1.内容一切物体在_________________的时候，总保持_____________状态或_____状态.2.惯性(1)定义：物体保持______________的性质.(2)特点：是一切物体所固有的一种_____.没有受到外力作用匀速直线运动静止运动状态不变属性第六章力与运动【活学巧用】紧斧头斧柄撞到坚硬的树墩上时立即停止向下运动，而斧头由于具有______会继续__________，这样斧头就被套紧了．答案：惯性向下运动二、力的合成1.合力：产生的作用效果跟________________产生的效果相同的一个力.2.分力：组成_______________.3.二力合成:求_____力的合力.4.同一直线上二力的合成(1)同向①大小:F合=______；②方向:跟_______________相同.几个力共同作用合力的每一个力两个F1+F2这两个力的方向(2)反向①大小：F合=________；②方向：跟_____________的方向相同.|F1-F2|较大的那个力【活学巧用】推车两人所用的力都是100N，则两人对小车的合力是_________N，合力的方向是_________(选填“水平向左”或“水平向右”)．答案：200水平向右三、力的平衡1.平衡状态：保持_____或_____________状态.2.平衡力：使物体处于_________的两个力(或多个力).3.二力平衡条件(1)作用在_________上.(2)大小_____.(3)方向_____.(4)作用在_________上.静止匀速直线运动平衡状态同一物体相等相反同一直线【活学巧用】茶杯受到的力重为3N的茶杯静止在水平桌面上，水平桌面对茶杯支持力的大小等于_______N，方向_________．答案：3竖直向上

一、对牛顿第一定律的理解1.“一切物体”是指宇宙中所有的宏观物体，大到星体、小到空中的尘埃，包括固体、液体和气体．说明该规律适合于所有物体(运动的物体和静止的物体)，具有普遍意义．2.“没有受到外力作用”是定律成立的条件，包含两层意思：(1)该物体确实没受到任何外力的作用．这是一种理想化的情况，实际上，现实中没有不受外力的物体；(2)该物体在某个方向上不受力或者受平衡力，在这个方向上遵守牛顿第一定律．3.“总保持匀速直线运动状态或静止状态”的含义：(1)原来运动的物体在没有受到外力作用的时候，将保持匀速直线运动状态；(2)原来静止的物体在没有受到外力作用的时候，将保持静止状态．“或”指两种状态必居其一，不能同时存在．【中考警示】(1)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过推理而抽象概括出来的．我们周围的物体都要受到力的作用，因此不可能用实验来直接证明这一定律．(2)运动状态发生改变的物体，都是因为受到了力的作用，因此力是改变物体运动状态的原因．【典例1】(2011·河源中考)小雨同学通过绳子拉着一石块在水平桌面上做匀速圆周运动，假设它受到的力全都消失，则该石块将()A.做匀速直线运动B.继续做匀速圆周运动C.落到地面上D.立即停止运动二、正确理解惯性1.对“保持运动状态不变的性质”的理解：静止的物体总想继续保持原来的静止状态；运动的物体总想继续保持原来的运动状态．2.普遍性：惯性是一切物体所固有的一种属性，一切物体在任何情况下都有惯性．惯性与外界条件无关，与受力与否、受力大小、处于何种状态和运动状态如何改变等均无关．3.特点：惯性不是力，不能把惯性叫做“惯性力”，不能说物体受到“惯性作用”，也不能把惯性与物体受到的力进行大小比较．4.大小：物体的惯性大小只与质量有关，物体的质量越大，惯性就越大；质量越小，惯性就越小．质量是惯性大小的惟一量度．【典例2】(2012·临沂中考)关于物体的惯性，下列说法正确的是()A．足球在静止时没有惯性，运动时才具有惯性B．跳远运动员起跳以前要助跑，是为了获得惯性C．赛车在高速行驶时不容易停下来，是由于速度越大惯性越大D．百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来，是因为运动员具有惯性【思维导图】解决有关惯性的题目时，应该注意以下几点：三、二力平衡与相互作用力的理解与判断1.平衡状态与平衡力的理解(1)只有物体保持静止或匀速直线运动状态时，物体才处于平衡状态．(2)处于平衡状态的物体(即保持静止或匀速直线运动状态的物体)，一定受平衡力作用．(3)判断二力是否平衡要抓住四个条件：同体、等大、共线、反向．(4)平衡力的合力一定等于0．(5)当物体在某一方向上处于静止或匀速直线运动状态时，物体在这个方向上受平衡力，即在这个方向上的合力为零．2.二力平衡的应用(1)求力的大小：已知二力平衡的其中一个力，求另一个力．①用弹簧测力计测量物体所受的重力；②用弹簧测力计水平拉物体做匀速直线运动，摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．(2)判断物体的运动状态：如果物体受到的力是平衡力，则物体处于静止或匀速直线运动状态．3.平衡力和相互作用力的比较一对平衡力一对相互作用力不同点定义力的性质力作用的物体相同点使物体处于平衡状态的两个力物体间发生相互作用时产生的两个力可能是同性质力也可能不是同性质力一定是同性质力作用在同一物体上(同体性)作用在两个物体上(异体性)两力大小相等、方向相反、作用在同一直线上【中考警示】(1)判断二力平衡时，四个条件缺一不可，必须逐一判断.(2)二力平衡并不代表物体只能受两个力的作用，可能是物体在某一方向上受到的两个力平衡，而在其他方向上还受另外的力.【典例3】(2012·眉山中考)关于在平直公路上匀速行驶的汽车的受力分析中，下列各对力中属于平衡力的是()A．汽车受到的牵引力和汽车受到的重力B．汽车受到的牵引力和汽车受到的阻力C．地面对汽车的支持力和汽车受到的阻力D．地面对汽车的支持力和汽车对地面的压力【思维导图】根据二力平衡的四个条件判断两个力是否是平衡力时，要按照下列顺序进行判断：受力物是大小是方向是是否在同否相同否相等否相反一直线上【备选例题】(2011·鸡西中考)如图所示，当你手握饮料罐时，手和罐都在空中静止，且罐底所在平面是水平的．以下各对力中属于平衡力的是()A.手对罐的压力与罐对手的压力B.罐受到的重力与手对罐的压力C.罐受到的重力与手对罐的摩擦力D.罐对手的摩擦力与手对罐的摩擦力【解析】选C．手对罐的压力与罐对手的压力，这两个力是一对相互作用力；罐受到的重力方向竖直向下，而手对罐的压力是垂直罐侧面向里，这两个力的方向不在同一直线上，既不是平衡力也不是相互作用力；罐受到的重力与手对罐的摩擦力，这两个力都是作用在罐上，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，这两个力是一对平衡力．罐对手的摩擦力与手对罐的摩擦力，这两个力是一对相互作用力．故选C.四、对力和运动关系的理解物体受力情况不受力受力受平衡力受非平衡力物体运动状态发生改变物体运动状态不发生改变保持匀速直线运动状态保持静止状态【中考警示】(1)力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，要想改变物体的运动状态就必须对物体施加力的作用．(2)实际上不受力的物体是不存在的，所以当物体处于平衡状态即运动状态保持不变时，物体一定受到平衡力的作用．【典例4】(2011·聊城中考)关于力和运动的关系，下列说法中正确的是()A.力是维持物体运动状态的原因B.物体只要运动就需要力的作用C.力是改变物体运动状态的原因D.物体受到力的作用，运动状态一定改变【思维导图】由于不受力的物体是不存在的，所以物体的平衡状态与平衡力之间存在必然的因果关系，可以相互判定：一、实验探究：探究牛顿第一定律1.实验器材：滑块、斜面、三种表面_____________的木板．2.实验方法：__________法、__________法.3.分析与论证(1)实验结论：水平面越光滑，滑块受到的摩擦阻力越___，滑块运动的距离就越____，滑块的速度减小得就越___，滑块运动的时间就越____．粗糙程度不同控制变量科学推理小长慢长(2)理想推理：假如水平面足够光滑(完全没有摩擦阻力)，滑块的速度将_________，将会___________________，即小车将保持______________状态.4.问题探究(1)三次实验过程中，为什么要让滑块从斜面的同一高度开始自由滑下？提示：这样可以保证小车在三次实验中滑到水平面时的速度相等．不会减小匀速地永远运动下去匀速直线运动(2)小车在三种水平面上受到的摩擦力有什么关系？提示：摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度都有关，由于小车对三种水平面的压力相等，所以小车受到的摩擦力取决于水平面的粗糙程度，水平面越光滑，小车受到的摩擦力就越小．(3)通过实验能否直接得出“牛顿第一定律”？为什么？如果不能，“牛顿第一定律”是怎样得出的？提示：不能，因为世界上既不存在“绝对光滑”的物体表面，也不存在“不受任何外力”的物体．“牛顿第一定律”是在大量经验事实的基础上，通过推理而抽象概括出来的，是一种理想状态．科学推理法是一种非常重要的物理学方法．【中考警示】(1)此实验过程中，水平面的粗糙程度应该逐渐光滑，让滑块受到的摩擦力逐渐减小，便于进行“无摩擦的假设与推理”．(2)注意正确区分实验结论和理想结论，二者不可混为一谈．【典例1】(2012·梅州中考)用如图所示的实验装置研究“运动和力”的关系.(1)让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在竖直方向上受到的________力和_________力相平衡，其作用效果相互抵消，相当于小车只受到水平方向上的摩擦力作用.(2)每次都让小车从同一个斜面的同一高度位置由静止开始滑下，是为了使小车滑到斜面底端时具有相同__________.(3)比较图中小车在不同表面滑行的最大距离，可以得出：在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越__________，速度减小得越___________.(4)在此实验的基础上进行合理的推理，可以得到：运动物体不受外力作用时，它将__________________.【精讲精析】(1)由于小车在水平面上运动，竖直方向受到重力与支持力，二者大小相等方向相反，是一对平衡力，其作用效果相互抵消.(2)同一物体在水平面上运动距离的大小跟物体运动速度和接触面的粗糙程度有关.研究运动距离和接触面粗糙程度的关系，要控制速度大小不变，故让小车从同一高度由静止滑下.(3)在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，运动速度减小得越慢，运动的距离就越远.(4)由实验知，小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越远，小车之所以最终会停下来，是因为受到摩擦力的作用.故可推出：如果物体不受任何力，则物体将永远地保持匀速直线运动状态．答案：(1)重支持(2)速度(3)小慢(4)保持匀速直线运动【延伸探究】结合典例探究以下问题：(1)上述实验中用小车代替滑块，其原因是_____________．(2)为了研究这一问题，三百多年前，意大利学者伽利略设计了一个理想实验(如图所示)，把经验事实与抽象思维结合在一起推测．下列说法中有一个是经验事实，其余是推论：①减小另一个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍能达到原来的高度．②将两个斜面对接，让静止小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动．将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列____________，其中__________是经验事实，________是推论(只写序号即可)．小车受到的摩擦力比滑块小得多②③①④②①③④二、实验探究：探究二力平衡条件1.实验器材：两端带定滑轮的光滑木板、小车、两个托盘、砝码、细线．2.实验方法：___________.3.问题探究(1)实验中，如何判断小车是否处于平衡状态？提示：小车的平衡状态有两种情况，即静止状态或匀速直线运动状态．当小车保持静止或匀速直线运动状态时，都可以判定小车处于平衡状态．控制变量法(2)为什么要选用小车而不用木块，并且要求桌面光滑？提示：实验中需要尽量减小摩擦力的影响，小车和桌面为滚动摩擦，可大大减小摩擦，桌面光滑也可以减小摩擦．(3)实验中如何改变拉力的大小？提示：利用砝码的重力对小车产生拉力作用，通过改变砝码的个数，来改变对小车的拉力大小．(4)如何设计实验探究：相互平衡的两个力是否作用在同一直线上？提示：思路：控制两个力的大小相等、方向相反且作用在一个物体上，让两个力作用在两条直线上即两个力的作用线平行，观察小车是否处于平衡状态．操作：在两个托盘内各放一个相同的砝码，使小车处于静止状态，然后把小车转动一个角度，观察此时作用在小车上的两个力是否在一条直线上，最后松手，观察小车的运动状态．【典例2】(2011·无锡中考)如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景．(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向______，并通过调整_______________来改变拉力的大小．相反钩码的数量(2)当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片_____________(选填“能”或“不能”)平衡.设计此实验步骤的目的是为了探究______________________________．(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是__________________．不能不在同一直线上的两个力能否平衡把小卡片剪为两半(4)在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验．其主要原因是___________．A．减小了摩擦力对实验结果的影响B．小卡片是比较容易获取的材料C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡D．小卡片容易扭转A【延伸探究】结合典例探究以下问题：(1)上述实验中，当小卡片处于静止状态或__________状态时我们认为它受到的力是平衡力．(2)如果选用乙装置进行实验，可能会出现的异常现象有_________________________________________(写出一种即可)．【解析】(1)当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体受到的力是平衡力．(2)当两个拉力的大小相差不大时，两个拉力的合力等于物体受到的静摩擦力，所以此时物体仍处于静止状态．答案：(1)匀速直线运动(2)两个拉力大小不相等时，木块仍处于静止状态一、牛顿第一定律1.(2012·武汉中考)如图是探究阻力对物体运动的影响的实验装置.下列说法错误的是()A.每次实验时，应使小车滑到水平面时的初速度相等B.由于惯性，小车到达水平面后继续向前运动C.水平表面越粗糙，小车的速度减小得越快D.实验表明，力是维持物体运动的原因【解析】选D.每次实验时，应使小车滑到水平面时的初速度相等，是通过控制小车在斜面上的高度实现的.A说法对；小车从斜面上滑下时，由于惯性，小车到达水平面后继续向前运动.B说法对；水平表面越粗糙，小车受到的阻力越大，小车的速度减小得越快，小车滑行的距离越短.C说法对；该实验表明：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因.D说法错.2.(2011·泉州中考)在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，那么宇宙飞船将()A.立即静止B.减速飞行C.加速飞行D.匀速飞行【解析】选D．本题考查运动和力的关系.在太空中飞行的宇宙飞船，如果它受到的一切外力消失，根据牛顿第一定律可知，一切物体不受外力时，原来运动的物体将做匀速直线运动，所以宇宙飞船将匀速飞行，故选D．3.(2012·陕西中考)如图是牛顿第一定律的实验基础之一，让同一小车从斜面相同高度静止下滑，比较小车在不同水平面上通过的_________，据此可以推理得出：当水平面绝对光滑时，小车将做___________.【解析】小车应从斜面同一高度上由静止滑下，使其到达斜面底端的初始速度相等，比较在不同的水平面上小车通过的距离(或路程).从实验中可以看出，水平面越光滑，对小车的阻力越小，小车运动得越远，小车的速度减小得越慢.当水平面绝对光滑时，小车受到的阻力为0，即小车在水平方向上不受力的作用时，小车将会做匀速直线运动.牛顿就是在上述实验的基础上科学推理得到了牛顿第一定律.通过对理想状态的想象与推理，得出进一步的结论，这种方法叫推理法，也被称为理想实验法.答案：距离(或路程)匀速直线运动【中考警示】不能正确建立“理想模型”：我们周围的一切物体都受到外力的作用，不受任何外力作用的物体是不存在的．“没有受到外力作用”是一种理想状态，它包含物体在某一方向上不受外力作用．二、惯性及其应用4.(2011·自贡中考)关于物体的惯性，下列说法正确的是()A.惯性是物体的一种属性B.物体只有静止时才有惯性C.物体只有受力作用时才具有惯性D.物体只有运动时才具有惯性【解析】选A．惯性是物体的一种属性，任何物体都有惯性，与物体的受力情况和运动状态无关，故选A．5.(2012·株洲中考)中学生喜爱的体育运动中，涉及许多物理知识，下列没有利用惯性的是()A．穿钉鞋跑步B．跳远时助跑C．滑步推铅球D．远距离投篮【解析】选A.跳远时助跑、滑步推铅球、远距离投篮都利用了物体的惯性.穿钉鞋跑步时，由于钉鞋的鞋底比较粗糙，增大了鞋底与地面之间的摩擦力，能够防止打滑，所以穿钉鞋跑步是利用了摩擦力的相关知识.6.(2012·苏州中考)如图所示，用尺快速击打最下面的棋子，最下面的棋子被击后飞出去，说明力可以改变物体的_______________；上面的棋子仍然留在原处(且在重力的作用下下落)，是因为棋子具有___________．【解析】下面的棋子是受到力的作用改变了运动状态才飞出去的，上面的棋子由于惯性仍要保持原来的运动状态，所以留在了原处.答案：运动状态惯性三、二力的合成7.(2011·三明中考)质量为60kg的张华同学，游览上海东方明珠乘坐观光电梯，若电梯加速上升时对他的支持力是700N，则张华同学所受重力与支持力的合力大小和方向是(g取10N/kg)()A.1300N竖直向下B.1300N竖直向上C.100N竖直向下D.100N竖直向上【解析】选D.竖直向下的重力为600N，竖直向上的支持力为700N，所以合力为100N，且方向与较大力的方向相同，即与支持力的方向相同，为竖直向上．8．(2012·内江中考)如图所示，一人用F=250N的力竖直向上提起一质量m=20kg的水桶，请你作出向上提起水桶过程中水桶所受合力的示意图.【解析】G=mg=20kg×9.8N/kg=196N，水桶受到重力与拉力F的作用，二力的合力为二力大小之差，即F合=54N.方向与拉力的方向相同，竖直向上.答案：如图所示【方法技巧】(1)等效替代法：在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他几个物理量，但不会改变物理效果，如用合力替代各个分力，这种方法叫等效替代法．(2)求同一直线上的两个力的合力，关键是判断两个力的方向是否相同，请按照以下思路进行判断：四、二力平衡9．(2012·成都中考)如图所示，无风时，站在地面上的小蚂蚁骄傲地托着果实.对于该静止的果实，下列说法正确的是()A．果实受到重力和蚂蚁的支持力作用，这是一对平衡力B．果实受到重力和蚂蚁的支持力作用，这是一对相互作用力C．果实能够静止，是因为蚂蚁对它的支持力小于果实受到的重力D．果实能够静止，是因为蚂蚁对它的支持力大于果实受到的重力【解析】选A.对果实进行受力分析可知，它受到重力和蚂蚁的支持力，由于果实处于静止状态，这两个力同时满足“同体”“等大”“反向”和“共线”四个条件，所以重力和支持力是一对平衡力.果实能够静止，正是因为它受到的重力和支持力是一对平衡力，大小相等，两力的作用效果可以相互抵消.所以只有A选项是正确的.10．(2012·杭州中考)如图所示，用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推动.这时，木箱受到的()A．推力小于摩擦力B．推力和摩擦力大小一定相等C．推力一定小于重力D．推力和摩擦力方向相同【解析】选B.本题考查了二力平衡在实际生活中的运用.木箱在水平桌面上静止时，水平方向受力平衡，即人对木箱的推力与地面对木箱的摩擦力大小相等.11.(2011·成都中考)在探究“二力平衡的条件”的实验中：(1)实验装置如图所示，实验目的