运动和力 省赛获奖

第二篇物质科学(一)第16课时运动和力(二)一、二力平衡考点1概述二力平衡的概念一个物体在两个力的作用下，如果保持_______状态或_____________运动状态，就说这两个力是_______的。考点2说明二力平衡的条件作用在一个物体上的两个力，如果________、_______，并且在______________上，则这两个力就彼此平衡。静止匀速直线平衡大小相等方向相反同一条直线考点3应用二力平衡条件解释有关现象应用二力平衡条件解释有关问题时，首先要确定物体是否平衡且受到两个力，其次再利用二力平衡条件，根据已知的一个力的三要素去推知另一个力的三要素。考点4根据物体的受力情况，解释物体运动状态变化的原因1．当物体处于平衡状态时，可依据______________，用已知的力去推断未知力的大小和方向。也可以根据两个力是平衡力推断出物体一定处于平衡状态，保持原来运动状态_______。二力平衡条件不变2．当物体运动状态改变时，物体一定受到_________作用，反之当物体受到非平衡力作用时，运动状态一定发生________。非平衡力改变1.(2019·金华、义乌、丽水)一只手握住甲、乙两个核桃，逐渐增大握力，发现甲核桃碎裂时乙核桃完好。下列有关两核桃相互挤压时的说法正确的是()A．两核桃相接触部位受到的压强相等B．甲对乙的作用力小于乙对甲的作用力C．甲对乙的作用力没有使乙核桃发生形变D．甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对平衡力A2．为了研究摆锤的摆动，小明用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤从A点静止释放，利用频闪照相技术拍摄摆锤在相同时间间隔的位置(如图)。(1)摆锤到达最高点B时，是否处于平衡状态？______(2)小明发现摆锤从A点到O点时速度越来越大，他从照片中获得的证据是

。否摆锤相邻位置间隔越来越大二、牛顿第一定律考点5描述牛顿第一定律的内容1．一切物体在没有受到外力作用时，总____________或___________________。2．牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。3．牛顿第一定律是在大量经验事实基础上，通过推理概括出来的。我们周围的物体，都受到这个力或那个力的作用，因此不可能用实验来直接证明这一定律。保持静止状态匀速直线运动状态考点6概述惯性的概念1．物体保持运动状态不变的特性叫做惯性。惯性是物体的一种属性，与物体是否运动、运动速度的大小、是否受力、受力的大小均无关。惯性的大小取决于______________。2．一切物体都具有惯性。物体的质量考点7用惯性解释有关常见现象在应用惯性解释有关常见现象时，不能说物体受到惯性的作用，因为惯性是物体的属性，应该说物体由于惯性。3.(2018·杭州)大游轮向东匀速直线行驶，小金面朝游轮前进方向，在游轮上的A位置竖直向上起跳，落下时的位置在(不计空气阻力)()A．A位置的东侧B．A位置的西侧C．A位置D．以上三种情况都有可能C4．(2019·潍坊)2019年4月28日，第55届世界乒乓球锦标赛单项赛在匈牙利结束，中国乒乓球队时隔八年再度包揽单项赛全部五枚金牌。如图是运动员在比赛中的场景，下列说法正确的是()A．乒乓球速度越大，惯性越大B．击球时，球和拍都会发生弹性形变C．球在空中运动时，运动状态不变D．球被水平击出后，若所受外力全部消失，球将立即竖直下落B

高频点1二力平衡条件的应用★例1(2019·赤峰)如图所示，一个木箱放在水平地面上，小明同学用5N的水平推力向右推木箱，但未推动。下列二力平衡的是()A．木箱对地面向下的压力、地面对木箱向上的支持力B．地面对木箱向左的摩擦力、人对木箱向右的推力C．人对木箱向右的推力、地面对木箱向上的支持力D．木箱对地面向下的压力、地面对木箱向左的摩擦力B【解析】A.木箱对地面向下的压力、地面对木箱向上的支持力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在两个物体上，是一对相互作用力，故A错误；B.地面对木箱向左的摩擦力、人对木箱向右的推力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上，是一对平衡力，故B正确；C.人对木箱向右的推力、地面对木箱向上的支持力不是作用在同一条直线上，不是一对平衡力，故C错误；D.木箱对地面向下的压力、地面对木箱向左的摩擦力不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故D错误。故选B。1．(2018·扬州)如图所示，A物体在斜面上处于静止状态，关于A所受的摩擦力说法正确的是()A．物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上B．物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向下C．物体A受到的摩擦力方向不是沿斜面向上，就是沿斜面向下D．物体A受到的摩擦力可以为零D高频点2牛顿第一定律★例2“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡儿和牛顿等科学家不断完善的过程。CAB(1)伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：

(用字母表示)。(2)笛卡儿在伽利略观点的基础上进一步完善：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡儿的观点有什么不足？________________________________________。没有涉及静止物体的运动规律【解析】(1)图中各实验和推理的顺序应是先实验再推理，图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以先C再A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是CAB；(2)牛顿第一定律的内容是一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，而笛卡儿的观点中，只涉及到了物体做匀速直线运动的情况，没有提及静止物体的运动规律，所以这是他的观点的不足之处。2．(2018·临沂)如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是()A．小球在A、C处的势能最大B．小球在B处只受重力作用C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止B高频点3惯性★例3(2019·广州)静止在水平地面上的密闭装置内部如图所示，装置内部固定着一根竖直的杆，杆顶有一小球，忽略杆和球间的摩擦。由于装置开始沿某一水平方向做直线运动，小球从杆上落下，刚离开杆时的俯视图如图2所示，请由此判断装置是向哪个方向运动()A．东B．南C．西D．北B【解析】忽略杆和球间的摩擦，装置开始沿某一水平方向做直线运动时，小球由于惯性仍然要保持原来的静止状态，所以小球会向装置运动的相反方向运动；从图2的俯视图可知，小球由于具有惯性而向北运动，则说明装置是向南运动的，故B正确；故选B。★3．如图所示，在一辆表面光滑的小车上，放有质量分别为m1、m2的两个小球，随车一起做匀速直线运动。当车突然停止运动，则两小球(设车无限长，其他阻力不计)( )A．一定相碰B．一定不相碰C．若m1<m2，则肯定相碰D．无法确定是否相碰B【解析】两个小球和小车一起做匀速直线运动，并且两个小球和小车具有相同的速度，当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，因此两个小球由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰。高频点4运动和力的关系★例4如图所示，固定有磁体的小车A、B靠得较近，松手后两车向相反方向运动。对此现象的分析和认识，正确的是()A．松手后两车都运动，是因为两车都有惯性B．A对B的排斥力使A车运动状态发生改变C．B对A的排斥力使A车运动状态发生改变D．A对B的排斥力与B对A的排斥力，作用效果相同C【解析】A.松手后两车都运动，是因为两车都受到排斥力的作用，故A错误；B.A对B的排斥力使B车运动状态发生改变，改变的是B车，故B错误；C.B对A的排斥力使A车运动状态发生改变，故C正确；D.A对B的排斥力与B对A的排斥力，作用在不同物体上，作用效果不同，故D错误。故选C。4．(2019·深圳)如图所示，图甲是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。图乙是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。请回答：(1)甲实验中，小车在水平面上运动时，在竖直方向上受到的力有

和

；在水平方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越

。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将

。(2)乙实验中的研究对象是

(填“钢球”或“木块”)，实验目的是探究物体的动能大小与

的关系。重力支持力慢做匀速直线运动钢球速度大小【提醒】根据图像判断物体是否做匀速直线运动、知道平衡力和辨别平衡力与相互作用力的区别是解决本题的关键。★例5重力相同的a、b两件货物在两台吊车钢索的牵引下竖直向上运动，它们运动的s－t图像分别如图甲、乙所示，则在图像描述的运动过程中()A．它们都做匀速直线运动B．a货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对作用力与反作用力C．b货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对平衡力D．前6秒内，a货物运动的平均速度小于b货物运动的平均速度D【解析】A.甲图中路程和时间成正比说明a货物做匀速直线运动，乙图中路程和时间的比值变小说明不做匀速直线运动，故A不正确；B.a货物做匀速直线运动，受到的重力和钢索对它的牵引力是一对平衡力，故B不正确；C.b货物不是匀速直线运动或静止状态，所以所受重力和钢索对它的牵引力不是一对平衡力，故C不正确；D.由图像可知：前6秒内，sa＝0.4m，sb＝0.6m，所以根据v＝s/t可知a货物运动的平均速度小于b货物运动的平均速度，故D正确。【提醒】本题考查了二力平衡条件的应用以及平衡力的判断，关键是对整体和物体m进行正确的受力分析。★例6如图所示，长方体木块M放在水平桌面上，木块m放在木块M上面，在水平拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动，在突然撤去水平拉力F的情况下，下列判断正确的是()A．木块m将向左倾倒B．木块m受到方向向右的摩擦力C．木块m对木块M的摩擦力方向向右D．木块M受到的重力和桌面对它的支持力是一对平衡力C【解析】A.木块m放在木块M上面，在水平拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动，在突然撤去水平拉力F的情况下，M很快停止运动，而m由于惯性仍然向前运动，故会向右倾倒，故A错误；B.m由于具有惯性，会向右运动，m相对于M来说有向右运动的趋势，故摩擦力是向左的，故B错误；C.M对m的摩擦力与m对M的摩擦力是一对相互作用力，故木块m对木块M的摩擦力方向向右，故C正确；D.桌面对M的支持力等于m和M的总重力，故D错误。故选C。★例7(2018·湖州)小华和小丽在观摩一次自行车比赛中，看到运动员在转弯时，身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的，如图所示。(1)骑自行车转弯时，身体为什么要向弯道内侧倾斜呢？小华提出了疑问。一旁的小丽说：“要想转弯，必须受力。身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”小华觉得小丽“要想转弯，必须受力”的观点很有道理，因为

。力是改变物体运动状态的原因(2)我们平时骑自行车转弯时，身体的倾斜没有这么明显。可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢？且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。使骑行的自行车转弯的力的大小，可能与哪些因素有关呢？小华和小丽提出了两种猜想。猜想一：可能与骑行的速度有关。猜想二：可能与圆弧形跑道的半径有关。(3)接着，小华和小丽一起设计实验，并在实验室里通过实验验证猜想一。把半径为0.5米的半圆轨道(左端连着横杆)通过横杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动)，轨道置于压力传感器上时，传感器示数为1牛。让质量为30克的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下，如图所示。观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注：小钢球到达最低点时的示数最大)，记录如下表。小钢球初始位置ABC距压力传感器高度/米0.50.40.3压力传感器达到的最大示数/牛1.901.781.66该实验可以得出的结论是

.

。若要验证猜想二，从控制变量角度考虑，需对上述实验进行哪两项改变？(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)①

；②

.

。(4)实验后，他俩在与同学们的交流中，有了新的猜想：让骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是，他俩又展开了后续实验探究……

在其他条件相同时，使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大改变圆弧形轨道的半径

让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下【解析】(1)力是改变物体运动状态的原因，转弯时，运动方向改变，运动状态发生改变，一定是受到力的作用，所以“要转弯，必须受力”；(3)要验证猜想：“骑行的自行车转弯的力的大小可能与骑行的速度有关”，实验中需要控制小球的质量相同、圆弧形跑道的半径相同，使同一小球从不同的高度滚下来，从而使得小球到达压力传感器的速度不同，根据表格数据知：距压力传感器高度越高，压力传感器示数越大，故可以得出：在其他条件相同时，使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大；若要验证猜想二即骑行的自行车转弯的力的大小，可能与圆弧形跑道的半径有关，需要控制小球的质量相同、下落的高度相同，圆弧形跑道的半径不相同，故需要①改变圆弧形跑道的半径；②让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下。(友情提示：本栏目建议午休时间完成)1.(2019·嘉兴、舟山)研究二力平衡的条件时，小明用剪刀将图中静止的薄塑料片从中间剪断，他要研究的是这两个力是否()A．作用在同一直线上B．方向相反C．作用在同一物体上D．大小相等C第1题图2．(2019·铜仁)关于牛顿第一定律的理解，下列说法正确的是()A．牛顿第一定律是通过凭空想象出来的B．物体只要运动，就一定受到力的作用C．不受力的物体，只能保持静止状态D．如果物体不受到力的作用，原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动D3.小丽同学通过探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右端最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？她作出了以下猜想(如图所示)，你认为其中正确的是(图中的黑点表示小丽同学)()A★4．质量为M的滑块甲和质量为m的滑块乙(M＞m)，先后从同一光滑斜面的相同高度处由静止滑下，然后沿同一光滑水平面继续运动。假设水平面足够长，那么两个滑块在光滑水平面上运动的过程中，它们之间的距离将()A．逐渐变长B．逐渐变短C．保持不变D．以上情况都有可能C【解析】滑块M、m先后从同一光滑斜面的同一高度下滑，则滑块M、m到达水平面上时的速度相等；然后沿同一光滑水平面继续运动，光滑平面不受摩擦力，则两滑块均做匀速直线运动，由于速度相等，相同时间内通过的路程相等，所以它们之间的距离将保持不变。故选C。★5．(2019·黄冈)中央电视台《是真的吗》某期节目中，有这样一个实验：将一根绳子穿过内壁和端口光滑的空心圆筒，绳子上端系一个金属球，下端与装有皮球的网袋连接。转动空心圆筒，使金属球转动(如图)。随着转速加大，网袋由静止开始向上运动。下列判断正确的是()A．网袋静止时，它受到的总重力与它对绳子的拉力是一对平衡力B．金属球转动过程中，它受到的重力与绳子对它的拉力是一对平衡力C．金属球转动过程中，运动状态不变D．实验表明，改变物体的运动状态需要力D第5题图【解析】A.网袋静止时，它受到的总重力与它对绳子的拉力是作用在不同物体上的两个力，且方向相同，不是一对平衡力。故A错误；BC.金属球转动过程中，它受到的重力与绳子对它的拉力大小不相等，且不在同一条直线上，不是一对平衡力，所以金属球的运动状态改变(或者说其运动方向不断变化)。故BC错误；D.金属球转动过程中，网袋受到向上的拉力，网袋由静止开始向上运动，说明改变物体的运动状态需要力。故D正确。故选D。6.(2019·无锡)如图所示，在“探究二力平衡的条件”时，选质量为10g的卡片作为研究对象，在线的两端分别挂上等质量的重物，对卡片施加两个拉力，为探究这两个力满足什么条件才能平衡，则所挂重物质量合适的是()A．5gB．10gC．200gD．任意质量均可C第6题图7.(2018·宁波)在“观察从斜面滑下的小车在水平面上的运动”活动中，小车在相同斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到达底端，在毛巾、棉布和木板上向前运动一段距离分别停在如图所示位置。

(1)小车在相同斜面顶端由静止释放，是为了使小车到达水平面时的

相同。速度第7题图

(2)小车所受阻力越小，运动距离越远。如果运动的物体在

.

的理想情况下，它将保持原来的速度一直运动下去。300多年前，伽利略曾采用类似的方法得出相同的推论。(3)实验中，小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1____P2。(填“>”、“＝”或“<”)