重难点10力与运动

专项三力学重难点10力与运动【重点知识梳理】10.1牛顿定一定律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。10.2惯性现象1.一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。2.一切物体都有惯性。惯性的大小，只与物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大。3.牛顿定一定律，又叫惯性定律。二者的联系是：牛顿第一定律揭示了物体存在惯性。二者的区别是：牛顿第一定律是一个运动规律，它的存在是有条件的；惯性是物体的一种性质，它的存在是无条件的，不能说物体受到“惯性作用”、“惯性力”，只能说物体“由于惯性”、“具有惯性”等。10.3二力平衡的条件及其应用1.二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，若果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。（等大，反向，同体，直线）2.应用二力平衡的条件可以求力的大小、判断物体的运动状态等。10.4影响滑动摩擦力大小的因素1.压力的大小：当接触面粗燥程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。2.接触面粗燥程度：当压力相同时，接触面越粗燥，滑动摩擦力越大。3.滑动摩擦力大小与接触面积、运动快慢、运动方向等无关。10.5改变摩擦力大小的方法1.增大摩擦力的方法：①增大压力；②增大接触面的粗糙程度。2.减小摩擦力的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③变滑动摩擦为滚动摩擦；④使接触面分离，如加润滑油等。【难点知识突破】10.1对牛顿第一定律的正确理解1.明确该定律成立的条件：物体不受外力作用；应用范围：一切（宏观）物体。正确理解“或”字：二者只能居其一，不可能两者同时存在。2.在物体不受外力作用时，运动的物体将做匀速直线运动；静止的物体将保持静止。3.在探究牛顿第一定律的实验中，要注意采用的是“实验加推理”的方法。因为在实际中，找不到不受任何外力的物体存在，所以只能在有限的正确实验结论基础之上，通过科学的推理获得结论。在实验中使同一辆小车从同一斜面的顶端由静止滑下（三同），其目的是使小车到达平面时具有相同的初速度，控制这个变量。【例题分析】【例1】(2020宜昌24)利用如图所示的装置来研究阻力对运动的影响｡小车从斜面顶端由静止滑下，第一次在木板上铺上棉布，第二次去掉棉布｡实验发现小车在木板表面运动了更远的距离才停下来｡(1)两次实验中小车受到阻力较小的是第次｡实验表明小车受到的阻力越小，速度减小得越｡(2)从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功（选填“在棉布上更多”、“在木板上更多”或“两次一样多”），小车的动能转化为能｡如果完全没有阻力时，小车的动能将不变，所以小车将做运动｡【答案】(1)二慢(2)两次一样多内匀速直线【解析】(1)摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。压力一定时，由接触面的粗糙程度所决定，去掉棉布后，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力变小，因此第二次小车受到的阻力较小。通过实验可知，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的越远。(2)小车在下降的过程中将重力势能全部转化为动能，在水平面上时又将全部的动能转化为克服阻力所做的功，所以从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功两次一样多。小车在水平面上运动时将全部的动能转化为克服阻力所做的功即摩擦产生的内能。通过实验进一步推论可知，如果完全没有阻力时，小车的动能将不变，所以小车将做匀速直线运动。10.2对惯性现象的解释1.对惯性现象的分析，一般按照下列步骤进行：不同物体或者同一物体的不同部分，谁受到外力作用，运动状态发生了改变，谁没有受到外力作用，由于惯性，保持了原来的运动状态。2.我们既要利用惯性带来的好处，又要避免惯性带来的坏处。3.特别注意：惯性不是力，不能说“由于惯性作用”、“受到惯性力”！【例题分析】【例2】（2021杭州）小金在进行百米赛跑时经历了加速、减速等阶段，最终冲过终点线。以下关于惯性的说法正确的是（）A.小金加速跑时的惯性比减速跑时大

B.小金冲过终点线，停下来时没有惯性

C.小金整个跑步过程惯性大小不变

D.小金在加速、减速等运动状态改变时才有惯性【答案】C【解析】A.物体惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大；与物体运动快慢无关，A错。

BD.惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质，一切物体在任何情况下都具有惯性，B、D错。

C.物体惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大。小金在整个跑步过程中，质量不变，其惯性大小不变，C正确。选C。10.3二力平衡条件的探究与应用1.二力平衡条件的实验探究实验设计设计目的现象结论改变一侧的钩码的数量，观察小车是否保持平衡探究二力平衡时大小是否相等小车无法保持静止，向钩码较多一侧运动二力平衡时，二力大小相等将小车扭转一个角度，松手后观察小车是否保持静止探究二力平衡时，二力是否在同一直线上小车会转动，直到在一条直线上停止转动二力平衡时，二力在同一直线上将一边挂钩码都移到另一边，观察小车是否保持平衡探究二力平衡时，二力方向是否相反小车无法保持静止，向钩码一侧运动二力平衡时，二力方向相反用卡片代替小车，将卡片从中间剪开，观察卡片是否保持静止探究二力平衡时，二力是否在同一物体上卡片无法保持静止，将分别向两边运动二力平衡时，二力作用在同一物体上在实验中，用小车代替木块，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦力对实验的影响；用卡片代替小车，进一步减小了压力对摩擦力的影响。【例题分析】【例3】（2021·泸州）某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示，M为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为100g，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。（1）在图甲的装置中滑轮的作用是_______。（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1与右端受到的拉力F2的方向_______；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做_______（选填“匀速”或“变速”）运动，此时塑料片受到的合力为_______N。（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不任同一物体上的两个力________平衡（选填“他”或“不能”）。【答案】（1）改变力的方向（2）相反变速1（3）不能【解析】（1）在图甲的装置中滑轮是定滑轮，它的作用是改变力的方向。（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1向左，右端受到的拉力F2的方向向右，F1、F2的方向相反。当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片受到的力左侧大于右侧，故纸片将做变速运动；此时塑料片受到的合力为：F=2N1N=1N。（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片各自受到同侧钩码的拉力向两边加速运动，不再是平衡状态，说明不任同一物体上的两个力不能平衡。2.二力平衡条件的应用①求力：二力平衡时，二力大小相等。所以平衡的二力，只要知道其中的一个，就可以求另一个。这里，需要先判断二力是否是平衡力。【例题分析】【例4】（2021达州）A、B两物体叠放在水平桌面上，如图所示，当右端挂5N的物体C时，物体A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，此时A、B间的摩擦力为______N；若对物体B施加一个水平向左的力使物体A、B一起向左做匀速直线运动，绳与滑轮间的摩擦忽略不计，该力的大小为______N。【答案】0

10【解析】物体A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，此时A、B之间没有发生相对滑动，也没有发生相对滑动的趋势，所以A、B间的摩擦力为0。物体AB水平向右运动时，在水平方向上受到物体C对物体B施加的水平向右的拉力为5N、水平向左的摩擦力作用，因物体B处于匀速直线运动状态，则摩擦力和拉力是平衡力，所以水平向左的摩擦力与向右的拉力大小相等，为5N；物体AB水平向左运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体B受到的摩擦力不变，所以物体B水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是5N；物体AB水平向左匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力5N（物体C对物体B施加的）、水平向右的摩擦力5N，水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是平衡力，所以水平向左的拉力=水平向右的拉力+水平向右的摩擦力=5N+5N=10NQUOTE。【例题分析】【例5】（2021泰安）如图所示，木块在水平拉力的作用下，在足够长的水平桌面上做匀速直线运动，下列说法正确的是（）A．木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力B．木块受到的拉力和木块对桌面的摩擦力是一对平衡力C．拉力大于木块受到的摩擦力D．撤去拉力后，木块继续运动过程中受到的摩擦力大小不变【答案】D【解析】A．木块对桌面的压力和木块受到的重力，二力方向相同，所以，不是一对平衡力。A错。B．木块受到的拉力和木块对桌面的摩擦力，分别作用在两个不同的物体上，所以，不是一对平衡力，B错。C．木块在水平桌面上做匀速直线运动，对木块的拉力与木块所受的摩擦力，是一对平衡力，二力大小相等、方向相反，C错。D．滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，所以撤去拉力F后，木块继续运动过程中受到的摩擦力大小不变，D正确。选D。10.4滑动摩擦力的先关问题1.牢记“滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗燥程度有关，与其它因素均无关”。2.测量滑动摩擦力时，要拉着弹簧测力计做“匀速直线运动”。3.改变摩擦力的大小根据是影响因素。并不是摩擦力越大越好或者越小越好，而是根据实际需要，灵活分析，需要增大才增大，需要减小才减小。【例题分析】【例6】（2021·云南中考真题）图的四幅图中，通过增大压力的方法增大摩擦力的是（）

A．用力握紧球拍 B．滚动轴承C．车轴加润滑油 D．鞋底有花纹【答案】A【解析】A．用力握紧球拍在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，A正确。B．滚动轴承内圈与外圈之间用滚动代替滑动减小了摩擦力，B错。C．滴加润滑油是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，C错。D．鞋底刻有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，D错。选A。【例7】（2021南充）如图所示，在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。（1）实验中测量滑动摩擦力大小的原理是___________；（2）甲、丙两图是为了研究滑动摩擦力大小与___________的关系，实验中采用的研究方法是___________；（3）根据甲、乙两图可得结论是：___________；（4）小华同学将甲图测量摩擦力大小装置改为丁图装置的好处是：___________。【答案】（1）二力平衡（2）压力大小控制变量法（3）当压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大（4）不需要匀速拉动弹簧测力计，可方便读数，减小误差（其他有理的答案也可）【解析】（1）观察甲、乙、丙三图可知，都有一个弹簧测力计拉着木块，木块都受到了底面的摩擦力，匀速拉动，水平方向上处于平衡状态，二力平衡，两个力大小相等，那么从测力计的示数大小就得知摩擦力的大小，所以实验中测量滑动摩擦力大小的原理是二力平衡。（2）观察甲、丙两图，都是木板表面，但是丙图比甲图还多了个砝码，那么两图中的压力不同，这时再观察测力计的示数，可研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系；这实验过程中，控制其中一个物理量接触面的粗糙程度相同，探究另外两个变量滑动摩擦力大小与压力大小的关系，这种研究方法是控制变量法。（3）观察甲、乙两图，都只是一个木块，压力相同，但甲图的是木板表面，乙图的是毛巾表面，接触面的粗糙程度不同，然后再对比测力计的示数，可知当压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。（4）从丁图可以看到，传送带转动，木块静止不动，不管传送带是否匀速转动，木块与传送带的接触面粗糙程度不变，木块对传送带的压力不变，则滑动摩擦力不变，通过弹簧测力计可以显示摩擦力大小，所以小华同学将甲图测量摩擦力大小装置改为丁图装置的好处是不需要匀速拉动弹簧测力计，可方便读数，减小误差。【巩固练习】1.（2021嘉兴）用如图装置研究二力平衡时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码，手放开塑料片后，可观察到塑料片将（）A.向左下运动B.向右上运动C.仍静止不动D.转过一定角度【答案】C【解析】二力平衡的条件：大小相等，方向相反，同一直线，同一物体；图中位置虽然二力看起来是斜的，但依然满足二力平衡条件，故松手后保持静止。选C。

2.（2021菏泽）在无风的雨天，雨滴着地前的一段时间内是匀速下落的，并且体积较大的雨滴着地时的速度也较大。下列说法正确的是（

）A.

体积较大的雨滴下落的高度一定较大

B.

体积较大的雨滴在空中运动的时间一定较长

C.

不同的雨滴匀速下落时，速度越大，受到的空气阻力越大

D.

不同的雨滴匀速下落时，体积越大，受到的空气阻力越小【答案】C【解析】A．雨滴是在同一高度下落，雨滴下落的高度与雨滴的体积无关，A错。B．由题意知，体积较大的雨滴着地时的速度也较大，平均速度越大，相同的高度，速度越大，时间越短，B错。CD．体积较大的雨滴的重力也较大，雨滴做匀速直线下落运动时，在竖直方向上，重力等于阻力，所以不同的雨滴匀速下落时，速度越大，受到的空气阻力越大，D错，C正确。选C。3.（2021菏泽）如图所示，小明同学在练习滑板运动时，单脚蹬地，人和车一起向前滑行。以下说法正确的是（

）A.

脚向后蹬地，人和车向前滑行，说明力的作用是相互的

B.

蹬地时，脚对地的压力和地对脚的支持力是一对平衡力

C.

当人和车一起滑行时，若车碰到障碍物，人会向后倾倒

D.

停止蹬地后，车滑行一段距离会停下，说明运动需要力来维持【答案】A【解析】A．脚向后蹬地时，脚给地面一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，同时地面给脚一个向前的力，所以人和车一起向前滑行，A正确。B．蹬地时，脚对地的压力，受力物体是地面，地对脚的支持力，受力物体是脚，根据平衡力的概念，两个力要作用在同一物体上，大小相等，方向相反，蹬地时，脚对地的压力和地对脚的支持力不是一对平衡力，B错。C．当人和车一起滑行时，若车碰到障碍物，人由于具有惯性，将保持原来的运动状态不变，人会向前倾倒，C错。D．停止蹬地后，车滑行一段距离会停下的原因是受到阻力的作用，说明力可以改变物体的运动状态，物体的运动不需要力来维持，D错。选A。4.（2021贺州）如图所示，甲乙叠放在一起，静止在水平地面上，下列说法正确的是（）A．甲受到的重力与甲对乙的压力是一对平衡力 B．乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对相互作用力 C．甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对相互作用力 D．甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力【答案】D【解析】A.甲受到的重力与甲对乙的压力是作用在不同物体上的两个力，且方向相同，所以不是一对平衡力，A错。B.乙受到的重力与地面对乙的支持力是作用在同一物体上的两个力，大小也不相同，所以不是一对相互作用力，B错。C.甲受到的重力与乙对甲的支持力是作用在同一物体上的两个力，所以不是一对相互作用力，C错。D.甲受到的重力与乙对甲的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上，所以是一对平衡力，D正确。选D。5.（2021张家界）下列关于轮滑运动中涉及到的物理知识说法正确的是A.轮滑要向前运动必须要受到向前的力

B.匀速转弯时运动员受到的几个力是相互平衡的

C.运动员所受重力和轮滑对运动员的支持力是一对相互作用力

D.轮滑停下来主要是因为受到地面对它的摩擦力【答案】D

【解析】A.当人停止蹬地后，轮滑由于惯性向前运动，此时没有受到向前的力，A错。

B.匀速转弯时运动员的运动的方向发生了变化，其运动状态发生了改变，受到的几个力是非平衡力，B错。

C.运动员所受重力和轮滑对运动员的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，C错。

D.轮滑与地面之间存在摩擦，轮滑停下来主要是因为受到地面对它的摩擦力的作用，D正确。选D。

6.（2021通辽）关于力和运动，下列说法正确的是（）A．参加三级跳远比赛时，快速助跑是为了增大惯性 B．用力推桌子，桌子静止不动，因推力等于摩擦力，这两个力是一对相互作用力 C．在操场跑步，匀速跑过弯道时人受到非平衡力 D．踢球时，只要脚对球施加的力大小相同，其作用效果一定相同【答案】C【解析】A.跳远运动员在起跳前要助跑是为了利用惯性，但惯性的大小只与物体的质量有关，所以快速助跑不能增大惯性，A错。B.用力推桌子，桌子没有推动，处于平衡状态，推力和摩擦力是一对平衡力，推力等于摩擦阻力，B错。C.在操场跑步，匀速跑过弯道时，人的运动的方向发生了变化，运动状态发生改变，人受到非平衡力的作用，C正确。D.力的大小、方向和作用点都影响力的作用效果，脚对球施加的力大小相同，其作用效果不一定相同，D错。选C。7.（2021云南）如图的四幅图中，通过增大压力的方法增大摩擦力的是（）A．用力握紧球拍 B．滚动轴承 C．车轴加润滑油 D．鞋底有花纹【答案】A【解析】A.用力握紧球拍，通过增大压力的方法增大摩擦力，A正确。B.把滑动摩擦改为滚动摩擦，属于减小摩擦，B错。C.加润滑油是为了减小摩擦，C错。D.鞋底有花纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力，D错。选A。8.（2021天津）在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（）A.

20N，向西

B.

20N，向东

C.

150N，向西

D.

150N，向东【答案】B【解析】小车做匀速直线运动，因此受力平衡。在水平方向受向西的推力和向东的摩擦力阻力，二力平衡，所以f=F=20N。选B。9.（2021丽水）我市各县（市）在努力创建全国文明城市，市容市貌越来越好。如图是环卫工人驾驶洒水车洒水时的情景。下列说法不正确的是（）洒水时，洒水车一直具有惯性洒水时，洒水车对地面的压力一直在变小洒水时，洒水车受到地面的摩擦力始终保持不变洒水车刹车减速，说明力能改变物体的运动状态【答案】C【解析】A.一切物体在任何时候都有惯性，因此，洒水时洒水车一直具有惯性，A正确。

B.洒水时，洒水车的质量在不断减小、重力减小，因此对地面的压力一直在变小，B正确。

C.洒水时，洒水车对地面的压力一直在变小，接触面的粗糙程度不变，因此受到地面的摩擦力在变小，C错。

D.洒水车刹车减速，说明力能改变物体的运动状态，D正确。选C。10.（2021枣庄）如图是人们采用撞击锤柄下端的方法使松动的锤头紧紧套在锤柄上的情景，这主要是利用了下列哪一个物体有惯性（

）A．凳子B.手C.锤柄D.锤头【答案】D【解析】当锤柄下端撞击到凳子的时候，锤柄受到阻力立即停止运动，但是锤头因为具有惯性，不会马上停止，会继续向下运动，从而使锤头紧紧套在锤柄上。且锤头的质量一般较大，惯性也就越大，因此很容易利用这种方法套紧锤头。选D。11.（2021贵港）以下对四个体育运动项目中涉及的物理知识描述正确的是（

）A.

踢足球——踢出去的足球在草地上越滚越慢是因为足球不受力的作用

B.

立定跳远——脚用力向后蹬地，是为了增大惯性

C.

打排球——大力扣球，手对球的作用力大于球对手的作用力

D.

引体向上——双手握住单杠静止时，人受到的重力与单杠对人的拉力是平衡力【答案】D【解析】A．踢出去的足球在草地上越滚越慢是因为足球受到了阻力的作用，A错。B．一脚用力向后蹬地，是为了增大动能，惯性只与质量有关，B错。C．大力扣球，手对球的作用力与球对手的作用力是相互作用力，大小相等，方向相反，C错。D．双手握住单杠静止时，人受到的重力与单杠对人的拉力，满足同一物体，大小相等，方向相反，且人也处于静止状态，故人受到的重力与单杠对人的拉力是平衡力，D正确。选D。12.（2021十堰）如图所示，“和谐号”高铁满载旅客从十堰东站缓缓驶出前往武汉，下列说法正确的是（）A.列车由静止变为运动，列车的惯性增大了

B.列车加速前进时，列车的动能一直增加

C.列车受到的牵引力和铁轨对它的支持力是平衡力

D.“和谐号”高铁外形设计成流线型是为了增大对地面压力提高行驶稳定性【答案】B【解析】A.列车由静止变为运动，列车的质量不变，惯性不变，A错。

B.列车加速前进时，列车的质量不变，速度增大，所以动能一直增加，B正确。

C.列车受到的牵引力和铁轨对它的支持力不在一条直线上，不是一对平衡力，C错。

D.高铁外形设计成流线型一是可以减小空气的阻力，二是利用上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生向上的升力，从而减小对地面压力，减小摩擦力，D错。选B。13.（2021成都）成都地铁运营长度已突破500公里，线网规模跃升至全国城市轨道交通“第四城”。乘客候车时，放在水平站台上的行李箱受到的支持力与重力是一对力。乘客上车后应站稳，抓好扶手，是为了防止列车