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文档简介
第八章运动和力(解析版)
w知识点详解
一、目标要求
1.理解:力对物体运动的影响;牛顿第一定律及其现象;惯性概念;二力平衡的条件;平衡力
的概念;摩擦力的概念;
2.认识:影响滑动摩擦力大小的因素;
4.会:分析生活中的惯性现象;进行一条直线上的力的合成;进行影响滑动摩擦力大小因素的
实验探究;
5.了解:影响物体惯性大小的因素;平衡状态和二力平衡概念;生活中应用与防止摩擦力的现
象。
二、知识体系
阻力对物体运动的影响
实验探究Of
-----------1探究方法:控制变量法、转换法
士+一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态
牛顿第一定律-------1理解:牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不可能用实验直接来验证
适用条件,牛顿第一定律对任何物体都适用,不论固体、液体、气体
静止
平衡状态匀速直线运动
物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这
几个力平衡
二力平衡平衡力
处于平衡状态的物体,所受力是平衡力,也就是说这几个力的合力为零
运动和力如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡
二力平衡
二力平衡条件:同体、等大、反向、共线。
相互接触
摩擦力的产生
两物体间有相对应的或相对应的趋势
探究彩响摩擦力大小的因素
实验探究探究方法:控制变量法
探究原理:二力平衡条件
摩擦力方向与相对应的方向(或相对应的趋势方向)相反
摩擦力接触面所受压力
滑动摩擦力
摩擦力大小接触面的粗糙程度
静摩擦力:与物体受力情况有关
摩擦力方向与相对应的方向(或相对应的趋势方向)相反
,增大有益摩擦的方法增大压力、增大接触面的粗糙程度、用滑动代替滚动
''反减小有害摩擦的方法减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动代替滑动
知识点概览
★知识点一:阻力对物体运动的影响
【实验目的】探究运动和力的关系。
【实验器材】小车、斜面、长木板、直尺、毛巾、棉布、木块。
【实验原理】(1)任何物体都具有惯性,物体惯性大小与质量有关;(2)当物体不受力或受
到平衡力作用时,物体静止或做匀速直线运动。
【实验步骤】一、实验装置如图。
二、在长木板上铺上毛巾,让小车从A位置由静止开始自由下滑,静止后测出斜面底端到小车
停下位置路程,数据计入表格。
三、在长木板上铺上棉布,让小车从A位置由静止开始自由下滑,静止后测出斜面底端到小车
停下位置路程,数据计入表格。
四、让小车在长木板上从A位置由静止开始自由下滑,静止后测出斜面底端到小车停下位置路
程,数据计入表格。
五、让小车在长木板上从B位置由静止开始自由下滑,静止后测出斜面底端到小车停下位置路
程,数据计入表格。
六、实验表格(参考数据)
实验步骤运动表面开始位置斜面底端到停止位置距离/cm
1毛巾A
2棉布A
3木板A20
4木板B
七、整理器材。
【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因,物体所受阻力(摩擦力)越大,小车越容易停
下来。
【考向点拨】
1.小车从斜面的同一•高度滑下的目的:当小车到达水平面时,使小车的速度相同;
2.小车在三个水平面上运动时,水平面越光滑,小车运动的距离:越远;
3.由此推断,当小车不受摩擦力作用时:小车将做匀速直线运动;
4.此实验正确地揭示了: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;
5.实验方法:控制变量法(到达水平面时的速度相同,使水平面的粗糙程度不同);
6.表面越光滑:小车受到的摩擦力越小;
7.这个实验能不能直接验证牛顿第一定律:丕能;
8.小车运动的长短与它受到的阻力有什么关系:阻力越大,运动越短;
9.让小车从不同高度滑下还可以探究:重力势能与高度、动能与速度关系。
★知识点二:牛顿第一定律
L牛顿第一定律(也叫惯性定律):一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或
匀速直线运动状态。
2.牛顿第一定律的理解:
(1)牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不可能用实验直接来验证。
(2)牛顿第一定律对任何物体都适用,不论固体、液体、气体。
(3)力是改变物体运动状态的原因,力不是维持物体运动状态的原因。
(4)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(5)静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。
3.对牛顿第一定律的认识
牛顿第一定律表明,一切物体在没有受到力(合力为零)时,总保持静止状态或匀速直线运动
状态。换句话说,假若施加于物体的合外力为零,则物体保持原来的运动状态不变。根据这定律,
静止的物体会保持静止,除非有合外力施加于这物体。运动中的物体不会改变其运动状态,除非有
合外力施加于这物体。
这一规律是英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上,对大量的实验事实进行深
入探究,总结出来的,牛顿第一定律又称惯性定律。
牛顿第一定律:⑴明确了力和运动的关系。物体的运动并不是需要力来维持,只有当物体的运
动状态发生变化,才需要力的作用。⑵它提出了惯性的概念。物体之所以保持静止或匀速直线运动,
是在不受力的条件下,由物体本身的特性来决定的。
★知识点三:惯性
1.惯性:物体保持原来运动状态不变的性质;即运动的物体要保持它的运动状态,静止物体要
保持它的静止状态。
2.惯性的理解:
(1)一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。牛顿第一
定律表明,一切物体都具有保持静止状态或匀速直线状态的性质,因此牛顿第一定律也叫惯性定律。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大,惯性越大;质量越
大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(3)惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。
3.详解惯性
1.物体保持运动状态不变的特性叫做惯性,所以牛顿第一定律也叫惯性定律。
惯性是一切物体固有的属性,无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯
性。也就是说,任何物体在所受外力的合力为零时,都保持原有的运动状态不变。即原来静止的继
续静止,原来运动的继续作匀速直线运动。
对于惯性的理解要注意以下几点:(1)一切物体具有惯性;(2)惯性是物体的固有属性;
(3)质量是惯性大小唯一的量度;(4)惯性是物体的一种属性,而不是一种力。所以不能说“受
到惯性”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。
2.生活中利用惯性的实例:①跳远运动员的助跑;②用力可以将石头甩出很远;③骑自行车蹬
几下后可以让它滑行;④利用盛水容器,泼水浇菜;⑤烧锅炉时,用铁锹往炉膛内添加煤;⑥撞击锤柄
几下,套紧锤头;⑦摩托车飞跃断桥;⑧使劲甩手可把手上的水甩掉;⑨拍打衣服可除去灰尘等。
3.生活中防止惯性的实例:①小型客车前排乘客要系安全带;②车辆行使要保持距离;③运输玻
璃制品,装玻璃制品需要包装且要垫上很厚的泡沫塑料;④骑自行车的速度太快,容易发生事故;⑤
当汽车超载时,汽车遇到紧急情况时,车不容易刹住等。
★知识点四:平衡力和平衡状态
1.平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个
力平衡。
2.如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
3.平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
4.生活中处于平衡状态的例子
静止的物体,物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的
气球等。
匀速运动的物体,在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上
的物体等。
5.平衡力的应用
平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中,分为两种情
况:一是根据运动状态判断物体的受力情况;二是根据受力情况来判断物体的运动状态。
1.如果物体处于静止或匀速直线运动状态,则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡
力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况(一般考虑水平方向和竖直方向),最后根据平衡力
的知识分析出所求力的情况。
2.如果物体所受的合力为0(受平衡力),则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
如果物体所受合力不为0(受非平衡力)。
3.二力平衡的应用:
(1)用弹簧测力计测量物体所受重力时,就是利用二力平衡条件。
(2)放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力,二力平衡。
(3)悬挂着的吊灯,受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力,二力平衡。
(4)在水平道路上匀速直线运动的汽车,水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力,二力平衡。
(5)在竖直方向,汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力,二力平衡。
★知识点五:二力平衡的条件
1.作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就
彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
2.对二力平衡的条件的理解:
同物:两个力作用在同一物体上;
等值:两个力大小相等;
反向:两个力方向相反;
共线:两个力在同一直线上。
3.探究二力平衡的条件
【实验目的】探究二力平衡的条件
【实验器材】小车或小卡片、细线、两个完全相同的滑轮、两个完全相同的托盘、祛码或钩码
若干、表面光滑的桌子。
【实验装置】1.实验装置图如图。
2.主要器材组装及作用:
①小车(减小摩擦力对实验的影响)
②小卡片(减小小卡片自重对实验的影响)
③滑轮的作用(改变力的方向)
④钩码(改变力的大小)
⑤实验中选择光滑桌面的原因(减小摩擦力对实验的影响)
【设计与进行实验】
(1)实验中用到的物理研究方法
①探究平衡的两个力是否在同一直线上:必须保持研究物体两端受力相同,使研究物体转过一定
角度,观察物体是否处于平衡状态;
②探究平衡的两个力是否大小相同:必须保持两个力在同一条直线上,且两端托盘里的祛码质量
不相等或两端钩码的数目不相同,观察物体是否处于平衡状态;
③探究平衡的两个力是否作用在同一物体上:必须保持平衡力大小相等且方向相反,作用在同一
直线上,让两个力不同时作用在同一物体上,观察物体是否处于平衡状态。
(2)实验一般选择物体在静止状态研究而不是匀速直线运动状态研究的原因(静止状态便于观察
和操作)。
(3)进行多次实验的目的(得出普遍规律,避免实验的偶然性)
5.实验结论
二力平衡的条件为:作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反;作用在一条直线上。
6.交流与反思
保持两盘祛码质量相等,把小车扭转一个角度,使拉力E和R不在一条直线上,观察到木块是否
保持平衡。当木块重新恢复到原来静止状态时,拉力R、F,作用在同一直线上,说明这两个力必须满
足作用在一条直线上,才能相互平衡。
★知识点六:摩擦力
1.摩擦力:两个互相接触的物体,当它们要发生或已发生相对运动时,就会在接触面上产生一
种阻碍相对运动的力就叫摩擦力。
2.摩擦力的产生条件:(1)相互接触(接触面粗糙);(2)两物体相互挤压;(3)两物体间
有相对应的或有相对应的趋势。
3.摩擦力的方向:摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反;摩擦力有时起阻力作用,有时起
动力作用。
由于摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动的趋势),故摩擦力的方向跟物体的相对运
动(或相对运动的趋势)的方向相反。在判断摩擦力的方向时一定要明确“相对”的含义。“相对”
既不是“对”地,也不是“对”观察者,“相对”的是与它接触的物体,即“相对运动(或相对运
动的趋势)的方向”是以相互摩擦的另外一个物体作为参照物所确定的。而“物体的运动方向”是
以地面或相对地面静止的物体作为参照物确定的。
当然,平时所接触到的摩擦力的方向与物体的运动方向相反的例子很多。比如:人拉着小车在
平直公路上向前运动时,车受到的摩擦力方向向后,与小车的运动方向相反,但这并不能得到摩擦
力的方向一定跟物体的运动方向相反的结论。不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”
等同起来。比如:一人匀速向上爬竿,假想接触面光滑,人相对竿有向下滑动的趋势,此时物体受
到的静摩擦力的方向与人的运动方向相同。
4.摩擦力分类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产
生的摩擦力。
★知识点七:探究影响摩擦力大小的因素
【实验目的】探究影响摩擦力大小的因素。
【实验器材】弹簧测力计,长木板,棉布,毛巾,带钩长方体木块,钩码。
【实验原理】(1)二力平衡条件:作用在物体上的两个力,如果大小相等、方向相反并作用在
一条直线上,这两个力就是平衡力;(2)用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动,弹
簧测力计的读数就等于摩擦力大小,这样就测出了摩擦力大小。
【实验步骤】实验装置如图。
一、用弹簧测力计匀速拉动木块,让木块在长木板上做匀速滑动,读出弹簧测力计读数,即木
块与长木板之间的摩擦力;数据计入表格;
二、改变放在木块上的钩码,从而改变木块对长木板的压力,重复步骤一进行试验;
三、把棉布、毛巾铺在长木板上,改变接触面的粗糙程度,重复上述试验。
四、实验表格
试验次数接触面压力大小弹簧测力计读数/N
1木块与长木板无钩码
2木块与长木板有钩码
3木块与棉布无钩码
4木块与毛巾无钩码
五、整理器材。
【实验结论】(1)摩擦力大小跟作用在物体表面的压力有关,压力越大,摩擦力越大:(2)
摩擦力大小跟接触面粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大;(3)摩擦力大小跟接触面大小无
关;(4)摩擦力大小跟运动速度无关。
★知识点八:摩擦力的利用与防止
1.摩擦力发生在相互接触并挤压的两个不光滑的物体之间。如果两物体之间存在相对运动,则
有相互作用的滑动摩擦力;如果这两个物体相对静止,并存在相对运动趋势,则两物体间有相对作
用的静摩擦力。这里所指的“相对运动”是两个接触物体之间,一个物体相对另一个物体有位置的
变化,并非相对地面的运动。人们通常所说的静止或运动都是相对地面而言的,而相对静止则是特
定的两个物体之间位置不变。
2.静止的物体可以受到静摩擦力的作用。如:静止在水平地面上的物体受到F的作用但仍然静
止,物体受到静摩擦力。
一个物体相对于另一个物体静止,但不一定相对地面也是静止的。如:传送带上的货物相对传
送带是静止的,货物受到传送带对它的静摩擦力,但货物相对地面而言是运动的,所以静摩擦力关
键是看相互作用的两个物体是否是相对静止,而不是看此物体是运动还是静止。由此可知运动的物
体也可能受到静摩擦力的作用。
3.摩擦力有不利的一面,例如一些转动装置,总是希望摩擦力越小越好,为此我们将这些部分
做得很光滑,同时加上一些轴承以减少摩擦,由于静摩擦力的存在,鞋子磨破,自行车轮胎的花纹
也磨平了等等。似乎,摩擦力越小越好,实际未必尽然,摩擦力也有有利的或不可缺少的一面,没
有鞋子和地面的摩擦力,我们就无法行走。
考题与备考
☆考点1:牛顿第一定律与惯性
考点概述:
(1)牛顿第一定律:牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动
的原因;牛顿第一定律不是实验实验定律,是在实验基础上,经过进一步的科学推理而概括起来的。
(2)任何物体在任何情况下都具有惯性;惯性大小只和质量有关。
典例1: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想象得出来的;
B.物体只要运动,就一定受到力的作用;
C.不受力的物体,一定保持静止状态;
D.物体在不受到力的作用时,总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态
【答案】D,
【解析】A.牛顿第一定律是在实验的基础上通过理论推导得出的,故A错误;
BC.根据牛顿第一定律,原来运动的物体,当不受力时,将保持匀速直线运动,故BC错误;
D.根据牛顿第一定律,物体在不受到力的作用时,总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态,
故D正确。故选Do
典例2:为迎接2022年北京冬季奥运会,国家滑雪运动队积极训练。如图所示,某运动员沿斜
坡滑下,获得一定速度后进人水平赛道做匀速直线运动,然后从水平赛道末端飞出,飞行一段时间
后落到斜坡上,不计空气阻力,关于运动员的说法正确的是()。
匀速运动过程受力平衡,无惯性;
飞行过程受力不变,惯性不变;
飞行过程动能增加,惯性变大;
飞行过程惯性不变,运动状态不变
【答案】Bo
【解析】A.匀速运动过程受力平衡,有惯性,故A错误;
BCD.飞行过程只受重力,质量不变惯性不变,重力势能转化为动能,速度增大,运动状态改变,
故CD错误,B正确。故选B。
☆考点2:力与运动的关系
考点概述:
(1)通过物体受力情况推断物体运动状态。
典例3:关于力与运动的关系,下列说法中正确的是()。
A.人推桌子,桌子没有动,是因为推力小于摩擦力;
B.一个物体受到力的作用,它的运动状态一定改变;
C.伽利略认为力不是维持物体运动的原因;
D.推出去的铅球能在空中飞行,是因为铅球受到惯性的作用
【答案】Co
【解析】A.人推地面上的桌子,桌子不动,因此桌子受平衡力作用,故推力等于桌子受到的摩
擦力,故A错误;
B.一个物体受到力的作用,它的运动状态不一定改变,例如物体受到平衡力的作用,它的运动
状态就不会改变,故B错误;
C.伽利略的理想斜面实验证明了:运动不需力来维持,故C正确;
D.铅球被推出后能够在空中继续飞行,是因为铅球具有惯性,不能说受到惯性的作用,故D错
误。故选C。
典例4:用如图所示的装置来探究“阻力对物体运动的影响”。第一次在水平木板上铺毛巾如
图甲,第二次将毛巾换为棉布如图乙,第三次撤去棉布如图丙。观察小车在水平面上滑行的距离,
回答下列问题:
-----R吗---0
毛巾表面棉布表面木板表面
甲乙丙
(1)实验中,每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑,目的是使小车到达斜面底
部的O
(2)假设水平面绝对光滑,小车不受任何阻力,小车从斜面上滑下后会在水平面上做(填
“匀速”“减速”或“加速”)直线运动。
(3)用如图丙装置,若让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑,则还可以探究小车
_____________________的关系(填答案序号)。
A.重力势能与质量B.重力势能与高度C.动能与质量D.动能与速度
【答案】(1)初速度相同;(2)匀速;(3)BDo
【解析】(1)用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的初速
度相同;
(2)由上述实验可推理得出:如果水平面绝对光滑,小车不受任何阻力,则它会在水平面上做
匀速直线运动。
(3)同一小车从不同高度由静止滑下,通过小车运动的距离可知克服阻力做功的多少,从而可
判断小车原来具有重力势能的大小,所以可以探究重力势能与高度的关系;由于小车从不同高度由
静止滑下,到达水平面时的初速度不同,通过小车运动的距离可知小车达到水平面时的动能大小,
所以还可探究动能与速度的关系。故选初。
故答案为:(1)初速度相同;(2)匀速;(3)BD.
【点睛】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,考查了控制变量法在实验中的应用及实验结
论得出方法,要注意推理法的应用。
(1)要探究阻力对物体运动的影响,实验中应控制小车的初速度相同,为了使小车到达水平面
具有相同的初速度,应使同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下;
(2)根据牛顿第一定律,如果运动的物体没有受到力的作用,将做匀速直线运动;运用了科学
推理的方法。
(3)根据控制变量法,结合动能、重力势能的影响因素分析。
☆考点3:应用平衡力解决实际问题
考点概述:
(1)如果物体受到平衡力的作用,它的运动状态只有两种:静止状态、匀速直线运动;
(2)如果物体受外力作用,但处于静止或匀速直线运动,则该物体受到的力一定平衡。
(3)如果物体在两个力作用下处于平衡状态,那么这两个力相互平衡(二力平衡)。
典例5:一个箱子重为100N,放在水平面上,受6N的水平推力,箱子未动,这时箱子受到的摩
擦力应—(选填“大于”、“等于”或“小于”)6No当水平推力增大到10N时,箱子恰好做匀速
运动.当水平推力增大到20N时,箱子受到的摩擦力为No
【答案】等于;10。
【解析】箱子受6N的水平推力,箱子未动,说明箱子处于静止状态,则在水平方向上所受的推
力与摩擦力相互平衡,摩擦力等于推力等于6N;
当水平推力增大到10N时,箱子恰好做匀速运动,所以此时摩擦力与推力是一对平衡力,大小
等于10N,当水平推力增大到20N时,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不
变,仍为10N。
典例6:如图所示,放在水平面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间
t的关系如图b所示,物体运动速度v与时间t的关系如图C所示,由图象可知,当t=ls时,物体
【答案】20;0o
【解析】由图像b可知,当t=ls时,F的大小为2N;
由图像c知,前2s时物体速度为零,即保持静止,静止为平衡状态,所以受力平衡,则1s时
物体受到的摩擦力与拉力相等,即摩擦力为2N;
当t=5s时,由图像c知,物体保持匀速直线运动,也是平衡状态,受力平衡;
根据平衡力的条件,即二力大小相等,方向相反,所以可知此时物体受到的合力为零。
【点睛】重点是平衡状态的判断,要牢记静止和匀速直线运动时物体一定受力平衡,另外要能
熟练的看懂图像,从图像获得有用的信息进行判断。
☆考点4:平衡力和相互作用力
考点概述:平衡力和相互作用力的异同是考试中的热点问题。
异同平衡力相互作用力
相同点大小相等、方向相反,作用在同一直线上
作用在同一物体上作用在两个物体上
不同点一个力消失,另一个力可以存在两个力同时产生,同时消失
两个力的性质可以不同两个力的性质一定相同
典例7:水平桌面上放有一本物理书。处于静止状态,关于书和桌面受力情况,下列说法正确
的()。
A.书受到重力与书对桌面的压力是同一个力;
B.书受到重力与桌面对书的支持力是一对平衡力;
C.书对桌面的压力与桌面对书支持力是一对平衡力;
D.书受到重力与桌面对书的支持力是一对相互作用力
【答案】Bo
【解析】A.物理书放在水平桌面上静止,书受到的重力和书对桌面的压力大小相等,但不是一
个力,故A错误;
B.书受到重力与桌面对书的支持力,大小相等、方向相反、在同一直线上、并且都作用在物理
书上,符合二力平衡条件,是一对平衡力,故B正确;
C.书对桌面的压力与桌面对书的支持力分别作用在书桌和书上,不符合二力平衡条件,不是平
衡力,故C错误;
D.书受到的重力是地球作用给物体的;桌面对书的支持力是桌面作用的;二者不具有作用力和
反作用力的关系,故D错误。故选B。
典例8:如图所示,甲乙叠放在一起,静止在水平地而上,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】Do
【解析】A.甲受到的重力与甲对乙的压力是两个受力物体,故不是一对平衡力,故A错误;
B.乙受到的重力与地面对乙的支持力两个力的大小不同,所以不是一对相互作用力,故B错误;
CD.甲受到的重力与乙对甲的支持力,受力物体都是甲,两个力的大小相等,方向相反,故是平
衡力,故C错误;D正确。故选D。
☆考点5:探究二力平衡条件
考向点拨:
1.两边托盘必须相同的目的:为了使两边的拉力相同;
2.使用光滑桌面的目的:减小阻力对实验的影响;
3.探究平衡的两个力是否在同一直线上:必须保持研究物体两端受力相同,使研究物体转过一定
角度,观察物体是否处于平衡状态;
4.探究平衡的两个力是否大小相同:必须保持两个力在同一条直线上,且两端托盘里的祛码质量
不相等或两端钩码的数目不相同,观察物体是否处于平衡状态;
5.探究平衡的两个力是否作用在同一物体上:必须保持平衡力大小相等且方向相反,作用在同一
直线上,让两个力不同时作用在同一物体上,观察物体是否处于平衡状态;
6.实验一般选择物体在静止状态的原因:静止状态便于观察和操作;
7.进行多次实验的目的:得出普遍规律,避免实验的偶然性;
8.二力平衡的条件为:作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上;
9.二力平衡的条件:同体、等大、反向、共线。
(1)如图甲所示,甲同学将系于小卡片(重力可忽略不计)两端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,两端所挂钩码质量相等时,
小卡片才能保持静止,说明平衡的两个力大小;
(2)当小卡片平衡时,甲同学将小卡片转过一个角度,松手后瞬间小卡片(选填“能”或
“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究;
(3)若乙同学在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度(如图乙所示),你认为(选
填“能”或“不能”)用该装置进行实验;丙同学设计了如图丙所示实验方案,同学们认为该方案
没有甲同学的好,主要原因是丙同学的实验0
【答案】相反;相等;不能;不在同一条直线上的两个力是否平衡;能;实验用的木块放在水
平桌面上,木块和桌面之间的摩擦力较大,摩擦力对实验结果的影响较大。
【解析】(1)[口小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码,两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加
了两个向相反方向的拉力。
[2]该实验是通过调整钩码个数来改变拉力大小的,当两端所挂钩码质量相等时说明小卡片受到
的力大小相等,小卡片才能保持静止,说明平衡的两个力大小相等。由于小卡片的质量较小,所以
实验中选择小卡片的目的是不考虑小卡片的重力。
(2)[3]要探究一对平衡力在同一直线上,可将小卡片转过一个角度,使小卡片两端的拉力不在
一条直线上,观察小卡片不能平衡。因为小卡片由静止开始运动了,运动状态发生改变了。
[4]小卡片转过一个角度,小卡片受到的两个力就不在同一条直线上了,所以设计此实验步骤的
目的是为了探究不在同一条直线上的两个力是否平衡。
(3)[5]图乙中,两个定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同
一直线上、作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
[6]甲同学实验用的小卡片重力小,悬在空中时绳子与滑轮间的摩擦力较小;丙同学实验用的木
块放在水平桌面上,木块和桌面之间的摩擦力较大,摩擦力对实验结果的影响较大,所以甲同学的
实验优于丙同学的实验。
【点睛】此题探究的是二力平衡的条件,注意从二力平衡的四个条件进行分析;二力平衡是初
中物理力学中的难点,也是一个重点需要掌握。
定滑轮不能改变力的大小,但是可以改变力的方向;实验中通过调节钩码的个数来改变卡片受
到的力;转动卡片,卡片受到的两个力不在同一直线上,松手后卡片转动说明卡片受到的两个力不
在同一直线上时,卡片不能保持平衡状态。
典例10:在探究“二力平衡的条件”的实验中,小燕同学采用的实验装置如图甲所示,小彤同
学采用的实验装置如图乙所示。
甲乙
(1)当图甲中木块处于静止状态或状态时,它受到的力是平衡的。
(2)甲图中木块静止时,左右两盘总重________相等(选填“可能”或“一定”),为了完
成该实验,这两个实验装置中,你认为装置______(选填“甲”或“乙”)更科学,理由是
(3)在装置乙中,将小车旋转一定角度,松手后,发现小车旋转后又恢复原状.这说明两个力
必须满足作用在同一__________上,物体才能平衡。
【答案】匀速直线运动;可能;乙;变滑动摩擦力为滚动摩擦力,减小摩擦力的影响;直线。
【解析】(1)物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,物体受到平衡力的作用;
(2)甲图中木块静止时,左右两盘总重不一定相等,因为木块和桌面之间可能有摩擦力的作用;
乙装置更合理,物体与桌面的摩擦由滑动摩擦变为更小的滚动摩擦,减小摩擦对实验的影响;
(3)用手将木块扭转一个角度,这样两个力不在同一直线上,木块将无法在这个位置平衡,松手
后,发现小车旋转后又恢复原状,说明两个力必须满足两个力在一条直线上。
☆考点6:摩擦力
典例11:如图所示,水平地面上叠放着A、B两个物体,在力匕和F?的作用下,以共同的速
度y一起水平向右匀速运动,已知匕=10N,F?=6N,那么下列有关物体A、B和地面之间的摩擦
力大小和方向的说法中正确的是()。
*
A
FI1—^
JB|居
A.A对B的摩擦力为10N,水平向左B.B对A的摩擦力为4N,水平向左
C.地面对B的摩擦力为6N,水平向右D.B对地面的摩擦力为4N,水平向右
【答案】D。
【解析】AB.两个物体一起向右做匀速直线运动,水平方向上A受到拉力F,和B对A的摩擦力
作用,摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,方向相反,拉力匕是10N,所以B对A的摩擦力的
大小是10N,方向水平向左;根据物体间力的作用是相互的,A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一
对相互作用力,大小相等,方向相反,所以A对B的摩擦力大小是10N,方向水平向右。故AB错误;
C.物体B匀速直线运动,水平方向上受到A对B水平向右的摩擦力、地面对B水平向左的摩擦
力、水平向左的拉力3,这三个力是平衡力,所以地面对B水平向左的摩擦力与水平向左的拉力
F2之和等于A对B水平向右的摩擦力,所以B下表面受到地面的摩擦力大小为10N-6N=4N,方向水
平向左。故C错误;
D.因为物体间力的作用是相互的,B对地面的摩擦力与地面对B的摩擦力大小相等,方向相反,
由C分析知,B对地面的摩擦力为4N,方向水平向右。故D正确。故选D。
典例12:质量为20千克的箱子在大小为100牛的水平推力作用下,沿水平路面以2米/秒的速
度做匀速直线运动,木块受到路面的支持力为牛,箱子与地面间的滑动摩擦力为牛;
若突然发现前面有障碍物,改用60牛的水平拉力拉箱子,在这木箱停止运动之前,木块受到的合力
是牛,滑动摩擦力(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】200;100;160;不变。
【解析】[1]木块在水平路面做匀速直线运动时,木块在竖直方向保持静止,木块受到路面的支
持力与重力是一对平衡力,大小相等,支持力大小为尸=G=物g=20kg?10N/kg=200N;
[2]木块在水平路面做匀速直线运动,箱子与地面间的滑动摩擦力与水平推力是一对平衡力,大
小相等,滑动摩擦力大小为/=G=100N;
[3][4]若突然发现前面有障碍物,改用60牛的水平拉力拉箱子,在这木箱停止运动之前,箱子
向前运动,箱子受到的滑动摩擦力向后,与拉力方向相同。箱子对水平地面的压力不变,与水平地
面的接触面粗糙程度不变,箱子受到的滑动摩擦力大小不变,仍为100N。在这木箱停止运动之前,
木块受到的合力是40N。
☆考点7:摩擦力的应用
典例13:以下可以增大摩擦的是()。
【答案】B。
【解析】A.轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力。故A不符合题意;
B.旋钮侧面制有条纹,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。故B符合
题意;
C.给自行车加润滑油,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故C不符合题意;
D.磁悬浮列车车身悬浮,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故D不符合题意。故选B。
典例14:自行车的结构及使用涉及到不少有关摩擦的知识,其中为了减小摩擦的是()。
A.车把套上制作了花纹;
B.给车轴加润滑油;
C.轮胎的表面做得凹凸不平;
D.刹车时用力捏闸柄,增大闸皮对车圈的压力
【答案】Bo
【解析】A.车把套上制作了花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,
故A不合题意;
B.给车轴加润滑油是形成一层油膜,使接触面变光滑来减小摩擦,故B符合题意;
C.轮胎上制有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故C不合题
思;
D.刹车时用力捏刹车,是在接触面的粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦,故D不合题
意。故选B。
☆考点8:探究影响摩擦力大小的因素
考向点拨:
1.要测出摩擦力大小物体应做什么运动:匀速直线运动;
2.如何确定摩擦力大小:匀速运动时,弹簧测力计读数与摩擦力大小相等(二力平衡);
3.可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤:1和2;
4.摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤:1和3或1和4之间;
5.测量误差产生原因:很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差;
6.根据实验结论找出生活中利用摩擦力的例子:汽车轮胎、自行车把、胶鞋等;
7.添加钩码的目的:为了探究摩擦力大小与压力的关系;
8.探究实验的物理方法:控制变量法。
典例15:如图所示,小明用弹簧测力计、木块、祛码、长木板和毛巾探究影响滑动摩擦力大小
因素的实验。
(1)实验过程中,应拉着木块在木板上做运动,弹簧测力计的示数如图所示,则木块受
到的滑动摩擦力大小为N;
(2)对比甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与的关系。图甲中,若拉着木
块以较大的速度匀速运动,木块所受摩擦力的大小(填变大、变小或不变);
(3)小明想进一步探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,进行了图丙的实验,当测力
计示数达到最大值时仍没拉动木块,为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究,小明可采取的办
法是:。
【答案】匀速直线;4.2;压力;不变;见解析。
【解析】(1)探究影响滑动摩擦力大小因素的实验中,应拉着木块在木板上做匀速直线运动,
拉力与摩擦力是一对平衡力,摩擦力等于拉力。
由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为4.2N,滑动摩擦力大小为4.2N。
(2)对比甲、乙两次实验,接触面相同,压力不同,是为了探究滑动摩擦力的大小与压力的关
系。
滑动摩擦力的大小与运动速度无关,若拉着木块以较大的速度匀速运动,木块所受摩擦力的大
小不变。
(3)将祛码取下,匀速拉动木块,读出弹簧测力计的示数,然后与甲实验对比。
典例16:如图所示,小南同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,将同一
木块依次放在水平木板、毛巾表面上,分别完成了如下实验。
(1)实验中,必须水平拉动木块做运动;图乙中摩擦力的大小为No
(2)比较分析两次实验,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关。
(3)在进行乙图所示的实验时,改变放在木块上的祛码,通过多次实验得到摩擦力f•与作用在
物体表面的压力F,的关系图像如图丁所示。由图丁可知,当木块与祛码的总重力为2N时,滑动摩
擦力的大小为N。若当木块与祛码的总重力为4N时,弹簧测力计的读数为2N,此时木块做
(选填“变速”或“匀速”)运动。
【答案】匀速直线;2.2;甲乙;0.8;变速。
【解析】(1)[1]实验中,必须水平拉动木块做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力
的作用,根据二力平衡的条件,拉力大小才等于摩擦力的大小。
[2]图乙中测力计,1N之间有10个小格,1小格代表0.2N,分度值为0.2N,弹簧测力计示数为
2.2N,故摩擦力的大小为2.2N。
(2)[3]研究滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关,要控制接触面粗糙程度相同,
故比较甲、乙两幅图,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关。
(3)[4]根据得到的如图丁的摩擦力f与作用在物体表面的压力厂压的关系图像可知,当木块
与祛码的总重力为2N时,滑动摩擦力的大小为0.8No
[5]由图可知,当木块与祛码的总重力为4N时,受到的滑动摩擦力大小为1.6N,若此时弹簧测
力计的读数为2N,即拉力大小为2N,因拉力大于物体受到的滑动摩擦力,则木块将做加速运动,也
是变速运动。
能力提升
一、选择题
1.(2021•江苏中考真题)一辆汽车在圆形跑道上做快慢不变的运动,下列关于该汽车的说法
正确的是()。
A.运动状态不变,受力平衡B.运动状态不变,受力不平衡
C.运动状态改变,受力平衡D.运动状态改变,受力不平衡
【答案】Do
【解析】汽车在圆形跑道上做快慢不变的运动,运动的快慢虽然不变,但运动的方向在改变,
即运动状态在改变,处于非平衡状态,受力不平衡。故选D。
2.(2021•广西贵港市)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.踢足球一一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.立定跳远一一脚用力向后蹬地,是为了增大惯性;
C.打排球一一大力扣球,手对球的作用力大于球对手的作用力;
D.引体向上一一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,故A错误;
B.一脚用力向后蹬地,是为了增大动能,惯性只与质量有关,故B错误;
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,故C错
误;
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,故D正确。故选D。
3.(2021•贵州中考真题)对力的认识,下列说法正确的是()。
A.跳离地面的运动员不再受重力;
B.不接触的两个物体间也会产生弹力;
C.物体对桌面的压力是物体发生弹性形变产生的;
D.摩擦力总是阻碍物体运动
【答案】Co
【解析】A.地球的一切物体都受重力作用,跳离地面的运动员仍受重力,故A错误;
B.弹力的产生条件是直接接触、并有弹性形变,两个物体接触不一定有形变,所以不一定有弹
力,故B错误;
C,弹力是施力物体的形变引起的,物体对桌面的压力是由于物体发生弹性形变而产生,故C正
确;
D.摩擦力可以是动力也可以是阻力,摩擦力总是阻碍相对运动或者相对运动趋势,故D错误。
故选C。
4.(2021•黑龙江大庆市)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,三幅图中均是完全
相同的木块和木板。图甲,图乙中木板静止,木块,铁块水平向右做匀速直线运动;图丙中电动装
置D带动木板水平向左做匀速直线运动,弹簧测力计水平拴在竖直墙上,木块相对地面处于静止状
态。下列说法中正确的是()。
甲乙丙
A.若图丙中木板做加速运动,则弹簧测力计读数一定不等于木块受到的摩擦力大小;
B.利用甲、乙两图,可以探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度是否有关;
C.图甲与图丙相比,甲中弹簧测力计指针位置更稳定,读数更准确;
D.利用甲、乙两图,可以探究滑动摩擦力大小跟压力大小是否有关
【答案】Do
【解析】A.因为木块静止,处于平衡状态,拉力与摩擦力是一对平衡力,所以测力计示数等于
摩擦力,故A错误;
BD.利用甲、乙两图,粗
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