内容正文:
2024-2025学年八年级物理上册单元知识梳理(沪科版 五·四学制)
第五章 运动和力
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 力 】
1、力的概念:
(1)力是物体对物体的作用。
(2)力不能脱离物体而存在,发生力的作用时,一定有物体存在。
(3)直接接触的物体间可以发生力的作用,不直接接触的物体间也能发生力的作用,例如磁铁间的吸引力。
2、力的单位:国际单位:牛顿,简称:牛,符号:N。托起两个鸡蛋的力大约是1N。
3、力的作用效果:
(1)使物体的运动状态发生改变。
(2)使物体发生形变。
4、力的三要素:大小、方向、作用点。
5、力的示意图:
(1)力的示意图是在分析物体受力时,只需要标明物体受力的大致情况,只画力的方向、作用点、不用画标度和大小。
(2)画法:首先找到力的作用点;其次从力的作用点,沿力的方向画一条直线;最后用箭头标出力的方向。
6、相互作用力:物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在两个物体上。同时增大,同时减小,同时存在,同时消失,没有先后之分。
要点:
1、从字面上看“物体对物体”说明有力的存在时,至少需要两个物体,力是不能脱离物体而存在的。这就是力的物质性。“对”字前面的物体,我们常把它叫施力物体(因为它施加了力),“对”字后面的物体,我们把它叫受力物体。有力存在时,一定有施力物体和受力物体。例如:人推车,人对小车施加了力,小车受到了力,所以人是施力物体,车是受力物体。
2、物体间只有发生相互作用时才会有力,若只有物体,没有作用,也不会有力。例如:人踢球,使球在草坪上滚动,人踢球时,人对球施加了力,人是施力物体,球是受力物体,当球离脚之后,人不再对球施力,球也就不再受踢力。
3、力的作用效果往往是两种效果同时都有,我们研究一个力的作用效果时,只研究主要的作用效果,例如,用脚踢足球时,脚对足球的力,同时使球发生了形变和使球的运动状态改变了,但主要的作用效果应该是运动状态改变了。
4、力的作用效果与力的三要素有关。力的三要素中任一要素都影响着力的作用效果,只要其中一要素改变了,力的作用效果就会发生改变。
【考点2 弹力】
1、弹性与塑性:橡皮筋、橡胶球、蹦床床面等物体在外力作 用下发生形变,撤去外力后又能恢复到原来的形 状,物体的这种性质叫做弹性。橡皮泥、面团等 物体发生形变后不能自动地恢复到原来的形状, 物体的这种性质叫做塑性。
2、弹力概念:物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫做弹力。
3、弹簧测力计的原理:在弹性限度内弹簧受的拉力越大,它的伸长量就越长。
4、弹簧测力计的使用
使用口诀:看量程、看分度、要校零;一顺拉、不摩擦、不猛拉;正对看、记数值、带单位。
使用方法:
(1) 所测的力不能大于测力计的测量限度;
(2)使用前,应使指针指在零刻度线;
(3)要使弹簧测力计的轴线方向与受力方向一致,读数时,视线与刻度盘垂直。
要点:
1、 物体形状的改变叫做形变,不受力时能自动恢复原来形状的形变叫弹性形变;物体由于弹性形变而产生的力叫做弹力。物体的弹性形变程度越大,产生的弹力越大。
2、日常所称的拉力、压力、支持力等,其实质都是弹力。例如,桌面对茶杯的支持力,其实质就是桌面发生了微小的形变后对茶杯向上的弹力。
注意:弹簧的弹性有一定的限度,超过了这个限度就不能完全复原。
【考点3 重力】
1、概念:物理学中,地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力。用 G 表示
2、重力的三要素:
(1)大小:物体所受的重力跟它的质量成正比。
公式:
其中:G—重力,单位:N
m—质量,单位:kg
g=9.8N/㎏,粗略计算可以取g=10N/kg
(2)方向:竖直向下。据此制成了重垂线来检查墙壁是否竖直,也可改进后检查窗台、桌面等是否水平。
注意:竖直向下与垂直向下不同,所谓竖直向下是指向下且与水平面垂直,其方向是固定不变的。
(3)作用点:重心。有些力作用在物体上的作用点不好确定,我们在作力的示意图时,也常把这些力的作用点画在物体的重心处。
要点:
1、地面附近的一切物体,不论它是运动还是静止,不论它是固态、液态还是气态,都要受到重力的作用。如在上升过程中的氢气球仍受重力。一切物体所受重力的施力物体都是地球。
2、计算重力时,g值取9.8N/㎏或g=10N/kg,通常认为g值是固定的。实际上地理位置不同,g值也不同,如果都在海平面上测量,地球的赤道附近g值最小,越靠近两极g值越大。重力随空间位置的变化而变化。
3、物体的各个部分都受到重力的作用。对于 整个物体而言,各部分所受到的重力可以看成是 作用在某一个点上,这个点叫做重心。如图5-2-9所示,粗细均匀的直棒的 重心在它的几何中心,均匀球的重心在球心。
【考点4 二力合成】
1.如果一个力对物体产生的作用效果与几个力 同时对物体产生的作用效果相同,那么就可以用 这个力代替这几个力,这个力就叫做这几个力的合力,这几个力叫做这个力的分力,这种思想方法叫做等效替代。
2.求几个力的合力的过程叫做力的合成。
3.如图5-3-3(a) 所示,将橡皮筋一端固定, 用两个力传感器通过细线同时沿同一方向拉橡皮 筋的另一端。橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。
如图5-3-3(b) 所示,使用单个力传感器, 将橡皮筋的另一端拉到图5-3-3(a)中同样的位置,此时的拉力F3即为F1 和F2的合力。
大量实验表明:
在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和,合力方向与两力的方向相同;方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差,合力方向与两力中较大力的方向相同。
【考点5 二力平衡】
1. 在物理学中,将物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,称为二力平衡状态,这两个力就构成了一对平衡力。
2. 如图5-3-6所示,用细绳连接电动机与力传感器,将钩码挂在力传感器上保持静止,比较力传感器对钩码的拉力F 与钩码重力G 的大小和方向。电动机带着钩码沿竖直方向匀速上升或匀速下降,比较力传感器对钩码的拉力F 与钩码重力G的大小和方向。
大量实验表明:
当物体处于二力平衡时,作用在该物体上的 这两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。此时物体所受合力为零。
3. 悬挂法:根据二力平衡的条件,用“悬挂法”可以确定一块形状不规则薄木板的重心。如图5-3-8所示,先通过板上任意一点A将板悬挂起来,木板在拉力和重力的作用下平衡,在木板上画出重垂线的方向,重心一定在这条直线上。然后换一个悬挂点B, 再将板悬挂起来,画出此时重垂线的方向。两条重垂线的交点O 就是薄木板重心。
【考点6 二力平衡】
一、摩擦力
1. 冰壶离开运动员后,还能在冰面上滑行较长距离,直至最终停下,这是因为冰壶在冰面上滑 行时受到摩擦力(friction force)的作用。人沿 着滑梯下滑时,人和滑梯之间也有摩擦力。这类摩擦力是在两个物体发生相对滑动时产生的,叫做滑动摩擦力。
另一类摩擦力叫做静摩擦力。如图5-4-2 所示,手握水瓶使其静止,松手后,水瓶会因受到重力作用下落。因此水瓶被握住时能保持静止 是受到了静摩擦力和重力这一对平衡力的作用。二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验方法:控制变量法。在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。
2.提出猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有,接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。
3.实验器材:木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板两块、砝码。
4.实验步骤:
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
(2)在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
(3)换用材料相同,但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5.实验结论:滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
要点:
1. 因为弹簧测力计本身有重量,为了保证水平拉力,牵引木块时,要握住弹簧测力计的外壳;使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀,集中注意力盯住弹簧测力计的指针,一直拉到底,在指针不颤动时读数。
2.实验拓展:验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法:把木块侧放,改变和木板的接触面积,保持对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变,测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”,物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关,而是跟接触面的“粗糙程度”有关。
三、摩擦的利用与防止
1.摩擦的利用与防止:
(1)增大有益摩擦:增大压力;增大接触面粗糙程度。
(2)减小有害摩擦:减小压力;减小接触面粗糙程度;用滚动代替滑动;使接触面分离:加润滑油,气垫导轨,磁悬浮。
要点:
1.滑动摩擦力产生条件:接触面粗糙;接触挤压;在接触面上相对运动。
2.运动方向和相对运动方向的区别,f滑与相对运动方向相反,但与运动方向可以相反(阻力)也可以相同(动力),注意:滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力。
3.“假设法”判断静摩擦力的有无和方向。静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,但有些情况相对运动趋势很难判断。我们可以用假设法判断相对运动趋势的方向:假设接触面光滑,物体若会相对滑动,则说明原来有静摩擦力,且相对滑动的方向就是相对滑动趋势的方向。
【考点7 牛顿第一定律】
一、牛顿第一定律
1. 如图5-5-3所示,小车从 同一斜面上的同一位置由静止沿斜面下滑至水平面。更换水 平面的材质,重复上述实验, 比较小车在不同材质的水平面上滑行的距离。
上述实验中,小车在水平面滑行的距离与小车受到的摩擦力有关。水平面越光滑,小车在水 平面上滑行时所受的摩擦力越小,滑行距离也越 长。假设水平面是光滑的,小车不受摩擦力,它 会保持刚进入水平面时的速度大小和方向一直运动下去,做匀速直线运动。可见,物体的运动并 不需要力来维持。
2. 牛顿在伽利略等人的研究基础上,得出一条重要的规律:
一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种运动状态
为止。这就是牛顿第一定律。
牛顿第一定律明确指出当物体不受力作用时,总保持原来的静止或匀速直线运动状态不变,否定了力是维持物体运动的原因。牛顿第一 定律是在大量事实的基础上,通过推理、抽象概括出来的。
对定律的理解:
1、“没有受到力的作用”有两层含义:一是该物体确定没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况(实际上,不受任何力的作用的物体是不存在的);二是该物体所受合力为零,它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
2、“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体在不受力的作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
3、牛顿第一定律的内涵:物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态,说明力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说:物体的运动不需要力来维持,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用。
4、牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
5、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律,它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律,在不受任何力时,物体要保持原有的运动状态不变。
二、惯性
物体具有保持静止或匀速直线运动状态不变的性质,叫做惯性。
对惯性的理解。
1、一切物体都有惯性,一切物体是指无论是气体、液体、还是固体;无论是静止还是运动;无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。
2、惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。即静止的物体总要保持静止状态,运动的物体总要保持匀速直线运动状态。
3、惯性是物体的属性,不是力。因此在提到惯性时,只能说“物体具有惯性”,或“由于惯性”,而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小,惯性的大小仅取决于物体的质量,质量大,惯性也大。
03 素养提升
【例题1】.下列说法错误的是( )
A.马拉车时,马对车有向前的拉力,同时车对马有向后的拉力
B.足球运动员用头顶球,球的运动方向改变了,这表明力可以改变物体的运动状态
C.人坐在沙发上,沙发凹下去,这表明力可以改变物体的形状
D.用磁铁靠近铁钉,磁铁对铁钉有吸引力,铁钉对磁铁没有吸引力
【例题2】.下列各举措中,能够增大摩擦的是( )
A.鞋底压制凹凸不平的花纹 B.拉链上涂蜡
C.自行车轴加润滑油 D.拉杆箱底部装上轮子
【例题3】.如图所示的事例是人对物体的作用力产生的作用效果,主要说明力能改变物体运动状态的是( )
A.捏扁橡皮泥 B.压弯跳板
C.拉长皮筋 D.扑住足球
【例题4】.如图所示,一个铁块放在一块薄木板上,关于铁块和木板受力情况的叙述正确的是( )
A.铁块受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
B.木板受到向下的弹力是因为木板发生了弹性形变
C.铁块受到向上的弹力是因为木板发生了弹性形变
D.木板受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
【例题5】.下列关于质量与重力的说法正确的是( )
A.一个苹果的质量大约为1.5kg
B.一个中学生的体重大约为500N
C.物体的质量由重力决定,跟它受到的重力成正比
D.质量为1kg的物体重9.8N,因此1kg=9.8N
【例题6】.篮球从地上弹起的过程中,其惯性( )
A.变大 B.不变
C.先变大后不变 D.先变大后变小
【例题7】.如图所示,将一物体A挂在竖直的弹簧测力计下,下列说法中错误的是( )
A.物体A的重力是2.2N
B.用该弹簧测力计只能测竖直方向上的力
C.弹簧测力计的刻度均匀是因为弹簧的伸长量与拉力成正比
D.使用时必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的测量范围
【例题8】.如图所示是冰壶运动,运动员将冰壶甲掷出去,其在水平面上做减速直线运动,经过一段时间,冰壶甲与赛道上的冰壶乙相撞,最终均停在地面上、不计空气阻力。关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.冰壶甲越来越慢,说明受到的摩擦力越来越大
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明冰壶的运动需要力来维持
C.只要有力作用在冰壶上,冰壶的运动状态一定发生改变
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于具有惯性
【例题9】.在图中,小明踢球后球向上运动,此现象主要表明力可以改变物体的 (选填“形状”或“运动状态”);若足球的重力为4.2牛,某一时刻受到竖直向下的阻力为1牛,则此时足球受到的合力大小为 牛,方向 。
【例题10】.在“探究二力平衡的条件”实验中,小王同学用如图所示的装置探究当物体甲受到水平方向两个力的作用而处于 时,这两个力的 和方向关系,此时测力计的示数为 牛;若甲物体在这两个力作用下向右做匀速直线运动,这时向右的拉力 向左的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【例题11】.如图所示,用“悬挂法”可以确定形状不规则薄板重力的作用点—— 的位置,该实验应用到了重力的方向是 的.
【例题12】.甲、乙、丙三个完全相同的木块放在同一水平地面上,它们分别在水平拉力、和作用下沿同一直线做匀速运动,若它们同时同地出发,甲、乙的运动方向相同,甲、乙的s-t图象如图所示。运动10秒时,甲与乙的距离为 米,若此时乙与丙的距离为0.3米,则丙的运动方向与乙 (选填“相同”或“相反”),拉力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【例题13】.如图甲所示,装满沙的箱子总重为200N,小熙同学用30N的力F沿水平方向推箱子,没推动,箱子受到地面的摩擦力为 N,请在图乙中画出箱子受到的力的示意图 。在50N的水平推力F的作用下沿地面做匀速直线运动,箱子受到地面的摩擦力为 N,当推力增大到70N时,箱子受到地面的摩擦力为 N,此时箱子 (填“会”或“不会”)继续做匀速直线运动,理由是 。
举一反三
一、单选题
【强化1】.站在滑板上的甲、乙两位同学,分别拉住绳子的两端,如图所示。其中甲同学用力拉绳,乙同学向甲同学靠近,甲同学也向乙同学靠近。该现象表明( )
A.甲受到的拉力大于乙受到的的拉力 B.甲受到的的拉力小于乙受到的的拉力
C.甲、乙受到的的拉力是一对平衡力 D.拉力改变了甲、乙两位同学的运动状态
【强化2】.如图所示,水平桌面上静置一个木块,现同时对木块施加水平向右及竖直向下,大小分别为及的力,木块仍静止不动。关于木块所受的摩擦力大小及方向下列说法正确的是( )
A.大小为,方向水平向右 B.大小为,方向水平向左
C.大小为,方向水平向右 D.大小为,方向水平向左
二、填空题
【强化3】.如图所示,将一只重为20牛的木箱静止放在水平地面上。现用大小不同的水平力推木箱:当水平推力F为5牛时,木箱未被推动,则此时木箱受到的摩擦力为 牛,方向 ;当水平推力增大到10牛时,木箱恰好可以做匀速直线运动;当水平推力增大到15牛时,木箱受到的摩擦力为 牛,此时木箱水平方向受到的合力为 牛。
【强化4】.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力作用下,A、B一起作匀速直线运动,此时木块A所受的摩擦力为 N,木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 N。
三、作图题
【强化5】.铅球投出后在空中轨迹如图虚线所示,请画出铅球所受重力示意图(不计空气阻力)。
【强化6】.图中物体A随传送带向上做匀速直线运动,作出物体A的受力示意图。
四、计算题
【强化7】.小松在超市购物时,用15牛的水平向右的力推着一辆质量为20千克的购物车在水平地面上做匀速直线运动。求
(1)购物车的重力G;
(2)购物车受到的阻力f;
(3)小松发现前面有一个小孩,马上用30牛的水平向左的力向后拉购物车减速,在减速过程中,购物车所受的合力F合的大小和方向。(假设小车所受阻力的大小不变)
五、实验题
【强化8】.为了探究力的作用效果与力的三要素之间的关系,某同学做了如下实验:将一钢条的下端固定,然后分别用不同方向或不同大小的力作用在钢条的不同部位,使其发生如图中甲、乙、丙、丁所示的形变,各力的大小关系为:F1=F3=F4>F2。
(1)该同学是根据 来判断力的作用效果的;
(2)比较甲、丙两实验可以得出的结论是 ;
(3)通过比较 、 两次实验,该同学得出了“力的方向和作用点相同时,力越大,力的作用效果越明显”的结论;
(4)小明认为,因为丙丁两图中,丁图的效果明显,所有可以看出,力的作用效果与力的方向有关,他的说法是 的,因为 。
【强化9】.为了研究同一直线上两个力的共同作用效果,某同学利用一根橡皮筋、细线、弹簧测力计等器材进行实验;实验中,他先将橡皮筋的一端固定,然后在另一端系上细线,并用弹簧测力计沿同一方向拉伸橡皮筋;如图所示,每一次实验时橡皮筋拉伸的长度L相等,请仔细观察和比较图中的操作和弹簧测力计的示数,然后归纳得出初步结论;
(1)实验中,每次都将橡皮筋拉伸的长度相等的目的是 ;
(2)比较图(a)和(b)[或(a)和(c)]可知:同一直线上同方向一个力的作用效果可以由两个力 ,且这个力的大小等于 ;
(3)比较图(b)和(c)可知: 。
【强化10】.某同学用天平、弹簧测力计、几个相同的钩码和几个相同的沙袋研究物体在地球上受到重力与物体质量的关系,如图所示是根据所测数据绘制的G-m图像。
(1)分析比较A、B、C (或D、E、F)的实验数据,可以归纳出的初步结论是:在地球上,物体受到的重力与它的质量 。
(2)根据图像可知= , 物理学中用 表示这一比值。
(3)进一步综合分析比较(a)和(b)两图像中重力和质量的关系,可归纳出的结论是:在地球上,物体受到的重力与它质量的 。
(4)如果把图中(a)(b)两个图像合并在同一坐标系中,则两倾斜直线是 ( 选填“重叠”或“不重叠”)的。
【强化11】.某班级同学为了探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,进行了如下猜想:
A.可能与压力的大小有关;B。可能与接触面的粗糙程度有关;C。可能与接触面积有关。
小松和小江同学所在的小组设计了如下实验:(长方形木块每个面的粗糙程度相同,毛巾面比木板面更粗糙)
(1)如图所示,小松用弹簧测力计斜向上拉动长方形木块,使木块在水平木板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数。即为滑动摩擦力的大小。小江认为他的操作有误,此时拉力与滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力,原因是 。
(2)小松纠正错误后,重新实验,记录如下表所示:
(i)为了探究猜想A,应选择实验次数 (填序号);
(ii)由2与3两次实验可得初步结论: 。
(3)小江探究猜想C,设计并完成了第4次实验,分析表中的记录得出滑动摩擦力的大小与接触面积无关,表中第4次实验中有两处信息忘记填写,请你帮他完成。
实验次数
木块放置方法
接触面
压力情况
弹簧测力计示数F/N
1
平放
木块与木板
木块
2.0
2
平放
木块与毛巾
木块+1个钩码
2.8
3
平放
木块与木板
木块+1个钩码
2.4
4
侧放
2.4
04 单元小结
考点内容
考点分析与常见题型
力的相互作用
主要考查学生力的概念的理解,常考题型是选择题和填空题
力的作用效果
力的示意图
利用实例解释力的作用效果,选择题居多
要求会画力的示意图,作图题
弹簧测力计的读数
考查学生利用弹簧测力计进行力的测量及读数,填空题居多
弹力的示意图
要求会画力的示意图,作图题
作重力示意图
主要考查学生通过作图对重力概念的掌握程度
重力的概念
主要考查重力的大小、方向和重心,选择题较多
对重心的理解
考查对物体重心的理解,选择题较多
力的三要素
考查对力的三要素的理解,作图题居多
弹力大小与弹簧伸长量
考查对弹力大小的理解
考点内容
考点分析与常见题型
牛顿第一定律
主要考查学生对牛顿第一定律的理解和认识,选择题和填空题
惯性
考查对惯性的认识,影响物体惯性大小的因素,选择题、填空题
生活中摩擦力的应用
主要考查学生生活中摩擦力的应用的了解,只要题型是选择题
影响摩擦力大小实验探究
考查学生实验态度和能力以及对摩擦力概念的理解
二力平衡条件
主要考查学生对平衡力概念的理解,选择题和填空题
二力平衡的应用
主要考查对物体运动状态与受力,选择题和填空题
对摩擦力概念的理解
主要考查对摩擦力概念的理解程度,选择题和填空题
对惯性的理解
主要考查对物体惯性的理解,选择题较多
牛顿第一定律的历史认识
考查牛顿第一定律的由来,填空题较多
物体受力分析
根据物体运动状态,对物体受力进行分析,填空题较多
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第五章 运动和力
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 力 】
1、力的概念:
(1)力是物体对物体的作用。
(2)力不能脱离物体而存在,发生力的作用时,一定有物体存在。
(3)直接接触的物体间可以发生力的作用,不直接接触的物体间也能发生力的作用,例如磁铁间的吸引力。
2、力的单位:国际单位:牛顿,简称:牛,符号:N。托起两个鸡蛋的力大约是1N。
3、力的作用效果:
(1)使物体的运动状态发生改变。
(2)使物体发生形变。
4、力的三要素:大小、方向、作用点。
5、力的示意图:
(1)力的示意图是在分析物体受力时,只需要标明物体受力的大致情况,只画力的方向、作用点、不用画标度和大小。
(2)画法:首先找到力的作用点;其次从力的作用点,沿力的方向画一条直线;最后用箭头标出力的方向。
6、相互作用力:物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在两个物体上。同时增大,同时减小,同时存在,同时消失,没有先后之分。
要点:
1、从字面上看“物体对物体”说明有力的存在时,至少需要两个物体,力是不能脱离物体而存在的。这就是力的物质性。“对”字前面的物体,我们常把它叫施力物体(因为它施加了力),“对”字后面的物体,我们把它叫受力物体。有力存在时,一定有施力物体和受力物体。例如:人推车,人对小车施加了力,小车受到了力,所以人是施力物体,车是受力物体。
2、物体间只有发生相互作用时才会有力,若只有物体,没有作用,也不会有力。例如:人踢球,使球在草坪上滚动,人踢球时,人对球施加了力,人是施力物体,球是受力物体,当球离脚之后,人不再对球施力,球也就不再受踢力。
3、力的作用效果往往是两种效果同时都有,我们研究一个力的作用效果时,只研究主要的作用效果,例如,用脚踢足球时,脚对足球的力,同时使球发生了形变和使球的运动状态改变了,但主要的作用效果应该是运动状态改变了。
4、力的作用效果与力的三要素有关。力的三要素中任一要素都影响着力的作用效果,只要其中一要素改变了,力的作用效果就会发生改变。
【考点2 弹力】
1、弹性与塑性:橡皮筋、橡胶球、蹦床床面等物体在外力作 用下发生形变,撤去外力后又能恢复到原来的形 状,物体的这种性质叫做弹性。橡皮泥、面团等 物体发生形变后不能自动地恢复到原来的形状, 物体的这种性质叫做塑性。
2、弹力概念:物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫做弹力。
3、弹簧测力计的原理:在弹性限度内弹簧受的拉力越大,它的伸长量就越长。
4、弹簧测力计的使用
使用口诀:看量程、看分度、要校零;一顺拉、不摩擦、不猛拉;正对看、记数值、带单位。
使用方法:
(1) 所测的力不能大于测力计的测量限度;
(2)使用前,应使指针指在零刻度线;
(3)要使弹簧测力计的轴线方向与受力方向一致,读数时,视线与刻度盘垂直。
要点:
1、 物体形状的改变叫做形变,不受力时能自动恢复原来形状的形变叫弹性形变;物体由于弹性形变而产生的力叫做弹力。物体的弹性形变程度越大,产生的弹力越大。
2、日常所称的拉力、压力、支持力等,其实质都是弹力。例如,桌面对茶杯的支持力,其实质就是桌面发生了微小的形变后对茶杯向上的弹力。
注意:弹簧的弹性有一定的限度,超过了这个限度就不能完全复原。
【考点3 重力】
1、概念:物理学中,地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力。用 G 表示
2、重力的三要素:
(1)大小:物体所受的重力跟它的质量成正比。
公式:
其中:G—重力,单位:N
m—质量,单位:kg
g=9.8N/㎏,粗略计算可以取g=10N/kg
(2)方向:竖直向下。据此制成了重垂线来检查墙壁是否竖直,也可改进后检查窗台、桌面等是否水平。
注意:竖直向下与垂直向下不同,所谓竖直向下是指向下且与水平面垂直,其方向是固定不变的。
(3)作用点:重心。有些力作用在物体上的作用点不好确定,我们在作力的示意图时,也常把这些力的作用点画在物体的重心处。
要点:
1、地面附近的一切物体,不论它是运动还是静止,不论它是固态、液态还是气态,都要受到重力的作用。如在上升过程中的氢气球仍受重力。一切物体所受重力的施力物体都是地球。
2、计算重力时,g值取9.8N/㎏或g=10N/kg,通常认为g值是固定的。实际上地理位置不同,g值也不同,如果都在海平面上测量,地球的赤道附近g值最小,越靠近两极g值越大。重力随空间位置的变化而变化。
3、物体的各个部分都受到重力的作用。对于 整个物体而言,各部分所受到的重力可以看成是 作用在某一个点上,这个点叫做重心。如图5-2-9所示,粗细均匀的直棒的 重心在它的几何中心,均匀球的重心在球心。
【考点4 二力合成】
1.如果一个力对物体产生的作用效果与几个力 同时对物体产生的作用效果相同,那么就可以用 这个力代替这几个力,这个力就叫做这几个力的合力,这几个力叫做这个力的分力,这种思想方法叫做等效替代。
2.求几个力的合力的过程叫做力的合成。
3.如图5-3-3(a) 所示,将橡皮筋一端固定, 用两个力传感器通过细线同时沿同一方向拉橡皮 筋的另一端。橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。
如图5-3-3(b) 所示,使用单个力传感器, 将橡皮筋的另一端拉到图5-3-3(a)中同样的位置,此时的拉力F3即为F1 和F2的合力。
大量实验表明:
在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和,合力方向与两力的方向相同;方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差,合力方向与两力中较大力的方向相同。
【考点5 二力平衡】
1. 在物理学中,将物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,称为二力平衡状态,这两个力就构成了一对平衡力。
2. 如图5-3-6所示,用细绳连接电动机与力传感器,将钩码挂在力传感器上保持静止,比较力传感器对钩码的拉力F 与钩码重力G 的大小和方向。电动机带着钩码沿竖直方向匀速上升或匀速下降,比较力传感器对钩码的拉力F 与钩码重力G的大小和方向。
大量实验表明:
当物体处于二力平衡时,作用在该物体上的 这两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。此时物体所受合力为零。
3. 悬挂法:根据二力平衡的条件,用“悬挂法”可以确定一块形状不规则薄木板的重心。如图5-3-8所示,先通过板上任意一点A将板悬挂起来,木板在拉力和重力的作用下平衡,在木板上画出重垂线的方向,重心一定在这条直线上。然后换一个悬挂点B, 再将板悬挂起来,画出此时重垂线的方向。两条重垂线的交点O 就是薄木板重心。
【考点6 二力平衡】
一、摩擦力
1. 冰壶离开运动员后,还能在冰面上滑行较长距离,直至最终停下,这是因为冰壶在冰面上滑 行时受到摩擦力(friction force)的作用。人沿 着滑梯下滑时,人和滑梯之间也有摩擦力。这类摩擦力是在两个物体发生相对滑动时产生的,叫做滑动摩擦力。
另一类摩擦力叫做静摩擦力。如图5-4-2 所示,手握水瓶使其静止,松手后,水瓶会因受到重力作用下落。因此水瓶被握住时能保持静止 是受到了静摩擦力和重力这一对平衡力的作用。二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验方法:控制变量法。在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。
2.提出猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有,接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。
3.实验器材:木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板两块、砝码。
4.实验步骤:
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
(2)在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
(3)换用材料相同,但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5.实验结论:滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
要点:
1. 因为弹簧测力计本身有重量,为了保证水平拉力,牵引木块时,要握住弹簧测力计的外壳;使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀,集中注意力盯住弹簧测力计的指针,一直拉到底,在指针不颤动时读数。
2.实验拓展:验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法:把木块侧放,改变和木板的接触面积,保持对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变,测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”,物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关,而是跟接触面的“粗糙程度”有关。
三、摩擦的利用与防止
1.摩擦的利用与防止:
(1)增大有益摩擦:增大压力;增大接触面粗糙程度。
(2)减小有害摩擦:减小压力;减小接触面粗糙程度;用滚动代替滑动;使接触面分离:加润滑油,气垫导轨,磁悬浮。
要点:
1.滑动摩擦力产生条件:接触面粗糙;接触挤压;在接触面上相对运动。
2.运动方向和相对运动方向的区别,f滑与相对运动方向相反,但与运动方向可以相反(阻力)也可以相同(动力),注意:滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力。
3.“假设法”判断静摩擦力的有无和方向。静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,但有些情况相对运动趋势很难判断。我们可以用假设法判断相对运动趋势的方向:假设接触面光滑,物体若会相对滑动,则说明原来有静摩擦力,且相对滑动的方向就是相对滑动趋势的方向。
【考点7 牛顿第一定律】
一、牛顿第一定律
1. 如图5-5-3所示,小车从 同一斜面上的同一位置由静止沿斜面下滑至水平面。更换水 平面的材质,重复上述实验, 比较小车在不同材质的水平面上滑行的距离。
上述实验中,小车在水平面滑行的距离与小车受到的摩擦力有关。水平面越光滑,小车在水 平面上滑行时所受的摩擦力越小,滑行距离也越 长。假设水平面是光滑的,小车不受摩擦力,它 会保持刚进入水平面时的速度大小和方向一直运动下去,做匀速直线运动。可见,物体的运动并 不需要力来维持。
2. 牛顿在伽利略等人的研究基础上,得出一条重要的规律:
一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种运动状态
为止。这就是牛顿第一定律。
牛顿第一定律明确指出当物体不受力作用时,总保持原来的静止或匀速直线运动状态不变,否定了力是维持物体运动的原因。牛顿第一 定律是在大量事实的基础上,通过推理、抽象概括出来的。
对定律的理解:
1、“没有受到力的作用”有两层含义:一是该物体确定没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况(实际上,不受任何力的作用的物体是不存在的);二是该物体所受合力为零,它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。
2、“或”指两种状态必居其一,不能同时存在,也就是说物体在不受力的作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。
3、牛顿第一定律的内涵:物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态,说明力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说:物体的运动不需要力来维持,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用。
4、牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是在实验的基础上通过分析、概括、推理总结出来的。
5、牛顿第一定律是关于力与运动关系的规律,它反映了物体在不受力(或受合力为零)时的运动规律,在不受任何力时,物体要保持原有的运动状态不变。
二、惯性
物体具有保持静止或匀速直线运动状态不变的性质,叫做惯性。
对惯性的理解。
1、一切物体都有惯性,一切物体是指无论是气体、液体、还是固体;无论是静止还是运动;无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。
2、惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。即静止的物体总要保持静止状态,运动的物体总要保持匀速直线运动状态。
3、惯性是物体的属性,不是力。因此在提到惯性时,只能说“物体具有惯性”,或“由于惯性”,而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小,惯性的大小仅取决于物体的质量,质量大,惯性也大。
03 素养提升
【例题1】.下列说法错误的是( )
A.马拉车时,马对车有向前的拉力,同时车对马有向后的拉力
B.足球运动员用头顶球,球的运动方向改变了,这表明力可以改变物体的运动状态
C.人坐在沙发上,沙发凹下去,这表明力可以改变物体的形状
D.用磁铁靠近铁钉,磁铁对铁钉有吸引力,铁钉对磁铁没有吸引力
【答案】D
【详解】A.马拉车时,马对车有向前的拉力,物体间力的作用是相互的,则同时车对马有向后的拉力,故A正确,不符合题意;
B.足球运动员用头顶球,球受到了力的作用,球的运动方向改变了,即球的运动状态发生了改变,这表明力可以改变物体的运动状态,故B正确,不符合题意;
C.人坐在沙发上,人对沙发施加了压力作用,沙发凹下去,即沙发的形状发生了改变,这表明力可以改变物体的形状,故C正确,不符合题意;
D.用磁铁靠近铁钉,磁铁对铁钉有吸引力,物体间力的作用是相互的,铁钉对磁铁也有吸引力,故D错误,符合题意。
故选D。
【例题2】.下列各举措中,能够增大摩擦的是( )
A.鞋底压制凹凸不平的花纹 B.拉链上涂蜡
C.自行车轴加润滑油 D.拉杆箱底部装上轮子
【答案】A
【详解】A.鞋底压制凹凸不平的花纹,增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,增大了摩擦力,故A符合题意;
B.拉链上涂蜡,使接触面变光滑,可以减小摩擦力,故B不符合题意;
C.自行车轴加润滑油,使接触面分离,可以减小摩擦力,故C不符合题意;
D.拉杆箱底部装上轮子,变滑动摩擦为滚动摩擦,可以减小摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
【例题3】.如图所示的事例是人对物体的作用力产生的作用效果,主要说明力能改变物体运动状态的是( )
A.捏扁橡皮泥 B.压弯跳板
C.拉长皮筋 D.扑住足球
【答案】D
【详解】A.用力捏橡皮泥,橡皮泥形状发生改变,主要说明力改变物体的形状,故A不符合题意;
B.跳水时,跳板被运动员在力的作用下压弯,主要说明力改变物体的形状,故B不符合题意;
C.用力拉皮筋,皮筋长度变大,形状发生改变,主要说明力改变物体的形状,故C不符合题意;
D.足球在被手接住后,由运动变为静止,主要说明力改变物体的运动状态,故D符合题意。
故选D。
【例题4】.如图所示,一个铁块放在一块薄木板上,关于铁块和木板受力情况的叙述正确的是( )
A.铁块受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
B.木板受到向下的弹力是因为木板发生了弹性形变
C.铁块受到向上的弹力是因为木板发生了弹性形变
D.木板受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
【答案】C
【详解】物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。
AC.铁块受到向上的弹力即木板对铁块的支持 力,是因为木板发生了弹性形变产生的,故A错误,C正确;
BD.木板受到向下的弹力即铁块对木板的压力, 是因为铁块发生了弹性形变产生的,故BD错误。
故选C。
【例题5】.下列关于质量与重力的说法正确的是( )
A.一个苹果的质量大约为1.5kg
B.一个中学生的体重大约为500N
C.物体的质量由重力决定,跟它受到的重力成正比
D.质量为1kg的物体重9.8N,因此1kg=9.8N
【答案】B
【详解】A.一个苹果的质量大约为150g=0.15kg,故A错误;
B.一个中学生的质量大约为50kg,所受的重力大约为500N,故B正确;
C.质量是物体的一种属性,物体受到的重力跟质量成正比,不可以说物体的质量跟它受到的重力成正比,故C错误;
D.质量为1kg的物体受到的重力为9.8N,在1kg=9.8N中,kg和N是不同物理量的单位,不能比较,故D错误。
故选B。
【例题6】.篮球从地上弹起的过程中,其惯性( )
A.变大 B.不变
C.先变大后不变 D.先变大后变小
【答案】B
【详解】惯性的大小只与物体的质量有关,篮球从地上弹起的过程中,其质量不变,所以惯性大小不变。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【例题7】.如图所示,将一物体A挂在竖直的弹簧测力计下,下列说法中错误的是( )
A.物体A的重力是2.2N
B.用该弹簧测力计只能测竖直方向上的力
C.弹簧测力计的刻度均匀是因为弹簧的伸长量与拉力成正比
D.使用时必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的测量范围
【答案】B
【详解】A.由图可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为2.2N,则物体A的重力是2.2N,故A正确,不符合题意;
B.只要保证被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,弹簧测力计可以测量不同方向力的大小,故B错误,符合题意;
C.弹簧测力计的原理是在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比,故C正确,不符合题意;
D.弹簧测力计的使用过程中,使用时必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的测量范围,避免损坏测力计,故D正确,不符合题意。
故选B。
【例题8】.如图所示是冰壶运动,运动员将冰壶甲掷出去,其在水平面上做减速直线运动,经过一段时间,冰壶甲与赛道上的冰壶乙相撞,最终均停在地面上、不计空气阻力。关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.冰壶甲越来越慢,说明受到的摩擦力越来越大
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明冰壶的运动需要力来维持
C.只要有力作用在冰壶上,冰壶的运动状态一定发生改变
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于具有惯性
【答案】D
【详解】A.冰壶甲越来越慢,是因为受到摩擦力的原因,但不能说明摩擦力会变小,故A错误;
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.有力作用在冰壶上,但冰壶的运动状态不一定发生改变,故C错误;
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于冰壶具有惯性,要保持原来运动的状态,故D正确。
故选D。
【例题9】.在图中,小明踢球后球向上运动,此现象主要表明力可以改变物体的 (选填“形状”或“运动状态”);若足球的重力为4.2牛,某一时刻受到竖直向下的阻力为1牛,则此时足球受到的合力大小为 牛,方向 。
【答案】 运动状态 5.2 竖直向下
【详解】[1]小明踢球后球向上运动,球的运动方向和速度均发生变化,此现象主要表明力可以改变物体的运动状态。
[2][3]若足球的重力为4.2牛,某一时刻受到竖直向下的阻力为1牛,两个力的方向相同;则此时足球受到的合力大小为
F合=G+f=4.2N+1N=5.2N
方向竖直向下。
【例题10】.在“探究二力平衡的条件”实验中,小王同学用如图所示的装置探究当物体甲受到水平方向两个力的作用而处于 时,这两个力的 和方向关系,此时测力计的示数为 牛;若甲物体在这两个力作用下向右做匀速直线运动,这时向右的拉力 向左的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 静止 大小 2 等于
【详解】[1][2][3]此实验是探究当物体只受两个力作用而处于静止状态时,这两个力大小和方向的关系;弹簧测力计0~2.5N间有5个格,每一小格是0.5N,读数为2N。
[4]用水平拉力拉着甲物体做匀速直线运动,即此时甲物体处于平衡状态,此时向右的拉力与向左的拉力是一对平衡力,所以这两个力仍是大小相等的。
【例题11】.如图所示,用“悬挂法”可以确定形状不规则薄板重力的作用点—— 的位置,该实验应用到了重力的方向是 的.
【答案】 重心 竖直向下
【详解】重力方向竖直向下,将物体沿A点吊起,然后沿A点竖直方向画一条线段AB,将物体再沿C点吊起,然后沿C点竖直方向画一条线段CD,两条线段的交点C即为该物体的重心;将物体吊起后,物体处于静止状态,它受到的重力和绳子对它的拉力是一对平衡力,故这种方法运用了二力平衡和重力的方向是竖直向下的知识.
【点睛】本题考查重心的知识,重力在物体上的作用点,叫做物体的重心;形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上.形状不规则的物体利用悬线法确定重心的位置.
【例题12】.甲、乙、丙三个完全相同的木块放在同一水平地面上,它们分别在水平拉力、和作用下沿同一直线做匀速运动,若它们同时同地出发,甲、乙的运动方向相同,甲、乙的s-t图象如图所示。运动10秒时,甲与乙的距离为 米,若此时乙与丙的距离为0.3米,则丙的运动方向与乙 (选填“相同”或“相反”),拉力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 0.5 相同 等于
【详解】[1]由图可知,甲的速度
运动10s时,甲通过的路程
由图像可知,运动10s时,乙通过的路程为,因此运动10秒时,甲与乙的距离为
[2]乙运动了0.5m,丙与乙的距离为0.3m,所以乙与丙的运动方向相同。
[3]甲、乙、丙三个完全相同的木块放在同一水平地面上运动,压力和接触面的粗糙程度相同,所以受到的摩擦力大小相同;因为三者均做匀速直线运动,所以受到的拉力与摩擦力平衡,拉力均等于摩擦力,因此拉力大小相等,故F2等于F3。
【例题13】.如图甲所示,装满沙的箱子总重为200N,小熙同学用30N的力F沿水平方向推箱子,没推动,箱子受到地面的摩擦力为 N,请在图乙中画出箱子受到的力的示意图 。在50N的水平推力F的作用下沿地面做匀速直线运动,箱子受到地面的摩擦力为 N,当推力增大到70N时,箱子受到地面的摩擦力为 N,此时箱子 (填“会”或“不会”)继续做匀速直线运动,理由是 。
【答案】 30 50 50 不会 见解析
【详解】[1][2]在30N的水平推力F的作用下箱子静止,水平方向受到的静摩擦力和推力是一对平衡力,两个力的大小相等,方向相反,所以此时箱子受到地面的摩擦力为30N;同时箱子竖直方向上受到的竖直向下的重力和竖直向上的支持力也是一对平衡力,大小相等,均为200N,作图如下:
[3][4][5][6]在50N的水平推力F的作用下沿地面做匀速直线运动,水平方向受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力,所以箱子受到地面的摩擦力为50N;当推力增大到70N时,压力和接触面的粗糙程度不变,箱子受到地面的摩擦力不变,仍为50N,此时箱子受力不平衡,将做加速直线运动,无法继续做匀速直线运动。
举一反三
一、单选题
【强化1】.站在滑板上的甲、乙两位同学,分别拉住绳子的两端,如图所示。其中甲同学用力拉绳,乙同学向甲同学靠近,甲同学也向乙同学靠近。该现象表明( )
A.甲受到的拉力大于乙受到的的拉力 B.甲受到的的拉力小于乙受到的的拉力
C.甲、乙受到的的拉力是一对平衡力 D.拉力改变了甲、乙两位同学的运动状态
【答案】D
【详解】甲拉绳子,通过绳子乙受到拉力的作用,乙在拉力作用下向甲靠近;同时甲也向乙靠近,这说明甲也受到拉力作用,这表明物体间力的作用是相互的;在拉力作用下,甲与乙相互靠近,甲、乙都由静止变为运动,运动状态发生变化,这说明:力可以改变物体的运动状态,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【强化2】.如图所示,水平桌面上静置一个木块,现同时对木块施加水平向右及竖直向下,大小分别为及的力,木块仍静止不动。关于木块所受的摩擦力大小及方向下列说法正确的是( )
A.大小为,方向水平向右 B.大小为,方向水平向左
C.大小为,方向水平向右 D.大小为,方向水平向左
【答案】B
【详解】木块静止不动,则受力平衡,水平方向上推力和摩擦力构成一对平衡力,大小相等,方向相反,所以木块所受的摩擦力方向水平向左,大小为。故B正确,ACD错误。
故选B。
二、填空题
【强化3】.如图所示,将一只重为20牛的木箱静止放在水平地面上。现用大小不同的水平力推木箱:当水平推力F为5牛时,木箱未被推动,则此时木箱受到的摩擦力为 牛,方向 ;当水平推力增大到10牛时,木箱恰好可以做匀速直线运动;当水平推力增大到15牛时,木箱受到的摩擦力为 牛,此时木箱水平方向受到的合力为 牛。
【答案】 5 左 10 5
【详解】[1][2]箱子受5N的水平向右推力,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是一对平衡力,大小相等,方向相反,则摩擦力等于推力,为5N,方向水平向左。
[3][4]当水平推力增大到10N时,木箱恰好做匀速运动,木箱处于平衡状态,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15N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,此时木箱受到的合力为
方向与推力的方向相同,水平向右。
【强化4】.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力作用下,A、B一起作匀速直线运动,此时木块A所受的摩擦力为 N,木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 N。
【答案】 12 0 12
【详解】[1][2]A、B一起作匀速直线运动,此时木块A所受的摩擦力与拉力F1是平衡力,则木块A所受的摩擦力
木块B与木块A没有相对运动,木块B所受的摩擦力为0N。
[3]若将A、B紧靠着放在水平桌面上,AB整体对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则AB整体受到的摩擦力不变,则用水平力推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力
三、作图题
【强化5】.铅球投出后在空中轨迹如图虚线所示,请画出铅球所受重力示意图(不计空气阻力)。
【答案】
【详解】空中运行的铅球在不计空气阻力的情况下,只受重力的作用,作用点为重心,在球的重心处,方向竖直向下,如图所示:
【强化6】.图中物体A随传送带向上做匀速直线运动,作出物体A的受力示意图。
【答案】
【详解】物体随传送带一起匀速向上运动,受传送带对物体的摩擦力Ff,方向沿传送带方向向上;物体还受重力G的作用,方向竖直向下;同时还受到支持力FN,方向垂直传送带向上;三力的作用点都画在物体的重心,如下图所示:
四、计算题
【强化7】.小松在超市购物时,用15牛的水平向右的力推着一辆质量为20千克的购物车在水平地面上做匀速直线运动。求
(1)购物车的重力G;
(2)购物车受到的阻力f;
(3)小松发现前面有一个小孩,马上用30牛的水平向左的力向后拉购物车减速,在减速过程中,购物车所受的合力F合的大小和方向。(假设小车所受阻力的大小不变)
【答案】(1)196N
(2)15N
(3)45N,水平向后
【详解】(1)购物车受到的重力
(2)购物车在水平地面上做匀速直线运动,其受到的阻力和推力是一对平衡力,大小相等,则购物车受到的阻力
(3)假设小车所受阻力的大小不变,购物车在减速过程中在水平方向上受到向后的拉力F拉=30N,向后的阻力f=15N,即二力的方向相同,则购物车所受合力的大小
方向与二力的方向相同,即水平向后。
五、实验题
【强化8】.为了探究力的作用效果与力的三要素之间的关系,某同学做了如下实验:将一钢条的下端固定,然后分别用不同方向或不同大小的力作用在钢条的不同部位,使其发生如图中甲、乙、丙、丁所示的形变,各力的大小关系为:F1=F3=F4>F2。
(1)该同学是根据 来判断力的作用效果的;
(2)比较甲、丙两实验可以得出的结论是 ;
(3)通过比较 、 两次实验,该同学得出了“力的方向和作用点相同时,力越大,力的作用效果越明显”的结论;
(4)小明认为,因为丙丁两图中,丁图的效果明显,所有可以看出,力的作用效果与力的方向有关,他的说法是 的,因为 。
【答案】 钢条的形变 力的作用效果与力的作用点有关 甲 乙 错误 没有控制力的作用点相同
【详解】(1)[1]图中力的作用效果是使钢条发生了形变,根据钢条形变程度的不同,显示力的作用效果不同。
(2)[2]甲、丙两图中力的方向、大小都相同,力的作用点不同,产生的效果不同,说明力的作用效果与力的作用点有关。
(3)[3][4]甲、乙两图中力的作用点、方向都相同,力的大小不同,产生的效果不同,说明力的方向和作用点相同时,力越大,力的作用效果越明显。
(4)[5][6]丙、丁两图中力的大小相同,但力的作用点、方向都不同,产生的效果不同;根据控制变量法,要说明力的作用效果与力的方向有关,必须控制力的大小和作用点都相同,而力的方向不同,所以小明的说法是错误的。
【强化9】.为了研究同一直线上两个力的共同作用效果,某同学利用一根橡皮筋、细线、弹簧测力计等器材进行实验;实验中,他先将橡皮筋的一端固定,然后在另一端系上细线,并用弹簧测力计沿同一方向拉伸橡皮筋;如图所示,每一次实验时橡皮筋拉伸的长度L相等,请仔细观察和比较图中的操作和弹簧测力计的示数,然后归纳得出初步结论;
(1)实验中,每次都将橡皮筋拉伸的长度相等的目的是 ;
(2)比较图(a)和(b)[或(a)和(c)]可知:同一直线上同方向一个力的作用效果可以由两个力 ,且这个力的大小等于 ;
(3)比较图(b)和(c)可知: 。
【答案】 每次实验,力的作用效果相同 等效替代 这两个力的大小之和 同一直线上,方向相同的两个力的大小之和相等,其共同的作用效果就相同
【详解】(1)[1]由于橡皮筋受到的力与橡皮筋的伸长量成正比,所以每次都将橡皮筋拉伸的长度相等,是为了使每次实验中力的作用效果相同。
(2)[2][3]由图a、b所示实验可知,橡皮筋的伸长量相等,力的作用效果相同,图b中两弹簧测力计的拉力之和与图a弹簧测力计拉力相等,由此可知:同一直线上、方向相同的两个力的共同作用效果可以由一个力等效替代,这个力的大小等于两个力大小之和。
(3)[4]由图b、c所示可知,橡皮筋的作用效果相同,弹簧测力计拉力的合力相等,由此可知:同一直线上方向相同两个力的大小之和相等,则两个力的共同作用效果相同。
【强化10】.某同学用天平、弹簧测力计、几个相同的钩码和几个相同的沙袋研究物体在地球上受到重力与物体质量的关系,如图所示是根据所测数据绘制的G-m图像。
(1)分析比较A、B、C (或D、E、F)的实验数据,可以归纳出的初步结论是:在地球上,物体受到的重力与它的质量 。
(2)根据图像可知= , 物理学中用 表示这一比值。
(3)进一步综合分析比较(a)和(b)两图像中重力和质量的关系,可归纳出的结论是:在地球上,物体受到的重力与它质量的 。
(4)如果把图中(a)(b)两个图像合并在同一坐标系中,则两倾斜直线是 ( 选填“重叠”或“不重叠”)的。
【答案】 成正比 10N/kg g 比值是一个定值 重叠
【详解】(1)[1]分析比较A、B、C (或D、E、F)的实验数据,从数据中发现,物体受到的重力与它的质量的比值都为一个定值,由此判断物体受到的重力与它的质量成正比。
(2)[2][3]根据图像中数据的计算可知,,物理学中把这个定值称为重力系数,用g表示这一比值。
(3)[4]综合分析比较(a)和(b)两图像中重力和质量的关系,因两者成正比,且结果是力学中的重力系数,由此可知,在地球上,物体受到的重力与它质量的比值是一个定值。
(4)[5]通过对(a)(b)两个图像的计算可知,两图物体受到的重力与它的质量比值都是,图像上表示为斜率相同,因此两个图像合并在同一坐标系中,两倾斜直线是重叠的。
【强化11】.某班级同学为了探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,进行了如下猜想:
A.可能与压力的大小有关;B。可能与接触面的粗糙程度有关;C。可能与接触面积有关。
小松和小江同学所在的小组设计了如下实验:(长方形木块每个面的粗糙程度相同,毛巾面比木板面更粗糙)
(1)如图所示,小松用弹簧测力计斜向上拉动长方形木块,使木块在水平木板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数。即为滑动摩擦力的大小。小江认为他的操作有误,此时拉力与滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力,原因是 。
(2)小松纠正错误后,重新实验,记录如下表所示:
(i)为了探究猜想A,应选择实验次数 (填序号);
(ii)由2与3两次实验可得初步结论: 。
(3)小江探究猜想C,设计并完成了第4次实验,分析表中的记录得出滑动摩擦力的大小与接触面积无关,表中第4次实验中有两处信息忘记填写,请你帮他完成。
实验次数
木块放置方法
接触面
压力情况
弹簧测力计示数F/N
1
平放
木块与木板
木块
2.0
2
平放
木块与毛巾
木块+1个钩码
2.8
3
平放
木块与木板
木块+1个钩码
2.4
4
侧放
2.4
【答案】(1) 不是 拉力和滑动摩擦力不在同一直线上
(2) 1、3 接触面间的压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大
(3) 木块与木板 木块+1个钩码
【详解】(1)[1][2]把物体放在水平支持面上,让弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数,小松的操作中,弹簧测力计的拉力方向不在水平面上,和摩擦力不是同一直线,所以不是平衡力。
(2)[1]探究滑动摩擦力和压力的关系,控制粗糙程度不变,改变压力大小,故1、3实验符合。
[2]比较第2与第3两次实验,压力相同,粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同,毛巾表面更粗糙,弹簧测力计的示数更大,说明摩擦力更大,故结论为接触面间的压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
(3)[1][2]探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系,应控制接触面粗糙程度、压力情况相同,接触面积不同。比较第3、4次实验可知,弹簧测力计示数相等,木块放置方法不同,因此第3次和第4次实验的接触面和压力情况应该一样,故第4次实验接触面应该为木块与木板,压力情况应该为木块+1个钩码。
04 单元小结
考点内容
考点分析与常见题型
力的相互作用
主要考查学生力的概念的理解,常考题型是选择题和填空题
力的作用效果
力的示意图
利用实例解释力的作用效果,选择题居多
要求会画力的示意图,作图题
弹簧测力计的读数
考查学生利用弹簧测力计进行力的测量及读数,填空题居多
弹力的示意图
要求会画力的示意图,作图题
作重力示意图
主要考查学生通过作图对重力概念的掌握程度
重力的概念
主要考查重力的大小、方向和重心,选择题较多
对重心的理解
考查对物体重心的理解,选择题较多
力的三要素
考查对力的三要素的理解,作图题居多
弹力大小与弹簧伸长量
考查对弹力大小的理解
考点内容
考点分析与常见题型
牛顿第一定律
主要考查学生对牛顿第一定律的理解和认识,选择题和填空题
惯性
考查对惯性的认识,影响物体惯性大小的因素,选择题、填空题
生活中摩擦力的应用
主要考查学生生活中摩擦力的应用的了解,只要题型是选择题
影响摩擦力大小实验探究
考查学生实验态度和能力以及对摩擦力概念的理解
二力平衡条件
主要考查学生对平衡力概念的理解,选择题和填空题
二力平衡的应用
主要考查对物体运动状态与受力,选择题和填空题
对摩擦力概念的理解
主要考查对摩擦力概念的理解程度,选择题和填空题
对惯性的理解
主要考查对物体惯性的理解,选择题较多
牛顿第一定律的历史认识
考查牛顿第一定律的由来,填空题较多
物体受力分析
根据物体运动状态,对物体受力进行分析,填空题较多
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