专题03 力 运动和力(讲义)-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测(北京专用)
2024-11-19
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内容正文:
专题03 力 运动和力(2.5~10分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 力 弹力 重力
考点二 牛顿第一定律
实验01 探究阻力对物体运动的影响
考点三 二力平衡
实验02 探究二力平衡条件
考点四 摩擦力
实验03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
04题型精研·考向洞悉
题型一 力 弹力 重力
►考向01 力的概念及性质
►考向02 弹力
►考向03 重力
题型二 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
►考向02 力与运动的关系
►考向03 惯性
题型三 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 探究二力平衡条件
题型四 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念及大小
►考向02 摩擦力的利用与防止
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点要求
课标要求
考查频次或分值
命题预测
力 弹力 重力
· 通过常见事例或实验,了解力,认识力的作用效果;会测量力的大小,通过实验探究,学会使用弹簧测力计;认识重力的三要素,了解重心的概念及应用
· 2.5 ~ 10分
常见考题类型是选择题、填空题、实验探究题、简答题和综合题等。考查的命题点有:对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、分析物体的受力、画力的示意图、摩擦力的概念、生活中的摩擦力、利用物体运动状态分析物理受到的摩擦力、生活中利用和防止摩擦力的现象、探究阻力对物体运动的影响、探究二力平衡的条件、探究滑动摩擦力大小的影响因素等。
牛顿第一定律
· 通过实验和科学推理认识牛顿第一定律;理解物体的惯性;能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象
二力平衡
· 理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件;会判断平衡力和相互作用力
摩擦力
· 通过常见事例或实验了解摩擦力,了解摩擦力的作用效果;探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
考点一 力 弹力 重力
1、力
(1)力的概念:力是______的作用,用符号“F”表示。
(2)力的单位:在国际单位制中,力的单位是______,简称牛,用符号“N”表示。
(3)力的作用效果:力可以改变物体的______,使物体发生形变;力可以改变物体的______。
(4)力的三要素
①大小:力的大小影响力的作用效果(拉弹簧的力越大,弹簧被拉得越长)。
②方向:力的方向影响力的作用效果(拉弹簧时,弹簧变长;压弹簧时,弹簧变短)。
③作用点:力的作用点影响力的作用效果(推底部时,瓶子移动;推上部时,瓶子倾倒)。
(5)力的作用是______
①物体间相互作用力同时产生、同时消失,没有先后、主次之分;
②两个相互作用的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,分别作用在两个物体上;
③物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体
2、弹力
(1)弹性:物体受力发生形变,撤去外力后又恢复到原来的形状,发生这种形变叫做弹性形变,物体这种性质叫做弹性;
塑性:有些物体发生形变后不能自动恢复到原来的形状,发生的这种形变叫做塑形形变,物体的这种性质叫做塑性。
(2)弹力的概念:物体由于发生______而产生的力叫做弹力。
(3)弹力的产生条件:①两物体相互______;②接触处相互______(相互接触的物体间不一定产生弹力,如相互接触但没有发生相互作用的物体间是没有弹力的)。
3、弹簧测力计
测量力的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计。
弹簧测力计的使用方法:
使用前:(1)观察量程:待测力的大小不能超过量程;(2)明确分度值:知道每一小格表示多少牛;(3)校零:检查指针是否指在零刻度线上。若没有,要调节至对齐;(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次挂钩,放手后观察指针是否能回到零刻度线处,以防止弹簧卡壳。
使用时:(1)测量:要使弹簧测力计的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,弹簧不要靠在刻度盘上(避免因摩擦而影响测量的准确程度);(2)读数:应让视线垂直于刻度盘读数;(3)记录:在记录数据时要带上单位;(4)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端。
4、重力
(1)重力的产生:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力,通常用字母G表示。
(2)重力的大小:物体所受重力跟它的质量成正比。,如无特殊说明,一般取g=9.8N/kg。
(3)重力的方向:重力的方向总是______。
5、重心
(1)概念:地球吸引物体的每一部分,物体的各部分都受到重力的作用。但是,对于整个物体,重力的作用的表现就好像它作用在某一点上,这个点叫做物体的重心。重心实际上是物体各部分受到重力作用的等效作用点。
(2)重心的位置
①形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的______处,如图所示。
②质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。如图所示是空杯、少半杯水、大半杯水时杯子和水重心大致位置。
③物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(4)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(5)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
(1)我们平时所说的物体受到了力,虽然没有明确指明施力物体,但施力物体一定是存在的;
(2)力可以改变物体的运动状态,不表示“有力作用在物体上时,物体的运动状态一定会发生改变”。如用力推静止的汽车,汽车仍然静止,此时虽然有力作用在物体上,但汽车的运动状态没有改变;
(3)力的三要素均能影响力的作用效果,当其中的任何一个要素改变时,力的作用效果就会随之改变;
(4)因为力的三要素决定了力的作用效果,所以我们要描述一个力时,就必须指明该力的三个要素。
1.[2023·北京·中考真题]如图所示的弹簧测力计的示数是_N。
2.[2022·北京·中考真题]图所示的是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛中运动员在空中运动时的情境,此时他所受重力的方向是沿图中___________向下的方向。(选填“OA”“OB”或“OC”。其中,OA垂直于滑雪板,OB沿竖直方向,OC平行于滑雪板。)
考点二 牛顿第一定律
1、牛顿第一定律
(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持______状态或______状态。
(2)对牛顿第一定律的理解
①一切物体都有保持运动状态不变的性质,说明物体的运动不需要力来维持,不受任何力的作用时,原来运动的物体,将保持匀速直线运动状态,原来静止的物体将保持静止。
②牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。
2、惯性
(1)惯性:牛顿第一定律说明,任何物体不受力时,都会保持静止或匀速直线运动状态,即一切物体都有保持______的性质,我们把这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
(2)惯性与力的区别
惯性
力
产生机制
物体因为具有质量而具有的
物体间相互作用
物理意义
惯性是物体的一种属性
物体对物体的作用
产生条件
始终具有,与外界条件无关
物体间有相互作用时才有,一个物体不会产生力
构成要素
没有方向、没有作用点,只有大小。大小与质量有关,但大小没有具体数值,也没有单位
有大小、方向、作用点;大小由具体的数值和单位
效果
保持物体运动状态不变
改变物体的运动状态
总结
惯性和力本质不同,惯性不是力,因此,把惯性说成“惯性力”“物体受到惯性作用”或“由于惯性作用”都是错误的,正确的表述应该为“物体由于惯性”或“物体因为具有惯性”
(3)惯性的利用与惯性危害的防止
利用
用手柄的下端撞击其他物体,手柄受力停止运动,锤头由于惯性继续向下运动,这样反复多次后,锤头就套紧了
跳远运动员助跑获得很大的速度后飞身一跃,靠自身的惯性在空中继续前进
防止
为了防止汽车紧急刹车时驾驶员和乘客由于惯性向前运动撞上其他物体,驾驶员和乘客必须使用安全带
高速行驶中的车辆,刹车时由于惯性会继续运动较长的距离。为了安全,道路上急转弯路段都要严格限制车辆行驶的速度
(1)惯性是物体本身的一种属性,物体的惯性大小只与物体的质量的大小有关,质量越大,惯性越大。
(2)一切物体在任何情况下都有惯性,与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等无关。
(3)惯性不是谁给予的,不能说物体“受到惯性”,也不能说物体“获得惯性”或“得到惯性”。
(4)惯性是物体的一种性质,不存在惯性力。
实验01_ 探究阻力对物体运动的影响
1、猜想与假设:如阻力可能是使物体运动速度减小的原因。
2、设计实验:同一辆小车,让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下(控制变量法:控制滑上水平面时速度相同)。依次在水平面上铺上毛巾、棉布、木板(控制变量法:使水平面的粗糙程度不同),观察小车的运动情况,并记下其停止的位置。
3、实验器材:小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
4、实验过程
①在水平面上铺上表面最粗糙的毛巾,让小车从斜面上适当位置由静止滑下,观察小车在毛巾表面上运动的距离;
②撤去毛巾,铺上表面较粗糙的棉布,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在棉布表面上运动的距离;
③撤去棉布,铺上较为光滑的木板,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在木板表面上运动的距离。
5、实验记录
接触面
小车受到阻力大小
小车运动的距离
小车速度减小的情况
毛巾表面
较大
较近
很快
棉布表面
较小
较远
较快
木板表面
最小
最远
较慢
6、分析与论证:小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,小车运动的距离越远。
7、科学推理:假设水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的速度将不会减小,它将以恒定不变的速度永远运动下去,即如果运动物体不受力的作用,它将做匀速直线运动。
1.[2024·北京·中考真题]某同学玩滑板车时的情境如图所示,一开始,人用力蹬地,人和滑板车一起向前运动;停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,最终停下来。下列说法正确的是( )
A.人用力蹬地,使滑板车向前运动的过程中,人对滑板车没有做功
B.人停止蹬地后,人和滑板车还能继续向前运动,是因为他们受到惯性的作用
C.人停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动的过程中,不再受到力的作用
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,其运动状态发生改变
2.[2024·北京海淀·二模]小明分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”(图甲所示)和“探究影响动能大小的因素”(图乙所示)两个实验,下列说法正确的是( )
A.图甲所示的三次实验中,小车到达水平面后能继续向前运动是因为小车受到惯性的作用
B.图甲所示的三次实验中,小车运动的距离越远,说明小车由静止释放时具有的机械能越大
C.图乙所示的①、②两次实验中,从同一高度由静止释放小球是为了使质量不同的小球到达水平面上时的速度相同
D.图乙所示的三次实验中,一定要改变水平面的粗糙程度
考点三 二力平衡
1、平衡力和平衡状态
(1)平衡状态:静止状态、匀速直线运动状态。
(2)平衡力:物体在几个力作用下保持平衡状态,我们就把这几个力为平衡力。
(3)二力平衡:一个物体同时受到二个力的作用时,如果物体保持______状态,那么这两个力就彼此平衡,我们称之为二力平衡。
(4)二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小______、方向______,并且在______上,这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为:“同体、等大、反向、共线”。
2、二力平衡条件的应用
(1)确定力的大小和方向:根据二力平衡条件,如果知道了平衡力中一个力的大小、方向,就可确定另外一个力的大小和方向。
(2)根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况
运动状态
物体不受力时
静止或做匀速直线运动
物体受力时
受平衡力
静止或做匀速直线运动
受非平衡力
运动状态改变:从静止到运动、从运动到静止、速度变化、运动方向变化等
(3)根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态
受力情况
静止
受平衡力作用或不受力
匀速直线运动
受平衡力作用或不受力
运动状态改变
一定受到非平衡力作用
1.若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体不受力或受平衡力的作用,如搬而未起、推而不动时,物体受力情况随发生改变,但仍处于静止状态,其受力仍然平衡。
2.速度为零≠静止:物体静止时速度为零,但物体速度为零时并不一定静止。如竖直上抛达到最高点的物体在最高点时速度为零,但不能保持,故在最高点时物体不是处于静止状态。
实验02_ 探究二力平衡条件
1、设计实验:实验时,让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用,我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时,小车可以保持平衡,最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。
2、实验器材:滑轮两个、砝码若干、两个相同托盘(为了使两边拉力相等)、小车、细绳、光滑桌面(阻力小,以减小阻力对实验的影响)等。
3、实验步骤
①将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上,在两个托盘中放入砝码,第一次左盘中砝码质量大,即F1>F2,观察小车的运动情况;第二次左右两盘中砝码质量相等,即F1=F2,观察小车运动情况;第三次左盘中砝码质量小,即F1<F2,观察小车运动情况。比较三次实验现象,可得只有当F1=F2,时小车才能静止。
②在两个托盘中各放一个质量相等的砝码,将小车旋转一定角度,使两个拉力不在一条直线上,观察到小车会发生转动,最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来;
③把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上,两盘中的砝码质量相等,让两个托盘都向左拉小车时,会发现小车向左运动。
④将两个相同的小车用细绳连接,分别系住一个托盘,保证两侧拉力大小相等、方向相反,作用在同一直线上,剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动,右边小车向右运动。
4、实验记录
两个力的大小(相等或不相等)
两个力的方向(相同或不相同)
两个力是否在同一直线上
是否作用在同一物体上
小车是否平衡
操作①
不相等
相反
是
是
否
相等
相反
是
是
是
操作②
相等
相反
否
是
否
操作③
相等
相同
是
是
否
操作④
相等
相反
是
否
否
5、分析与论证:当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时,小车处于平衡状态,当不满足其中任何一个条件时,小车都不能平衡。
6、实验结论:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为:“同体、等大、反向、共线”。
1.[2024·北京·中考真题]如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
考点四 摩擦力
1、摩擦力
(1)概念:两个相互接触的物体,当它们做______运动(或有______)时,在接触面产生一种阻碍相对运动(或相对运动趋势)的力,这种力叫做摩擦力。
(2)产生条件:①接触面______;②两物体相互接触并相互挤压(产生压力);③两物体间发生______或有______。
(3)作用效果:摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)。
(4)摩擦力的方向:总是与物体相对运动或相对运动趋势方向______。
(5)分类:
①______摩擦力:一个物体在另一个物体上面滑动时产生的摩擦力;
②______摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力;
③______摩擦力:两个相互接触的物体,当它们要发生而未发生相对运动时,在它们的接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力。
2、摩擦的利用与防止
(1)有益摩擦和有害摩擦
①摩擦有时是有益的。如用手拿物体时,手与物体间的摩擦;人行走时,鞋底与地面间的摩擦;刹车时,刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
②摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损,进而使机器丧失原有的精度和功能等。
(2)增大或减小摩擦的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
增大接触面间的压力
自行车车闸
增大接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小接触面的压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
“推了但没有推动”的两种误区:(1)“没推动”就是推力太小,小于物体所受静摩擦力;(2)“没推动”就是不受摩擦力。
正确理解:(1)“没推动”=“物体静止”=“物体受力平衡”,即推力大小等于摩擦力;(2)“没推动”,物体只是没有相对运动,但存在相对运动趋势,此时有静摩擦力。
实验03_ 探究滑动摩擦力大小的影响因素
1、实验原理:用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,这样读出弹簧测力计的示数,就可以知道滑动摩擦力的大小(滑动摩擦力大小不能直接测量,是根据二力平衡知识间接测量出的)。
2、设计实验:影响滑动摩擦力大小的因素有多个,因此在探究过程中要应用控制变量法,如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时,要保持接触面的粗糙程度不变;在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时,应控制压力不变。
3、实验步骤
①如图甲所示,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,使其在较光滑的长木板上匀速滑动,记下此时弹簧测力计的示数,其示数大小等于滑动摩擦力的大小。
②如图乙所示,在木块上放砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小;
③如图丙所示,在长木板上铺上较粗糙的毛巾,保持木块上砝码不变,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
4、分析与论证
①由实验1、2可知,接触面粗糙程度相同,压力越大,弹簧测力计的示数越大,即滑动摩擦力越大;
②由实验2、3可知,压力大小相同,接触面越粗糙,弹簧测力计示数越大,即滑动摩擦力越大。
5、实验结论:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
6、改进实验:实验中要做到匀速拉动木块不好实现,建议采用如下操作:将弹簧测力计的挂钩与木板相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验(如图所示),这样不但方便读数,而且长木板也不需要做匀速直线运动。
1.[2024·北京·中考真题]下图所示为自行车部件或使用中的实例,为了减小摩擦的是( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套
B.遇到紧急情况时用力捏刹车
C.自行车轮胎上刻有花纹
D.轴承中装有滚珠
2.[2024·北京·中考真题]在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做________直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与________是否有关。
题型一 力 弹力 重力
►考向01 力的概念及性质
1.(2018·北京·中考真题)在如图所示实验中,将小铁球从斜面顶端由静止释放,观察到它在水平桌面上运动的轨迹如图甲中虚线OA所示.在OA方向的侧旁放一磁铁,再次将小铁球从斜面顶端由静止释放,观察到它在水平桌面上运动的轨迹如图乙中虚线OB所示.由上述实验现象可以得出的结论是( )
A.小铁球在桌面上继续运动是由于受到向前的作用力
B.磁铁对小铁球没有作用力
C.力可以改变小铁球的运动方向
D.力可以使小铁球发生形变
2.(2024·北京西城·一模)小强在玩具小车的车头固定了一块磁铁,他手拿另一块磁铁吸引车头的磁铁,小车在磁力作用下就运动起来。于是他将一根木棍一端固定一块磁铁,并把木棍另一端固定在玩具车上,使两块磁铁的异名磁极相对,小强制作了如图所示的“磁动力小车”。他认为:利用异名磁极相互吸引的原理,无需其他动力,小车就能在水平路面上运动起来。请你回答以下问题:
(1)小强把“磁动力小车”放在水平路面上,小车能否靠A、B两磁铁的磁力运动起来?________。
(2)请你对上述判断简要分析说明:________。(请画出图中“磁动力小车”的受力示意图辅助说明)
►考向02 弹力
3.(2024·北京东城·一模)如图甲所示,木块A的长度为___________cm。如图乙所示,弹簧测力计的示数为___________N。
4.(2024·北京·一模)如图所示的弹簧测力计的示数是________N。
►考向03 重力
5.(2016·北京·中考真题)过春节时贴年画是我国的传统习俗,在竖直墙壁上贴长方形年画时,可利用重垂线来检查年画是否贴正,如图所示的年画的长边与重垂线不平行为了把年画贴正,则下列操作方法中正确的是( )
A.换用质量大的重锤
B.上下移动年画的位置
C.调整年画,使年画的长边与重垂线平行
D.调整重垂线,使重垂线与年画的长边平行
6.(2024·北京通州·一模)在职业培训学校组织的砌墙比赛中,老师们利用重锤线分别对学员作品“1号墙”和“2号墙”做了检验,如图所示。关于这次比赛,下列说法正确的是( )
A.1号墙与地面一定是垂直关系
B.1号墙比2号墙更接近竖直
C.2号墙比1号墙更接近竖直
D.1号墙和2号墙同样竖直
题型二 牛顿第一定律
►考向01探究阻力对物体运动的影响
7.(2024·北京朝阳·一模)如图所示,小阳用力拉着栓在小车前面的绳子,使小车在水平面上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.绳子对小车的拉力与小车对绳子的拉力是一对平衡力
B.小车受到的拉力与小车受到的阻力是一对平衡力
C.小阳撤掉对绳子的拉力后,小车仍然做匀速直线运动
D.小车突然失去绳子的拉力,是不能立即停止运动的
8.(2024·北京大兴·一模)如图所示,小车从斜面上某一位置开始加速下滑,到达水平面后开始减速,最终停止在水平面上某一位置。下列说法中正确的是( )
A.小车在水平面上运动时,运动状态不变
B.运动的小车会停下来,说明物体的运动需要力来维持
C.小车在斜面上运动时,重力势能减少,动能减少
D.小车在斜面上运动时,重力势能减少,动能增加
►考向02 力与运动的关系
9.(2023·北京·中考真题)如图所示,小京用水平推力推着购物车在水平地面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.小京对车的水平推力大于车受到的阻力
B.车受到的支持力与车对地面的压力是一对平衡力
C.若小京撤去对车的水平推力,车的运动状态将会发生改变
D.若小京撤去对车的水平推力,小京仍对车做功
10.(2024·北京·三模)小夏沿水平方向推箱子经历了如图所示的过程,箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。下面相关说法正确的是( )
A.图乙:箱子没动,是因为箱子受到的推力大于摩擦力
B.图丙:箱子向前匀速运动,箱子所受合力一定为0
C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功
D.全过程中小夏对箱子做的功等于推力与箱子移动距离的乘积
►考向03 惯性
11.(2022·北京·中考真题)图所示的是我国运动员在北京冬奥会上参加冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.运动员推动冰壶滑行,以冰面为参照物冰壶是静止的
B.掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶具有惯性
C.掷出后的冰壶继续运动时,冰壶受到手的推力
D.冰壶运动越来越慢的过程中,冰壶的运动状态不变
12.(2024·北京·一模)用手指将篮球竖直顶起并保持静止,如图所示,下列分析正确的是( )
A.篮球对手指的压力就是篮球受到的重力
B.篮球对手指的压力与篮球受到的重力是一对平衡力
C.篮球对手指的压力与手指对篮球的支持力是一对相互作用力
D.静止的篮球没有惯性
题型三 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
13.(2020·北京·中考真题)人用水平方向的力推物体,使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力
B.若增大推力,物体所受摩擦力也将增大,物体仍做匀速直线运动
C.若撤去推力,物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变
D.若撤去推力,物体的运动状态不会发生改变
14.(2024·北京石景山·一模)(多选)图是几项体育运动的情景,下列说法正确的是( )
A.图甲:蹦床运动员加速下落过程中,重力做功越来越快
B.图乙:滑雪运动员运动到空中最高点时,受到平衡力的作用
C.图丙:跳远运动员起跳后能继续向前运动,是由于运动员的惯性比所受的阻力小
D.图丁:举重运动员举起杠铃时,他对地面的压力与地面对他的支持力大小相等
►考向02 探究二力平衡条件
15.(2020·北京延庆·一模)实验小组要探究二力平衡条件。如图,实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计:
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向______,大小______;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3_____F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_____F6;(后两空选填“>”、“=”或“<”)
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,保持F1、F2的方向相反,释放后小车马上转回来,说明平衡的两个力一定作用在____________。
题型四 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念及大小
16.(2021·北京·中考真题)(多选)如图所示,质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上。木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动,运动得越来越快;当木块到达B点时。撤去拉力F。木块继续移动,运动得越来越慢。最后停在C点。下列说法中正确的是( )
A.木块在AB所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
B.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块受到的摩擦力越来越大
C.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块的机械能转化为内能,机械能逐渐减小
D.木块在AB段运动得越来越快,木块的机械能越来越大,机械能没有转化为内能
17.(2024·北京平谷·二模)(多选)如图所示,水平桌面足够长,不计绳重以及滑轮与轴的摩擦。已知物体A重10N,物体B重3N,此时物体A刚好向右做匀速直线运动;再用水平向左的力F拉物体A,使其向左沿直线运动。下列说法正确的是( )
A.物体A向右匀速运动时,绳子对B的拉力与B的重力是一对平衡力
B.物体A向右匀速运动时,它受到的摩擦力等于10N
C.若物体A向左匀速运动,它受到的拉力F等于6N
D.若物体A向左减速运动,它受到的滑动摩擦力大于3N
►考向02 摩擦力的利用与防止
18.(2023·北京·中考真题)如图所示的实例,目的是为了减小摩擦的是( )
A.轮滑鞋装有滚轮 B.运动鞋底有凹凸的花纹
C.脚蹬面做得凹凸不平 D.守门员戴着防滑手套
19.(2024·北京西城·二模)如图所示的实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
A.防滑地砖表面有凹凸花纹 B.运动员在手上涂抹镁粉
C.汽车轮胎上安装防滑链 D.滚动轴承中装有钢球
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
20.(2024·北京延庆·一模)小延家的旧沙发垫容易滑落,为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的同材质新沙发垫。小延把背面朝上的新、旧沙发垫固定在水平面上,再分别在其上面放上完全相同的木块,用已调零的弹簧测力计水平匀速拉动木块,如图所示。用此方法探究滑动摩擦力大小的影响因素,下列说法错误的是( )
A.木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为4.8N
B.加速拉动弹簧测力计,木块在沙发垫上受到的滑动摩擦力会增大
C.实验结果说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
D.把两木块叠放在一起,再做图甲所示的实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力的大小是否有关
21.(2024·北京东城·二模)为了探究“滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关”,小东用已调零的弹簧测力计、细线、一个表面粗糙程度均匀的长木板(木板的一端带有一个高度可调节的定滑轮)、两个质量不等且表面粗糙程度不相同的物块A、B,进行如图甲、乙所示的实验。
(1)实验时将长木板放置在水平桌面上,竖直向上拉动弹簧测力计使木块在水平拉力的作用下沿水平长木板做________运动,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)若甲、乙两次实验中弹簧测力计拉力的大小不同,________(选填“能”或“不能”)说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。理由是________。
基础巩固
1.如图所示是运动员比赛时的场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.图甲:足球比赛守门员戴有花纹的手套
B.图乙:单杠运动员比赛过程中握紧单杠
C.图丙:体操运动员比赛前在手上涂镁粉
D.图丁:冰壶运动员用冰刷不断地刷冰面
2.如图所示的四个现象,能说明“力的作用是相互的”是( )
A.图中用力捏橡皮泥,橡皮泥的形状发生了变化
B.图中在磁铁的作用下,钢球的运动方向发生了变化
C.图中人用力向前推小船,人和他乘坐的小船同时向后退
D.图中在磁铁的作用下,钢球速度的大小发生了变化
3.长尾夹是一种常见的办公用品,如图甲所示。小明在使用时发现:当用的力较小时,夹子张开的距离较小,如图乙所示;当用的力较大时,夹子张开的距离较大,如图丙所示。请你就此现象提出一个可探究的科学问题:______。
4.如图所示,弹簧测力计的量程是________N,最小分度值是________N,图中弹簧测力计的示数为________N。
5.小兴用如图甲所示的装置探究二力平衡条件,实验中所用钩码的质量都相等。
(1)小兴将系于轻质小卡片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上一个钩码,卡片保持静止状态。则此时作用在小卡片上的两个拉力方向_________(选填“相同”或“相反”),两个拉力的大小__________;
(2)当小卡片平衡时,小兴将小卡片扭转过一个角度,使作用在小卡片上的两个拉力相互平行但不在同一直线上,松手后小卡片_________(选填“能”或“不能”)保持平衡,由此可知只有作用在__________的两个力才能平衡;
(3)在卡片平衡时,在线的一端增加一个钩码,松手后观察到小卡片不能保持平衡。由此可知两个力平衡时__________;
(4)小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验装置探究二力平衡的条件,同学们经过讨论认为小兴的实验装置优于小华,理由是_________。
6.请在图中画出铃铛受到重力G的示意图。
能力提升
7.(多选)图所示的实例中,物体的运动状态发生改变的是( )
A. 在磁力作用下运动的小球
B. 做圆周运动的旋转飞椅
C. 在空中匀速直线下落的运动员
D.停在站台的火车
8.(多选)如图所示为运动员投掷铅球时的示意图,铅球从P点被抛出后继续在空中运动,铅球在P点时运动方向沿着虚线PC,实线PA表示铅球在空中的运动轨迹。不考虑空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.铅球离开手后在空中运动过程中始终受到重力作用
B.铅球离开手后在空中运动过程中始终受到跟运动方向相同的力的作用
C.如果铅球从P点被抛出后所有的力都消失,则铅球将沿直线PC运动
D.如果铅球从P点被抛出后所有的力都消失,则铅球仍沿曲线PA运动
9.(多选)下列说法中正确的是 ( )
A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力等于摩擦力
B.物体的运动方向一定与它受到的合力方向相同
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球受到的合力也为零
D.小阳乘电梯加速下降时,他对电梯的压力和电梯对他的支持力大小相等
10.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图象分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.0~2s内,物体处于静止状态,不受摩擦力
B.2~4s内,物体受到摩擦力是6N
C.4~6s内,物体受到摩擦力是4N
D.0~6s内,物体共有2s处于平衡状态
11.如图所示,水平面由同种材料制成,粗糙程度均匀,在它上面放着重力为G1的木块,木块用轻绳跨过定滑轮与重为G2的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动,运动一段时间,钩码触地后静止,木块继续滑动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦、空气阻力均忽略不计。下列说法正确的是( )
A.木块对台面的压力就是木块的重力
B.钩码触地前钩码在重力和拉力的作用下处于平衡状态
C.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力不断变大
D.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力大小为G1
12.如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。实验中用到了一个弹簧测力计、一块木块、一个砝码、两块材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。
(1)实验中,应该用弹簧测力计沿长木板水平拉动木块使木块做______运动,根据______原理,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)根据______两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关。
(3)根据乙、丙两次实验,可知实验中探究的问题是______。
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专题03 力 运动和力(2.5~10分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 力 弹力 重力
考点二 牛顿第一定律
实验01 探究阻力对物体运动的影响
考点三 二力平衡
实验02 探究二力平衡条件
考点四 摩擦力
实验03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
04题型精研·考向洞悉
题型一 力 弹力 重力
►考向01 力的概念及性质
►考向02 弹力
►考向03 重力
题型二 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
►考向02 力与运动的关系
►考向03 惯性
题型三 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 探究二力平衡条件
题型四 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念及大小
►考向02 摩擦力的利用与防止
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点要求
课标要求
考查频次或分值
命题预测
力 弹力 重力
· 通过常见事例或实验,了解力,认识力的作用效果;会测量力的大小,通过实验探究,学会使用弹簧测力计;认识重力的三要素,了解重心的概念及应用
· 2.5 ~ 10分
常见考题类型是选择题、填空题、实验探究题、简答题和综合题等。考查的命题点有:对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、分析物体的受力、画力的示意图、摩擦力的概念、生活中的摩擦力、利用物体运动状态分析物理受到的摩擦力、生活中利用和防止摩擦力的现象、探究阻力对物体运动的影响、探究二力平衡的条件、探究滑动摩擦力大小的影响因素等。
牛顿第一定律
· 通过实验和科学推理认识牛顿第一定律;理解物体的惯性;能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象
二力平衡
· 理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件;会判断平衡力和相互作用力
摩擦力
· 通过常见事例或实验了解摩擦力,了解摩擦力的作用效果;探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
考点一 力 弹力 重力
1、力
(1)力的概念:力是物体对物体的作用,用符号“F”表示。
(2)力的单位:在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,用符号“N”表示。
(3)力的作用效果:力可以改变物体的形状,使物体发生形变;力可以改变物体的运动状态。
(4)力的三要素
①大小:力的大小影响力的作用效果(拉弹簧的力越大,弹簧被拉得越长)。
②方向:力的方向影响力的作用效果(拉弹簧时,弹簧变长;压弹簧时,弹簧变短)。
③作用点:力的作用点影响力的作用效果(推底部时,瓶子移动;推上部时,瓶子倾倒)。
(5)力的作用是相互的
①物体间相互作用力同时产生、同时消失,没有先后、主次之分;
②两个相互作用的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,分别作用在两个物体上;
③物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体
2、弹力
(1)弹性:物体受力发生形变,撤去外力后又恢复到原来的形状,发生这种形变叫做弹性形变,物体这种性质叫做弹性;
塑性:有些物体发生形变后不能自动恢复到原来的形状,发生的这种形变叫做塑形形变,物体的这种性质叫做塑性。
(2)弹力的概念:物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。
(3)弹力的产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压(相互接触的物体间不一定产生弹力,如相互接触但没有发生相互作用的物体间是没有弹力的)。
3、弹簧测力计
测量力的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计。
弹簧测力计的使用方法:
使用前:(1)观察量程:待测力的大小不能超过量程;(2)明确分度值:知道每一小格表示多少牛;(3)校零:检查指针是否指在零刻度线上。若没有,要调节至对齐;(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次挂钩,放手后观察指针是否能回到零刻度线处,以防止弹簧卡壳。
使用时:(1)测量:要使弹簧测力计的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,弹簧不要靠在刻度盘上(避免因摩擦而影响测量的准确程度);(2)读数:应让视线垂直于刻度盘读数;(3)记录:在记录数据时要带上单位;(4)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端。
4、重力
(1)重力的产生:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力,通常用字母G表示。
(2)重力的大小:物体所受重力跟它的质量成正比。,如无特殊说明,一般取g=9.8N/kg。
(3)重力的方向:重力的方向总是竖直向下。
5、重心
(1)概念:地球吸引物体的每一部分,物体的各部分都受到重力的作用。但是,对于整个物体,重力的作用的表现就好像它作用在某一点上,这个点叫做物体的重心。重心实际上是物体各部分受到重力作用的等效作用点。
(2)重心的位置
①形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的几何中心处,如图所示。
②质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。如图所示是空杯、少半杯水、大半杯水时杯子和水重心大致位置。
③物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(4)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(5)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
(1)我们平时所说的物体受到了力,虽然没有明确指明施力物体,但施力物体一定是存在的;
(2)力可以改变物体的运动状态,不表示“有力作用在物体上时,物体的运动状态一定会发生改变”。如用力推静止的汽车,汽车仍然静止,此时虽然有力作用在物体上,但汽车的运动状态没有改变;
(3)力的三要素均能影响力的作用效果,当其中的任何一个要素改变时,力的作用效果就会随之改变;
(4)因为力的三要素决定了力的作用效果,所以我们要描述一个力时,就必须指明该力的三个要素。
1.[2023·北京·中考真题]如图所示的弹簧测力计的示数是_N。
【答案】2.2
【解析】由图可知,弹簧测力计的每个大格分5份,分度值为0.2N,所以弹簧测力计的示数为2.2N。
2.[2022·北京·中考真题]图所示的是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛中运动员在空中运动时的情境,此时他所受重力的方向是沿图中___________向下的方向。(选填“OA”“OB”或“OC”。其中,OA垂直于滑雪板,OB沿竖直方向,OC平行于滑雪板。)
【答案】OB
【解析】物体受到重力始终竖直向下,故运动员所受重力的方向是沿图中的OB的方向。
考点二 牛顿第一定律
1、牛顿第一定律
(1)内容: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。
(2)对牛顿第一定律的理解
①一切物体都有保持运动状态不变的性质,说明物体的运动不需要力来维持,不受任何力的作用时,原来运动的物体,将保持匀速直线运动状态,原来静止的物体将保持静止。
②牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。
2、惯性
(1)惯性:牛顿第一定律说明,任何物体不受力时,都会保持静止或匀速直线运动状态,即一切物体都有保持原来运动状态的性质,我们把这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
(2)惯性与力的区别
惯性
力
产生机制
物体因为具有质量而具有的
物体间相互作用
物理意义
惯性是物体的一种属性
物体对物体的作用
产生条件
始终具有,与外界条件无关
物体间有相互作用时才有,一个物体不会产生力
构成要素
没有方向、没有作用点,只有大小。大小与质量有关,但大小没有具体数值,也没有单位
有大小、方向、作用点;大小由具体的数值和单位
效果
保持物体运动状态不变
改变物体的运动状态
总结
惯性和力本质不同,惯性不是力,因此,把惯性说成“惯性力”“物体受到惯性作用”或“由于惯性作用”都是错误的,正确的表述应该为“物体由于惯性”或“物体因为具有惯性”
(3)惯性的利用与惯性危害的防止
利用
用手柄的下端撞击其他物体,手柄受力停止运动,锤头由于惯性继续向下运动,这样反复多次后,锤头就套紧了
跳远运动员助跑获得很大的速度后飞身一跃,靠自身的惯性在空中继续前进
防止
为了防止汽车紧急刹车时驾驶员和乘客由于惯性向前运动撞上其他物体,驾驶员和乘客必须使用安全带
高速行驶中的车辆,刹车时由于惯性会继续运动较长的距离。为了安全,道路上急转弯路段都要严格限制车辆行驶的速度
(1)惯性是物体本身的一种属性,物体的惯性大小只与物体的质量的大小有关,质量越大,惯性越大。
(2)一切物体在任何情况下都有惯性,与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等无关。
(3)惯性不是谁给予的,不能说物体“受到惯性”,也不能说物体“获得惯性”或“得到惯性”。
(4)惯性是物体的一种性质,不存在惯性力。
实验01_ 探究阻力对物体运动的影响
1、猜想与假设:如阻力可能是使物体运动速度减小的原因。
2、设计实验:同一辆小车,让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下(控制变量法:控制滑上水平面时速度相同)。依次在水平面上铺上毛巾、棉布、木板(控制变量法:使水平面的粗糙程度不同),观察小车的运动情况,并记下其停止的位置。
3、实验器材:小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
4、实验过程
①在水平面上铺上表面最粗糙的毛巾,让小车从斜面上适当位置由静止滑下,观察小车在毛巾表面上运动的距离;
②撤去毛巾,铺上表面较粗糙的棉布,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在棉布表面上运动的距离;
③撤去棉布,铺上较为光滑的木板,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在木板表面上运动的距离。
5、实验记录
接触面
小车受到阻力大小
小车运动的距离
小车速度减小的情况
毛巾表面
较大
较近
很快
棉布表面
较小
较远
较快
木板表面
最小
最远
较慢
6、分析与论证:小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,小车运动的距离越远。
7、科学推理:假设水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的速度将不会减小,它将以恒定不变的速度永远运动下去,即如果运动物体不受力的作用,它将做匀速直线运动。
1.[2024·北京·中考真题]某同学玩滑板车时的情境如图所示,一开始,人用力蹬地,人和滑板车一起向前运动;停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,最终停下来。下列说法正确的是( )
A.人用力蹬地,使滑板车向前运动的过程中,人对滑板车没有做功
B.人停止蹬地后,人和滑板车还能继续向前运动,是因为他们受到惯性的作用
C.人停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动的过程中,不再受到力的作用
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,其运动状态发生改变
【答案】D
【解析】A.人用力蹬地,滑板车向前运动的过程中,人的脚相对于滑板车有向后运动的趋势,人受到滑板车对人向前的静摩擦力,由于物体间力的作用是相互的,因此人对滑板车有向后的静摩擦力。在水平方向上人和滑板车一起运动了一段距离,由W=Fs可知,人对滑板车做功了。故A错误;
B.人停止蹬地后,人和滑板车还能继续向前运动,是因为他们具有惯性,但是惯性不是力,不能说受到惯性的作用。故B错误;
C.停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动,由于地面是粗糙的,会到摩擦阻力的影响,整体会慢慢减速直到静止,因此仍然受到力的作用。故C错误;
D.运动状态指的是物体运动速度的大小和方向,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,速度的大小在不断减小,因此运动状态发生了改变,故D正确。
故选D。
2.[2024·北京海淀·二模]小明分别进行了“探究阻力对物体运动的影响”(图甲所示)和“探究影响动能大小的因素”(图乙所示)两个实验,下列说法正确的是( )
A.图甲所示的三次实验中,小车到达水平面后能继续向前运动是因为小车受到惯性的作用
B.图甲所示的三次实验中,小车运动的距离越远,说明小车由静止释放时具有的机械能越大
C.图乙所示的①、②两次实验中,从同一高度由静止释放小球是为了使质量不同的小球到达水平面上时的速度相同
D.图乙所示的三次实验中,一定要改变水平面的粗糙程度
【答案】C
【解析】A.图甲所示的三次实验中,小车到达水平面后能继续向前运动是因为小车具有惯性,故A错误;
B.图甲所示的三次实验中,水平面的粗糙程度不同,不能根据小车运动的距离远近反映小车由静止释放时具有的机械能大小,故B错误;
C.物体的动能大小与物体的质量和速度有关,研究动能与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;乙所示的①、②两次实验中,从同一高度由静止释放小球是为了使质量不同的小球到达水平面上时的速度相同,故C正确;
D.根据转换法,通过比较物块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小。图乙所示的三次实验中,水平面的粗糙程度要相同,故D错误。
故选C。
考点三 二力平衡
1、平衡力和平衡状态
(1)平衡状态:静止状态、匀速直线运动状态。
(2)平衡力:物体在几个力作用下保持平衡状态,我们就把这几个力为平衡力。
(3)二力平衡:一个物体同时受到二个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,那么这两个力就彼此平衡,我们称之为二力平衡。
(4)二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为:“同体、等大、反向、共线”。
2、二力平衡条件的应用
(1)确定力的大小和方向:根据二力平衡条件,如果知道了平衡力中一个力的大小、方向,就可确定另外一个力的大小和方向。
(2)根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况
运动状态
物体不受力时
静止或做匀速直线运动
物体受力时
受平衡力
静止或做匀速直线运动
受非平衡力
运动状态改变:从静止到运动、从运动到静止、速度变化、运动方向变化等
(3)根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态
受力情况
静止
受平衡力作用或不受力
匀速直线运动
受平衡力作用或不受力
运动状态改变
一定受到非平衡力作用
1.若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体不受力或受平衡力的作用,如搬而未起、推而不动时,物体受力情况随发生改变,但仍处于静止状态,其受力仍然平衡。
2.速度为零≠静止:物体静止时速度为零,但物体速度为零时并不一定静止。如竖直上抛达到最高点的物体在最高点时速度为零,但不能保持,故在最高点时物体不是处于静止状态。
实验02_ 探究二力平衡条件
1、设计实验:实验时,让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用,我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时,小车可以保持平衡,最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。
2、实验器材:滑轮两个、砝码若干、两个相同托盘(为了使两边拉力相等)、小车、细绳、光滑桌面(阻力小,以减小阻力对实验的影响)等。
3、实验步骤
①将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上,在两个托盘中放入砝码,第一次左盘中砝码质量大,即F1>F2,观察小车的运动情况;第二次左右两盘中砝码质量相等,即F1=F2,观察小车运动情况;第三次左盘中砝码质量小,即F1<F2,观察小车运动情况。比较三次实验现象,可得只有当F1=F2,时小车才能静止。
②在两个托盘中各放一个质量相等的砝码,将小车旋转一定角度,使两个拉力不在一条直线上,观察到小车会发生转动,最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来;
③把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上,两盘中的砝码质量相等,让两个托盘都向左拉小车时,会发现小车向左运动。
④将两个相同的小车用细绳连接,分别系住一个托盘,保证两侧拉力大小相等、方向相反,作用在同一直线上,剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动,右边小车向右运动。
4、实验记录
两个力的大小(相等或不相等)
两个力的方向(相同或不相同)
两个力是否在同一直线上
是否作用在同一物体上
小车是否平衡
操作①
不相等
相反
是
是
否
相等
相反
是
是
是
操作②
相等
相反
否
是
否
操作③
相等
相同
是
是
否
操作④
相等
相反
是
否
否
5、分析与论证:当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时,小车处于平衡状态,当不满足其中任何一个条件时,小车都不能平衡。
6、实验结论:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为:“同体、等大、反向、共线”。
1.[2024·北京·中考真题]如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
【答案】B
【解析】A.气球处于平衡状态,受平衡力的作用,在水平方向上,受到手指对它向右的压力和手掌对它向左的压力,气球处于平衡状态,说明这两个力是一对平衡力,因此手指对气球的压力等于手掌对气球的压力,故A错误;
B.因手指对气球的压力等于手掌对气球的压力,手指与气球的接触面积较小,由可知,手指对气球的压强大于手掌对气球的压强,故B正确;
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线上,是一对相互作用力,故C错误;
D.相互作用力是指两个物体之间相互之间的作用力,而手指和手掌都受到了气球对它们的力,不是手指和手掌两者之间的作用力,因此不是一对相互作用力。故D错误。
故选B。
考点四 摩擦力
1、摩擦力
(1)概念:两个相互接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动趋势)时,在接触面产生一种阻碍相对运动(或相对运动趋势)的力,这种力叫做摩擦力。
(2)产生条件:①接触面粗糙;②两物体相互接触并相互挤压(产生压力);③两物体间发生相对运动或有相对运动趋势。
(3)作用效果:摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)。
(4)摩擦力的方向:总是与物体相对运动或相对运动趋势方向相反。
(5)分类:
①滑动摩擦力:一个物体在另一个物体上面滑动时产生的摩擦力;
②滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力;
③静摩擦力:两个相互接触的物体,当它们要发生而未发生相对运动时,在它们的接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力。
2、摩擦的利用与防止
(1)有益摩擦和有害摩擦
①摩擦有时是有益的。如用手拿物体时,手与物体间的摩擦;人行走时,鞋底与地面间的摩擦;刹车时,刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
②摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损,进而使机器丧失原有的精度和功能等。
(2)增大或减小摩擦的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
增大接触面间的压力
自行车车闸
增大接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小接触面的压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
“推了但没有推动”的两种误区:(1)“没推动”就是推力太小,小于物体所受静摩擦力;(2)“没推动”就是不受摩擦力。
正确理解:(1)“没推动”=“物体静止”=“物体受力平衡”,即推力大小等于摩擦力;(2)“没推动”,物体只是没有相对运动,但存在相对运动趋势,此时有静摩擦力。
实验03_ 探究滑动摩擦力大小的影响因素
1、实验原理:用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,这样读出弹簧测力计的示数,就可以知道滑动摩擦力的大小(滑动摩擦力大小不能直接测量,是根据二力平衡知识间接测量出的)。
2、设计实验:影响滑动摩擦力大小的因素有多个,因此在探究过程中要应用控制变量法,如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时,要保持接触面的粗糙程度不变;在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时,应控制压力不变。
3、实验步骤
①如图甲所示,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,使其在较光滑的长木板上匀速滑动,记下此时弹簧测力计的示数,其示数大小等于滑动摩擦力的大小。
②如图乙所示,在木块上放砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小;
③如图丙所示,在长木板上铺上较粗糙的毛巾,保持木块上砝码不变,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
4、分析与论证
①由实验1、2可知,接触面粗糙程度相同,压力越大,弹簧测力计的示数越大,即滑动摩擦力越大;
②由实验2、3可知,压力大小相同,接触面越粗糙,弹簧测力计示数越大,即滑动摩擦力越大。
5、实验结论:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
6、改进实验:实验中要做到匀速拉动木块不好实现,建议采用如下操作:将弹簧测力计的挂钩与木板相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验(如图所示),这样不但方便读数,而且长木板也不需要做匀速直线运动。
1.[2024·北京·中考真题]下图所示为自行车部件或使用中的实例,为了减小摩擦的是( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套
B.遇到紧急情况时用力捏刹车
C.自行车轮胎上刻有花纹
D.轴承中装有滚珠
【答案】D
【解析】A.车把上套了有花纹的橡胶套,是利用增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A不符合题意;
B.遇到紧急情况时用力捏刹车,是利用增大压力来增大摩擦,故B不符合题意;
C.自行车轮胎上刻有花纹,是利用增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C不符合题意;
D.轴承中装有滚珠,是利用滚动代替滑动来减小摩擦,故D符合题意。
故选D。
2.[2024·北京·中考真题]在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做________直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与________是否有关。
【答案】(1)匀速 (2)压力大小
【解析】(1)应使木块沿水平桌面做匀速直线运动,木块处于平衡态,拉力与摩擦力才是平衡力,拉力的大小等于摩擦力的大小。
(2)如图所示,接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,故探究的是滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
题型一 力 弹力 重力
►考向01 力的概念及性质
1.(2018·北京·中考真题)在如图所示实验中,将小铁球从斜面顶端由静止释放,观察到它在水平桌面上运动的轨迹如图甲中虚线OA所示.在OA方向的侧旁放一磁铁,再次将小铁球从斜面顶端由静止释放,观察到它在水平桌面上运动的轨迹如图乙中虚线OB所示.由上述实验现象可以得出的结论是( )
A.小铁球在桌面上继续运动是由于受到向前的作用力
B.磁铁对小铁球没有作用力
C.力可以改变小铁球的运动方向
D.力可以使小铁球发生形变
【答案】C
【解析】A. 小铁球在桌面上继续运动是因为小球具有惯性,故A错误;
B. 磁铁能够吸引铁质物品,所以磁铁对小铁球有吸引力,故B错误;
C. 在磁铁对小铁球的吸引力作用下,小球改变了运动方向,故可以说明力可以改变小铁球的运动方向,C正确;
D. 小铁球的运动方向发生了改变,但没有发生形变,所以不能说明力可以使小铁球发生形变,故D错误;
故选C.
2.(2024·北京西城·一模)小强在玩具小车的车头固定了一块磁铁,他手拿另一块磁铁吸引车头的磁铁,小车在磁力作用下就运动起来。于是他将一根木棍一端固定一块磁铁,并把木棍另一端固定在玩具车上,使两块磁铁的异名磁极相对,小强制作了如图所示的“磁动力小车”。他认为:利用异名磁极相互吸引的原理,无需其他动力,小车就能在水平路面上运动起来。请你回答以下问题:
(1)小强把“磁动力小车”放在水平路面上,小车能否靠A、B两磁铁的磁力运动起来?________。
(2)请你对上述判断简要分析说明:________。(请画出图中“磁动力小车”的受力示意图辅助说明)
【答案】不能 见解析
【解析】(1)[1]两个磁体A、B都在小车上,由于力的作用是相互的,两个磁体之间的作用力是小车内部的作用力,小车整体受到的合力为0,因此小车不能运动。
(2)[2]以“磁动力小车”整体为研究对象,小车受到重力和支持力的作用,小车所受合力为零,因此将保持静止状态,其受力示意图如图所示:
►考向02 弹力
3.(2024·北京东城·一模)如图甲所示,木块A的长度为___________cm。如图乙所示,弹簧测力计的示数为___________N。
【答案】3.30 2.2
【解析】[1]如图甲所示,刻度尺的分度值为0.1cm,木块A的长度为3.30cm。
[2]如图乙所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N。
4.(2024·北京·一模)如图所示的弹簧测力计的示数是________N。
【答案】0.7
【解析】该弹簧测力计的分度值是0.1N,此时的示数为0.7N。
►考向03 重力
5.(2016·北京·中考真题)过春节时贴年画是我国的传统习俗,在竖直墙壁上贴长方形年画时,可利用重垂线来检查年画是否贴正,如图所示的年画的长边与重垂线不平行为了把年画贴正,则下列操作方法中正确的是( )
A.换用质量大的重锤
B.上下移动年画的位置
C.调整年画,使年画的长边与重垂线平行
D.调整重垂线,使重垂线与年画的长边平行
【答案】C
【解析】因为重力的方向总是竖直向下的,在生活中有好多应用:检查工作台面是否水平、检查墙砌的是否竖直、检查墙上挂的画是否挂正等。为了把年画贴正,通常做法是调整年画,使年画的长边与重垂线平行,因为重力方向竖直向下,所以年画的边长也竖直向下,此时年画就挂正了,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.(2024·北京通州·一模)在职业培训学校组织的砌墙比赛中,老师们利用重锤线分别对学员作品“1号墙”和“2号墙”做了检验,如图所示。关于这次比赛,下列说法正确的是( )
A.1号墙与地面一定是垂直关系
B.1号墙比2号墙更接近竖直
C.2号墙比1号墙更接近竖直
D.1号墙和2号墙同样竖直
【答案】B
【解析】BCD.重锤线是利用重力的方向总是竖直向下的原理制成的。与重锤线平等的线或面都是竖直的;1号墙与重锤线平行,2号墙与重锤线不平行,所以1号墙比2号墙更接近竖直,故CD错误,B正确;
A.1号墙与重锤线平行,说明1号墙与水平地面垂直,但题中的地面不一定是水平的,故A错误。
故选B。
题型二 牛顿第一定律
►考向01探究阻力对物体运动的影响
7.(2024·北京朝阳·一模)如图所示,小阳用力拉着栓在小车前面的绳子,使小车在水平面上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.绳子对小车的拉力与小车对绳子的拉力是一对平衡力
B.小车受到的拉力与小车受到的阻力是一对平衡力
C.小阳撤掉对绳子的拉力后,小车仍然做匀速直线运动
D.小车突然失去绳子的拉力,是不能立即停止运动的
【答案】D
【解析】A.小车对绳子的拉力和绳子对小车的拉力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故A错误;
B.由图可知,小车受到的阻力和绳子对小车的拉力没有作用在同一直线上,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.小阳撤掉对绳子的拉力后,小车仍然受阻力的影响,无法保持平衡状态,不能继续做匀速直线运动,故C错误;
D.由于小车具有惯性,当其突然失去绳子的拉力,不能立即停止运动,故D正确。
故选D。
8.(2024·北京大兴·一模)如图所示,小车从斜面上某一位置开始加速下滑,到达水平面后开始减速,最终停止在水平面上某一位置。下列说法中正确的是( )
A.小车在水平面上运动时,运动状态不变
B.运动的小车会停下来,说明物体的运动需要力来维持
C.小车在斜面上运动时,重力势能减少,动能减少
D.小车在斜面上运动时,重力势能减少,动能增加
【答案】D
【解析】A.小车在水平面上运动时,速度因受到阻力越来越慢,所以运动状态变化,故A错误;
B.运动的小车会停下来,是因为受到摩擦阻力的作用,这不能说明物体的运动需要力来维持,而且这个观点是错误的,故B错误;
CD.小车在斜面上运动时,速度增大,高度减小,质量不变,所以重力势能减少,动能增加,故C错误,D正确。
故选D。
►考向02 力与运动的关系
9.(2023·北京·中考真题)如图所示,小京用水平推力推着购物车在水平地面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.小京对车的水平推力大于车受到的阻力
B.车受到的支持力与车对地面的压力是一对平衡力
C.若小京撤去对车的水平推力,车的运动状态将会发生改变
D.若小京撤去对车的水平推力,小京仍对车做功
【答案】C
【解析】A.购物车在水平地面上做匀速直线运动,购物车处于平衡状态。水平推力和阻力是二力平衡关系,应该相等,故A错误;
B.车受到的支持力受力物体是车,车对地面的压力受力物体时是地面,受力物体不同,所以它们不是一对平衡力,故B错误;
C.若小京撤去对车的水平推力,车在阻力作用下会慢慢停下,运动状态发生了改变,故C正确;
D.若小京撤去对车的水平推力,对车没有的力的作用,不再对车做功,故D错误。
故选C。
10.(2024·北京·三模)小夏沿水平方向推箱子经历了如图所示的过程,箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。下面相关说法正确的是( )
A.图乙:箱子没动,是因为箱子受到的推力大于摩擦力
B.图丙:箱子向前匀速运动,箱子所受合力一定为0
C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功
D.全过程中小夏对箱子做的功等于推力与箱子移动距离的乘积
【答案】B
【解析】A.图乙中,箱子没有被推动,箱子处于平衡状态,箱子受到的摩擦力与推力,是一对平衡力,所以箱子受到的推力等于摩擦力,故A错误;
B.图丙中,箱子向前匀速运动,处于平衡状态,箱子受到的摩擦力等于推力,是一对平衡力,箱子所受合力一定为0,故B正确;
C.图乙中,小夏对箱子施加了力,但箱子没有移动距离,所以小夏对箱子不做功,故C错误;
D.由丁图知,小夏跌倒后,箱子由于惯性继续滑动了一段距离,所以小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积,故D错误。
故选B。
►考向03 惯性
11.(2022·北京·中考真题)图所示的是我国运动员在北京冬奥会上参加冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A.运动员推动冰壶滑行,以冰面为参照物冰壶是静止的
B.掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶具有惯性
C.掷出后的冰壶继续运动时,冰壶受到手的推力
D.冰壶运动越来越慢的过程中,冰壶的运动状态不变
【答案】B
【解析】A.运动员推动冰壶滑行,以冰面为参照物,冰壶与冰面的位置在变化,所以冰壶是运动的,故A错误;
B.掷出后的冰壶是运动的,由于冰壶具有惯性,仍能保持原来的运动状态,继续向前运动,故B正确;
C.推力本质是弹力,弹力发生在两个接触的物体之间,掷出后的冰壶与手没有接触,所以冰壶不受手的推力,故C错误;
D.冰壶运动越来越慢,运动状态在改变,故D错误。
故选B。
12.(2024·北京·一模)用手指将篮球竖直顶起并保持静止,如图所示,下列分析正确的是( )
A.篮球对手指的压力就是篮球受到的重力
B.篮球对手指的压力与篮球受到的重力是一对平衡力
C.篮球对手指的压力与手指对篮球的支持力是一对相互作用力
D.静止的篮球没有惯性
【答案】C
【解析】A.篮球对手指的压力施力物是篮球,篮球受到的重力施力物是地球,故两个力不同,故A错误;
B.篮球对手指的压力受力物是手指,篮球受到的重力受力物是篮球,受力不同,不是一对平衡力,故B错误;
C.篮球对手指的压力与手指对篮球的支持力受力物分别是手指、篮球,两个力大小相同,方向相反,作用在同一直线上,是一对相互作用力,故C正确;
D.惯性是物体保持原来运动状态的一种性质,一切物体都有惯性,静止的篮球也有惯性。故D错误。
故选C。
题型三 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
13.(2020·北京·中考真题)人用水平方向的力推物体,使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力
B.若增大推力,物体所受摩擦力也将增大,物体仍做匀速直线运动
C.若撤去推力,物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变
D.若撤去推力,物体的运动状态不会发生改变
【答案】C
【解析】A.物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动,处于平衡状态,推力和摩擦力是平衡力,人对物体的推力等于水平面对物体的摩擦力,故A错误;
B.若增大推力,物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,推力大于摩擦力,物体做加速运动,故B错误;
C.若撤去推力,物体在继续运动过程中,物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,故C正确;
D.若撤去推力,物体水平方向受到摩擦力的作用,物体的速度减小,物体的运动状态发生改变,故D错误。
故选C。
14.(2024·北京石景山·一模)(多选)图是几项体育运动的情景,下列说法正确的是( )
A.图甲:蹦床运动员加速下落过程中,重力做功越来越快
B.图乙:滑雪运动员运动到空中最高点时,受到平衡力的作用
C.图丙:跳远运动员起跳后能继续向前运动,是由于运动员的惯性比所受的阻力小
D.图丁:举重运动员举起杠铃时,他对地面的压力与地面对他的支持力大小相等
【答案】AD
【解析】A.蹦床运动员加速下落过程中,速度变大,重力不变,由可知,重力做功越来越快,故A正确;
B.滑雪运动员运动到空中最高点时,在竖直方向上只受到重力,所以受到非平衡力的作用,故B错误;
C.惯性不是力,不能和阻力比大小,跳远运动员起跳后能继续向前运动,是因为运动员具有惯性,可以保持原来的运动状态继续向前运动,故C错误;
D.举重运动员举起杠铃时,他对地面的压力与地面对他的支持力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,故D正确。
故选AD。
►考向02 探究二力平衡条件
15.(2020·北京延庆·一模)实验小组要探究二力平衡条件。如图,实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计:
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向______,大小______;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3_____F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_____F6;(后两空选填“>”、“=”或“<”)
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,保持F1、F2的方向相反,释放后小车马上转回来,说明平衡的两个力一定作用在____________。
【答案】相反 相等 = < 同一直线上
【解析】(1)[1][2]根据二力平衡的条件可知,图甲小车静止,此时F1、F2的方向相反,大小相等。
[3]图乙小车仍静止,此时F3=F4。
[4]图丙当右端再挂上一个钩码时,小车做变速运动,此时F5<F6。
(2)[5]图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,力的方向不在一条直线上,松手后小车会发生转动,这样做可以探究平衡的两个力一定作用在同一直线上。
题型四 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念及大小
16.(2021·北京·中考真题)(多选)如图所示,质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上。木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动,运动得越来越快;当木块到达B点时。撤去拉力F。木块继续移动,运动得越来越慢。最后停在C点。下列说法中正确的是( )
A.木块在AB所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
B.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块受到的摩擦力越来越大
C.木块在BC段运动得越来越慢,是由于木块的机械能转化为内能,机械能逐渐减小
D.木块在AB段运动得越来越快,木块的机械能越来越大,机械能没有转化为内能
【答案】AC
【解析】A.木块在AB段和BC段对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以所受的摩擦力不变,即木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力,故A正确;
B.木块在BC段运动得越来越慢,是因为摩擦力改变了它的运动状态,所受滑动摩擦力大小不变,故B错误;
C.本块在BC段运动得越来越慢,物体克服摩擦做功,将机械能转化为内能,机械能减小,故C正确;
D.木块在AB段运动时,也要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能,故D错误。
故选C。
17.(2024·北京平谷·二模)(多选)如图所示,水平桌面足够长,不计绳重以及滑轮与轴的摩擦。已知物体A重10N,物体B重3N,此时物体A刚好向右做匀速直线运动;再用水平向左的力F拉物体A,使其向左沿直线运动。下列说法正确的是( )
A.物体A向右匀速运动时,绳子对B的拉力与B的重力是一对平衡力
B.物体A向右匀速运动时,它受到的摩擦力等于10N
C.若物体A向左匀速运动,它受到的拉力F等于6N
D.若物体A向左减速运动,它受到的滑动摩擦力大于3N
【答案】AC
【解析】A.物体A向右匀速运动时,物体B在竖直方向做匀速直线运动,绳子对B的拉力与B的重力大小相等、方向相反,作用在一个物体上,作用在一条直线上,是一对平衡力,故A正确;
B.物体A水平向右运动时,在水平方向上受到物体B对物体A施加的水平向右的拉力等于B的重力,为3N、水平向左的摩擦力作用,因物体A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,大小为为3N,故B错误;
C.物体A水平向左运动和水平向右运动时,由于压力不变,接触面粗糙程度不变,物体A受到的摩擦力不变,所以物体水平向左匀速运动时,受到水平向右的摩擦力也是3N,物体A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3N (物体B对物体A施加的)、水平向右的摩擦力3N,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等于水平向右的拉力和水平向右的摩擦力之和,即为
F=3N+3N=6N
故C正确;
D.物体A向左减速运动时,由于压力不变,接触面粗糙程度不变,物体A受到的摩擦力不变,还是3N,故D错误。
故选AC。
►考向02 摩擦力的利用与防止
18.(2023·北京·中考真题)如图所示的实例,目的是为了减小摩擦的是( )
A.轮滑鞋装有滚轮 B.运动鞋底有凹凸的花纹
C.脚蹬面做得凹凸不平 D.守门员戴着防滑手套
【答案】A
【解析】A.轮滑鞋装有滚轮,用滚动代替滑动,减小了摩擦,故A符合题意;
B.运动鞋底有凹凸的花纹,使鞋底与地面间变得更粗糙,增大了摩擦力,故B不符合题意;
C.脚蹬面做得凹凸不平,使鞋底与踏板间变得更粗糙,增大了摩擦力,故C不符合题意;
D.守门员戴着防滑手套,使手与足球之间变得更粗糙,增大了摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
19.(2024·北京西城·二模)如图所示的实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
A.防滑地砖表面有凹凸花纹 B.运动员在手上涂抹镁粉
C.汽车轮胎上安装防滑链 D.滚动轴承中装有钢球
【答案】D
【解析】ABC.地砖表面有凹凸花纹、运动员在手上涂抹镁粉、汽车轮胎上安装防滑链是在压力一定时,通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故ABC不符合题意;
D.滚动轴承中装有钢球是用滚动摩擦代替滑动摩擦,可以减小摩擦力,故D符合题意。
故选D。
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
20.(2024·北京延庆·一模)小延家的旧沙发垫容易滑落,为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的同材质新沙发垫。小延把背面朝上的新、旧沙发垫固定在水平面上,再分别在其上面放上完全相同的木块,用已调零的弹簧测力计水平匀速拉动木块,如图所示。用此方法探究滑动摩擦力大小的影响因素,下列说法错误的是( )
A.木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为4.8N
B.加速拉动弹簧测力计,木块在沙发垫上受到的滑动摩擦力会增大
C.实验结果说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
D.把两木块叠放在一起,再做图甲所示的实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力的大小是否有关
【答案】B
【解析】A.由图乙可知,木块在新沙发垫上受到弹簧测力计的拉力为4.8N,由于木块做匀速直线运动,受到的摩擦力和拉力是平衡力,所以木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为4.8N,故A正确,不符合题意;
B.加速拉动弹簧测力计,接触面的粗糙程度及压力大小都不变,木块在沙发垫上受到的滑动摩擦力不变,故B错误,符合题意;
C.比较甲、乙两次实验数据,沙发垫受到的压力相同,新旧沙发垫的粗糙程度不同,拉力大小不同,滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,故C正确,不符合题意;
D.把两木块叠放在一起,木块对沙发垫的压力变大,再做图甲所示的实验,接触面的粗糙程度不变,可以探究滑动摩擦力的大小与压力的大小是否有关,故D正确,不符合题意。
故选B。
21.(2024·北京东城·二模)为了探究“滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关”,小东用已调零的弹簧测力计、细线、一个表面粗糙程度均匀的长木板(木板的一端带有一个高度可调节的定滑轮)、两个质量不等且表面粗糙程度不相同的物块A、B,进行如图甲、乙所示的实验。
(1)实验时将长木板放置在水平桌面上,竖直向上拉动弹簧测力计使木块在水平拉力的作用下沿水平长木板做________运动,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)若甲、乙两次实验中弹簧测力计拉力的大小不同,________(选填“能”或“不能”)说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。理由是________。
【答案】匀速直线 不能 见解析
【解析】(1)[1]实验时将长木板放置在水平桌面上,竖直向上拉动弹簧测力计使木块在水平拉力的作用下沿水平长木板做匀速直线运动,物体处于平衡状态,根据平衡力的知识可知,此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)[2][3]探究滑动摩擦力的大小与压力大小有关,需要控制接触面的粗糙程度相同,改变压力的大小,而甲、乙两次实验中,压力大小不同,接触面的粗糙程度也不同,没有控制单一变量,故不能说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
基础巩固
1.如图所示是运动员比赛时的场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.图甲:足球比赛守门员戴有花纹的手套
B.图乙:单杠运动员比赛过程中握紧单杠
C.图丙:体操运动员比赛前在手上涂镁粉
D.图丁:冰壶运动员用冰刷不断地刷冰面
【答案】D
【解析】A.足球比赛守门员戴有花纹的手套,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A不符合题意;
B.单杠比赛过程中运动员握紧单杠,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.体操运动员在手和器械上涂镁粉,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C不符合题意;
D.冰壶运动员用冰刷不断地刷冰面,使冰熔化,在冰面上形成一层水膜,是通过使接触面脱离的方法来减小摩擦力,故D符合题意。
故选D。
2.如图所示的四个现象,能说明“力的作用是相互的”是( )
A.图中用力捏橡皮泥,橡皮泥的形状发生了变化
B.图中在磁铁的作用下,钢球的运动方向发生了变化
C.图中人用力向前推小船,人和他乘坐的小船同时向后退
D.图中在磁铁的作用下,钢球速度的大小发生了变化
【答案】C
【解析】A.用力捏橡皮泥,橡皮泥的形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状,故A不符合题意;
B.在磁铁的作用下,钢球的运动方向发生了变化,说明力可以改变物体的运动状态,故B不符合题意;
C.人坐在一只小船上,用力推开另一只小船,对那只小船施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,手就会受到那只船的反作用力,因此他所坐的船也会被推开向后运动,故C符合题意;
D.在磁铁的作用下,钢球速度的大小发生了变化,说明力可以改变物体的运动状态,故D不符合题意。
故选C。
3.长尾夹是一种常见的办公用品,如图甲所示。小明在使用时发现:当用的力较小时,夹子张开的距离较小,如图乙所示;当用的力较大时,夹子张开的距离较大,如图丙所示。请你就此现象提出一个可探究的科学问题:______。
【答案】力的作用效果与力的大小是否有关
【解析】当用的力较小时,夹子张开的距离较小,如图乙所示;当用的力较大时,夹子张开的距离较大,如图丙所示。改变的是力的大小,张开的距离是力的作用效果,因而可以提出一个可探究的科学问题是:力的作用效果与力的大小是否有关。
4.如图所示,弹簧测力计的量程是________N,最小分度值是________N,图中弹簧测力计的示数为________N。
【答案】0~5 0.2 2.4
【解析】[1][2][3]由图可知,弹簧测力计最大可称量5N的物体,所以其量程应记作0~5N;从0~1N之间一共分出了5个小格,所以每个小格就是它的分度值0.2N;弹簧测力计的示数是2.4N。
5.小兴用如图甲所示的装置探究二力平衡条件,实验中所用钩码的质量都相等。
(1)小兴将系于轻质小卡片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上一个钩码,卡片保持静止状态。则此时作用在小卡片上的两个拉力方向_________(选填“相同”或“相反”),两个拉力的大小__________;
(2)当小卡片平衡时,小兴将小卡片扭转过一个角度,使作用在小卡片上的两个拉力相互平行但不在同一直线上,松手后小卡片_________(选填“能”或“不能”)保持平衡,由此可知只有作用在__________的两个力才能平衡;
(3)在卡片平衡时,在线的一端增加一个钩码,松手后观察到小卡片不能保持平衡。由此可知两个力平衡时__________;
(4)小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验装置探究二力平衡的条件,同学们经过讨论认为小兴的实验装置优于小华,理由是_________。
【答案】(1)相反 相等 (2)不能 同一直线上
(3)两个拉力的大小相等 (4)见解析
【解析】(1)[1][2]实验中左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力,右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力,此时作用在小卡片上的两个拉力方向相反,拉力的大小等于钩码的重力,两个钩码的重力相等,小卡片两端受到的拉力相等。
(2)[1][2]小卡片转过一个角度,小卡片两端的拉力就不在一条直线上,松手后发现卡片不能保持平衡状态,这说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
(3)在卡片平衡时,在线的一端增加一个钩码,小卡片受到的拉力不相等,小卡片不能保持平衡,说明两个力平衡时两个拉力的大小相等。
(4)把木块放在水平桌面上,物块和水平桌面之间存在摩擦力,木块受到的摩擦力会对实验产生影响;甲中的摩擦力远远小于乙中的摩擦力。
6.请在图中画出铃铛受到重力G的示意图。
【答案】见解析
【解析】重力的作用点都画在重心,方向竖直向下,如图所示:
能力提升
7.(多选)图所示的实例中,物体的运动状态发生改变的是( )
A. 在磁力作用下运动的小球
B. 做圆周运动的旋转飞椅
C. 在空中匀速直线下落的运动员
D.停在站台的火车
【答案】AB
【解析】A.在磁力作用下运动的小球,速度大小和方向均改变,所以运动状态变化,故A符合题意;
B.做匀速圆周运动的旋转飞椅,其运动方向改变,所以运动状态变化,故B符合题意;
C.跳伞运动员和降落伞在空中匀速直线下降,运动速度和方向均不变,所以运动状态不变,故C不符合题意;
D.停在站台的火车,处于静止状态,运动速度和方向均不变,所以运动状态不变,故D不符合题意。
故选AB。
8.(多选)如图所示为运动员投掷铅球时的示意图,铅球从P点被抛出后继续在空中运动,铅球在P点时运动方向沿着虚线PC,实线PA表示铅球在空中的运动轨迹。不考虑空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.铅球离开手后在空中运动过程中始终受到重力作用
B.铅球离开手后在空中运动过程中始终受到跟运动方向相同的力的作用
C.如果铅球从P点被抛出后所有的力都消失,则铅球将沿直线PC运动
D.如果铅球从P点被抛出后所有的力都消失,则铅球仍沿曲线PA运动
【答案】AC
【解析】A.由于地球表面的物体都受到重力作用,所以铅球离开手后在空中运动过程中始终受到重力作用,故A正确;
B.铅球离开手后在空中运动过程中受到的重力方向始终竖直向下,跟运动方向不相同,故B错误;
CD.如果铅球从P点被抛出后所有的力都消失,由牛顿第一定律可知,铅球将保持原来的运动状态不变,所以铅球将沿直线PC运动,故C正确,D错误。
故选AC。
9.(多选)下列说法中正确的是 ( )
A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力等于摩擦力
B.物体的运动方向一定与它受到的合力方向相同
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球受到的合力也为零
D.小阳乘电梯加速下降时,他对电梯的压力和电梯对他的支持力大小相等
【答案】AD
【解析】A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力与摩擦力大小相等方向相反,是一对平衡力,故A正确;
B.作用在同一直线上的两个力,合力与较大力的方向一致,而较大力的方向可能与物体的运动方向相反,故B错误;
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球只受重力作用,因此合力不为零,故C错误;
D.小阳乘电梯加速下降时,电梯对他的支持力小于他自身的重力;他对电梯的压力等于电梯对他的支持力,二力是一对相互作用力,因此二力大小相等,故D正确。
故选AD。
10.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图象分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.0~2s内,物体处于静止状态,不受摩擦力
B.2~4s内,物体受到摩擦力是6N
C.4~6s内,物体受到摩擦力是4N
D.0~6s内,物体共有2s处于平衡状态
【答案】C
【解析】A.由丙图可知,前2s物体速度为零,处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力F等于摩擦力,由图乙可知,拉力是2N,摩擦力是2N,故A错误;
BC.从丙图可知,4~6s,物体以2m/s的速度做匀速直线运动,拉力与摩擦力平衡,拉力等于摩擦力,从乙图可知,4~6s,拉力为4N,物体受到的摩擦力为4N,2~4s,物体加速运动,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,受到的摩擦力为4N,故B错误,C正确;
D.由图丙知,2~4s内物体的速度不断增加,此时物体的运动状态是变化的,前2s物体速度为零,处于静止状态,处于平衡状态,4~6s,物体以2m/s的速度做匀速直线运动,处于平衡状态,所以0~6s内,物体共有4s处于平衡状态,故D错误。
故选C。
11.如图所示,水平面由同种材料制成,粗糙程度均匀,在它上面放着重力为G1的木块,木块用轻绳跨过定滑轮与重为G2的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动,运动一段时间,钩码触地后静止,木块继续滑动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦、空气阻力均忽略不计。下列说法正确的是( )
A.木块对台面的压力就是木块的重力
B.钩码触地前钩码在重力和拉力的作用下处于平衡状态
C.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力不断变大
D.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力大小为G1
【答案】B
【解析】A.木块对台面的压力与木块的重力是两种不同性质的力,所以木块对台面的压力不是木块的重力,故A错误;
B.钩码触地前,水平方向上木块受力平衡,摩擦力等于绳拉力,即等于钩码重力,所以钩码受平衡力的作用,处于平衡状态,故B正确;
C.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块粗糙程度和对地压力不变,摩擦力不变,故C错误;
D.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块粗糙程度和对地压力不变,摩擦力不变,摩擦力在水平方向,所以木块所受摩擦力大小与钩码的重力相等,即G2,故D错误。
故选B。
12.如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。实验中用到了一个弹簧测力计、一块木块、一个砝码、两块材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。
(1)实验中,应该用弹簧测力计沿长木板水平拉动木块使木块做______运动,根据______原理,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)根据______两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关。
(3)根据乙、丙两次实验,可知实验中探究的问题是______。
【答案】(1)匀速直线运动 二力平衡 (2)甲、乙
(3)滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关
【解析】(1)[1][2]实验中为了测量滑动摩擦力的大小,应用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块;此时,木块处于平衡状态,受力平衡,摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数,利用了二力平衡知识。
(2)分析甲、乙两次实验可知,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,压力越大,测力计的示数越大,故可得出:接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大。所以根据甲、乙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关。
(3)根据乙、丙两次实验,使压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,根据控制变量法,可知实验中探究的问题是摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关。
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