专题04 运动和力(讲义)(安徽专用)-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测(安徽专用)
2025-01-03
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精品
内容正文:
主题一 力
专题04 运动和力(0.5~7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 牛顿第一定律
考点二 二力平衡
考点三 摩擦力
04题型精研·考向洞悉
题型一 牛顿第一定律
►考向01 实验探究阻力对物体运动的影响
►考向02 牛顿第一定律及应用
►考向03 惯性及应用
题型二 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 二力平衡条件的应用(合力和分力)
►考向03 探究二力平衡条件
题型三 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念
►考向02 利用运动图像求摩擦力
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
►考向04 摩擦力的利用与防止
05分层训练·巩固提升
►分层训练
►巩固提升
考点要求
课标要求
考查频次
命题预测
牛顿第一定律和惯性
· 2.2.5 通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
· 10年10考
《运动和力》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,所以对本单元的考查大都是以生活中人类活动为题材,把生活中的常见物理现象与力学知识相结合,即考查了力学概念和规律,又体现理论与实践相结合。为此,在备考中,考生应注重力学概念和规律在实际生活中的应用。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题等。
主要命题点有: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
平衡力与二力平衡
· 2.2.4 了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
· 10年10考
摩擦力
· 2.2.3 探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
· 4.2.2 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
· 10年6考
考点一 牛顿第一定律
知识点
具体内容
牛顿
第一
定律
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。
解释
一切
说明该定律对所有物体都是普遍适用的,不论固体、液体,还是气体都适用。
没有受到力的作用
指定律成立的条件,同时它包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况,实际是不存在的;二是该物体所受力的合力为零,它的作用效果跟不受任何力的效果相同。
“总”与“或”
“总”指的是没有例外;“或”指两种状态必居其一,不能同时存在。
说明
(1)物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动。
(2)牛顿第一定律告诉我们:运动可以不需要力,力不是维持运动的原因。
惯性
定义
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,这种性质叫做惯性。
理解
一切物体在任何情况下都具有惯性,一切物体是指无论是固体、液体还是气体,无论物体质量大还是小,无论是静止还是运动,无论是受力还是不受力,都有惯性。
大小的
决定因素
质量越大,惯性越大_,惯性大小与受力情况运动状态均无关。惯性大小可以由物体受力时运动状态改变的“难易程度”来体现
惯性
与力
惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,它不是力,力是物体对物体的作用。惯性只有大小,没有方向。发生力时,必涉及两个相互作用的物体,惯性是每个物体都有的。
((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。
考点二 二力平衡
知识点
具体内容
平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动状态
二力平衡条件
两个力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。
应用
(1)二力平衡时,计算其中一个力;
(2)根据平衡力判断物体运动状态;
(3)根据运动状态,判断平衡力。
二力平衡与
相互作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点
相互作用力是分别作用在两个物体上,同时出现、同时消失,一般会产生不同的作用效果。
平衡力是作用在同一个物体上,不一定同时产生、同时消失,它们的作用效果相互抵消。
(1)物体受平衡力作用时,几个力的作用效果相互抵消,相当于不受力。
(2)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。
(3)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。
考点三 摩擦力
知识点
具体内容
定义
两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这就是滑动摩擦力
分类
静摩擦(物体有运动趋势时)、滑动摩擦(物体间发生相对滑动时)、滚动摩擦(物体间发生相对滚动时)
产生条件
两个物体相互接触并相互挤压;两物体发生相对运动;两接触面不光滑。
摩擦力方向
跟物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
影响因素
与压力大小和接触面粗糙程度两个因素有关,与接触面积大小、速度大小无关。
增大和减小
摩擦的方法
增大有益摩擦
增加压力;增大接触面粗糙程度;变滚动摩擦为滑动摩擦。
减小有害摩擦
减小压力;减小接触面粗糙程度;变滑动为滚动;使接触面隔开(或分离)。
合力与分力
如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就是那几个力的合力。组成合力的每一个力叫分力。
同一直线上
的二力合成
力的方向
图示
合力大小
合力方向
同向
F合=F1+F2
与二力方向相同
反向
F合=F1-F2
与较大的那个力方向相同;若两个力大小相同,则F合=0,物体保持原来的运动状态(保持静止)或匀速直线运动状态。
(1)相对运动方向的理解:“相对运动方向”不是“运动方向”。水平地面上的物体前进时,物体相对地面向前运动(相对运动方向向前),物体受到地面对它向后的摩擦力(摩擦力方向向后);人走路时,脚向后蹬地,脚相对于地面有向后运动的趋势,地面给鞋底的摩擦力方向向前,有利于人向前运动。
摩擦力有时阻碍运动,有时有利于运动,无论哪种情况,摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势的方向相反;
(2)判断摩擦力方向的三种方法
由摩擦力概念判断
摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
由假设法判断
此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦,分析两物体的相对运动情况,然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向
由二力平衡条件判断
一对平衡力的方向相反,可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力方向来判断摩擦力的方向
题型一 牛顿第一定律
►考向01 实验探究阻力对物体运动的影响
【提分秘籍】
猜想与假设
阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验
去一辆小车,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。
实验器材
小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
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。
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
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
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·辽宁鞍山·中考真题)小明在做“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车分别从斜面的同一高度处由静止滑下,观察小车在不同材料(毛巾、棉布、木板)的水平面上滑行的距离。
(1)同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,这样做的目的是为了使小车到达水平面的速度 。在下滑过程中,小车的 能转化为小车的动能;
(2)实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近,在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢” );
(3)在步骤(2)的基础上进一步推理:如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 运动,说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要” )力来维持;
(4)若水平面的材料相同,增加一个木块,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,还可以探究小车的 (选填“动能与速度”或“动能与质量” )的关系。
【答案】 相同 重力势 慢 匀速直线 不需要 动能与速度
【解析】(1)[1][2]根据控制变量法,为了使小车到达水平面的速度相同,需要让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下;在下滑过程中,小车的高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,重力势能转化为小车的动能。
(2)[3]实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近,毛巾表面比较粗糙,在木板表面滑行的距离最远,木板表面比较光滑,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢。
(3)[4][5]如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,小车的速度不会变小,它将做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持。
(4)[6]小车的质量不变,若水平面的材料相同,增加一个木块,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,小车下滑到水平面的速度不同,通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小车达水平面时动能的大小,故还可以探究小车的动能与速度的关系。
2.(24-25九年级上·江西南昌·期中)(一)如图甲所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。
(1)木块被推动的越远,小车对木块的推力 越多,说明小车动能越大;
(2)将同一小车从斜面的不同高度由静止释放,这是为了探究动能大小与 的关系;
(3)在研究动能与质量的关系时,小军认为可以在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,如图乙所示。该方案 (选填“正确”或“错误”);
(二)利用图甲装置,去掉木块,添加毛巾、棉布,还可以探究“阻力对物体运动的影响”,如图丙所示。实验操作如下:
a.将毛巾铺在斜面和水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下;
b.取下毛巾,将棉布铺在木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下;
c.取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下;
(4)以上操作中有错误的一次是 (选填“a”“b”或“c”);
(5)改正错误后,三次实验中,均保持小车从同一斜面同一位置由静止下滑,目的是保证小车到达水平面时 相同;
(6)如图丁是小车在三种不同表面水平运动时的v—t图像,其中属于在木板上的运动图线是 (选填“a”“b”或“c”);小车在毛巾表面和棉布表面运动全过程克服摩擦力分别为和,则 (选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 做功 速度 错误 a 速度 a =
【解析】(1)[1]小车从斜面滚下时,具有动能,动能越大,对木块做功越多,木块被推动越远。
(2)[2]将同一小车从斜面的不同高度由静止释放,则到达水平面时的速度相同,但小车的质量相同,所以探究的是动能大小与速度的关系。
(3)[3]要探究动能与质量的关系,应保持小球的速度相同,质量不同,图乙中,同一根弹簧压缩程度相同时,具有的弹性势能相同,小球弹出的过程,弹性势能转化为动能,则小球撞击木块时的动能相同,所以该方案错误。
(4)[4]探究阻力对物体运动的影响,在图丙中,其它因素应相同,小车在水平面所受的阻力不同,应让小车从同一斜面的同一高度静止释放,在阻力不同的水平面上运动,所以a中,毛巾不能铺在斜面上,故a错误。
(5)[5]据控制变量法,为了保持小车到达水平面时的速度相同,应让小车从同一斜面同一位置静止下滑。
(6)[6]图丁中,小车到达水平面时的速度相同,速度变为0时,a所需时间最长,速度变化最慢,所受阻力最小,c所需时间最短,速度变化最快,所受阻力最大。而木板相对于棉布和毛巾,表面最光滑,阻力最小,所以属于在木板上运动的图线是a。
[7]小车到达水平面时的速度相同,其质量相同,所以此时的动能相同,在毛巾和棉布表面上运动到停下,则这个过程克服摩擦做功,将所有动能转化为内能,所以克服摩擦力做功相等。
3.(23-24八年级下·辽宁丹东·期中)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示;
(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时具有相同的 ;
(2)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最 ;
(3)分析小车运动情况,由此推理:如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上做 ;
(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上推理概括出了牛顿第一定律。该定律 用实验直接验证;
(5)牛顿第一定律在实际生活中有着广泛的应用,一架在空中水平向右匀速飞行的飞机上,自由落下了三颗炸弹。如图丁所示是炸弹落地前与飞机位置关系的情形,不计空气对炸弹的阻力,炸弹与飞机的位置关系正确的是 图。
【答案】(1)速度 (2)小 (3)匀速直线运动 (4)不能 (5)b
【解析】(1)小车从斜面上的到达水平面的速度与高度有关。实验中让同一辆小车从斜面的同一高度由静止开始滑下,目的是为了保证小车进入水平面时的速度相同。
(2)实验中利用小车在水平面滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响,则小车滑行的距离越远,说明小车受到的阻力越小。
(3)由题甲、乙、丙可知,随着水平面的阻力越来越小,小车运动的越远,小车的速度减小的也就越慢;由此推理:如果水平面光滑,小车在水平方向受到的阻力为零,小车的运动状态将不会改变,保持匀速直线运动。
(4)早在17世纪初期,意大利物理学家伽利略就通过实验和科学推理的方法研究过力和运动的关系,牛顿在此基础上得出牛顿第一定律。物体绝对不受力的情况是不可能存在的,要想得到一个无阻力的表面,让小车运动的无限远只能靠理论推理。
(5)水平向右匀速飞行的飞机上,自由落下三颗炸弹,不计空气阻力,炸弹只受到竖直向下的重力,会向下落;而在水平方向上,炸弹由于惯性仍会保持原来的速度大小向前飞行,因此,三颗炸弹的位置关系应该是同一竖直方向上,故炸弹与飞机的位置关系正确的是b图。
►考向02 牛顿第一定律及应用
【提分秘籍】
(1)判断物体的运动状态:
当物体不受外力作用时:
①动者恒动。即原来运动的物体在没有受到外力作用时,将保持匀速直线运动状态;
②静者恒静。即原来静止的物体在没有受到外力作用时,将保持静止状态。
(2)运动和力的关系:力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因。
4.(23-24八年级下·湖南长沙·期末)2024年5月28日,神舟十八号航天员叶光富、李聪、李广苏经过约8.5小时密切配合,圆满完成首次出舱活动。如图所示是李广苏正在出舱口的画面。下列说法正确的是( )
A.出舱时以舱门为参照物,李广苏是静止的
B.出舱时需要系安全绳,是为了减小李广苏的惯性
C.李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动,是因为受到了惯性的作用
D.李广苏出舱时若所有外力都消失,李广苏将做匀速直线运动
【答案】D
【解析】A.出舱时以舱门为参照物,李广苏是的位置发生改变,李广苏是运动的,故A错误;
B.出舱时需要系安全绳,当航天员意外漂离轨道舱时,可拉着绳子返回轨道舱,惯性与质量有关,人的质量不变,惯性不变,故B错误;
C.李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动,由于李广苏具有惯性,惯性是物体的一种性质,不能说受到惯性的作用,故C错误;
D.李广苏出舱时,他是运动的,若所有外力都消失,由牛顿第一定律可知,李广苏将做匀速直线运动,故D正确。
故选 D。
5.(23-24八年级下·河南郑州·阶段练习)热气球以一定的速度匀速竖直下降到某一高度时,从热气球里掉出一个物体,则热气球将( )
A.加速下落 B.先上升一段距离,然后下落
C.以原来的速度匀速下落 D.先下降一段距离,然后上升
【答案】D
【解析】热气球以一定的速度匀速竖直下降,热气球处于平衡状态,受到的总重力和浮力是一对平衡力,两个力大小相等,方向相反。从热气球里掉出一个物体后,热气球受到的总重力减小,此时,热气球受到的总重力小于浮力,热气球受到的合力的方向向上,由于此时热气球有向下的速度,故热气球将先下降一段距离,然后上升。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)下面是同学们在学校进行运动时的场景,有关其原理的分析中,正确的是( )
A.立定跳远起跳时用力蹬地,这利用了物体间力的作用是相互的
B.投篮时,空中飞行的篮球一定受到平衡力
C.拔河比赛时,赢的一方对绳子施加的拉力更大
D.雪地足球赛中踢出去的足球由于受到惯性力的作用,继续向前运动
【答案】A
【解析】A.立定跳远起跳时用力蹬地,人给地面一个向后的力,人之所以能够向前运动,是因为地面同时给人一个向前的反作用力,所以利用了物体间力的作用是相互的,故A正确;
B.投篮时,空中飞行的篮球受到重力和空气阻力,篮球在空中的运动状态不断改变,所以这两个力不是平衡力,故B错误;
C.拔河比赛时,由于力的作用的相互性,赢的一方对绳子的拉力等于失败一方对绳子的拉力,失败一方是由于受到地面的摩擦力小于拉力而造成的。故C错误;
D.踢出去的足球能够继续向前,是因为足球具有惯性,仍要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故D错误。
故选A。
►考向03 惯性及应用
【提分秘籍】
惯性是物体本身的一种属性,即物体保持原有运动状态不变的性质,其大小只和质量有关,与物体的运动状态以及是否受力都无关。另外,还需要注意惯性不是力,因而描述惯性时不能与“受到”、“作用”等词搭配使用,更不能说“惯性力”。
(1)解释生活中惯性的现象的步骤:一、确定研究对象,明确研究对象是哪一个物体或物体的哪一部分;二、确定被研究对象原来处于什么状态;三、说明物体的运动状态要发生怎样的变化;四、由于惯性,研究对象要保持原来的什么状态,结果会出现什么现象。
(2)从“结果”出发,判断惯性的利用与惯性危害的防止:判断是利用惯性还是防止惯性的危害,可以从结果出发。若有了惯性,结果是对我们有利的,则相应措施属于利用惯性;若有了惯性,而不加以预防时,结果是对我们有害的,则相应措施属于防止惯性带来的危害。
7.(2024·广东东莞·二模)“车辆转弯,请坐稳扶好!”公交车广告提醒乘客注意安全。如图所示,公交车上装有拉环,在车辆转弯时,站立的乘客要抓紧拉环,避免受到伤害。下列有关说法正确的是( )
A.坐稳扶好是为了防止惯性带来的伤害
B.拉环做得比较厚大是通过增大受力面积来增大压强
C.在公交车转弯时公交车受到平衡力
D.公交车向右急转弯时乘客将会向右倾倒
【答案】A
【解析】A.汽车行驶时汽车和人一起运动,在车辆转弯时,人由于惯性还要保持原来的运动状态从而会倾倒,因此坐稳扶好是为了防止惯性带来的伤害,故A正确;
B.拉环做的比较厚大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B错误;
C.公交车转弯时运动方向不断变化,处于非平衡状态,所以公交车受到非平衡力,故C错误;
D.行驶中的公交车向右急拐弯时,乘客由于惯性要保持原来的运动状态会左倾,故D错误。
故选A。
8.(2024·江苏徐州·二模)排球比赛中,跳发球是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,下列说法中正确的是( )
A.球在空中运动时,受到了非平衡力的作用
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力是一对平衡力
C.排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性增大
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球处于平衡状态
【答案】A
【解析】A.球在空中运动时,受到重力和空气阻力的作用,运动状态发生改变,受到的力是非平衡力,故A正确;
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力大小相等、方向相反,作用在同一直线上,但分别作用在相互作用的两个物体上,是一对相互作用力,故B错误;
C.惯性只与物体的质量有关,排球被重扣后加速向下运动的过程中质量不变,其惯性大小不变,故C错误;
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球只受重力作用,处于非平衡状态,故D错误。
故选A。
9.(2024八年级上·全国·专题练习)(多选题)踢毽球(毽子)是一项传统民间体育活动,经常进行这项活动,可以活动筋骨,促进健康。下列有关说法不正确的是( )
A.毽球在离开脚后的上升过程中惯性越来越小
B.毽球运动到最高点时,不受任何力的作用
C.若上升的毽球所受的力全部消失,它将立即停止运动
D.踢毽球有时脚感到疼,说明物体间力的作用是相互的
【答案】ABC
【解析】A.惯性的大小只与物体的质量有关,质量不变、惯性不变,毽球在离开脚后的上升过程中质量不变,惯性不变,故A错误,符合题意;
B.毽球运动到最高点时,速度为零,但仍受重力的作用,故B错误,符合题意;
C.若上升的毽球所受的力全部消失,根据牛顿第一定律可知,它将以一定速度做匀速直线运动,故C错误,符合题意;
D.踢毽球有时脚感到疼,是因为脚对球有力的作用的同时,球对脚也有力的作用,所以脚感觉到疼,所以,说明物体间力的作用是相互的,故D正确,不符合题意。
故选ABC。
题型二 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
【提分秘籍】
(1)平衡状态:平衡状态包括静止和匀速直线运动两种状态。物体在弯曲轨道上做速度大小不变的运动时,速度方向在不断变化,物体的运动状态变化,物体受到非平衡力作用。
(2)平衡力和相互作用力
平衡力与相互作用力的相同点可简记为:“等大、反向、共线”,而平衡力“同体”,即平衡力作用在同一物体上时物体平衡;相互作用力“异体”,即相互作用力作用在相互作用的两个物体上,相互作用力的描述一般都带有A对B,B对A的特征。
10.(24-25九年级上·广东江门·阶段练习)如图所示,滚摆由最高点静止释放后开始做上下往复运动,在此过程中摆动幅度越来越小,最终停在最低点,下列说法正确的是( )
A.停在最低点时,滚摆受到的是非平衡力
B.滚摆上升的过程中,重力势能转化为动能
C.整个过程中滚摆的机械能不变
D.滚摆的运动过程遵循能量守恒定律
【答案】D
【解析】A.停在最低点时,滚摆保持静止,处于平衡状态,受到的是平衡力的作用,故A错误;
B.滚摆上升的过程中,质量不变,速度减小,高度升高,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能,故B错误;
C.整个过程中滚摆不断克服摩擦力做功,则机械能不断减小,故C错误;
D.滚摆的运动过程,总能量不变,遵循能量守恒定律,故D正确。
故选D。
11.(23-24九年级下·河南南阳·阶段练习)如图所示为一架编号为079的米格15战斗机,它在当年抗美援朝战场上立下了赫赫战功。此战机加速起飞过程中,机翼上表面空气流速大,向下的压强 ,从而产生了升力,该过程中飞机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
【答案】 小 非平衡
【解析】[1]机翼上表面凸起,在飞行时,机翼上表面空气流速大,向下的压强小,下方气流的流速小,向上的压强大,则下方空气的压强大于上方空气的压强,产生向上的压强差、压力差,形成升力。
[2]当飞机加速起飞过程中,由于飞机的运动速度发生了变化,所以运动状态改变,即处于非平衡状态。
12.(2024八年级下·广东揭阳·阶段练习)2008年初,南方发生雪灾,以下是雪灾中的三个场景。图甲中的冰柱是由于雨水凝固形成的,弯曲的电线说明力能改变物体的 ;图乙是人们正在向冰雪的路面抛撒沙子的情景,这样做可以 摩擦(选填“增大”、“减小”);图丙中汽车紧急刹车后,仍会滑行一段距离才能停下,这是由于汽车具有 。
【答案】 形状 增大 惯性
【解析】[1]弯曲的电线发生了形变是由于雨水凝固在电线上形成冰柱,对电线产生力的作用,因此弯曲的电线说明力能改变物体的形状。
[2]向冰雪的路面抛撒沙子,可以增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦。
[3]汽车紧急刹车后,由于汽车具有惯性,保持原来的运动状态,因此滑行一段距离才停下来。
►考向02 二力平衡条件的应用(合力和分力)
【提分秘籍】
教材深挖
1.当作用在一个物体上的几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同时,这个力就叫做那几个力的合力。
2.同一直线上同方向二力的合力,大小等于这两个力大小之和,方向与这两个力的方向相同。记作:F=F1+F2。
3.同一直线上相反方向的两个力的合力,大小等于两个力大小之差的绝对值,方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。
4.平衡力的合力为零。需注意的是,相互作用力是作用在两个物体上的,不能求合力。
13.(2024·株洲)如图是一件静置在水平展台上用橡皮泥制成的艺术品,则艺术品受到的重力和支持力( )。
A. 大小相等 B. 支持力较大 C. 重力较大 D. 是一对相互作用力
【答案】A。
【解析】艺术品静止在水平展台上,此时艺术品受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上,是一对平衡力。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
14.(2024·益阳)如图所示,人骑在马背上,人和马均处于静止状态。下列说法正确的是( )。
A. 地面对马的支持力和马受到的重力是一对平衡力;
B. 马对地面的压力和地面对马的支持力是一对平衡力;
C. 马对人的支持力和人受到的重力是一对相互作用力;
D. 地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和
【答案】D。
【解析】A.地面对马的支持力和马与人的总重是平衡力,地面对马的支持力和马受到的重力大小不等,不是平衡力,故A错误;
B.马和人对地面的压力和地面对马的支持力是一对相互作用力,不是一对平衡力,故B错误;
C.马对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力,不是一对相互作用力,故C错误;
D.地面对马的支持力和马与人的总重是平衡力,地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和,故D正确。故选D。
15.(2024·潜江、天门、仙桃)水平桌面上有物体A、B。如图甲,A在的作用下向左做匀速直线运动:如图乙,A、B用轻绳水平连接,在F1和共同作用下一起向右做匀速直线运动,水平拉力、图乙中,下列说法正确的是( )。
A. A与桌面的摩擦力方向向右;
B. A与桌面的摩擦力为14N;
C. B与桌面的摩擦力为8N;
D. 绳子的拉力为6N
【答案】C。
【解析】AB.由甲图可知,A在的作用下向左做匀速直线运动,此时A受到的拉力和桌面对其的摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,即A受到的桌面对其的摩擦力方向为水平向右,且f=F1=6N
故AB错误;
C.由甲乙可知,A、B在F1和共同作用下一起向右做匀速直线运动,此时与F1以及A和B两物体受到桌面对其的摩擦力为平衡力,即
解得,B受到桌面的摩擦力为;故C正确;
D.由图乙可知,因为A做匀速直线运动,所以其受到的绳子水平向右的拉力与水平向左的拉力和桌面对其的摩擦力为平衡力,即;故D错误。
►考向03 探究二力平衡条件
【提分秘籍】
提出问题
二力平衡的条件是什么?
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。
实验器材
滑轮两个、砝码若干(选最大的)、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。
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(图甲),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)如图乙所示,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)如图丙所示,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)如图丁所示,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。
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
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
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”。
16.(2024九年级上·浙江·期中)如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角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 ,并通过改变 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填 “能”或“不能”)平衡。此实验步骤说明 两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是( )
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
【答案】 相反 所挂钩码的个数 不能 作用在同一直线上 把小卡片沿竖直方向剪成两半 A
【解析】(1)[1][2]线的两端挂上钩码,在钩码的作用下,线会向相反的方向拉小卡片,即拉力的方向相反;实验中通过改变钩码的数量来改变拉力的大小。
(2)[3][4]将小卡片扭转角度后松开,两侧的拉力不在同一直线上,松手后小卡片将不能保持平衡;通过该探究可以说明要想卡片平衡,受到的两个力必须在同一直线上。
(3)[5]要探究相互平衡的两个力必须在同一物体上,只要将小卡片一分为二,使这两个力不在同一物体上即可,具体做法可以用剪刀将卡片剪开。
(4)[6]小华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;小明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,小华的实验优于小明的实验,其主要原因是减小了摩擦力对实验结果的影响,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
17.(2024·湖南张家界·中考真题)在“探究二力平衡条件”的活动中,学习小组设计了图甲和图乙两种实验方案。
(1)当物体处于静止状态或 状态时,它受到的力是相互平衡的;
(2)从实验效果的角度分析,你认为 方案更好,理由是 ;
(3)乙实验中向两端的小盘里加砝码,当两盘砝码质量 时,小卡片静止;
(4)把小卡片转过一个角度,然后松手,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在 才能平衡;
(5)在小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动,由此说明两个力必须作用在 才能平衡。
【答案】 匀速直线运动 乙 摩擦力对实验的影响较小 相等 同一直线 同一物体上
【解析】(1)[1]物体不受力或受到平衡力时处于平衡态,处于平衡态的物体保持静止状态或者保持匀速直线运动状态。
(2)[2][3]从实验效果角度分析,乙方案更好,因为乙方案与桌面不接触,摩擦力对实验的影响会更减小。
(3)[4]当两端小盘中砝码质量相同时,小卡片静止,因为小卡片此时受到水平上的两个拉力大小相等。
(4)[5]将小卡片转过一个角度时,小卡片在水平方向上所受的两个力不是作用在一条直线上,不能处于静止状态,而小卡片恢复原状后,水平方向上的两个力作用在同一直线上,则又可处于静止状态,这说明两个力必须作用在同一直线上才能平衡。
(5)[6]将小卡片剪开后,大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力分别作用在不同的物体上,则两个物体都会运动,所以说明这样的两个力必须作用在同一物体上,才能平衡。
18.(2024·湖南常德·中考真题)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,说明一对平衡力的 ; 但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态,则产生这一现象的原因是 ;
(2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将 ,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定 ;
(3)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5N的砝码,则弹簧测力计的示数为 。
A.10N B.5N C.0N
【答案】 大小相等 木块与桌面间存在摩擦力 转动回来 在同一直线上 B
【解析】(1)[1]左盘和右盘同时放入等重的砝码,则木块左右两边所受的拉力的大小相等,能处于静止状态,所以能说明一对平衡力的大小相等。
[2]小明在实验时,放入左右盘的砝码并不等重,但木块仍能保持静止,是因为木块与桌面之间有摩擦,所以木块所受的左右两个拉力大小不等,但由于摩擦力的影响,还是能处于平衡状态。
(2)[3][4]将木块换成小车后,小车与桌面的摩擦力较小,小车所受的两个拉力大小虽然相等,但两个拉力的方向不在同一直线上,于是两个拉力让小车转回原位,所以二力平衡时,两个力大小要相等,方向也需要在同一直线上。
(3)[5]把木块换成弹簧测力计后,在左右盘中放入5N的砝码,则弹簧测力计所受的拉力为5N,所以其示数为5N,故B选项正确。
题型三 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念
【提分秘籍】
(1)产生摩擦力必须同时满足三个条件:(1)接触面粗糙;(2)接触并相互挤压;(3)发生相对运动或有相对运动趋势。
(2)根据二力平衡判断摩擦力的大小和方向:1)确定研究对象的运动状态为平衡状态;2)分析摩擦力以外的力的大小和方向;3)根据平衡力的条件(大小相等、方向相反)来判断摩擦力的大小和方向。
(3)静摩擦力的大小和方向:静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等、方向相反,故静摩擦力会随着外力的变化而变化,不是定值。
★易错警示
“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。
19.(2024·安徽滁州·二模)下列说法中正确的是( )
A.力作用在物体上一定能改变其运动状态
B.太空中的物体不受重力,所以物体也没有质量
C.划船时,使船前进的力是水对船桨的力
D.物体间只要相互接触且有相对运动就一定会产生摩擦力
【答案】C
【解析】A.力作用在物体上不一定能改变其运动状态,故A错误;
B.太空中物体离地球很远不受重力,但质量依然存在,故B错误;
C.物体间力的作用是相互的,划船时使船前进的力是水对船桨的力,故C正确;
D.摩擦力产生的条件有四点;一是接触、二是有压力、三是接触面粗糙、四是物体间有相对运动或相对运动的趋势,只接触和有相对运动不一定能产生摩擦力,故D错误。
故选C。
20.(2024·安徽亳州·一模)如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列说法中错误的是( )
A.木块只受到压力F、重力、墙对木块的静摩擦力的作用
B.当压力F增大时,木块所受的静摩擦力大小不变
C.物体受到的重力跟墙壁对物体的摩擦力是一对平衡力
D.墙壁对物体的压力与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
【答案】A
【解析】A.木块受到压力、重力、墙对木块的支持力和墙对木块的静摩擦力,故A错误,A符合题意;
BC.物块静止,竖直方向受到竖直向下的重力和向上的静摩擦力,二力平衡,重力不变,所以静摩擦力也不变,故BC正确,BC不符合题意;
D.墙壁对物体的压力与物体对墙壁的压力,分别作用在两个物体上,大小相等,方向相反,作用在一条直线上,是一对相互作用力,故D正确,D不符合题意。
故选A。
21.(2024·安徽黄山·一模)如图甲,是消防队员小王进行爬杆训练的示意图。在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v-t图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.0~6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6~15s时间内,小王沿杆上爬的距离是5.4m
C.15~18s时间内,小王受到的摩擦力方向向下
D.0~18s时间内,小王的平均速度是0.6m/s
【答案】B
【解析】A.由图象可知,0~6s时间内,小王沿杆加速向上运动,故A错误;
B.由图象可知,6~15s时间内,小王沿杆向上做匀速直线运动,速度为0.6m/s,故6~15s时间内上爬的距离是
s=vt=0.6m/s×9s=5.4m
故B正确;
C.由图象可知,15~18s时间内,小王沿杆竖直向上运动,所受摩擦力的方向应与重力方向相反,在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,故C错误;
D.前6s小王沿杆加速向上运动,最大速度是0.6m/s,所以前6s平均速度小于0.6m/s,6~15s时间内,小王沿杆向上做匀速直线运动,速度为0.6m/s,15~18s时间内,小王沿杆向上做减速直线运动,平均速度小于0.6m/s,所以0~18s时间内,小王的平均速度小于0.6m/s,故D错误。
故选B。
►考向02 利用运动图像求摩擦力
【提分秘籍】
结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)分析运动物体所受滑动摩擦力时,若物体做匀速直线运动,则可根据二力平衡知识直接解答;
(2)若物体做加速运动或减速运动,此时物体不处于平衡状态,则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化(一般均不变),若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
22.(24-25九年级上·安徽淮南·阶段练习)物体在同一水平面上做匀速直线运动,当物体运动路程与时间的关系图像如图甲时,受到的水平推力为;当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙时,受到的水平推力为。两次推力的功率分别为。则和分别为( )
A.3∶5 9∶25 B.1∶1 1∶1
C.3∶5 3∶5 D.1∶1 3∶5
【答案】D
【解析】物体在同一水平面上做匀速直线运动时,受到的推力与滑动摩擦力平衡,大小相等,同一物体对水平面的压力不变,且接触面的粗糙程度不变,所以两次匀速直线运动时物体受到的摩擦力不变,则两次推力相等,故有
F1∶F2=1∶1
由图甲可知,第一次的运动速度
由图乙可知,v2=5m/s,由
两次推力的功率之比
P1∶P2=F1v1∶F2v2=v1∶v2=3m/s∶5m/s=3∶5
故选D。
23.(23-24八年级·安徽安庆)如图甲所示。水平地面上的一物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。3~6s,物体受到的摩擦力为 N;6~9s,拉力F对物体做功的功率为 W。
【答案】 4 8
【解析】[1]如图所示,6~9s,物体做匀速直线运动,受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,此时物体受到的拉力为4N,则滑动摩擦力大小为4N。3~6s,物体对水平面的压力及接触面粗糙程度不变,则物体受到的摩擦力不变,为4N。
[2]如图所示,6~9s,物体的速度为2m/s,拉力F对物体做功的功率为
P=Fv=4N×2m/s=8W
24.(23-24八年级下·安徽安庆·期中)如图甲所示,水平地面上的物块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、物块的速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。
(1)物块在0~3秒内受的摩擦力的大小为多少?
(2)6~9秒物块运动的路程是多少米?
(3)物块做加速运动时所受的摩擦力大小为多少?
【答案】(1)2N;(2)3m;(3)4N
【解析】解:(1)物块在0~3秒内受到的拉力为,速度为0,处于静止状态,受力平衡,则受到的静摩擦力
(2)6~9秒物块运动的速度为,路程是
(3)6~9秒物块做匀速运动,受到的拉力为,此时物块处于平衡状态,所受的摩擦力为
3~6秒物块做加速运动,受到的拉力为,此时拉力大于摩擦力,因物块做加速运动和匀速运动时,其与地面的接触面粗糙程度及正压力均不变,故物块做加速运动时所受的摩擦力大小为
答:(1)物块在0~3秒内受的摩擦力的大小为2N;
(2)6~9秒物块运动的路程是3米;
(3)物块做加速运动时所受的摩擦力大小为4N。
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
【提分秘籍】
提出问题
滑动摩擦力大小与哪些因素有关?
猜想与假设
(1)滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力有关;
(2)滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
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)
制订计划与设计实验
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
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。
实验数据
实验序号
实验条件
摩擦力f/N
压力情况
接触面情况
1
等于木块的重力
木板表面较光滑
0.9
2
等于木块和砝码的总重力
木板表面较光滑
1.6
3
等于木块和砝码的总重力
表面较粗糙
2.1
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。
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。
25.(2024·安徽安庆·二模)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中:
(1)将物体A 置于水平木板上,如图甲所示,用弹簧测力计沿水平方向拉动A 物体,使其做 运动,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。接触面受到的压力F的大小等于物体的重力, 不断增加物体重力多次测出滑动摩擦力的大小,根据记录的实验数据可作出如图所示的图像。
(2)如图乙所示,在铺有粗糙毛巾的长木板上也做了同样的实验, (选填“m”、“n”) 是在毛巾表面的实验图像。
【答案】(1)匀速直线 (2)m
【解析】(1)探究影响滑动摩擦力大小的因素实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉动A物体,使其做匀速直线运动,此时,物体处于平衡状态,弹簧测力计对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力,两个力大小相等,方向相反,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)在铺有粗糙毛巾的长木板上也做了同样的实验,在压力一定时,滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,毛巾表面更粗糙,压力一定时,物体在毛巾表面运动时受到的摩擦力更大,故右图中m为物体在毛巾表面的实验图像。
26.(23-24八年级下·安徽阜阳·期中)小文同学在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验时,进行了如下的改进。如图甲所示,长、宽、高均不相同的长方体木块,且木块上表面比下表面更为粗糙。把木块放在由电机驱动的水平传送带上,通过水平细绳,绕过滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。
(1)实验中,木块所受重力为5N,弹簧测力计的示数如图乙所示,则木块所受滑动摩擦力的大小为 N;
(2)先后用上、下表面贴放在传送带上,在木块上放质量不同的砝码进行实验,绘制出滑动摩擦力与压力之间的关系图像,如图丙所示。由图像可知,在接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力大小与压力成 关系;当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时,得到的实验图像应为 (选填图像编号)。
【答案】(1)1.2 (2)正比 ①
【解析】(1)由图乙知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.2N,木块在水平传送带上时,相对地面静止,处于平衡状态,所受的水平方向的向左的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,所以木块所受的滑动摩擦力的大小为1.2N。
(2)[1]由图丙的f-F压图像,所得到的是过原点的倾斜直线,则滑动摩擦力的大小与压力成正比。
[2]当较粗糙的上表面贴放在传送带上,相对下表面贴放在传送带时,压力不变,上表面更粗糙,所受的滑动摩擦力更大,所以得到的实验图像应为①。
27.(2024八年级下·安徽淮北·阶段练习)为了探究影响滑动摩擦力大小的因素,某同学在水平桌面上做了如图所示的实验,其中甲、乙接触面为相同的木板,丙接触面为毛巾;
(1)测力时,要使弹簧测力计内的弹簧伸长方向与所测力的方向在 ;
(2)实验过程中,应在水平面上沿水平方向 拉动弹簧测力计;
(3)通过对比甲,乙两实验,可得出的结论是 ;
(4)该同学通过比较甲、丙两实验得出“接触面越粗糙,滑动摩擦力越大”的结论。他得出该结论的过程是错误的,原因是 。
质量m/g
100
200
300
400
500
重力G/N
1
2
3
4
5
【答案】 同一直线上 匀速 接触面的粗糙程度相同,压力越大滑动摩擦力越大 没有控制压力相同
【解析】(1)[1]由弹簧测力计使用注意事项知,测量时,要使弹簧测力计内弹簧的伸长与所测力的方向同一直线上。
(2)[2]实验过程中,在水平面上沿水平方向匀速拉动弹簧测力计,处于平衡状态,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,据此可得出摩擦力的大小。
(3)[3]通过对比甲、乙两图,可以看出接触面相同,压力不同,因此可知猜想一是正确的,其结论是:接触面的粗糙程度相同,压力越大滑动摩擦力越大。
(4)[4]通过比较甲、丙两图得出接触面越粗糙,滑动摩擦力越大的结论,这是错误的,因为甲、丙两图中接触面的粗糙程度与压力的大小均不同,不能通过比较得出正确结论,因此其错误的原因就是没有控制压力相同。
►考向04 摩擦力的利用与防止
【提分秘籍】
摩擦力有其有利的方面,但也有不利的方面,回答此类问题应从影响摩擦力大小的因素方面考虑。
(1)减小摩擦的方法:①减小压力;②减小粗糙程度;③变滑动为滚动;④使接触面分离。
(2)增大摩擦的方法:①增大压力;②增大粗糙程度;③变滚动为滑动。
28.(23-24八年级下·安徽滁州·期中)如图是运动员在体育比赛中撑竿跳高时的情景,下列说法正确的是( )
A.撑竿的形变越大产生的弹力越大
B.运动员手上抹镁粉是为了减小摩擦
C.撑竿发生形变,说明力可以使物体发生形变
D.运动员通过助跑获得更大的速度是利用了撑竿的惯性
【答案】C
【解析】A.弹性限度内,撑竿的形变越大产生的弹力越大,故A错误;
B.运动员手上抹镁粉是为了增大摩擦,故B错误;
C.撑竿发生弹性形变是由于撑竿受到运动员拉力的作用,改变了撑杆的形状,说明力可以使物体发生形变,故C正确;
D.运动员通过助跑获得更大的速度是利用了运动员自己的惯性,故D错误。
故选C。
29.(23-24八年级下·安徽淮北)生活中处处包含了物理知识,下列生活实例中,说法正确的是( )
A.用吸管喝牛奶,牛奶是被用力吸进去的
B.书包背带做的很宽是为了增大压强
C.系安全带是为了减小惯性
D.鞋底表面有凹凸花纹是为了增大摩擦
【答案】D
【解析】A.用吸管喝牛奶,现将吸管中的大气吸出,管内压强变小,小于大气压,在大气压作用下,牛奶被吸进去的吸管,故A错误;
B.书包背带做的很宽是为了通过增大受力面积,减小压强,故B错误;
C.系安全带,是为了防止惯性带来的伤害,不能减小质量,不能减小惯性,故C错误;
D.鞋底表面有凹凸花纹是通过增大接触面粗糙程度,增大摩擦,故D正确。
故选D。
30.(23-24八年级·安徽亳州)如图所示是网上热卖的一款电动车小脚支架边撑垫,作用是通过增大 来增加电动车的稳定性;电动车车轮做成圆形,因为在相同条件下,滚动摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)滑动摩擦力。
【答案】 底面积 小于
【解析】[1]电动车小脚支架边撑垫,目的是通过增大支架的底面积来增加电动车的稳定性。
[2]在其他条件相同的情况下,滚动摩擦力小于滑动摩擦力,所以电动车车轮做成圆形。
基础巩固
一、单选题
1.(2024·安徽亳州·一模)下列说法中正确的是( )
A.刹车时人往前倾倒,是因为人受到惯性作用
B.在液体中,流速越大的位置压强越大
C.直流电动机线圈转动时会产生感应电流
D.家庭电路中空气开关跳闸,一定是发生了短路
【答案】C
【解析】A.刹车时人往前倾倒,是因为人具有惯性,不能说受到惯性作用,故A错误;
B.在液体中,压强和液体的流速有关系,流速越大的位置压强越小,故B错误;
C.直流电动机线圈转动时,会切割磁感线,能产生感应电流,故C正确;
D.家庭电路空气开关跳闸的可能原因有两个,即短路和总功率过大,空气开关“跳闸”,可能是发生了短路,也可能是总功率过大造成的,故D错误。
故选C。
2.(2024·安徽芜湖·模拟预测)学校运动会期间,同学们对运动场上出现的现象进行了讨论,下列说法正确的是( )
A.两名同学正在推篮球架,但是没有推动,因为推力小于地面对篮球架的摩擦力
B.运动员跑步时穿上有鞋钉的鞋是为了增加鞋底与地面的摩擦力
C.踢出去的足球在地上越滚越慢,说明物体的运动需要力来维持
D.小明同学在校运动会上跳远时要助跑是为了增大自己的惯性
【答案】B
【解析】A.沿水平方向推篮球架,没有推动,此时物体处于平衡状态,推力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
B.运动员跑步时穿上有鞋钉的鞋,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度的方式,增大鞋底与地面的摩擦力,故B正确;
C.踢出去的足球在地上越滚越慢,是因为受到摩擦阻力的作用,改变了其运动状态,说明力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D.惯性的大小只与物体的质量有关,跳远运动员助跑起跳是利用运动员的惯性来提高成绩,但不能增大惯性,故D错误。
故选B。
3.(23-24八年级下·安徽安庆)安全是生命和健康的基本保障。如图是一些安全警示标志,其中不需要应用惯性知识解释的是( )
A.请系好安全带 B.小心地滑
C.禁止高空抛物 D.小心绊倒
【答案】C
【解析】A.乘车时,系好安全带,防止突然刹车时,由于惯性带来的危害,此安全警示标志应用了惯性知识,故A不符合题意;
B.小心地滑,是防止行人在较光滑的地面上快步行走时,由于人的惯性带来的危害,较滑的地面容易使人滑倒,此安全警示标志应用了惯性知识,故B不符合题意;
C.在高楼上往下抛物体,物体的速度越来越大,动能越来越大,容易对楼下的人造成伤害,此安全警示标志不需要应用惯性知识,故C符合题意;
D.小心绊倒,是防止脚底下被绊住时,由于人的惯性带来的危害,人容易向前摔倒,此安全警示标志应用了惯性知识,故D不符合题意。
故选C。
4.(2024·安徽安庆·二模)用轻质的弹簧测力计测量一个钩码的重力,弹簧测力计与钩码均保持静止状态。钩码和弹簧测力计的受力示意图,如图所示。下列说法正确的是( )
A.F1与 G 是一对相互作用力 B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F3是一对相互作用力 D.F2和F3是一对平衡力
【答案】D
【解析】AC.相互作用力是大小相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上的两个力。F1和G同时作用在弹簧测力计上,不是一对相互作用力,F1和F3方向相同,不是一对相互作用力,故AC错误;
BD.平衡力是大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且作用在同一直线上的两个力。F1和F2作用在不同物体上,不是一对平衡力,F2和F3两个力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且作用在同一直线上,是一对平衡力,故B错误,D正确。
故选D。
5.(23-24八年级下·安徽六安)如图所示,一同学站在水平放置的体重计上测量体重。待示数稳定时,体重计受到人的压力( )
A.就是人受到的重力 B.与人受到的重力是一对平衡力
C.大小与人的重力大小相等 D.方向与人受到重力的方向相反
【答案】C
【解析】A.压力和重力是不同性质的两种力,体重计受到人的压力不是人受到的重力,故A不符合题意;
B.体重计受到人的压力和人受到的重力作用在两个物体上,不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.由于水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,所以体重计受到人的压力等于人的重力的大小,故C符合题意;
D.压力的方向竖直向下,与重力的方向相同,故D不符合题意。
故选C。
6.(23-24八年级下·安徽六安)如图所示,一物体沿斜面向下匀速滑动,关于该物体的受力,下列说法正确的是( )
A.物体只受到重力的作用 B.物体只受到重力和摩擦力的作用
C.物体只受到重力和支持力的作用 D.物体受到重力、支持力和摩擦力的作用
【答案】D
【解析】对物体受力分析可知,物体一定受重力和支持力的作用,由于两力不在同一直线上,因此二力不可能使物体处于平衡状态;由于物体沿斜面向下运动,则物体受沿斜面向上的摩擦力作用;故物体同时受到重力、支持力及摩擦力的作用,故D正确,ABC错误。
故选D。
7.(23-24八年级下·安徽铜陵)如图是一款既能健身又低碳的“共享单车”,它是互联网、智能手机、定位系统和单车的资源整合,关于“共享单车”,下列说法正确的是( )
A.正常行驶时,自行车后轮与地面发生的是滚动摩擦
B.车胎上有凹凸不平的花纹,可以增大与地面间的摩擦
C.蹬车车前进,停止蹬车车将慢慢停下来,说明力是维持物体运动的原因
D.共享单车的车座做成马鞍形,可以减小臀部所受的压力
【答案】B
【解析】A.自行车的后轮是动力轮,蹬自行车时,后轮相对地面有向后运动的趋势,后轮与地面发生的是静摩擦,故A错误;
B.车胎上有凹凸不平的花纹,增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,可以增大与地面间的摩擦,故B正确;
C.蹬车车前进,停止蹬车车将慢慢停下来,是因为车受到了阻力作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故C错误;
D.共享单车的车座做成马鞍形,增大了接触面积,可以减小臀部所受的压强,故D错误。
故选B。
二、填空题
8.(23-24八年级下·安徽蚌埠)如图所示为中国女宇航员王亚平在空间站中漂浮的情景。若王亚平向后蹬舱壁,她会向 (选填“前”或“后”)运动。她在运动过程中,其惯性大小 (选填“不变”或“变大”“变小”)。
【答案】 前 不变
【解析】[1]若王亚平向后蹬舱壁,因为力的作用是相互的,舱壁会给她一个向前的力,则她会向前运动。
[2]惯性是物体的性质,其大小只与物体的质量有关,故她在运动过程中,质量不变,其惯性大小不变。
9.(2024八年级下·安徽阜阳)“玉兔”号月球车在月球被再次唤醒完成月球取壤任务(如图所示),月球车从地球上转移到月球上,它的惯性 ;若在地球表面和月球表面匀速行驶时路面完全相同,则其受到的摩擦力将 。均填“变大”、“变小”或“不变”
【答案】 不变 变小
【解析】[1]惯性是物体固有的属性,一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体质量有关,因此月球车从地球上转移到月球上,它的惯性不变。
[2]月球车在月球表面上受到的重力变小,使月球车对地面的压力变小,地球表面和月球表面匀速行驶时路面完全相同,所以前进时受到的摩擦阻力变小。
10.(23-24八年级下·安徽淮南)如图所示,人站在电梯里面,当电梯静止时,人的重力和电梯对人的支持力是一对 力;当电梯加速下降时,人的质量是 (先填“增加”、“不变”或“减少”)的。
【答案】 平衡 不变
【解析】[1]人站在电梯里面,当电梯静止时,人的身体受力平衡。在竖直方向上,人体受竖直向上的支持力和竖直向下的重力,所以人的重力和电梯对人的支持力是一对平衡力。
[2]质量是物体所含物质的多少,与物体所处的位置,状态等无关,所以当电梯加速下降时,人的质量是不变的。
11.(2024·安徽合肥·一模)如图所示,将质量为M的物体A放在粗糙程度相同的水平桌面上,用平行于桌面的轻质细线通过定滑轮与小桶B相连,不计细线及滑轮摩擦。逐渐向小桶B中加入细沙,当小桶和细沙的总质量为m时,物体A沿水平桌面向右做匀速直线运动,此时物体A所受的滑动摩擦力为 。(用已知物理量符号表示)。
【答案】mg
【解析】不计细线及滑轮摩擦,沙桶与沙的总重力为G=mg,使用定滑轮不能改变力的大小,则物块受到的拉力大小为mg;因为物体做匀速直线运动,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,摩擦力和拉力大小相等,所以滑动摩擦力的大小为mg。
12.(22-23八年级下·安徽合肥·阶段练习)小红用200N的水平推力推着重为500N的物体在水平面上做匀速直线运动,则物体受到的摩擦力是 N,若小红改用300N的水平推力沿同一水平面推着该物体运动,则此时物体受到的摩擦力是 N。
【答案】 200 200
【解析】[1][2]根据题意可知,物体在水平面上做匀速直线运动,则物体受力平衡,二力大小相同,受到的摩擦力等于推力,是200N,若小红改用300N的水平推力沿同一水平面推着该物体运动,根据影响摩擦力的因素可知,物体对地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,则此时物体受到的摩擦力是200N。
13.(23-24八年级下·安徽芜湖)汨罗江畔迎端午,搏桨跃浪赛龙舟。每年端午节期间无为市都会举办龙舟赛,比赛过程中以鼓为参照物,鼓所在的龙舟是 (选填“运动”或“静止”)的。划龙舟运动员戴的手套掌心处很粗糙,是通过 来增大摩擦力。
【答案】 静止 增大接触面的粗糙程度
【解析】【小题1】[1]以龙舟上的鼓为参照物,龙舟与鼓之间的位置没有变化,所以龙舟是静止的。
[2]划龙舟运动员戴的手套掌心处很粗糙,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。
三、实验题
14.(24-25九年级上·安徽池州·开学考试)小华利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”,木块刚开始处于B处与弹簧接触(不相连),此时弹簧无形变。用手推动木块压缩弹簧至A点,然后迅速松手,木块在不同的水平面上向右运动,实验操作如下:
第一次将棉布铺在水平木板CD部分,让木块在棉布上运动;
第二次移走棉布,让木块在木板上运动;
第三次将薄玻璃板铺在水平木板CD部分,让木块在薄玻璃板上运动;
分别记录木块最终停止的位置。
(1)三次都让木块压缩弹簧到A点,使木块运动到B点时 相同;
(2)实验表明木块受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”)。进一步推理可知:如果运动的物体不受力,它将做 ;
(3)伽利略通过图所示的实验和推理也得出了类似结论,请写出推理的合理顺序: (用字母表示)。
【答案】(1)速度 (2)慢 匀速直线运动 (3)CAB
【解析】(1)三次都让木块压缩弹簧到A点,弹簧的形变量相同,弹簧的弹性势能相同,放手后弹簧的弹性势能转化为木块的动能,木块的动能相同,所以木块达到B点的速度相同。
(2)[1][2]实验表明,接触面越光滑,木块受到的阻力越小,木块的运动状态改变得越慢,即速度减小得越慢,木块运动的距离越远,若接触面绝对光滑,木块不受阻力,运动状态将不会发生变化,所以木块将做匀速直线运动。
(3)图C接触面粗糙,存在摩擦力,是真实的实验过程,图A没有摩擦,是在C实验的基础上推理出来的,图B没有摩擦且多次降低斜面高度,是在A的基础上进一步推导得出的,故顺序为:CAB。
15.(23-24八年级下·安徽合肥)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示。
(1)小车在水平面上运动时,受到的重力和支持力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(2)牛顿第一定律在实际生活中有着广泛的应用,一架在空中水平向右匀速飞行的飞机,向灾区投下一包物资。图乙是物资落地前与飞机位置关系的情形,不计空气对物资的阻力,物资与飞机的位置关系正确的是 (选填“a”、“b”或“c”)图;
(3)如图丙给本实验增加一小木块,把它放在木板上的同一位置,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,观察小车推动小木块在木板表面滑行的距离,可以探究小车的动能与 (选填“高度”或“速度”)的关系。
【答案】 是 b 速度
【解析】(1)[1]小车在水平面上运动时,在竖直方向相对静止,所在竖直方向受到的重力和支持力是一对平衡力。
(2)[2]物质随飞机一起向前运动,离开飞机后由于惯性,物质会保持原来运动状态,不计空气对物资的阻力,物质在水平方向具有与飞机相同的速度,则落地前,物质在飞机的正下方。故物资与飞机的位置关系正确的是b图。
(3)[3]让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,实验过程中控制了小车质量相等,从不同高度滑下到达平面时速度不同,观察小车推动小木块在木板表面滑行的距离,可以探究小车的动能与速度的关系。
16.(23-24八年级下·全国·课后作业)用如图所示的装置探究“二力平衡的条件”。
(1)以卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上适量的钩码(每个钩码质量均为50g),对卡片施加两个拉力,则所选卡片质量最合适的是 ;
A.5g B.10g
C.50g D.100g
(2)将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来改变拉力的大小;
(3)在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察实验现象,由此可得出二力平衡的一个条件是 。
【答案】 A 相反 钩码个数 两个力作用在同一个物体上
【解析】(1)[1]为了减小实验误差,卡片的质量越小越好,卡片质量选择5g。
故选A。
(2)[2][3]小卡片两端通过滑轮用细线各挂一个钩码,两个钩码由于受到重力通过细线对小卡片施加了两个方向相反的拉力;拉力的大小等于钩码的重力,钩码的数量越多,拉力就越大,所以通过调整钩码的个数来调整拉力的大小。
(3)[4]当小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,由于两边细线的拉力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的一个条件是这两个力作用在同一物体上。
17.(23-24八年级下·安徽宿州·阶段练习)如图所示为探究“运动和力的关系”的实验:在水平放置的木板上分别铺上毛巾和棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,记录小车分别在木板、棉布、毛巾上滑行的距离。
实验序号
水平面材料
小车受到的摩擦力的大小
小车在水平面上的运动距离
1
毛巾
大
近
2
棉布
较大
较远
3
木板
小
远
(1)分析表中数据可知:小车受到的摩擦力越小,速度减小的越 ;推理得出:如果水平面足够长且足够光滑,小车将会做 ;
(2)本实验采用了实验和推理相结合的科学研究方法。在我们之前的学习中,用到相同的物理方法的实验是 。
A.探究真空不能传声 B.探究凸透镜成像规律 C.探究影响滑动摩擦力大小的因素
【答案】 慢 匀速直线运动 A
【解析】(1)[1][2]由图示可知,小车在木板上运动的距离最远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;向前运动的距离越远;根据这个实验推理:若水平物体表面绝对光滑,小车不受任何阻力作用,那么小车将一直保持匀速直线运动,不会停下来。
(2)[3]本实验采用了实验和推理相结合的科学研究方法;
A.探究声音的传播条件时,罩子内不可能完全抽成真空,最后是通过推理得出真空不能传声,因此,这一实验也用到了科学推理的方法,故A符合题意;
BC.探究凸透镜成像规律、探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,并没有涉及到科学推理,故BC不符合题意。
故选 A。
四、计算题
18.(2024八年级下·全国·单元测试)质量为50 kg的物体在一个水平向右的拉力F的作用下,沿水平地面以0.2 m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到的摩擦力是他本身受到重力的0.2倍,求:
(1)物体受到的拉力大小;
(2)若物体速度增大为0.4 m/s并匀速运动,求物体受到的摩擦力;
(3)若水平拉力增大为120牛,物体受到的摩擦力的大小是多少?(g=10 N/kg)
【答案】(1)100N(2)100N(3)100N
【分析】(1)知道物体的质量,根据G=mg求出物体的重力;根据题意求出物体受的摩擦力,物体做匀速直线运动,受的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;(2)(3)摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关;摩擦力大小与物体速度无关,根据题意求出物体受到的摩擦力.
【解析】(1)根据题意可得:f=0.2G=0.2mg=0.2×50kg×10N/kg=100N;木块水平方向做匀速直线运动,处于平衡状态,即拉力与摩擦力是一对平衡力,所以:F=f=100N;
(2)速度为0.4m/s时,物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的摩擦力不变,摩擦力f=100N,(3)拉力增大120N,物体的水平面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的摩擦力不变,摩擦力f=100N.
19.(23-24八年级下·安徽宿州)在水平路面上有一辆小车,质量为500kg,运动时受到的阻力是车重的0.06倍,g取10N/kg,则:
(1)当用200N的水平力拉小车时,小车静止不动,小车受到的阻力和合力分别是多大?
(2)当小车做匀速直线运动时,水平拉力多大?
【答案】(1)阻力200N,合力为0 (2)300N
【解析】(1)小车静止不动,小车受到的阻力等于其受到的拉力,即
小车处于平衡状态,受到的合力为0。
(2)小车做匀速直线运动时,处于平衡状态,拉力等于阻力,小车受到的阻力是车重的0.06倍,则拉力的大小为
20.(2024八年级下·安徽马鞍山)质量为50kg的物体在一个水平向右拉力F的作用下,沿水平面以1m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到的滑动摩擦力是它重力的0.2倍,求:
(1)物体的重力大小(取);
(2)拉力F的大小;
(3)若拉力F增大为150N,物体受到的滑动摩擦力大小是多少?
【答案】(1)500N;(2)100N;(3)100N
【解析】解:(1)物体的重力为
(2)由题知,物体受到的滑动摩擦力为
因为物体在水平面上做匀速直线运动,处于平衡状态,所以物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则拉力大小为
(3)拉力增大为150N,物体对水平面的压力、接触面的粗糙程度不变,物体受到的滑动摩擦力不变,还是100N。
答:(1)物体的重力大小为500N;
(2)拉力F的大小为100N;
(3)若拉力F增大为150N,物体受到的滑动摩擦力大小是100N。
能力提升
一、单选题
1.(2024·安徽安庆·二模)2024年1月17日,搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭发射成功。“天舟七号”与“天和核心舱”成功对接,组合体在轨运行如图所示。下列说法正确的是( )
A.天舟七号货运飞船升空后,其内部携带的物体总质量变大
B.天舟七号与天和核心舱组合体在轨运行时,其不具有惯性
C.地面测控通信系统是利用电磁波对飞船进行控制的
D.以天舟七号为参照物,天和核心舱是运动的
【答案】C
【解析】A.质量是物体本身的一种属性,与物体的状态和所处位置以及形状无关,故天舟七号货运飞船升空后,其内部携带的物体总质量不变,故A错误;
B.物体能够保持原来的运动状态不变的性质叫惯性,任何有质量的物体都具有惯性,故B错误;
C.电磁波可以在真空中传播,地面测控通信系统是利用电磁波对飞船进行控制的,故C正确;
D.以天舟七号为参照物,天和核心舱的位置没有发生变化,是静止的,故D错误。
故选C。
2.(24-25九年级上·安徽池州·开学考试)在粗糙程度相同的水平桌面上,手推木块向右压轻质弹簧至图甲所示的位置;松手后,木块最终静止在图乙所示的位置。下列说法中正确的是( )
A.木块离开弹簧后最终会停下来,说明力是维持物体运动的原因
B.木块离开弹簧后,若外力突然全部消失,木块会立即停止运动
C.图甲中,手对木块的压力和木块对弹簧的压力是一对相互作用力
D.图乙中,木块受到的重力和水平桌面对木块的支持力是一对平衡力
【答案】D
【解析】A.木块最终停下来,是因为摩擦力改变了木块的运动状态,说明力可以改变物体的运动状态,而不是说明力是维持物体运动状态的原因,故A错误;
B.木块离开弹簧后做减速运动,在这个过程中,若外力突然全部消失,根据牛顿第一定律可知木块会做匀速直线运动,故B错误;
C.图甲中,手对木块的压力和木块对弹簧的压力,这两个力分别作用在木块和弹簧上,虽然这两个力作用在不同的物体上,但这两个力方向相同,因此不是一对相互作用力,故C错误;
D.图乙中,木块受到的重力和水平桌面对木块的支持力,这两个力大小相等、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,故D正确。
故选D。
3.(23-24八年级下·安徽安庆·期末)中华文化书画艺术中的篆刻艺术源远流长,如图所示为篆刻家在用刻刀刻制印章,关于篆刻中所涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.篆刻刀上缠绕的布条是为了增大受力面积增大摩擦力
B.为了使刻纹深浅合适,只要注意用刀的力量就行了
C.粗大的刻刀柄,是在压力一定时,通过增大受力面积来增大压强
D.尖锐的刻刀尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强
【答案】D
【解析】A.布条的缠绕增加了刀与手之间的接触面的粗糙程度,从而在压力一定时,增大了摩擦力,使篆刻家能更稳定地控制刻刀。故A错误;
B.刻纹的深浅不仅与用刀的力量有关,还与刻刀的受力面积的大小有关。在压力一定时,受力面积越小,压强越大,刻纹就越深。故B错误;
C.粗大的刻刀柄,其主要目的是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,使篆刻家在握持刻刀时感到更舒适,故C错误;
D.尖锐的刻刀尖,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,使得刻刀能够更容易地刻入材料,故D正确。
故选D。
4.(2024·安徽·一模)一个金属小球从斜面顶端由静止开始滚下,到达水平桌面后受条形磁体吸引,不再沿直线运动、如图所示。下列判断正确的是( )
A.该实验所用的金属球可能是铜球
B.小球在斜面顶端时,重力和支持力是一对平衡力
C.小球从斜面滚下的过程中,小球的惯性不断变大
D.小球运动的过程中,运动状态不断改变
【答案】D
【解析】A.该实验所用的金属球不能是铜球,铜不是磁性材料,条形磁体对铜没有引力,如果是铜球,小球从斜面滑下后运动方向不会改变。故A错误;
B.小球在斜面顶端时,重力方向竖直向下,支持力方向垂直于斜面斜向上。重力和支持力的方向不在同一条直线上,重力和支持力不是一对平衡力,故B错误;
C.惯性是物体的一种性质,只与物体的质量有关,小球从斜面滚下的过程中,小球的质量不变,因此小球的惯性不变,故C错误;
D.小球运动的过程中,速度大小不断改变,受条形磁体吸引,运动方向发生改变,因此运动状态不断改变,故D正确。
故选D。
5.(22-23八年级下·安徽阜阳·期末)如图所示,长方体木块A静止在水平桌面上,下列分析正确的是( )
A.桌子对木块A的支持力是由于水平桌面发生弹性形变产生的
B.桌子对木块A的支持力的作用点在水平桌面上
C.木块A对桌面的压力与木块受到的重力是一对平衡力
D.地面对桌子的支持力和桌子受到的重力是一对平衡力
【答案】A
【解析】A.木块A受到的支持力竖直向上,是由于水平桌面发生弹性形变,产生的向上的力,故A正确;
B.桌子对木块A的支持力的作用点在物体A 上,故B错误;
C.木块A对桌面的压力与木块受到的重力,作用在两个物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D.地面对桌子的支持力和桌子与木块A的总重是一对平衡力,故D错误。
故选A。
二、填空题
6.(24-25九年级上·安徽六安·阶段练习)如图AOB是光滑轨道,让小球从A点由静止开始自由滑下时,小球沿轨道AOB到达B后离开(不计空气阻力),则小球离开B点后的运动轨迹最可能是 。
【答案】c
【解析】AOB是光滑轨道,不计空气阻力,则在运动过程中小球的机械能守恒,且小球在A点时速度为0,所以小球离开B点后到达的高度不可能超过A点的高度,故运动轨迹a不符合实际;如果小球能到达的高度等于A点的高度,则此时小球的速度为0,在重力作用下会自由下落,故运动轨迹b不符合实际;因小球离开B点后由于惯性会继续向斜上方运动,同时小球在空中受到重力的作用,所以运动轨迹c最符合实际。
7.(23-24八年级下·安徽安庆·期末)2024年4月25日,神舟十八号飞船搭载长征二号F遥十八运载火箭直冲云霄,在火箭加速上升的过程中,飞船的惯性 (选填“增大”、“不变”或“减小”),飞船与空间站成功对接后,以空间站为参照物,神舟十八号飞船是 的(选填“运动”或“静止”)。
【答案】 不变 静止
【解析】[1]惯性大小只与质量有关,在火箭加速上升的过程中,飞船的质量不变,惯性大小不变。
[2]飞船与空间站成功对接后,以空间站为参照物,神舟十八号飞船的位置不变,是静止的。
8.(23-24八年级下·安徽亳州·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示,其中定滑轮的作用是 ,小明将木块换成小车,实验时发现,若将小车扭转一个角度,松手后,小车将转动回来,设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定 。
【答案】 改变拉力的方向 作用在同一直线上
【解析】[1]定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,所以探究“二力平衡条件”的实验中,定滑轮的作用是改变拉力的方向。
[2]将小车转动一个角度,两个力不在同一直线上,松手后,小车将转动回来,说明一对平衡力需在同一直线上,所以实验中设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定作用在同一直线上。
9.(23-24八年级下·安徽马鞍山·期末)如图所示,物体A重力为20N,在力F作用下,以的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧秤示数为2N,若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦,则物体A所受摩擦力 N, N。
【答案】 2 1
【解析】[1][2]在力F作用下,以的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧秤示数为2N,若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦,则物体A所受摩擦力等于弹簧测力计的拉力,摩擦力f=2N,物体做匀速直线运动,滑轮对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力,而使用动滑轮能省一半的力,故拉力
10.(2024·安徽宣城·一模)如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及绳与动滑轮的摩擦不计,动滑轮重为4N。当B物体重力为10N时,它恰好能匀速下降。若用一个水平向左的力F拉物体A,使其向左做匀速直线运动,则这个力F大小应为 N。
【答案】14
【解析】当A向右做匀速直线运动,水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力相等;由图可知,动滑轮上有2股绳,B物体重力为10N,B物体匀速下降时,A向右做匀速直线运动,则A受到的摩擦力
当A向左做匀速直线运动,水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B对A的拉力;滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,当压力不变,接触面的粗糙程度不变,则摩擦力不变,所以向右的摩擦力
f1=7N
A向左做匀速直线运动,受到平衡力的作用,A受到的水平向左的拉力
F左拉=f1+F右拉=7N+7N=14N
11.(23-24八年级下·安徽亳州·阶段练习)如图所示,用力F拉物体A水平向右匀速运动,(忽略绳和滑轮间的摩擦力)弹簧测力计示数为20N,物体A受到地面的摩擦力是 N,拉力F是 N。
【答案】 20 40
【解析】[1]由图可知为动滑轮,弹簧测力计的示数为20N,由于同一根绳子各处的力相等,则绳子对A的拉力也是20N,A物体水平向右匀速运动,则A物体水平方向受力平衡,绳子对A的拉力向右,物体A受到地面的摩擦力方向水平向左,大小为20N。
[2]对动滑轮受力分析,动滑轮水平方向受力平衡,向左的力有两段绳子产生的拉力,每段绳子的拉力都是20N,则向右的拉力F为40N。
三、实验题
12.(2024·安徽安庆·三模)如图所示,甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”的实验装置。
(1)两个实验都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,目的是获得一个“运动”的物体,说出此过程主要能量转化情况: ;
(2)甲、乙两组实验,共同采用的探究实验中常用的实验方法是 法;
(3)关于两个实验的一些反思:①甲实验,研究的是小球在斜面上的动能;②甲实验,物块B每次放的位置应相同;③甲实验,通过物块B移动的距离反映小球动能的大小;④乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小;⑤乙实验,也可通过在小车上加减钩码,改变小车受到的阻力;⑥两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中速度减小,受到的摩擦力逐渐增大。其中说法正确的是___________。
A.①③④⑥ B.②③④ C.③④⑤⑥ D.②③⑤
【答案】(1)重力势能转化为动能 (2)控制变量 (3)B
【解析】(1)两个实验中物体在斜面的一定高度,具有重力势能,物体滚下后获得了速度,具有动能,因此在此过程中重力势能转化为动能。
(2)甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”,都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,运用了控制变量法。
(3)①②③甲实验,小球从斜面上滚下到水平面上具有速度,即到达水平面时的动能,小球撞击物块B后,通过物块B移动的距离来反映小球撞击时的动能大小,所以每次物块B的位置应相同,则①错误,②③正确;④⑤乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小,但不能通过小车上加减钩码改变小车受到的阻力,因为实验中应该针对同一物体改变物体受到的阻力,则④正确,⑤错误;⑥摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中压力和接触面粗糙程度都不变,则摩擦力不变,则⑥错误,故B正确,ACD错误。
故选B。
13.(22-23八年级上·重庆·期末)如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景;
(1)如果物体只受两个力作用,且处于静止状态或 状态,说明这两个力是相互平衡的;
(2)小明将系于小卡片(不计自重)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 (选填“相同”或“相反”),并通过调整钩码个数来改变拉力大小;
(3)当小卡片平衡时,小明将小卡片扭转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 的两个力才能平衡;
(4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明下一步操作是 ___________;
A.左右各加一个钩码 B.把卡片剪成两半 C.把卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验___________;
A.可减少摩擦力对实验的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小车在水平方向保持平衡
D.小卡片容易扭转
(6)小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示 进行实验(选填“能”或“不能”)。
【答案】(1)匀速直线运动 (2)相反 (3)不能 同一条直线上 (4)B (5)A (6)能
【解析】(1)物体处于静止状态或匀速直线运动状态,就说明物体处于平衡状态。
(2)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,钩码的数量越多。
(3)[1][2]小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,小卡片不平衡,是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
(4)将卡片剪断既可以由一个受力物体变为两个受力物体,故B符合题意;ACD不符合题意。
故选B。
(5)把物体放在水平桌面上,物体和水平桌面之间存在摩擦力;甲中的摩擦力远远小于乙中的摩擦力;故A符合题意;BCD不符合题意。
故选A。
(6)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,方向相反,作用在同一个物体上时,照样能完成实验。
14.(15-16八年级下·福建龙岩·阶段练习)如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,木块的状态如图(b)所示。把木块换成盛有水的烧杯,烧杯中水面的状态分别如(c)和(d)所示。
由图(a)、(b)或图(c)、(d)可知:小车运动状态变化的可能情况是 (请将两种可能的情况填写完整)。得到上述结论是利用了木块和水都具有 的性质。
【答案】 向右减速运动或向左加速运动 保持原来运动状态不变
【解析】[1][2]木块与小车一起做匀速直线运动,当小车向右减速运动时,木块上端仍保持原来的运动状态;当小车向左加速运动时,木块上端仍保持原来的运动状态;如b图所示。烧杯与小车一起做匀速直线运动,当小车向右减速运动时,烧杯内的水仍保持原来的运动状态;当小车向左加速运动时,烧杯内的水仍保持原来的运动状态,如d图所示。由上述实验可见,木块和水都具有保持原来运动状态不变的性质。
四、计算题
15.(24-25九年级上·安徽合肥·开学考试)如图所示,某景区的盘山公路似玉带环绕,层层叠起,全长10km,公路的海拔落差高度1000m,我们把盘山公路简化为一个斜面模型。现有一辆满载的新能源客车,以5m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶,客车受到的牵引力恒为20000N,客车满载时总质量为6000kg。请完成下列问题:
(1)整个过程中,发动机对满载客车所做的有用功是多少?
(2)盘山公路的机械效率是多少?
(3)行驶过程中客车所受的摩擦力是多大?
【答案】(1)6×107J (2)30% (3)1.4×104N
【解析】(1)客车满载时总重力
G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
发动机对满载客车所做的有用功
W有=Gh=6×104N×1000m=6×107J
(2)牵引力做的总功
W总=Fs=20000N×10×103m=2×108J
则盘山公路的机械效率
(3)行驶过程中所做的额外功为
W额=W总-W有=2×108J-6×107J=1.4×108J
客车所受的摩擦力
16.(2024·安徽·二模)随着人们健康意识和环保意识的不断增强,骑山地自行车出行已经成为一种时尚。如图的山地自行车,其相关数据见下表。质量是50kg的小徽骑着这辆自行车在水平路面上匀速行驶时,牵引力大约是总重的0.05倍。(空气阻力忽略不计)求;
车架材料
碳纤维
车架材料体积/
2500
车架质量/kg
4.5
整车质量/kg
10
单轮接触地面面积/
5
(1)自行车受到的摩擦力;
(2)自行车对地面的压强。
【答案】(1)30N (2)
【解析】(1)骑行时人和自行车的总质量为
总重力为
牵引力为
根据二力平衡知识可知,匀速骑行时,自行车受到的摩擦力等于牵引力,即
(2)自行车对地面的压强为
17.(2021·安徽芜湖·一模)如图所示,物体A的质量m=20kg,在拉力F的作用下,物体A以的0.5m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,该装置的机械效率为80%(不考虑动滑轮重测力计重和绳重)。
(1)物体A与水平面间摩擦力f的大小;
(2)拉力的功率。
【答案】(1)5N (2)3.125W
【解析】(1)因物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,物体A受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,即物体A与水平面间摩擦力为
f=F示=5N
(2)由图可知,有效绳子段数n=2,由于拉力F作用在动滑轮的轴上,所以费力但省一半的距离,则拉力F移动的距离为,该装置的机械效率为
解得F=12.5N。拉力的功率
18.(23-24八年级下·安徽合肥·期中)如图所示,物体A重150N,物体B重15N,此时物体A沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳轮及轮轴间的摩擦)。
(1)求物体B2s内匀速下降的距离;
(2)求物体A与水平桌面间的摩擦力;
(3)若在A端施加一个拉力,使得物体A向左做匀速直线运动,则拉力为多少?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】解:(1)由图可知滑轮组有效段数为2,物体A沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动,则物体B下滑的速度
B下滑的距离
(2)物体B施加在绳端的拉力
不计摩擦、绳重及滑轮重,物体A、B均做匀速直线运动,物体A受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则,所以物体受到的水平向左的摩擦力
(3)由于物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,A受到的摩擦力不变,但方向改变,变为水平向右,物体B施加在绳端的拉力还是等于重力,所以绳子的拉力大小不变,对物体A的拉力不变,绳子对A的拉力与摩擦力相等为30N,对物体A进行受力分析可得:,即
答:(1)物体B2s内匀速下降的距离为0.8m;
(2)物体A与水平桌面间的摩擦力为30N;
(3)拉力为60N。
19.(23-24八年级下·安徽滁州·期中)如图所示,质量为15kg的物体在水平向右拉力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动。物体受到的滑动摩擦力f的大小为物体所受重力的。求:(g取10N/kg)
(1)物体受到的重力G;
(2)拉力F的大小;
(3)当拉力F的大小变为50N时,物体受到合力F合的大小和方向。
【答案】(1)150N;(2)30N;(3)20N,水平向右
【解析】解:(1)物体受到的重力为
(2)物体沿水平地面向右做匀速直线运动,受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,所以物体受到的拉力大小为
(3)滑动摩擦力的大小只与接触面的粗䊁程度和压力的大小有关,所以拉力F增大到50N,物体受到的摩擦力大小仍为30N,方向向左,所以合力的大小为
方向与拉力的方向相同,即水平向右。
答:(1)物体受到的重力为150N;
(2)拉力F的大小为30N;
(3)当拉力F的大小变为50N时,物体受到合力F合的大小为20N,方向水平向右。
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主题一 力
专题04 运动和力(0.5~7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 牛顿第一定律
考点二 二力平衡
考点三 摩擦力
04题型精研·考向洞悉
题型一 牛顿第一定律
►考向01 实验探究阻力对物体运动的影响
►考向02 牛顿第一定律及应用
►考向03 惯性及应用
题型二 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 二力平衡条件的应用(合力和分力)
►考向03 探究二力平衡条件
题型三 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念
►考向02 利用运动图像求摩擦力
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
►考向04 摩擦力的利用与防止
05分层训练·巩固提升
►分层训练
►巩固提升
考点要求
课标要求
考查频次
命题预测
牛顿第一定律和惯性
· 2.2.5 通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
· 10年10考
《运动和力》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,所以对本单元的考查大都是以生活中人类活动为题材,把生活中的常见物理现象与力学知识相结合,即考查了力学概念和规律,又体现理论与实践相结合。为此,在备考中,考生应注重力学概念和规律在实际生活中的应用。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题等。
主要命题点有: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
平衡力与二力平衡
· 2.2.4 了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
· 10年10考
摩擦力
· 2.2.3 探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
· 4.2.2 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
· 10年6考
考点一 牛顿第一定律
知识点
具体内容
牛顿
第一
定律
内容
一切物体在没有受到力的作用时,总保持_________状态或_________运动状态。
解释
一切
说明该定律对所有物体都是普遍适用的,不论固体、液体,还是气体都适用。
没有受到力的作用
指定律成立的条件,同时它包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况,实际是不存在的;二是该物体所受力的合力为零,它的作用效果跟不受任何力的效果相同。
“总”与“或”
“总”指的是没有例外;“或”指两种状态必居其一,不能同时存在。
说明
(1)物体不受力,原来静止的物体将保持_________,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做_________运动。
(2)牛顿第一定律告诉我们:运动可以不需要力,力不是________运动的原因。
惯性
定义
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,这种性质叫做_________。
理解
一切物体在任何情况下都具有_________,一切物体是指无论是固体、液体还是气体,无论物体质量大还是小,无论是静止还是运动,无论是受力还是不受力,都有惯性。
大小的
决定因素
质量越大,惯性越__________,惯性大小与受力情况运动状态均无关。惯性大小可以由物体受力时运动状态改变的“难易程度”来体现
惯性
与力
_________是物体保持原来运动状态不变的性质,它不是力,力是物体对物体的作用。惯性只有大小,没有方向。发生力时,必涉及两个相互作用的物体,惯性是每个物体都有的。
((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。
考点二 二力平衡
知识点
具体内容
平衡状态
物体处于_________或_________运动状态
二力平衡条件
两个力作用在同一个物体上,大小_________、方向_________、且作用在__________________。
应用
(1)二力平衡时,计算其中一个力;
(2)根据平衡力判断物体运动状态;
(3)根据运动状态,判断平衡力。
二力平衡与
相互作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点
相互作用力是分别作用在两个物体上,同时出现、同时消失,一般会产生不同的作用效果。
平衡力是作用在同一个物体上,不一定同时产生、同时消失,它们的作用效果相互抵消。
(1)物体受平衡力作用时,几个力的作用效果相互抵消,相当于不受力。
(2)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。
(3)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。
考点三 摩擦力
知识点
具体内容
定义
两个相互接触的物体,当它们相对_________时,在接触面上会产生一种阻碍__________________的力,这就是滑动摩擦力
分类
静摩擦(物体有运动趋势时)、_________(物体间发生相对滑动时)、滚动摩擦(物体间发生相对滚动时)
产生条件
两个物体相互接触并相互_________;两物体发生_________运动;两接触面_________。
摩擦力方向
跟物体相对运动方向或相对运动趋势方向_________。
影响因素
与_________大小和__________________两个因素有关,与接触面积大小、速度大小无关。
增大和减小
摩擦的方法
增大有益摩擦
增加_________;增大接触面粗糙程度;变滚动摩擦为_________。
减小有害摩擦
减小_________;减小__________________;变滑动为_________;使接触面__________________。
合力与分力
如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就是那几个力的_________。组成合力的每一个力叫_________。
同一直线上
的二力合成
力的方向
图示
合力大小
合力方向
同向
F合=_________
与二力方向相同
反向
F合=_________
与较大的那个力方向相同;若两个力大小相同,则F合=0,物体保持原来的运动状态(保持静止)或匀速直线运动状态。
(1)相对运动方向的理解:“相对运动方向”不是“运动方向”。水平地面上的物体前进时,物体相对地面向前运动(相对运动方向向前),物体受到地面对它向后的摩擦力(摩擦力方向向后);人走路时,脚向后蹬地,脚相对于地面有向后运动的趋势,地面给鞋底的摩擦力方向向前,有利于人向前运动。
摩擦力有时阻碍运动,有时有利于运动,无论哪种情况,摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势的方向相反;
(2)判断摩擦力方向的三种方法
由摩擦力概念判断
摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
由假设法判断
此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦,分析两物体的相对运动情况,然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向
由二力平衡条件判断
一对平衡力的方向相反,可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力方向来判断摩擦力的方向
题型一 牛顿第一定律
►考向01 实验探究阻力对物体运动的影响
【提分秘籍】
猜想与假设
阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验
去一辆小车,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。
实验器材
小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
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。
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
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
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·辽宁鞍山·中考真题)小明在做“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车分别从斜面的同一高度处由静止滑下,观察小车在不同材料(毛巾、棉布、木板)的水平面上滑行的距离。
(1)同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,这样做的目的是为了使小车到达水平面的速度 。在下滑过程中,小车的 能转化为小车的动能;
(2)实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近,在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢” );
(3)在步骤(2)的基础上进一步推理:如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 运动,说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要” )力来维持;
(4)若水平面的材料相同,增加一个木块,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,还可以探究小车的 (选填“动能与速度”或“动能与质量” )的关系。
2.(24-25九年级上·江西南昌·期中)(一)如图甲所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。
(1)木块被推动的越远,小车对木块的推力 越多,说明小车动能越大;
(2)将同一小车从斜面的不同高度由静止释放,这是为了探究动能大小与 的关系;
(3)在研究动能与质量的关系时,小军认为可以在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,如图乙所示。该方案 (选填“正确”或“错误”);
(二)利用图甲装置,去掉木块,添加毛巾、棉布,还可以探究“阻力对物体运动的影响”,如图丙所示。实验操作如下:
a.将毛巾铺在斜面和水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下;
b.取下毛巾,将棉布铺在木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下;
c.取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下;
(4)以上操作中有错误的一次是 (选填“a”“b”或“c”);
(5)改正错误后,三次实验中,均保持小车从同一斜面同一位置由静止下滑,目的是保证小车到达水平面时 相同;
(6)如图丁是小车在三种不同表面水平运动时的v—t图像,其中属于在木板上的运动图线是 (选填“a”“b”或“c”);小车在毛巾表面和棉布表面运动全过程克服摩擦力分别为和,则 (选填“>”“<”或“=”)。
3.(23-24八年级下·辽宁丹东·期中)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示;
(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时具有相同的 ;
(2)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最 ;
(3)分析小车运动情况,由此推理:如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上做 ;
(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上推理概括出了牛顿第一定律。该定律 用实验直接验证;
(5)牛顿第一定律在实际生活中有着广泛的应用,一架在空中水平向右匀速飞行的飞机上,自由落下了三颗炸弹。如图丁所示是炸弹落地前与飞机位置关系的情形,不计空气对炸弹的阻力,炸弹与飞机的位置关系正确的是 图。
►考向02 牛顿第一定律及应用
【提分秘籍】
(1)判断物体的运动状态:
当物体不受外力作用时:
①动者恒动。即原来运动的物体在没有受到外力作用时,将保持匀速直线运动状态;
②静者恒静。即原来静止的物体在没有受到外力作用时,将保持静止状态。
(2)运动和力的关系:力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因。
4.(23-24八年级下·湖南长沙·期末)2024年5月28日,神舟十八号航天员叶光富、李聪、李广苏经过约8.5小时密切配合,圆满完成首次出舱活动。如图所示是李广苏正在出舱口的画面。下列说法正确的是( )
A.出舱时以舱门为参照物,李广苏是静止的
B.出舱时需要系安全绳,是为了减小李广苏的惯性
C.李广苏出舱时不用继续用力也会向前运动,是因为受到了惯性的作用
D.李广苏出舱时若所有外力都消失,李广苏将做匀速直线运动
5.(23-24八年级下·河南郑州·阶段练习)热气球以一定的速度匀速竖直下降到某一高度时,从热气球里掉出一个物体,则热气球将( )
A.加速下落 B.先上升一段距离,然后下落
C.以原来的速度匀速下落 D.先下降一段距离,然后上升
6.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)下面是同学们在学校进行运动时的场景,有关其原理的分析中,正确的是( )
A.立定跳远起跳时用力蹬地,这利用了物体间力的作用是相互的
B.投篮时,空中飞行的篮球一定受到平衡力
C.拔河比赛时,赢的一方对绳子施加的拉力更大
D.雪地足球赛中踢出去的足球由于受到惯性力的作用,继续向前运动
►考向03 惯性及应用
【提分秘籍】
惯性是物体本身的一种属性,即物体保持原有运动状态不变的性质,其大小只和质量有关,与物体的运动状态以及是否受力都无关。另外,还需要注意惯性不是力,因而描述惯性时不能与“受到”、“作用”等词搭配使用,更不能说“惯性力”。
(1)解释生活中惯性的现象的步骤:一、确定研究对象,明确研究对象是哪一个物体或物体的哪一部分;二、确定被研究对象原来处于什么状态;三、说明物体的运动状态要发生怎样的变化;四、由于惯性,研究对象要保持原来的什么状态,结果会出现什么现象。
(2)从“结果”出发,判断惯性的利用与惯性危害的防止:判断是利用惯性还是防止惯性的危害,可以从结果出发。若有了惯性,结果是对我们有利的,则相应措施属于利用惯性;若有了惯性,而不加以预防时,结果是对我们有害的,则相应措施属于防止惯性带来的危害。
7.(2024·广东东莞·二模)“车辆转弯,请坐稳扶好!”公交车广告提醒乘客注意安全。如图所示,公交车上装有拉环,在车辆转弯时,站立的乘客要抓紧拉环,避免受到伤害。下列有关说法正确的是( )
A.坐稳扶好是为了防止惯性带来的伤害
B.拉环做得比较厚大是通过增大受力面积来增大压强
C.在公交车转弯时公交车受到平衡力
D.公交车向右急转弯时乘客将会向右倾倒
8.(2024·江苏徐州·二模)排球比赛中,跳发球是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,下列说法中正确的是( )
A.球在空中运动时,受到了非平衡力的作用
B.用手击打排球时,手对排球的作用力与排球对手的作用力是一对平衡力
C.排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性增大
D.把排球竖直向上抛出,到最高点时速度为零,此时排球处于平衡状态
9.(2024八年级上·全国·专题练习)(多选题)踢毽球(毽子)是一项传统民间体育活动,经常进行这项活动,可以活动筋骨,促进健康。下列有关说法不正确的是( )
A.毽球在离开脚后的上升过程中惯性越来越小
B.毽球运动到最高点时,不受任何力的作用
C.若上升的毽球所受的力全部消失,它将立即停止运动
D.踢毽球有时脚感到疼,说明物体间力的作用是相互的
题型二 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
【提分秘籍】
(1)平衡状态:平衡状态包括静止和匀速直线运动两种状态。物体在弯曲轨道上做速度大小不变的运动时,速度方向在不断变化,物体的运动状态变化,物体受到非平衡力作用。
(2)平衡力和相互作用力
平衡力与相互作用力的相同点可简记为:“等大、反向、共线”,而平衡力“同体”,即平衡力作用在同一物体上时物体平衡;相互作用力“异体”,即相互作用力作用在相互作用的两个物体上,相互作用力的描述一般都带有A对B,B对A的特征。
10.(24-25九年级上·广东江门·阶段练习)如图所示,滚摆由最高点静止释放后开始做上下往复运动,在此过程中摆动幅度越来越小,最终停在最低点,下列说法正确的是( )
A.停在最低点时,滚摆受到的是非平衡力
B.滚摆上升的过程中,重力势能转化为动能
C.整个过程中滚摆的机械能不变
D.滚摆的运动过程遵循能量守恒定律
11.(23-24九年级下·河南南阳·阶段练习)如图所示为一架编号为079的米格15战斗机,它在当年抗美援朝战场上立下了赫赫战功。此战机加速起飞过程中,机翼上表面空气流速大,向下的压强 ,从而产生了升力,该过程中飞机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
12.(2024八年级下·广东揭阳·阶段练习)2008年初,南方发生雪灾,以下是雪灾中的三个场景。图甲中的冰柱是由于雨水凝固形成的,弯曲的电线说明力能改变物体的 ;图乙是人们正在向冰雪的路面抛撒沙子的情景,这样做可以 摩擦(选填“增大”、“减小”);图丙中汽车紧急刹车后,仍会滑行一段距离才能停下,这是由于汽车具有 。
►考向02 二力平衡条件的应用(合力和分力)
【提分秘籍】
教材深挖
1.当作用在一个物体上的几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同时,这个力就叫做那几个力的合力。
2.同一直线上同方向二力的合力,大小等于这两个力大小之和,方向与这两个力的方向相同。记作:F=F1+F2。
3.同一直线上相反方向的两个力的合力,大小等于两个力大小之差的绝对值,方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。
4.平衡力的合力为零。需注意的是,相互作用力是作用在两个物体上的,不能求合力。
13.(2024·株洲)如图是一件静置在水平展台上用橡皮泥制成的艺术品,则艺术品受到的重力和支持力( )。
A. 大小相等 B. 支持力较大 C. 重力较大 D. 是一对相互作用力
14.(2024·益阳)如图所示,人骑在马背上,人和马均处于静止状态。下列说法正确的是( )。
A. 地面对马的支持力和马受到的重力是一对平衡力;
B. 马对地面的压力和地面对马的支持力是一对平衡力;
C. 马对人的支持力和人受到的重力是一对相互作用力;
D. 地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和
15.(2024·潜江、天门、仙桃)水平桌面上有物体A、B。如图甲,A在的作用下向左做匀速直线运动:如图乙,A、B用轻绳水平连接,在F1和共同作用下一起向右做匀速直线运动,水平拉力、图乙中,下列说法正确的是( )。
A. A与桌面的摩擦力方向向右;
B. A与桌面的摩擦力为14N;
C. B与桌面的摩擦力为8N;
D. 绳子的拉力为6N
►考向03 探究二力平衡条件
【提分秘籍】
提出问题
二力平衡的条件是什么?
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。
实验器材
滑轮两个、砝码若干(选最大的)、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。
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(图甲),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)如图乙所示,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)如图丙所示,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)如图丁所示,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。
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
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
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”。
16.(2024九年级上·浙江·期中)如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角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 ,并通过改变 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填 “能”或“不能”)平衡。此实验步骤说明 两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是( )
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
17.(2024·湖南张家界·中考真题)在“探究二力平衡条件”的活动中,学习小组设计了图甲和图乙两种实验方案。
(1)当物体处于静止状态或 状态时,它受到的力是相互平衡的;
(2)从实验效果的角度分析,你认为 方案更好,理由是 ;
(3)乙实验中向两端的小盘里加砝码,当两盘砝码质量 时,小卡片静止;
(4)把小卡片转过一个角度,然后松手,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在 才能平衡;
(5)在小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动,由此说明两个力必须作用在 才能平衡。
18.(2024·湖南常德·中考真题)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,说明一对平衡力的 ; 但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态,则产生这一现象的原因是 ;
(2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将 ,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定 ;
(3)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5N的砝码,则弹簧测力计的示数为 。
A.10N B.5N C.0N
题型三 摩擦力
►考向01 摩擦力的概念
【提分秘籍】
(1)产生摩擦力必须同时满足三个条件:(1)接触面粗糙;(2)接触并相互挤压;(3)发生相对运动或有相对运动趋势。
(2)根据二力平衡判断摩擦力的大小和方向:1)确定研究对象的运动状态为平衡状态;2)分析摩擦力以外的力的大小和方向;3)根据平衡力的条件(大小相等、方向相反)来判断摩擦力的大小和方向。
(3)静摩擦力的大小和方向:静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等、方向相反,故静摩擦力会随着外力的变化而变化,不是定值。
★易错警示
“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。
19.(2024·安徽滁州·二模)下列说法中正确的是( )
A.力作用在物体上一定能改变其运动状态
B.太空中的物体不受重力,所以物体也没有质量
C.划船时,使船前进的力是水对船桨的力
D.物体间只要相互接触且有相对运动就一定会产生摩擦力
20.(2024·安徽亳州·一模)如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列说法中错误的是( )
A.木块只受到压力F、重力、墙对木块的静摩擦力的作用
B.当压力F增大时,木块所受的静摩擦力大小不变
C.物体受到的重力跟墙壁对物体的摩擦力是一对平衡力
D.墙壁对物体的压力与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
21.(2024·安徽黄山·一模)如图甲,是消防队员小王进行爬杆训练的示意图。在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v-t图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.0~6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6~15s时间内,小王沿杆上爬的距离是5.4m
C.15~18s时间内,小王受到的摩擦力方向向下
D.0~18s时间内,小王的平均速度是0.6m/s
►考向02 利用运动图像求摩擦力
【提分秘籍】
结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)分析运动物体所受滑动摩擦力时,若物体做匀速直线运动,则可根据二力平衡知识直接解答;
(2)若物体做加速运动或减速运动,此时物体不处于平衡状态,则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化(一般均不变),若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
22.(24-25九年级上·安徽淮南·阶段练习)物体在同一水平面上做匀速直线运动,当物体运动路程与时间的关系图像如图甲时,受到的水平推力为;当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙时,受到的水平推力为。两次推力的功率分别为。则和分别为( )
A.3∶5 9∶25 B.1∶1 1∶1
C.3∶5 3∶5 D.1∶1 3∶5
23.(23-24八年级·安徽安庆)如图甲所示。水平地面上的一物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。3~6s,物体受到的摩擦力为 N;6~9s,拉力F对物体做功的功率为 W。
24.(23-24八年级下·安徽安庆·期中)如图甲所示,水平地面上的物块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、物块的速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。
(1)物块在0~3秒内受的摩擦力的大小为多少?
(2)6~9秒物块运动的路程是多少米?
(3)物块做加速运动时所受的摩擦力大小为多少?
►考向03 探究滑动摩擦力大小的影响因素
【提分秘籍】
提出问题
滑动摩擦力大小与哪些因素有关?
猜想与假设
(1)滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力有关;
(2)滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
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)
制订计划与设计实验
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
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。
实验数据
实验序号
实验条件
摩擦力f/N
压力情况
接触面情况
1
等于木块的重力
木板表面较光滑
0.9
2
等于木块和砝码的总重力
木板表面较光滑
1.6
3
等于木块和砝码的总重力
表面较粗糙
2.1
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。
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。
25.(2024·安徽安庆·二模)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中:
(1)将物体A 置于水平木板上,如图甲所示,用弹簧测力计沿水平方向拉动A 物体,使其做 运动,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。接触面受到的压力F的大小等于物体的重力, 不断增加物体重力多次测出滑动摩擦力的大小,根据记录的实验数据可作出如图所示的图像。
(2)如图乙所示,在铺有粗糙毛巾的长木板上也做了同样的实验, (选填“m”、“n”) 是在毛巾表面的实验图像。
26.(23-24八年级下·安徽阜阳·期中)小文同学在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验时,进行了如下的改进。如图甲所示,长、宽、高均不相同的长方体木块,且木块上表面比下表面更为粗糙。把木块放在由电机驱动的水平传送带上,通过水平细绳,绕过滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。
(1)实验中,木块所受重力为5N,弹簧测力计的示数如图乙所示,则木块所受滑动摩擦力的大小为 N;
(2)先后用上、下表面贴放在传送带上,在木块上放质量不同的砝码进行实验,绘制出滑动摩擦力与压力之间的关系图像,如图丙所示。由图像可知,在接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力大小与压力成 关系;当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时,得到的实验图像应为 (选填图像编号)。
27.(2024八年级下·安徽淮北·阶段练习)为了探究影响滑动摩擦力大小的因素,某同学在水平桌面上做了如图所示的实验,其中甲、乙接触面为相同的木板,丙接触面为毛巾;
(1)测力时,要使弹簧测力计内的弹簧伸长方向与所测力的方向在 ;
(2)实验过程中,应在水平面上沿水平方向 拉动弹簧测力计;
(3)通过对比甲,乙两实验,可得出的结论是 ;
(4)该同学通过比较甲、丙两实验得出“接触面越粗糙,滑动摩擦力越大”的结论。他得出该结论的过程是错误的,原因是 。
质量m/g
100
200
300
400
500
重力G/N
1
2
3
4
5
►考向04 摩擦力的利用与防止
【提分秘籍】
摩擦力有其有利的方面,但也有不利的方面,回答此类问题应从影响摩擦力大小的因素方面考虑。
(1)减小摩擦的方法:①减小压力;②减小粗糙程度;③变滑动为滚动;④使接触面分离。
(2)增大摩擦的方法:①增大压力;②增大粗糙程度;③变滚动为滑动。
28.(23-24八年级下·安徽滁州·期中)如图是运动员在体育比赛中撑竿跳高时的情景,下列说法正确的是( )
A.撑竿的形变越大产生的弹力越大
B.运动员手上抹镁粉是为了减小摩擦
C.撑竿发生形变,说明力可以使物体发生形变
D.运动员通过助跑获得更大的速度是利用了撑竿的惯性
29.(23-24八年级下·安徽淮北)生活中处处包含了物理知识,下列生活实例中,说法正确的是( )
A.用吸管喝牛奶,牛奶是被用力吸进去的
B.书包背带做的很宽是为了增大压强
C.系安全带是为了减小惯性
D.鞋底表面有凹凸花纹是为了增大摩擦
30.(23-24八年级·安徽亳州)如图所示是网上热卖的一款电动车小脚支架边撑垫,作用是通过增大 来增加电动车的稳定性;电动车车轮做成圆形,因为在相同条件下,滚动摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)滑动摩擦力。
基础巩固
一、单选题
1.(2024·安徽亳州·一模)下列说法中正确的是( )
A.刹车时人往前倾倒,是因为人受到惯性作用
B.在液体中,流速越大的位置压强越大
C.直流电动机线圈转动时会产生感应电流
D.家庭电路中空气开关跳闸,一定是发生了短路
2.(2024·安徽芜湖·模拟预测)学校运动会期间,同学们对运动场上出现的现象进行了讨论,下列说法正确的是( )
A.两名同学正在推篮球架,但是没有推动,因为推力小于地面对篮球架的摩擦力
B.运动员跑步时穿上有鞋钉的鞋是为了增加鞋底与地面的摩擦力
C.踢出去的足球在地上越滚越慢,说明物体的运动需要力来维持
D.小明同学在校运动会上跳远时要助跑是为了增大自己的惯性
3.(23-24八年级下·安徽安庆)安全是生命和健康的基本保障。如图是一些安全警示标志,其中不需要应用惯性知识解释的是( )
A.请系好安全带 B.小心地滑
C.禁止高空抛物 D.小心绊倒
4.(2024·安徽安庆·二模)用轻质的弹簧测力计测量一个钩码的重力,弹簧测力计与钩码均保持静止状态。钩码和弹簧测力计的受力示意图,如图所示。下列说法正确的是( )
A.F1与 G 是一对相互作用力 B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F3是一对相互作用力 D.F2和F3是一对平衡力
5.(23-24八年级下·安徽六安)如图所示,一同学站在水平放置的体重计上测量体重。待示数稳定时,体重计受到人的压力( )
A.就是人受到的重力 B.与人受到的重力是一对平衡力
C.大小与人的重力大小相等 D.方向与人受到重力的方向相反
6.(23-24八年级下·安徽六安)如图所示,一物体沿斜面向下匀速滑动,关于该物体的受力,下列说法正确的是( )
A.物体只受到重力的作用 B.物体只受到重力和摩擦力的作用
C.物体只受到重力和支持力的作用 D.物体受到重力、支持力和摩擦力的作用
7.(23-24八年级下·安徽铜陵)如图是一款既能健身又低碳的“共享单车”,它是互联网、智能手机、定位系统和单车的资源整合,关于“共享单车”,下列说法正确的是( )
A.正常行驶时,自行车后轮与地面发生的是滚动摩擦
B.车胎上有凹凸不平的花纹,可以增大与地面间的摩擦
C.蹬车车前进,停止蹬车车将慢慢停下来,说明力是维持物体运动的原因
D.共享单车的车座做成马鞍形,可以减小臀部所受的压力
二、填空题
8.(23-24八年级下·安徽蚌埠)如图所示为中国女宇航员王亚平在空间站中漂浮的情景。若王亚平向后蹬舱壁,她会向 (选填“前”或“后”)运动。她在运动过程中,其惯性大小 (选填“不变”或“变大”“变小”)。
9.(2024八年级下·安徽阜阳)“玉兔”号月球车在月球被再次唤醒完成月球取壤任务(如图所示),月球车从地球上转移到月球上,它的惯性 ;若在地球表面和月球表面匀速行驶时路面完全相同,则其受到的摩擦力将 。均填“变大”、“变小”或“不变”
10.(23-24八年级下·安徽淮南)如图所示,人站在电梯里面,当电梯静止时,人的重力和电梯对人的支持力是一对 力;当电梯加速下降时,人的质量是 (先填“增加”、“不变”或“减少”)的。
11.(2024·安徽合肥·一模)如图所示,将质量为M的物体A放在粗糙程度相同的水平桌面上,用平行于桌面的轻质细线通过定滑轮与小桶B相连,不计细线及滑轮摩擦。逐渐向小桶B中加入细沙,当小桶和细沙的总质量为m时,物体A沿水平桌面向右做匀速直线运动,此时物体A所受的滑动摩擦力为 。(用已知物理量符号表示)。
12.(22-23八年级下·安徽合肥·阶段练习)小红用200N的水平推力推着重为500N的物体在水平面上做匀速直线运动,则物体受到的摩擦力是 N,若小红改用300N的水平推力沿同一水平面推着该物体运动,则此时物体受到的摩擦力是 N。
13.(23-24八年级下·安徽芜湖)汨罗江畔迎端午,搏桨跃浪赛龙舟。每年端午节期间无为市都会举办龙舟赛,比赛过程中以鼓为参照物,鼓所在的龙舟是 (选填“运动”或“静止”)的。划龙舟运动员戴的手套掌心处很粗糙,是通过 来增大摩擦力。
三、实验题
14.(24-25九年级上·安徽池州·开学考试)小华利用如图所示装置探究“阻力对物体运动的影响”,木块刚开始处于B处与弹簧接触(不相连),此时弹簧无形变。用手推动木块压缩弹簧至A点,然后迅速松手,木块在不同的水平面上向右运动,实验操作如下:
第一次将棉布铺在水平木板CD部分,让木块在棉布上运动;
第二次移走棉布,让木块在木板上运动;
第三次将薄玻璃板铺在水平木板CD部分,让木块在薄玻璃板上运动;
分别记录木块最终停止的位置。
(1)三次都让木块压缩弹簧到A点,使木块运动到B点时 相同;
(2)实验表明木块受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”)。进一步推理可知:如果运动的物体不受力,它将做 ;
(3)伽利略通过图所示的实验和推理也得出了类似结论,请写出推理的合理顺序: (用字母表示)。
15.(23-24八年级下·安徽合肥)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示。
(1)小车在水平面上运动时,受到的重力和支持力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(2)牛顿第一定律在实际生活中有着广泛的应用,一架在空中水平向右匀速飞行的飞机,向灾区投下一包物资。图乙是物资落地前与飞机位置关系的情形,不计空气对物资的阻力,物资与飞机的位置关系正确的是 (选填“a”、“b”或“c”)图;
(3)如图丙给本实验增加一小木块,把它放在木板上的同一位置,让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下,观察小车推动小木块在木板表面滑行的距离,可以探究小车的动能与 (选填“高度”或“速度”)的关系。
16.(23-24八年级下·全国·课后作业)用如图所示的装置探究“二力平衡的条件”。
(1)以卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上适量的钩码(每个钩码质量均为50g),对卡片施加两个拉力,则所选卡片质量最合适的是 ;
A.5g B.10g
C.50g D.100g
(2)将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来改变拉力的大小;
(3)在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察实验现象,由此可得出二力平衡的一个条件是 。
17.(23-24八年级下·安徽宿州·阶段练习)如图所示为探究“运动和力的关系”的实验:在水平放置的木板上分别铺上毛巾和棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,记录小车分别在木板、棉布、毛巾上滑行的距离。
实验序号
水平面材料
小车受到的摩擦力的大小
小车在水平面上的运动距离
1
毛巾
大
近
2
棉布
较大
较远
3
木板
小
远
(1)分析表中数据可知:小车受到的摩擦力越小,速度减小的越 ;推理得出:如果水平面足够长且足够光滑,小车将会做 ;
(2)本实验采用了实验和推理相结合的科学研究方法。在我们之前的学习中,用到相同的物理方法的实验是 。
A.探究真空不能传声 B.探究凸透镜成像规律 C.探究影响滑动摩擦力大小的因素
四、计算题
18.(2024八年级下·全国·单元测试)质量为50 kg的物体在一个水平向右的拉力F的作用下,沿水平地面以0.2 m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到的摩擦力是他本身受到重力的0.2倍,求:
(1)物体受到的拉力大小;
(2)若物体速度增大为0.4 m/s并匀速运动,求物体受到的摩擦力;
(3)若水平拉力增大为120牛,物体受到的摩擦力的大小是多少?(g=10 N/kg)
19.(23-24八年级下·安徽宿州)在水平路面上有一辆小车,质量为500kg,运动时受到的阻力是车重的0.06倍,g取10N/kg,则:
(1)当用200N的水平力拉小车时,小车静止不动,小车受到的阻力和合力分别是多大?
(2)当小车做匀速直线运动时,水平拉力多大?
20.(2024八年级下·安徽马鞍山)质量为50kg的物体在一个水平向右拉力F的作用下,沿水平面以1m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到的滑动摩擦力是它重力的0.2倍,求:
(1)物体的重力大小(取);
(2)拉力F的大小;
(3)若拉力F增大为150N,物体受到的滑动摩擦力大小是多少?
能力提升
一、单选题
1.(2024·安徽安庆·二模)2024年1月17日,搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭发射成功。“天舟七号”与“天和核心舱”成功对接,组合体在轨运行如图所示。下列说法正确的是( )
A.天舟七号货运飞船升空后,其内部携带的物体总质量变大
B.天舟七号与天和核心舱组合体在轨运行时,其不具有惯性
C.地面测控通信系统是利用电磁波对飞船进行控制的
D.以天舟七号为参照物,天和核心舱是运动的
2.(24-25九年级上·安徽池州·开学考试)在粗糙程度相同的水平桌面上,手推木块向右压轻质弹簧至图甲所示的位置;松手后,木块最终静止在图乙所示的位置。下列说法中正确的是( )
A.木块离开弹簧后最终会停下来,说明力是维持物体运动的原因
B.木块离开弹簧后,若外力突然全部消失,木块会立即停止运动
C.图甲中,手对木块的压力和木块对弹簧的压力是一对相互作用力
D.图乙中,木块受到的重力和水平桌面对木块的支持力是一对平衡力
3.(23-24八年级下·安徽安庆·期末)中华文化书画艺术中的篆刻艺术源远流长,如图所示为篆刻家在用刻刀刻制印章,关于篆刻中所涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.篆刻刀上缠绕的布条是为了增大受力面积增大摩擦力
B.为了使刻纹深浅合适,只要注意用刀的力量就行了
C.粗大的刻刀柄,是在压力一定时,通过增大受力面积来增大压强
D.尖锐的刻刀尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强
4.(2024·安徽·一模)一个金属小球从斜面顶端由静止开始滚下,到达水平桌面后受条形磁体吸引,不再沿直线运动、如图所示。下列判断正确的是( )
A.该实验所用的金属球可能是铜球
B.小球在斜面顶端时,重力和支持力是一对平衡力
C.小球从斜面滚下的过程中,小球的惯性不断变大
D.小球运动的过程中,运动状态不断改变
5.(22-23八年级下·安徽阜阳·期末)如图所示,长方体木块A静止在水平桌面上,下列分析正确的是( )
A.桌子对木块A的支持力是由于水平桌面发生弹性形变产生的
B.桌子对木块A的支持力的作用点在水平桌面上
C.木块A对桌面的压力与木块受到的重力是一对平衡力
D.地面对桌子的支持力和桌子受到的重力是一对平衡力
二、填空题
6.(24-25九年级上·安徽六安·阶段练习)如图AOB是光滑轨道,让小球从A点由静止开始自由滑下时,小球沿轨道AOB到达B后离开(不计空气阻力),则小球离开B点后的运动轨迹最可能是 。
7.(23-24八年级下·安徽安庆·期末)2024年4月25日,神舟十八号飞船搭载长征二号F遥十八运载火箭直冲云霄,在火箭加速上升的过程中,飞船的惯性 (选填“增大”、“不变”或“减小”),飞船与空间站成功对接后,以空间站为参照物,神舟十八号飞船是 的(选填“运动”或“静止”)。
8.(23-24八年级下·安徽亳州·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示,其中定滑轮的作用是 ,小明将木块换成小车,实验时发现,若将小车扭转一个角度,松手后,小车将转动回来,设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定 。
9.(23-24八年级下·安徽马鞍山·期末)如图所示,物体A重力为20N,在力F作用下,以的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧秤示数为2N,若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦,则物体A所受摩擦力 N, N。
10.(2024·安徽宣城·一模)如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及绳与动滑轮的摩擦不计,动滑轮重为4N。当B物体重力为10N时,它恰好能匀速下降。若用一个水平向左的力F拉物体A,使其向左做匀速直线运动,则这个力F大小应为 N。
11.(23-24八年级下·安徽亳州·阶段练习)如图所示,用力F拉物体A水平向右匀速运动,(忽略绳和滑轮间的摩擦力)弹簧测力计示数为20N,物体A受到地面的摩擦力是 N,拉力F是 N。
三、实验题
12.(2024·安徽安庆·三模)如图所示,甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”的实验装置。
(1)两个实验都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,目的是获得一个“运动”的物体,说出此过程主要能量转化情况: ;
(2)甲、乙两组实验,共同采用的探究实验中常用的实验方法是 法;
(3)关于两个实验的一些反思:①甲实验,研究的是小球在斜面上的动能;②甲实验,物块B每次放的位置应相同;③甲实验,通过物块B移动的距离反映小球动能的大小;④乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小;⑤乙实验,也可通过在小车上加减钩码,改变小车受到的阻力;⑥两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中速度减小,受到的摩擦力逐渐增大。其中说法正确的是___________。
A.①③④⑥ B.②③④ C.③④⑤⑥ D.②③⑤
13.(22-23八年级上·重庆·期末)如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景;
(1)如果物体只受两个力作用,且处于静止状态或 状态,说明这两个力是相互平衡的;
(2)小明将系于小卡片(不计自重)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 (选填“相同”或“相反”),并通过调整钩码个数来改变拉力大小;
(3)当小卡片平衡时,小明将小卡片扭转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 的两个力才能平衡;
(4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明下一步操作是 ___________;
A.左右各加一个钩码 B.把卡片剪成两半 C.把卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验___________;
A.可减少摩擦力对实验的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小车在水平方向保持平衡
D.小卡片容易扭转
(6)小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示 进行实验(选填“能”或“不能”)。
14.(15-16八年级下·福建龙岩·阶段练习)如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,木块的状态如图(b)所示。把木块换成盛有水的烧杯,烧杯中水面的状态分别如(c)和(d)所示。
由图(a)、(b)或图(c)、(d)可知:小车运动状态变化的可能情况是 (请将两种可能的情况填写完整)。得到上述结论是利用了木块和水都具有 的性质。
四、计算题
15.(24-25九年级上·安徽合肥·开学考试)如图所示,某景区的盘山公路似玉带环绕,层层叠起,全长10km,公路的海拔落差高度1000m,我们把盘山公路简化为一个斜面模型。现有一辆满载的新能源客车,以5m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶,客车受到的牵引力恒为20000N,客车满载时总质量为6000kg。请完成下列问题:
(1)整个过程中,发动机对满载客车所做的有用功是多少?
(2)盘山公路的机械效率是多少?
(3)行驶过程中客车所受的摩擦力是多大?
16.(2024·安徽·二模)随着人们健康意识和环保意识的不断增强,骑山地自行车出行已经成为一种时尚。如图的山地自行车,其相关数据见下表。质量是50kg的小徽骑着这辆自行车在水平路面上匀速行驶时,牵引力大约是总重的0.05倍。(空气阻力忽略不计)求;
车架材料
碳纤维
车架材料体积/
2500
车架质量/kg
4.5
整车质量/kg
10
单轮接触地面面积/
5
(1)自行车受到的摩擦力;
(2)自行车对地面的压强。
17.(2021·安徽芜湖·一模)如图所示,物体A的质量m=20kg,在拉力F的作用下,物体A以的0.5m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,该装置的机械效率为80%(不考虑动滑轮重测力计重和绳重)。
(1)物体A与水平面间摩擦力f的大小;
(2)拉力的功率。
18.(23-24八年级下·安徽合肥·期中)如图所示,物体A重150N,物体B重15N,此时物体A沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳轮及轮轴间的摩擦)。
(1)求物体B2s内匀速下降的距离;
(2)求物体A与水平桌面间的摩擦力;
(3)若在A端施加一个拉力,使得物体A向左做匀速直线运动,则拉力为多少?
19.(23-24八年级下·安徽滁州·期中)如图所示,质量为15kg的物体在水平向右拉力F的作用下,在水平地面上做匀速直线运动。物体受到的滑动摩擦力f的大小为物体所受重力的。求:(g取10N/kg)
(1)物体受到的重力G;
(2)拉力F的大小;
(3)当拉力F的大小变为50N时,物体受到合力F合的大小和方向。
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