内容正文:
第8讲 牛顿第一定律 二力平衡 摩擦力
模 块二 物质、运动和相互作用
依标据本 明目标
1
2
立足教材 夯基础
3
精讲巧练 破重难
5
课堂达标 练好题
4
专项整合 过实验
课标要求 知识体系
1.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。
2.通过常见事例或实验,了解摩擦力。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
3.了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
知识点1 牛顿第一定律
1.阻力对物体运动的影响
伽利略提出了物体的运动不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了 的作用。
2.内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持 状态或______________状态。
阻力
静止
匀速直线运动
3.理解
(1)力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(2)牛顿第一定律不是实验定律,是在实验的基础上推理得出的。
回练教材
1.关于牛顿第一定律,下列说法正确的是 ( )
A.物体受力,运动状态一定改变
B.物体不受力,一定会保持静止
C.物体运动,一定受到力的作用
D.物体运动状态改变,一定受力
D
知识点2 惯 性
1.定义:物体保持原来运动状态 的性质。
2.理解
(1)惯性是物体的固有属性,一切物体在任何情况下都有惯性。
(2)惯性不是力,力有三要素,惯性只有大小,所以我们对惯性进行描述时,只能说物体“具有”或“由于”惯性,而不能说物体“受到惯性”或“受到惯性力的作用”。
不变
(3)惯性的大小只与物体的 有关,质量大,物体的惯性就 ,运动状态就不容易改变;与物体是否受力、是否运动、运动快慢、是否失重均无关。
质量
大
3.利用与防范
(1)利用:如拍打衣服上的灰尘,体育比赛中的各种投掷项目、跳远等。
(2)防范:系安全带、开车保持车距、严禁超载等。
回练教材
2.锤子的锤头变松了,人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上,如图所示。这是因为锤柄撞击桌面时, 由于惯性,还要保持原来向下的运动状态,所以紧套在锤柄上。
锤头
知识点3 二力平衡
1.平衡状态:物体受到几个力的作用时,如果保持 或_______
___________状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于平衡状态。
2.二力平衡的条件:作用在 物体上的两个力,如果大小 ,方向 ,并且作用在 ,这两个力就彼此平衡。简记:同体、等大、反向、共线。
静止
匀速
直线运动
同一
相等
相反
同一条直线上
3.平衡力和相互作用力的比较
一对平衡力 一对相互作用力
相同点 ①大小相等;②方向相反;③作用在同一直线上
不同点 作用在同一个物体上 作用在不同的物体上
回练教材
3.如图,选填“平衡力”或“相互作用力”:
(1)杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力是一对 。
(2)杯子对桌子的压力和桌子对杯子的支持力是一对 。
平衡力
相互作用力
知识点4 摩擦力
1.滑动摩擦力
(1)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 的力,这样的力叫做滑动摩擦力。
(2)方向:与物体相对运动的方向 。
(3)影响因素:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关。
①接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越 ;
②压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 。
相对运动
相反
大
大
回练教材
4.如图所示,重20 N物体A在大小为30 N的水平向右推力F作用下,在竖直墙壁上处于静止状态,此时物体A受到的摩擦力为 N,方向为 ;改变水平推力的大小,当物体A匀速下降时,物体A受到的摩擦力为 N,方向为 。
20
竖直向上
20
竖直向上
(4)增大或减小滑动摩擦力的方法
目的 方法 实例
增大
有益摩擦 _____压力 刹车时用力捏车闸;用力擦黑板
_____接触面的粗糙程度 鞋底、轮胎刻有花纹;汽车装有防滑链;塑料盖上有竖纹
减小
有害摩擦, _____压力
_____接触面的粗糙程度 给轴承加润滑油;冰壶运动员用刷子刷冰面
用滚动代替滑动 行李箱装有轮子
使接触面彼此分离 磁悬浮列车、气垫船
增大
增大
减小
减小
回练教材
5.自行车是一种常用的交通工具,它的结构和使用涉及了许多物理知识。下列说法正确的是 ( )
A.给车轴加润滑油是为了增大摩擦
B.轴承内装有滚珠是为了减小摩擦
C.刹车时通过增大压力来减小摩擦
D.轮胎表面有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
B
2.静摩擦力
(1)两个相互接触的物体,当它们有相对滑动趋势时,在接触面上会产生一个阻碍相对运动的力。
(2)方向:与物体的相对运动趋势方向相反。
(3)静摩擦力的大小与其相平衡的力有关,可用 求解。
二力平衡
深度学习
1.填空:人走路时受到的摩擦力是 (选填“静”或“滑动”)摩擦,方向向 (选填“前”或“后”),是人走路的 (选填“阻”或“动”)力。
2.判断下列说法正误:
(1)静止的物体不受摩擦力的作用。 ( )
(2)摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反。 ( )
(3)摩擦力一定是阻力。 ( )
静
前
动
×
×
×
重难点1 辨别“二力平衡”和“相互作用力”
【例1】 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
D
方法指导 一对平衡力与相互作用力的辨析
一对平衡力 相互作用力
概念 物理在两个力的作用下处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)时受到的力 物体间相互作用时产生的相互作用的力
不同点 作用在同一物体上 作用在两个物体上
相同点 二力大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上
【变式1】 一个物体所受的重力是 N,当把它吊在空中静止时,它受到的拉力是50N,若使它以2 m/s的速度匀速下降时,它受到的拉力 (选填“大于”“小于”或“等于”)50 N,拉力方向__________。
50
等于
竖直向上
重难点2 摩擦力大小和方向
【例2】 小华在操场进行爬杆锻炼,在竖直杆上攀爬,匀速向上运动时受到的摩擦力大小为f1,匀速向下运动时受到的摩擦力大小为f2,若小华的自重为G,则 ( )
A.f1=f2>G B.f1=f2<G C.f1=f2=G D.f1>G>f2
C
【变式2】 如图所示,用手握住装水的杯子静止在空中,杯子______ (选填“具有”或“不具有”)惯性;杯子所受摩擦力的方向 ;若喝掉杯中一部分水后,仍按如图方式保持静止,则杯子所受摩擦力大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
具有
竖直向上
变小
重难点3 画力的示意图
【例3】 如图所示,请在重心O点画出小球受到重力G和墙壁对小球支持力F的示意图。
【变式3】 如图所示,物体A与弹簧连接(弹簧被压缩),静止在光滑的斜面上,请画出物体A的受力示意图。
【变式4】 劳动课上,小欢用铜片制作风铃,来装饰校园“禁毒防毒”宣传栏。如图,将一个铜片悬挂于线下静止,请画出铜片受力的示意图。
实验九 探究阻力对物体运动的影响
【例4】 小明同学在进行实验探究:“推断物体不受力时的运动”的实验中,让小车每次从斜面上滑下,滑到铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的水平面上,小车在水平面上运动的距离如图所示。
(1)让小车从同一斜面 由静止滑下,目的是让小车到达水平面时具有相同的 ;
同一高度
速度
(2)本实验中的“阻力”主要是指小车在 (选填“A”“B”或“C”) 受到的阻力;
A.斜面上时 B.水平面上时 C.斜面上和水平面上时
(3)实验中小明通过比较小车在水平面运动的距离长短来反映_________________,这种比较的方法属于物理学中的 ;
A.控制变量法 B.等效替代法 C.转换法 D.推理法
B
速度变化的快慢
C
(4)通过分析可知:平面越光滑,小车受到阻力越 ,小车速度减小越 ;
(5)进一步推理可得:若接触面绝对光滑,小车受阻力为 ,小车将一直做 运动。
小
慢
零
匀速直线
实验十 探究滑动摩擦力大小与什么因素有关
【例5】 为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,设计了如图所示的实验。
(1)实验过程中,要用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做__________运动,此时滑动摩擦力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较甲、乙两图可得:在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
(3)通过对比 两次实验可知:其他条件相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
匀速直线
等于
压力
乙、丙
(4)比较甲、丁实验,发现甲实验测力计的示数大于丁实验测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是____________________;
错误
没有控制压力相同
(5)下图为改进的实验装置,该实验装置的优点在于:不需要匀速拉动木板也能测量滑动摩擦力的大小,原因是木块B相对桌面始终处于静止状态,弹簧测力计的示数等于物体B受到的 力的大小,该实验的原理是 (选填“二力平衡”或“受力不平衡”)。
滑动摩擦
二力平衡
实验十一 探究二力平衡的条件
【例6】 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)该实验装置中,木板两端的定滑轮的作用是 。
甲研究对象:小木块
乙研究对象:小卡片
改变力的方向
(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 相等时,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。
乙
乙方案中摩擦力对实验的影响较小
质量
同一直线上
同一物体上
1. 下列阐述正确的是 ( )
A.牛顿第一定律能够直接通过实验验证
B.足球离开运动员的脚,仍能向前滚动,是由于足球具有惯性
C.用力使锯条变弯,说明力可以改变物体的运动状态
D.汽车刹车后,速度会逐渐减小,最后停下来,是因为汽车具有惯性
B
2. 如图,运动员向右上方投掷标枪,不计空气阻力,如果在最高点,标枪所受重力突然消失,则标枪将 ( )
A.静止不动,停在最高点
B.水平向右做匀速直线运动
C.竖直掉落在最高点的正下方
D.继续沿着最高点右侧虚线轨迹运动
B
3. 如图所示,汽车上配有安全带和头枕,司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时,对乘车人员起主要保护作用的分别是 ( )
A.头枕、头枕
B.安全带、安全带
C.安全带、头枕
D.头枕、安全带
D
4. 如图所示,飞机要在飞行中向目标处空投救灾物品,空投位置应是A、B、C中的 ( )
A.A B.B C.C D.三个位置都可以
A
5. 小周同学参加了2024年中考体育测试,在立定跳远项目中下列说法正确的是 ( )
A.小周穿的运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
B.小周跳起后,在空中运动时处于非平衡状态
C.小周跳起后,在地面弹力的作用下继续向前运动
D.起跳时,小周对地面的压力和地面对小周的支持力是一对平衡力
B
6. 车站广场上,常常看到人们将旅行包放在拉杆箱上,如图所示,若地面和拉杆箱A的上表面均水平,拉杆箱A和旅行包B在水平推力F的作用下,一起向右做匀速直线运动,不计空气阻力,下列分析正确的是 ( )
A.A对B具有水平向右的摩擦力
B.B的重力和A对B的支持力是一对平衡力
C.A的重力和地面对A的支持力是一对平衡力
D.B对A的压力和B的重力是一对相互作用力
B
7. 2024年3月17日,在鹿特丹进行的短道速滑世锦赛男子5 000米接力决赛中,中国队勇夺冠军。如图是比赛时的场景,下列说法正确的
是 ( )
A.以看台为参照物,比赛中的运动员是静止的
B.加速运动时,运动员的惯性逐渐变大
C.在弯道上滑行时,运动员的运动状态发生改变
D.运动员用力向后蹬地前行,说明运动需要力来维持
C
8.如图所示,用力打击一摞棋子中间的一个,该棋子由静止开始沿水平方向飞出,这表明力可以改变物体的 。上面的棋子由于 要保持原来的静止状态,同时,这些棋子因为受到_______的作用,又落到下面的棋子上。
运动状态
惯性
重力
9. 如图甲所示,各个面粗糙程度相同的a、b两个铁块叠放在水平桌面上,在水平拉力F1=10 N的作用下,一起向右做匀速直线运动,则a受到的摩擦力为 N;如图乙所示,将a、b并排放于同一桌面上,在水平推力F2的作用下,一起向右做匀速直线运动,则F2= N。
0
10
10.如图所示,用6 N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右做匀速直线运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为 N,则B所受摩擦力的大小为2N,方向为 (选填“水平向左”或“水平向右”),地面对A的摩擦力大小为 N。当F增大到8 N时,B受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
2
水平向右
4
不变
11.一遥控小电动车在平直的路面上做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图所示。已知在4~8 s内小车受到的牵引力恒为10 N,则在4~8 s内小车受到的合力为 N,运动的路程为 m;在0~4 s内小车受到的摩擦力 10 N(选填“大于”“等于”或“小于”)。
0
16
等于
12. 如图所示,物体A静止在斜面上,请画出物体A的受力示意图。
13. 如图所示,物块A在水平传送带上,与传送带一起以速度v向右匀速运动,请画出物块A的受力示意图。
拓展延伸
14. 如图甲所示,小强在水平地面上用力推木箱,推力随时间变化的图象如图乙所示,木箱速度随时间变化的图象如图丙所示,以下对于这一过程的分析中正确的是 ( )
C
A.0~1 s内木箱没有动是因为人对 木箱的推力小于地面给木箱的摩
擦力
B.1~2 s内木箱受到的摩擦力大小为5 N
C.2~3 s内人对木箱的推力做功为8 J
D.如果3 s后人停止用力,木箱将做匀速直线运动
$$