专题08 力 运动与力(讲义)-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测(山东专用)
2024-12-18
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精品
内容正文:
专题08 力 运动与力(3~10)
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
考点二 弹力
考点三 重力
考点四 摩擦力
考点五 二力平衡
考点六 牛顿第一定律
考点七 运动与力的关系
04解题方法·技巧点拨
05题型精研·考向洞悉
题型一 力
►考向01 力的概念、单位、作用效果
►考向02 力的三要素和力的示意图
►考向03 力的作用是相互的(施力物体、受力物体)
题型二 弹力
►考向01 概念、产生条件
►考向02 弹簧测力计
题型三 重力
►考向01 概念、重心
►考向02 重力的大小
►考向03 重力的方向及应用
题型四 摩擦力
►考向01 概念、分类
►考向02 探究滑动摩擦力的影响因素
►考向03 图像法求摩擦力
►考向04 摩擦力的利用与防止
题型五 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 探究二力平衡的条件
►考向03 二力平衡条件的应用(合力、分力)
题型六 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
►考向02 牛顿第一定律及其应用
►考向03 惯性及其应用
题型七 运动与力的关系
►考向01 不受力或者受平衡力的物体的运动状态
►考向02 受非平衡力的物体的运动状态
06分层训练·巩固提升
► 基础巩固
► 能力提升
考点要求
课标要求
命题预测
力
· 通过常见事例或实验,了解力,认识力的作用效果
《力》、《运动和力》是中考必考内容,《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。本单元在试卷中所占分值一般在3-10分之间。
考试题型也非常多样,主要有:选择题、填空题、作图题、实验题、简答题和综合题等。
主要命题点有:力的作用效果、力的测量与估测、相互作用力、画力的示意图、重力的大小和方向、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、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、分析物体的受力、探究物体所受重力与质量的关系、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。
力的三要素与力的示意图
· 通过改变力的大小、方向和作用点了解力的三要素的作用
弹力与弹簧测力计
· 通过常见事例或实验了解弹力,会测量力的大小,通过实验探究,学会使用弹簧测力计测量各种力
重力
· 通过常见事例或实验了解重力,认识重力的三要素,了解重心的概念及应用
摩擦力及其应用
· 通过常见事例或实验了解摩擦力,了解摩擦力的作用效果
探究滑动摩擦力大小的影响因素
· 探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
平衡力与二力平衡
· 理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件
牛顿第一定律
· 通过实验和科学推理认识牛顿第一定律
物体的惯性
· 通过实验探究、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
考点一 力
一、力
力的概念
力是物体对物体的作用,用符号“F”表示
正确理解“力”
力的物质性:产生力的作用总要有两个物体(一个是施力物体,一个是受力物体),单独一个物体不会产生力的作用,离开物体更不会有力的作用
有力不一定必须接触:相互接触的物体之间不一定产生力的作用;没有接触的两个物体之间也可能有力的作用(如磁铁吸引铁屑),因此是否接触不是判断物体间是否有力作用的依据
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
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(运动状态的改变包括由静止到运动,由运动到静止,速度大小或运动方向发生变化)
力的三要素
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)
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)
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)
力的示意图
用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的作用点
画力的示意图:①先确定受力物体;②在受力物体上找出力的作用点;③最后沿力的方向画一条带箭头的线段,标出力的符号、数值和单位
力的作用点可以在线段的起点,也可以在线段的终点;同一图中,力越大,表示该力的线段越长;线段要用实线;线段末端标出力的符号,有时还需用数值和单位标出力的大小
力的作用是相互的
物体间力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用
(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
特别提醒:
(1)力是物体对物体的作用。
“物体对物体”:一个物体不会产生力的作用,有力一定有施力物体和受力物体两个物体。
“作用”:力是一种作用,如果物体间没有推、拉、挤、压等作用,就不存在力。
(2)力的作用效果:一是可使物体发生形变;二是可以改变物体的运动状态(物体的速度、方向改变或速度和方向同时改变)。。
(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.(2024·山东枣庄·中考真题)嫦娥六号探测器于2024年6月2日着陆月球背面阿波罗盆地进行采样,嫦娥六号探测器在降落月球实施制动减速时,要将发动机喷管朝向 (选填“前方”“侧方”或“后方”),使探测器减速的施力物体是 (选填“燃气”或“喷嘴”),此现象可以说明 。
2.(2024·重庆·中考真题)在图中作出木块在粗糙的水平桌面上向右运动时所受摩擦力的示意图。
考点二 弹力
一、弹力
弹性与塑性
(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;
(2)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。
弹力
弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力
产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉伸而发生弹性形变(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)
弹力的三要素
大小:与物体的材料和弹性形变程度有关。
弹力与弹性形变的关系:物体的弹性有一定的限度,超过了这个限度物体就不能恢复原状,该限度称为弹性限度。在弹性限度内,物体的形变量越大,产生的弹力越大
方向:始终与物体形变方向相反,与物体恢复原状的方向相同,或与使物体发生形变的力的方向相反,且总是与接触面垂直
作用点:在两个物体的接触面上,也可等效在接触面的一点
二、弹簧测力计
1.弹簧测力计
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
★特别提醒:
(1)弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
(2)弹簧测力计的使用口诀:
认分度、看量程、先校零;
要顺拉、勿摩擦、不猛拉;
正对看、记数值、带单位。
(3)弹簧测力计的读数:弹簧测力计倒挂时,弹簧测力计显示的拉力=弹簧测力计外壳对弹簧的拉力+重物对弹簧的拉力。
(4)弹簧测力计和力的相互性:当弹簧测力计处于静止状态或用弹簧测力计匀速拉动物体时,弹簧测力计的示数就等于作用在挂钩上的力的大小。
2.弹簧测力计的测量原理(拓展实验)
【实验探究】弹簧的伸长量与拉力的关系
【实验过程】如图所示,将弹簧固定在支架上,旁边直立放置一刻度尺,记下挂钩上挂钩码前弹簧下端的位置,然后每次增加两个钩码(每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N),使弹簧所受拉力逐渐增大,通过刻度尺读出弹簧每次的总伸长量Δl,记录实验数据如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
拉力F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量Δl/cm
0
1
2
3
4
7
11
【探究归纳】通过实验可以发现,在弹簧限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越长,且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,这就是弹簧测力计的测量原理。当超过弹簧的弹性限度后(如本实验中当拉力超过4N后),弹簧发生非弹性形变,撤去外力后弹簧将无法自动恢复到原状。
★特别提醒
弹簧长度与弹簧伸长量
弹簧的伸长量与弹簧的长度不一样。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长,一般用l0表示,弹簧受到拉力之后的长度一般用l表示,则弹簧的伸长量就是Δl=l-l0,如图所示。
(1)弹力产生的条件:“接触”且“产生弹簧形变”;
(2)常见的压力、拉力、支持力等都是弹力;
(3)受力物体受到的弹力是由施力物体发生弹性形变产生的。
3.(2024·河南焦作·一模)如图所示是一种常见的订书机。下列说法中正确的是( )
A.订书钉受到弹簧对它向右的弹力
B.随着订书钉越来越少,弹簧产生的弹力越来越大
C.弹簧对订书钉的弹力与订书钉对弹簧的弹力是一对相互作用力
D.静止的弹簧对订书钉的弹力与钉槽对弹簧的弹力是一对平衡力
4.(2024·山东菏泽·三模)如图所示,一个小球从竖立在地面上的轻质弹簧(弹簧重力可忽略)的正上方某处自由下落,接触弹簧后又被弹起,则在小球接触弹簧至弹簧被压缩到最短的过程中,下列说法不正确的是( )
A.小球受到的重力不变
B.弹簧对小球的弹力不断变大
C.小球受到的重力和弹簧弹力的合力先变大后变小
D.小球受到的重力和弹簧弹力的合力方向先竖直向下,后竖直向上
考点三 重力
一、重力
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
重力的特点
地球附近的所有物体都受到重力作用,不管它是运动的还是静止的(重力是非接触力,只要在地球附近就受到重力作用)
重力的施力物体是地球,受力物体是地球附近的物体
重力的效应:使物体从高处落向地面或使物体由向下落的趋势
物体间力的作用是相互的,地球吸引物体的同时,物体也吸引地球
重力的大小
物体所受重力跟它的质量成正比。G=mg,G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值
重力的方向
(1)重力的方向总是竖直向下,而不是垂直向下。
(2)重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态及位置无关;
(3)重力方向的应用:人们在一根线下吊一重物,就做成了一根铅垂线。因为重力方向始终竖直向下,所以铅垂线静止时总竖直向下,故用铅垂线可以检查工作台面是否水平,墙壁上的画是否挂正等
二、探究重力的大小和质量的关系
提出问题
物体所受重力与它质量有什么关系
猜想与假设
通常我们感觉到物体的质量越大,就越重。因此可以作出猜想:物体所受的重力与质量存在一定的关系,物体的质量越大,它所受的重力越大
设计实验与制定计划
用弹簧测力计分别测出总质量不同的钩码所受重力的大小,观察、比较钩码所受总重力的大小与总质量有何关系
进行实验与收集证据
(1)固定弹簧测力计,使其保持竖直状态。
(2)把一个质量为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,读出的弹簧测力计的示数即钩码所受重力的大小,将其记录在表格中。
(3)用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个、7个相同的钩码的重力,并把测量结果记录在表格中。
(4)以质量为横坐标,重力为纵坐标,作出钩码重力大小跟其质量的关系图像,如图所示。
质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
重力G/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2.94
3.43
重力与质量的比值/(N·kg-1)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
分析论证
(1)由实验数据可知,当质量成倍数增加时,重力也成倍数增加,物体所受的重力与其质量的比值不变。
(2)由G-m图像可知,此图线是一条过原点的直线,说明物体所受的重力跟它的质量成正比。
归纳总结
大量精确的实验表明,物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值,地球附近的物体所受重力跟它的质量之间的关系可以写成,即G=mg。
三、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。
▲拓展培优“支撑法”和“悬挂法”确定重心
(1)支撑法:适用于长条状物体。把挂有两个鹦鹉的长条棍放在手指上,仔细调节手指在长条棍的位置,使其在手指上平衡这是就可以找到长条棍的重心(即在支点上方,如图甲所示)。
甲 乙 丙
(2)悬挂法:适用于薄板,如图乙所示,用细线通过薄板上某一点A将其悬挂起来。当薄板静止时,用铅笔沿悬线在薄板上画出竖线AB;如图丙所示,用细线再通过另一点C把薄板悬挂起来,当薄板静止时,沿悬线在其上画出另一条竖线CD,则AB、CD两直线的交点O就是薄板的重心。
竖直向下≠垂直向下
“竖直向下”是指处置以是水平面向下,近似指向地心。“垂直向下”是指垂直于某个面向下,这个面不一定是水平面。所以“竖直向下”是“垂直向下”的一个特例,我们不能把重力方向说成是“垂直向下”。
G竖直向下,F垂直向下
5.(2024·山东临沂·二模)关于力、重力、弹力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.因为物体本身就有重力,所以重力没有施力物体
C.物体间只要相互接触就一定会产生力
D.划船时使船前进的力是水对船桨的力
6.(2024·山东临沂·中考真题)2024年5月9日,山东省女子手球锦标赛在临沂奥体公园开赛。关于下图所示的手球比赛,分析正确的是( )
A.被运动员握在手中的手球只受重力
B.手球被抛出说明力能改变物体的形状
C.跳起在空中的运动员因受重力而落下
D.走动中的运动员对地面的压强比站立时小
考点四 摩擦力
一、摩擦力
认识摩擦力
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
摩擦力产生的条件
(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
摩擦力的作用效果
摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)
摩擦力的作用点
摩擦力是作用在两物体接触面上的,但为了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一个点上
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
摩擦力的分类
(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
二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
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。
2.注意事项
(1)实验时所用的木板要足够长,以保证木块在木板上滑动时由匀速直线运动的过程;
(2)实验时应保持拉动弹簧测力计的方向与长木板平行;
(3)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。
三、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
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.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;
3.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
7.(2024·山东青岛·中考真题)小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
8.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,则此时物块受到的摩擦力为 N。
9.(2024·山东德州·二模)如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,每个木块重为10N,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N。A受到的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用10N的水平力F2推A,但没有推动(如图乙所示),则此时A、B所受的摩擦力为 N。
考点五 二力平衡
一、平衡力和平衡状态
平衡状态
静止状态、匀速直线运动状态
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
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
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”
二、实验探究二力平衡的条件
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”。
▲拓展培优
改进实验:用卡片探究二力平衡的条件
为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响,也可以设计如图所示的实验,将系于轻质小卡片(重力可以忽略不计)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,来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片,小卡片受到两边细线的拉力作用,拉力的大小等于钩码的重力。
三、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。
如图所示,为弹簧测力计测物重时的简化原理图。挂在弹簧测力计下的物块处于静止状态时,物块所受弹簧拉力和物块重力是一对平衡力,大小相等。若弹簧测力计显示的拉力为5N,则可知物块重力为5N。
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
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。
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.(2024·山东日照·中考真题)运动员正在垫起排球,如图所示。不考虑空气阻力,下列相关说法正确的是( )
A.垫球时排球的运动状态发生改变,可能是以地面为参照物判断的
B.垫球时手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力是一对平衡力
C.排球在上升的过程中速度不断减小,是因为受到惯性的作用
D.排球在下落的过程中速度不断变大,机械能也在不断变大
11.(2024·山东济宁·一模)如图所示的磁性黑板擦被吸在竖直黑板上,分析受力情况可知:黑板擦对黑板的压力与黑板擦受到黑板的支持力是一对 ;黑板擦受到的重力与黑板对黑板擦的摩擦力是一对 。
考点六 牛顿第一定律
一、阻力对物体运动的影响
1.运动是否需要力来维持
生活中,人们常用这样的体验:让静止的物体动起来,要对它施加力,要使它不停下来,需要对它不断施力。据此,古希腊哲学家亚里士多德认为,运动要靠力来维持。2000年后,意大利物理学家伽利略认真研究这些现象后,发现了不易察觉的阻力的作用,纠正了亚里士多德根据直觉经验得出的结论。
2.实验探究:阻力对物体运动的影响
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。
二、牛顿第一定律
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
释义:(1)“一切”表明定律对所有物体都是适用的;(2)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件;(3)“总保持”表明物体不受力时只有两种状态,要改变这两种状态物体必须受到力的作用;(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在
对牛顿第一定律的理解
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
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
三、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。
12.(2024·山东菏泽·中考真题)2024年5月29日,世联赛中国澳门站中国女排3∶1战胜对手,取得开门红,如图是比赛现场画面。在比赛中蕴含的物理知识,下列说法正确的是( )
A.排球在空中上升是因为受到惯性作用
B.排球上升到最高点时不受力的作用
C.排球在空中下降时动能向重力势能转化
D.排球在地面上滚动一段距离后停下来,说明力可以改变物体的运动状态
13.(2024·山东菏泽·三模)如图,水平传送带顺时针方向转动时将大米从车间运送到粮仓,米袋先在传送带上滑动加速,稍后与传送带一起匀速运动,米袋在开始滑动时受到的摩擦力方向水平向 ;若此时米袋受到的力全部消失,则米袋将做 运动。
考点七 运动与力的关系
一、物体的运动状态
物体的运动状态包括速度的大小与运动的方向,只要其中之一发生变化,其运动状态就发生变化。有以下几种:匀速直线运动、变速直线运动(加速运动、减速运动)、曲线运动等。
二、受力分析
明确研究对象,对它进行受力分析。顺序是先重力,再弹力,最后摩擦力。
三、运动与力的关系
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,力不是产生运动的原因。力的方向与运动方向相同、相反、不在同一直线上时,物体的运动状态分别是什么?
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。
(1)物体不受力或者受平衡力作用时,物体处于静止状态或者匀速直线运动状态。如搬而未起、推而不动,此时处于静止状态,其受力平衡。
(2)物体受非平衡力作用时,处于变速运动状态或者曲线运动状态。
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。
“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。
14.(2024·山东潍坊·中考真题)在水平路面上玩滑板车,蹬地后人站在车上,如图甲所示,滑板车速度会减小;再次蹬地,如图乙所示,滑板车速度又会增大。下列说法正确的是( )
A.滑板车速度减小是因为受到阻力 B.滑板车的运动需要力来维持
C.蹬地过程,人和车的惯性增大 D.蹬地过程,蹬地脚受到的摩擦力是阻力
15.(2024·山东青岛·一模)如图所示,用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为9N,木块受到的摩擦力是 N;若拉力F增加至22N,长木板A水平方向受到的力是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。请画出木块B所受力的示意图。(整个过程中,木块B始终未脱离长木板A)
1.画力的示意图的方法。
力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关。力的三要素指的是力的大小、方向和作用点。
画力的示意图的步骤:一找点:找力的作用点;二画线:沿力的方向画线;三线段末端画箭头;四标符号:在箭头附近标上力的符号和大小。
2.相互作用力与平衡力。
根据相互作用力的特点来区分平衡力与相互作用力: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,平衡力是作用在同一物体上。
3.惯性问题。
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。
4.二力平衡求摩擦力。
(1)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。
(2)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。
5.图像法求摩擦力。
结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)先根据s-t图像或者v-t图像,分析物体的运动状态,是匀速直线运动,还是加速运动、减速运动;
(2)接着受力分析,看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,再根据F-t图像,找出F的值来求摩擦力的大小。
题型一 力
►考向01 力的概念、单位、作用效果
1.(2024·安徽滁州·二模)在唐代,射箭比赛十分流行,射箭比赛分为步射和骑射两个部分。步射就是静射(如图所示),关于静射比赛说法正确的是( )
A.射手对弓弦的拉力与弓弦对箭矢的弹力是一对平衡力
B.箭矢离开弓弦后仍向前飞行一段距离,是因为其具有惯性
C.射手将弓弦拉的越弯,弓弦对箭矢的作用力越小
D.射手将箭矢水平射出时,箭矢飞行的距离最远
2.(改编)力能产生不同的作用效果,下列情况中与其它三个力所产生的作用效果不同的是( )。
A. 手对弹簧的力 B. 磁体对小球的力
C. 手对撑杆的力 D. 手对弓的力
►考向02 力的三要素和力的示意图
3.(2024·山东济南·中考真题)如图所示是探究“阻力对运动的影响”实验中滑块沿斜面下滑的情景。请画出此时滑块受到重力的示意图。
4.(2024·山东临沂·中考真题)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
►考向03 力的作用是相互的(施力物体、受力物体)
5.(2024·山东枣庄·中考真题)在两辆靠得较近的小车上分别放一块磁体甲和乙,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B.甲先对乙施力,然后乙才对甲施力
C.甲对乙的作用力和乙对甲的作用力是一对相互作用力
D.由于甲、乙两磁体没有接触,因此甲、乙之间没有力的作用
6.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,小明和小华穿着轮滑鞋静止在平滑的地面上,小华用力向前推小明后,下列说法中正确的是( )
A.小明和小华由于惯性都保持静止 B.小明和小华因为受力一起向前运动
C.小明受力向前运动,小华受力向后运动 D.小明受力向前运动,小华由于惯性保持静止
题型二 弹力
►考向01 概念、产生条件
1.(改编)关于弹力的叙述正确的是( )。
A.弹力的大小只与形变的程度有关;
B.压力、拉力、支持力都属于弹力;
C.放在桌面上的一根弹簧一定产生了弹力;
D.只有弹簧、橡皮筋等物体才可能产生弹力
2.(2024·山东济南·三模)如图是用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中飞行过程的照片,下列说法错误的是( )
A.球拍对球的力是由于球发生形变产生的
B.球运动到最高点B时,受到平衡力的作用
C.A、B、C三点中,网球在A 点的机械能最大
D.空中飞行的球,若它所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
►考向02 弹簧测力计
3.(2024·江苏盐城·中考真题)如图所示,弹簧测力计未挂重物时指针在零刻度线下方。在使用它测量钩码重力之前,应该先( )
A.把挂钩向下拉 B.把挂钩向上托
C.把面板向上移 D.把面板向下移
4.(2024·山东济宁·二模)如图:小齐同学用弹簧测力计测物体的重力,指出弹簧测力计使用过程中的错误 。
题型三 重力
►考向01 概念、重心
1.(2024·江苏南通·中考真题)如图,磁性地球仪悬停于底座上方,作出地球仪的受力示意图。
2.(改编)关于重心,下列说法正确的是( )。
A.空心的足球没有重心;
B.物体的重心不一定在物体上;
C.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了;
D.物体受到的力全部都作用在重心上
考向02 重力的大小
3.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,是能在火星上飞行的直升机——机智号,其质量为1.8kg,飞行时旋翼转速达到每分钟2400转,是地球上普通直升机旋翼转速的8倍以上,地球上的直升机飞行时,旋翼在空气中旋转获得相对气流,从而获得升力(火星表面g取4N/kg)。下列说法中正确的是( )
A.火星表面没有气体 B.火星表面有稀薄的气体
C.机智号在火星上重为18N D.机智号从地球到火星质量减小
4.(2024·安徽合肥·一模)小明在科技博览阅读中查阅了某星球上重力与质量的关系图像,如图所示。通过图像可知,一物体质量为10kg,它在这个星球上受到的重力为 N。
►考向03 重力的方向及其应用
5.(2024·安徽·三模)工人师傅砌墙时,通常利用自制的重垂线检查墙壁砌得是否竖直。如图所示,一堵南北走向的墙上挂着重垂线,则这堵墙是向 (选填“东”或“西”)倾斜了。
题型四 摩擦力
►考向01 概念、分类
1.(2024·山东临沂·一模)2023年11月28日,首届中国国际供应链促进博览会在北京国际展览中心举办。新一代沃尔沃汽车具有全新自动避让系统,可以在路滑天气或司机视野受阻时进行自动避让。下列说法正确的是( )
A.在雨雪天等天气路面很滑,说明此时路面没有摩擦力
B.车轮上刻有花纹是通过增大与地面的接触面积来增加摩擦力
C.汽车在进行自动避让时处于非平衡状态
D.汽车在摩擦力的作用下慢慢停止,说明力是维持物体运动的原因
2.(2024·山东威海·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,整个装置始终静止,在这个过程中,物块A与桌面之间的摩擦力大小 (填“变大”“不变”或“变小”);当小桶和细沙的总质量为m时,物体A刚好沿水平桌面向右做匀速直线运动;此时对物块A施加一个水平向左的拉力F,物块A又沿水平桌面向左做匀速直线运动,则拉力F的大小是 。(用已知物理量符号表示)。
►考向02 探究滑动摩擦力的影响因素
3.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,小明在测量滑动摩擦力时,将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动。经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和。两区域示数不同的原因是( )
A.在区域1中A对木板的压力更大 B.在区域2中A对木板的压力更大
C.木板上区域1的粗糙程度更大 D.木板上区域2的粗糙程度更大
4.(2024·山东聊城·中考真题)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:接触面所受的压力、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号
接触面
压力F/N
滑动摩擦力F1/N
①
木板1
4
1.16
②
木板1
6
1.73
③
木板1
8
2.31
④
木板2
4
1.22
⑤
木板2
6
1.84
⑥
木板2
8
2.45
⑦
木板3
8
2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(3)实验结论是 。
(4)实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)请举出一个生活中增大摩擦力的例子: 。
►考向03 图像法求摩擦力
5.(2024·山东泰安·二模)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像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示,以下对于这一过程的分析中正确的是( )
①0-1s内木箱静止说明人对木箱的推力小于地面对木箱的摩擦力
②1s-2s内木箱做加速运动,受到的摩擦力大小为4N
③2s-3s内木箱匀速直线运动说明木箱受到的摩擦力大小为0N
④如果3s后人停止用力,由于惯性木箱继续运动时,所受的摩擦力为4N
A.①③④ B.②③④ C.②④ D.①②③④
6.(2024·山东泰安·一模)某实验小组在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)按图甲所示进行实验时,拉力F随时间t、木块移动速度v随时间t的变化图像如图丁所示,则木块在第1s时受到的摩擦力为 N;在第7s时受到的摩擦力为 N;
(2)如图甲、乙所示,在相同的木板上用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别做匀速直线运动,发现乙实验中弹簧测力计示数比甲实验的大,由此得出的结论是:滑动摩擦力的大小与 有关;此次实验用到的研究方法是 和转换法;
(3)如图乙、丙所示,两次实验中木块与砝码相同,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别做匀速直线运动,发现丙实验中弹簧测力计示数比乙的大,则 (选填“乙”或“丙”)实验中的木板更粗糙;
(4)完成上述实验后,实验小组又加了一些器材,并做了“探究阻力对物体运动的影响”实验,如图戊所示,让同一小车分别从同一斜面的同一高度由静止滑下运动到上述实验中的乙、丙木板上,小车在 (选填“乙”或“丙”)木板上运动的距离大。
►考向04 摩擦力的利用与防止
7.(2024·山东菏泽·中考真题)下列常见现象中,为了增大摩擦的是( )
A.收纳箱底部装有轮子
B.鞋底有凹凸不平的花纹
C.游乐场的滑梯表面光滑
D.给自行车车轴加润滑油
8.(2024·四川成都·三模)某消防员在日常训练中进行爬杆练习,如图所示,当他加速向上爬杆时,所受的合力方向向 ,所受摩擦力的方向向 。
题型五 二力平衡
►考向01 平衡状态和平衡力
1.(2024·山东日照·三模)寒假期间小明和家人去哈尔滨冰雪大世界游玩,如图是小明同学坐在滑冰车上,爸爸施加30N的水平推力F,使他沿水平冰面向右匀速直线运动了一段距离。随后撤去水平推力,小明又向前滑行了一段距离后停了下来。若不计空气阻力,冰面粗糙程度相同,则下列说法正确的是( )
A.在匀速直线运动过程中,滑冰车受到的重力和冰面对滑冰车的支持力是一对平衡力
B.撤去水平推力后,小明和滑冰车的惯性将随之减小
C.撤去水平推力后,滑冰车受到冰面的摩擦力等于30N
D.若在滑行过程中,所受力全部消失,小明和滑冰车将最终保持静止状态
2.(2024·江苏淮安·中考真题)2024年2月17日,第十四届全国冬季运动会在内蒙古呼伦贝尔拉开帷幕。如图所示是短道速滑项目的精彩瞬间,下列说法中正确的是( )
A.以看台上的观众为参照物,运动员是运动的
B.运动员在转弯过程中,其运动状态保持不变
C.运动员到达终点后,不能立即停下来是因为受到惯性作用
D.运动员站立时对冰面的压力和运动员所受的重力是一对平衡力
►考向02 探究二力平衡的条件
3.(2024·江苏盐城·中考真题)下列情形中,松手后纸片还能保持平衡的是( )
A. B.
C. D.
4.(2024·山东德州·二模)在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图甲所示:
(1)在图甲中,当物体处于 状态或匀速直线运动状态时,我们认为它受到的力是平衡力;
(2)实验时,小明发现当向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用,这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态。请你帮助小明分析一下,出现这种现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的;
(3)如图乙是优化后的实验方案,该同学选用轻质小卡片,好处是 ;
①A图中的小卡片处于静止状态;
②将B图中的小卡片扭转过一个角度后,保持两个 拉力的方向相反,此时小卡片处于静止状态,松开手小华是通过观察到小卡片 现象,来判断小卡片受到的两个拉力不是平衡力;
③A图中的小卡片处于静止状态时,小华为了探究“只有作用在同一个物体上的两个力”才有可能是平衡力,接下来小华需要进行怎样的操作: 。
►考向03 二力平衡条件的应用(合力、分力)
5.(2024·北京东城·一模)如图所示为自由式滑雪大跳台运动项目中运动员在空中运动的情境,下列说法正确的是( )
A.运动员在空中上升的过程中,所受合力的方向向上
B.运动员在空中上升的过程中,重力势能转化为动能
C.运动员在空中加速下落时,重力做功越来越快
D.运动员在空中加速下落是由于运动员具有惯性
6.(2024·安徽·二模)跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下,运动员所受重力和伞的拉力合力为100N,方向竖直向下。已知运动员的质量为60kg,则运动员所受伞的拉力为 N。
7.(2024·四川内江·中考真题)某同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后能够继续向上运动,是因为排球具有 ,排球的重力为2.7N,在竖直上升的过程中,某时刻所受空气阻力大小为0.5N,方向竖直向下,此时排球所受合力大小为 N。
题型六 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
1.(2024·山东青岛·二模)在物理学中斜面是一个很重要的模型,在生产、生活中也有着大量的应用,如盘山公路、供轮椅通过的斜坡等等。在初中物理的学习中与斜面有关的实验也有很多,小明利用斜面和相关器材,进行了如下探究:
(1)图甲利用斜面和小车测量平均速度,实验时应保持斜面的倾斜角 (选填“较大”或“较小”),这是为了减小测量 (选填“路程”或“时间”)时造成的误差;
(2)乙、丙实验都有让物体(小车或小球)从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤,这样操作的目的是控制小车到达水平面的 相同;
(3)如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的相同高度由静止 滑下,由三次实验可以看出,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,滑行的距离越远,速度减小得越 ,在此实验基础上通过推理可知,如果运动的小车不受力,它将做 ;
(4)如图丙所示是探究“物体动能大小与哪些因素有关”实验。让质量为m小球分别从斜面上不同高度静止滚下,小球撞击放在水平木板上的木块,通过实验发现:小球滚下的高度越高,木块被撞开的距离越远,由此得出结论:物体动能的大小与 有关。
2.(2024·山东威海·一模)小明先用如图1所示装置进行“阻力对物体运动的影响”实验探究。
(1)实验时,需要控制小车到达水平面时具有相同的初始速度,为达到这一目的应进行的操作是: ;
(2)如图2所示的三种情况中,根据 的现象,可知小车在木板表面运动时速度减小得最慢。接着,小明对实验器材进行改进,设计了如图甲、乙所示的实验装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关?”,图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放,然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放然后分别撞击到放在是同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;
(3)实验中所探究的“物体的动能”是指 (填“小球”或“木块”)的动能;
(4)实验中通过小球推动木块的距离越远,可以间接反映小球具有的动能越大的原因是 ;
(5)图乙实验探究的是“物体的动能大小与 的关系”;
(6)如图丙所示是高速公路上某处的交通标志牌,交通管理部门对不同车型设定的通过该处的最高速度不同的理由是 。
►考向02 牛顿第一定律及其应用
3.(2024·湖北·中考真题)冰壶运动员比赛用鞋如图,蹬冰鞋底用橡胶制成,滑行鞋底用塑料制成。运动员用滑行鞋支撑全身在冰面上滑行,需要停下时,用蹬冰鞋接触冰面进行控制。下列说法正确的是( )
A.蹬冰鞋底是为了减小压力
B.滑行鞋底是为了减小摩擦力
C.运动员在冰面上滑行需要力来维持
D.滑行时若摩擦力消失,则运动员会停止运动
4.(2024·四川凉山·模拟预测)如图是一辆小汽车在雪地过弯的场景,从车辆运动的轨迹来看力的作用效果,体现了力能够改变小汽车的 ;若此时小汽车受到的外力全部消失,小汽车将会 (填运动状态)。设车轮对雪地的压力为F1,雪地对车轮的支持力为F2,则F1 F2(选填“>”“=”“<”)。
►考向03 惯性及其应用
5.(2024·江苏徐州·中考真题)用力拍打刚晒过的被子,可以除去附着在被子上的灰尘,这是( )
A.利用惯性 B.防止惯性的危害 C.利用摩擦 D.减小摩擦的影响
6.(2024·江苏扬州·中考真题)坐在轿车后排的市民也应自觉系上安全带。系安全带可减小下列哪种情况发生时对乘客的伤害( )
A.快速启动 B.匀速行驶 C.紧急刹车 D.缓慢加速
题型七 运动与力的关系
►考向01 不受力或者受平衡力作用时物体的运动状态
1.(2024·山东济宁·一模)从运动速度、运动方向以及力与运动的关系上分析,以下运动状态最适合与静止状态归为一类的是( )
A.匀速直线运动 B.变速直线运动
C.匀速曲线运动 D.变速曲线运动
2.(2024·山东德州·一模)下列关于力学知识说法正确的是( )
A.物体只有受力才能运动, 不受力总保持静止状态
B.汽车刹车后,速度会逐渐减小, 最后会停下来, 是因为力可以改变物体运动状态
C.当一个物体是施力物体时, 就不能是受力物体
D.人用力推车, 车未动, 是因为推力小于摩擦阻力
►考向02 受非平衡力作用时物体的运动状态
3.(2024·山东枣庄·中考真题)在体育测试中,小明同学掷实心球的场景如图所示,图中a点是球刚离开手的位置,球从a点上升到最高点b后下落到地面c点,然后滚动到d点停止。下列说法正确的是( )
A.球从a点上升到b点,是因为球受到手的推力作用
B.球在b点的速度为零
C.若球在b点受到的力全部消失,则球做匀速直线运动
D.球从c点运动到d点停止,说明物体运动需要力来维持
4.(2024·重庆·中考真题)2024年全国游泳冠军赛上,费立纬以14分49秒30的成绩获得男子1500m自由泳冠军。下列有关说法正确的是( )
A.运动员折返后不划水仍前进是由于惯性
B.游泳时以泳池为参照物运动员是静止的
C.运动员在池水中前进时不受重力的作用
D.加速冲刺阶段运动员受到平衡力的作用
基础巩固
1.【新情境】(2024·江苏盐城·中考真题)如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受( )
A.浮力 B.重力 C.阻力 D.支持力
2.(2024·广东深圳·中考真题)2024年6月 10日是我国传统节日端午节,端午节划龙舟是传统的习俗,弘扬中国传统文化是我们义不容辞的责任。运动员停止划桨后,龙舟会向前运动,小丁同学觉得是因为( )
A.具有摩擦力向前运动 B.具有惯性向前运动
C.受到重力停止运动 D.受到质量停止运动
3.(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
4.(2024·山东滨州·模拟预测)如图所示,木块A与平板小车一起在水平桌面上向左匀速运动,当小车受外力作用突然减速时,下列说法正确的是( )
A.小车受外力突然减速,利用了二力平衡
B.小车减速时,木块A在小车平板上滑行,是因为受到惯性力的作用
C.木块A在小车平板上滑行时,木块A只受重力、支持力的作用
D.木块A在小车平板上滑行的过程中,木块A受到的滑动摩擦力不变
5.(2024·山东德州·二模)在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中,我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发,在空中完成了一次超高难度的1620度旋转,获得金牌,她运动到最高点时仍能向前运动,是因为她具有 ,此时她受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。
6.(2024·江苏无锡·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,弹簧测力计的示数如图所示,此时木块所受滑动摩擦力大小为 N;再将毛巾平铺在木板上进行实验,可探究滑动摩擦力大小与 的关系;为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系,你的做法是: 。
7.(2024·山东泰安·二模)如图所示,A、B是粗糙程度不同的两个物体,,,用的力施加在物体B上,使A、B一起沿竖直墙壁匀速下滑,A、B之间保持相对静止,墙壁对A的摩擦力是 N。
8.(2024·山东菏泽·中考真题)如图所示,五代时期的文物倒流壶静止在博物馆的水平展台上,请在O点画出倒流壶受到的重力G和支持力F的示意图。
9.(2024·山东枣庄·中考真题)小华在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时,所用实验器材及装置如下图所示。
(1)小华用力推箱子在水平面上运动时,发现箱子越重,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 有关;水平面越粗糙,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 因素有关;
(2)在实验中,小华用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等;
(3)小华按要求进行实验,弹簧测力计的示数如图甲、乙、丙所示。小华多次实验后得出结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 ;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和 法;
(4)联想到“雨天路滑”,小华猜想:除了接触面材料,接触面上有水也可能影响滑动摩擦力的大小。于是他在桌面上注水后再次实验,发现多次测出的摩擦力都比没注水时要 (选填“大”“小”或“相等”)。通过讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成一层水膜充当了润滑剂。
10.(2024·山东济南·模拟预测)2022年5月,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇升空到9050m的高空,创造了浮空艇原位大气科学观测海拔最高的世界纪录。如图所示,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,若浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为,内部所充气体的密度为,浮空艇充气后总质量为,将重为的锚泊车匀速提升2m。取,求:
(1)浮空艇充气后的总重力;
(2)浮空艇内部所充气体的质量;
(3)浮空艇对车做的功。
能力提升
1.(2024·山东济南·一模)无人机飞行播种可以达到100亩/小时;不受地形限制,能大幅提高生产效率。如图所示,某无人机水平匀速向东飞行,从机上先后落下三个小球,若不计空气阻力,在地面上的人看到三个小球在空中的排列位置应是图中的( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.(2024·江苏宿迁·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小因素的活动中,实验装置如图甲所示,固定弹簧测力计,拉动木板,测出木块受到的滑动摩擦力。小明又进行测量木板受到木块的滑动摩擦力的尝试。如图乙所示,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,测量木板受到桌面的摩擦力;如图丙所示,固定木块,再拉动木板,当木板相对于木块滑动时,读出弹簧测力计的示数。则测量的木板受到木块的滑动摩擦力( )
A.方向水平向左,拉木板需要匀速运动 B.方向水平向右,拉木板不需要匀速运动
C.方向水平向右,拉木板需要匀速运动 D.方向水平向左,拉木板不需要匀速运动
3.【新考法】(2024·江苏苏州·中考真题)如图所示,大小适中的实心木球,球面有两个小孔在某条直径的两端,两孔在球内相通。用一根比孔细的绳子穿过两孔,在竖直方向上用手拉绳的两端,球会静止在绳上,减小拉力球会向下运动。对此现象下列说法正确的是( )
A.球静止时,绳两端的拉力是平衡力
B.通过拉力的调节,球可以匀速下滑
C.绳子下端突然松手,球就匀速下滑
D.通过手的运动和拉力调节,球不可能从绳的下端移到上端
4.(2024·山东德州·一模)物体A重5N,如图甲,A在水平拉力作用下,在水平面从M匀速直线运动到N用时3s;如图乙,在A上放置一个钩码,A在水平拉力作用下,在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2s。
(1)在MN,PQ段,A的速度分别为、,A所受摩擦力分别为、,则 , ;(均选填“>”“=”“<”);
(2)A从M运动到N,功率为 W。
5.(2024·江苏扬州·中考真题)如图,请画出篮球撞击篮板时所受重力G以及对篮板压力F的示意图。
6.(2024·四川成都·中考真题)小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”,实验器材如下:长木板(上下表面粗糙程度不同)、长方体木块(每个面粗糙程度都相同,长宽高不等)、弹簧测力计。
(1)实验过程中,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块(如图),目的是为了让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 。
(2)小成在实验探究时利用下表收集数据,你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系。
长木板不同表面
弹簧测力计示数/N
一个木块
两个木块重量
光滑表面
粗糙表面
(3)小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,她改变接触面积的操作是 。
(4)小成发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点,设计了改进方案(如下表所示),你认为应该采用哪个方案?答: 。
方案一:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动下面的长木板
方案二:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板
方案三:通过弹簧测力计将木块连接到墙上后,直接拉动下面的长木板
7.(2024·山东潍坊·二模)图示为我国国产“运—20”运输机,其最大起飞重量为220t,最大飞行速度为720km/h。满载的“运—20”在滑行道上匀速直线滑行时,受到的升力始终为飞机总重力的0.5倍,所有轮胎与地面总接触面积为4.4m2;飞机以最大飞行速度在空中沿水平直线匀速飞行时,受到的阻力为7.5×105N。g取10N/kg。求:
(1)满载的“运—20”总重力;
(2)满载的“运—20”在滑行道上匀速直线滑行时对地面的压强;
(3)飞机以最大飞行速度在空中沿水平直线匀速飞行时,发动机推力的功率。
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专题08 力 运动与力(3~10)
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
考点二 弹力
考点三 重力
考点四 摩擦力
考点五 二力平衡
考点六 牛顿第一定律
考点七 运动与力的关系
04解题方法·技巧点拨
05题型精研·考向洞悉
题型一 力
►考向01 力的概念、单位、作用效果
►考向02 力的三要素和力的示意图
►考向03 力的作用是相互的(施力物体、受力物体)
题型二 弹力
►考向01 概念、产生条件
►考向02 弹簧测力计
题型三 重力
►考向01 概念、重心
►考向02 重力的大小
►考向03 重力的方向及应用
题型四 摩擦力
►考向01 概念、分类
►考向02 探究滑动摩擦力的影响因素
►考向03 图像法求摩擦力
►考向04 摩擦力的利用与防止
题型五 二力平衡
►考向01 平衡力和平衡状态
►考向02 探究二力平衡的条件
►考向03 二力平衡条件的应用(合力、分力)
题型六 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
►考向02 牛顿第一定律及其应用
►考向03 惯性及其应用
题型七 运动与力的关系
►考向01 不受力或者受平衡力的物体的运动状态
►考向02 受非平衡力的物体的运动状态
06分层训练·巩固提升
► 基础巩固
► 能力提升
考点要求
课标要求
命题预测
力
· 通过常见事例或实验,了解力,认识力的作用效果
《力》、《运动和力》是中考必考内容,《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。本单元在试卷中所占分值一般在3-10分之间。
考试题型也非常多样,主要有:选择题、填空题、作图题、实验题、简答题和综合题等。
主要命题点有:力的作用效果、力的测量与估测、相互作用力、画力的示意图、重力的大小和方向、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、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、分析物体的受力、探究物体所受重力与质量的关系、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。
力的三要素与力的示意图
· 通过改变力的大小、方向和作用点了解力的三要素的作用
弹力与弹簧测力计
· 通过常见事例或实验了解弹力,会测量力的大小,通过实验探究,学会使用弹簧测力计测量各种力
重力
· 通过常见事例或实验了解重力,认识重力的三要素,了解重心的概念及应用
摩擦力及其应用
· 通过常见事例或实验了解摩擦力,了解摩擦力的作用效果
探究滑动摩擦力大小的影响因素
· 探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
平衡力与二力平衡
· 理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件
牛顿第一定律
· 通过实验和科学推理认识牛顿第一定律
物体的惯性
· 通过实验探究、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
考点一 力
一、力
力的概念
力是物体对物体的作用,用符号“F”表示
正确理解“力”
力的物质性:产生力的作用总要有两个物体(一个是施力物体,一个是受力物体),单独一个物体不会产生力的作用,离开物体更不会有力的作用
有力不一定必须接触:相互接触的物体之间不一定产生力的作用;没有接触的两个物体之间也可能有力的作用(如磁铁吸引铁屑),因此是否接触不是判断物体间是否有力作用的依据
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
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(运动状态的改变包括由静止到运动,由运动到静止,速度大小或运动方向发生变化)
力的三要素
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)
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)
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)
力的示意图
用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的作用点
画力的示意图:①先确定受力物体;②在受力物体上找出力的作用点;③最后沿力的方向画一条带箭头的线段,标出力的符号、数值和单位
力的作用点可以在线段的起点,也可以在线段的终点;同一图中,力越大,表示该力的线段越长;线段要用实线;线段末端标出力的符号,有时还需用数值和单位标出力的大小
力的作用是相互的
物体间力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用
(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
特别提醒:
(1)力是物体对物体的作用。
“物体对物体”:一个物体不会产生力的作用,有力一定有施力物体和受力物体两个物体。
“作用”:力是一种作用,如果物体间没有推、拉、挤、压等作用,就不存在力。
(2)力的作用效果:一是可使物体发生形变;二是可以改变物体的运动状态(物体的速度、方向改变或速度和方向同时改变)。。
(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.(2024·山东枣庄·中考真题)嫦娥六号探测器于2024年6月2日着陆月球背面阿波罗盆地进行采样,嫦娥六号探测器在降落月球实施制动减速时,要将发动机喷管朝向 (选填“前方”“侧方”或“后方”),使探测器减速的施力物体是 (选填“燃气”或“喷嘴”),此现象可以说明 。
【答案】 前方 燃气 力的作用是相互的
【详解】[1][2][3]降落时,需要减速,则发动机喷管工作时,应使探测器受到一个向后的作用力,则发动机喷管应朝向前方,向前方喷出气体,据力的作用是相互的,则喷出的气体对探测器有一个向后的作用力。这个作用力的施力物体是燃气。
2.(2024·重庆·中考真题)在图中作出木块在粗糙的水平桌面上向右运动时所受摩擦力的示意图。
【答案】
【详解】因为木块在水平桌面上向右运动,所以它受到的摩擦力方向向左,作用点可画在木块底面的中点处,如图所示:
考点二 弹力
一、弹力
弹性与塑性
(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;
(2)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。
弹力
弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力
产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉伸而发生弹性形变(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)
弹力的三要素
大小:与物体的材料和弹性形变程度有关。
弹力与弹性形变的关系:物体的弹性有一定的限度,超过了这个限度物体就不能恢复原状,该限度称为弹性限度。在弹性限度内,物体的形变量越大,产生的弹力越大
方向:始终与物体形变方向相反,与物体恢复原状的方向相同,或与使物体发生形变的力的方向相反,且总是与接触面垂直
作用点:在两个物体的接触面上,也可等效在接触面的一点
二、弹簧测力计
1.弹簧测力计
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
★特别提醒:
(1)弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
(2)弹簧测力计的使用口诀:
认分度、看量程、先校零;
要顺拉、勿摩擦、不猛拉;
正对看、记数值、带单位。
(3)弹簧测力计的读数:弹簧测力计倒挂时,弹簧测力计显示的拉力=弹簧测力计外壳对弹簧的拉力+重物对弹簧的拉力。
(4)弹簧测力计和力的相互性:当弹簧测力计处于静止状态或用弹簧测力计匀速拉动物体时,弹簧测力计的示数就等于作用在挂钩上的力的大小。
2.弹簧测力计的测量原理(拓展实验)
【实验探究】弹簧的伸长量与拉力的关系
【实验过程】如图所示,将弹簧固定在支架上,旁边直立放置一刻度尺,记下挂钩上挂钩码前弹簧下端的位置,然后每次增加两个钩码(每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N),使弹簧所受拉力逐渐增大,通过刻度尺读出弹簧每次的总伸长量Δl,记录实验数据如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
拉力F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量Δl/cm
0
1
2
3
4
7
11
【探究归纳】通过实验可以发现,在弹簧限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越长,且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,这就是弹簧测力计的测量原理。当超过弹簧的弹性限度后(如本实验中当拉力超过4N后),弹簧发生非弹性形变,撤去外力后弹簧将无法自动恢复到原状。
★特别提醒
弹簧长度与弹簧伸长量
弹簧的伸长量与弹簧的长度不一样。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长,一般用l0表示,弹簧受到拉力之后的长度一般用l表示,则弹簧的伸长量就是Δl=l-l0,如图所示。
(1)弹力产生的条件:“接触”且“产生弹簧形变”;
(2)常见的压力、拉力、支持力等都是弹力;
(3)受力物体受到的弹力是由施力物体发生弹性形变产生的。
3.(2024·河南焦作·一模)如图所示是一种常见的订书机。下列说法中正确的是( )
A.订书钉受到弹簧对它向右的弹力
B.随着订书钉越来越少,弹簧产生的弹力越来越大
C.弹簧对订书钉的弹力与订书钉对弹簧的弹力是一对相互作用力
D.静止的弹簧对订书钉的弹力与钉槽对弹簧的弹力是一对平衡力
【答案】C
【详解】A.弹簧被订书钉压缩,弹簧要恢复原长而产生弹力,订书钉受到弹簧对它向左的弹力,故A错误;
B.随着订书钉越来越少,弹簧发生的形变越来越小,产生的弹力越来越小,故B错误;
C.弹簧对订书钉的弹力与订书钉对弹簧的弹力等大、反向、共线、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故C正确;
D.静止的弹簧对订书钉的弹力与钉槽对弹簧的弹力,作用在不同物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
4.(2024·山东菏泽·三模)如图所示,一个小球从竖立在地面上的轻质弹簧(弹簧重力可忽略)的正上方某处自由下落,接触弹簧后又被弹起,则在小球接触弹簧至弹簧被压缩到最短的过程中,下列说法不正确的是( )
A.小球受到的重力不变
B.弹簧对小球的弹力不断变大
C.小球受到的重力和弹簧弹力的合力先变大后变小
D.小球受到的重力和弹簧弹力的合力方向先竖直向下,后竖直向上
【答案】C
【详解】A.小球受到的重力与运动状态无关,所以重力不变,故A正确,不符合题意;
BC.当小球接触弹簧后,受到的力为重力G和弹力F弹,重力G不变,随着球的下落,弹簧被压缩,弹力F弹变大,合力
F=G-F弹
合力在变小;当弹力F弹增大到等于重力G时,合力为0,此时小球受到平衡力作用,然后小球继续下落,弹力继续增大,弹簧继续变短,合力
F=F弹-G
合力在增大;所以弹力不断增大,合力先变小后变大,故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.当弹力小于重力时(即小球接触弹簧的前一段时间),合力的方向竖直向下,小球受竖直向下的非平衡力作用;后来当弹力大于重力时(即小球接触弹簧的后一段时间),小球受到竖直向上的合力作用,故D正确,不符合题意。
故选C。
考点三 重力
一、重力
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
重力的特点
地球附近的所有物体都受到重力作用,不管它是运动的还是静止的(重力是非接触力,只要在地球附近就受到重力作用)
重力的施力物体是地球,受力物体是地球附近的物体
重力的效应:使物体从高处落向地面或使物体由向下落的趋势
物体间力的作用是相互的,地球吸引物体的同时,物体也吸引地球
重力的大小
物体所受重力跟它的质量成正比。G=mg,G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值
重力的方向
(1)重力的方向总是竖直向下,而不是垂直向下。
(2)重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态及位置无关;
(3)重力方向的应用:人们在一根线下吊一重物,就做成了一根铅垂线。因为重力方向始终竖直向下,所以铅垂线静止时总竖直向下,故用铅垂线可以检查工作台面是否水平,墙壁上的画是否挂正等
二、探究重力的大小和质量的关系
提出问题
物体所受重力与它质量有什么关系
猜想与假设
通常我们感觉到物体的质量越大,就越重。因此可以作出猜想:物体所受的重力与质量存在一定的关系,物体的质量越大,它所受的重力越大
设计实验与制定计划
用弹簧测力计分别测出总质量不同的钩码所受重力的大小,观察、比较钩码所受总重力的大小与总质量有何关系
进行实验与收集证据
(1)固定弹簧测力计,使其保持竖直状态。
(2)把一个质量为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,读出的弹簧测力计的示数即钩码所受重力的大小,将其记录在表格中。
(3)用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个、7个相同的钩码的重力,并把测量结果记录在表格中。
(4)以质量为横坐标,重力为纵坐标,作出钩码重力大小跟其质量的关系图像,如图所示。
质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
重力G/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2.94
3.43
重力与质量的比值/(N·kg-1)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
分析论证
(1)由实验数据可知,当质量成倍数增加时,重力也成倍数增加,物体所受的重力与其质量的比值不变。
(2)由G-m图像可知,此图线是一条过原点的直线,说明物体所受的重力跟它的质量成正比。
归纳总结
大量精确的实验表明,物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值,地球附近的物体所受重力跟它的质量之间的关系可以写成,即G=mg。
三、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。
▲拓展培优“支撑法”和“悬挂法”确定重心
(1)支撑法:适用于长条状物体。把挂有两个鹦鹉的长条棍放在手指上,仔细调节手指在长条棍的位置,使其在手指上平衡这是就可以找到长条棍的重心(即在支点上方,如图甲所示)。
甲 乙 丙
(2)悬挂法:适用于薄板,如图乙所示,用细线通过薄板上某一点A将其悬挂起来。当薄板静止时,用铅笔沿悬线在薄板上画出竖线AB;如图丙所示,用细线再通过另一点C把薄板悬挂起来,当薄板静止时,沿悬线在其上画出另一条竖线CD,则AB、CD两直线的交点O就是薄板的重心。
竖直向下≠垂直向下
“竖直向下”是指处置以是水平面向下,近似指向地心。“垂直向下”是指垂直于某个面向下,这个面不一定是水平面。所以“竖直向下”是“垂直向下”的一个特例,我们不能把重力方向说成是“垂直向下”。
G竖直向下,F垂直向下
5.(2024·山东临沂·二模)关于力、重力、弹力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.因为物体本身就有重力,所以重力没有施力物体
C.物体间只要相互接触就一定会产生力
D.划船时使船前进的力是水对船桨的力
【答案】D
【详解】A.力作用在物体上不一定能改变其运动状态,物体受到平衡力的作用,物体的运动状态不变,故A错误;
B.重力的施力物体是地球,故B错误;
C.物体间相互接触,它们之间没有相互作用,不会产生力,故C错误;
D.划船时,船桨对水一个向后的力,物体间力的作用是相互的,水给船桨一个向前的力,使船前进的力是水对船桨的力,故D正确。
故选D。
6.(2024·山东临沂·中考真题)2024年5月9日,山东省女子手球锦标赛在临沂奥体公园开赛。关于下图所示的手球比赛,分析正确的是( )
A.被运动员握在手中的手球只受重力
B.手球被抛出说明力能改变物体的形状
C.跳起在空中的运动员因受重力而落下
D.走动中的运动员对地面的压强比站立时小
【答案】C
【详解】A.被运动员握在手中的手球受重力、摩擦力、压力作用,故A错误;
B.手球被抛出,球在力作用下运动状态发生改变,说明力能改变物体的运动状态,故B错误;
C.力能改变物体的运动状态,跳起在空中的运动员因受重力而落下,故C正确;
D.走动中的运动员对地面的压力与站立时相同,走动中的运动员与地面的受力面积较小,由得,走动中的运动员对地面的压强比站立时大,故D错误。
故选C。
考点四 摩擦力
一、摩擦力
认识摩擦力
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
摩擦力产生的条件
(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
摩擦力的作用效果
摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)
摩擦力的作用点
摩擦力是作用在两物体接触面上的,但为了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一个点上
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
摩擦力的分类
(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
二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
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。
2.注意事项
(1)实验时所用的木板要足够长,以保证木块在木板上滑动时由匀速直线运动的过程;
(2)实验时应保持拉动弹簧测力计的方向与长木板平行;
(3)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。
三、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
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.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;
3.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
7.(2024·山东青岛·中考真题)小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
【答案】A
【详解】A.滑板运动员的滑板装有轮子,通过变滑动为滚动来减小摩擦力,故A符合题意;
B.自行车刹车时用力捏紧车闸,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.体操运动员在手上涂防滑粉,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的,故C不符合题意;
D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故D不符合题意。
故选A。
8.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图所示,弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,则此时物块受到的摩擦力为 N。
【答案】3.4
【详解】弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动,物块处于平衡状态,受平衡力作用,根据二力平衡知识可知,此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。由图可知弹簧测力计的分度值为,它的示数是,故物块受到的摩擦力大小为。
9.(2024·山东德州·二模)如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,每个木块重为10N,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N。A受到的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用10N的水平力F2推A,但没有推动(如图乙所示),则此时A、B所受的摩擦力为 N。
【答案】 0 12 10
【详解】[1][2]在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,B相对A没有运动和运动的趋势,因此,B所受的摩擦力为0N。A受12N的拉力,A受到的摩擦力和拉力是平衡力,摩擦力和拉力大小相等,A受到的摩擦力为12N。
[3]若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用10N的水平力F2推A,但没有推动,AB处于静止状态,推力和摩擦力是平衡力,此时A、B所受的摩擦力为
f=F2=10N
考点五 二力平衡
一、平衡力和平衡状态
平衡状态
静止状态、匀速直线运动状态
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
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
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”
二、实验探究二力平衡的条件
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”。
▲拓展培优
改进实验:用卡片探究二力平衡的条件
为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响,也可以设计如图所示的实验,将系于轻质小卡片(重力可以忽略不计)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,来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片,小卡片受到两边细线的拉力作用,拉力的大小等于钩码的重力。
三、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。
如图所示,为弹簧测力计测物重时的简化原理图。挂在弹簧测力计下的物块处于静止状态时,物块所受弹簧拉力和物块重力是一对平衡力,大小相等。若弹簧测力计显示的拉力为5N,则可知物块重力为5N。
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
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。
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.(2024·山东日照·中考真题)运动员正在垫起排球,如图所示。不考虑空气阻力,下列相关说法正确的是( )
A.垫球时排球的运动状态发生改变,可能是以地面为参照物判断的
B.垫球时手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力是一对平衡力
C.排球在上升的过程中速度不断减小,是因为受到惯性的作用
D.排球在下落的过程中速度不断变大,机械能也在不断变大
【答案】A
【知识点】不同参照物下描述运动、物体运动过程中各种机械能的变化情况、重力的概念、力作用的相互性
【详解】A.垫球时排球的运动状态发生改变,可能是以地面为参照物判断的。运动状态的改变是指物体的速度(包括大小和方向)的变化。当运动员垫起排球时,排球的速度和方向都会发生变化,如果以地面为参照物,排球的运动状态确实发生了改变,故A正确;
B.手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力,它们作用物体不同、大小相等、方向相反,是一对相互作用力,故B错误;
C.排球在上升过程中速度减小是因为受到重力的作用,而不是惯性。惯性是物体保持其运动状态不变的性质,而重力是地球对物体的吸引力,它使排球减速并最终下落,故C错误;
D.排球在下落过程中,由于重力的作用,其速度确实会不断变大,但其机械能(包括动能和势能)并不会增加。实际上,排球在下落过程中,其重力势能会转化为动能,总的机械能(在不考虑空气阻力的情况下)是守恒的,故D错误。
故选A。
11.(2024·山东济宁·一模)如图所示的磁性黑板擦被吸在竖直黑板上,分析受力情况可知:黑板擦对黑板的压力与黑板擦受到黑板的支持力是一对 ;黑板擦受到的重力与黑板对黑板擦的摩擦力是一对 。
【答案】 相互作用力 平衡力
【详解】[1]黑板擦对黑板的压力与黑板擦受到黑板的支持力作用在两个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,是一对相互作用力。
[2]黑板擦受到的重力与黑板对黑板擦的摩擦力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在一条直线上,是一对平衡力。
考点六 牛顿第一定律
一、阻力对物体运动的影响
1.运动是否需要力来维持
生活中,人们常用这样的体验:让静止的物体动起来,要对它施加力,要使它不停下来,需要对它不断施力。据此,古希腊哲学家亚里士多德认为,运动要靠力来维持。2000年后,意大利物理学家伽利略认真研究这些现象后,发现了不易察觉的阻力的作用,纠正了亚里士多德根据直觉经验得出的结论。
2.实验探究:阻力对物体运动的影响
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。
二、牛顿第一定律
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
释义:(1)“一切”表明定律对所有物体都是适用的;(2)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件;(3)“总保持”表明物体不受力时只有两种状态,要改变这两种状态物体必须受到力的作用;(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在
对牛顿第一定律的理解
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
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
三、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。
12.(2024·山东菏泽·中考真题)2024年5月29日,世联赛中国澳门站中国女排3∶1战胜对手,取得开门红,如图是比赛现场画面。在比赛中蕴含的物理知识,下列说法正确的是( )
A.排球在空中上升是因为受到惯性作用
B.排球上升到最高点时不受力的作用
C.排球在空中下降时动能向重力势能转化
D.排球在地面上滚动一段距离后停下来,说明力可以改变物体的运动状态
【答案】D
【详解】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,它不是一种力,所以我们不能说物体“受到惯性作用”或“受到惯性力”。排球在空中上升是有由于排球具有惯性,它会保持原来的运动状态继续向上运动。故A错误;
B.排球上升到最高点时受到重力的作用,故B错误;
C.排球在空中下降时质量不变,高度降低,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,故C错误;
D.排球在地面上滚动时受到地面对其的阻力,排球在地面上滚动一段距离后停下来,由运动变为静止,说明力可以改变物体的运动状态,故D正确。
故选D。
13.(2024·山东菏泽·三模)如图,水平传送带顺时针方向转动时将大米从车间运送到粮仓,米袋先在传送带上滑动加速,稍后与传送带一起匀速运动,米袋在开始滑动时受到的摩擦力方向水平向 ;若此时米袋受到的力全部消失,则米袋将做 运动。
【答案】 右 匀速直线
【详解】[1]由图知,传送带沿顺时针方向转动,米袋刚放上去时,相对于传送带向左运动,因此米袋受到的摩擦力方向向右。
[2]根据牛顿第一运动定律可知,若米袋受到的力全部消失,原来做匀速运动的米袋将做匀速直线运动。
考点七 运动与力的关系
一、物体的运动状态
物体的运动状态包括速度的大小与运动的方向,只要其中之一发生变化,其运动状态就发生变化。有以下几种:匀速直线运动、变速直线运动(加速运动、减速运动)、曲线运动等。
二、受力分析
明确研究对象,对它进行受力分析。顺序是先重力,再弹力,最后摩擦力。
三、运动与力的关系
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,力不是产生运动的原因。力的方向与运动方向相同、相反、不在同一直线上时,物体的运动状态分别是什么?
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。
(1)物体不受力或者受平衡力作用时,物体处于静止状态或者匀速直线运动状态。如搬而未起、推而不动,此时处于静止状态,其受力平衡。
(2)物体受非平衡力作用时,处于变速运动状态或者曲线运动状态。
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。
“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。
14.(2024·山东潍坊·中考真题)在水平路面上玩滑板车,蹬地后人站在车上,如图甲所示,滑板车速度会减小;再次蹬地,如图乙所示,滑板车速度又会增大。下列说法正确的是( )
A.滑板车速度减小是因为受到阻力 B.滑板车的运动需要力来维持
C.蹬地过程,人和车的惯性增大 D.蹬地过程,蹬地脚受到的摩擦力是阻力
【答案】A
【详解】A.如图甲所示,滑板车速度会减小,是因为受到摩擦阻力和空气阻力,故A正确;
B.沿水平方向运动的滑板车,不再蹬地,滑板车由于惯性会继续运动,说明运动不需要力来维持,故B错误;
C.惯性是物体本身的一种性质,只与质量有关,蹬地过程,人和车的质量不变,惯性也不变,故C错误;
D.向后蹬地时,脚有相对地面向后运动的趋势,脚受到地面向前的摩擦力,故蹬地过程,蹬地脚受到的摩擦力是动力,故D错误。
故选A。
15.(2024·山东青岛·一模)如图所示,用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为9N,木块受到的摩擦力是 N;若拉力F增加至22N,长木板A水平方向受到的力是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。请画出木块B所受力的示意图。(整个过程中,木块B始终未脱离长木板A)
【答案】 9 非平衡力
【详解】[1]用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,弹簧测力计对木块B的拉力与木块B受到的摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数为9N,所以,木块受到的摩擦力是9N。
[2]用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,则木板A在水平方向受平衡力;若拉力F增加至22N,木板A对地面的压力、木块B对木板A的压力以及木板与地面之间、木块与木板之间的接触面粗糙程度都没有改变,则地面对木板A的摩擦力及木块B对木板A的摩擦力都不变,所以,长木板A水平方向受到的力是非平衡力。
[3]木块B受到竖直向下的重力、木板对它竖直向上的支持力、弹簧测力计对它水平向左的拉力及木板对它水平向右的摩擦力,力的作用点都画在木块的重心,故作图如下:
1.画力的示意图的方法。
力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关。力的三要素指的是力的大小、方向和作用点。
画力的示意图的步骤:一找点:找力的作用点;二画线:沿力的方向画线;三线段末端画箭头;四标符号:在箭头附近标上力的符号和大小。
2.相互作用力与平衡力。
根据相互作用力的特点来区分平衡力与相互作用力: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,平衡力是作用在同一物体上。
3.惯性问题。
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。
4.二力平衡求摩擦力。
(1)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。
(2)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。
5.图像法求摩擦力。
结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)先根据s-t图像或者v-t图像,分析物体的运动状态,是匀速直线运动,还是加速运动、减速运动;
(2)接着受力分析,看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,再根据F-t图像,找出F的值来求摩擦力的大小。
题型一 力
►考向01 力的概念、单位、作用效果
1.(2024·安徽滁州·二模)在唐代,射箭比赛十分流行,射箭比赛分为步射和骑射两个部分。步射就是静射(如图所示),关于静射比赛说法正确的是( )
A.射手对弓弦的拉力与弓弦对箭矢的弹力是一对平衡力
B.箭矢离开弓弦后仍向前飞行一段距离,是因为其具有惯性
C.射手将弓弦拉的越弯,弓弦对箭矢的作用力越小
D.射手将箭矢水平射出时,箭矢飞行的距离最远
【答案】B
【详解】A.射手对弓弦的拉力的受力物体是弓弦,弓弦对箭矢的弹力的受力物体是箭矢,受力物体不同,所以这两个力不是一对平衡力,故A错误;
B.箭矢离开弓弦后仍向前飞行一段距离,是因为其具有惯性,能保持原来的运动状态继续向前运动,故B正确;
C.射手将弓弦拉的越弯,弓弦的弹性形变量越大,弓弦对箭矢的作用力越大,故C错误;
D.由于地球引力导致箭矢飞行轨迹呈现抛物线,仰角发射,特别是45°仰角发射,能使箭矢飞行距离达到最远,故D错误。
故选B。
2.(改编)力能产生不同的作用效果,下列情况中与其它三个力所产生的作用效果不同的是( )。
A. 手对弹簧的力 B. 磁体对小球的力
C. 手对撑杆的力 D. 手对弓的力
【答案】B。
【详解】A.用力压弹簧,使弹簧的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状;
B.小铁球受到磁铁吸引力的作用,运动方向发生变化,说明力改变了物体的运动状态;
C.撑杆跳运动员对竿的拉力,使撑杆的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状;
D.用力拉开弓,使弓的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状;
由此可知,B图中力与其它三个力所产生作用效果不同,故B符合题意;ACD不符合题意。故选B。
►考向02 力的三要素和力的示意图
3.(2024·山东济南·中考真题)如图所示是探究“阻力对运动的影响”实验中滑块沿斜面下滑的情景。请画出此时滑块受到重力的示意图。
【答案】
【详解】由于重力的方向始终竖直向下,重力的作用点在物体的几何中心上,所以滑块受到重力的示意图,如下图所示:
4.(2024·山东临沂·中考真题)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
【答案】
【详解】对物体受力分析可知,物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的轿厢对物体的支持力FN,且物体做匀速直线运动,处于受力平衡状态,若轿厢对物体有水平方向的摩擦力,则此时物体A在水平方向将受力不平衡,故可知物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的轿厢对物体A的支持力FN,两个力大小相等,方向相反,如下图所示:
►考向03 力的作用是相互的(施力物体、受力物体)
5.(2024·山东枣庄·中考真题)在两辆靠得较近的小车上分别放一块磁体甲和乙,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B.甲先对乙施力,然后乙才对甲施力
C.甲对乙的作用力和乙对甲的作用力是一对相互作用力
D.由于甲、乙两磁体没有接触,因此甲、乙之间没有力的作用
【答案】C
【详解】ABC.甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是一对相互作用力,符合大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在不同物体上,是同时发生的,故AB错误,C正确;
D.由于同名磁极相互排斥,甲、乙两磁体没有接触,甲、乙之间有排斥力,故D错误。
故选C。
6.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,小明和小华穿着轮滑鞋静止在平滑的地面上,小华用力向前推小明后,下列说法中正确的是( )
A.小明和小华由于惯性都保持静止 B.小明和小华因为受力一起向前运动
C.小明受力向前运动,小华受力向后运动 D.小明受力向前运动,小华由于惯性保持静止
【答案】C
【详解】小明和小华穿着轮滑鞋静止在平滑的地面上,地面上的摩擦力很小,小华用力向前推小明后,小明由于受到了向前的推力,小明向前运动,由于力的作用是相互的,小华受到了向后的反作用力,小华向后运动,故ABD错误;C正确。
故选C。
题型二 弹力
►考向01 概念、产生条件
1.(改编)关于弹力的叙述正确的是( )。
A.弹力的大小只与形变的程度有关;
B.压力、拉力、支持力都属于弹力;
C.放在桌面上的一根弹簧一定产生了弹力;
D.只有弹簧、橡皮筋等物体才可能产生弹力
【答案】B。
【详解】A.同一个物体在弹性限度内,弹力的大小与形变程度有关,但不同物体,即使形变程度相同,其弹力也不一定相同,故A错误;
B.压力、拉力、支持力都是物体发生弹性形变后产生的力,所以都是弹力,故B正确;
C.放在桌面上的弹簧如果没有发生弹性形变,则不会产生弹力,故C错误;
D.任何能够发生弹性形变的物体在其弹性限度内都会产生弹力,故D错误。故选B。
2.(2024·山东济南·三模)如图是用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中飞行过程的照片,下列说法错误的是( )
A.球拍对球的力是由于球发生形变产生的
B.球运动到最高点B时,受到平衡力的作用
C.A、B、C三点中,网球在A 点的机械能最大
D.空中飞行的球,若它所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
【答案】ABD
【详解】A.球拍对球的力施力物体是球拍,是由于球拍发生形变产生的,故A错误,A符合题意;
B.球运动到最高点B时,受到重力和空气阻力作用,这两个力大小不相等,球受到非平衡力的作用,故B错误,B符合题意;
C.球在空中运动时,球克服空气阻力做功,部分机械能转化为内能,A、B、C三点中,网球在A 点的机械能最大,故C正确,C不符合题意;
D.空中飞行的球,若它所受的力全部消失,它将沿力消失时的速度和运动方向做匀速直线运动,不一定沿水平方向做匀速直线运动,故D错误,D符合题意。
故选ABD。
►考向02 弹簧测力计
3.(2024·江苏盐城·中考真题)如图所示,弹簧测力计未挂重物时指针在零刻度线下方。在使用它测量钩码重力之前,应该先( )
A.把挂钩向下拉 B.把挂钩向上托
C.把面板向上移 D.把面板向下移
【答案】D
【知识点】使用弹簧测力计的注意事项及错误分析
【详解】弹簧测力计未挂重物时指针在零刻度线下方,说明弹簧测力计在不受力时指针已经偏下,因此在使用它测量钩码重力之前,应该先把把面板向下移,使指针指在零刻度线上,然后再进行测量。
故选D。
4.(2024·山东济宁·二模)如图:小齐同学用弹簧测力计测物体的重力,指出弹簧测力计使用过程中的错误 。
【答案】弹簧测力计轴线与所测力的方向不在同一直线上
【详解】弹簧测力计使用时,测力计轴线与所测力的方向要在同一直线上,重力的方向竖直向下,图中弹簧测力计使用过程中的错误是弹簧测力计轴线与所测力的方向不在同一直线上。
题型三 重力
►考向01 概念、重心
1.(2024·江苏南通·中考真题)如图,磁性地球仪悬停于底座上方,作出地球仪的受力示意图。
【答案】
【详解】地球仪受到竖直向下的重力G和竖直向上的磁力F,两个力作用在地球仪的重心,地球仪处于静止状态,受力平衡,故重力G和磁力F是一对平衡力,两个力大小相等,方向相反,如图所示:
2.(改编)关于重心,下列说法正确的是( )。
A.空心的足球没有重心;
B.物体的重心不一定在物体上;
C.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了;
D.物体受到的力全部都作用在重心上
【答案】B。
【详解】A.任何物体都有重心,故A错误;
B.重心不一定在物体上,也可以物体之外,比如均匀的圆环,重心在环外,故B正确;
C.物体重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如圆环。空心球它们的重心在中间的空心部位上,所以质地均匀的木球的中心挖去后,重心仍在其球心处,故C错误;
D.重心是物体各部分所受重力的集中点,而物体受到的力并非都作用在重心上,故D错误。
考向02 重力的大小
3.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,是能在火星上飞行的直升机——机智号,其质量为1.8kg,飞行时旋翼转速达到每分钟2400转,是地球上普通直升机旋翼转速的8倍以上,地球上的直升机飞行时,旋翼在空气中旋转获得相对气流,从而获得升力(火星表面g取4N/kg)。下列说法中正确的是( )
A.火星表面没有气体 B.火星表面有稀薄的气体
C.机智号在火星上重为18N D.机智号从地球到火星质量减小
【答案】B
【详解】A.直升机飞行时,旋转的旋翼对空气施加向下的力,由于物体间力的作用是相互的,空气就会给旋翼一个向上的力,即飞机的升力,直升机能在火星表面飞行,说明火星表面是有空气的。故A错误;
BC.直升机能在空中飞行,升力至少要等于其重力,机智号在火星上受到的重力为
比在地球上所受的重力小,为了克服重力升空,在火星上飞行时旋翼转速是地球上的8倍,说明火星表面空气较稀薄,只有增大转速才能获得相对气流,从而获得升力。故B正确,C错误;
D.物体的质量不随位置而改变,机智号从地球到火星只是位置变了,质量不变。故D错误。
故选B。
4.(2024·安徽合肥·一模)小明在科技博览阅读中查阅了某星球上重力与质量的关系图像,如图所示。通过图像可知,一物体质量为10kg,它在这个星球上受到的重力为 N。
【答案】150
【详解】由图分析可知,物体的质量越大,所受的重力越大;物体受到的重力与质量的比值不变,所以物体所受的重力跟它的质量成正比;由图可知,当质量为8kg时,在该星球上受到的重力为120N,由于重力跟它的质量成正比,所以当物体质量为10 kg时,重力为
►考向03 重力的方向及其应用
5.(2024·安徽·三模)工人师傅砌墙时,通常利用自制的重垂线检查墙壁砌得是否竖直。如图所示,一堵南北走向的墙上挂着重垂线,则这堵墙是向 (选填“东”或“西”)倾斜了。
【答案】西
【详解】重垂线利用的是重力的方向竖直向下,图中重垂线偏向西边,说明这堵墙是向西倾斜的。
题型四 摩擦力
►考向01 概念、分类
1.(2024·山东临沂·一模)2023年11月28日,首届中国国际供应链促进博览会在北京国际展览中心举办。新一代沃尔沃汽车具有全新自动避让系统,可以在路滑天气或司机视野受阻时进行自动避让。下列说法正确的是( )
A.在雨雪天等天气路面很滑,说明此时路面没有摩擦力
B.车轮上刻有花纹是通过增大与地面的接触面积来增加摩擦力
C.汽车在进行自动避让时处于非平衡状态
D.汽车在摩擦力的作用下慢慢停止,说明力是维持物体运动的原因
【答案】C
【详解】A.在雨雪天气,路面很滑,说明物体与路面的接触面的粗糙程度小,物体对路面有压力时,有摩擦力,只是这种摩擦力会比干燥路面小,所以汽车更容易打滑。故A错误;
B.车轮上刻有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B错误;
C.当汽车进行自动避让时,它的运动状态(速度或方向)在改变,受到非平衡力作用,因此处于非平衡状态。故C正确;
D.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。汽车在摩擦力的作用下慢慢停止,是因为摩擦力改变了汽车的运动状态,使它从运动状态变为了静止状态。故D错误。
故选C。
2.(2024·山东威海·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,整个装置始终静止,在这个过程中,物块A与桌面之间的摩擦力大小 (填“变大”“不变”或“变小”);当小桶和细沙的总质量为m时,物体A刚好沿水平桌面向右做匀速直线运动;此时对物块A施加一个水平向左的拉力F,物块A又沿水平桌面向左做匀速直线运动,则拉力F的大小是 。(用已知物理量符号表示)。
【答案】 变大 2mg
【详解】[1]整个装置始终静止,说明物体受力平衡,静摩擦力大小等于物体所受拉力大小,而物体所受拉力大小等于小桶和细沙的总重力,故静摩擦力大小等于小桶和细沙的总重力,逐渐向小桶B中加入细沙,小桶和细沙的总重力变大,故静摩擦力变大。
[2]小桶与沙的总重力为,使用定滑轮不能改变力的大小(不计细线及滑轮摩擦),则物块A受到的拉力大小为mg;因为物块做匀速直线运动,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以滑动摩擦力的大小为mg,方向水平向左。此时对物块A施加一个水平向左的拉力F,物块A又沿水平桌面向左做匀速直线运动,压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,故滑动摩擦力的大小不变仍为mg,由于物体向左移动,故滑动摩擦力的方向向右,此时向右的力等于滑动摩擦力加拉力,即
物块A沿水平桌面向左做匀速直线运动,故向左的力等于向右的力,故
►考向02 探究滑动摩擦力的影响因素
3.(2024·江苏镇江·中考真题)如图所示,小明在测量滑动摩擦力时,将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动。经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和。两区域示数不同的原因是( )
A.在区域1中A对木板的压力更大 B.在区域2中A对木板的压力更大
C.木板上区域1的粗糙程度更大 D.木板上区域2的粗糙程度更大
【答案】D
【详解】AB.根据图可知,在区域1、区域2中,A的质量没变,根据重力和质量的关系可知,重力不变,水平放置时,对木板的压力不变,故AB不符合题意;
CD.木板做匀速直线运动,根据二力平衡可知,拉力的大小等于滑动摩擦力的大小;物体的对水平木板的压力不变,但是弹簧测力计的示数(拉力大小)不同,说明滑动摩擦力的大小不同,经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为和,所以在区域2时受到的摩擦力更大,木板上区域2的粗糙程度更大,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.(2024·山东聊城·中考真题)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:接触面所受的压力、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号
接触面
压力F/N
滑动摩擦力F1/N
①
木板1
4
1.16
②
木板1
6
1.73
③
木板1
8
2.31
④
木板2
4
1.22
⑤
木板2
6
1.84
⑥
木板2
8
2.45
⑦
木板3
8
2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(3)实验结论是 。
(4)实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)请举出一个生活中增大摩擦力的例子: 。
【答案】(1)压力大小 (2)粗糙程度 (3)见详解 (4)不变 (5)鞋底上有凹凸不平的花纹
【详解】(1)①②③组实验数据中,使用同一块木板,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,滑动摩擦力大小不同,则根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面压力大小的关系。
(2)③⑥⑦组实验数据中,压力大小相同,均为8N,使用不同的木板,接触面的粗糙程度不同,滑动摩擦力大小不同,则根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系。
(3)由实验数据可知,影响滑动摩擦力大小的因素是接触面所受的压力和接触面的粗糙程度;压力大小相同时,接触面越粗糙,受到的滑动摩擦力越大;接触面粗糙程度相同时,压力越大,受到的滑动摩擦力越大。
(4)滑动摩擦力和压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关,所以实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将不变。
(5)鞋底上有凹凸不平的花纹,是在压力不变的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。
►考向03 图像法求摩擦力
5.(2024·山东泰安·二模)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像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示,以下对于这一过程的分析中正确的是( )
①0-1s内木箱静止说明人对木箱的推力小于地面对木箱的摩擦力
②1s-2s内木箱做加速运动,受到的摩擦力大小为4N
③2s-3s内木箱匀速直线运动说明木箱受到的摩擦力大小为0N
④如果3s后人停止用力,由于惯性木箱继续运动时,所受的摩擦力为4N
A.①③④ B.②③④ C.②④ D.①②③④
【答案】C
【详解】①0-1s内木箱静止,此时人对木箱的推力和地面对木箱的摩擦力是一对平衡力,大小相等,故①错误;
③2s-3s内木箱匀速直线运动,此时人对木箱的推力和地面对木箱的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时推力为4N,所以,木箱受到的摩擦力大小为4N,故③错误;
②1s-2s内木箱速度增大,做加速运动,木箱对地面的压力及接触面粗糙程度不变,木臬受到的滑动摩擦力大小不变,为4N,故②正确;
④如果3s后人停止用力,由于惯性木箱继续运动时,木箱对地面的压力及接触面粗糙程度不变,木臬受到的滑动摩擦力大小不变,为4N,故④正确;
综上所述,正确的是②④,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.(2024·山东泰安·一模)某实验小组在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)按图甲所示进行实验时,拉力F随时间t、木块移动速度v随时间t的变化图像如图丁所示,则木块在第1s时受到的摩擦力为 N;在第7s时受到的摩擦力为 N;
(2)如图甲、乙所示,在相同的木板上用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别做匀速直线运动,发现乙实验中弹簧测力计示数比甲实验的大,由此得出的结论是:滑动摩擦力的大小与 有关;此次实验用到的研究方法是 和转换法;
(3)如图乙、丙所示,两次实验中木块与砝码相同,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别做匀速直线运动,发现丙实验中弹簧测力计示数比乙的大,则 (选填“乙”或“丙”)实验中的木板更粗糙;
(4)完成上述实验后,实验小组又加了一些器材,并做了“探究阻力对物体运动的影响”实验,如图戊所示,让同一小车分别从同一斜面的同一高度由静止滑下运动到上述实验中的乙、丙木板上,小车在 (选填“乙”或“丙”)木板上运动的距离大。
【答案】 3 3 压力 控制变量法 丙 乙
【详解】(1)[1][2]由图丁得,木块在2~6s做匀速直线运动,此过程中木块的拉力为3N,木块受到的滑动摩擦力等于拉力,为3N;木块在第1s时做匀加速直线运动,在第7s时做匀减速直线运动木块运动过程中压力与滑动摩擦力不变,受到的滑动摩擦力不变,为3N。
(2)[3]由甲乙实验得,接触面粗糙程度相同,乙实验中压力较大,木块在甲乙实验中做匀速直线运动,受到的滑动摩擦力等于拉力,乙实验中弹簧测力计示数比甲实验的大,则乙实验中滑动摩擦力比甲实验的大,说明滑动摩擦力的大小与压力有关。
[4]实验中控制接触面粗糙程度相同,采用控制变量法。
(3)[5]如图乙、丙所示,两次实验中木块与砝码相同,则乙丙实验的压力相同,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别做匀速直线运动,发现丙实验中弹簧测力计示数比乙的大,说明丙图中木块受到的滑动摩擦力较大,则丙实验中的木板更粗糙。
(4)[6]戊所示,让同一小车分别从同一斜面的同一高度由静止滑下运动到上述实验中的乙、丙木板上,小车运动刀片水平面的速度相同,小车在对乙丙木板的压力相等,丙的木板更粗糙,则小车在乙图上受到的滑动摩擦力较小,小车在乙木板上受到的阻力较小,速度减小慢,在乙木板上运动的距离大。
►考向04 摩擦力的利用与防止
7.(2024·山东菏泽·中考真题)下列常见现象中,为了增大摩擦的是( )
A.收纳箱底部装有轮子
B.鞋底有凹凸不平的花纹
C.游乐场的滑梯表面光滑
D.给自行车车轴加润滑油
【答案】B
【详解】A.收纳箱底部装有轮子,是变滑动摩擦力为滚动摩擦,可以减小摩擦力,故A不符合题意;
B.鞋底有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力,故B符合题意;
C.游乐场的滑梯表面光滑,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,故C不符合题意;
D.给自行车车轴加润滑油是通过使接触面分离的方法来减小摩擦的,故D不符合题意。
故选B。
8.(2024·四川成都·三模)某消防员在日常训练中进行爬杆练习,如图所示,当他加速向上爬杆时,所受的合力方向向 ,所受摩擦力的方向向 。
【答案】 上 上
【详解】[1]消防员加速向上爬杆时,合力的方向与消防员运动的方向相同,所以合力的方向向上。
[2]向上爬杆时由于受重力作用,消防员的手脚相对杆有向下运动趋势,所以消防员所受的摩擦力方向向上。
题型五 二力平衡
►考向01 平衡状态和平衡力
1.(2024·山东日照·三模)寒假期间小明和家人去哈尔滨冰雪大世界游玩,如图是小明同学坐在滑冰车上,爸爸施加30N的水平推力F,使他沿水平冰面向右匀速直线运动了一段距离。随后撤去水平推力,小明又向前滑行了一段距离后停了下来。若不计空气阻力,冰面粗糙程度相同,则下列说法正确的是( )
A.在匀速直线运动过程中,滑冰车受到的重力和冰面对滑冰车的支持力是一对平衡力
B.撤去水平推力后,小明和滑冰车的惯性将随之减小
C.撤去水平推力后,滑冰车受到冰面的摩擦力等于30N
D.若在滑行过程中,所受力全部消失,小明和滑冰车将最终保持静止状态
【答案】C
【详解】A.在匀速直线运动过程中,滑冰车和小明受到的总重力和冰面对滑冰车的支持力是一对平衡力,滑冰车受到的重力小于冰面对滑冰车的支持力,二者不是一对平衡力,故A错误;
B.一切物体任何时候都有惯性,惯性大小只与物体质量有关。撤去水平推力后,小明和滑冰车质量不变,则其惯性大小不变,故B错误;
C.施加30N的水平推力F,使他沿水平冰面向右匀速直线运动,此时滑动摩擦力等于推力为30N,在撤去水平推力后,滑冰车继续向前滑行,此时压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,滑冰车受到冰面的摩擦力不变,仍等于30N,故C正确;
D.根据牛顿第一定律可知,若在滑行过程中,所受力全部消失,小明和滑冰车将做匀速直线运动,故D错误。
故选C。
2.(2024·江苏淮安·中考真题)2024年2月17日,第十四届全国冬季运动会在内蒙古呼伦贝尔拉开帷幕。如图所示是短道速滑项目的精彩瞬间,下列说法中正确的是( )
A.以看台上的观众为参照物,运动员是运动的
B.运动员在转弯过程中,其运动状态保持不变
C.运动员到达终点后,不能立即停下来是因为受到惯性作用
D.运动员站立时对冰面的压力和运动员所受的重力是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.以看台上的观众为参照物,运动员的相对位置改变,是运动的,故A正确;
B.运动员在转弯过程中,方向改变,其运动状态改变,故B错误;
C.惯性不是力,不能说“受到惯性作用”,故C错误;
D.运动员站立时对冰面的压力和运动员所受的重力方向相同,不是一对平衡力,故D错误。
故选A。
►考向02 探究二力平衡的条件
3.(2024·江苏盐城·中考真题)下列情形中,松手后纸片还能保持平衡的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上,是一对平衡力,纸片能保持平衡状态,故A符合题意;
B.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个和一个质量相等的钩码,纸片两端受到的两个力的大小不相等,即两个力的大小不相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,故B不符合题意;
C.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,但纸片扭转一个角度,纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一条直线上,不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,,故C不符合题意;
D.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,但纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一条直线上,不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,故D不符合题意。
故选A。
4.(2024·山东德州·二模)在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图甲所示:
(1)在图甲中,当物体处于 状态或匀速直线运动状态时,我们认为它受到的力是平衡力;
(2)实验时,小明发现当向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用,这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态。请你帮助小明分析一下,出现这种现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的;
(3)如图乙是优化后的实验方案,该同学选用轻质小卡片,好处是 ;
①A图中的小卡片处于静止状态;
②将B图中的小卡片扭转过一个角度后,保持两个 拉力的方向相反,此时小卡片处于静止状态,松开手小华是通过观察到小卡片 现象,来判断小卡片受到的两个拉力不是平衡力;
③A图中的小卡片处于静止状态时,小华为了探究“只有作用在同一个物体上的两个力”才有可能是平衡力,接下来小华需要进行怎样的操作: 。
【答案】(1)静止 (2)木块受到桌面的摩擦力 平衡 (3)忽略小卡片的重力 不能保持静止 剪开小卡片
【详解】(1)物理中静止或匀速直线运动称为平衡状态,所以当木块受力平衡时,木块将做匀速直线运动或处于静止状态。
(2)[1][2]当小明把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,此时可能是木块受到桌面的摩擦力作用而仍然处于平衡状态,由于木块处于平衡状态,所以此时受平衡力。
(3)[1]由于小卡片比较轻小,所以减小了卡片的自重对实验产生的影响。
[2]将B图中的小卡片扭转过一个角度后,由于两个力不在同一条直线上,因此不是平衡力,当松开手后,小卡片不能静止。
(4)[3]实验中要探究一对平衡力是否必须作用在同一个物体上,可以把小卡片用剪刀剪成两部分,观察小卡片是否能处于平衡状态。
►考向03 二力平衡条件的应用(合力、分力)
5.(2024·北京东城·一模)如图所示为自由式滑雪大跳台运动项目中运动员在空中运动的情境,下列说法正确的是( )
A.运动员在空中上升的过程中,所受合力的方向向上
B.运动员在空中上升的过程中,重力势能转化为动能
C.运动员在空中加速下落时,重力做功越来越快
D.运动员在空中加速下落是由于运动员具有惯性
【答案】C
【详解】A.运动员在空中上升时,受到竖直向下的重力及与运动方向相反的向下的空气阻力的作用,合力方向向下,故A错误;
B.在上升过程中,运动员的质量不变,速度变小,高度升高,动能减小,重力势能增大,是动能转化为重力势能,故B错误;
C.在空中加速下落时,运动员所受的重力不变,速度越来越快,在相同时间内,通过的路程越来越大,重力所做的功越来越大,据知,重力做功越来越快,故C正确;
D.运动员在空中加速下落,是由于运动员受到竖直向下的重力的作用,重力让运动员的运动状态发生变化,故D错误。
故选 C。
6.(2024·安徽·二模)跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下,运动员所受重力和伞的拉力合力为100N,方向竖直向下。已知运动员的质量为60kg,则运动员所受伞的拉力为 N。
【答案】500
【详解】运动员的重力为
对运动员进行受力分析,受到伞竖直向上的拉力,竖直向下的重力,两个力的合力为100N,方向竖直向下,则运动员所受伞的拉力为
7.(2024·四川内江·中考真题)某同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后能够继续向上运动,是因为排球具有 ,排球的重力为2.7N,在竖直上升的过程中,某时刻所受空气阻力大小为0.5N,方向竖直向下,此时排球所受合力大小为 N。
【答案】 惯性 3.2
【详解】[1] 排球离开胳膊后继续向上运动是因为它具有惯性,仍要保持原来的运动状态。
[2] 在竖直上升的过程中,空气阻力和重力均竖直向下,则合力为
题型六 牛顿第一定律
►考向01 探究阻力对物体运动的影响
1.(2024·山东青岛·二模)在物理学中斜面是一个很重要的模型,在生产、生活中也有着大量的应用,如盘山公路、供轮椅通过的斜坡等等。在初中物理的学习中与斜面有关的实验也有很多,小明利用斜面和相关器材,进行了如下探究:
(1)图甲利用斜面和小车测量平均速度,实验时应保持斜面的倾斜角 (选填“较大”或“较小”),这是为了减小测量 (选填“路程”或“时间”)时造成的误差;
(2)乙、丙实验都有让物体(小车或小球)从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤,这样操作的目的是控制小车到达水平面的 相同;
(3)如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的相同高度由静止 滑下,由三次实验可以看出,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,滑行的距离越远,速度减小得越 ,在此实验基础上通过推理可知,如果运动的小车不受力,它将做 ;
(4)如图丙所示是探究“物体动能大小与哪些因素有关”实验。让质量为m小球分别从斜面上不同高度静止滚下,小球撞击放在水平木板上的木块,通过实验发现:小球滚下的高度越高,木块被撞开的距离越远,由此得出结论:物体动能的大小与 有关。
【答案】 较小 时间 速度 慢 匀速直线运动 速度
【详解】(1)[1][2]在测量小车的平均速度时,应保持斜面的倾斜角较小,小车在斜面上运动的时间较长,方便时间的测量,以减小测量时间的误差。
(2)[3]图乙、丙中,为了探究小车(或小球)到达水平面的速度相同,需要让小车(或小球)从斜面的同一高度静止释放。
(3)[4]图乙中,毛巾表面最粗糙,阻力最大,小车运动的距离最小,速度改变得最快;木板表面最光滑,阻力最小,小车运动的距离最大,速度改变得最慢。由此可得:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,滑行的距离越远,速度减小得越慢。
[5]若小车不受力,则其速度不改变,保持原来的速度不变,所以将做匀速直线运动。
(4)[6]图丙实验中,小球从斜面静止滚下的高度越高,到达水平面的速度就越大,具有的动能越多,对木块做功越多,木块被拉开的距离越远。所以物体动能的大小与速度有关。
2.(2024·山东威海·一模)小明先用如图1所示装置进行“阻力对物体运动的影响”实验探究。
(1)实验时,需要控制小车到达水平面时具有相同的初始速度,为达到这一目的应进行的操作是: ;
(2)如图2所示的三种情况中,根据 的现象,可知小车在木板表面运动时速度减小得最慢。接着,小明对实验器材进行改进,设计了如图甲、乙所示的实验装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关?”,图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放,然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放然后分别撞击到放在是同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;
(3)实验中所探究的“物体的动能”是指 (填“小球”或“木块”)的动能;
(4)实验中通过小球推动木块的距离越远,可以间接反映小球具有的动能越大的原因是 ;
(5)图乙实验探究的是“物体的动能大小与 的关系”;
(6)如图丙所示是高速公路上某处的交通标志牌,交通管理部门对不同车型设定的通过该处的最高速度不同的理由是 。
【答案】 让小车从斜面的同一高度由静止滑下 小车在木板上运动的距离最远 小球 小球对木块做的功越多 速度 见解析
【详解】(1)[1]研究阻力对物体运动的影响,就要保持其他量不变,因此,应使小车从同一斜面的同一位置由静止滑下,从而使其到达水平面时具有相同的初速度。
(2)[2]由图可知,接触面越来越光滑,小车所受摩擦阻力越来越小,速度减小的越慢,其在木板上运动的距离最远,可知小车在木板表面运动时速度减小得最慢。
(3)[3]实验中让小球从斜面上某一高度由静止滚下,撞击在水平面上的木块,通过木块被推动距离的大小,比较小球对木块做功的多少,判断小球动能的大小,用到了转换法,实验中所探究物体的动能是指小球的动能。
(4)[4]该实验中小球动能的大小是通过木块移动的距离体现的,木块被撞的越远,说明小球对木块做的功越多,根据转换法,说明小球的动能越大。
(5)[5]由乙图可知,小球的质量相同,从斜面的不同高度自由滑下,即小球到达水平面的速度不同,故图乙实验探究的是“物体的动能大小与速度的关系”。
(6)[6]图乙所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高车速,由于动能与质量和速度有关,对于质量较大的车,允许的速度就比质量较小的车的速度低。
►考向02 牛顿第一定律及其应用
3.(2024·湖北·中考真题)冰壶运动员比赛用鞋如图,蹬冰鞋底用橡胶制成,滑行鞋底用塑料制成。运动员用滑行鞋支撑全身在冰面上滑行,需要停下时,用蹬冰鞋接触冰面进行控制。下列说法正确的是( )
A.蹬冰鞋底是为了减小压力
B.滑行鞋底是为了减小摩擦力
C.运动员在冰面上滑行需要力来维持
D.滑行时若摩擦力消失,则运动员会停止运动
【答案】B
【详解】A.蹬冰鞋底用橡胶制成,是在压力一定的情况下,增大接触面的粗糙程度增大冰面对鞋的摩擦,故A错误;
B.滑行鞋底用塑料制成,是在压力一定的情况下,减小接触面的粗糙程度,减小冰面对鞋的摩擦,故B正确;
C.物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D.根据牛顿第一定律,滑行时若摩擦力消失,则运动员会做匀速直线运动,故D错误。
故选B。
4.(2024·四川凉山·模拟预测)如图是一辆小汽车在雪地过弯的场景,从车辆运动的轨迹来看力的作用效果,体现了力能够改变小汽车的 ;若此时小汽车受到的外力全部消失,小汽车将会 (填运动状态)。设车轮对雪地的压力为F1,雪地对车轮的支持力为F2,则F1 F2(选填“>”“=”“<”)。
【答案】 运动状态 做匀速直线运动 =
【详解】[1]从车辆运动的轨迹来,汽车运动方向发生了改变,则说明力改变了物体的运动状态。
[2]若此时小汽车受到的外力全部消失,根据牛顿第一定律,小车将做匀速直线运动。
[3]若车轮对雪地的压力为F1,雪地对车轮的支持力为F2,两个力大小相等、方向相反、作用在两个物体上,是一对相互作用力,则F1=F2。
►考向03 惯性及其应用
5.(2024·江苏徐州·中考真题)用力拍打刚晒过的被子,可以除去附着在被子上的灰尘,这是( )
A.利用惯性 B.防止惯性的危害 C.利用摩擦 D.减小摩擦的影响
【答案】A
【详解】拍打被子时,被子由于受到手的作用力由静止变为运动,而被子上的灰尘由于惯性要保持原来的静止状态,灰尘和被子就会分离,由于重力的作用就会落下来,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.(2024·江苏扬州·中考真题)坐在轿车后排的市民也应自觉系上安全带。系安全带可减小下列哪种情况发生时对乘客的伤害( )
A.快速启动 B.匀速行驶 C.紧急刹车 D.缓慢加速
【答案】C
【详解】乘客和轿车一起向前运动过程中,当车辆突然减速或紧急刹车时,人由于惯性要保持原来的运动状态,继续向前运动,有可能由于撞到车身而受伤,系上安全带可以阻止人的身体继续向前运动,减小当车辆突然减速或紧急刹车时对乘客的伤害,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
题型七 运动与力的关系
►考向01 不受力或者受平衡力作用时物体的运动状态
1.(2024·山东济宁·一模)从运动速度、运动方向以及力与运动的关系上分析,以下运动状态最适合与静止状态归为一类的是( )
A.匀速直线运动 B.变速直线运动
C.匀速曲线运动 D.变速曲线运动
【答案】A
【详解】从运动速度、运动方向以及力与运动的关系上分析,静止的物体受力平衡,而受力平衡的物体除了静止,还有匀速直线运动,故最适合与静止状态归为一类的是匀速直线运动,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(2024·山东德州·一模)下列关于力学知识说法正确的是( )
A.物体只有受力才能运动, 不受力总保持静止状态
B.汽车刹车后,速度会逐渐减小, 最后会停下来, 是因为力可以改变物体运动状态
C.当一个物体是施力物体时, 就不能是受力物体
D.人用力推车, 车未动, 是因为推力小于摩擦阻力
【答案】B
【详解】A.根据牛顿第一定律可知,物体不受力时保持静止状态或做匀速直线运动,故A错误;
B.力是改变物体运动状态的原因,汽车刹车后,速度会逐渐减小, 最后会停下来, 是因为力可以改变物体运动状态,故B正确;
C.力的作用是相互的,当一个物体是施力物体时, 就一定也是受力物体,故C错误;
D.人用力推车, 车未动, 是因为推力和摩擦阻力是一对平衡力,大小相等,故D错误。
故选B。
►考向02 受非平衡力作用时物体的运动状态
3.(2024·山东枣庄·中考真题)在体育测试中,小明同学掷实心球的场景如图所示,图中a点是球刚离开手的位置,球从a点上升到最高点b后下落到地面c点,然后滚动到d点停止。下列说法正确的是( )
A.球从a点上升到b点,是因为球受到手的推力作用
B.球在b点的速度为零
C.若球在b点受到的力全部消失,则球做匀速直线运动
D.球从c点运动到d点停止,说明物体运动需要力来维持
【答案】C
【详解】A.实心球从a点上升到b点,是因为实心球具有惯性,离开手后,不可能再受到手的推力作用,故A错误;
B.由于实心球击出时具有水平方向上的速度,并且在水平方向不受外力,故水平速度不变,所以在最高点速度不为零,故B错误;
C.球运动b点时,还有水平向右运动的速度,若一切外力都消失,球会继续水平向右匀速直线运动,故C正确;
D.实心球最终到d点停止,是因为受到阻力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,物体运动不需要力来维持,故D错误。
故选C。
4.(2024·重庆·中考真题)2024年全国游泳冠军赛上,费立纬以14分49秒30的成绩获得男子1500m自由泳冠军。下列有关说法正确的是( )
A.运动员折返后不划水仍前进是由于惯性
B.游泳时以泳池为参照物运动员是静止的
C.运动员在池水中前进时不受重力的作用
D.加速冲刺阶段运动员受到平衡力的作用
【答案】A
【详解】A.运动员折返后不划水仍前进,是因为运动员具有惯性,仍要保持原来的运动状态,故A正确;
B.游泳时以泳池为参照物,运动员与泳池之间的位置不断发生变化,所以运动员是运动的,故B错误;
C.运动员在池水中前进时,仍受到重力的作用,故C错误;
D.加速冲刺阶段运动员的运动状态不断发生变化,所以运动员受到非平衡力的作用,故D错误。
故选A。
基础巩固
1.【新情境】(2024·江苏盐城·中考真题)如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受( )
A.浮力 B.重力 C.阻力 D.支持力
【答案】C
【详解】列车在真空管道中行驶时,列车与空气间的摩擦力很小,可以忽略不计,列车受到的阻力很小,列车可以高速运行,所以运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受阻力。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.(2024·广东深圳·中考真题)2024年6月 10日是我国传统节日端午节,端午节划龙舟是传统的习俗,弘扬中国传统文化是我们义不容辞的责任。运动员停止划桨后,龙舟会向前运动,小丁同学觉得是因为( )
A.具有摩擦力向前运动 B.具有惯性向前运动
C.受到重力停止运动 D.受到质量停止运动
【答案】B
【详解】运动员停止划桨后,龙舟由于具有惯性保持原有运动状态,能够继续向前运动。
故选B。
3.(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
【详解】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。
4.(2024·山东滨州·模拟预测)如图所示,木块A与平板小车一起在水平桌面上向左匀速运动,当小车受外力作用突然减速时,下列说法正确的是( )
A.小车受外力突然减速,利用了二力平衡
B.小车减速时,木块A在小车平板上滑行,是因为受到惯性力的作用
C.木块A在小车平板上滑行时,木块A只受重力、支持力的作用
D.木块A在小车平板上滑行的过程中,木块A受到的滑动摩擦力不变
【答案】D
【详解】A.小车受外力突然减速,小车的运动状态发生改变,小车所受的力大小不相等,受到的不是平衡力,故A错误;
B.惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故B错误;
C.木块A在小车平板上滑行时,木块A除了受到重力、支持力的作用,还受到水平向右的摩擦力的作用,故C错误;
D.木块A在小车平板上滑行时,接触面的粗糙程度不变,压力大小也不变,所以滑动摩擦力大小不变,故D正确。
故选D。
5.(2024·山东德州·二模)在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中,我国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发,在空中完成了一次超高难度的1620度旋转,获得金牌,她运动到最高点时仍能向前运动,是因为她具有 ,此时她受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。
【答案】 惯性 非平衡力
【详解】[1]她运动到最高点时,因为她具有惯性,要保持原来向前的运动状态,所以此时她能继续向前运动。
[2]此时她在重力和阻力的作用下,运动速度和方向会不断改变,处于非平衡状态,受到的是非平衡力。
6.(2024·江苏无锡·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,弹簧测力计的示数如图所示,此时木块所受滑动摩擦力大小为 N;再将毛巾平铺在木板上进行实验,可探究滑动摩擦力大小与 的关系;为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系,你的做法是: 。
【答案】 0.3 接触面的粗糙程度 见解析
【详解】[1]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是0.3N,木块受到摩擦力是0.3N。
[2]再将毛巾平铺在木板上进行实验,压力不变,改变接触面的粗糙程度,可探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
[3]为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系,接触面的粗糙程度不变,改变压力大小,在木块上面放不同个数的钩码,匀速拉动木块,记录弹簧测力计的示数。
7.(2024·山东泰安·二模)如图所示,A、B是粗糙程度不同的两个物体,,,用的力施加在物体B上,使A、B一起沿竖直墙壁匀速下滑,A、B之间保持相对静止,墙壁对A的摩擦力是 N。
【答案】15
【详解】物体A的重力为11N,物体B的重力为4N,将A、B看成一个整体,A、B一起沿竖直墙壁匀速下滑,A、B处于平衡状态,则A受到的摩擦力等于A、B的重力
fA=GA+GB=11N+4N=15N
8.(2024·山东菏泽·中考真题)如图所示,五代时期的文物倒流壶静止在博物馆的水平展台上,请在O点画出倒流壶受到的重力G和支持力F的示意图。
【答案】
【详解】倒流壶在重力与支持力的作用下处于平衡状态,重力与支持力大小相等,过重心分别做竖直向下、竖直向上的带箭头的直线分别表示重力与支持力,两力的线段等长,如图所示:
9.(2024·山东枣庄·中考真题)小华在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时,所用实验器材及装置如下图所示。
(1)小华用力推箱子在水平面上运动时,发现箱子越重,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 有关;水平面越粗糙,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 因素有关;
(2)在实验中,小华用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等;
(3)小华按要求进行实验,弹簧测力计的示数如图甲、乙、丙所示。小华多次实验后得出结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 ;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和 法;
(4)联想到“雨天路滑”,小华猜想:除了接触面材料,接触面上有水也可能影响滑动摩擦力的大小。于是他在桌面上注水后再次实验,发现多次测出的摩擦力都比没注水时要 (选填“大”“小”或“相等”)。通过讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成一层水膜充当了润滑剂。
【答案】 压力的大小 接触面的粗糙程度 匀速直线 越大 越大 控制变量 小
【详解】(1)[1][2]由题意可知,箱子越重,推起来越费力,改变的对水平面的压力,说明滑动摩擦力的大小可能跟压力的大小有关;水平面越粗糙,推起来越费力,改变的是接触面的粗糙程度,说明滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度因素有关。
(2)[3]当木块做匀速直线运动时,处于平衡状态,根据二力平衡可知,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
(3)[4][5][6]根据控制变量法的思想,分析甲、乙可知,接触面粗糙程度相同,乙图压力大,弹簧测力计示数大,即摩擦力大,可知在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;分析甲、丙可知,压力相同,丙图接触面更粗糙,弹簧测力计示数大,即摩擦力大,可知在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;由以上可知,主要研究方法是转换法和控制变量法。
(4)[7]在桌面上注水,就会在木块与桌面之间形成一层水膜,起到润滑作用,摩擦力减小,因此测出的摩擦力比没注水时要小。
10.(2024·山东济南·模拟预测)2022年5月,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇升空到9050m的高空,创造了浮空艇原位大气科学观测海拔最高的世界纪录。如图所示,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,若浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为,内部所充气体的密度为,浮空艇充气后总质量为,将重为的锚泊车匀速提升2m。取,求:
(1)浮空艇充气后的总重力;
(2)浮空艇内部所充气体的质量;
(3)浮空艇对车做的功。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)浮空艇充气后的总重力
(2)由得,浮空艇内部所充气体的质量
(3)因为匀速提拉锚泊车,所以浮空艇对车的拉力
浮空艇对车做的功
答:(1)浮空艇充气后的总重力为;
(2)浮空艇内部所充气体的质量为;
(3)浮空艇对车做的功为。
能力提升
1.(2024·山东济南·一模)无人机飞行播种可以达到100亩/小时;不受地形限制,能大幅提高生产效率。如图所示,某无人机水平匀速向东飞行,从机上先后落下三个小球,若不计空气阻力,在地面上的人看到三个小球在空中的排列位置应是图中的( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】B
【详解】由于惯性,小球从飞机上落下后,水平方向保持原来的运动状态,则小球水平方向的位移相同,则小球在竖直方向保持一条直线,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.(2024·江苏宿迁·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小因素的活动中,实验装置如图甲所示,固定弹簧测力计,拉动木板,测出木块受到的滑动摩擦力。小明又进行测量木板受到木块的滑动摩擦力的尝试。如图乙所示,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,测量木板受到桌面的摩擦力;如图丙所示,固定木块,再拉动木板,当木板相对于木块滑动时,读出弹簧测力计的示数。则测量的木板受到木块的滑动摩擦力( )
A.方向水平向左,拉木板需要匀速运动 B.方向水平向右,拉木板不需要匀速运动
C.方向水平向右,拉木板需要匀速运动 D.方向水平向左,拉木板不需要匀速运动
【答案】A
【详解】图甲中,拉动木板,保持木块处于静止状态,合力为0,木块受到弹簧测力计水平方左的拉力F和木板对它水平向右的滑动摩擦力f是一对平衡力,弹簧测力计的示数等于木块受到滑动摩擦力大小,即
f=F
又根据力的作用是相互的,且相互作用的两个力大小相等,方向相反,则木块对木板水平向左的滑动摩擦力fˊ等于木板对木块水平向右的滑动摩擦力f,即
fˊ=f
故测量的木板受到木块的滑动摩擦力方向水平向左,拉木板需要匀速运动。
图乙中,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,合力为0,木板和木块受到弹簧测力计水平方右的拉力F和桌面对它水平向左的滑动摩擦力f是一对平衡力,即
f=F
故弹簧测力计测量的是木板受到桌面的摩擦力。
图丙中,固定木块,若匀速拉动木板,当木板相对于木块滑动时,木板受到木块对它水平向左的滑动摩擦力、桌面对它水平向左的滑动摩擦力与弹簧测力计对它向右的拉力相等,结合图甲和乙测得的结果,可知道木板受到木块的滑动摩擦力,
若变速拉动木板,当木板相对于木块滑动时,木板受到木块对它水平向左的滑动摩擦力和桌面对它水平向左的滑动摩擦力与弹簧测力计 对它向右的拉力不相等,B弹簧测力计示数会变化,无法测出拉力大小,不能测量的木板受到木块的滑动摩擦力,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.【新考法】(2024·江苏苏州·中考真题)如图所示,大小适中的实心木球,球面有两个小孔在某条直径的两端,两孔在球内相通。用一根比孔细的绳子穿过两孔,在竖直方向上用手拉绳的两端,球会静止在绳上,减小拉力球会向下运动。对此现象下列说法正确的是( )
A.球静止时,绳两端的拉力是平衡力
B.通过拉力的调节,球可以匀速下滑
C.绳子下端突然松手,球就匀速下滑
D.通过手的运动和拉力调节,球不可能从绳的下端移到上端
【答案】B
【详解】A.对绳子进行受力分析,绳子受到向上的拉力F1,球对绳的向下的摩擦力,绳子的重力,与向下的拉力F2,所以
所以,不是平衡力,故A错误;
B.球静止在绳上,处于平衡状态,此时球受到绳子对他竖直向上的摩擦力等于竖直向下的重力,当通过拉力的调节,只有使其竖直向上的摩擦力等于竖直向下的重力,球可以匀速下滑,故B正确;
C.绳子下端突然松手,球会在重力作用下加速下滑,故C错误;
D.通过手的运动和拉力调节,使小球由于惯性可以从绳的下端移到上端,故D错误。
故选B。
4.(2024·山东德州·一模)物体A重5N,如图甲,A在水平拉力作用下,在水平面从M匀速直线运动到N用时3s;如图乙,在A上放置一个钩码,A在水平拉力作用下,在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2s。
(1)在MN,PQ段,A的速度分别为、,A所受摩擦力分别为、,则 , ;(均选填“>”“=”“<”);
(2)A从M运动到N,功率为 W。
【答案】 < > 0.1
【详解】(1)[1]由题意可知
故。
[2]在MN、PQ段,A均做匀速直线运动,摩擦力等于拉力,即
f1=F1=1N
f2=F2=0.6N
所以f1>f2。
(2)[3]A从M运动到N,功率为
5.(2024·江苏扬州·中考真题)如图,请画出篮球撞击篮板时所受重力G以及对篮板压力F的示意图。
【答案】
【详解】篮球受到的重力方向竖直向下,作用点在篮球的重心;篮球对篮板的压力方向垂直于篮板向右,作用点在篮球和篮板的接触点,故作图如下:
6.(2024·四川成都·中考真题)小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”,实验器材如下:长木板(上下表面粗糙程度不同)、长方体木块(每个面粗糙程度都相同,长宽高不等)、弹簧测力计。
(1)实验过程中,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块(如图),目的是为了让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 。
(2)小成在实验探究时利用下表收集数据,你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系。
长木板不同表面
弹簧测力计示数/N
一个木块
两个木块重量
光滑表面
粗糙表面
(3)小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,她改变接触面积的操作是 。
(4)小成发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点,设计了改进方案(如下表所示),你认为应该采用哪个方案?答: 。
方案一:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动下面的长木板
方案二:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板
方案三:通过弹簧测力计将木块连接到墙上后,直接拉动下面的长木板
【答案】 相等 接触面粗糙程度和压力 换用木块面积不同的侧面置于水平木板上 方案三
【详解】(1)[1]用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块,木块处于平衡状态,由二力平衡条件可知,木块受到的拉力等于木块受到的摩擦力,所以弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小相等。
(2)[2]由表中物理量可知,控制一个木块重量不变时,长木板表面的粗糙程度不同;当长木板表面的粗糙程度相同时,可以改变木块的重量,所以探究的是滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度和压力的关系。
(3)[3]由于长方体木块的每个面粗糙程度都相同,长宽高不等,所以每个面的面积不同,要探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,可以换用木块面积不同的侧面置于水平木板上,来改变接触面积。
(4)[4]由于实验中要测量木块受到的摩擦力大小,所以应通过弹簧测力计将木块连接到墙上,用弹簧测力计测木块的拉力,然后直接拉动下面的长木板,故应该采用方案三。
7.(2024·山东潍坊·二模)图示为我国国产“运—20”运输机,其最大起飞重量为220t,最大飞行速度为720km/h。满载的“运—20”在滑行道上匀速直线滑行时,受到的升力始终为飞机总重力的0.5倍,所有轮胎与地面总接触面积为4.4m2;飞机以最大飞行速度在空中沿水平直线匀速飞行时,受到的阻力为7.5×105N。g取10N/kg。求:
(1)满载的“运—20”总重力;
(2)满载的“运—20”在滑行道上匀速直线滑行时对地面的压强;
(3)飞机以最大飞行速度在空中沿水平直线匀速飞行时,发动机推力的功率。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)满载的“运”总重力
(2)满载的“运”在滑行道上匀速直线滑行时,受到的升力大小
“运”对地面的压力
满载的“运”在滑行道上匀速直线滑行时对地面的压强
(3)飞机以最大速度飞行时,发动机推力的功率
解:(1)满载的“运—20”总重力为2.2×106N;
(2)满载的“运—20”在滑行道上匀速直线滑行时对地面的压强为2.5×105Pa;
(3)飞机以最大飞行速度在空中沿水平直线匀速飞行时,发动机推力的功率为1.5×108W。
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