第10讲 运动和力(7大题型)-备战2025年中考物理举一反三系列(全国通用)
2025-01-14
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内容正文:
第10讲 运动和力
题型一 实验探究阻力对物体运动的影响
题型二 惯性及应用
题型三 平衡力和平衡状态
题型四 探究二力平衡条件
题型五 摩擦力的种类和产生条件
题型六 探究滑动摩擦力大小的影响因素
题型七 摩擦力的利用与防止
课标要求
命题预测
重难点
1.通过实验和科学推理认识牛顿第一定律
《运动和力》是中考常考内容。考题往往以选择题(一般2分)、填空题(一般2分)、实验题(一般2~6分)的形式出现。考查情景将力与运动的考查融入具体情境中如体育运动、交通工具、自然现象等,要求学生根据情境分析物体的受力情况和运动状态或要求学生设计实验来验证牛顿运动定律、测量摩擦力等。
1、了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验, 体会科学推理在科学研究中的作用。
2、能运用惯性,解释当汽车急刹车、转弯时,车内可能发生 的现象,讨论系安全带等保护措施的必要性。
3、掌握滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力等不同类型的摩擦力的计算方法,以及阻力对物体运动的影响。
2.能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象
3.理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件
4.探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
实验探究阻力对物体运动的影响
题型一
【典型例题剖析】
【例1】在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面的同一高度由静止滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上滑行的距离,如图所示。
(1)实验中,小车下滑获得的动能由小车的 能转化而来。
(2)让小车从斜面的同一高度由静止滑下,是为了使小车到达水平面时的 相同。
(3)根据实验现象,可推理得出:若水平面绝对光滑时,小车将在水平面做 运动。
【答案】(1)重力势
(2)速度
(3)匀速直线
【详解】(1)小车进入水平面时的动能是由重力势能转化来的,实验时通过被撞击的木块在水平面上移动距离的大小比较小车动能的大小。
(2)让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是:当小车到达水平面时,使小车的速度相同,这用到了控制变量法。
(3)由实验推理得出:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的运动速度不变,它将保持原来的速度做匀速直线运动。
【中考考点对接】
1、实验目的:探究阻力对物体运动的影响
2、实验原理: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
3、注意事项:小车每次都必须从同一高度由静止释放
4、实验结论:通过实验分析可知:小车受到的阻力越大,小车运动的路程越短。
5、实验方法:控制变量法(使初速度相同)。
6、多次实验,推理得出结论“运动物体不受外力时,它将做匀速直线运动”。
【解题能力提升】
运动的物体如果不受外力作用,它将永远匀速直线运动下去。牛顿第一定律也称惯性定律就是在此基础上总结出来的。这个定律因为是用科学推理的方法得出,所以不是用实验直接得出的。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】如图,在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,小红用棉布、毛巾分别铺在水平面上做了三次实验。
(1)实验中,让小车从同一高度由 滑下,目的是使小车到达斜面底端时的 相同;通过小车在不同粗糙程度的物体表面滑行的距离来体现阻力对物体运动的影响,这种研究方法是 法;
(2)实验发现:阻力越小,小车运动的速度减小得越 (选填“快”或“慢”)。通过该实验可以 (填写选项)。
A.说明物体的运动需要力来维持
B.说明力是改变物体运动状态的原因
C.直接得出牛顿第一定律
【答案】(1) 静止 速度 转换
(2) 慢 B
【详解】(1)[1][2]根据控制变量法,让小车从同一高度由静止滑下,目的是使小车到达斜面底端时的速度相同。
[3]在比较不同大小的阻力对物体运动的影响可以转换为观察通过小车在不同粗糙程度的物体表面滑行的距离,此实验研究方法是转换法。
(2)[1]由图可知,小车在木板上滑行的最远,说明阻力越小,小车运动的越远,速度减小的越慢。
[2]AB.假如阻力为0,小车的速度将不再减小,小 车将一直做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持,而是改变物体运动状态的原因,故A不符合题意;B符合题意;
C.牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理概括得到的,故CB符合题意。
故选B。
【变式1-2】“悟理”实验小组利用如图所示装置,模拟伽利略“推断物体不受力时运动情况”的实验。实验时让同一小车从同一斜面的同一高度由静止下滑,在粗糙程度不同的水平面上运动。小车最终静止在如图所示位置。
(1)实验时,让小车从同一斜面上同一位置由静止下滑,目的是使小车每次到达水平面时有相同的 ;小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”);
(2)根据如图的实验现象可以得出结论:小车受到的阻力越小,在水平面上运动的距离越远,其速度 ;通过推理可得出:如果小车在水平面上运动时,受到的阻力为零,则小车将 ;
(3)实验过程中,小车在水平面上发生的能量转化是 。
【答案】(1) 速度 平衡力
(2) 减小得越慢(要体现出变化) 做匀速直线运动
(3)动(机械)能转化为内能
【详解】(1)[1]该实验要比较的是小车在阻力不同的路面上滑行的距离,这样就要求我们控制变量:初速度,而让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,可以保证每次到达水平面时的初速度相同.
[2]小车在竖直方向处于静止状态,合力为零,受到重力和支持力一对平衡力。
(2)[1][2]根据实验现象,我们可以观察到小车受到的阻力越小,在水平面上运动的距离就越远。这是因为阻力越小,小车速度减小的就越慢,所以能运动更远的距离。由此我们可以推断出,小车的速度变化与受到的阻力大小有关,阻力越小,速度变化越慢。进一步推理,如果小车在水平面上运动时受到的阻力为零,那么小车将不会受到任何阻碍,其速度将保持不变,即小车将做匀速直线运动。
(3)实验过程中,小车在水平面上运动时,其动能会逐渐减小,因为小车要克服阻力做功,将动能转化为内能。所以,小车在水平面上发生的能量转化是动能转化为内能。
【变式1-3】力学中有很多相似实验,器材:①表面平整的长木板(带斜面)、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧砝码。
(1)探究“阻力对物体运动的影响”,让小车从同一斜面相同高度静止滑下,水平面越光滑,小车运动距离越长,推理得出:运动的物体如果不受力将做 运动;
(2)在丙图基础上只需再选择序号⑤的器材,还可以探究小车动能和 的关系;
(3)为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”,他选择了序号①、⑤、⑧以及 (填序号)的器材,下列事例用到此结论的是 (选填字母);
A.用力压橡皮,擦去写错的字 B.向自行车转轴处加润滑油
C.自行车刹车时用力捏闸 D.压路机的碾子质量很大
(4)如图丁将小车A上固定磁体,小车B上固定铁块,靠近一定距离后,固定A,释放B,上述操作 (选填“能”或“不能”)达到“探究物体间力的作用是否是相互的”的实验目的;
(5)如图戊,继续用小车做实验,绳子一端挂在车顶,一端拉小球,不计空气阻力,判断小球的运动状态 (选填“改变”或“不改变”)。
【答案】(1)匀速直线
(2)速度
(3) ③ AC
(4)不能
(5)改变
【详解】(1)实验发现水平表面越光滑,小车运动距离越长,经过科学推理可知:运动的小车如果不受力,小车将运动得无限长,即将做匀速直线运动。
(2)探究“动能的大小与什么因素有关”的实验中,可让小车从斜面上不同高度(目的是使小车到达水平面的速度不相同)滑下并撞击木块,速度不同的小车撞击木块后,木块被推动的距离也会不同。这样,我们就可以通过观察木块被推动的距离来推断出小车在撞击前的动能大小,从而探究动能与速度的关系。故在丙图实验的基础上只需要再选择⑤木块就可以探究动能的大小与运动速度的关系。
(3)[1]为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”,需要测量拉力大大小,从而得出滑动摩擦力大小,所以还需要③弹簧测力计。
[2]A.用力压橡皮,擦去写错的字,是利用接触面粗糙程度一定,压力大,滑动摩擦力大,故A符合题意;
B.向自行车的转轴处加润滑油,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故B不符合题意;
C.自行车刹车时用力捏闸,此时接触面粗糙程度一定,压力大,滑动摩擦力大,故C符合题意;
D.压路机配备的碾子质量很大是为了增大对地面的压力,故D不符合题意。
(4)在如图丁所示的实验中,小车A上固定了磁体,而小车B上则固定了铁块。当两者靠近到一定距离后,固定住小车A,并释放小车B,此时我们可以观察到小车B会向小车A移动。这是因为磁体对铁块产生了力的作用,使得铁块(即小车B)受到了一个向磁体(即小车A)方向的力。然而,根据牛顿第三定律,即力的作用是相互的,当磁体对铁块产生力的同时,铁块也会对磁体产生一个反作用力。但在这个实验中,由于小车A被固定住了,我们无法直接观察到小车A受到的反作用力导致的运动变化。
(5)如图戊,继续用小车做实验,绳子一端挂在车顶,一端拉小球,不计空气阻力,观察到小球向右偏,对小球进行受力分析,小球受到竖直向下的重力和沿绳斜向上的拉力,小球受到的是非平衡力,判断小球的运动状态改变。
惯性及应用
题型二
【典型例题剖析】
【例2】(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)下列运动场景中属于利用惯性的是( )
A.举重运动员用力将杠铃举起 B.田径运动员起跑时用力向后蹬地
C.标枪运动员投掷前向前助跑 D.百米运动员到达终点后不能立刻停下来
【答案】C
【详解】A.举重运动员用力将杠铃举起,这是通过运动员对杠铃施加力的作用,使杠铃由静止变为运动,或由较低位置变为较高位置,这是力改变物体运动状态的表现,与惯性无关。故A不符合题意;
B.田径运动员起跑时用力向后蹬地,这是运动员对地面施加一个向后的力,由于力的作用是相互的,地面也会对运动员施加一个向前的反作用力,从而使运动员向前运动,与惯性无关。故B不符合题意;
C.标枪运动员投掷前向前助跑,是为了使标枪在出手时具有较大的速度,由于惯性,标枪会保持这个速度继续向前飞行,从而飞得更远,这是利用惯性来提高运动成绩的例子。故C符合题意;
D.百米运动员到达终点后不能立刻停下来,是因为运动员具有惯性,会保持原来的运动状态继续向前运动一段距离;但这种情况是惯性带来的危害(或说是不利影响),不是利用惯性。故D不符合题意。
故选C。
【中考考点对接】
1、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质;即运动的物体要保持它的运动状态,静止物体要保持它的静止状态。
2、一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
3、惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大,惯性越大;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
4、惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。
5、惯性的防止与应用。
【解题能力提升】
1.惯性是物体的性质,与物体的运动状态无关,所以,用“受到惯性、防止惯性、惯性作用、惯性力”描述惯性问题是错误的。
2.惯性是一切物体的固有属性,无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。
【跟踪变式训练】
【变式2-1】(2024·山东威海·中考真题)关于质量、惯性、重力,下列说法正确的是( )
A.一瓶矿泉水从广州带到北京重力变大是因为质量变大
B.质量相同的铝块与铜块所含物质的多少不同
C.重力和惯性的大小都与物体的质量有关
D.物体只有在运动时才具有惯性
【答案】C
【详解】A.质量不随位置改变而改变,一瓶矿泉水从广州带到北京质量不变,根据可知,同一物体的重力还与g有关,不同位置的g可能不同,故A错误;
B.质量是物体所含物质的多少,不同物质的质量相同时,它们所含物质的多少是相同的,故B错误;
C.重力与物体的质量有关,其他条件不变时,质量越大重力越大,惯性的大小只与质量有关,质量越大,惯性越大,故C正确;
D.一切物体在任何情况下都具有惯性,故D错误。
故选C。
【变式2-2】(2024·宁夏·中考真题)运动员用力踢足球,足球飞出,说明力可以改变物体的 ,踢出去的足球继续前进是因为足球具有 ,足球最终会落到地面上,是由于受到 力的作用。
【答案】 运动状态 惯性 重
【详解】[1]根据力的作用效果的知识可知,当运动员用力踢足球,足球飞出,则足球的运动状态改变,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]根据惯性的知识可知,踢出去的足球继续前进是因为足球具有惯性,仍会向前运动一段距离。
[3]根据重力的知识可知,足球最终会落到地面上,是由于受到竖直向下的重力的作用。
【变式2-3】(2024·四川眉山·中考真题)如图所示,用力击打一摞棋子中间的一个,棋子飞出,说明力可以改变物体的 ;上面的棋子没有飞出去是由于上面的棋子具有 。
【答案】 运动状态 惯性
【详解】[1]用力击打一摞棋子中的一个,这一棋子因受力打击而飞出,棋子在力的作用下由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]上面的棋子由于具有惯性保持原来的运动状态,不会飞出。
平衡力和平衡状态
题型三
【典型例题剖析】
【例3】如图所示是我国最新一代隐形战斗机“歼-20”加速起飞的画面,以地面塔台为参照物,它是 (选填“运动”或“静止”)的,飞机受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。
【答案】 运动 非平衡力
【详解】[1]飞机起飞时相对于地面塔台的位置不断变化,所以,以地面塔台为参照物飞机是运动的。
[2]飞机加速起飞,飞机的运动状态发生了变化,因此飞机受非平衡力作用。
【中考考点对接】
1、二力平衡的概念
(1)二力平衡:如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
(2)二力平衡特点:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
2、平衡力及平衡状态的判定
(1)平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
(2)平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(3)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、平衡力和相互作用力的区分
(1)二力平衡特点:同体、等大、反向、共线。
(2)相互作用力特点:不同体、等大、反向、共线。
4、二力平衡条件的应用
(1)二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意上面四个要点,且这四个要点缺一不可。
(2)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(3)静止的物体只受两个力作用时,这两个力一定是平衡力;匀速直线运动的物体,如果只受两个力作用,那么这两个力也一定是平衡力。
【解题能力提升】
1.静止或匀速直线运动状态是平衡状态,平衡状态下受到的是平衡力,平衡力的作用下,物体处于平衡状态。
2.“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
【跟踪变式训练】
【变式3-1】(2024·天津·中考真题)在如图所示的实验情景中,小钢球受到平衡力作用的是( )
A.沿斜面滚下的钢球
B.静止在金属片上的钢球
C.在水中下沉的钢球
D.在空中自由下落的钢球
【答案】B
【详解】A.沿斜面滚下的钢球,速度越来越大,运动状态不断改变,不受平衡力作用,故A不符合题意;
B.静止在金属片上的钢球,处于平衡状态,受平衡力作用,故B符合题意;
C.在水中下沉的钢球,速度越来越快,运动状态不断改变,不受平衡力作用,故C不符合题意;
D.在空中自由下落的钢球,速度越来越快,运动状态不断改变,不受平衡力作用,故D不符合题意。
故选B。
【变式3-2】(2024·贵州·中考真题)“贵州村超”足球赛精彩纷呈。比赛中,足球在空中划过一道弧线飞向球门。此过程中对足球分析正确的是( )
A.相对球门静止 B.运动状态改变 C.惯性逐渐消失 D.受平衡力作用
【答案】B
【详解】A.足球飞向球门,以球门为参照物,足球的位置不断改变,则足球相对球门是运动的,故A错误;
BD.足球在空中划过一道弧线,说明足球的运动路径是曲线,运动状态发生改变,受到非平衡力的作用,故B正确,D错误;
C.惯性是物体的属性,足球在任何时候都有惯性,惯性不会消失,故C错误。
故选B。
【变式3-3】我国的“复兴号”动车组运行具有高速、平稳等特点。如图所示,某乘客将一枚硬币立在匀速直线行驶的动车窗台上“纹丝不动”,此时硬币所受重力和窗台给硬币的支持力是一对 力。
【答案】平衡
【解析】【小题1】硬币受到的重力与窗台对它的支持力大小相等、方向反向、作用在同一条直线上,作用在同一个物体上,符合二力平衡的条件,是一对平衡力。
探究二力平衡条件
题型四
【典型例题剖析】
【例4】在“探究二力平衡的条件”的活动中,小王按图甲完成实验。
(1)实验装置如图甲所示,实验目的是探究卡片平衡时在水平方向上所受两个拉力F1、F2的关系。将图甲中的小卡片旋转一定角度,松手后观察 (选填“释放瞬间”或“卡片还原后”)卡片能否平衡。这样做是为了说明二力平衡时两个力应作用在 上;
(2)若不计摩擦,图甲中卡片平衡时,小王用手向上托一下左侧钩码(卡片和钩码始终未接触滑轮),当手离开钩码后,卡片将 (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运动。
(3)如图乙所示,小张在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,你认为小张的装置 (选填“能”或“不能”)通过实验得到正确的结论。
【答案】(1) 释放瞬间 同一直线
(2)匀速
(3)能
【详解】(1)[1]将图甲中的小卡片旋转一定角度,松手后释放瞬间,两个力不在同一直线上,观察卡片能否平衡。
[2]图甲中因为小卡片旋转一定角度后不在同一直线上,所以观察释放瞬间是否平衡,会观察到不平衡,所以说明二力平衡应在同一直线上。
(2)当手离开钩码后,卡片受力平衡,卡片将做匀速直线运动。
(3)左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,二者在同一直线上,则拉力也在同一直线上,所以不用安装在同一高度,也可以得到正确的实验结论。
【中考考点对接】
1、实验器材:小车(或卡片)、砝码(或钩码)、细绳、定滑轮。
2、实验方法:控制变量法。
(1)探究相互平衡的两个力是否在同一条直线上:保持两边砝码(或钩码)的质量相等,将小车(或卡片)水平扭转一定的角度,判断小车(或卡片)是否处于平衡状态;
(2)探究相互平衡的两个力是否大小相同:保持两个力在同一条直线上,改变小车(或卡片)两边砝码(或钩码)的质量,判断小车(或卡片)是否处于平衡状态;
(3)探究相互平衡的两个力是否作用在同一物体上:保持两个力在同一条直线上,两边钩码的质量相等,将卡片从中间剪开,判断卡片是否处于平衡状态。
3、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,并且作用在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。
【解题能力提升】
实验操作要点及注意事项:
(1)选择小车(或卡片)而不选择木块的原因:减小摩擦力对实验造成的影响。
(2)选择光滑桌面的原因:减小摩擦力对实验造成的影响。
(3)选择轻质小卡片的原因:忽略卡片自身重力对实验造成的影响。
(4)平衡状态的选择:静止状态,原因是易操作,便于观察;(5)进行多次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
【跟踪变式训练】
【变式4-1】小非同学在“探究二力平衡条件”的实验中,将系于轻质小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端挂上等质量的钩码,如图甲所示,此时小卡片保持静止。
(1)实验过程中,小非在右侧加挂了一个钩码,由静止释放卡片发现卡片向右加速运动,由此可以得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力必须 ;
(2)小非将卡片旋转一定角度,如图乙所示,松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在 ,物体才能平衡;
(3)为了验证(2)中小非的结论,小常同学将卡片往下拉到一定距离,如图丙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状,小常的方法 (选填“能”或“不能”)得到结论;
(4)另一同学也对该实验进行了探究,但她在左、右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 (选填“能”或“不能”)用此装置进行实验。
【答案】(1)大小相等
(2)同一直线上
(3)不能
(4)能
【详解】(1)由实验过程可知,当在右侧加挂了一个钩码,即右侧的拉力大时,由静止释放卡片发现卡片向右加速运动,说明此时卡片不平衡,说明相互平衡的两个力必须大小相等。
(2)卡片旋转一定角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,松手后发现卡片又恢复图甲原状,说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
(3)将卡片往下拉到一定距离,此时两个力虽然不在同一直线上,但同时两个力的方向也不是相反的,不符合控制变量法的要求,所以不能得到结论。
(4)虽然左、右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,但小卡片左右两端的力仍在同一直线上,因此能完成实验探究。
【变式4-2】小华用如图所示的实验装置“探究二力平衡的条件”。
(1)如图甲所示,左边用细线挂一个钩码,右边用细线挂两个钩码时,木块仍然保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (填“平衡”“不平衡”);
(2)图乙是小华的改进装置,目的是 对小车平衡的影响,小车所受拉力的施力物体是 ;
(3)实验时,将小车扭转一个角度,松手瞬间小车 平衡,说明相互平衡的两个力作用在 ;
(4)如图丙所示,该装置 (填“能”“不能”)探究二力平衡的条件;
(5)在图丙中,为了验证相互平衡的两个力作用在同一物体上,你的操作是 。
【答案】 平衡 减小摩擦力 细线 不能 同一直线上 能 用剪刀剪断小卡片,观察卡片能不能静止
【详解】(1)[1]图甲中,左、右钩码数不同,木块仍然保持静止,处于平衡状态,这时木块在水平方向上受力平衡。
(2)[2][3]图乙装置中,将木块换成小车,目的是减小摩擦力对小车平衡的影响;细线对小车施加力,小车所受拉力的施力物体是细线。
(3)[4][5]实验时,因为相互平衡的两个力作用在同一直线上,所以将小车扭转一个角度,松手瞬间小车不能平衡。
(4)[6]图丙中,虽然两个定滑轮的高度不同,但定滑轮不能改变力的大小,只改变力的方向,且细线仍可以在一条直线上,因此,该装置能探究二力平衡的条件。
(5)[7]当小卡片平衡时,用剪刀剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以卡片左右分开,卡片不能保持平衡,由此可以得到的二力平衡的一个条件是二力必须作用在同一物体上。
【变式4-3】在如图所示的“探究二力平衡的条件”实验中:
(1)把小车放在较为 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,分别向两边的盘里加不同质量的砝码,目的是为了探究二力平衡的两个力是否需要 ;该操作中让两边砝码质量不等,下列也用到类似方法的实验有 (选填数字)(①研究串联电路中电流的特点;②探究水沸腾时需要吸热;③用弹簧测力计测量滑动摩擦力;④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内);
(2)保持两盘中砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,使拉力F1、F2不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在 上。
【答案】 光滑 大小相等 ②④ 同一条直线
【详解】(1)[1]在做该实验时,为了防止摩擦力对实验造成影响,所以实验时,应将小车放在光滑的水平桌面上。
[2]实验中,向两边的盘里加不同质量的砝码,即其他因素一定时,相当于只改变对小车的拉力大小,这是为了探究二力平衡的两个力是否需要大小相等,通过观察小车的运动状态,我们可以判断两个力是否平衡。
[3]该操作中让两边砝码质量不等,是运用控制变量法来探究问题的;
①研究串联电路中电流的特点的实验中,通常会采用多个不同规格的小灯泡进行串联实验,观察并记录通过每个灯泡的电流大小,通过比较这些电流值,再运用归纳法,归纳出串联电路中电流处处相等的结论,故①不符合题意;
②在“研究探究水沸腾时需要吸热”实验中,需要控制水温达到沸点即让水先沸腾,只改变吸热情况,在水沸腾后继续加热,观察水的温度是否持续升高,然后停止加热,观察水的温度是否立即下降,观察水的沸腾情况,这运用了控制变量法,故②符合题意;
③用弹簧测力计测量滑动摩擦力的实验中,由于摩擦力不能直接测量,需要根据二力平衡的原理,间接利用弹簧测力计对物体进行水平方向的匀速直线拉动,让物体所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,这样通过读出弹簧测力计的示数来得到滑动摩擦力的大小,这运用了转换法,故③不符合题意;
④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内时,我们需要控制入射光线和法线不变,只改变反射光线所在的平面,来观察反射光线是否仍然存在,这个实验都运用了控制变量法,故④符合题意。
故选②④。
(2)[4]保持两盘砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,此时作用在小车的两个拉力不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在一条直线上。
摩擦力的种类和产生条件
题型五
【典型例题剖析】
【例5】将物体A、B叠放在水平面C上,然后两物体在如图所示外力的作用下,一起以相同速度做匀速直线运动,则B、C间摩擦力为 N,A、B间 (选填“有”或“没有”)摩擦力。
【答案】 5 没有
【详解】[1]物体A、B一起做匀速直线运动时,B受到的拉力和水平面对B的摩擦力是一对平衡力,大小相等,则水平面对B的摩擦力为5N,即B、C间摩擦力为5N。
[2]A相对于B没有相对滑动也没有相对滑动的趋势,所以,A、B间没有摩擦力。
【中考考点对接】
1、摩擦力产生的条件
第一:两物体相互接触。
第二:接触面粗糙。
第三:两物体发生相对运动或相对运动趋势。
2、摩擦力的种类和应用
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
【解题能力提升】
1.摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2.有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
【跟踪变式训练】
【变式5-1】下列关于摩擦力的说法不正确的是( )
A.摩擦力不都是有害的
B.摩擦力产生在两个相互接触的物体上
C.只要两个物体相互接触,就会产生摩擦力
D.两个表面粗糙且相互接触并产生挤压的物体发生或将要发生相对运动时,才会有摩擦力产生
【答案】C
【详解】A.摩擦力可能是有害的,也可能是有益的,譬如人跑步时要利用鞋底与地面间的摩擦,故A正确,不符合题意;
BCD.两个表面粗糙且相互接触并产生挤压的物体发生或将要发生相对运动(有相对运动的趋势)时,才会有摩擦力产生,故BD正确,不符合题意,C错误,符合题意。
故选C。
【变式5-2】如图所示,在某次书法课上,小华在水平桌面上平铺一张白纸,然后在白纸的左侧靠近边缘处放镇纸,防止书写过程中白纸在桌面上打滑。书写“一”字时,在向右行笔的过程中镇纸和白纸都处于静止状态,则( )
A.镇纸受到白纸水平向左的摩擦力 B.毛笔受到白纸水平向左的摩擦力
C.白纸受到毛笔水平向左的摩擦力 D.白纸受到镇纸水平向右的摩擦力
【答案】B
【详解】AD.镇纸始终处于静止状态,一定受平衡力的作用,镇纸在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力;若镇纸受到白纸对它的摩擦力,则在水平方向上要有另一个力与镇纸受到的摩擦力平衡,但事实上找不到第4个力与镇纸受到的摩擦力平衡,所以镇纸一定没有受到摩擦力的作用,同时镇纸对白纸没有摩擦力,故AD不符合题意;
BC.白纸始终处于静止状态,毛笔相对于纸向右运动的过程中,受到纸的摩擦力的方向向左,白纸受到毛笔水平向右的摩擦力,故B符合题意,C不符合题意。
故选B。
【变式5-3】钻探船匀速直线航行时,以船为参照物,站立在甲板上的人是 (选填“运动”或“静止”)的,此时人的鞋底 (选填“受到”或“不受”)摩擦力.
【答案】 静止 不受
【解析】略
探究滑动摩擦力大小的影响因素
题型六
【典型例题剖析】
【例6】(2024·山东潍坊·中考真题)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由: 。
【答案】(1) b c
(2)1:2
(3) 不需要 不正确,理由见解析
【详解】(1)[1]比较第2次和第3次操作,接触面的粗糙程度相同,接触面积相同,压力不同,第3次操作中压力更大,弹簧测力计的示数也更大,滑动摩擦力也更大,说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关,可验证猜想b是否正确。
[2]比较第3次和第4次操作,接触面的粗糙程度相同,压力相同,接触面积不同,两次操作中弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关,可验证猜想c是否正确。
(2)由第1次和第2次操作可知,木块与玻璃板间的动摩擦因数为 ,木块与木板间的动摩擦因数为,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为
(3)[1]向右拉动木板时,木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,故不需要匀速拉动木板。
[2]同一根细线上的力大小相等,故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力,由于木块处于静止状态,细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力,故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小,故小明的想法不正确。
【中考考点对接】
1、实验器材:一个木块、一块长木板、一块长玻璃板、一条长毛巾、一个弹簧测力计、砝码若干。
2、实验方法:控制变量法、转换法。
3、实验结论:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力有关.接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
【解题能力提升】
影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
【跟踪变式训练】
【变式6-1】(2024·北京·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做 直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与 是否有关。
【答案】(1)匀速
(2)压力大小
【详解】(1)应使木块沿水平桌面做匀速直线运动,木块处于平衡态,拉力与摩擦力才是平衡力,拉力的大小等于摩擦力的大小。
(2)如图所示,接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,故探究的是滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
【变式6-2】(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。
【变式6-3】(2024·黑龙江大庆·中考真题)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)如图甲、乙、丙所示三种情况下,木板和毛巾保持不动,物块在弹簧测力计拉力作用下均做匀速直线运动。则物块所受滑动摩擦力的大小 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系;比较乙、丙实验是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系(均选填“压力”或“接触面的粗糙程度”);
(3)小萌同学对实验装置进行改进,如图丁所示,用力拉动长木板向左运动,物块保持静止时弹簧测力计的示数 (填“大于”“等于”或“小于”)物块所受滑动摩擦力的大小。改进后的实验中小萌同学 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
【答案】 等于 压力 接触面的粗糙程度 等于 不需要
【详解】(1)[1]物块做匀速直线运动,故在水平方向上二力平衡,则物块所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)[2][3]甲乙两图,接触面粗糙程度相同,压力大小不同,故可以研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系;乙丙两图压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,故可以研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
(3)[4][5]物块相对地面保持静止,受力平衡,故弹簧测力计示数等于摩擦力大小;改进后物块始终保持静止,故不需要匀速拉动长木板。
摩擦力的利用与防止
题型七
【典型例题剖析】
【例7】(2024·山东东营·中考真题)洗完手后甩一甩,能把手上的水珠甩出,这是因为水珠具有 ;卫生间地面上的防滑垫是通过 来增大摩擦力的。
【答案】 惯性 增大接触面的粗糙程度
【详解】[1]洗完手后甩一甩,当手停止时,由于水珠具有惯性,会保持原来的运动状态继续运动和手分开。
[2]卫生间地面上的防滑垫是当压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
【中考考点对接】
1、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
2、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
【解题能力提升】
1.解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可.例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力大;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增大或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增大或减小摩擦的方法与途径。
【跟踪变式训练】
【变式7-1】(2024·山东济南·中考真题)小华发现,有时候垫毛巾更容易拧开罐头盖。下列改变摩擦的方法与之相同的是( )
A.骑自行车刹车时用力捏闸 B.使劲擦黑板擦得更干净
C.装滚轮的储物箱更易推动 D.凹凸花纹的地砖更防滑
【答案】D
【详解】垫毛巾更容易拧开罐头盖,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力;
A.骑自行车刹车时用力捏闸,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A不符合题意;
B.使劲擦黑板擦得更干净,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.装滚轮的储物箱更易推动,是采用变滑动为滚动的方式,减小摩擦力,故C不符合题意;
D.凹凸花纹的地砖更防滑,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D符合题意。
故选D。
【变式7-2】(2024·四川乐山·中考真题)以下四种实例中,可以减小摩擦的是( )
A.图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B.图乙轮滑鞋装有滚轮
C.图丙自行车刹车时捏紧车闸
D.图丁运动鞋底有凹凸的花纹
【答案】B
【详解】A.运动员上器械前会在手上涂防滑粉,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力,故A不符合题意;
B.轮滑鞋装有滚轮,通过变滑动为滚动减小摩擦力,故B符合题意;
C.自行车刹车时捏紧车闸,通过增大压力,增大摩擦力,故C不符合题意;
D.运动鞋底有凹凸的花纹,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力,故D不符合题意。
故选B。
【变式7-3】用力捏车闸可以使自行车快速停下来,用力捏车闸是通过增大 来增大摩擦,自行车快速停下来说明力可以改变物体的 。
【答案】 压力 运动状态
【详解】[1]刹车时用力捏车闸,是在接触面粗糙程度一定的情况下,通过增大压力来增大摩擦力。
[2]用力捏车闸使自行车停下来,自行车由运动变为静止,说明力可以改变物体的运动状态。
1.(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。
2.(2024·四川广元·中考真题)如图,同一长方体木块先后以相同的速度v,在同一水平面上被匀速直线拉动,甲图中平放,乙图中竖放,丙图中平放且在上面叠放一重物(重物与木块相对静止),木块所受的水平拉力分别为、和,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】甲、乙两图中,虽然木块的放置方式不同,但它对水平面的压力大小等于自身的重力,而重力不变,所以其对水平面的压力大小相同,且接触面的粗糙程度相同,所以这两种情况下摩擦力的大小相等;由于木块做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知
丙图中,在木块上加放一个重物后,木块对接触面的压力变大,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力变大,即,木块仍然做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,则
故选C。
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·陕西·中考真题)“时代楷模”张玉滚老师扎根山区,将青春奉献给家乡的教育事业。如图,张老师挑着扁担将书本运回学校。下列分析正确的是( )
A.张老师停下时没有惯性
B.扁担被压弯说明力可以改变物体的形状
C.书本受到的重力方向会因袋子晃动而发生改变
D.扁担对肩膀的压力与肩膀对扁担的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.由于物体保持原来的运动状态不变的性质为惯性,所以一切运动或静止的物体都具有惯性,故张老师停下时,仍具有惯性,故A错误;
B.扁担两端的书本对扁担有拉力,所以扁担被压弯,扁担的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状,故B正确;
C.由于重力的方向始终竖直向下,所以袋子晃动时,书本受到的重力方向始终竖直向下,不会发生变化,故C错误;
D.扁担对肩膀的压力的受力物体为肩膀,肩膀对扁担的支持力的受力物体为扁担,两个力的受力物体不同,所以两个力不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
5.(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。
6.(2024·西藏·中考真题)观看天宫课堂后,卓玛设想如果地球上物体的重力突然消失,身边的物理现象将发生变化,其中合理的是( )
A.物理课本将没有质量 B.擦黑板时将不存在摩擦力
C.卡定沟瀑布依然飞流直下 D.在地面上正常行走将异常困难
【答案】D
【详解】A.质量是物体所含物质的多少,是物体的固有属性,与重力无关。即使重力消失,物体的质量仍然存在。故A不符合题意。
B.摩擦力是两个接触面在相对运动或尝试相对运动时产生的阻力。它的产生并不依赖于重力,而是依赖于接触面的粗糙程度和相互挤压的程度。故B不符合题意。
C.瀑布飞流直下是由于受到重力的作用,水从高处流向低处。如果重力消失,水将不再受到向下的力,因此不会飞流直下,故C不符合题意。
D.人行走时,需要依靠脚与地面之间的摩擦力来保持身体平衡和前进。如果重力消失,人对地面的压力将消失,从而导致脚与地面之间的摩擦力消失。没有摩擦力,人将无法在地面上行走。故D符合题意。
故选D。
7.(2024·甘肃白银·中考真题)“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式.无人机起飞时,吹向下方的风量增加,使无人机上升的力的施力物体是 ;若无人机下方用一根绳子悬挂快递,不考虑空气阻力,则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中,悬挂重物的绳子 (选填“会”或“不会”)偏离竖直方向。
【答案】 空气 不会
【详解】[1]无人机上升时向下吹风,无人机对空气的力向下,由于力的作用是相互的,则无人机受到向上的空气的作用力,所以使无人机上升的力的施力物体是空气。
[2]无人机斜向上做匀速直线运动时,下方的重物和无人机相对静止,则下方的重物同样做匀速直线运动,可知重物处于平衡状态,受平衡力的作用,重物受重力和细线的拉力,由二力平衡可知,细线的拉力和重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因重力的方向为竖直向下,可知细线不会偏离竖直方向。
8.(2024·安徽·中考真题)如图所示,一根有一定质量的木杆竖直悬挂在细绳下端,一只质量为10kg的猴子抱住木杆处于静止状态。某一间细绳突然断了,猴子本能地立即沿木杆使劲往上爬,在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,g取10N/kg,则该过程中猴子所受摩擦力的大小为 N。
【答案】100
【详解】在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,所以猴子相当于地面始终处于静止状态,受到的摩擦力等于自身重力,猴子所受摩擦力的大小为
f=G=mg=10kg×10N/kg=100N
9.(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
10.(2024·内蒙古·中考真题)如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9N,B物块受到水平向左的拉力F2=6N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 N。
【答案】 向右 3
【详解】[1]A向右做匀速直线运动,受到的摩擦力与拉力是平衡力,大小相等,方向相反,为9N,方向向左;即B对A的摩擦力为9N,A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是相互作用力,大小相等,方向相反,则A对B的摩擦力为9N,方向向右。
[2]AB一起向右做匀速直线运动,将AB看成一个整体,AB受平衡力作用,由平衡力得,水平桌面对B的摩擦力为
f=F1-F2=9N-6N=3N
由相互作用力大小相等可知,B对水平桌面的摩擦力大小为3N。
11.(2024·山东青岛·中考真题)小明用图甲所示的实验装置,研究物体从斜面上滑下过程中速度的变化。
(1)实验中使斜面保持较小的坡度,是为了便于测量 。
(2)段距离为,B为中点,测得小车从A点运动到B点的时间为,从A点运动到C点的时间为,根据以上数据可以判断 。(选填“>”、“<”、“=”)
(3)为使测量更准确、数据更直观,用位置传感器进行实验,得到的图像与图乙中 相似。
(4)撤掉金属片,让小车从A点自由滑下,发现小车在水平木板上滑行一段距离停止,说明力可以改变物体的 ,在木板上铺上薄玻璃板,让小车仍从A点自由滑下,发现小车在玻璃面上滑行距离更 ,由此推理:若小车运动时不受阻力,它将做 运动。
【答案】(1)小车运动的时间
(2)<
(3)C
(4) 运动状态 远 匀速直线
【详解】(1)实验中使斜面保持较小的坡度,小车在斜面上运动时间较长,便于测量小车运动的时间。
(2)B为中点,即AB与BC的距离相等,小车从A点运动到B点的时间为,从A点运动到C点的时间为,则从B点运动到C点的时间为
根据可知
(3)由(2)可知,小车在斜面做加速运动,即速度随时间的变化而变大,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(4)[1]小车从A点自由滑下,小车在水平面上受到阻力,在水平木板上滑行一段距离停止,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]在木板上铺上薄玻璃板,水平面的阻力更小,小车速度减小得更慢,滑行距离更远。
[3]根据上述实验现象可以推理,若小车运动时不受阻力,它的速度将不会变化,即它将做匀速直线运动。
12.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一、如图甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材“探究滑动摩擦力大小与材料的关系”。
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数
水平面材料
物块不同表面
弹簧测力计示数F/N
1
木板
塑料表面
0.2
2
木板
橡胶表面
2.0
3
丝绸
塑料表面
0.3
4
丝绸
橡胶表面
2.5
5
棉布
塑料表面
0.5
6
棉布
橡胶表面
3.0
(2)通过比较 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
【答案】 匀速 1、2/3、4/5、6 橡胶 1、3、5/2、4、6 不同 塑料 橡胶
【详解】(1)[1]用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数与物块所受滑动摩擦力大小相等。
(2)[2][3]分析比较1、2(3、4或5、6)实验数据,水平面材料都是木板,当物块的橡胶表面与木板接触时,弹簧测力计的示数大,根据二力平衡可知此时滑动摩擦力大。
(3)[4][5]分析比较1、3、5(或2、4、6)实验数据,物块的同一表面,与不同的材料接触时,所产生的滑动摩擦力的大小不同。
(4)[6][7]由(2)可知,相同的压力,橡胶面与水平面接触时的摩擦力较大,塑料面与水平面接触时的摩擦力较小,所以小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿塑料底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触;需要停下时,穿橡胶底面鞋套的脚接触地面进行控制。
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第10讲 运动和力
题型一 实验探究阻力对物体运动的影响
题型二 惯性及应用
题型三 平衡力和平衡状态
题型四 探究二力平衡条件
题型五 摩擦力的种类和产生条件
题型六 探究滑动摩擦力大小的影响因素
题型七 摩擦力的利用与防止
课标要求
命题预测
重难点
1.通过实验和科学推理认识牛顿第一定律
《运动和力》是中考常考内容。考题往往以选择题(一般2分)、填空题(一般2分)、实验题(一般2~6分)的形式出现。考查情景将力与运动的考查融入具体情境中如体育运动、交通工具、自然现象等,要求学生根据情境分析物体的受力情况和运动状态或要求学生设计实验来验证牛顿运动定律、测量摩擦力等。
1、了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验, 体会科学推理在科学研究中的作用。
2、能运用惯性,解释当汽车急刹车、转弯时,车内可能发生 的现象,讨论系安全带等保护措施的必要性。
3、掌握滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力等不同类型的摩擦力的计算方法,以及阻力对物体运动的影响。
2.能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象
3.理解同一直线上的二力合成;知道二力平衡的条件
4.探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
实验探究阻力对物体运动的影响
题型一
【典型例题剖析】
【例1】在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面的同一高度由静止滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上滑行的距离,如图所示。
(1)实验中,小车下滑获得的动能由小车的 能转化而来。
(2)让小车从斜面的同一高度由静止滑下,是为了使小车到达水平面时的 相同。
(3)根据实验现象,可推理得出:若水平面绝对光滑时,小车将在水平面做 运动。
【中考考点对接】
1、实验目的:探究阻力对物体运动的影响
2、实验原理: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
3、注意事项:小车每次都必须从同一高度由静止释放
4、实验结论:通过实验分析可知:小车受到的阻力越大,小车运动的路程越短。
5、实验方法:控制变量法(使初速度相同)。
6、多次实验,推理得出结论“运动物体不受外力时,它将做匀速直线运动”。
【解题能力提升】
运动的物体如果不受外力作用,它将永远匀速直线运动下去。牛顿第一定律也称惯性定律就是在此基础上总结出来的。这个定律因为是用科学推理的方法得出,所以不是用实验直接得出的。
【跟踪变式训练】
【变式1-1】如图,在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,小红用棉布、毛巾分别铺在水平面上做了三次实验。
(1)实验中,让小车从同一高度由 滑下,目的是使小车到达斜面底端时的 相同;通过小车在不同粗糙程度的物体表面滑行的距离来体现阻力对物体运动的影响,这种研究方法是 法;
(2)实验发现:阻力越小,小车运动的速度减小得越 (选填“快”或“慢”)。通过该实验可以 (填写选项)。
A.说明物体的运动需要力来维持
B.说明力是改变物体运动状态的原因
C.直接得出牛顿第一定律
【变式1-2】“悟理”实验小组利用如图所示装置,模拟伽利略“推断物体不受力时运动情况”的实验。实验时让同一小车从同一斜面的同一高度由静止下滑,在粗糙程度不同的水平面上运动。小车最终静止在如图所示位置。
(1)实验时,让小车从同一斜面上同一位置由静止下滑,目的是使小车每次到达水平面时有相同的 ;小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”);
(2)根据如图的实验现象可以得出结论:小车受到的阻力越小,在水平面上运动的距离越远,其速度 ;通过推理可得出:如果小车在水平面上运动时,受到的阻力为零,则小车将 ;
(3)实验过程中,小车在水平面上发生的能量转化是 。
【变式1-3】力学中有很多相似实验,器材:①表面平整的长木板(带斜面)、②刻度尺、③弹簧测力计、④小车、⑤木块、⑥毛巾、⑦棉布、⑧砝码。
(1)探究“阻力对物体运动的影响”,让小车从同一斜面相同高度静止滑下,水平面越光滑,小车运动距离越长,推理得出:运动的物体如果不受力将做 运动;
(2)在丙图基础上只需再选择序号⑤的器材,还可以探究小车动能和 的关系;
(3)为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”,他选择了序号①、⑤、⑧以及 (填序号)的器材,下列事例用到此结论的是 (选填字母);
A.用力压橡皮,擦去写错的字 B.向自行车转轴处加润滑油
C.自行车刹车时用力捏闸 D.压路机的碾子质量很大
(4)如图丁将小车A上固定磁体,小车B上固定铁块,靠近一定距离后,固定A,释放B,上述操作 (选填“能”或“不能”)达到“探究物体间力的作用是否是相互的”的实验目的;
(5)如图戊,继续用小车做实验,绳子一端挂在车顶,一端拉小球,不计空气阻力,判断小球的运动状态 (选填“改变”或“不改变”)。
惯性及应用
题型二
【典型例题剖析】
【例2】(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)下列运动场景中属于利用惯性的是( )
A.举重运动员用力将杠铃举起 B.田径运动员起跑时用力向后蹬地
C.标枪运动员投掷前向前助跑 D.百米运动员到达终点后不能立刻停下来
【中考考点对接】
1、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质;即运动的物体要保持它的运动状态,静止物体要保持它的静止状态。
2、一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
3、惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大,惯性越大;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
4、惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。
5、惯性的防止与应用。
【解题能力提升】
1.惯性是物体的性质,与物体的运动状态无关,所以,用“受到惯性、防止惯性、惯性作用、惯性力”描述惯性问题是错误的。
2.惯性是一切物体的固有属性,无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。
【跟踪变式训练】
【变式2-1】(2024·山东威海·中考真题)关于质量、惯性、重力,下列说法正确的是( )
A.一瓶矿泉水从广州带到北京重力变大是因为质量变大
B.质量相同的铝块与铜块所含物质的多少不同
C.重力和惯性的大小都与物体的质量有关
D.物体只有在运动时才具有惯性
【变式2-2】(2024·宁夏·中考真题)运动员用力踢足球,足球飞出,说明力可以改变物体的 ,踢出去的足球继续前进是因为足球具有 ,足球最终会落到地面上,是由于受到 力的作用。
【变式2-3】(2024·四川眉山·中考真题)如图所示,用力击打一摞棋子中间的一个,棋子飞出,说明力可以改变物体的 ;上面的棋子没有飞出去是由于上面的棋子具有 。
平衡力和平衡状态
题型三
【典型例题剖析】
【例3】如图所示是我国最新一代隐形战斗机“歼-20”加速起飞的画面,以地面塔台为参照物,它是 (选填“运动”或“静止”)的,飞机受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。
【中考考点对接】
1、二力平衡的概念
(1)二力平衡:如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
(2)二力平衡特点:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
2、平衡力及平衡状态的判定
(1)平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
(2)平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(3)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、平衡力和相互作用力的区分
(1)二力平衡特点:同体、等大、反向、共线。
(2)相互作用力特点:不同体、等大、反向、共线。
4、二力平衡条件的应用
(1)二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意上面四个要点,且这四个要点缺一不可。
(2)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(3)静止的物体只受两个力作用时,这两个力一定是平衡力;匀速直线运动的物体,如果只受两个力作用,那么这两个力也一定是平衡力。
【解题能力提升】
1.静止或匀速直线运动状态是平衡状态,平衡状态下受到的是平衡力,平衡力的作用下,物体处于平衡状态。
2.“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
【跟踪变式训练】
【变式3-1】(2024·天津·中考真题)在如图所示的实验情景中,小钢球受到平衡力作用的是( )
A.沿斜面滚下的钢球
B.静止在金属片上的钢球
C.在水中下沉的钢球
D.在空中自由下落的钢球
【变式3-2】(2024·贵州·中考真题)“贵州村超”足球赛精彩纷呈。比赛中,足球在空中划过一道弧线飞向球门。此过程中对足球分析正确的是( )
A.相对球门静止 B.运动状态改变 C.惯性逐渐消失 D.受平衡力作用
【变式3-3】我国的“复兴号”动车组运行具有高速、平稳等特点。如图所示,某乘客将一枚硬币立在匀速直线行驶的动车窗台上“纹丝不动”,此时硬币所受重力和窗台给硬币的支持力是一对 力。
探究二力平衡条件
题型四
【典型例题剖析】
【例4】在“探究二力平衡的条件”的活动中,小王按图甲完成实验。
(1)实验装置如图甲所示,实验目的是探究卡片平衡时在水平方向上所受两个拉力F1、F2的关系。将图甲中的小卡片旋转一定角度,松手后观察 (选填“释放瞬间”或“卡片还原后”)卡片能否平衡。这样做是为了说明二力平衡时两个力应作用在 上;
(2)若不计摩擦,图甲中卡片平衡时,小王用手向上托一下左侧钩码(卡片和钩码始终未接触滑轮),当手离开钩码后,卡片将 (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运动。
(3)如图乙所示,小张在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,你认为小张的装置 (选填“能”或“不能”)通过实验得到正确的结论。
【中考考点对接】
1、实验器材:小车(或卡片)、砝码(或钩码)、细绳、定滑轮。
2、实验方法:控制变量法。
(1)探究相互平衡的两个力是否在同一条直线上:保持两边砝码(或钩码)的质量相等,将小车(或卡片)水平扭转一定的角度,判断小车(或卡片)是否处于平衡状态;
(2)探究相互平衡的两个力是否大小相同:保持两个力在同一条直线上,改变小车(或卡片)两边砝码(或钩码)的质量,判断小车(或卡片)是否处于平衡状态;
(3)探究相互平衡的两个力是否作用在同一物体上:保持两个力在同一条直线上,两边钩码的质量相等,将卡片从中间剪开,判断卡片是否处于平衡状态。
3、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,并且作用在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。
【解题能力提升】
实验操作要点及注意事项:
(1)选择小车(或卡片)而不选择木块的原因:减小摩擦力对实验造成的影响。
(2)选择光滑桌面的原因:减小摩擦力对实验造成的影响。
(3)选择轻质小卡片的原因:忽略卡片自身重力对实验造成的影响。
(4)平衡状态的选择:静止状态,原因是易操作,便于观察;(5)进行多次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
【跟踪变式训练】
【变式4-1】小非同学在“探究二力平衡条件”的实验中,将系于轻质小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端挂上等质量的钩码,如图甲所示,此时小卡片保持静止。
(1)实验过程中,小非在右侧加挂了一个钩码,由静止释放卡片发现卡片向右加速运动,由此可以得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力必须 ;
(2)小非将卡片旋转一定角度,如图乙所示,松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在 ,物体才能平衡;
(3)为了验证(2)中小非的结论,小常同学将卡片往下拉到一定距离,如图丙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状,小常的方法 (选填“能”或“不能”)得到结论;
(4)另一同学也对该实验进行了探究,但她在左、右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为 (选填“能”或“不能”)用此装置进行实验。
【变式4-2】小华用如图所示的实验装置“探究二力平衡的条件”。
(1)如图甲所示,左边用细线挂一个钩码,右边用细线挂两个钩码时,木块仍然保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (填“平衡”“不平衡”);
(2)图乙是小华的改进装置,目的是 对小车平衡的影响,小车所受拉力的施力物体是 ;
(3)实验时,将小车扭转一个角度,松手瞬间小车 平衡,说明相互平衡的两个力作用在 ;
(4)如图丙所示,该装置 (填“能”“不能”)探究二力平衡的条件;
(5)在图丙中,为了验证相互平衡的两个力作用在同一物体上,你的操作是 。
【变式4-3】在如图所示的“探究二力平衡的条件”实验中:
(1)把小车放在较为 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,分别向两边的盘里加不同质量的砝码,目的是为了探究二力平衡的两个力是否需要 ;该操作中让两边砝码质量不等,下列也用到类似方法的实验有 (选填数字)(①研究串联电路中电流的特点;②探究水沸腾时需要吸热;③用弹簧测力计测量滑动摩擦力;④探究入射光线、反射光线和法线在同一平面内);
(2)保持两盘中砝码的质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,使拉力F1、F2不在同一直线上,放开手时,观察到小车发生转动,说明作用在同一辆小车上的彼此平衡的两个力一定作用在 上。
摩擦力的种类和产生条件
题型五
【典型例题剖析】
【例5】将物体A、B叠放在水平面C上,然后两物体在如图所示外力的作用下,一起以相同速度做匀速直线运动,则B、C间摩擦力为 N,A、B间 (选填“有”或“没有”)摩擦力。
【中考考点对接】
1、摩擦力产生的条件
第一:两物体相互接触。
第二:接触面粗糙。
第三:两物体发生相对运动或相对运动趋势。
2、摩擦力的种类和应用
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
【解题能力提升】
1.摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2.有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
【跟踪变式训练】
【变式5-1】下列关于摩擦力的说法不正确的是( )
A.摩擦力不都是有害的
B.摩擦力产生在两个相互接触的物体上
C.只要两个物体相互接触,就会产生摩擦力
D.两个表面粗糙且相互接触并产生挤压的物体发生或将要发生相对运动时,才会有摩擦力产生
【变式5-2】如图所示,在某次书法课上,小华在水平桌面上平铺一张白纸,然后在白纸的左侧靠近边缘处放镇纸,防止书写过程中白纸在桌面上打滑。书写“一”字时,在向右行笔的过程中镇纸和白纸都处于静止状态,则( )
A.镇纸受到白纸水平向左的摩擦力 B.毛笔受到白纸水平向左的摩擦力
C.白纸受到毛笔水平向左的摩擦力 D.白纸受到镇纸水平向右的摩擦力
【变式5-3】钻探船匀速直线航行时,以船为参照物,站立在甲板上的人是 (选填“运动”或“静止”)的,此时人的鞋底 (选填“受到”或“不受”)摩擦力.
探究滑动摩擦力大小的影响因素
题型六
【典型例题剖析】
【例6】(2024·山东潍坊·中考真题)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由: 。
【中考考点对接】
1、实验器材:一个木块、一块长木板、一块长玻璃板、一条长毛巾、一个弹簧测力计、砝码若干。
2、实验方法:控制变量法、转换法。
3、实验结论:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力有关.接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
【解题能力提升】
影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
【跟踪变式训练】
【变式6-1】(2024·北京·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做 直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与 是否有关。
【变式6-2】(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: 。
【变式6-3】(2024·黑龙江大庆·中考真题)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)如图甲、乙、丙所示三种情况下,木板和毛巾保持不动,物块在弹簧测力计拉力作用下均做匀速直线运动。则物块所受滑动摩擦力的大小 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系;比较乙、丙实验是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系(均选填“压力”或“接触面的粗糙程度”);
(3)小萌同学对实验装置进行改进,如图丁所示,用力拉动长木板向左运动,物块保持静止时弹簧测力计的示数 (填“大于”“等于”或“小于”)物块所受滑动摩擦力的大小。改进后的实验中小萌同学 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
摩擦力的利用与防止
题型七
【典型例题剖析】
【例7】(2024·山东东营·中考真题)洗完手后甩一甩,能把手上的水珠甩出,这是因为水珠具有 ;卫生间地面上的防滑垫是通过 来增大摩擦力的。
【中考考点对接】
1、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
2、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
【解题能力提升】
1.解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可.例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力大;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增大或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增大或减小摩擦的方法与途径。
【跟踪变式训练】
【变式7-1】(2024·山东济南·中考真题)小华发现,有时候垫毛巾更容易拧开罐头盖。下列改变摩擦的方法与之相同的是( )
A.骑自行车刹车时用力捏闸 B.使劲擦黑板擦得更干净
C.装滚轮的储物箱更易推动 D.凹凸花纹的地砖更防滑
【变式7-2】(2024·四川乐山·中考真题)以下四种实例中,可以减小摩擦的是( )
A.图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B.图乙轮滑鞋装有滚轮
C.图丙自行车刹车时捏紧车闸
D.图丁运动鞋底有凹凸的花纹
【变式7-3】用力捏车闸可以使自行车快速停下来,用力捏车闸是通过增大 来增大摩擦,自行车快速停下来说明力可以改变物体的 。
1.(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
2.(2024·四川广元·中考真题)如图,同一长方体木块先后以相同的速度v,在同一水平面上被匀速直线拉动,甲图中平放,乙图中竖放,丙图中平放且在上面叠放一重物(重物与木块相对静止),木块所受的水平拉力分别为、和,则( )
A. B. C. D.
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·陕西·中考真题)“时代楷模”张玉滚老师扎根山区,将青春奉献给家乡的教育事业。如图,张老师挑着扁担将书本运回学校。下列分析正确的是( )
A.张老师停下时没有惯性
B.扁担被压弯说明力可以改变物体的形状
C.书本受到的重力方向会因袋子晃动而发生改变
D.扁担对肩膀的压力与肩膀对扁担的支持力是一对平衡力
5.(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
6.(2024·西藏·中考真题)观看天宫课堂后,卓玛设想如果地球上物体的重力突然消失,身边的物理现象将发生变化,其中合理的是( )
A.物理课本将没有质量 B.擦黑板时将不存在摩擦力
C.卡定沟瀑布依然飞流直下 D.在地面上正常行走将异常困难
7.(2024·甘肃白银·中考真题)“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式.无人机起飞时,吹向下方的风量增加,使无人机上升的力的施力物体是 ;若无人机下方用一根绳子悬挂快递,不考虑空气阻力,则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中,悬挂重物的绳子 (选填“会”或“不会”)偏离竖直方向。
8.(2024·安徽·中考真题)如图所示,一根有一定质量的木杆竖直悬挂在细绳下端,一只质量为10kg的猴子抱住木杆处于静止状态。某一间细绳突然断了,猴子本能地立即沿木杆使劲往上爬,在爬的过程中,若木杆始终竖直,猴子与地面的高度一直保持不变,g取10N/kg,则该过程中猴子所受摩擦力的大小为 N。
9.(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。
10.(2024·内蒙古·中考真题)如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9N,B物块受到水平向左的拉力F2=6N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 N。
11.(2024·山东青岛·中考真题)小明用图甲所示的实验装置,研究物体从斜面上滑下过程中速度的变化。
(1)实验中使斜面保持较小的坡度,是为了便于测量 。
(2)段距离为,B为中点,测得小车从A点运动到B点的时间为,从A点运动到C点的时间为,根据以上数据可以判断 。(选填“>”、“<”、“=”)
(3)为使测量更准确、数据更直观,用位置传感器进行实验,得到的图像与图乙中 相似。
(4)撤掉金属片,让小车从A点自由滑下,发现小车在水平木板上滑行一段距离停止,说明力可以改变物体的 ,在木板上铺上薄玻璃板,让小车仍从A点自由滑下,发现小车在玻璃面上滑行距离更 ,由此推理:若小车运动时不受阻力,它将做 运动。
12.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一、如图甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材“探究滑动摩擦力大小与材料的关系”。
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数
水平面材料
物块不同表面
弹簧测力计示数F/N
1
木板
塑料表面
0.2
2
木板
橡胶表面
2.0
3
丝绸
塑料表面
0.3
4
丝绸
橡胶表面
2.5
5
棉布
塑料表面
0.5
6
棉布
橡胶表面
3.0
(2)通过比较 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
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