内容正文:
第九讲 力 重力 弹力 摩擦力
新课标要求
1.通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
2.能用示意图描述力。会测量力的大小。
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考点一:力
1.概念:力是 的作用;单位:牛顿(N)。力不能脱离物体独立存在,有力一定有 物体和 物体。物体间有力作用时物体不一定接触。
2.力的作用效果:力可以改变物体的 ;力可以改变物体的 。
注意:物体运动快慢或运动方向的改变都是运动状态发生了改变。
3.力的三要素:大小、方向、作用点。
4.力的示意图: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 ,线段的起点或终点表示力的 ,线段的长度表示力的 。
5.力的相互性:物体间力的作用是 的;有力存在时,一个物体是施力物体的同时也是受力物体。相互作用力的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,且作用在不同物体上。相互作用力是同时产生,同时消失,性质相同的两个力。
物体对物体
施力
受力
形状
运动状态
方向
作用点
大小
相互
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考点二:重力
定义 由于地球的 而使物体受到的力,用字母G表示
普遍性 地球附近的所有物体都受到 的作用
三要素 大小 物体所受重力的大小跟物体的 成 比,即G= ,式中的g=9.8 N/kg,粗略计算时g取10 N/kg。地球各处的g值也不同(差距很小),纬度越高,g值越大
方向 ,在地球外空间,重力方向指向地球球心
作用点 重力在物体上的作用点叫做 ,物体的重心和物体的形状、材料是否均匀有关,质地均匀、形状规则的物体的重心在它的 上,物体的重心不一定在物体上,如球、手镯。物体的重心越低越稳定
吸引
重力
质量
正
mg
竖直向下
重心
几何中心
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考点三:弹力
弹性 物体受力时,发生 ,不受力时,又 原来的形状
塑性 受力形变后,不能 原来的形状
定义 物体由于发生 而产生的力
方向 与弹性形变的方向相反,如绳子上的弹力都是指向绳子、接触面上的弹力都是垂直于接触面指向受力物体
大小 与弹性形变程度有关,如弹簧弹力与弹簧伸长量成正比
弹簧测
力计 构造 主要由 、指针和刻度盘组成
原理 在 内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越
使用
方法 ①测量前观察 、分度值、指针是否指在零刻度线处;
②测量时,加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程,拉力的方向应沿着弹簧的轴线方向,避免弹簧与外壳发生摩擦;
③读数时,视线要与刻度盘
形变
恢复
自动恢复
弹性形变
弹簧
弹性限度
长
量程
垂直
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考点四:摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对运动时,在接触面上产生一种阻碍
的力,这种力叫做摩擦力。
注意:这里的相对是指研究物体相对于接触面的运动。
2.产生条件:(1)对接触面有压力。(2)接触面粗糙。(3)有相对运动。
3.方向:与物体相对运动的方向 。
4.摩擦力大小的影响因素:在接触面的粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越 ,滑动摩擦力越大。
5.(1)增大摩擦:①增大 ;②使接触面变 ;③变滚动为滑动。
(2)减小摩擦:①减小 ;②使接触面变 ;③变滑动为 ;④使接触面彼此 。如气垫船、加润滑油都是通过接触面分离的方法来减小摩擦的。
相对运动
相反
压力
粗糙
压力
粗糙
压力
光滑
滚动
分离
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6.静摩擦力
(1)定义:两个相互接触的物体,当它们有相对运动趋势时,在接触面上产生一种阻碍物体相对运动的力,这种力叫静摩擦力。
(2)大小:与平衡的外力大小有关。如用水平的力推箱子没有推动,这时静摩擦力的大小和推力相等;手拿着瓶子保持静止,静摩擦力的大小和瓶子重力相等。
温馨提示:摩擦力不一定阻碍运动,但一定阻碍相对运动,即不一定与物体的运动方向相反,有时也和物体的运动方向相同,起动力作用。比如:人走路时鞋底受到的摩擦力、骑自行车时后轮受到的摩擦力等。
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考点一:力和重力
【典题1】(2024山西中考)如图为运动员撑竿跳高的场景。他通过助跑将撑竿压弯后起跳,越过横杆,松手后撑竿恢复原状。下列说法正确的是( )
A.助跑时运动员相对于地面是静止的
B.压弯撑竿说明力能改变物体的形状
C.运动员鞋底的花纹是为了减小摩擦
D.松手后运动员仍然受撑竿的作用力
B
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【横向拓展1-1】(作用力与反作用力)(2024河北邯郸一模)2023年10月26日,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是( )
A.火箭升空利用了力的作用是相互的
B.神舟十七号进入预定轨道后受到平衡力的作用
C.航天员在空间站中不受地球引力的作用
D.发射过程中以载人飞船为参照物,航天员始终是运动的
A
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【横向拓展1-2】(图像分析)在做重力与质量关系的实验中,小明了解到不同星球上重力与质量都成正比,而且查到甲星球上重力与质量的比值为15 N/kg。
(1)坐标图上已经作出乙星球上重力与质量的关系图,请在坐标图上作出甲星球上重力与质量的关系图。
(2)某物体质量为10 kg,它在乙星球上受到的重力为 N。
通用通法
(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;一个力必须有施力物体和受力物体。
(2)力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。
(3)重力随物体位置的变化而变化,而质量不随物体位置的变化而变化。
答案:如图所示
50
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考点二:摩擦力
【典题2】(2024新疆中考)运动员从雪坡上加速滑下时,雪坡对运动员的摩擦力的方向和大小分别为( )
A.与运动方向相同,小于重力
B.与运动方向相反,小于重力
C.与运动方向相同,大于重力
D.与运动方向相反,大于重力
【横向拓展2-1】(增大或减小摩擦的方法)如图所示,运动员用力蹬着一辆自行车在平直公路上匀速行驶的情景中,下列说法不正确的是( )
A.运动员穿的运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹,是为了增大摩擦
B.给自行车车轴加润滑油,是通过减小压力来减小摩擦力
C.自行车运动员要让自行车更快地停下来,会用力捏闸,这是通过增大压力来增大摩擦
D.轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动,减小摩擦力
B
B
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【横向拓展2-2】(静摩擦力的方向和大小)(2024河北保定一模)如图所示,用6 N的力握住总重为2.5 N的水杯,使水杯在竖直方向上保持静止,若将手的握力增大到8 N,手与水杯之间摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。若将水杯总重增加到3.5 N,水杯仍然静止不动,则手与水杯之间摩擦力为 N,请在图中画出此时水杯所受重力的示意图(“O”为水杯的重心)。
不变
3.5
答案:如图所示
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【横向拓展2-3】(受力分析作图)手机在人们的工作和生活中越来越重要。如图所示,某人正用手指在手机屏幕向上滑动。请画出滑动过程中手指对手机屏幕施加的压力F和摩擦力f的示意图。(作用点O已标出)
通用通法
(1)滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关;静摩擦力的大小总与外力大小相等。
(2)摩擦力的方向判定:摩擦力总是阻碍物体的相对运动。
答案:如图所示
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实验:探究影响滑动摩擦力大小的因素(课标要求必做实验)
【五步法过实验】
1.实验器材:木块、多个砝码、长木板、棉布、 。
2.实验装置:
3.实验步骤:
(1)如图甲所示,把木块放在长木板上,用弹簧测力计水平拉木块,使它在长木板上做
运动,记下弹簧测力计的示数,根据 可知:此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。
(2)如图乙所示, ,从而改变木块对长木板的 ,水平匀速拉动木块,测出此种情况下的滑动摩擦力。
(3)如图丙所示,去掉砝码,在木板上铺上棉布,从而改变 ,水平匀速拉动木块,测出此种情况下的滑动摩擦力。
弹簧测力计
匀速直线
二力平衡
将砝码放在木块上
压力大小
接触面的粗糙程度
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4.实验结论:
(1)由甲、 两次实验可知:在接触面粗糙程度相同时,作用在长木板表面的压力越大,滑动摩擦力 。
(2)由甲、丙两次实验数据可知:作用在接触面上的压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 。
(3)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的 有关,还与接触面的 有关。
5.交流讨论:
(1)滑动摩擦力的大小与运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
(2)滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 (选填“有关”或“无关”)。
乙
越大
大
压力
粗糙程度
无关
无关
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【针对训练】(核心素养·科学探究)某小组探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计拉动木块在水平木板上做 运动时,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小,从图中读出弹簧测力计的示数为 N。
(2)按上述操作进行多次实验,每次实验前都将木板的上表面用不同型号砂纸均匀打磨,其他器材不变,这样做的目的是探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(3)用拉力传感器替代弹簧测力计,采用如图乙所示的装置继续探究。装置中定滑轮的作用是改变拉力的 。实验时,传送带顺时针转动,每隔10 s在木块上添加一个砝码,与拉力传感器所连接的计算机自动生成拉力F随时间t变化的图像,如图丙所示。分析图像可以得出的结论是 。
甲 乙 丙
匀速直线
1.2
接触面粗糙程度
方向
接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
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