内容正文:
第七章 运动和力
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 力的基本认识】
1、 定义:力是一个物体对另一个物体的 ,力一般用字母 表示,单位是 ,用字母 表示。1N相当于托起两个鸡蛋所用的力。
2、 力是物体间的相互作用,力不能脱离物体存在,而且涉及到两个物体。 和 总是成对出现,同时产生同时消失。一个物体对另一个物体产生力的作用时,也受到另一个物体施加的反作用力。
3、 相互作用力的特点:大小 ,方向 ,作用在 直线,作用在 受力物体。
【考点2 力的作用效果和力的三要素】
1、 力可以使物体由静止变为运动、由运动变为静止,以及运动快慢和方向的改变,都是物体的运动状态发生了变化。(物体的运动状态包括运动的方向及速度的大小,其中任何一个发生变化均为运动状态的改变)
2、 力也可以改变 (使物体 )。
3、 力的三要素: 、 、 。它们共同决定力的作用效果。
【考点3 力的图示及示意图】
1、力的图示:一种精确表示力的方法,能直观展示力的三要素(大小,方向,作用点)
2、力的图示画法——用一条带箭头的线段表示力,线段的长短表示 (并带有相应的标度),箭头的方向表示力的 ,线段的起点表示力的 。
3、力的示意图:粗略表示力的三要素,与力的图示最明显区别在于是否存在标度。
【考点4 力的测量】
1、 测量工具: 。构造:弹簧、挂钩、刻度板、指针、外壳、吊环等。
2、 工作原理:在 内,弹簧的伸长量与所受的拉力成 ,符合胡克定律,即F=kx。
3、 使用方法:测量前,观察弹簧测力计的 和 ,所测的力要在 范围内。
检查指针是否与 对齐,若未对其,要进行调整.测量时,待测力作用在测力计的 上,弹簧测力计内的弹簧轴线方向要与力的方向一致,弹簧不要靠在 上(避免摩擦对测量结果产生影响)。在示数稳定后进行读数,读数时视线要与指针所在位置的面板 。记录数据时,要标明 。
【考点5 弹力】
1、弹力:发生 的物体,由于要恢复原来的形状,会对使它发生形变的物体产生力的作用。
2、产生条件:1.两物体必须直接 2.发生 。
3、方向:与物体发生弹性形变的方向 ,且垂直于 。(压力,支持力,拉力等本质都是弹力)
4、大小: 与物体弹性形变的程度有关,形变程度越大,弹力越大。
【考点6 重力】
1、定义:地面附近的物体由于地球 而受到的力叫做 ,一般用字母 表示,施力物体为 。
2、重力的方向: (重力方向唯一正确描述方法)。
3、大小:重力与质量成 。计算公式 ,其中g= ,一般计算时常取 .
4、重心:物体的每一部分都会受到地球的吸引,对于整个物体而言,认为重力作用在一个点上,就是物体的 。重心是人为定义的,实际并不存在。
5、重心的确定方法:质地均匀,形状规则的物体,重心位于它的 处,对于其他物体可用 确定重心。(重心既可在物体上,也可以位于物体外部)。
【考点7 同一直线的二力合成】
1、合力与分力:几个力共同作用在一个物体上产生的效果和一个力作用的效果相同,可以用一个力来代替那几个力,这个力称为那几个力的 。那几个力叫做这一个力的分力。合力与分力是 的关系,并不是物体同时受到合力和分力,在分析问题时用合力来替代分力可以使问题更简单。
2、力的合成:初中阶段只考察同一直线上的力的合成。两力方向相同:合力大小等于这 ,合力方向跟这两个力的方向 ;两力方向相反:合力大小等于这 ,合力方向 。
【考点8 二力平衡】
1、 平衡状态: 或 状态
2、二力平衡:物体只受两个力作用处于平衡状态,这两个力叫做 。
3平衡力的特点:大小 ,方向 ,作用在 ,作用在 受力物体。
【考点9 摩擦力】
1、 摩擦力:两个相互 的物体,当他们发生 或具有 时,产生的 相对运动的力。方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反(注意不是运动方向),同时与接触面 。
2、 摩擦力产生条件:(1)接触面要 ;(2)物体要 (有摩擦力的时候必然有弹力);(3)物体要发生 。
3、 摩擦的分类: 、 、 。
4、 滑动摩擦力的影响因素:(1) ;(2) 。
5、 静摩擦力的判断: , 。
6、 滚动摩擦力:滚动摩擦比同条件的滑动摩擦小得多。
7、 增大和减小摩擦的方法:增大有益摩擦可通过 、 、 ;减小有害摩擦可通过 、 、 、 。
【考点10 牛顿第一定律】
1、 惯性:物体保持 或 不变的性质。
2、 牛顿第一定律:一切物体总保持 状态或 状态,直到有 迫使它改变这种状态为止,也叫做 定律。一切物体的运动状态发生改变,一定受到 的作用, 是使物体运动状态发生改变的原因。
3、 惯性是物体的一种固有属性,一切物体在任何情况下物体均有惯性。惯性的影响因素只有 ,与物体是否运动,速度大小等无关;惯性不是力,故惯性的描述不能说成受到惯性,惯性力作用等。可描述为因为惯性,具有惯性。
03 素养提升
易错点辨析 运动和力常考易错分析
易错一:施力物体和受力物体判断易错。
对于通过中间媒介或非直接接触产生力的情况,难以准确判断施力物体和受力物体,不理解力的传递过程和作用对象。如用绳子拉着物体在水平面上运动,物体受到绳子的拉力,这个力的施力物体是绳子,但绳子的拉力本质上是人手施加给绳子,绳子再传递给物体的。有些同学可能会忽略绳子的中介作用,直接认为手是物体所受拉力的施力物体,没有准确认识到对于物体而言,直接的施力物体是绳子。
易错二:弹簧测力计的使用方法及误差分析易错。
使用前没调零,会使读数不准;不明确量程,超出量程会损坏弹簧测力计;未检查弹簧和指针;使用时,拉力方向与弹簧轴线方向不一致,弹簧与外壳摩擦,会造成测量结果出现偏差;不明确分度值,读数时视线未与刻度盘垂直,都会造成测量不准确。
易错三:平衡力和相互作用力的判断易错。
没有准确理解平衡力和相互作用力的本质概念,不清楚它们各自的特点和区别。平衡力是指一个物体受到的几个力,使物体处于平衡状态;相互作用力是指两个物体之间相互作用的一对力。它们都具有大小相等,反向相反,作用在同一条直线的性质,最明显的区别在于平衡力只有一个受力物体,而相互作用力有两个不同的受力物体。但受力物体不是判断平衡力和相互作用力的唯一条件。
易错四:摩擦力的方向判断易错。
认为摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反,而没有理解摩擦力的方向是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,物体的运动方向和相对运动方向不一定相同。摩擦力与和运动方向可以相同也可以相反,如人走路时,地面给人的摩擦力就是向前的。
易错五:静摩擦力和滑动摩擦力的大小判断易错。
没有理解静摩擦力的大小是根据外力的变化而变化的,其大小在 0 到最大静摩擦力之间,而滑动摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,与物体的运动速度、接触面积等因素无关。故在做摩擦力大小的判断时,首先判断摩擦的类型,静摩擦力与滑动摩擦力大小的判断方法并不相同。判断滑动摩擦力时一般先分析匀速运动时,通过二力平衡关系,滑动摩擦力大小与此时的动力大小相等,加速或减速运动时只要压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小也保持不变。而静摩擦力,结合平衡关系,它的大小直接和产生运动趋势的力大小相等,方向相反。
易错六:对于运动和力的关系理解易错。
受日常现象中物体在力的作用下才运动,力撤销后物体逐渐停止的影响,错误地认为力是维持物体运动的原因,但事实上物体停止是因为受到阻力作用,而没有认识到力是改变物体运动状态的原因。在一些复杂的实际问题中,不能根据具体的情境和已知条件,准确判断力与运动之间的关系,缺乏将物理知识应用到实际问题中的能力。
易错七:对惯性的理解易错。
常常会出现诸如 “物体受到惯性力的作用”“在惯性的作用下” 等错误表述,没有正确认识到惯性是物体的一种固有属性,而不是一种力;认为只有处于运动状态的物体才有惯性,静止的物体没有惯性,没有理解惯性是一切物体在任何情况下都具有的属性;根据生活中看到的速度大的物体更难停下来的现象,错误地认为物体的速度越大,惯性越大。实际上惯性大小只与物体的质量有关,与物体的速度无关。
错题纠正
【例题1】如图所示,在斯诺克台球比赛中,由于目标球被障碍球阻挡。有时运动员会用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转打出漂亮的“弧线球”,从而绕过障碍击中目标,则使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是( )
A.球杆 B.桌面 C.白球 D.地球
【例题2】某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm;当B橡皮筋的伸长量为8cm时,橡皮筋B受到的拉力为 N;
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用 橡皮筋制成的测力计量程大,用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度高(A/B);
(3)将本实验中两根相同的A橡皮筋串联起来(如图丙)代替弹簧秤,能够测量力的最大值为 N。(不计橡皮筋自重和接头处长度的变化)
(4)实验小组同学想利用丙图中A橡皮筋测力计制作一个直接测量液体密度的“密度计”。他们用同一小桶分别盛满了2种液体,用A橡皮筋测力计分别测出液体和小桶的总重力,如表是:2次测得的总重力及对应液体的密度(g取10N/kg),则该密度计的零刻度线应标记在A橡皮筋测力计刻度板上 N的位置,并把表格中的数值填好。
液体种类
酒精
植物油
水
弹簧的示数(N)
2.6
2.7
液体密度ρ(×103kg/m3)
0.8
0.9
1.0
【例题3】如图所示,磁悬浮地球仪的球体悬浮在底座上方,球体内有一个磁铁,底座里有一个电磁铁。球体与底座之间是相互排斥的。有关此地球仪,下列说法正确的是( )
A.球体的重力和它对底座的斥力是一对平衡力
B.底座的重力和桌面对底座的支持力是一对平衡力
C.底座对桌面的压力和底座的重力大小相等
D.换用一个质量较大的球体仍然悬浮在空中,球体受到的斥力会变大
【例题4】(多选)如图所示,水平面上叠放着A、B两个物体,在水平方向力和的作用下保持静止,已知,下列有关说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力为7N,方向向左
B.地面对B的摩擦力为7N,方向向右
C.B对A的摩擦力为12N,方向向左
D.地面对B的摩擦力为5N,方向向左
【例题5】小车在水平方向受到两个拉力F1和F2的作用,拉力F1和F2的大小随时间变化的图像如图乙和丙,小车的运动状态随时间变化的图像如图丁,根据图像,下列分析正确的是( )
A.t=1s时,小车受到的摩擦力大小是3N,摩擦力的方向水平向右
B.t=3s时,小车受到的摩擦力大小是3N,摩擦力方向水平向右
C.t=7s时,小车受到的摩擦力大小是2N,摩擦力方向水平向右
D.在4到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,小车将匀速直线运动
【例题6】如图甲所示,水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒,筒底固定一根弹簧,将一小 球放置在弹簧上,静止时位于 A 点(如图乙)。现将小球下压至 B 点,并用此处的装置 锁定(如图丙)。解锁后,小球向上弹出筒口。下列说法正确的是( )
A.图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力
B.解锁后到弹簧恢复原长的过程小球的速度是一直增大的
C.图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小
D.图丙中小球开始运动到乙图的位置时小球受力不平衡
【例题7】两端开口的玻璃管,下端套有扎紧的气球,管中装有适量水,处于竖直静止状态(图甲)。手握管子突然 (向上/向下)运动时,气球突然变大(图乙),此时手对管子竖直向上的力 (大于/等于/小于)管子总重,该现象的产生是由于 具有惯性,由静止变为运动后,其惯性 (变大/变小/不变)。
举一反三
【强化1】如图,是巴黎奥运会网球女子单打金牌赛的场景,中国选手以2:0的比分战胜对手,夺得金牌。下列说法正确的是( )
A.用球拍击打网球时,给网球施力的是运动员
B.网球离开球拍后,在空中飞行时只受重力的作用
C.网球被击打的过程中,运动状态一定发生改变
D.击打网球的不同部位,网球的运动方向不同,表明力的作用效果与力的大小有关
【强化2】科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。项目任务是自制测力计并用于测量力的大小。提供材料如图1。
(1)选用图2中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计的分度值为 N;
(2)用该测力计测量水平拉力,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,调整指针到 刻度位置,方可进行测量;
(3)实测时,挂上0.1N的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,为使“精确度”指标表现更优秀,小组同学选取图2中a弹簧取代b弹簧制作测力计。请说明他们选择的理由: ;
(4)重新制作的测力计确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为20等份,小组同学用制好的弹簧测力计测两个鸡蛋的重力,指针指在“0”开始的第11条刻度线,则两个鸡蛋的重力为 N。
【强化3】如图所示物体A、B都处于静止状态,它们受力情况如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.F和GA是一对平衡力
B.F、N的合力和GB是平衡力
C.物体B对地面的压力和GB相等
D.物体B对地面的压力和N是一对相互作用力
【强化4】如图,重为500N的小强沿着竖直的直杆匀速上爬时,他受到的摩擦力为:当小强停在A处稍作休息时,他受到的摩擦力为;当小强沿杆匀速下滑时,他受到的摩擦力为,下列说法正确的是( )
A.,方向竖直向下 B.,方向竖直向上
C.,方向竖直向下 D.,方向都竖直向下
【强化5】如图所示,用大小为12N的水平力F将一重为6N的木块压在竖直墙壁上,木块保持静止,则木块受到的摩擦力大小为 N;当压力减小为10N时,木块还是保持静止,则木块受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”),当压力减小为8N时,木块恰好沿墙壁匀速下滑,则木块受到的摩擦力大小为 N。
【强化6】立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图所示的是某运动员下蹲后在蹬伸过程中受地面支持力F随时间t变化的关系。运动员的重力为 N, 时刻运动员刚好离开地面。
【强化7】如图所示,下列有关惯性的说法正确的是( )
A.图甲中司机急刹车时车内乘客身体前倾,是由于受到了惯性力的作用
B.图乙中安全带和安全气囊可以减小突然刹车时造成的人员危害
C.图丙将锤子的木柄在硬地上撞击几下,锤头便套紧了,减小了锤头的惯性
D.图丁中百米赛跑的运动员到达终点后不能立即停下来,是因为运动员速度大时惯性大
04 单元小结
一、考点考向
1、力的基本概念。
考向:(1)力的三要素。
(2)力的作用效果。
(3)施力物体受力物体的区别。
2、弹力与弹簧测力计。
考向:(1)弹力的产生条件。
(2)弹力的大小比较。
(3)弹簧测力计的使用和误差分析。
3、牛顿第一定律和惯性。
考向:(1)惯性的影响因素。
(2)生活中的惯性现象。
(3)结合牛顿第一定律判断运动和力的关系。
4、重力。
考向:(1)重力的方向和施力物体。
(2)重力的计算。
(3)重心的判断。
5、力的合成与二力平衡。
考向:(1)同一直线上力的合成。
(2)平衡力的判断。
6、摩擦力的分析和计算。
考向:(1)摩擦力的方向。
(2)影响滑动摩擦力的因素。
(3)摩擦力的大小。
(4)改变摩擦的方法。
7、运动和力的关系。
考向:(1)根据受力判断物体运动情况。
(2)根据运动判断物体受力。
(3)力和运动的图像分析。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点力的三要素,平衡力和相互作用力的区别,力的作用效果,惯性,摩擦力的大小方向判断,运动和力的关系图像。
(2)填空题:常考热点弹簧测力计的使用,摩擦力的大小计算,力的合成,运动和力的关系,重力的方向和大小计算。
(3)实验题:弹簧测力计的使用方法,影响滑动摩擦力的大小因素。
(4)计算题:重力的计算,结合二力平衡关系的受力分析。
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第七章 运动和力
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 力的基本认识】
1、 定义:力是一个物体对另一个物体的作用,力一般用字母F表示,单位是牛顿,用字母N表示。1N相当于托起两个鸡蛋所用的力。
2、 力是物体间的相互作用,力不能脱离物体存在,而且涉及到两个物体。施力物体和受力物体总是成对出现,同时产生同时消失。一个物体对另一个物体产生力的作用时,也受到另一个物体施加的反作用力。
3、 相互作用力的特点:大小相等,方向相反,作用在同一条直线,作用在两个不同的受力物体。
【考点2 力的作用效果和力的三要素】
1、 力可以使物体由静止变为运动、由运动变为静止,以及运动快慢和方向的改变,都是物体的运动状态发生了变化。(物体的运动状态包括运动的方向及速度的大小,其中任何一个发生变化均为运动状态的改变)
2、 力也可以改变物体的形状(使物体发生形变)。
3、 力的三要素:大小、方向、作用点。它们共同决定力的作用效果。
【考点3 力的图示及示意图】
1、力的图示:一种精确表示力的方法,能直观展示力的三要素(大小,方向,作用点)
2、力的图示画法——用一条带箭头的线段表示力,线段的长短表示力的大小(并带有相应的标度),箭头的方向表示力的方向,线段的起点表示力的作用点。
3、力的示意图:粗略表示力的三要素,与力的图示最明显区别在于是否存在标度。
【考点4 力的测量】
1、 测量工具:弹簧测力计。构造:弹簧、挂钩、刻度板、指针、外壳、吊环等。
2、 工作原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比,符合胡克定律,即F=kx。
3、 使用方法:测量前,观察弹簧测力计的分度值和量程,所测的力要在量程范围内。
检查指针是否与0刻度线对齐,若未对其,要进行调整.测量时,待测力作用在测力计的挂钩上,弹簧测力计内的弹簧轴线方向要与力的方向一致,弹簧不要靠在刻度盘上(避免摩擦对测量结果产生影响)。在示数稳定后进行读数,读数时视线要与指针所在位置的面板垂直。记录数据时,要标明单位。
【考点5 弹力】
1、弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原来的形状,会对使它发生形变的物体产生力的作用。
2、产生条件:1.两物体必须直接接触 2.发生弹性形变。
3、方向:与物体发生弹性形变的方向相反,且垂直于接触面。(压力,支持力,拉力等本质都是弹力)
4、大小: 与物体弹性形变的程度有关,形变程度越大,弹力越大。
【考点6 重力】
1、定义:地面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,一般用字母G表示,施力物体为地球。
2、重力的方向:竖直向下(重力方向唯一正确描述方法)。
3、大小:重力与质量成正比。计算公式G=mg,其中g=9.8N/Kg,一般计算时常取10N/Kg.
4、重心:物体的每一部分都会受到地球的吸引,对于整个物体而言,认为重力作用在一个点上,就是物体的重心。重心是人为定义的,实际并不存在。
5、重心的确定方法:质地均匀,形状规则的物体,重心位于它的几何中心处,对于其他物体可用悬挂法确定重心。(重心既可在物体上,也可以位于物体外部)。
【考点7 同一直线的二力合成】
1、合力与分力:几个力共同作用在一个物体上产生的效果和一个力作用的效果相同,可以用一个力来代替那几个力,这个力称为那几个力的合力。那几个力叫做这一个力的分力。合力与分力是等效替代的关系,并不是物体同时受到合力和分力,在分析问题时用合力来替代分力可以使问题更简单。
2、力的合成:初中阶段只考察同一直线上的力的合成。两力方向相同:合力大小等于这两个力的大小之和,合力方向跟这两个力的方向相同;两力方向相反:合力大小等于这两个力的大小之差,合力方向与较大的那个力的方向相同。
【考点8 二力平衡】
1、 平衡状态:静止或匀速直线运动状态
2、二力平衡:物体只受两个力作用处于平衡状态,这两个力叫做平衡力。
3平衡力的特点:大小相等,方向相反,作用在同一条直线,作用在同一个受力物体。
【考点9 摩擦力】
1、 摩擦力:两个相互接触的物体,当他们发生相对滑动或具有相对运动趋势时,产生的阻碍相对运动的力。方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反(注意不是运动方向),同时与接触面平行。
2、 摩擦力产生条件:(1)接触面要粗糙;(2)物体要相互接触并挤压(有摩擦力的时候必然有弹力);(3)物体要发生相对运动或存在相对运动的趋势。
3、 摩擦的分类:滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力。
4、 滑动摩擦力的影响因素:(1)压力大小;(2)接触面的粗糙程度。
5、 静摩擦力的判断:与产生相对运动趋势的力大小相等,方向相反。
6、 滚动摩擦力:滚动摩擦比同条件的滑动摩擦小得多。
7、 增大和减小摩擦的方法:增大有益摩擦可通过增大压力、增大接触面粗糙程度、变滚动为滑动;减小有害摩擦可通过减小压力、减小接触面粗糙程度、变滑动为滚动、使接触面彼此分离。
【考点10 牛顿第一定律】
1、 惯性:物体保持静止或匀速直线运动状态不变的性质。
2、 牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止,也叫做惯性定律。一切物体的运动状态发生改变,一定受到外力的作用,力是使物体运动状态发生改变的原因。
3、 惯性是物体的一种固有属性,一切物体在任何情况下物体均有惯性。惯性的影响因素只有质量,与物体是否运动,速度大小等无关;惯性不是力,故惯性的描述不能说成受到惯性,惯性力作用等。可描述为因为惯性,具有惯性。
03 素养提升
易错点辨析 运动和力常考易错分析
易错一:施力物体和受力物体判断易错。
对于通过中间媒介或非直接接触产生力的情况,难以准确判断施力物体和受力物体,不理解力的传递过程和作用对象。如用绳子拉着物体在水平面上运动,物体受到绳子的拉力,这个力的施力物体是绳子,但绳子的拉力本质上是人手施加给绳子,绳子再传递给物体的。有些同学可能会忽略绳子的中介作用,直接认为手是物体所受拉力的施力物体,没有准确认识到对于物体而言,直接的施力物体是绳子。
易错二:弹簧测力计的使用方法及误差分析易错。
使用前没调零,会使读数不准;不明确量程,超出量程会损坏弹簧测力计;未检查弹簧和指针;使用时,拉力方向与弹簧轴线方向不一致,弹簧与外壳摩擦,会造成测量结果出现偏差;不明确分度值,读数时视线未与刻度盘垂直,都会造成测量不准确。
易错三:平衡力和相互作用力的判断易错。
没有准确理解平衡力和相互作用力的本质概念,不清楚它们各自的特点和区别。平衡力是指一个物体受到的几个力,使物体处于平衡状态;相互作用力是指两个物体之间相互作用的一对力。它们都具有大小相等,反向相反,作用在同一条直线的性质,最明显的区别在于平衡力只有一个受力物体,而相互作用力有两个不同的受力物体。但受力物体不是判断平衡力和相互作用力的唯一条件。
易错四:摩擦力的方向判断易错。
认为摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反,而没有理解摩擦力的方向是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,物体的运动方向和相对运动方向不一定相同。摩擦力与和运动方向可以相同也可以相反,如人走路时,地面给人的摩擦力就是向前的。
易错五:静摩擦力和滑动摩擦力的大小判断易错。
没有理解静摩擦力的大小是根据外力的变化而变化的,其大小在 0 到最大静摩擦力之间,而滑动摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,与物体的运动速度、接触面积等因素无关。故在做摩擦力大小的判断时,首先判断摩擦的类型,静摩擦力与滑动摩擦力大小的判断方法并不相同。判断滑动摩擦力时一般先分析匀速运动时,通过二力平衡关系,滑动摩擦力大小与此时的动力大小相等,加速或减速运动时只要压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小也保持不变。而静摩擦力,结合平衡关系,它的大小直接和产生运动趋势的力大小相等,方向相反。
易错六:对于运动和力的关系理解易错。
受日常现象中物体在力的作用下才运动,力撤销后物体逐渐停止的影响,错误地认为力是维持物体运动的原因,但事实上物体停止是因为受到阻力作用,而没有认识到力是改变物体运动状态的原因。在一些复杂的实际问题中,不能根据具体的情境和已知条件,准确判断力与运动之间的关系,缺乏将物理知识应用到实际问题中的能力。
易错七:对惯性的理解易错。
常常会出现诸如 “物体受到惯性力的作用”“在惯性的作用下” 等错误表述,没有正确认识到惯性是物体的一种固有属性,而不是一种力;认为只有处于运动状态的物体才有惯性,静止的物体没有惯性,没有理解惯性是一切物体在任何情况下都具有的属性;根据生活中看到的速度大的物体更难停下来的现象,错误地认为物体的速度越大,惯性越大。实际上惯性大小只与物体的质量有关,与物体的速度无关。
错题纠正
【例题1】如图所示,在斯诺克台球比赛中,由于目标球被障碍球阻挡。有时运动员会用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转打出漂亮的“弧线球”,从而绕过障碍击中目标,则使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是( )
A.球杆 B.桌面 C.白球 D.地球
【答案】B
【详解】ABCD.运动员用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转,绕过障碍击中目标,白球在水平桌面上运动时,它们之间存在摩擦力,使白球改变运动状态做曲线运动,所以使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是桌面,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【例题2】某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm;当B橡皮筋的伸长量为8cm时,橡皮筋B受到的拉力为 N;
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用 橡皮筋制成的测力计量程大,用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度高(A/B);
(3)将本实验中两根相同的A橡皮筋串联起来(如图丙)代替弹簧秤,能够测量力的最大值为 N。(不计橡皮筋自重和接头处长度的变化)
(4)实验小组同学想利用丙图中A橡皮筋测力计制作一个直接测量液体密度的“密度计”。他们用同一小桶分别盛满了2种液体,用A橡皮筋测力计分别测出液体和小桶的总重力,如表是:2次测得的总重力及对应液体的密度(g取10N/kg),则该密度计的零刻度线应标记在A橡皮筋测力计刻度板上 N的位置,并把表格中的数值填好。
液体种类
酒精
植物油
水
弹簧的示数(N)
2.6
2.7
液体密度ρ(×103kg/m3)
0.8
0.9
1.0
【答案】(1) 12 8
(2) B A
(3)10
(4) 1.8 2.8
【详解】(1)[1][2]由图乙可知,A橡皮筋在受到的拉力不大于10N的情况下,B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下,橡皮筋伸长量与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线,说明橡皮筋的伸长与受到拉力F成正比例函数的关系
由图知,当FA=5N,;FB=10N,,将上面的数据分别代入得
解得
因此FA=0.5ΔxA,FB=ΔxB,所以,当在A橡皮筋上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量
当B橡皮筋的伸长量为8cm时,受到的拉力为
(2)[1]测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比的原理制成的,由图乙知,A的量程为0-10N,B的量程为0-15N,则用橡皮筋 B制成的测力计量程大。
[2]由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力计测量的精确程度高。
(3)若将相同的两根A橡皮筋串联起来,则两个橡皮筋受到的拉力是相同的,最大为10N。
(4)[1]液体的重力为
测量液体密度时,弹簧测力计的示数
测量酒精时
……①
测量植物油时
……②
将①②两式联立,解得
G桶=1.8N
V=10-4m3
该密度计的零刻度应标记在A橡皮筋测力计刻度板的1.8N位置。
[2]测量水时
【例题3】如图所示,磁悬浮地球仪的球体悬浮在底座上方,球体内有一个磁铁,底座里有一个电磁铁。球体与底座之间是相互排斥的。有关此地球仪,下列说法正确的是( )
A.球体的重力和它对底座的斥力是一对平衡力
B.底座的重力和桌面对底座的支持力是一对平衡力
C.底座对桌面的压力和底座的重力大小相等
D.换用一个质量较大的球体仍然悬浮在空中,球体受到的斥力会变大
【答案】D
【详解】A.地球仪悬浮时,它的重力和底座对它的斥力作用在同一物体上,是一对平衡力,故A错误;
BC.对底座受力分析,底座受到竖直向下的重力和斥力、竖直向上的支持力,支持力等于重力加斥力,因为底座对桌面的压力和桌面对底座的支持力是一对相互作用力,大小相等,故压力也等于重力加斥力,故BC错误;
D.换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中,质量较大,重力较大,球体受到的重力和斥力是一对平衡力,大小相等,则地球仪受到的斥力变大,故D正确。
故选D。
【例题4】(多选)如图所示,水平面上叠放着A、B两个物体,在水平方向力和的作用下保持静止,已知,下列有关说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力为7N,方向向左
B.地面对B的摩擦力为7N,方向向右
C.B对A的摩擦力为12N,方向向左
D.地面对B的摩擦力为5N,方向向左
【答案】CD
【详解】AC.两个物体处于静止状态,A相对于B保持静止状态,水平方向上A受到拉力F1和B对A的摩擦力作用,摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,方向相反,拉力F1是12N,所以B对A的摩擦力的大小是12N,方向水平向左,由于物体间力的作用是相互的,所以A对B的摩擦力为12N,方向向右,故A错误,C正确;
BD.整体处于静止状态,受到水平向右的拉力F1、水平向左的拉力F2和地面对B的摩擦力的作用;由于F1=12N,F2=7N,所以摩擦力的方向是水平向左的,摩擦力的大小为
f=F1-F2=12N-7N=5N
故B错误,D正确。
故选CD。
【例题5】小车在水平方向受到两个拉力F1和F2的作用,拉力F1和F2的大小随时间变化的图像如图乙和丙,小车的运动状态随时间变化的图像如图丁,根据图像,下列分析正确的是( )
A.t=1s时,小车受到的摩擦力大小是3N,摩擦力的方向水平向右
B.t=3s时,小车受到的摩擦力大小是3N,摩擦力方向水平向右
C.t=7s时,小车受到的摩擦力大小是2N,摩擦力方向水平向右
D.在4到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,小车将匀速直线运动
【答案】B
【详解】A.由图丁可知,t=1s时小车的速度为0,处于静止状态,受到的合力为0,水平方向上受到向左的拉力F1和向右的拉力F2、静摩擦力的共同作用,这三个力的合力为0;由图可知,此时的F1=3N,F2=1N,则静摩擦力为方向与F2的方向相同,水平向右,大小为2N,故A错误;
B.由v-t图像可知,4s~6s小车做匀速直线运动,水平方向上受到的合力为0;由图可知,此时的F'1=6N,F'2=3N,则可得滑动摩擦力的方向与F2的方向相同,水平向右;t=3s时,F1大于F2,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变,为3N,摩擦力方向水平向右,故B正确;
C.t=7s时,F''1=0N,F''2=2N,小车向左运动,小车对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变,为3N,方向水平向右,故C错误;
D.在4s到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,则小车不会受到摩擦力的作用,由于此时的两个拉力不同,则小车做变速运动,故D错误。
故选B。
【例题6】如图甲所示,水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒,筒底固定一根弹簧,将一小 球放置在弹簧上,静止时位于 A 点(如图乙)。现将小球下压至 B 点,并用此处的装置 锁定(如图丙)。解锁后,小球向上弹出筒口。下列说法正确的是( )
A.图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力
B.解锁后到弹簧恢复原长的过程小球的速度是一直增大的
C.图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小
D.图丙中小球开始运动到乙图的位置时小球受力不平衡
【答案】C
【详解】A.图甲乙圆筒对桌面的压力等于圆筒的重力,圆筒的重力不变,则图乙中圆筒对桌面的压力等于图丙中的压力,故A错误;
B.解锁后到弹簧恢复到对小球的弹力等于小球的重力的过程中,小球的速度是一直增大的,故B错误;
C.图丙中小球开始运动到弹力等于重力时,小球的速度最大,接下来小球的速度逐渐减小,则图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小,故C正确;
D.依题意得,小球在图乙中静止,则此时小球处于平衡状态,小球受到的力是平衡力,故D错误。
故选C。
【例题7】两端开口的玻璃管,下端套有扎紧的气球,管中装有适量水,处于竖直静止状态(图甲)。手握管子突然 (向上/向下)运动时,气球突然变大(图乙),此时手对管子竖直向上的力 (大于/等于/小于)管子总重,该现象的产生是由于 具有惯性,由静止变为运动后,其惯性 (变大/变小/不变)。
【答案】 向上 大于 水 不变
【详解】[1]手握管子突然向上运动时,由于惯性,管内水保持原来状态静止,但相对管子向下运动,进入气球,所以气球突然变大。
[2]管子突然向上运动时,由力与运动关系知,管子所受合力向上,故此时手对管子竖直向上的力大于管子总重。
[3][4]手握管子突然向上运动时,气球突然变大。管子受力运动,管内水保持原来状态静止,该现象的产生是由于水具有惯性。惯性的唯一衡量标准是质量,因此由静止变为运动后,质量不变,惯性不变。
举一反三
【强化1】如图,是巴黎奥运会网球女子单打金牌赛的场景,中国选手以2:0的比分战胜对手,夺得金牌。下列说法正确的是( )
A.用球拍击打网球时,给网球施力的是运动员
B.网球离开球拍后,在空中飞行时只受重力的作用
C.网球被击打的过程中,运动状态一定发生改变
D.击打网球的不同部位,网球的运动方向不同,表明力的作用效果与力的大小有关
【答案】C
【详解】A.用球拍击球时,给球施力的物体是球拍,故A错误;
B.球离开球拍后,在空中飞行时受到重力和空气阻力作用,故B错误;
C.球在空中飞行的过程中,重力与空气阻力不平衡,球处于非平衡状态,所以运动状态一定发生改变,故C正确;
D.击打球的不同部位,飞行方向不同,表明力的作用效果与力的作用点有关,故D错误。
故选C。
【强化2】科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。项目任务是自制测力计并用于测量力的大小。提供材料如图1。
(1)选用图2中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计的分度值为 N;
(2)用该测力计测量水平拉力,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,调整指针到 刻度位置,方可进行测量;
(3)实测时,挂上0.1N的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,为使“精确度”指标表现更优秀,小组同学选取图2中a弹簧取代b弹簧制作测力计。请说明他们选择的理由: ;
(4)重新制作的测力计确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为20等份,小组同学用制好的弹簧测力计测两个鸡蛋的重力,指针指在“0”开始的第11条刻度线,则两个鸡蛋的重力为 N。
【答案】(1)0.2
(2)零
(3)在同样拉力的情况下,a弹簧的形变量大于b弹簧的形变量
(4)1.1
【详解】(1)选用图2中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计的分度值为
(2)用该测力计测量水平拉力,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,调整指针到零刻度位置,方可进行测量。
(3)实测时,挂上0.1N的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,为使“精确度”指标表现更优秀,小组同学选取图2中a弹簧取代b弹簧制作测力计。请说明他们选择的理由:在同样拉力的情况下,a弹簧的形变量大于b弹簧的形变量。
(4)重新制作的测力计确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为20等份,小组同学用制好的弹簧测力计测两个鸡蛋的重力,指针指在“0”开始的第11条刻度线,则两个鸡蛋的重力为
【强化3】如图所示物体A、B都处于静止状态,它们受力情况如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.F和GA是一对平衡力
B.F、N的合力和GB是平衡力
C.物体B对地面的压力和GB相等
D.物体B对地面的压力和N是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.物体A在拉力F和重力GA的作用下,处于静止状态,所以,F和GA是一对平衡力,故A正确,A不符合题意;
B.物体B受到竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力N和竖直向下的重力GB的作用,处于静止状态,所以F、N的合力和GB是平衡力,故B正确,不符合题意;
C.物体B受到竖直向上的拉力F,它对地面的压力小于它受到的重力GB,故C错误,C符合题意。
D.物体B对地面的压力和地面对B的支持力N,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在彼此两个物体上,是一对相互作用力,故D正确,D不符合题意。
故选C。
【强化4】如图,重为500N的小强沿着竖直的直杆匀速上爬时,他受到的摩擦力为:当小强停在A处稍作休息时,他受到的摩擦力为;当小强沿杆匀速下滑时,他受到的摩擦力为,下列说法正确的是( )
A.,方向竖直向下 B.,方向竖直向上
C.,方向竖直向下 D.,方向都竖直向下
【答案】B
【详解】三种情况下,小强都处于平衡状态,在竖直方向上,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,方向是相反,大小是相等。因为小强重500N,重力方向向下,所以三种情况下的摩擦力方向都是向上的,大小都是500N。故ACD错误,B正确。
故选B。
【强化5】如图所示,用大小为12N的水平力F将一重为6N的木块压在竖直墙壁上,木块保持静止,则木块受到的摩擦力大小为 N;当压力减小为10N时,木块还是保持静止,则木块受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”),当压力减小为8N时,木块恰好沿墙壁匀速下滑,则木块受到的摩擦力大小为 N。
【答案】 6 不变 6
【详解】[1]木块保持静止,木块在竖直方向上处于平衡态,受平衡力,在竖直方向上受到了向下的重力,和向上的摩擦力,则木块受到的摩擦力大小为6N。
[2]当压力减小为10N时,木块还是保持静止,木块仍然处于平衡态,受平衡力,重力与摩擦力是平衡力,重力的大小不变,则木块受到的摩擦力大小不变。
[3]当压力减小为8N时,木块恰好沿墙壁匀速下滑,木块在竖直方向上处于平衡态,受平衡力,重力与摩擦力是平衡力,重力的大小不变为6N,则木块所受的摩擦力的大小为6N。
【强化6】立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图所示的是某运动员下蹲后在蹬伸过程中受地面支持力F随时间t变化的关系。运动员的重力为 N, 时刻运动员刚好离开地面。
【答案】 400 t4
【详解】[1]运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态(图中0-t1这段时间),其受力平衡,重力和支持力平衡,二力的大小相等,则由图象可知运动员的重力G=F=400N
[2]根据力的定义可知,当运动刚好离开地面时,不再受地面的支持力,因此t4时刻运动员刚好离开地面。
【强化7】如图所示,下列有关惯性的说法正确的是( )
A.图甲中司机急刹车时车内乘客身体前倾,是由于受到了惯性力的作用
B.图乙中安全带和安全气囊可以减小突然刹车时造成的人员危害
C.图丙将锤子的木柄在硬地上撞击几下,锤头便套紧了,减小了锤头的惯性
D.图丁中百米赛跑的运动员到达终点后不能立即停下来,是因为运动员速度大时惯性大
【答案】B
【详解】A.图甲中司机急刹车时,乘客的双脚及下半身由于受到摩擦力的作用与车一起停止,但是由于乘客的上半身具有惯性而继续保持向前运动的状态,即乘客身体向前倾;故A错误;
B.乘坐汽车时系安全带和车内的安全气囊可以减少急刹车时由于人具有惯性而带来的危害,故B正确;
C.将锤子的木柄在硬地上撞击几下,锤头便套紧了,利用了物体的惯性而不是减少锤头的惯性;故C错误;
D.百米赛跑运动员到达终点后不能立即停止下来,是由于运动员具有惯性继续保持向前运动,而不是速度大惯性大,因为惯性与速度无关,故D错误。
故选B。
04 单元小结
一、考点考向
1、力的基本概念。
考向:(1)力的三要素。
(2)力的作用效果。
(3)施力物体受力物体的区别。
2、弹力与弹簧测力计。
考向:(1)弹力的产生条件。
(2)弹力的大小比较。
(3)弹簧测力计的使用和误差分析。
3、牛顿第一定律和惯性。
考向:(1)惯性的影响因素。
(2)生活中的惯性现象。
(3)结合牛顿第一定律判断运动和力的关系。
4、重力。
考向:(1)重力的方向和施力物体。
(2)重力的计算。
(3)重心的判断。
5、力的合成与二力平衡。
考向:(1)同一直线上力的合成。
(2)平衡力的判断。
6、摩擦力的分析和计算。
考向:(1)摩擦力的方向。
(2)影响滑动摩擦力的因素。
(3)摩擦力的大小。
(4)改变摩擦的方法。
7、运动和力的关系。
考向:(1)根据受力判断物体运动情况。
(2)根据运动判断物体受力。
(3)力和运动的图像分析。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点力的三要素,平衡力和相互作用力的区别,力的作用效果,惯性,摩擦力的大小方向判断,运动和力的关系图像。
(2)填空题:常考热点弹簧测力计的使用,摩擦力的大小计算,力的合成,运动和力的关系,重力的方向和大小计算。
(3)实验题:弹簧测力计的使用方法,影响滑动摩擦力的大小因素。
(4)计算题:重力的计算,结合二力平衡关系的受力分析。
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