内容正文:
第一部分 教材知识整合
模块二 力 学
第七章 力 运动和力
第2节 牛顿第一定律 二力平衡
目
录
知识精讲·夯基础
核心实验·提素养
江西真题·明考向
阻力对物体运动的影响:力是① 物体运动状态的原因。运动的物体之所以会停下来,是因为受到② 的作用。
牛顿第一定律:一切物体在不受外力的作用时,总保持③ 状态或
④ 状态
知识点补充:牛顿第一定律不是由实验直接得出的,是在大量经验和事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的,用到的方法叫科学推理法,也叫理想实验法。
[拓展 ]科学推理法:有些实验受实际条件的限制难以实现,于是在大量可
靠的实验事实的基础上,通过科学推理得出理想实验的结论。
匀速直线运动
静止
阻力
牛顿第一定律、惯性
改变
牛顿第一定律、惯性(近5年4考)
知识精讲·夯基础
知识点1
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知识点1
知识点2
定义:物体有保持自身原有的静止状态或⑤ 状态的性质,我们把物体的这种性质叫作惯性。
影响因素:惯性的大小只与物体的⑥ 有关,与物体是否受力、
运动状态、所处位置等因素⑦ 。
无关
质量
惯性
匀速直线运动
牛顿第一定律、惯性
利用与防范
利用:跳远运动员快速助跑以提高跳远成绩;工人用撞击
锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上等等。
防范:交通工具配备刹车系统;汽车司机和乘客必须系安
全带等等
注意事项
a.一切物体在任何情况下都具有惯性;b.惯性的大小只与物体的质量有关;c.惯性是物体本身的属性,不能描述为物体“受到惯性”“受到惯性作用”或“受到惯性力”;d.牛顿第一定律也称惯性定律。
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知识点1
知识点2
1.(人教、教科教材图片改编)快速行驶的汽车,一旦发生碰撞,车身就停止运动,而乘客身体由于 会继续向前运动,在车内与车身撞击。为防止撞车时发生类似的伤害,公安交通管理部门要求小型客车的驾驶员和乘客必须系好 ,万一发生碰撞,它能对人体的运动起到缓冲作用。多数轿车上还安装了如图所示的安全气囊,一旦车辆的 (选填“前端”或“后端”)发生严重撞击,气囊会自动充气弹出,使人不致撞到车身。
前端
安全带
惯性
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知识点1
知识点2
2.(课堂演示实验)如图所示是老师上课时演示的“苹果向上爬”的趣味实验:将筷子插在苹果中央,用手提着筷子静止,苹果不会掉下来,是由于苹果受到的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力;然后用锤子轻敲筷子上部,苹果就慢慢向上“爬”了,这是因为________ (选填“筷子”或“苹果”)具有惯性。
苹果
等于
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知识点1
知识点2
知识点2
力的平衡(近5年每年必考)
平衡状态:牛顿第一定律告诉我们,物体在不受外力的时候将保持⑧ 状态或⑨_____________状态,这时物体所处的状态叫作⑩ 状态。
二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小⑪ 、方向
⑫ ,并且作用在⑬ ,这两个力就彼此平衡。
同一直线上
相反
相等
平衡
匀速直线运动
二力平衡
静止
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知识点1
知识点2
类型 平衡力 相互作用力
相同点 两个力大小⑭ ,方向⑮ ,作用在⑯____________
不同点
力的示意图
区分关键 作用在同一物体上 作用在两个不
同物体上
同一直线上
相反
相等
二力平衡
平衡力和相互作用力的异同
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知识点1
知识点2
类型 图示 合力与分力的关系 示例
同一方向上
大小:
F合 =F1+F2;
方向:与 F1 和 F2 的方向相同 一个物体重1 0 0 N,在空中运动时受到的空气阻力是2 0N。
a.物体竖直向上运动时,合力大小是⑰ N,方向 ⑱ 。
b.物体竖直向下运动时,合力大小是⑲ N,方向⑳__________
不同方向上 大小:
F合 =F1—F2;
方向:与较大力 F1 的方向相同
竖直向下
8 0
竖直向下
1 2 0
二力平衡
同一直线上的二力合成(2022年版课标新增内容)
合力、力的合成的定义:如果一个力对物体的作用效果与几个力
同时对物体的作用效果相同,那么这个力就叫作那几个力的合力。若已知几个力的大小和方向,求合力大小和方向,称为力的合成。
力的合成分析
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知识点1
知识点2
二力平衡
运动和力的关系
物体受力情况 物体运动状态
合力为零 受平衡力或不受力 静止或匀速直线运动 不变
合力不为零 受非平衡力 除静止和匀速直线运动外的运动(如变速、 曲线等) 一定改变
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知识点1
知识点2
1.(人教、教科教材图片改编)如图所示,小辉沿水平方向推着小车在平直道路上匀速前进。小辉受到的重力与地面对他的支持力是一对______力,小车对地面的压力和地面对小车的支持力是一对 力,小车受到的摩擦力与小辉对小车的推力是一对 力。(均选填“平衡”或“相互作用”)
平衡
相互作用
平衡
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知识点1
知识点2
2.(人教、教科、沪粤教材图片改编)空降兵在某次跳伞过程中,其自身重力和降落伞的总重为800 N。刚跳时,降落伞未打开,空降兵和降落伞做 (选填“加速”“减速”或“匀速”)运动,因为此时总重力_______ (选填“大于”“小于”或“等于”)阻力;当降落伞打开一段时间后,空降兵和降落伞竖直向下做匀速直线运动,空降兵和降落伞所受阻力为____N。
800
大于
加速
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知识点1
知识点2
核心实验·提素养
实验
探究摩擦力、阻力的实验——横向对比实验
实验名称 探究滑动摩擦力大小
与哪些因素有关
(2022年版课标要求
学生必做实验) 探究阻力对物体运动的影响
实验装置
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研究对象 木块 小车
观察的物理量 观察水平匀速拉动木块时弹簧测力计的示数 观察①_____________________
实验方法 控制变量法、转换法 控制变量法、转换法、科学推理法
转换法的应用 根据② 知识,通过弹簧测力计的示数,即拉力的大小来反映③_____________ 通过小车在水平面上④_______
____来判 断阻力的大小
操作简述 用弹簧测力计拉动木块,使它沿粗糙程度不同的水平面做匀速直线运动(在木块上放砝码,用弹簧测力计拉动木块) 将小车从斜面的⑤ 位置由静止释放
同一
距离
运动的
小车在水平面上运动的距离
滑动摩擦力的大小
二力平衡
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实验结论 滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小和接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力⑥ ;接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力⑦_______ 水平面越光滑,阻力越小,速度减小得越⑧ ,小车运动的距离越⑨ 。
推理:若小车在水平面上受到的阻力为零,小车将一直做
⑩ 运动
匀速直线
远
慢
越大
越大
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基础设问
例1
在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时,进行如下实验过程。
【问题】要进行拔河比赛了,体育老师为获得胜利,提出需要增大队员和地面间的摩擦力,从而赢得比赛,那么如何增大摩擦力呢?据此,小明同学进行了如下实验,探究影响滑动摩擦力大小的因素。
【证据】小明找来弹簧测力计、木块、木板、毛巾、砝码(100 g)等器材,按如下步骤进行实验。
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(1)测量前观察弹簧测力计,发现指针在“0”刻度线与“1”刻度线之间,为了准确测量滑动摩擦力的大小,实验前应该在 方向对弹簧测力计进行校零。
(2)将木块放在水平木板上,如图1甲所示,用弹簧测力计拉动木块在水平方向上做 运动,根据 知识可知,此时木块受到的滑动摩擦力大小与弹簧测力计的示数相等。
(3)在木板上铺上毛巾,将木块放在毛巾上,
重复(2)中实验过程(如图1乙所示)。
(4)拿掉毛巾,将砝码放在木块上,
再重复(2)中的实验过程(如图1丙所示)。
二力平衡
匀速直线
水平
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【解释】
(1)通过比较图1甲、乙实验,可得出滑动摩擦力的大小与___________
有关。
(2)通过比较图1 两实验,可得出滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。
甲、丙
程度
接触面粗糙
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【交流】
(1)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关,小明同学认为可以将图1甲中的木块沿竖直方向切去一部分后进行实验,再将得到的数据与图1甲中的实验数据进行比较,即可得出结论。他的探究过程存在的问题是 。正确的做法是将木块沿竖直方向切去一部分后,只要将 ,就可以进行实验并得出正确结论。
切去部分叠在剩余部分上面
没有控制压力大小相等
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(2)在操作过程中小明还发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如图2所示,此过程中,木块处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力。
不是
平衡
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(1)生活实例实验结束后,小明在拔河比赛前为班级做了科学决策,使班级赢得了比赛,他做出的科学决策:组队时,应选质量较 (选填“大”或“小”)的同学,同时在比赛时队员应穿鞋底 (选填“光滑”或“粗糙”)的鞋子。
粗糙
能力设问
大
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①启动传送带后,木块与传送带间的摩擦力属于 (选填“静”“滑动”或“滚动”)摩擦力。
②改变传送带的速度,待弹簧测力计示数稳定后,发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小
(选填“有关”或“无关”)。
无关
(2)装置改进物理老师指导小明设计了如图3所示的装置(水平传送带的速度可以调节),当弹簧测力计的示数稳定时,其示数反映了滑动摩擦力的大小。
滑动
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例2
探究阻力对物体运动的影响。
【问题】小华在观看冰壶比赛时猜想:如果水平冰面足够光滑,冰壶会永远运动下去吗?他用如图1所示装置来探究猜想。
【证据】
A.如图1甲所示,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
B.如图1乙所示,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
C.如图1丙所示,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平木板上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
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(1)以上操作中错误的一次是 (选填“A”“B”或“C”)。
(2)实验中,每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑,目的是使小车到达斜面底部时具有相同的 ,本实验用到的实验方法是 。
控制变量法
初速度
B
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(3)如图2所示是小车在不同物体表面上运动时速度随时间变化的图线,其中表示小车在毛巾表面上运动的是图线 (选填“a”“b”或“c”)。
c
如答图所示。
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【解释】根据上述实验操作,得到实验结论:在其他条件相同时,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越 ;进一步推理出结论:运动的小车不受阻力作用时,将 ,据此请在图2中画出此时小车的v-t图像。早在300多年前,意大利物理学家 就通过实验和科学推理的方法来研究过“力和运动的关系”,本实验所运用的科学推理法还可用于研究 (填写实验名称即可)。
声音传播条件的实验(合理即可)
伽利略
一直做匀速直线运动
远
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【交流】
(1)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 ,小车最终停下来是因为受到 的作用。
(2)若在实验中,发现小车在棉布和木板上运动
时都冲出了水平板面,改进的方法是_______________________________ (写出一种即可)。
降低小车下滑的高度(合理即可)
摩擦力(或阻力)
惯性
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(3)生活实例小华同学通过上面的探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右侧最高点时,如果自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?如图3所示,他做出了以下猜想,你认为其中准确的是 (图3中的黑点表示小华同学)。
A
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1.(2023·江西6题1分)我国的“复兴号”动车组具有高速、平稳等运行特点。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,由于硬币具有 ,它能与动车一起继续向前运动。
牛顿第一定律、惯性(近5年4考)
惯性
江西真题·明考向
命题点1
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
2.(2022·江西5题2分)“天宫课堂”点燃科学梦想。如图所示,航天员在空间站演示摆球实验。拨动摆球后,摆球绕固定点持续转动,其运动状态 (选填“不变”或“改变”)。在此过程中,摆球 (选填“具有”或“不具有”)惯性。
具有
改变
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
3.(2024·江西5题2分)赣剧是江西省地方戏曲剧种之一、如图所示,某赣剧演员在水平舞台上站立不动时,她受到的重力与舞台对她的支持力是一对 ,其中重力的方向 。
竖直向下
平衡力与相互作用力(近5年每年必考)
平衡力
命题点2
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
4.一题多问(2023·江西6题1分)我国的“复兴号”动车组具有高速、平稳等运行特点。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”的硬币受到的重力与窗台对它的支持力是一对_____
(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
平衡力
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
【补充训练】
(1)“纹丝不动”的硬币 (选填“受到”或“不受到”)摩擦力的作用。
(2)硬币对窗台的 与窗台对硬币的支持力是一对相互作用力。
压力
不受到
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
5.(2020·江西7题2分)在探究运动和力的关系实验中,让同一小车从同一斜面同一高度自行滑下,其目的是使小车滑行至水平面时的初始速度
;此小车在粗糙程度不同的水平面上滑行的距离不同,说明力的作用效果与力的 有关。
大小
运动和力的关系(2020·7题)
相同
命题点3
【解析】同一小车从同一斜面同一高度自行滑下的过程中,小车受到的阻力与重力均相同,运动的距离相同,则小车到达水平面时的初始速度相同;水平面的粗糙程度不同,小车在水平面上滑行时受到的阻力大小不同,小车滑行的距离不同,说明力的作用效果与力的大小有关。
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
6.(2021·江西10题2分)如图所示是物理爱好者小明同学在实验时观察到的情景,则下列分析正确的是( )
A.小球在水平桌面上受到的摩擦是滑动摩擦
B.小球从斜面滚下的过程中,动能转化为势能
C.小球在水平桌面上运动时,竖直方向受到平衡力的作用
D.小球在水平桌面上做曲线运动,说明力可以改变物体的形状
力学综合题(近5年2考)
C
命题点4
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
命题点5
力学探究性实验(2022·21题)
7.(2022·江西21题7分)某同学在妈妈的协助下,利用家中物品探究二力平衡的条件。
【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等。
【设计实验】如图所示。
(1)将小卡片两侧各系一根细线,再把细线的另一端分别穿过晾衣架。
(2)将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端,请妈妈用两手各提起一个晾衣架,按照以下步骤进行实验,观察并记录小卡片的受力及运动情况。
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
【进行实验】
(1)如图1所示,提起两个装有水量不等的矿泉水瓶。
(2)如图2所示,提起两个装有水量相等的矿泉水瓶;再将其中一只手逐渐放低,使小卡片倾斜至如图3所示。
(3)用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断。
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
请将表格中①的内容补充到横线上:① 。
(4)更换小卡片,重新组装。如图4所示,使小卡片扭转一定的角度。
否
实验
步骤 小卡片所受二力情况 小卡片的运动状态是否改变
是否作用
在同一物
体上 大小 方向 是否作用
在同一直
线上
(1) 是 不等 相反 是 是
(2) 是 相等 相反 是 否
(3) 否 — — — 是
(4) 是 相等 相反 ① 是
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
【结论】上述实验表明,二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,必须大小 ,方向相反,并作用在 上。
【交流与评估】
(1)本实验中的晾衣架起到了改变拉力的 的作用,它类似于简单机械中的 。
(2)静止在水平桌面上的剪刀,它受到的 力和 力是一对平衡力。
支持
重
定滑轮
方向
同一直线
相等
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
【解析】【进行实验】题图4中,使小卡片扭转一定的角度,左右两端细线对小卡片的拉力就不在同一直线上了。【结论】根据实验的四个步骤,发现改变了力的大小,力的方向以及力作用在不同物体上,都会让小卡片的运动状态发生改变,故可得二力平衡的条件是作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上。【交流与评估】(1)晾衣架类似于定滑轮,不改变力的大小,只改变力的方向。(2)静止在水平桌面上的剪刀,受到重力和支持力,这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上,是一对平衡力。
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命题点1
命题点2
命题点3
命题点4
命题点5
谢谢
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$$