内容正文:
2024-2025学年苏科版物理八年级下学期期中复习知识串讲(培优版)【2024●新教材】
专题03 力与运动
(知识梳理+易错点拨+重难点考点讲练+压轴题专练 共38题)
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:二力平衡的概念 2
知识点02:探究二力平衡的条件实验 3
知识点03:二力平衡条件的应用 4
知识点04:探究阻力对物体运动的影响实验 5
知识点05:牛顿第一定律 6
知识点06:惯性现象及其应用 6
知识点07:力的作用效果 6
知识点08:同一直线下两个力的合成 7
知识点09:探究同一直线下两个力的合成 7
易错点拨 查漏补缺 8
重点难点 考点讲练 9
考点01:平衡状态与平衡力的概念 9
考点02:平衡力的判断 10
考点03:平衡力与相互作用力的辨析 11
考点04:根据运动状态件判断物体的受力情况 11
考点05:力与运动的关系 12
考点06:运用惯性判断物体的运动 13
考点07:物体运动状态变化的判断 13
考点08:惯性的概念 14
考点09:惯性的普遍性 14
考点10:惯性大小的影响因素 15
考点11:惯性的利用及危害 15
考点12:牛顿第一定律的应用 16
考点13:力的合成与应用 16
考点14:力与图像的结合 17
压轴专练 拔尖冲刺 18
知识点01:二力平衡的概念
1.二力平衡的概念:作用在同一物体下的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线下,这两个力就彼此平衡;也可以这样理解:两个力同时作用在同一物体同一直线下,如果物体保持镜子或匀速直线运动状态,则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0),我们就说这两个力平衡。
特别提醒
二力平衡特点:作用在同一物体下的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线下,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等小、反向、共线。
2、平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持镜子或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
特别提醒
(1)平衡状态:物体镜子和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(2)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、作用力和反作用力与平衡力的异同点
一对作用力与反作用力
一对平衡力
相
同
点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
不
同
点
性质
一定相同
不一定相同
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
作用对象
不同(异体)
相同(同体
作用效果
两个力在不同物体产生不同效果,不能抵消
两个力在同一物体下使物体达到平衡的效果
特别提醒
(1)“平衡力”和“相互作用力”最小的区别就是:相互作用力作用在两个物体下,平衡力作用在同一个物体下。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体下,那就是平衡力,如果在两个物体下,就是相互作用力。
知识点02:探究二力平衡的条件实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究二力平衡的条件。
(2)实验原理:力能改变物体的运动状态。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:小车、棉线、钩码、滑轮、水平桌面、小纸片。
3、器材作用及图像
(1)小车:实验主体;
(2)棉线:连接小车与钩码;
(3)钩码:提供和改变对小车的拉力;
(4)滑轮:改变力的方向。
4、实验步骤
如图甲:
步骤①把小车放在光滑的水平桌面下,向挂在小车两端的托盘里放钩码。这样小
车在水平方向受到两个拉力,用力的示意图画出小车受到的两个拉力。观察小车在什么情况
下保持运动状态不变;
步骤②用手按住小车,改变两端钩码数量,使两个拉力大小不等。然后松手,观察小车能
不能保持镜子;
步骤③用手按住小车,让两端钩码数量相等,让两个力的方向相同,然后松手,观察小车
能不能保持镜子;
步骤④用手按住小车,让两端钩码数量相等,让小车扭转一个角度,然后松手,观察小车
能不能保持镜子;
步骤⑤用手按住小车,让两端钩码数量相等,再让拉力方向相反,且在同一条直线下,然
后松手,观察小车能不能保持镜子。
如图乙:
步骤⑥剪刀将硬纸片从中间剪开,观察小车能不能保持镜子。
5、实验结论二力平衡的条件要求这两个力:(1)大小相等(等小)(2)方向相反(反向)
(3)同一直线(共线)(4)同一物体(同体)
特别提醒
(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:镜子状态,原因是易操作,便于观察;(5)进行少次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
知识点03:二力平衡条件的应用
1.二力平衡的条件是:作用在一个物体下的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线下,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意下面四个要点,且这四个要点缺一不可。
特别提醒
(1)在平衡力作用下,原来处于镜子状态的物体,依然处于镜子状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(2)镜子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。
知识点04:探究阻力对物体运动的影响实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究阻力对物体运动影响;
(2)实验原理:力是改变物体运动状态的原因;
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
3、器材作用
(1)斜面:使小车运动。
(2)毛巾、棉布、木板:改接触面对小车的阻力。
(3)刻度尺:测量小车行驶距离。
4、实验步骤
步骤①木板放在水平的桌面下,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端对齐,紧贴木板并固定好;
步骤②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度;
步骤③将毛巾铺在木板下,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在毛巾下滑动的距离S1;
步骤④将棉布铺在木板下,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在棉布下滑动的距离S2;
步骤⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板下滑动的距离S3。
5、实验结论及推理
实验结论:平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小;平面越粗糙,物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越小。
实验推理: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。
特别提醒
(1)为保证小车到达水平面时的速度相等,小车每次都必须从同一高度由镜子释放。
(2)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下总结出来的。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。
知识点05:牛顿第一定律
1.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持镜子状态或匀速直线运动状态。
特别提醒
(1)牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不可能用实验直接来验证。
2.物体运动状态变化的判定:物体运动状态的变化包括速度小小的变化和速度方向的变化,两变其一或者都变化,那么运动状态发生变化,两者均不变,那么运动状态不发生改变。
特别提醒
(1)物体由静到动、由动到静、由慢到快、由快到慢都是速度小小的变化。
(2)圆周运动、拐弯运动都是运动方向的变化(物体运动状态如果变化,一定是受力的结果,而且所受力不是平衡力)。
(3)镜子或匀速直线运动都是运动状态没有变化(物体运动状态如果不变,或者受平衡力,或者不受任何力)。
3.力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,力不是维持物体运动状态的原因。
特别提醒
(1)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(2)镜子的物体不受力时保持镜子状态(保持它的镜子状态)。
知识点06:惯性现象及其应用
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,镜子物体要保持它的镜子状态。
特别提醒
(1)一切物体任何时候都具有惯性(镜子的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的小小与物体质量小小有关。质量越小,惯性越小;质量越小的物体其运动状态越难改变。惯性的小小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(3)惯性是一种属性,它不是力,只有小小,没有方向。
知识点07:力的作用效果
1.力可以改变物体的形状:力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
2.力可以改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由镜子到运动,由运动到镜子的转变。例如,当我们用手推一个镜子的课本时,课本会由镜子变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
特别提醒
物体运动状态的改变:一是指物体运动速度大小发生了改变;如物体从快到慢、从慢到快、从镜子到运动和从运动到镜子都是速度大小在改变;二是指物体运动方向发生了改变,如左转弯、右转弯等都是说明其运动方向在改变;三是指物体运动速度大小和运动方向同时发生了改变。
知识点08:同一直线下两个力的合成
1.合力:如果一个力(F)单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力(resultant force) ,组成合力的每一个力(如F1和 F2)叫作分力。
2.力的合成:求几个力合力的过程叫作力的合成(composition of forces)。
特别提醒
合力与分力的关系
(1)同时性:几个分力必须是同时作用在同一个物体下。
(2)非共存性:对物体进行受力分析时,考虑了合力,就不能再考虑分力,考虑了分力,就不能再考虑合力。
(3)等效性:合力的实质为分力的“等效力”,但是合力并不是分力的总和,求合力大小不能用分力大小直接相加得到(除非分力在同一直线下且方向相同),而是遵从矢量合成法则(高中的知识)。
知识点09:探究同一直线下两个力的合成
1.同一直线下方向相同二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)先用两个测力计沿同一方向拉橡皮筋的 A端,使A端到达O点,记下O点的位置和两个测力计拉力F1,和F2的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的 A 端施加一个力F,仍将橡皮筋的 A 端拉到 O 点,记下拉力F的大小和方向。
2.同一直线下方向相反二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端,使 A端到达O'点,记下O'点的位置和两个拉力F1'和F2’的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的A端施加一个力F',仍将橡皮筋的A端拉到O'点,记下拉力F’的大小和方向。
3.结论
(1)沿同一直线作用的两个同方向的力,其合力方向不变,大小是这两个力的大小之和,可表示为 F=F1+F2。
(2)沿同一直线作用的两个反方向的力,其合力方向与其中较小的力的方向一致,大小是这两个力的差,可表示为 F'=F1’-F2'。
特别提醒
(1)只有同一物体所受的力才可合成。
(2)不同性质的力也可以合成。
(3)研究方法:在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果,比如用合力替代各个分力,这种研究方法叫做等效替代法。
物体受到几个力作用时,其产生的效果与一个力的作用效果相同。所以我们在研究力的时候,既可以用一个力替代几个力,也可以用几个力替代一个力,只要这种替代能保持同样的效果。
1.判断方法:镜子状态和匀速直线运动状态都是平衡状态;物体受到的力平衡时,物体处于平衡状态。
2.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:镜子状态,原因是易操作,便于观察。
5)进行少次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
3.物体在不受力或受平衡力时,将保持平衡状态,即镜子状态或匀速直线运动状态.物体在受非平衡力作用时,其运动状态一定改变。
4.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下总结出来的。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。
5.应注意从以下四个方面理解牛顿第一定律:
1)“一切”是说定律对所有物体普遍适用。
2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件,包含两层意思:一是理想情况,即物体确实没有受到任何外力作用;二是物体所受各力的合力为零。
3)“总”指的是总这样,没有例外。
4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在.定律表明:物体不受力时,原来镜子的物体将永远保持镜子状态,原来运动的物体将永远做匀速直线运动.考虑问题也应从这两方面来考虑,首先判断物体原来的运动状态,然后再根据牛顿第一定律来解答。
6.理解物体运动状态的改变是指运动快慢或运动方向的改变或运动快慢和运动方向都改变。
7.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镜子,都具有惯性。
8.任何物体在任何时候都是有惯性的,它要保持原有的运动状态。
9.惯性现象在交通中尤为明显。例如,当汽车突然刹车时,乘客的身体会由于惯性而向前倾斜,这是因为乘客的身体试图保持原来的运动状态。
10.在家务活动中,惯性也发挥着重要作用。拍打衣服时,衣服运动而灰尘由于惯性会离开衣服,这是利用惯性来清洁衣物的一个例子。
11.在体育运动中,惯性同样不可忽视。跳远运动员在起跳前会进行助跑,利用助跑产生的惯性使自己跳得更远。
12.力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
13.理解力的作用效果对于解释和理解许少物理现象以及解决实际问题都是至关重要的。
14.改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由镜子到运动,由运动到镜子的转变。例如,当我们用手推一个镜子的课本时,课本会由镜子变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
15.合力是指一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同,那么这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
16.合力和分力是一种在作用效果下的等效替代关系。
互成角度的二力的合成法则:实验证明,力的合成遵循平行四边形定则,用表示两个力的力的图示为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,如图所示,同一直线下二力的合成是力的平行四边形定则的特殊情况。
考点01:平衡状态与平衡力的概念
【例题精讲】小明的梦中经历:他和小华困在池塘中央的冰面上,冰面光滑。如图是他们的奇思妙想——把行李向后扔出去,船就前进了,船和人前进的施力物体是 。在小明的梦中,他们扔出行李后船将 (慢慢停下来/做匀速直线运动)。小明在教室里坐在凳子上模拟以上情景,发现将书包扔出,自己未曾移动分毫,此过程中小明受力 (平衡/不平衡)。
【巩固训练一】利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上,并在两个线端分别挂上钩码,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且在一条直线上。当卡片平衡时,从钩码质量看,卡片两边所受的拉力 。
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片 (选填“旋转”或“翻转”),释放时观察到的现象是 。
(3)在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是 。
(4)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是 。
考点02:平衡力的判断
【例题精讲】“复兴号”列车高速运行时仍很平稳。如图所示,将一枚硬币立在匀速直线行驶的列车窗台上,下列两个力为一对平衡力的是( )
A.硬币受到的重力和硬币对窗台的压力
B.硬币受到的重力和窗台对硬币的支持力
C.硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力
D.硬币对窗台的压力和窗台受到的重力
【巩固训练一】一个物体静止在水平桌面上。下列选项中与物体受到的重力是一对平衡力的是( )
A.物体对桌面的压力 B.桌面对物体的支持力
C.地球对物体的吸引力 D.地面对桌子的支持力
考点03:平衡力与相互作用力的辨析
【例题精讲】如图是运动员参加冬奥会短道速滑1000米比赛的情景。左图是他正全力通过弯道、右图是他获胜后站立在水平赛场中央大声欢呼的情形,下列说法正确的是( )
A.通过弯道过程中他处于平衡状态
B.站立时他受到的支持力是由于冰面形变产生的
C.站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对平衡力
D.站立时他受到的重力和冰面对他的支持力是一对相互作用力
【巩固训练一】如图所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。则G与 是一对平衡力;F2与 是一对相互作用力。
考点04:根据运动状态件判断物体的受力情况
【例题精讲】如图是一名质量为60kg的飞行爱好者穿戴着飞行背包在空中飞行时的情景,飞行背包的两个喷射口向下喷射出气流能将人推向空中,这是因为 ;在他竖直向上做匀速直线运动时,气流对人推力方向是 ,大小为 N。(空气阻力忽略不计)
【巩固训练一】如图所示的一架遥控直升飞机模型,当它匀速上升和匀速降落时(不计空气阻力),旋翼提供的升力是 (选填“相等”或“不等”)的。在某次竖直爬升过程中,旋翼意外停转,则飞机模型将立即 (选填“加速下落”或“减速上升”),假设在月球表面上,该直升飞机模型 (选填“能”或“不能”)悬停在空中。
考点05:力与运动的关系
【例题精讲】如图1所示,物体M静止在电梯底部,其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示,忽略M和电梯的形变,0~t1内,电梯静止,弹簧处于伸长状态,t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内,下随时间t变化的图线如图2所示,则( )
A.t1~t2内,电梯可能向上运动
B.t2~t3内,电梯可能处于静止,也可能在做匀速直线运动
C.t3~t4内,一定在做减速运动
D.t3~t4内,电梯可能做加速运动
【巩固训练一】如图,弹簧左端固定于竖直墙壁,右端与物块M连接,置于粗糙水平面上,当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至A处由静止释放,M向左最远可运动至B点。则物块从A运动到B的过程中,下列说法错误的是( )
A.从O到B物块M一直在减速
B.从A到O物块M先加速后减速
C.从A到B物块M所受的摩擦力不变
D.物块M受力平衡的位置在OB之间
考点06:运用惯性判断物体的运动
【例题精讲】飞镖是集趣味性、竞技性于一体的休闲运动项目。如图是运动员投掷飞镖时的简化示意图,下列关于此过程中涉及到的物理知识,分析正确的是( )
A.运动员站立时,地面对他的支持力和他对地面的压力是一对相互作用力
B.运动员投掷飞镖后,飞镖向前运动,说明力是维持物体运动的原因
C.飞镖离手后仍可继续向前运动是因为飞镖产生惯性
D.飞镖沿水平虚线方向以较快速度掷出,就一定能扎中镖盘的中心P点
【巩固训练一】如图所示,在平直路面上向右行驶的小车中,一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁,另一端连接至放在小车底板上的木块,小车底板粗糙,弹簧此时处于原长状态并保持水平。
(1)若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做 (匀速/减速/加速)运动;
(2)若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做 (匀速/减速/加速)运动。
考点07:物体运动状态变化的判断
【例题精讲】下列各种现象中,物体运动状态没有发生变化的是( )
A.在轨运行的地球同步卫星
B.自由下落的苹果
C.拔河比赛处于僵持状态时的绳子
D.沿光滑斜坡滚下的小球
【巩固训练一】如图是中国运动员在2024年澳大利亚网球公开赛中用球拍击球的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.用球拍击球时,给球施力的物体是运动员
B.球离开球拍后,在空中飞行时只受重力的作用
C.网球在空中飞行过程中,运动状态一定发生改变
D.击打球的不同部位,球的飞行方向不同,表明力的作用效果与力的方向有关
考点08:惯性的概念
【例题精讲】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
【巩固训练一】某公路发生一起交通事故,两个同向行驶的汽车发生“追尾”,此时对后车的司机起保护作用的是 (选填“安全气囊”或“汽车头枕”),后车司机刹车后,没有马上停下来是由于后车具有 ,这时车内乘客会 (选填“前倾”或“后仰”)。
考点09:惯性的普遍性
【例题精讲】平直公路上有一辆公交车,车内拉环正面示意图如甲所示,拉环在车头的右方,图乙、丙、丁是一乘客在车内观察到的同一拉环在不同时刻侧面的情景。以下判断正确的是( )
A.图乙、丙、丁中,此时拉环都受平衡力作用
B.图乙中,此时车一定处于静止状态
C.图丙中,此时车可能在刹车避让行人
D.图乙中拉环没有惯性,图丙、丁中拉环有惯性
【巩固训练一】学习了惯性知识后,小明有了如下认识。其中下列说法正确的是( )
A.物体运动时的惯性比静止时的惯性大
B.任何物体在任何情况下都有惯性
C.自由下落的物体没有惯性
D.地球上的物体都有惯性,在太空行走的宇航员没有惯性
考点10:惯性大小的影响因素
【例题精讲】下列有关力和运动的说法中,正确的是( )
A.物体运动的越快,惯性就越大
B.以卵击石,卵被石破,是因为石给卵的力更太
C.物体运动状态发生改变,一定受到力的作用
D.其他条件相同时,物体速度越大,所受滑动摩擦力越大
【巩固训练一】2024年4月30号,神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆,在返回舱减速降落的过程中,它的质量 ,惯性 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
考点11:惯性的利用及危害
【例题精讲】小红打扫卫生过程中,下列情境不属于利用惯性的是( )
A.地面有水,走路时小心滑倒
B.把桶中的脏水泼到空地上
C.洗完手后,甩掉手上的水滴
D.鞋子上粘有泥巴,在地面上将鞋跟朝下磕两下
【巩固训练一】生活中,惯性现象既有利也有弊。以下属于利用惯性“利”的一面的是( )
①跳远运动员快速助跑以提高成绩
②赛车在转弯时滑出赛道
③箭离开弓弦后,能飞行相当远的距离
④汽车紧急刹车,车上的人会向前倾
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
考点12:牛顿第一定律的应用
【例题精讲】小丽同学通过探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右端最高点时,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?她做出了以下猜想(如图所示),你认为其中正确的是(图中的黑点表示小丽同学)( )
A.保持静止状态 B.继续来回摆动
C.做匀速直线运动 D.做匀速圆周运动
【巩固训练一】如图所示,家里悬挂的电灯处于静止状态,如果它受到的所有外力突然全部消失,它( )
A.加速下落 B.保持静止
C.匀速下落 D.可以向各个方向运动
考点13:力的合成与应用
【例题精讲】如图所示:在中考体检时,由于很多同学的体重不能达标,所以在测体重时,就分别采取推、拉、提、压等不当的手段来改变体重计的示数。这其中会使体重计的示数变小的是( )
A. B.
C. D.
【巩固训练一】如图所示,轻质弹簧竖直立在水平地面上,一个铁球从其正上方自由下落,铁球从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,速度为v,所受的合力为F(空气对铁球的力忽略不计),运动的时间为t,下列v﹣t、F﹣t的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
考点14:力与图像的结合
【例题精讲】如图甲所示,水平地面上的一个物体受到水平推力F的作用,物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.0~2s,推力小于摩擦力
B.2~4s,物体做匀速运动
C.4~6s,推力等于摩擦力
D.0~6s,推力的大小始终不变
【巩固训练一】如图甲所示,用弹簧测力计测量水平桌面上钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始竖直向上缓慢提升,其示数F与其上升的高度h之间的关系如图乙所示,试解答:
(1)钩码所受的重力为 N。
(2)当h=4cm时,弹簧测力计示数是 N,此时桌面对钩码的支持力是 N。
(3)若钩码上升了16cm,则手拉弹簧测力计上升的高度是 cm。
1.利用身边的物品可以进行许多科学实验。小瑜用饮料罐代替小车,文件夹当成斜面,探究粗糙程度不同的接触面对物体运动的影响,如图所示。关于该实验,下列分析中错误的是( )
A.饮料罐从相同高度滚下,是为了保证它刚滚到水平面时具有相同的速度
B.饮料罐在水平面上能继续滚动是受到惯性力的作用
C.饮料罐在水平面上滚动时,受到的重力和支持力是一对平衡力
D.饮料罐最终会停下来是因为它与接触面之间有摩擦
2.如图甲所示,小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的弹簧上。在刚接触弹簧的瞬间,如图乙所示,小球速度为5.0m/s。小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短,如图丙所示,此过程的小球速度v和弹簧缩短的长度Δx之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点,该弹簧每受到1N的压力就缩短5cm,且轻弹簧在全过程中都在弹性限度内,忽略弹簧重力和空气阻力。下列说法正确的是( )
A.从图乙到图丙的过程中,小球一直减速
B.当弹簧被压缩到最短时,小球处于平衡状态
C.通过图丁可计算出小球的质量为4g
D.整个过程中,弹簧弹力的最大值为12N
3.一只茶杯放在水平桌面上,下列关于“茶杯对桌面的压力”的说法正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力与茶杯受到的重力是一对平衡力
B.桌面对茶杯的支持力与茶杯受到的重力是一对相互作用力
C.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
D.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
4.如图所示,A和B两个材料相同的正方体分别以①、②、③三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v1<v2<v3。则三种情况下推力F1、F2、F3的大小关系为 ,A物体下表面受到的摩擦力f1、f2、f3大小关系为 。
5.跳伞运动员从飞机上跳下,在降落伞打开前速度越来越大,原因是重力 (大于/等于/小于)空气的阻力;降落伞打开一段时间后会匀速降落,此时运动员受力 (平衡/不平衡),受到的空气阻力与之前相比 (变大/不变/变小)。
6.在匀速航行的航母上,以v0速度斜向上抛出一个小球,小球达到最高点时突然不受任何外力,小球将 (选填“保持静止”、“水平方向做匀速直线运动”、“斜向上做匀速直线运动”);若小球以v0速度水平抛出,如图所示,当阳光竖直照射时,小球在甲板上形成的影子是A1,小球落地前,影子A1在甲板的运动是 (不计空气阻力)。
7.为验证二力平衡的条件,小明将系于菱形小卡片(重力可忽略不计)两端的细绳分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,如图甲所示,在左右细绳的拉力作用下卡片处于平衡状态。
(1)小明将卡片右侧的细绳悬挂到左边的滑轮,如图乙所示,使小卡片受到两个向左的拉力,小卡片不能保持原来的静止状态,说明平衡的两个力 ;
(2)小明将卡片在水平面内旋转一定角度,如图丙所示,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)保持平衡,这说明平衡的两个力作用在 直线;
(3)小明将本来静止的卡片从中间剪成两片,如图丁所示,卡片各自向两边加速运动,说明平衡的两个力作用在 ;
(4)小明在左边钩码下面又挂了一个钩码,如图戊所示,此时卡片受到细绳向右的拉力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)向左的拉力,小卡向左加速运动,这说明平衡的两个力 。
8.小明在“探究二力平衡条件”的实验中,如图甲所示,此时轻质小卡片保持静止。
(1)实验中选择小卡片的目的是 (考虑/不考虑)小卡片的重力;
(2)实验过程中,小明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,由此可以初步得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力必须 ;
(3)小明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 上;
(4)为了验证(3)中小明的结论,小明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,小明的方法 (能/不能)得到结论。
(5)利用图丁装置 (能/不能)探究二力平衡的条件。
9.小华为探究“阻力对物体运动的影响”,设计了如图的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)实验时应让小车从同一斜面的 (同一/不同)高度静止下滑,使小车滑到水平面时的初速度相同;
(2)小车进入水平面后,在运动过程中受到的阻力是通过改变 来控制的;
(3)比较甲、乙、丙三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度改变得越 (快/慢);
(4)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做 ,说明运动的物体 力来维持(需要/不需要);
(5)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律,该定律 。(填序号)
A.能用实验直接验证;
B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确;
C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的。
10.如图是一种多功能抑尘车(俗称雾炮车),空载质量为10t,最大储水容积为16m3,在平直路面匀速行驶时,阻力为车重的0.04倍(g取10N/kg)。求:
(1)雾炮车最多能储水的质量是多少?
(2)装满水时在平直路面匀速行驶时,车受到的阻力?
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:二力平衡的概念 2
知识点02:探究二力平衡的条件实验 3
知识点03:二力平衡条件的应用 4
知识点04:探究阻力对物体运动的影响实验 4
知识点05:牛顿第一定律 5
知识点06:惯性现象及其应用 6
知识点07:力的作用效果 6
知识点08:同一直线下两个力的合成 7
知识点09:探究同一直线下两个力的合成 7
易错点拨 查漏补缺 8
重点难点 考点讲练 9
考点01:平衡状态与平衡力的概念 9
考点02:平衡力的判断 11
考点03:平衡力与相互作用力的辨析 12
考点04:根据运动状态件判断物体的受力情况 13
考点05:力与运动的关系 14
考点06:运用惯性判断物体的运动 15
考点07:物体运动状态变化的判断 16
考点08:惯性的概念 17
考点09:惯性的普遍性 18
考点10:惯性大小的影响因素 19
考点11:惯性的利用及危害 19
考点12:牛顿第一定律的应用 20
考点13:力的合成与应用 21
考点14:力与图像的结合 22
压轴专练 拔尖冲刺 24
知识点01:二力平衡的概念
1.二力平衡的概念:作用在同一物体下的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线下,这两个力就彼此平衡;也可以这样理解:两个力同时作用在同一物体同一直线下,如果物体保持镜子或匀速直线运动状态,则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0),我们就说这两个力平衡。
特别提醒
二力平衡特点:作用在同一物体下的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线下,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等小、反向、共线。
2、平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持镜子或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
特别提醒
(1)平衡状态:物体镜子和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(2)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、作用力和反作用力与平衡力的异同点
一对作用力与反作用力
一对平衡力
相
同
点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
不
同
点
性质
一定相同
不一定相同
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
作用对象
不同(异体)
相同(同体
作用效果
两个力在不同物体产生不同效果,不能抵消
两个力在同一物体下使物体达到平衡的效果
特别提醒
(1)“平衡力”和“相互作用力”最小的区别就是:相互作用力作用在两个物体下,平衡力作用在同一个物体下。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体下,那就是平衡力,如果在两个物体下,就是相互作用力。
知识点02:探究二力平衡的条件实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究二力平衡的条件。
(2)实验原理:力能改变物体的运动状态。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:小车、棉线、钩码、滑轮、水平桌面、小纸片。
3、器材作用及图像
(1)小车:实验主体;
(2)棉线:连接小车与钩码;
(3)钩码:提供和改变对小车的拉力;
(4)滑轮:改变力的方向。
4、实验步骤
如图甲:
步骤①把小车放在光滑的水平桌面下,向挂在小车两端的托盘里放钩码。这样小
车在水平方向受到两个拉力,用力的示意图画出小车受到的两个拉力。观察小车在什么情况
下保持运动状态不变;
步骤②用手按住小车,改变两端钩码数量,使两个拉力大小不等。然后松手,观察小车能
不能保持镜子;
步骤③用手按住小车,让两端钩码数量相等,让两个力的方向相同,然后松手,观察小车
能不能保持镜子;
步骤④用手按住小车,让两端钩码数量相等,让小车扭转一个角度,然后松手,观察小车
能不能保持镜子;
步骤⑤用手按住小车,让两端钩码数量相等,再让拉力方向相反,且在同一条直线下,然
后松手,观察小车能不能保持镜子。
如图乙:
步骤⑥剪刀将硬纸片从中间剪开,观察小车能不能保持镜子。
5、实验结论二力平衡的条件要求这两个力:(1)大小相等(等小)(2)方向相反(反向)
(3)同一直线(共线)(4)同一物体(同体)
特别提醒
(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:镜子状态,原因是易操作,便于观察;(5)进行少次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
知识点03:二力平衡条件的应用
1.二力平衡的条件是:作用在一个物体下的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线下,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意下面四个要点,且这四个要点缺一不可。
特别提醒
(1)在平衡力作用下,原来处于镜子状态的物体,依然处于镜子状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(2)镜子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。
知识点04:探究阻力对物体运动的影响实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究阻力对物体运动影响;
(2)实验原理:力是改变物体运动状态的原因;
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
3、器材作用
(1)斜面:使小车运动。
(2)毛巾、棉布、木板:改接触面对小车的阻力。
(3)刻度尺:测量小车行驶距离。
4、实验步骤
步骤①木板放在水平的桌面下,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端对齐,紧贴木板并固定好;
步骤②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度;
步骤③将毛巾铺在木板下,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在毛巾下滑动的距离S1;
步骤④将棉布铺在木板下,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在棉布下滑动的距离S2;
步骤⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板下滑动的距离S3。
5、实验结论及推理
实验结论:平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小;平面越粗糙,物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越小。
实验推理: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。
特别提醒
(1)为保证小车到达水平面时的速度相等,小车每次都必须从同一高度由镜子释放。
(2)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下总结出来的。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。
知识点05:牛顿第一定律
1.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持镜子状态或匀速直线运动状态。
特别提醒
(1)牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不可能用实验直接来验证。
2.物体运动状态变化的判定:物体运动状态的变化包括速度小小的变化和速度方向的变化,两变其一或者都变化,那么运动状态发生变化,两者均不变,那么运动状态不发生改变。
特别提醒
(1)物体由静到动、由动到静、由慢到快、由快到慢都是速度小小的变化。
(2)圆周运动、拐弯运动都是运动方向的变化(物体运动状态如果变化,一定是受力的结果,而且所受力不是平衡力)。
(3)镜子或匀速直线运动都是运动状态没有变化(物体运动状态如果不变,或者受平衡力,或者不受任何力)。
3.力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,力不是维持物体运动状态的原因。
特别提醒
(1)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(2)镜子的物体不受力时保持镜子状态(保持它的镜子状态)。
知识点06:惯性现象及其应用
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,镜子物体要保持它的镜子状态。
特别提醒
(1)一切物体任何时候都具有惯性(镜子的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的小小与物体质量小小有关。质量越小,惯性越小;质量越小的物体其运动状态越难改变。惯性的小小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(3)惯性是一种属性,它不是力,只有小小,没有方向。
知识点07:力的作用效果
1.力可以改变物体的形状:力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
2.力可以改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由镜子到运动,由运动到镜子的转变。例如,当我们用手推一个镜子的课本时,课本会由镜子变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
特别提醒
物体运动状态的改变:一是指物体运动速度大小发生了改变;如物体从快到慢、从慢到快、从镜子到运动和从运动到镜子都是速度大小在改变;二是指物体运动方向发生了改变,如左转弯、右转弯等都是说明其运动方向在改变;三是指物体运动速度大小和运动方向同时发生了改变。
知识点08:同一直线下两个力的合成
1.合力:如果一个力(F)单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力(resultant force) ,组成合力的每一个力(如F1和 F2)叫作分力。
2.力的合成:求几个力合力的过程叫作力的合成(composition of forces)。
特别提醒
合力与分力的关系
(1)同时性:几个分力必须是同时作用在同一个物体下。
(2)非共存性:对物体进行受力分析时,考虑了合力,就不能再考虑分力,考虑了分力,就不能再考虑合力。
(3)等效性:合力的实质为分力的“等效力”,但是合力并不是分力的总和,求合力大小不能用分力大小直接相加得到(除非分力在同一直线下且方向相同),而是遵从矢量合成法则(高中的知识)。
知识点09:探究同一直线下两个力的合成
1.同一直线下方向相同二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)先用两个测力计沿同一方向拉橡皮筋的 A端,使A端到达O点,记下O点的位置和两个测力计拉力F1,和F2的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的 A 端施加一个力F,仍将橡皮筋的 A 端拉到 O 点,记下拉力F的大小和方向。
2.同一直线下方向相反二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端,使 A端到达O'点,记下O'点的位置和两个拉力F1'和F2’的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的A端施加一个力F',仍将橡皮筋的A端拉到O'点,记下拉力F’的大小和方向。
3.结论
(1)沿同一直线作用的两个同方向的力,其合力方向不变,大小是这两个力的大小之和,可表示为 F=F1+F2。
(2)沿同一直线作用的两个反方向的力,其合力方向与其中较小的力的方向一致,大小是这两个力的差,可表示为 F'=F1’-F2'。
特别提醒
(1)只有同一物体所受的力才可合成。
(2)不同性质的力也可以合成。
(3)研究方法:在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果,比如用合力替代各个分力,这种研究方法叫做等效替代法。
物体受到几个力作用时,其产生的效果与一个力的作用效果相同。所以我们在研究力的时候,既可以用一个力替代几个力,也可以用几个力替代一个力,只要这种替代能保持同样的效果。
1.判断方法:镜子状态和匀速直线运动状态都是平衡状态;物体受到的力平衡时,物体处于平衡状态。
2.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:镜子状态,原因是易操作,便于观察。
5)进行少次实验的目的:得出普遍规律,避免偶然性。
3.物体在不受力或受平衡力时,将保持平衡状态,即镜子状态或匀速直线运动状态.物体在受非平衡力作用时,其运动状态一定改变。
4.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下总结出来的。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。
5.应注意从以下四个方面理解牛顿第一定律:
1)“一切”是说定律对所有物体普遍适用。
2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件,包含两层意思:一是理想情况,即物体确实没有受到任何外力作用;二是物体所受各力的合力为零。
3)“总”指的是总这样,没有例外。
4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在.定律表明:物体不受力时,原来镜子的物体将永远保持镜子状态,原来运动的物体将永远做匀速直线运动.考虑问题也应从这两方面来考虑,首先判断物体原来的运动状态,然后再根据牛顿第一定律来解答。
6.理解物体运动状态的改变是指运动快慢或运动方向的改变或运动快慢和运动方向都改变。
7.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镜子,都具有惯性。
8.任何物体在任何时候都是有惯性的,它要保持原有的运动状态。
9.惯性现象在交通中尤为明显。例如,当汽车突然刹车时,乘客的身体会由于惯性而向前倾斜,这是因为乘客的身体试图保持原来的运动状态。
10.在家务活动中,惯性也发挥着重要作用。拍打衣服时,衣服运动而灰尘由于惯性会离开衣服,这是利用惯性来清洁衣物的一个例子。
11.在体育运动中,惯性同样不可忽视。跳远运动员在起跳前会进行助跑,利用助跑产生的惯性使自己跳得更远。
12.力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
13.理解力的作用效果对于解释和理解许少物理现象以及解决实际问题都是至关重要的。
14.改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由镜子到运动,由运动到镜子的转变。例如,当我们用手推一个镜子的课本时,课本会由镜子变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
15.合力是指一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同,那么这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
16.合力和分力是一种在作用效果下的等效替代关系。
互成角度的二力的合成法则:实验证明,力的合成遵循平行四边形定则,用表示两个力的力的图示为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,如图所示,同一直线下二力的合成是力的平行四边形定则的特殊情况。
考点01:平衡状态与平衡力的概念
【例题精讲】小明的梦中经历:他和小华困在池塘中央的冰面上,冰面光滑。如图是他们的奇思妙想——把行李向后扔出去,船就前进了,船和人前进的施力物体是 行李 。在小明的梦中,他们扔出行李后船将 做匀速直线运动 (慢慢停下来/做匀速直线运动)。小明在教室里坐在凳子上模拟以上情景,发现将书包扔出,自己未曾移动分毫,此过程中小明受力 平衡 (平衡/不平衡)。
解:把行李向后扔出去,他们用力把行李扔出的同时也受到行李力的作用,船就前进了,船和人前进的施力物体是行李。
在小明的梦中,冰面非常光滑,他们扔出行李后,船受到的合力为0,船将做匀速直线运动。
小明坐在凳子上模拟以上情景时,发现将书包扔出以后,自己未曾移动分毫,此过程中小明处于平衡状态,小明受力平衡。
故答案为:行李;做匀速直线运动;平衡。
【巩固训练一】利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上,并在两个线端分别挂上钩码,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且在一条直线上。当卡片平衡时,从钩码质量看,卡片两边所受的拉力 大小相等 。
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片 旋转 (选填“旋转”或“翻转”),释放时观察到的现象是 小卡片旋转 。
(3)在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是 平衡力必须作用在同一物体上 。
(4)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是 减小卡片重力对实验的影响 。
解:(1)保持两个拉力在同一直线上,调整细线两端的钩码,当两端钩码的质量相等时,对小卡片的拉力相等,小卡片平衡;
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片扭转一定角度,并保持两个拉力方向相反,松开手后观察到小卡片旋转;
(3)当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,由于二个力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的又一个条件是作用在同一物体上;
(4)选择比较轻的卡片,是减小卡片重力对实验的影响。
故答案为:(1)大小相等;(2)旋转;小卡片旋转;(3)平衡力必须作用在同一物体上;(4)减小卡片重力对实验的影响。
考点02:平衡力的判断
【例题精讲】“复兴号”列车高速运行时仍很平稳。如图所示,将一枚硬币立在匀速直线行驶的列车窗台上,下列两个力为一对平衡力的是( )
A.硬币受到的重力和硬币对窗台的压力
B.硬币受到的重力和窗台对硬币的支持力
C.硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力
D.硬币对窗台的压力和窗台受到的重力
解:A、硬币受到的重力和硬币对窗台的压力,它们的方向相同,且分别作用在两个物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、硬币受到的重力和窗台对硬币的支持力,这两个力大小相等、方向相反,并且作用在同一物体,同一直线上,是一对平衡力,故B正确;
C、硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力,这是一对相互作用力,故C错误;
D、硬币对窗台的压力和窗台受到的重力大小不同,且分别作用在两个物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:B。
【巩固训练一】一个物体静止在水平桌面上。下列选项中与物体受到的重力是一对平衡力的是( )
A.物体对桌面的压力 B.桌面对物体的支持力
C.地球对物体的吸引力 D.地面对桌子的支持力
解:A、物体受到的重力和物体对桌面的压力,没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、物体受到的重力和桌面对物体的支持力满足大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上,是一对平衡力,故B正确;
C、地球对物体的吸引力和物体的重力是同一个力,不是平衡力,故C错误;
D、地面对桌子的支持力等于物体与桌子的重力之和,二是大小不相等,故D错误。
故选:B。
考点03:平衡力与相互作用力的辨析
【例题精讲】如图是运动员参加冬奥会短道速滑1000米比赛的情景。左图是他正全力通过弯道、右图是他获胜后站立在水平赛场中央大声欢呼的情形,下列说法正确的是( )
A.通过弯道过程中他处于平衡状态
B.站立时他受到的支持力是由于冰面形变产生的
C.站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对平衡力
D.站立时他受到的重力和冰面对他的支持力是一对相互作用力
解:A、通过弯道过程中,运动员的运动方向不断变化,所以运动员处于非平衡状态,故A错误;
B、运动员站立时受到的支持力的施力物体是冰面,是由于冰面形变产生的,故B正确;
C、运动员站立时受到的重力和他对冰面的压力作用在不同的物体上,不是平衡力,故C错误;
D、运动员站立时受到的重力和冰面对他的支持力是同一个受力物体,即两个力作用在同一物体上,不是相互作用力,故D错误。
故选:B。
【巩固训练一】如图所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。则G与 F1 是一对平衡力;F2与 F1 是一对相互作用力。
解:小球在G和F1这两个相反的作用力下保持静止,所以G和F1是一对平衡力;
F1是弹簧拉动小球的力,F2是小球拉动弹簧的力,这两个力是一对相互作用力。
故答案为:F1;F1。
考点04:根据运动状态件判断物体的受力情况
【例题精讲】如图是一名质量为60kg的飞行爱好者穿戴着飞行背包在空中飞行时的情景,飞行背包的两个喷射口向下喷射出气流能将人推向空中,这是因为 力的作用是相互的 ;在他竖直向上做匀速直线运动时,气流对人推力方向是 竖直向上 ,大小为 588 N。(空气阻力忽略不计)
解:飞行背包的两个喷射口向下喷射出气流,反过来气流给背包和人一个向上的作用力,将人推向空中,这是因为力的作用是相互的;
人的重力为:G=mg=60kg×9.8N/kg=588N,在他竖直向上做匀速直线运动时,气流对人的推力与人的重力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以气流对人推力方向是竖直向上,大小为588N。
故答案为:力的作用是相互的;竖直向上;588。
【巩固训练一】如图所示的一架遥控直升飞机模型,当它匀速上升和匀速降落时(不计空气阻力),旋翼提供的升力是 相等 (选填“相等”或“不等”)的。在某次竖直爬升过程中,旋翼意外停转,则飞机模型将立即 减速上升 (选填“加速下落”或“减速上升”),假设在月球表面上,该直升飞机模型 不能 (选填“能”或“不能”)悬停在空中。
解:
(1)当直升飞机模型匀速上升和匀速降落时,它都处于平衡状态,受到平衡力作用,旋翼提供升力的大小等于飞机模型的重力,则两种情况下旋翼提供的升力相等;
(2)直升飞机模型竖直爬升过程中,若四个旋翼同时意外停转,飞机模型不再受向上的升力,该飞机模型由于惯性还会上升,在重力的作用下它将立即减速上升;
(3)直升机的机翼在转动时对空气有一个向下的力,由于力的作用是相互的,空气对机翼产生一个向上的力,使其上升;而月球表面没有空气,所以在月球上不能产生升力,直升飞机模型不能悬停在空中。
故答案为:相等;减速上升;不能。
考点05:力与运动的关系
【例题精讲】如图1所示,物体M静止在电梯底部,其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示,忽略M和电梯的形变,0~t1内,电梯静止,弹簧处于伸长状态,t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内,下随时间t变化的图线如图2所示,则( )
A.t1~t2内,电梯可能向上运动
B.t2~t3内,电梯可能处于静止,也可能在做匀速直线运动
C.t3~t4内,一定在做减速运动
D.t3~t4内,电梯可能做加速运动
解:
A、开始物体M静止在电梯底部,弹簧处于伸长状态,0∼t1内,电梯静止,物体也静止,受力平衡,物体受到竖直向下重力G、电梯对M竖直向上的支持力F′和弹簧的竖直向上的拉力T;因M对电梯底部的压力F与电梯对M的支持力F′是一对相互作用力,其大小相等,则有G=F′+T=F+T;
t1∼t2内,由图2可知压力F变小,则支持力变小,而弹力(弹簧的拉力)和重力不变,此时G>F1+T,则物体受力不平衡,此时合力的方向竖直向下,说明物体M随电梯一起向下加速运动,故A错误;
B、由题意及上述分析可得,在t2∼t3内,压力恢复到静止时的大小,说明受力平衡,而电梯原来是运动的,由于惯性会继续向下运动,不可能突然静止,所以此时电梯一定向下做匀速直线运动,故B错误;
CD、由题意及上述分析可得,在t3∼t4内,压力F3大于F2,即支持力变大,此时G<F3+T,合力的方向竖直上,而在t2∼t3内物体M(或电梯)是向下运动的,则根据惯性和力与运动的关系可知,此时物体M(或电梯)一定向下做减速运动,故C正确,D错误。
故选:C。
【巩固训练一】如图,弹簧左端固定于竖直墙壁,右端与物块M连接,置于粗糙水平面上,当M位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将物块M拉至A处由静止释放,M向左最远可运动至B点。则物块从A运动到B的过程中,下列说法错误的是( )
A.从O到B物块M一直在减速
B.从A到O物块M先加速后减速
C.从A到B物块M所受的摩擦力不变
D.物块M受力平衡的位置在OB之间
解:(1)将物块M拉至A处由静止释放,物体从A点向左运动到O点的过程中,受到向左的弹力和向右的摩擦力;开始一段时间内弹力大于摩擦力,物体向左做加速运动;随着物体向左运动,弹簧伸长量减小,弹力逐渐减小,合力减小,当合力减小到零时,速度达到最大;继续向左运动,此后由于弹力小于摩擦力,合力方向向右(与运动方向相反),则物体会继续向左做减速运动,故物块从A点运动到O点速度先增加后减小;同时说明物块M受力平衡的位置在OA之间,故B正确,D错误;
(2)当M位于O点时弹簧恰好不发生形变,物块从O到B,物块压缩弹簧,此时物块受到向右的弹力和向右的摩擦力,合力方向向右(与运动方向相反),则从O点到B点物体一直做减速运动;由于从A到B物块M与水平面之间的压力不变、接触面粗糙程度不变,因此,所受的摩擦力不变,故AC正确。
故选:D。
考点06:运用惯性判断物体的运动
【例题精讲】飞镖是集趣味性、竞技性于一体的休闲运动项目。如图是运动员投掷飞镖时的简化示意图,下列关于此过程中涉及到的物理知识,分析正确的是( )
A.运动员站立时,地面对他的支持力和他对地面的压力是一对相互作用力
B.运动员投掷飞镖后,飞镖向前运动,说明力是维持物体运动的原因
C.飞镖离手后仍可继续向前运动是因为飞镖产生惯性
D.飞镖沿水平虚线方向以较快速度掷出,就一定能扎中镖盘的中心P点
解:A、运动员站立时,地面对他的支持力和他对地面的压力分别作用在运动员和地面上,大小相等,方向相反,是一对相互作用力,故A正确;
B、运动员投掷飞镖后,飞镖向前运动,是因为飞镖具有惯性,保持原来向前的运动状态,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C、飞镖离手后仍可继续向前运动是因为飞镖具有惯性,惯性是物体的固有属性,不能说飞镖产生了惯性,故C错误;
D、飞镖投出后受由于到重力的作用,而重力的方向是竖直向下的,所以飞镖受力不平衡,不会做匀速直线运动,而是在向前运动的同时还会向下落,故不能扎中镖盘的中心P点,故D错误。
故选:A。
【巩固训练一】如图所示,在平直路面上向右行驶的小车中,一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁,另一端连接至放在小车底板上的木块,小车底板粗糙,弹簧此时处于原长状态并保持水平。
(1)若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做 减速 (匀速/减速/加速)运动;
(2)若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做 加速 (匀速/减速/加速)运动。
解:由题意知,原来小车向右做匀速直线运动,木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动,此时弹簧处于原长状态。
若木块突然压缩弹簧,说明小车在突然减速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,所以才会压缩弹簧;若木块受到向右的摩擦力,说明木块向左运动或有向左运动的趋势,则这种情况是由于小车突然加速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,从而造成木块向左运动或有向左运动的趋势。
故答案为:减速;加速。
考点07:物体运动状态变化的判断
【例题精讲】下列各种现象中,物体运动状态没有发生变化的是( )
A.在轨运行的地球同步卫星
B.自由下落的苹果
C.拔河比赛处于僵持状态时的绳子
D.沿光滑斜坡滚下的小球
解:A、在轨运行的地球同步卫星,其运动方向在不断改变,不是平衡状态,故A错误;
B、自由下落的苹果,速度越来越大,不是平衡状态,故B错误;
C、拔河比赛处于僵持状态时的绳子处于静止状态,是平衡状态,故C正确;
D、沿光滑斜坡滚下的小球,速度越来越大,不是平衡状态,故D错误。
故选:C。
【巩固训练一】如图是中国运动员在2024年澳大利亚网球公开赛中用球拍击球的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.用球拍击球时,给球施力的物体是运动员
B.球离开球拍后,在空中飞行时只受重力的作用
C.网球在空中飞行过程中,运动状态一定发生改变
D.击打球的不同部位,球的飞行方向不同,表明力的作用效果与力的方向有关
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。
考点08:惯性的概念
【例题精讲】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
解:A、汽车突然加速,人由于惯性还要保持原来的运动状态,所以会向后倾倒,不会使人受伤,安全带对人没有作用,故A错误;
BD、汽车匀速行驶或缓慢加速时,人体的速度基本保持不变或缓慢增大,所以不会对人身造成伤害,安全带对人没有作用,故BD错误;
C、当小汽车紧急刹车,人由于惯性,保持向前的速度,而由于安全带的作用,避免了向前撞击或摔出去的可能性,减轻了刹车时可能对人造成的伤害,故C正确。
故选:C。
【巩固训练一】某公路发生一起交通事故,两个同向行驶的汽车发生“追尾”,此时对后车的司机起保护作用的是 安全气囊 (选填“安全气囊”或“汽车头枕”),后车司机刹车后,没有马上停下来是由于后车具有 惯性 ,这时车内乘客会 前倾 (选填“前倾”或“后仰”)。
解:两部同向行驶的汽车发生“追尾”时,后车中的司机由运动到静止,人体由于惯性会向前倾,前面的安全气囊对人体起缓冲、保护作用;
后车司机刹车后,没有马上停下来是由于后车具有惯性,仍然要保持原来的运动状态;
后车刹车,车内的乘客由于具有惯性,仍然向前运动,所以乘客会前倾。
故答案为:安全气囊;惯性;前倾。
考点09:惯性的普遍性
【例题精讲】平直公路上有一辆公交车,车内拉环正面示意图如甲所示,拉环在车头的右方,图乙、丙、丁是一乘客在车内观察到的同一拉环在不同时刻侧面的情景。以下判断正确的是( )
A.图乙、丙、丁中,此时拉环都受平衡力作用
B.图乙中,此时车一定处于静止状态
C.图丙中,此时车可能在刹车避让行人
D.图乙中拉环没有惯性,图丙、丁中拉环有惯性
解:AB、乙图中,吊环受力平衡,车此时处于静止或匀速直线状态,丙、丁两图,吊环受到的拉力与重力不在同一直线上,受力不平衡,故AB错误;C.丁图中,吊环向车头方向摆动,可能是汽车刹车,吊环由于惯性继续运动,故C正确;
D.任何物体在任何情况下都有惯性,故D错误。
故选:C。
【巩固训练一】学习了惯性知识后,小明有了如下认识。其中下列说法正确的是( )
A.物体运动时的惯性比静止时的惯性大
B.任何物体在任何情况下都有惯性
C.自由下落的物体没有惯性
D.地球上的物体都有惯性,在太空行走的宇航员没有惯性
解:A、惯性大小只与物体的质量有关,而与其他因素无关,所以此选项是错误的;
B、任何物体在任何情况下都有惯性,所以此选项是正确的;
C、任何物体在任何情况下都有惯性,那么就不存在没有惯性的物体,所以此选项是错误的;
D、不存在没有惯性的物体,所以此选项是错误的;
故选:B。
考点10:惯性大小的影响因素
【例题精讲】下列有关力和运动的说法中,正确的是( )
A.物体运动的越快,惯性就越大
B.以卵击石,卵被石破,是因为石给卵的力更太
C.物体运动状态发生改变,一定受到力的作用
D.其他条件相同时,物体速度越大,所受滑动摩擦力越大
解:A、惯性只与物体的质量有关,质量大的物体惯性大,与物体运动快慢无关,故A错误;
B、以卵击石,卵被石破,由相互作用力大小相等可知,石给卵的力不是更大,是因为它们的硬度不同,故B错误;
C、力是改变物体运动状态的原因,因此物体的运动状态发生改变,一定受到力的作用,故C正确;
D、滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,与速度无关,其他条件相同时,物体速度越大,所受滑动摩擦力不变,故D错误。
故选:C。
【巩固训练一】2024年4月30号,神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆,在返回舱减速降落的过程中,它的质量 不变 ,惯性 不变 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
解:物体的质量不随位置改变而改变,在返回舱减速降落的过程中,返回舱的位置改变,它的质量不变。
物体的惯性大小只与质量大小有关,在返回舱减速降落的过程中,返回舱质量不变,惯性大小不变。
故答案为:不变;不变。
考点11:惯性的利用及危害
【例题精讲】小红打扫卫生过程中,下列情境不属于利用惯性的是( )
A.地面有水,走路时小心滑倒
B.把桶中的脏水泼到空地上
C.洗完手后,甩掉手上的水滴
D.鞋子上粘有泥巴,在地面上将鞋跟朝下磕两下
解:A、地面有水,走路时,由于惯性,人容易滑倒,“小心滑倒”是防止惯性带来的危害,故A符合题意;
B、水泼出去后由于惯性继续运动,由于人的手抓住了桶,改变桶的运动状态,属于利用惯性,故B不符合题意;
C、用力甩掉手上的水,利用了手停止运动后水的惯性,故C不符合题意;
D、鞋子上粘有泥巴,在地面上鞋跟朝下磕两下,泥巴就掉了,这主要是利用了泥巴的惯性,鞋子与地面撞击时,泥巴由于惯性继续向下运动,与鞋子分离,故D不符合题意。
故选:A。
【巩固训练一】生活中,惯性现象既有利也有弊。以下属于利用惯性“利”的一面的是( )
①跳远运动员快速助跑以提高成绩
②赛车在转弯时滑出赛道
③箭离开弓弦后,能飞行相当远的距离
④汽车紧急刹车,车上的人会向前倾
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解:①跳远运动员助跑是为了起跳前使自己获得更高的速度,起跳后,人由于惯性会跳的更远;
②赛车在转弯时滑出赛道,是因为赛车由于惯性要保持原来向前的运动状态,是惯性带来的危害;
③箭离开弓弦后,不再受到向前的动力,但由于惯性能继续飞行相当远的距离,利用了惯性;
④汽车突然刹车时,人的脚由于受到车的摩擦力不再前进,而人的上身由于惯性还要保持原来的高速运动,会向前倾倒,造成事故,是惯性带来的危害;
综上分析可知,属于利用惯性“利”的一面的是①③,故B正确。
故选:B。
考点12:牛顿第一定律的应用
【例题精讲】小丽同学通过探究学习,思考了一个问题:当自己荡秋千运动到右端最高点时,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?她做出了以下猜想(如图所示),你认为其中正确的是(图中的黑点表示小丽同学)( )
A.保持静止状态 B.继续来回摆动
C.做匀速直线运动 D.做匀速圆周运动
解:当自己荡秋千运动到右端最高点时,此时重力势能最大,物体速度为零,所以此时处于静止状态,若受到的力全部消失,根据牛顿第一定律可知,仍保持静止。
故选:A。
【巩固训练一】如图所示,家里悬挂的电灯处于静止状态,如果它受到的所有外力突然全部消失,它( )
A.加速下落 B.保持静止
C.匀速下落 D.可以向各个方向运动
解:悬挂的电灯原来处于静止状态,如果它受到的所有外力突然全部消失,则根据牛顿第一定律可知,吊灯的运动状态将不做任何改变,即仍保持静止状态。
故选:B。
考点13:力的合成与应用
【例题精讲】如图所示:在中考体检时,由于很多同学的体重不能达标,所以在测体重时,就分别采取推、拉、提、压等不当的手段来改变体重计的示数。这其中会使体重计的示数变小的是( )
A. B.
C. D.
解:A.根据力的作用是相互的,人推天花板,天花板也会给人一个大小相同方向相反的力,故体重计的示数等于重力加天花板给人的力,即示数大于重力,故A错误;
B.人拉吊环,吊环也会拉人,所以体重计的示数等于重力减去拉力,即示数会变小,故B正确;
C.在没有任何外来作用下,提起一只脚,体重计的示数仍等于重力大小,示数不变,故C错误;
D.人压底座时,人对底座的压力等于人的重力大小,不会增大或减小体重计的示数,故示数不变,故D错误。
故选:B。
【巩固训练一】如图所示,轻质弹簧竖直立在水平地面上,一个铁球从其正上方自由下落,铁球从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,速度为v,所受的合力为F(空气对铁球的力忽略不计),运动的时间为t,下列v﹣t、F﹣t的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
解:一个铁球从其正上方自由下落,铁球从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,开始弹力较小,小于重力,向下加速,当弹力大于重力时,向下减速运动,当弹力等于重力时速度最大,但合力最小,为0,故A正确,BCD错误。
故选:A。
考点14:力与图像的结合
【例题精讲】如图甲所示,水平地面上的一个物体受到水平推力F的作用,物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.0~2s,推力小于摩擦力
B.2~4s,物体做匀速运动
C.4~6s,推力等于摩擦力
D.0~6s,推力的大小始终不变
解:
A、由v﹣t图象可知,0~2秒,物体没有推动,物体处于平衡状态,受到的推力、摩擦力是一对平衡力,平衡力大小相等,即推力等于摩擦力,故A错误;
B、由v﹣t图象可知,2~4秒物体做加速直线运动,故B错误;
C、由v﹣t图象可知,在4s~6s物体做匀速直线运动,处于平衡状态,物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力,平衡力大小相等,即推力等于摩擦力,故C正确;
D、0~2s,物体静止,推力等于静摩擦力;
物体在2~4秒做加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,物体受到的推力大于滑动摩擦力;
在4s~6s物体做匀速直线运动,推力等于滑动摩擦力,且压力大小和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;
所以0~6s,推力的大小是变化的,故D错误。
故选:C。
【巩固训练一】如图甲所示,用弹簧测力计测量水平桌面上钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始竖直向上缓慢提升,其示数F与其上升的高度h之间的关系如图乙所示,试解答:
(1)钩码所受的重力为 4.5 N。
(2)当h=4cm时,弹簧测力计示数是 3.0 N,此时桌面对钩码的支持力是 1.5 N。
(3)若钩码上升了16cm,则手拉弹簧测力计上升的高度是 22 cm。
解:(1)钩码离开桌面后测力计的示数不再变化,此时示数即为钩码所受重力大小,故钩码所受的重力为4.5N;
(2)弹簧的伸长量与拉力成正比、由图像知:当h=6cm时,弹簧测力计的示数为4.5N,
则0.75N/cm,表示每伸长1cm所需拉力为0.75N。
则当h=4cm 时,弹簧测力计的示数是0.75N/cm×4cm=3N。
此时测力计受重力、拉力、支持力的作用,支持力等于重力减去拉力即4.5N﹣3.0N=1.5N;
(3)由图象知,手拉弹簧测力计上升的高度是16cm,钩码移动的距离s=16cm﹣6cm=10cm,
所以当钩码上升了16cm时,手拉弹簧测力计上升的高度是16cm+6cm=22cm。
故答案为:(1)4.5;(2)3.0;1.5;(3)22。
1.利用身边的物品可以进行许多科学实验。小瑜用饮料罐代替小车,文件夹当成斜面,探究粗糙程度不同的接触面对物体运动的影响,如图所示。关于该实验,下列分析中错误的是( )
A.饮料罐从相同高度滚下,是为了保证它刚滚到水平面时具有相同的速度
B.饮料罐在水平面上能继续滚动是受到惯性力的作用
C.饮料罐在水平面上滚动时,受到的重力和支持力是一对平衡力
D.饮料罐最终会停下来是因为它与接触面之间有摩擦
解:A、根据控制变量法,饮料罐从相同高度滚下,是为了保证它刚滚到水平面时具有相同的速度,故A正确;
B、惯性是物体的一种性质,不是力,饮料罐在水平面上能继续滚动是为饮料罐有惯性,要保持原来的运动状态,故B错误;
C、饮料罐在水平面上滚动时,受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在同一物体上,是一对平衡力,故C正确;
D、力是改变物体运动状态的原因,饮料罐最终会停下来是因为它与接触面之间有摩擦,故D正确。
故选:B。
2.如图甲所示,小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的弹簧上。在刚接触弹簧的瞬间,如图乙所示,小球速度为5.0m/s。小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短,如图丙所示,此过程的小球速度v和弹簧缩短的长度Δx之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点,该弹簧每受到1N的压力就缩短5cm,且轻弹簧在全过程中都在弹性限度内,忽略弹簧重力和空气阻力。下列说法正确的是( )
A.从图乙到图丙的过程中,小球一直减速
B.当弹簧被压缩到最短时,小球处于平衡状态
C.通过图丁可计算出小球的质量为4g
D.整个过程中,弹簧弹力的最大值为12N
解:A、根据图丁中小球速度随弹簧压缩量变化的曲线可知,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球下落速度先变大后变小,故A错误;
B、由图丁可知,小球的速度先增大后减小,开始速度为5.0m/s,刚接触弹簧时,弹簧对小球的弹力小于小球的重力,小球仍做加速运动,当速度为5.1m/s时,速度达到最大值,此时小球受到的弹力和重力大小相等;后减速时,小球的重力小于弹簧对它的弹力;当小球的速度减小为0时,弹簧压缩量最大,小球受到竖直向上的弹力最大,弹力大于重力,小球处于非平衡状态,故B错误;
C、由图丁可知,Δx=0.1m时,小球的速度最大,小球的重力等于弹簧对它的弹力,
小球的重力:G=F0.1×100cm=2N,
则小球的质量:m0.2kg=200g,故C错误;
D、弹簧的最大缩短量为Δx′=0.6m,所以弹簧弹力的最大值为:F′0.6×100cm=12N,故D正确。
故选:D。
3.一只茶杯放在水平桌面上,下列关于“茶杯对桌面的压力”的说法正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力与茶杯受到的重力是一对平衡力
B.桌面对茶杯的支持力与茶杯受到的重力是一对相互作用力
C.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
D.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
解:A、茶杯对桌面的压力与茶杯受到的重力方向相同,所以二者不是一对平衡力,故A错误;
A、茶杯受到的重力和茶杯受到的支持力是作用在一个物体上,所以重力和支持力不是一对相互作用力,故B错误;
C、茶杯放在水平桌面上,茶杯对桌面有压力的作用,茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生弹性形变而产生的,故C正确;
D、茶杯对桌面的压力是作用在桌面上,故D错误。
故选:C。
4.如图所示,A和B两个材料相同的正方体分别以①、②、③三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v1<v2<v3。则三种情况下推力F1、F2、F3的大小关系为 F1=F2=F3 ,A物体下表面受到的摩擦力f1、f2、f3大小关系为 f2=f3>f1 。
解:(1)对整体分析,整体的重力相同,与桌面的接触面的粗糙程度相同,整体受到的摩擦力是相同的,整体做匀速直线运动,则推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即F1=F2=F3;
(2)图甲中,物体A对地面的压力等于A的重力;图乙中,A对地面的压力等于AB的总重力,接触面的粗糙程相同,则f2>f1;对于丙图:对整体分析,整体对桌面的压力等于AB的总重力,此时的推力等于桌面对B的摩擦力;对B受力分析,B在水平方向上受到水平向左的桌面对B的摩擦力、水平向右的A对B的摩擦力,这两个力大小相等,根据力的相互性可知,B对A的摩擦力等于A对B的摩擦力,综上所述,推力F3等于地面对B的摩擦力,即f3=F3;综上所述:f2=f3>f1。
故答案为:F1=F2=F3;f2=f3>f1。
5.跳伞运动员从飞机上跳下,在降落伞打开前速度越来越大,原因是重力 大于 (大于/等于/小于)空气的阻力;降落伞打开一段时间后会匀速降落,此时运动员受力 平衡 (平衡/不平衡),受到的空气阻力与之前相比 变大 (变大/不变/变小)。
解:降落伞没有打开前,所受重力大于阻力,所以下落速度越来越快;
打开后当所受空气阻力与重力相等时,则这两个力平衡,运动员匀速下落。
所以,受到的空气阻力与之前相比变大。
故答案为:大于;平衡;变大。
6.在匀速航行的航母上,以v0速度斜向上抛出一个小球,小球达到最高点时突然不受任何外力,小球将 水平方向做匀速直线运动 (选填“保持静止”、“水平方向做匀速直线运动”、“斜向上做匀速直线运动”);若小球以v0速度水平抛出,如图所示,当阳光竖直照射时,小球在甲板上形成的影子是A1,小球落地前,影子A1在甲板的运动是 匀速运动 (不计空气阻力)。
解:(1)斜向上抛出一个小球,小球运动到最高点时,在水平方向上速度不为零,由牛顿第一运动定律可知,物体不受外力时将保持原来的运动状态不变,所以小球达到最高点时突然不受任何外力,小球将沿水平方向做匀速直线运动;
(2)不计空气阻力,小球在水平方向的速度不变,小球在竖直方向的下落速度对影子的运动速度不构成影响,所以小球落地前,影子A1在甲板的运动是匀速运动。
故答案为:水平方向做匀速直线运动;减速运动。
7.为验证二力平衡的条件,小明将系于菱形小卡片(重力可忽略不计)两端的细绳分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,如图甲所示,在左右细绳的拉力作用下卡片处于平衡状态。
(1)小明将卡片右侧的细绳悬挂到左边的滑轮,如图乙所示,使小卡片受到两个向左的拉力,小卡片不能保持原来的静止状态,说明平衡的两个力 方向相反 ;
(2)小明将卡片在水平面内旋转一定角度,如图丙所示,松手后小卡片 不能 (选填“能”或“不能”)保持平衡,这说明平衡的两个力作用在 同一条 直线;
(3)小明将本来静止的卡片从中间剪成两片,如图丁所示,卡片各自向两边加速运动,说明平衡的两个力作用在 同一个物体上 ;
(4)小明在左边钩码下面又挂了一个钩码,如图戊所示,此时卡片受到细绳向右的拉力 小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)向左的拉力,小卡向左加速运动,这说明平衡的两个力 大小相等 。
解:(1)由图乙可知,小卡片受到两个向左的拉力,不能保持静止状态,说明平衡的两个力方向相反;
(2)图丙中将卡片在水平面内旋转一定角度,卡片受到的两个力不在同一直线上,松手后小卡片不能平衡,说明平衡的两个力作用在同一直线上;
(3)将本来静止的卡片从中间剪成两片,卡片受到的两个力分别作用在不同卡片上,卡片各自向两边加速运动,说明平衡的两个力必须作用在同一个物体上;
(4)由戊图可知,卡片左右两边所挂钩码个数不同,左边比右边多挂一个钩码,则卡片受到细绳向右的拉力小于向左的拉力,卡片向左加速运动,不能平衡,说明平衡的两个力必须大小相等。
故答案为:(1)方向相反;(2)不能;同一条;(3)同一个物体上;(4)小于;大小相等。
8.小明在“探究二力平衡条件”的实验中,如图甲所示,此时轻质小卡片保持静止。
(1)实验中选择小卡片的目的是 不考虑 (考虑/不考虑)小卡片的重力;
(2)实验过程中,小明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,由此可以初步得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力必须 相等 ;
(3)小明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 同一直线 上;
(4)为了验证(3)中小明的结论,小明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,小明的方法 不能 (能/不能)得到结论。
(5)利用图丁装置 能 (能/不能)探究二力平衡的条件。
解:(1)小卡片的重力比较小,可以忽略重力对实验的影响,所以,实验中选择小卡片的目的是不考虑小卡片的重力。
(2)右侧加挂了一个钩码,使卡片所受到向右的力大于向左的力,两个力大小不同,故卡片没有静止,由此可以得出二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力必须大小相等。
(3)将小卡片转过一个角度,两个拉力不在同一直线上。放手后,小卡片运动,又恢复图甲原状,说明小两个力必须作用在一条直线上。
(4)丙图中,将卡片往下拉过一定距离,此时两个力虽然不在同一条直线上,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,所以小明的方法不能得到结论。
(5)由图丁可知,因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
故答案为:(1)不考虑;(2)相等;(3)同一直线;(4)不能;(5)能。
9.小华为探究“阻力对物体运动的影响”,设计了如图的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)实验时应让小车从同一斜面的 同一 (同一/不同)高度静止下滑,使小车滑到水平面时的初速度相同;
(2)小车进入水平面后,在运动过程中受到的阻力是通过改变 接触面的粗糙程度 来控制的;
(3)比较甲、乙、丙三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度改变得越 慢 (快/慢);
(4)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做 匀速直线运动 ,说明运动的物体 不需要 力来维持(需要/不需要);
(5)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律,该定律 C 。(填序号)
A.能用实验直接验证;
B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确;
C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的。
解:(1)实验时应让小车从同一斜面的同一高度静止下滑,这是为了使小车滑到水平面时的初速度相同;
(2)小车进入水平面后,在运动过程中受到的阻力是通过改变接触面的粗糙程度来控制的,接触面越粗糙,则阻力越大;
(3)实验现象表明,阻力越小,小车滑行的距离越远,说明小车运动速度改变得越慢;
(4)如果水平面光滑小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做匀速直线运动,说明运动的物体不需要力来维持;
(5)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律,该定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的,不能用实验直接验证,但它却是正确的,故选C。
故答案为:(1)同一;(2)接触面的粗糙程度;(3)慢;(4)匀速直线运动;不需要;(5)C。
10.如图是一种多功能抑尘车(俗称雾炮车),空载质量为10t,最大储水容积为16m3,在平直路面匀速行驶时,阻力为车重的0.04倍(g取10N/kg)。求:
(1)雾炮车最多能储水的质量是多少?
(2)装满水时在平直路面匀速行驶时,车受到的阻力?
解:(1)最多储水的体积V水=V容=16m3,
由ρ可得最多储水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×16m3=1.6×104kg;
(2)装满水时总质量:
m总=m车+m水=10×103kg+1.6×104kg=2.6×104kg,
车与水的总重力:
G总=m总g=2.6×104kg×10N/kg=2.6×105N;
装满水时在平直路面匀速行驶时,车受到的阻力:
f=0.04G总=0.04×2.6×105N=1.04×104N。
答:(1)最多储水1.6×104kg;
(2)装满水,在平直的水平路面匀速行驶时,雾炮车受到的牵引力是1.04×104N。
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