内容正文:
第八章 运动和力
——划重点之精细讲义系列
命题点1
牛顿第一定律及惯性的理解
命题点2
探究阻力对物体运动的影响
命题点3
二力平衡的理解
命题点4
探究二力平衡的条件
命题点5
摩擦力的理解
命题点6
探究滑动摩擦力的影响因素实验
一.牛顿第一定律
1.运动与力的两种观点
亚里士多德的观点
如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。即物体的运动需要 (错误的观点)。
伽利略的观点
物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了 。即力是改变物体 的原因。
2.牛顿第一定律:
牛顿第一定律(也叫 定律):一切物体在没有受到力的作用的时,总保持 或
。物体运动状态的变化包括 的变化和 的变化,二者变其一或都变化,那么运动状态发生 。
牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的, (选填“能”或“不能”)用实验直接来验证。
①“没有受到力的作用”是定律成立的条件,包含两层意思:一方面,该物体 受到任何力的作用,这是一种理想情况;另一方面,物体受力但所受的力相互 ,相当于物体不受力。
②牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动情况:若物体原来是静止的,则保持 ;若物体原来是运动的,则保持 。
③牛顿第一定律的实质:物体的运动状态不需要力来维持,即力 维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。如果物体的运动状态发生了改变,那么该物体一定受到了 的作用。
3.惯性现象及其应用
定义:物体保持原来 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。
①一切物体在 下都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性);
②惯性是物体本身的属性,惯性的大小只与物体 大小有关, 越大,惯性越 ,质量越大的物体其运动状态越 改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况 ;
③惯性不是 。惯性只有大小,没有方向,把惯性说成“惯性力”或“受到惯性的作用”都是错误的。
惯性的应用:利用物体的惯性。例如:泼水时,水由于 飞出;拍打衣服时,灰尘由于惯性而飞出,从而脱离衣服;运动员跳远前的助跑;电机固定在沉重的底座上以增加质量防止移动等。
惯性的危害:惯性带来的危害。例如:汽车刹车时,由于惯性汽车不能立即停下来,导致交通事故等。交通部门规定的“严禁超载、必须系好安全带、儿童乘坐儿童安全座椅”等都是为了避免惯性带来的伤害。
二.二力平衡
1.概念
如果物体只受两个力的作用,且处于 状态,这种情况叫做二力平衡。
特点:作用在 的两个力,如果 、 ,并且在 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
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。
平衡状态: 和 状态叫平衡状态。
物体如果运动状态发生改变,那么一定受到 的作用。速度为0的物体不一定处于 状态。例如:被竖直向上拋向空中的物体达到最高点时,速度为0,但因为它还受到竖直向下的重力作用,受力不平衡,因此它并没有处于平衡状态。
3.平衡力和相互作用力的区分
类型
平衡力
相互作用力
相同点
①大小 ②方向 ③作用在
不同点
受力物体
物体
物体
力的示意图
三.摩擦力
1.产生条件
①两物体相互 且有 ;②接触面 ;③两物体发生 或 。
2.摩擦力的种类和大小
(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。
①大小:初中阶段,通过找 直线运动,由 求出。
②影响摩擦力大小的因素: 大小和 ;接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越 ;压力一定时,接触面越 ,滑动摩擦力越大。
(2)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。
大小:初中阶段,通过找物体 状态,由 求出,静摩擦力与 大小无关。
(3)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。
是为了增大摩擦力, 是为了减小摩擦力。
3.摩擦力的方向
摩擦力的方向与物体间的 或 方向相反。摩擦力的方向可能与实际运动方向 ,此时摩擦力是 ,如人行走时后脚受到的摩擦力;也可能与实际运动方向相反,此时摩擦力是 ,如滚动的球受到的摩擦力。
4.改变摩擦力的方法
增大摩擦
①增大 ,如汽车轮胎做上花纹;
②增大 ,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大;
③ ,如汽车急刹车时车只滑不滚;
④变湿摩擦为干摩擦。
减小摩擦
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。
实验1:探究阻力对物体运动的影响实验
小明利用斜面、木板、棉布、毛巾、小车做“探究阻力对物体运动的影响”实验
考点剖析
(1)实验时要固定斜面,分别将小车从斜面上的 (选填“同一”或“不同”)位置由 释放,目的是 .
(2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的.
(3)阻力对小车运动的影响是通过 体现的,物理研究方法是 。
(4)三次实验小车在水平面上的运动情况如图所示.分析实验现象可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 (选填“大”或“小”),速度减小得越 (选填“快”或“慢”).物理研究方法: 。
(5)由实验现象我们可以推断,如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将做 .物理研究方法: 。在此实验的基础上通过推理可知观点 (选填“A”或“B”)是正确的.
A.物体的运动不需要力来维持
B.力是维持物体运动的原因
(6)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车 .
(7)某次实验时,小车仅在木板上滑行时滑出了木板右端,为得到可靠的实验结论,
(选填“需要”或“不需要”)重新进行实验。
(8)本实验中运用了科学推理法,下列运用此方法的实验是 (填字母).
A.探究真空能否传声
B.探究平面镜成像规律
C.探究压力的作用效果与什么因素有关
实验2:探究二力平衡的条件实验
在“探究二力平衡条件”的实验中,实验小组设计了如图所示的实验装置.
考点剖析
(1)实验时给桌面两侧安装定滑轮的目的是 。
(2)实验中通过调整 来改变拉力的大小,当小车处于静止状态或 状态时,水平方向上小车受到的力相互平衡.
(3)实验小组的同学在图甲左盘放入2N的砝码,右盘放入1.5N的砝码,小车处于静止状态,此时小车在水平方向受力 (选填“平衡”或“不平衡”),小组同学分析出产生这一现象的原因是小车受到摩擦力的作用,为减小该影响,应该选择较为 (选填“光滑”或“粗糙”)的桌面进行实验。通过甲→乙→丙的改进,目的是:
。
(4)为减小摩擦力的影响,小组同学又设计如图丙所示实验装置,向两端挂上钩码,当两边钩码质量 时,小卡片静止,这说明相互平衡的两个力 。图丙使用小卡片的优点: 。
(5)将图丙小卡片旋转或者 (选填“扭转”或“翻转”)一个角度,松手后小卡片 平衡,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在 才能平衡.
(6)在图丙小卡片平衡时,用剪刀将小卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动,由此说明两个力必须作用在 才能彼此平衡.
(7)图丁 (选填“可以”或“不可以”)验证二力平衡的条件。原因是:
。
考点3:探究滑动摩擦力与哪些因素有关
考点剖析
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向 拉动木块,根据 原理,此时拉力的大小 滑动摩擦力的大小。此操作用到的物理研究方法: 。
(2)读数时:视线应与弹簧测力计刻度盘上的刻度线 (选填“平行”或“垂直”).
(3)比较甲乙得出结论: ;比较乙丙得出结论: 。物理研究方法: 。
(4)比较甲、丁实验,发现甲中弹簧测力计的示数 丁中弹簧测力计的示数,得出结论:滑动摩擦力的大小与 的大小有关。结论是错误的,原因是
。
(5)如果用如图己所示的方法拉木块,木块受到木板的摩擦力相对于使用水平拉力时 。此过程中弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(6)按图戊这样改进的优点是:
① ;② 。
1.如图所示,小明用手指快速击打硬币下面的纸片,发现纸片被击飞,说明 ;而上面的硬币落进杯中,却没有飞出,是因为硬币 。塑料片飞出去后由于 会继续飞行一段时间,在 的作用下落至地面上。
2.小明在体育课上进行射门练习,如图是他向空中踢出足球到足球落地而停止运动的场景,箭头表示足球的运动方向,当足球运动到c点时,若所受外力全部消失,足球的运动方向为 ,运动状态为 。
3.急刹车时,车内的人会向前倒,是因为人具有 。车会停下来是因为受到了 力的作用,改变了车的运动状态。
4.如图所示,物体A和B的重力分别为12N和8N,不计弹簧测力计和细线的重力和一切摩擦,且物体A和B都保持静止,则弹簧测力计受到 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用,且读数为 N,物体A对地面的压力为 N。
5.如图所示,用20N的力握着一重为3N的装有水的玻璃杯静止悬在空中时,杯子所受摩擦力方向 ,大小为 N;如果增大握力,则杯子受到的摩擦力
(选填“变大”“变小”或“不变”);当在杯中再加入少量的水,仍使杯子静止悬在空中时,则杯子受到的摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在5N的水平推力作用下,木块A、B一起做匀速直线运动,此时木块A受到桌面的摩擦力方向是 (选填“水平向左”或“水平向右”),木块B受到的摩擦力为 ;若将木块A、B紧靠着放在同一水平桌面上,用水平力推木块A使它们一起做匀速直线运动(如图乙所示),则推力 (选填“>”“<”或“=”)5N。
7.如图甲所示,放在粗糙程度不变的水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,由图像可知,当t=1s时,物体受到的摩擦力是 N,当t=5s时,物体受到的摩擦力是 N,当t=3s物体受到的摩擦力是 N。
命题点1:牛顿第一定律及惯性的理解
【针对练习1】小明根据力的作用效果来判断物体是否受到力的作用。下列现象中物体运动状态不变的 是( )
A.匀速转动的风扇 B.匀速上升的电梯
C.加速中的短跑运动员 D.进站前在减速中的火车
【针对练习2】关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.直接证明牛顿第一定律的实验无法完成,因此不能确定该定律是正确的
B.直接证明牛顿第一定律的实验可以完成,因此该定律是正确的
C.牛顿第一定律虽然无法用实验直接验证,但经过科学的推理,可得出该定律
D.注意选用良好的实验器材,可以直接验证牛顿第一定律
【针对练习3】正在做曲线运动的物体,当它所受的力同时全部消失时,物体将( )
A.做匀速直线运动 B.做减速运动
C.继续做曲线运动 D.突然停下来
【针对练习4】如图所示,排球运动员正在进行激烈比赛,下列说法正确的是( )
A.发球手将球发出后,球由于受到手的推力在空中飞行
B.二传手将球传出后,球运动到最高点时受力平衡
C.主攻手大力扣杀时,手对球的力等于球对手的力
D.球落入对方场地时,只有球的形状发生了改变
【针对练习5】如图所示,小明在玩滑板车时发现,脚蹬地的时候运动得比较快,不蹬地了,最终就会停下来。下列说法正确的是( )
A.不蹬地了,最终就会停下来说明运动需要力来维持
B.滑板车运动的越快,惯性越大
C.运动中的车如果受力全部消失,它将静止
D.滑板车如果做匀速直线运动,所受合力一定为零
【针对练习6】如图所示,是哈尔滨亚冬会上花样滑冰双人滑比赛的情景,男运动员手拉女运动员在冰面上做旋转动作。下列说法正确的是( )
A.女运动员旋转速度越大,惯性越大
B.松手后,女运动员能在冰面继续滑行是由于受到惯性的作用
C.图中位置松手后,女运动员不再受拉力作用将会保持静止
D.图中位置若所有力全部消失,女运动员将做匀速直线运动
【针对练习7】下列常见的交通安全警示语中,与惯性无关的是( )
A.系好安全带,生命有依赖 B.保持车距,安全驾驶
C.雨天路滑,减速慢行 D.珍爱生命,远离酒驾
【针对练习8】如图用一根细绳拴住一个橡皮甩起来,使橡皮绕手做匀速圆周运动,当小球摆到 A 点时,细线突然断开,则橡皮将( )
A.在 A 点保持静止
B.沿 AB 方向运动
C.沿 AC 方向运动
D.沿 AD 方向运动
【针对练习9】(多选)下列有关惯性的说法正确的是( )
A.质量越大,惯性越大
B.运动物体具有惯性,静止物体的惯性为零
C.一切物体在任何情况下都有惯性
D.物体运动的速度越大,惯性越大
命题点2:探究阻力对物体运动的影响
【针对练习10】小明学习小组设计了如图所示的实验,用表面粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板等器材探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)实验中,使小车每一次刚到达水平面的 相同,每次使小车从斜面的同一高度由静止滑下;
(2)根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车在水平面上运动的距离越 ,说明小车受到的阻力越 ;
(3)小明对上述实验进行分析并进一步推理,如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它的运动状态 (选填“会”或“不会”)发生改变,它将做匀速直线运动。说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持;
(4)本实验中没有用到的实验方法是 。
A.推理法 B.控制变量法 C.等效替代法
【针对练习11】在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,如图甲所示,观察和比较小车在毛巾表面、棉布表面和木板表面滑行的距离。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中是通过改变水平接触面的 来改变小车所受阻力大小的;
(3)实验中发现小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);
(4)本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 。此实验说明力不是维持运动的原因,而是改变物体 的原因;
(5)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问牛顿第一定律 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出;
(6)通过上面的探究后,小明再思考如下的问题,如图乙所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 。(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。
命题点3:二力平衡的理解
【针对练习12】(2024·四川巴中·中考真题)如图所示,某同学静止站立在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力
B.人受到的重力与地面对人的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力与地面对人的支持力是一对相互作用力
D.人受到的重力与人对地面的压力是一对相互作用力
【针对练习13】如图所示,下列选项中物体受到的两个力相互平衡的是( )
A. B.
C. D.
【针对练习14】小明在假期观看电影《哪吒之魔童闹海》后购买了周边文创“哪吒”盲盒,并将“哪吒”放在盒子上拍照,如图所示,下列分析正确的是( )
A.“哪吒”受到的重力和它对盒子的压力是一对平衡力
B.盒子受到的重力和地面对盒子的支持力是一对平衡力
C.“哪吒”对盒子的压力和地面对盒子的支持力是一对相互作用力
D.“哪吒”对盒子的压力和盒子对“哪吒”的支持力是一对相互作用力
【针对练习15】如图所示,小明用绳子拉着小车在平直路面上匀速直线前进,下列说法正确的是( )
A.手拉绳的力与车拉绳的力是一对相互作用力
B.小车受到的拉力与地面对小车的阻力是一对平衡力
C.如果两个力三要素都相同,则它们可能是平衡力
D.绳子对小明的拉力是由绳子的弹性形变产生的
【针对练习16】如图所示是小明在一次魔术表演中看到的情景,一根火柴棒自由悬停在扑克牌上方,下列说法正确的是( )
A.火柴棒只受重力,处于平衡状态
B.火柴棒只受重力,处于非平衡状态
C.火柴棒处于平衡状态,所受重力和某物体对它竖直向上的力相互平衡
D.火柴棒处于平衡状态,它对扑克牌的压力和扑克牌对它的支持力相互平衡
【针对练习17】一个文具袋静止在水平桌面上,下列说法中正确的是( )
A.文具袋受到的重力和文具袋对桌面的压力是一对作用力与反作用力
B.桌子受到的重力和文具袋对桌子的压力是一对作用力与反作用力
C.文具袋受到的重力和桌子对文具袋的支持力相互平衡
D.桌子对文具袋的支持力和文具袋对桌子的压力相互平衡
【针对练习18】一只气球只在竖直方向受到一对相互平衡的力的作用,则气球的运动状态是( )
A.一定匀速下降 B.一定静止
C.一定匀速上升 D.可能斜向上匀速运动
【针对练习19】如图,在真实空气环境中,将重5N小球从O点离开手竖直上抛到最高点B,然后下落回到O点,其中两次路过A点。先后路过A点的合力分别为F1和F2(不考虑空气浮力)下列说法正确的是( )
A.F1>F2 B.B点时处于平衡状态
C.F1=F2=5N D.B点时合力为0N
命题点4:探究二力平衡的条件
【针对练习20】如图1所示,甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)当小卡片平衡时,小华将小卡片旋转一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是探究二力平衡中 这一条件。
(2)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙的实验,同学们认为小华的实验甲优于小明的实验。其主要原因是( )
A.能使影响二力平衡的第三个力小到可以忽略不计
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
(3)小华想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢?他提出了自己的实验方案:用弹簧测力计拉着钩码 (选填“必须沿水平方向”“必须沿竖直方向”或“可以沿任意方向”)做匀速直线运动。
(4)小明也自选器材继续研究二力平衡条件,设计如图2所示的3个实验方案(钩码质量均为50g),其中,能验证二力平衡时两个力大小相等、方向相反的是 。(不定项)
(5)物理老师用橡皮筋、定滑轮、钩码、小绳子和同学们探究同一直线上二力的合成,实验装置如图所示,橡皮筋原长,在力、的共同作用下伸长到。(钩码每个重0.5N)
步骤一:通过比较图 两种情况,可知同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之 ,方向跟这两个力的方向相同。
步骤二:通过比较图乙和图丙两种情况,可知同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同。如果在乙图中那一侧拿走两个钩码,这一瞬间,橡皮筋在水平方向上受到的合外力为( )
A.水平向左1N B.水平向右1N C.水平向左0.5N D.水平向右0.5N
【针对练习21】如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景:
(1)小华将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮, 并在线的两端挂上钩码, 使作用在小卡片上的两个拉力方向相反, 并通过调整 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能” 或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究 ;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是: ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们都认为小华的实验优于小明的实验,其主要原因是___________;
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)利用图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
命题点5:摩擦力的理解
【针对练习22】如图所示,传统石磨通过旋转磨盘来碾压谷物。下列操作中,主要目的是为增大摩擦的是( )
A.定期凿刻保持磨盘表面凹凸纹路清晰
B.减轻磨盘上方的负重以减少压力
C.向磨盘转轴处滴加菜籽油润滑
D.在磨盘底部加装滚珠轴承替代滑动摩擦
【针对练习23】如图,质量为1kg的物体A被30N的水平压力F压在竖直的墙上处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.物体受到墙壁的摩擦力是30N
B.物体受到墙壁摩擦力的方向竖直向下
C.物体受到墙壁的摩擦力是滑动摩擦力
D.将压力F增大到原来的两倍,物体受到墙壁摩擦力的大小和方向都不变
【针对练习24】如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的图线分别是图乙中的①和②。两次对应的弹簧测力计示数分别为、,下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
【针对练习25】小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断不正确的是( )
A.0~3s,箱子受到摩擦力大小为3N B.t=5s时,箱子受到摩擦力大小为9N
C.3~9s,箱子受到摩擦力大小不变 D.9~12s,箱子受到合外力为0
【针对练习26】如图,用6N的力握住总重为5N的水瓶静止不动,此时瓶子受到的静摩擦力大小为 N,方向为 (选填“竖直向下”或“竖直向上”);若握力增大到8N,则手与水杯之间摩擦力的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【针对练习27】如图,物体A和物体B叠放在水平桌面上,水平拉力为F=5N,作用在物体B上,使AB一起做匀速直线运动,f1和f2分别表示B与A、B与桌面的摩擦力的大小,则f1= ,f2= 。
【针对练习28】如图甲所示,置于水平地面上的物体受到方向不变的水平推力作用,其F—t和v—t图像分别如图乙和图丙所示,由图像可知t=3s时物体受到的摩擦力为 N,t=8s时物体受到的摩擦力为 N。
【针对练习29】如图所示,重400N的木箱静止在水平地面上,小明用100N的水平向右的推力推它,但没有推动,此时木箱受到的摩擦力为 N;当推力增大至200N时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到的摩擦力为 N;当推力增大至300N时,木箱受到的摩擦为 N。
【针对练习30】如图所示,材质相同的 A、B 两物体叠放在水平桌面上受到方向相反的两个水平拉力,此时,AB 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动。已知 F1=6N,F2=2N。那么物体 A 受的摩擦力大小为 N,水平桌面对物体 B 的摩擦力为 N。若将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,用水平力 F3 推 A 使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 F3 的大小为 N。
【针对练习31】(2024·甘肃兰州·中考真题)如图所示,小木块A与长木板B叠放在水平台面上,对长木板B施加一个水平向右的拉力F,当时,弹簧测力计的示数为2N,小木块A保持静止,长木板B恰好向右做匀速直线运动,下列说法中不正确的是( )
A.B对A产生的滑动摩擦力大小为2N,方向水平向右
B.地面对B产生的滑动摩擦力大小为3N,方向水平向左
C.当时,弹簧测力计的示数为5N
D.若对A施加一个竖直向上的拉力,则地面对B产生的滑动摩擦力会减小
【针对练习32】(2024·四川眉山·一模)如图所示,叠放在一起的方形物体A和B,在大小为的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为10N
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为10N
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为10N,物体B受到的摩擦力为0
【针对练习33】(2023·甘肃武威·中考真题)如图甲所示,小阳乘坐机场水平电梯时,放在电梯上的手提箱与水平电梯以相同速度匀速直线前进,乙图是手提箱在水平电梯上的简化图,请在乙图中画出手提箱此时受力的示意图。
【针对练习34】(2024·贵州贵阳·一模)如图所示是利用传送带将货物匀速传送到高处的情景,请在答题卡的简化图中画出其中一货物所受重力G和摩擦力f的示意图(作用点画在O点)。
【针对练习35】(2024·四川达州·一模)如图所示,物体A静止于粗糙斜面B上,请作出物体A的受力示意图(物体A的重心已作出。)
命题点6:探究滑动摩擦力的影响因素实验
【针对练习36】小菲为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)如图甲所示,实验时用弹簧测力计水平向右拉动木块,使其做 直线运动。小车到达斜面底部后由于 会继续向前滑行;
(2)比较乙、丙两次实验,小付得到初步结论:在接触面粗糙程度一定时, 越大,滑动摩擦力越大;
(3)比较图丙、丁两次实验,可得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”),图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,则木块B 受到的摩擦力为 N,图丁中A、B一起做匀速直线运动时,木块A、B之间的细绳 的拉力为 N;
(4)实验结束后,爱思考的小菲对实验装置进行了如图戊所示的改动,重复实验发现效果更好,实验过程中 (选填“需要”或“不需要”)拉动长木板 B 做匀速直线运动;
(5)请你提出一个猜想:滑动摩擦力的大小还可能与 有关。(合理即可)
【针对练习37】如图1是探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验,放置在水平桌面上的物体A是一个长木板,木板表面铺有材质相同的砂纸,但Ⅰ号砂纸和Ⅱ号砂纸的粗糙程度不同,物体B是一长方体木块,物体C是一个金属块。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计 拉动木块B。
(2)在探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关时,图1中的实验是通过 两图的过程来实现这一目的;分析甲,乙两图可知:滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)本实验操作上可能会遇到若干困难,请你写出一种: 。
(4)小明设计了如图2中丁所示的装置来验证滑动摩擦力的大小是否与速度有关,定滑轮摩擦忽略不计,启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止;减小传送带的速度,当弹簧测力计的示数再次稳定后,小明发现弹簧测力计的示数 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
(5)【拓展】小明还想比较相同材料的新、旧两双运动鞋鞋底的粗糙程度(新鞋重力为4N,旧鞋重力为)。如图2中戊所示,他用弹簧测力计沿水平方向拉鞋子在同一水平面上做匀速直线运动,结合图中信息 (选填“能”或“不能”)判断出新鞋鞋底更粗糙。
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第八章 运动和力
——划重点之精细讲义系列
命题点1
牛顿第一定律及惯性的理解
命题点2
探究阻力对物体运动的影响
命题点3
二力平衡的理解
命题点4
探究二力平衡的条件
命题点5
摩擦力的理解
命题点6
探究滑动摩擦力的影响因素实验
一.牛顿第一定律
1.运动与力的两种观点
亚里士多德的观点
如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。即物体的运动需要力来维持(错误的观点)。
伽利略的观点
物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。即力是改变物体运动状态的原因。
2.牛顿第一定律:
牛顿第一定律(也叫惯性定律):一切物体在没有受到力的作用的时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。物体运动状态的变化包括速度大小的变化和速度方向的变化,二者变其一或都变化,那么运动状态发生改变。
牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的,不能(选填“能”或“不能”)用实验直接来验证。
①“没有受到力的作用”是定律成立的条件,包含两层意思:一方面,该物体没有受到任何力的作用,这是一种理想情况;另一方面,物体受力但所受的力相互抵消,相当于物体不受力。
②牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动情况:若物体原来是静止的,则保持静止;若物体原来是运动的,则保持匀速直线运动。
③牛顿第一定律的实质:物体的运动状态不需要力来维持,即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。如果物体的运动状态发生了改变,那么该物体一定受到了力的作用。
3.惯性现象及其应用
定义: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。
①一切物体在任何情况下都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性);
②惯性是物体本身的属性,惯性的大小只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;
③惯性不是力。惯性只有大小,没有方向,把惯性说成“惯性力”或“受到惯性的作用”都是错误的。
惯性的应用:利用物体的惯性。例如:泼水时,水由于惯性飞出;拍打衣服时,灰尘由于惯性而飞出,从而脱离衣服;运动员跳远前的助跑;电机固定在沉重的底座上以增加质量防止移动等。
惯性的危害:惯性带来的危害。例如:汽车刹车时,由于惯性汽车不能立即停下来,导致交通事故等。交通部门规定的“严禁超载、必须系好安全带、儿童乘坐儿童安全座椅”等都是为了避免惯性带来的伤害。
二.二力平衡
1.概念
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。
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
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。
平衡状态:静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
物体如果运动状态发生改变,那么一定受到非平衡力的作用。速度为0的物体不一定处于平衡状态。例如:被竖直向上拋向空中的物体达到最高点时,速度为0,但因为它还受到竖直向下的重力作用,受力不平衡,因此它并没有处于平衡状态。
3.平衡力和相互作用力的区分
类型
平衡力
相互作用力
相同点
①大小相等②方向相反③作用在同一条直线上
不同点
受力物体
同一物体
不同物体
力的示意图
三.摩擦力
1.产生条件
①两物体相互接触且有弹力;②接触面粗糙;③两物体发生相对运动或相对运动趋势。
2.摩擦力的种类和大小
(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。
①大小:初中阶段,通过找匀速直线运动,由二力平衡求出。
②影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度;接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(2)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。
大小:初中阶段,通过找物体静止状态,由二力平衡求出,静摩擦力与压力大小无关。
(3)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。变滚动为滑动是为了增大摩擦力,变滑动为滚动是为了减小摩擦力。
3.摩擦力的方向
摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反。摩擦力的方向可能与实际运动方向相同,此时摩擦力是动力,如人行走时后脚受到的摩擦力;也可能与实际运动方向相反,此时摩擦力是阻力,如滚动的球受到的摩擦力。
4.改变摩擦力的方法
增大摩擦
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。
减小摩擦
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。
实验1:探究阻力对物体运动的影响实验
小明利用斜面、木板、棉布、毛巾、小车做“探究阻力对物体运动的影响”实验
考点剖析
(1)实验时要固定斜面,分别将小车从斜面上的同一(选填“同一”或“不同”)位置由静止释放,目的是保证小车到达水平面时的初速度相同.
(2)实验中是通过改变水平面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小的.
(3)阻力对小车运动的影响是通过小车在水平面的运动距离体现的,物理研究方法是转换法。
(4)三次实验小车在水平面上的运动情况如图所示.分析实验现象可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越小(选填“大”或“小”),速度减小得越慢(选填“快”或“慢”).物理研究方法:控制变量法。
(5)由实验现象我们可以推断,如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将做匀速直线运动.物理研究方法:科学推理法。在此实验的基础上通过推理可知观点A(选填“A”或“B”)是正确的.
A.物体的运动不需要力来维持
B.力是维持物体运动的原因
(6)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有惯性.
(7)某次实验时,小车仅在木板上滑行时滑出了木板右端,为得到可靠的实验结论,不需要(选填“需要”或“不需要”)重新进行实验。
(8)本实验中运用了科学推理法,下列运用此方法的实验是A(填字母).
A.探究真空能否传声
B.探究平面镜成像规律
C.探究压力的作用效果与什么因素有关
实验2:探究二力平衡的条件实验
在“探究二力平衡条件”的实验中,实验小组设计了如图所示的实验装置.
考点剖析
(1)实验时给桌面两侧安装定滑轮的目的是改变力的方向。
(2)实验中通过调整托盘中砝码的质量来改变拉力的大小,当小车处于静止状态或匀速直线运动状态时,水平方向上小车受到的力相互平衡.
(3)实验小组的同学在图甲左盘放入2N的砝码,右盘放入1.5N的砝码,小车处于静止状态,此时小车在水平方向受力平衡(选填“平衡”或“不平衡”),小组同学分析出产生这一现象的原因是小车受到摩擦力的作用,为减小该影响,应该选择较为光滑(选填“光滑”或“粗糙”)的桌面进行实验。通过甲→乙→丙的改进,目的是:为了减少摩擦力对实验结果的影响。
(4)为减小摩擦力的影响,小组同学又设计如图丙所示实验装置,向两端挂上钩码,当两边钩码质量相等时,小卡片静止,这说明相互平衡的两个力大小相等。图丙使用小卡片的优点:小卡片较轻,重力可以忽略不计。
(5)将图丙小卡片旋转或者扭转(选填“扭转”或“翻转”)一个角度,松手后小卡片不能平衡,观察到小卡片转动,最后恢复到静止状态,说明两个力必须作用在同一直线上才能平衡.
(6)在图丙小卡片平衡时,用剪刀将小卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动,由此说明两个力必须作用在同一物体上才能彼此平衡.
(7)图丁可以(选填“可以”或“不可以”)验证二力平衡的条件。原因是:作用在小卡片上的两个力满足大小相等,方向相反,作用在同一直线上和同一物体上,所以也可以探究二力平衡的条件。
考点3:探究滑动摩擦力与哪些因素有关
考点剖析
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,根据二力平衡原理,此时拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。此操作用到的物理研究方法:转换法。
(2)读数时:视线应与弹簧测力计刻度盘上的刻度线垂直(选填“平行”或“垂直”).
(3)比较甲乙得出结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;比较乙丙得出结论:压力相同时,接触面粗糙程度越粗糙,滑动摩擦力越大。物理研究方法:控制变量法。
(4)比较甲、丁实验,发现甲中弹簧测力计的示数大于丁中弹簧测力计的示数,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。结论是错误的,原因是没有控制压力大小相等。
(5)如果用如图己所示的方法拉木块,木块受到木板的摩擦力相对于使用水平拉力时变小。此过程中弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的摩擦力不是(选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(6)按图戊这样改进的优点是:①无须匀速拉动,操作简便;②弹簧测力计静止,读数稳定且较准确。
1.如图所示,小明用手指快速击打硬币下面的纸片,发现纸片被击飞,说明力可以改变物体的运动状态;而上面的硬币落进杯中,却没有飞出,是因为硬币具有惯性。塑料片飞出去后由于惯性会继续飞行一段时间,在重力的作用下落至地面上。
2.小明在体育课上进行射门练习,如图是他向空中踢出足球到足球落地而停止运动的场景,箭头表示足球的运动方向,当足球运动到c点时,若所受外力全部消失,足球的运动方向为水平向右,运动状态为匀速直线运动。
3.急刹车时,车内的人会向前倒,是因为人具有惯性。车会停下来是因为受到了摩擦力的作用,改变了车的运动状态。
4.如图所示,物体A和B的重力分别为12N和8N,不计弹簧测力计和细线的重力和一切摩擦,且物体A和B都保持静止,则弹簧测力计受到平衡力(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用,且读数为8N,物体A对地面的压力为4N。
5.如图所示,用20N的力握着一重为3N的装有水的玻璃杯静止悬在空中时,杯子所受摩擦力方向竖直向上,大小为3N;如果增大握力,则杯子受到的摩擦力不变(选填“变大”“变小”或“不变”);当在杯中再加入少量的水,仍使杯子静止悬在空中时,则杯子受到的摩擦力将变大(选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在5N的水平推力作用下,木块A、B一起做匀速直线运动,此时木块A受到桌面的摩擦力方向是水平向左(选填“水平向左”或“水平向右”),木块B受到的摩擦力为零;若将木块A、B紧靠着放在同一水平桌面上,用水平力推木块A使它们一起做匀速直线运动(如图乙所示),则推力=(选填“>”“<”或“=”)5N。
7.如图甲所示,放在粗糙程度不变的水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,由图像可知,当t=1s时,物体受到的摩擦力是2N,当t=5s时,物体受到的摩擦力是4N,当t=3s物体受到的摩擦力是4N。
命题点1:牛顿第一定律及惯性的理解
【针对练习1】小明根据力的作用效果来判断物体是否受到力的作用。下列现象中物体运动状态不变的 是( )
A.匀速转动的风扇 B.匀速上升的电梯
C.加速中的短跑运动员 D.进站前在减速中的火车
【答案】B
【详解】A.匀速转动的风扇,在做圆周运动,上面每一点的运动方向在不断改变,运动状态在改变,故A不符合题意;
B.匀速上升的电梯,在做匀速直线运动,运动状态不变,故B符合题意;
C.加速中的短跑运动员,速度在增大,运动状态在改变,故C不符合题意;
D.进站前在减速中的火车,速度在减小,运动状态在改变,故D不符合题意。
故选 B。
【针对练习2】关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是( )
A.直接证明牛顿第一定律的实验无法完成,因此不能确定该定律是正确的
B.直接证明牛顿第一定律的实验可以完成,因此该定律是正确的
C.牛顿第一定律虽然无法用实验直接验证,但经过科学的推理,可得出该定律
D.注意选用良好的实验器材,可以直接验证牛顿第一定律
【答案】C
【详解】在现实生活中,绝对不受外力作用的物体是不存在的。因为物体总会受到重力、摩擦力等各种力的作用。所以,我们无法直接通过实验来完全模拟物体不受外力作用的情况,也就无法直接证明牛顿第一定律,虽然不能直接通过实验证明牛顿第一定律,但科学家们可以通过大量的实验观察和现象分析,运用科学的推理方法。例如,通过减小物体所受的阻力,观察物体的运动状态变化,逐渐接近物体不受外力作用的情况,从而推理得出牛顿第一定律。
故选C。
【针对练习3】正在做曲线运动的物体,当它所受的力同时全部消失时,物体将( )
A.做匀速直线运动 B.做减速运动
C.继续做曲线运动 D.突然停下来
【答案】A
【详解】由牛顿第一定律可知,正在运动的物体,突然外力撤销后,物体将以恒定的速度做匀速直线运动,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【针对练习4】如图所示,排球运动员正在进行激烈比赛,下列说法正确的是( )
A.发球手将球发出后,球由于受到手的推力在空中飞行
B.二传手将球传出后,球运动到最高点时受力平衡
C.主攻手大力扣杀时,手对球的力等于球对手的力
D.球落入对方场地时,只有球的形状发生了改变
【答案】C
【详解】A. 发球手将球发出后,球由于具有惯性在空中飞行,故A错误;
B. 球上升到最高点时,受到重力作用,受力不平衡,没有处于平衡状态,故B错误;
C. 扣杀时,手对球的作用力与球对手的作用力是相互作用力,它们大小相等,故C正确;
D.力的作用是相互的,球和场地均发生了形变,故D错误。
故选C。
【针对练习5】如图所示,小明在玩滑板车时发现,脚蹬地的时候运动得比较快,不蹬地了,最终就会停下来。下列说法正确的是( )
A.不蹬地了,最终就会停下来说明运动需要力来维持
B.滑板车运动的越快,惯性越大
C.运动中的车如果受力全部消失,它将静止
D.滑板车如果做匀速直线运动,所受合力一定为零
【答案】D
【详解】A.停止蹬地滑板车就会停下来,是因为受到了阻力的作用,阻力改变了滑板车的运动状态,物体的运动不需要力来维持,故A错误;
B.惯性是物体的属性,惯性只与质量有关,与速度无关,故B错误;
C.运动中的车如果所受的力全部消失,由牛顿第一定律可知,其运动状态不变,将做匀速直线运动,故C错误;
D.滑板车如果做匀速直线运动,说明处于平衡状态,则受力平衡,即合力为零,故D正确。
故选D。
【针对练习6】如图所示,是哈尔滨亚冬会上花样滑冰双人滑比赛的情景,男运动员手拉女运动员在冰面上做旋转动作。下列说法正确的是( )
A.女运动员旋转速度越大,惯性越大
B.松手后,女运动员能在冰面继续滑行是由于受到惯性的作用
C.图中位置松手后,女运动员不再受拉力作用将会保持静止
D.图中位置若所有力全部消失,女运动员将做匀速直线运动
【答案】D
【详解】A.惯性是物体的固有属性,其大小只与物体的质量有关。女运动员旋转速度变大,但运动员的质量不变,所以其惯性大小也不变。故A错误;
B.惯性是物体本身的一种属性,不是力,不能说“受到惯性的作用”。松手后,女运动员能在冰面继续滑行是由于女运动具有惯性,要保持原来的运动状态,故B错误;
C.女运动员在松手前具有一定的速度和运动状态,松手后,由于不再有拉力,且忽略空气阻力等其他外力的情况下,她将保持松手瞬间的速度做匀速直线运动,而不是保持静止。如果考虑空气阻力等因素,她的运动状态会逐渐改变,但也不会立即静止。故C错误;
D.在图中位置,如果所有力全部消失,女运动员将由于惯性保持她之前的运动状态,即做匀速直线运动。故D正确。
故选D。
【针对练习7】下列常见的交通安全警示语中,与惯性无关的是( )
A.系好安全带,生命有依赖 B.保持车距,安全驾驶
C.雨天路滑,减速慢行 D.珍爱生命,远离酒驾
【答案】D
【详解】A.车如果刹车时,人具有惯性,会保持原来的速度向车窗冲去,故为了防止这种现象,人要系安全带,是防止惯性带来危害,与惯性有关,故A不符合题意;
B.车行驶过程如果紧急刹车,汽车由于惯性会继续运动,所以要保持一定车距,与惯性有关,故B不符合题意;
C.当车遇到紧急情况需要停车时,由于惯性车仍要向前运动,雨天,车与地面的摩擦力减小车就更不易停下来,所以要减速慢行,与惯性有关,故C不符合题意;
D.人喝酒后反应就会迟钝,驾车时容易造成事故,与惯性无关,故D符合题意。
故选D。
【针对练习8】如图用一根细绳拴住一个橡皮甩起来,使橡皮绕手做匀速圆周运动,当小球摆到 A 点时,细线突然断开,则橡皮将( )
A.在 A 点保持静止
B.沿 AB 方向运动
C.沿 AC 方向运动
D.沿 AD 方向运动
【答案】C
【详解】当橡皮绕手做匀速圆周运动,摆到A点时,橡皮具有一定的速度,其运动方向沿圆周的切线方向。当细线突然断开时,橡皮不再受到细线的拉力作用,此时橡皮只受到重力和空气阻力的作用,由于橡皮具有惯性要继续向前运动,且在重力作用下落向地面,所以,它将沿AC方向运动,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【针对练习9】(多选)下列有关惯性的说法正确的是( )
A.质量越大,惯性越大
B.运动物体具有惯性,静止物体的惯性为零
C.一切物体在任何情况下都有惯性
D.物体运动的速度越大,惯性越大
【答案】AC
【详解】AD.惯性只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大,故A正确,D错误;
BC.一切物体在任何情况下均有惯性,运动物体与静止物体均有惯性,故B错误,C正确。
故选AC。
命题点2:探究阻力对物体运动的影响
【针对练习10】小明学习小组设计了如图所示的实验,用表面粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板等器材探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)实验中,使小车每一次刚到达水平面的 相同,每次使小车从斜面的同一高度由静止滑下;
(2)根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车在水平面上运动的距离越 ,说明小车受到的阻力越 ;
(3)小明对上述实验进行分析并进一步推理,如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它的运动状态 (选填“会”或“不会”)发生改变,它将做匀速直线运动。说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持;
(4)本实验中没有用到的实验方法是 。
A.推理法 B.控制变量法 C.等效替代法
【答案】(1)速度
(2) 远 小
(3) 不会 不需要
(4)C
【详解】(1)根据控制变量法知道,实验中,需控制小车每一次到达水平面的速度相同,因此应该每次使小车从斜面的同一高度由静止滑下。
(2)[1][2]通过实验发现:水平面越粗糙,小车速度减小的越快,在水平面上运动的距离越近,说明小车受到的阻力越大;水平面越光滑,小车速度减小的越慢,在水平面上运动的距离越远,说明小车受到的阻力越小。
(3)[1][2]进一步推理可知:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,速度不会减小,它的运动状态不会发生改变,将做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。
(4)现实生活中,不受力的物体是不存在的,没有摩擦力也是理想情况,故实验结论是推理得出来的,而不是直接由实验得出的,所以,本实验中还用的了推理法,结合以上分析知道,本实验中没有用到的等效替代法,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
【针对练习11】在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,如图甲所示,观察和比较小车在毛巾表面、棉布表面和木板表面滑行的距离。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)实验中是通过改变水平接触面的 来改变小车所受阻力大小的;
(3)实验中发现小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);
(4)本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做 。此实验说明力不是维持运动的原因,而是改变物体 的原因;
(5)在此基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问牛顿第一定律 (选填“能”或“不能”)直接由实验得出;
(6)通过上面的探究后,小明再思考如下的问题,如图乙所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将 。(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。
【答案】(1)相等
(2)粗糙程度
(3)慢
(4) 匀速直线运动 运动状态
(5)不能
(6)静止
【详解】(1)每次都从斜面上同一位置由静止释放,使小车运动到斜面底端时的速度大小相等。
(2)给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体,由毛巾表面到棉布再到木板,水平面的粗糙程度减小,小车受到的阻力也减小,因此是通过改变水平接触面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小的。
(3)表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢。
(4)[1][2]假如小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,即小车运动方向不受力,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动,由此可以得出力不是维持运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(5)由上分析可知,牛顿第一定律是在实验的基础上,通过推理得出的,不是用实验直接得出的。
(6)当摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,此时小球的动能全部转化为重力势能,速度为零,若不受任何外力,根据牛顿一定律可知,小球将保持静止状态不变。
命题点3:二力平衡的理解
【针对练习12】(2024·四川巴中·中考真题)如图所示,某同学静止站立在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力
B.人受到的重力与地面对人的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力与地面对人的支持力是一对相互作用力
D.人受到的重力与人对地面的压力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.人对地面的压力与地面对他的支持力分别作用在不同物体上,不是一对平衡力,故A错误;
BC.人受到的重力与地面对人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,故B正确,C错误;
D.人所受的重力和人对地面的压力,作用在不同一物体上,并且二力方向相同,因此不是一对平衡力,也不是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
【针对练习13】如图所示,下列选项中物体受到的两个力相互平衡的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.由图可知,F1和F2不在同一直线上,不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.由图可知,F1和F2作用在同一物体上、作用在同一直线上、大小相等、方向相反,是一对平衡力,故B符合题意;
C.由图可知,F1和F2的大小不相等,不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.由图可知,F1和F2的方向相同,不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选B。
【针对练习14】小明在假期观看电影《哪吒之魔童闹海》后购买了周边文创“哪吒”盲盒,并将“哪吒”放在盒子上拍照,如图所示,下列分析正确的是( )
A.“哪吒”受到的重力和它对盒子的压力是一对平衡力
B.盒子受到的重力和地面对盒子的支持力是一对平衡力
C.“哪吒”对盒子的压力和地面对盒子的支持力是一对相互作用力
D.“哪吒”对盒子的压力和盒子对“哪吒”的支持力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A.“哪吒”受到的重力和它对盒子的压力方向相同,不是一对平衡力,故A错误;
B.盒子受到的重力和地面对盒子的支持力大小并不相同,不是一对平衡力,故B错误;
C.“哪吒”对盒子的压力和地面对盒子的支持力作用在同一物体上,且大小不同,不是一对相互作用力,故C错误;
D.“哪吒”对盒子的压力和盒子对“哪吒”的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
【针对练习15】如图所示,小明用绳子拉着小车在平直路面上匀速直线前进,下列说法正确的是( )
A.手拉绳的力与车拉绳的力是一对相互作用力
B.小车受到的拉力与地面对小车的阻力是一对平衡力
C.如果两个力三要素都相同,则它们可能是平衡力
D.绳子对小明的拉力是由绳子的弹性形变产生的
【答案】D
【详解】A.手拉绳的力与车拉绳的力是作用在同一物体上的两个力,不是一对相互作用力,故A错误;
B.由图可知,小车受到的拉力与地面对小车的阻力不在一条直线上,不是平衡力,故B错误;
C.如果两个力三要素都相同,即大小、方向、作用点相同,则它们不可能是平衡力,故C错误;
D.绳子对小明的拉力是由于绳子发生了弹性形变要回复原状,对使它发生形变的小明产生的弹力,故D正确。
故选D。
【针对练习16】如图所示是小明在一次魔术表演中看到的情景,一根火柴棒自由悬停在扑克牌上方,下列说法正确的是( )
A.火柴棒只受重力,处于平衡状态
B.火柴棒只受重力,处于非平衡状态
C.火柴棒处于平衡状态,所受重力和某物体对它竖直向上的力相互平衡
D.火柴棒处于平衡状态,它对扑克牌的压力和扑克牌对它的支持力相互平衡
【答案】C
【详解】AB.若火柴棒只受重力,受到的合力不为0,不可能自由悬停,故AB错误;
C.火柴棒自由悬停在扑克牌上方,处于静止状态,所以,火柴棒处于平衡状态,受到平衡力作用,它除受到重力外,还受到另一个力与重力平衡,两个力方向相反,所以,它所受重力和某物体对它竖直向上的力相互平衡,故C正确;
D.火柴棒水平自由悬停时,火柴棒对扑克牌没有压力,扑克牌对火柴棒也没有支持力,故D错误。
故选C。
【针对练习17】一个文具袋静止在水平桌面上,下列说法中正确的是( )
A.文具袋受到的重力和文具袋对桌面的压力是一对作用力与反作用力
B.桌子受到的重力和文具袋对桌子的压力是一对作用力与反作用力
C.文具袋受到的重力和桌子对文具袋的支持力相互平衡
D.桌子对文具袋的支持力和文具袋对桌子的压力相互平衡
【答案】C
【详解】A.文具袋受到的重力和文具袋对桌面的压力方向相同,不符合相互作用力的条件,所以不是一对相互作用力,故A错误;
B.桌子受到的重力和文具袋对桌面的压力是作用在同一物体上的两个力,且大小不相等,不符合相互作用力的条件,所以不是一对相互作用力,故B错误;
C.文具袋受到的重力和桌子对文具袋的支持力均作用在文具袋上,大小相等、方向相反、作用在一条直线上,符合二力平衡的条件,所以是一对平衡力,故C正确;
D.桌子对文具袋的支持力和文具袋对桌子的压力是作用在不同的物体上的两个力,不符合二力平衡的条件,所以不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
【针对练习18】一只气球只在竖直方向受到一对相互平衡的力的作用,则气球的运动状态是( )
A.一定匀速下降 B.一定静止
C.一定匀速上升 D.可能斜向上匀速运动
【答案】D
【详解】ABC.气球只受到竖直方向上一对平衡力的作用,故气球一定是处于平衡状态,即气球可能处于静止状态,或做匀速直线运动,故ABC不符合题意;
D.因平衡力的合力为零,此时气球可能沿任意的方向做匀速直线运动,故D符合题意。
故选D。
【针对练习19】如图,在真实空气环境中,将重5N小球从O点离开手竖直上抛到最高点B,然后下落回到O点,其中两次路过A点。先后路过A点的合力分别为F1和F2(不考虑空气浮力)下列说法正确的是( )
A.F1>F2 B.B点时处于平衡状态
C.F1=F2=5N D.B点时合力为0N
【答案】A
【详解】AC.小球第一次路过A点时,小球受到竖直向下的重力和竖直向下的空气阻力,则合力等于重力和空气阻力之和,则;第二次路过A点时,小球受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力,则合力等于重力和空气阻力之差,则,所以F1>F2,故A正确,C错误;
BD.小球在最高点B点时,只受重力的作用,受到的力为非平衡力,处于非平衡状态,合力不为0N,故BD错误。
故选A。
命题点4:探究二力平衡的条件
【针对练习20】如图1所示,甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)当小卡片平衡时,小华将小卡片旋转一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是探究二力平衡中 这一条件。
(2)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙的实验,同学们认为小华的实验甲优于小明的实验。其主要原因是( )
A.能使影响二力平衡的第三个力小到可以忽略不计
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
(3)小华想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢?他提出了自己的实验方案:用弹簧测力计拉着钩码 (选填“必须沿水平方向”“必须沿竖直方向”或“可以沿任意方向”)做匀速直线运动。
(4)小明也自选器材继续研究二力平衡条件,设计如图2所示的3个实验方案(钩码质量均为50g),其中,能验证二力平衡时两个力大小相等、方向相反的是 。(不定项)
(5)物理老师用橡皮筋、定滑轮、钩码、小绳子和同学们探究同一直线上二力的合成,实验装置如图所示,橡皮筋原长,在力、的共同作用下伸长到。(钩码每个重0.5N)
步骤一:通过比较图 两种情况,可知同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之 ,方向跟这两个力的方向相同。
步骤二:通过比较图乙和图丙两种情况,可知同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同。如果在乙图中那一侧拿走两个钩码,这一瞬间,橡皮筋在水平方向上受到的合外力为( )
A.水平向左1N B.水平向右1N C.水平向左0.5N D.水平向右0.5N
【答案】(1) 不能 是否作用在同一条直线上
(2)A
(3)可以沿任意方向
(4)abc
(5) 甲、丙 和 A
【详解】(1)[1][2]小卡片转过一个角度,小卡片两端的拉力就不在一条直线上,纸片就会转动,说明了不在同一直线上的两个力不能平衡,设计此实验步骤的目的是验证不在同一直线上的两个力是否平衡。
(2)小明将木块放在水平桌面上,木块和水平桌面上会产生摩擦力,会影响实验效果,用小卡片可以忽略摩擦力对实验的影响,故选A。
(3)因为平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,所以物体在只受两个力的作用下做匀速直线运动时,任意方向都适合;因为物体做匀速直线运动时,拉力与阻力始终平衡,与方向无关。
(4)abc三图小卡片均静止,拉力作用在同一物体上且方向相反,且拉力的大小均可改变,则都可以验证一对平衡力的大小相等、方向相反。
(5)[1][2]甲图,水平向右的两个力,共同作用,使橡皮筋伸长到E′,丙图,水平向右一个力作用,使橡皮筋伸长到E′,则由甲、丙两图所示实验可知,同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于两力之和,方向与这两个力方向相同。
[3]如图乙所示时,橡皮筋在水平方向上受到三个力,向右的拉力F1=0.5N×4=2N,向左的拉力F2=0.5N,以及A点受到的拉力F,因为橡皮筋静止,它受到的合力为零,所以,A点受到的拉力F=F1-F2=2N-0.5N=1.5N,方向向左;如果在乙图中那一侧拿走两个钩码,这一瞬间此处的拉力变为F′1=0.5N×2=1N,皮筋在水平方向上受到的合外力为F合=F+F2-F′1=1.5N+0.5N-1N=1N,方向向左,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【针对练习21】如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景:
(1)小华将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮, 并在线的两端挂上钩码, 使作用在小卡片上的两个拉力方向相反, 并通过调整 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能” 或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究 ;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是: ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们都认为小华的实验优于小明的实验,其主要原因是___________;
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)利用图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
【答案】(1)钩码个数
(2) 不能 二力平衡时,两个力是否在同一直线上
(3)把小卡片剪为两半
(4)A
(5)能
【详解】(1)拉力的大小等于钩码的重力,每个钩码的重力相同,钩码的数量越多,拉力就越大,所以,可以通过调整钩码个数来改变拉力的大小。
(2)[1][2]小卡片转过一个角度,小卡片两端的拉力就不在一条直线上,纸片就会转动,说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,应该用剪刀把卡片剪成两半,观察两半小卡片是否平衡即可。
(4)小明将木块放在水平桌面上,木块和水平桌面上间的摩擦力较大,当木块两端的拉力不相等时,因为受到摩擦力的作用,木块仍可能保持平衡,可能导致得出错误结论,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)因为小卡片很轻,重力的影响可以忽略,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。
命题点5:摩擦力的理解
【针对练习22】如图所示,传统石磨通过旋转磨盘来碾压谷物。下列操作中,主要目的是为增大摩擦的是( )
A.定期凿刻保持磨盘表面凹凸纹路清晰
B.减轻磨盘上方的负重以减少压力
C.向磨盘转轴处滴加菜籽油润滑
D.在磨盘底部加装滚珠轴承替代滑动摩擦
【答案】A
【详解】A.定期凿刻保持磨盘表面凹凸纹路清晰,可在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A符合题意;
B.减轻磨盘上方的负重而减小压力,可在接触面的粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦力,故B不符合题意;
C.向磨盘转轴处滴加菜籽油润滑,让接触面分离而减小摩擦,故C不符合题意;
D.加装滚珠轴承,可将滑动摩擦变为滚动摩擦来减小摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
【针对练习23】如图,质量为1kg的物体A被30N的水平压力F压在竖直的墙上处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.物体受到墙壁的摩擦力是30N
B.物体受到墙壁摩擦力的方向竖直向下
C.物体受到墙壁的摩擦力是滑动摩擦力
D.将压力F增大到原来的两倍,物体受到墙壁摩擦力的大小和方向都不变
【答案】D
【详解】ABC.质量为1kg的物体所受重力
物体被压在竖直的墙壁上时处于静止状态,此时物体受到平衡力的作用,在竖直方向上物体受到的重力与静摩擦力是一对平衡力,故静摩擦力的大小等于重力大小,方向与重力的方向相反,为竖直向上,故ABC错误;
D.将压力F增大到原来的两倍,物体仍静止,在竖直方向上,物体受到墙壁的静摩擦力和物体的重力仍平衡,大小仍等于物体A的重力,方向仍为竖直向上,故D正确。
故选D。
【针对练习24】如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的图线分别是图乙中的①和②。两次对应的弹簧测力计示数分别为、,下列说法中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由图乙可知,s−t 图线①和②均为过原点的斜直线,说明两次木块都做匀速直线运动。相同时间内①的路程长,由可知,①的速度大,即; 当木块在水平方向上做匀速直线运动时,处于平衡状态,此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反。 两次情况下物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同,则两种情况下木块所受滑动摩擦力f1=f2,由于两次拉力F1和F2分别与对应的滑动摩擦力大小相等,则F1 =F2。故C正确,ABD错误。
故选C。
【针对练习25】小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断不正确的是( )
A.0~3s,箱子受到摩擦力大小为3N B.t=5s时,箱子受到摩擦力大小为9N
C.3~9s,箱子受到摩擦力大小不变 D.9~12s,箱子受到合外力为0
【答案】B
【详解】A.由图丙可知,0~3s,箱子处于静止状态,根据二力平衡可知,水平方向上推力等于摩擦力,由图乙可知,0~3s,推力为3N,因此箱子受到的摩擦力为3N,故A正确,不符合题意;
BCD.由图丙可知,9~12s,箱子做匀速直线运动,处于平衡状态,箱子受到合外力为0,此时推力等于滑动摩擦力,由图乙可知,此时的推力为6N,因此滑动摩擦力为6N;在3~12s,箱子始终处于运动状态,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,因此摩擦力始终不变,因此在t=5s时,箱子受到摩擦力大小仍为6N,故CD正确,不符合题意,B错误,符合题意。
故选B。
【针对练习26】如图,用6N的力握住总重为5N的水瓶静止不动,此时瓶子受到的静摩擦力大小为 N,方向为 (选填“竖直向下”或“竖直向上”);若握力增大到8N,则手与水杯之间摩擦力的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 5 竖直向上 不变
【详解】[1][2]水瓶静止悬在空中,处于平衡状态,水瓶受到竖直方向上的摩擦力和重力是一对平衡力,所以水瓶受到的摩擦力的方向为竖直向上,大小等于水瓶的总重力的大小,即为5N。
[3]手的握力增大为8N,水瓶仍然静止不动,所以摩擦力与重力仍然平衡,水瓶的总重力不变,因此手与水瓶之间摩擦力的大小不变。
【针对练习27】如图,物体A和物体B叠放在水平桌面上,水平拉力为F=5N,作用在物体B上,使AB一起做匀速直线运动,f1和f2分别表示B与A、B与桌面的摩擦力的大小,则f1= ,f2= 。
【答案】 0 5N
【详解】[1][2]由图可知,拉力作用在B上,AB一起做匀速直线运动,AB之间没有相对运动和相对运动的趋势,所以B与A之间的摩擦力。
以AB整体为研究对象,AB整体受到向右的拉力做匀速直线运动,B受到桌面的摩擦力与拉力是一对平衡力,则B与桌面的摩擦力
【针对练习28】如图甲所示,置于水平地面上的物体受到方向不变的水平推力作用,其F—t和v—t图像分别如图乙和图丙所示,由图像可知t=3s时物体受到的摩擦力为 N,t=8s时物体受到的摩擦力为 N。
【答案】 10 20
【详解】[1]由图丙可知,当t=3s时,物体处于静止状态,受力平衡,摩擦力等于推力,由图乙可知,此时的推力为10N,所以摩擦力等于10N。
[2]由图丙可知,t=8s时,物体做加速运动,受到的摩擦力是滑动摩擦力,在10至15秒内,物体做匀速运动,受力平衡,滑动摩擦力等于推力等于20N,滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度及压力大小有关,在整个过程中接触面的粗糙程度及压力大小均不变,所以滑动摩擦力大小不变,所以t=8s时物体受到的滑动摩擦力也为20N。
【针对练习29】如图所示,重400N的木箱静止在水平地面上,小明用100N的水平向右的推力推它,但没有推动,此时木箱受到的摩擦力为 N;当推力增大至200N时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到的摩擦力为 N;当推力增大至300N时,木箱受到的摩擦为 N。
【答案】 100 200 200
【详解】[1][2]小明用100N的水平推力推不动木箱,木箱处于静止状态,木箱受到的推力与摩擦力二力平衡,此时木箱受到的摩擦力为100N,当推力增大至200N时,木箱做匀速直线运动,木箱受到的推力与摩擦力二力平衡,此时木箱受到的摩擦力为200N。
[3]滑动摩擦力与物体受到的压力和接触面的粗糙程度有关,当推力增大至300N时,因压力和接触面的粗糙程度均不变,因此木箱受到的摩擦力仍然为200N。
【针对练习30】如图所示,材质相同的 A、B 两物体叠放在水平桌面上受到方向相反的两个水平拉力,此时,AB 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动。已知 F1=6N,F2=2N。那么物体 A 受的摩擦力大小为 N,水平桌面对物体 B 的摩擦力为 N。若将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,用水平力 F3 推 A 使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力 F3 的大小为 N。
【答案】 6 4 4
【详解】[1]物体A、B 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动,则A相对于B处于静止状态,已知A受到拉力F1=6N,则物体 A 受的摩擦力大小为6N。
[2]物体A、B 一起在拉力的作用下一起向右匀速运动,则B相对于水平桌面处于匀速运动状态,则B处于平衡状态;由于物体 A 受的摩擦力大小为6N,则物体 B上表面受的摩擦力大小为6N,已知B受到拉力F2=2N,则物体 B 下表面受的摩擦力
由于力的作用是相互的,则水平桌面对物体 B 的摩擦力为4N。
[3]将物体A、B 看做一个整体,将 A、B 紧靠着放在该水平桌面上,则物体A、B 对水平桌面的压力大小不变,接触面粗糙程度不变,所以物体A、B 与水平桌面的摩擦力大小不变;由于 A、B 两物体叠放在水平桌面上时,物体 B 下表面受的摩擦力为4N时,A、B 一起向右匀速运动,则 A、B 两物受的摩擦力为4N,所以A、B 紧靠着放在该水平桌面上时,物体A、B 受的摩擦力仍为4N时,则推力 F3 的大小为4N时,它们一起匀速运动。
【针对练习31】(2024·甘肃兰州·中考真题)如图所示,小木块A与长木板B叠放在水平台面上,对长木板B施加一个水平向右的拉力F,当时,弹簧测力计的示数为2N,小木块A保持静止,长木板B恰好向右做匀速直线运动,下列说法中不正确的是( )
A.B对A产生的滑动摩擦力大小为2N,方向水平向右
B.地面对B产生的滑动摩擦力大小为3N,方向水平向左
C.当时,弹簧测力计的示数为5N
D.若对A施加一个竖直向上的拉力,则地面对B产生的滑动摩擦力会减小
【答案】C
【详解】A.水平匀速拉动B时,A相对地面保持静止,处于平衡状态,在水平方向A受到两个力的作用,水平向左的拉力,水平向右的滑动摩擦力,二力平衡,拉力与滑动摩擦力大小相等,此时测力计的示数为2N,则B对A的滑动摩擦力大小为2N,方向水平向右。故A正确,不符合题意;
B.由于B相对地面和A向右做匀速直线运动,在水平方向受到三个力的作用,A对B水平向左的滑动摩擦力f1、水平向右的拉力、地面对B水平向左的滑动摩擦力f2,三力平衡,它们之间的关系为
B对A的滑动摩擦力大小为2N,由于物体间力的作用是相互的,A对B的滑动摩擦力f1大小为2N,所以地面对B产生的滑动摩擦力大小
故B正确,不符合题意;
C.当拉力F=8N时,A对B的压力不变,A与B之间接触面的粗糙程度也不变,则A与B之间的滑动摩擦力大小不变,仍为2N,又A相对地面仍处于静止状态,受力平衡,故此时测力计的示数大小等于滑动摩擦力,仍为2N,故C错误,符合题意;
D.若对A施加一个竖直向上的拉力,B对地面的压力变小,由影响滑动摩擦力大小的因素可知,在B与地面之间接触面的粗糙程度不变时,地面对B产生的滑动摩擦力会减小,故D正确,不符合题意。
故选C。
【针对练习32】(2024·四川眉山·一模)如图所示,叠放在一起的方形物体A和B,在大小为的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为10N
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为10N
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为10N,物体B受到的摩擦力为0
【答案】B
【详解】以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则
两种情况下A受到的摩擦力相等;甲图, AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,B不受摩擦力的作用;乙图以A为研究对象,A做匀速直线运动,根据相互作用力,B也受到A施加的大小相等方向相反的摩擦力,在水平方向受拉力F和B对它的静摩擦力作用,且
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【针对练习33】(2023·甘肃武威·中考真题)如图甲所示,小阳乘坐机场水平电梯时,放在电梯上的手提箱与水平电梯以相同速度匀速直线前进,乙图是手提箱在水平电梯上的简化图,请在乙图中画出手提箱此时受力的示意图。
【答案】
【详解】对手提箱受力分析可知,手提箱受到竖直向下的重力G,竖直向上的水平电梯的支持力F,手提箱做匀速直线运动,处于受力平衡状态,若手提箱受到水平电梯的摩擦力,则此时手提箱在水平方向受力不平衡,将不能保持匀速直线运动,故可知手提箱只受到竖直向下的重力G和竖直向上的水平电梯的支持力F,不受摩擦力作用,力的示意图如下图所示
【针对练习34】(2024·贵州贵阳·一模)如图所示是利用传送带将货物匀速传送到高处的情景,请在答题卡的简化图中画出其中一货物所受重力G和摩擦力f的示意图(作用点画在O点)。
【答案】
【详解】物体受到重力,方向竖直向下,物体在传送带上时,相对于传送带有下滑的趋势,故摩擦力的方向平行于斜面向上,作用点都可以近似在物体的重心,如下图所示:
【针对练习35】(2024·四川达州·一模)如图所示,物体A静止于粗糙斜面B上,请作出物体A的受力示意图(物体A的重心已作出。)
【答案】
【详解】物体A静止于粗糙斜面B上,相对于B有向下运动的趋势,则物体A受到的摩擦力f平行于斜面向上,支持力F垂直于斜面向上,重力G竖直向下,作用点在物体重心上。如图所示
命题点6:探究滑动摩擦力的影响因素实验
【针对练习36】小菲为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)如图甲所示,实验时用弹簧测力计水平向右拉动木块,使其做 直线运动。小车到达斜面底部后由于 会继续向前滑行;
(2)比较乙、丙两次实验,小付得到初步结论:在接触面粗糙程度一定时, 越大,滑动摩擦力越大;
(3)比较图丙、丁两次实验,可得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”),图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,则木块B 受到的摩擦力为 N,图丁中A、B一起做匀速直线运动时,木块A、B之间的细绳 的拉力为 N;
(4)实验结束后,爱思考的小菲对实验装置进行了如图戊所示的改动,重复实验发现效果更好,实验过程中 (选填“需要”或“不需要”)拉动长木板 B 做匀速直线运动;
(5)请你提出一个猜想:滑动摩擦力的大小还可能与 有关。(合理即可)
【答案】(1) 匀速 惯性
(2)压力
(3) 无关 0 0.6
(4)不需要
(5)速度
【详解】(1)[1]实验中要做到匀速直线拉动物体,物体受到的拉力和摩擦力是平衡力,由二力平衡条件得到摩擦力和拉力大小相等。
[2]一切物体都具有惯性,所以,小车到达底部后,由于惯性,继续保持原来的运动状态向前运动。
(2)比较乙、丙两次实验知道,压力不同,接触面粗糙程度相同,压力越大,测力计示数也越大,则滑动摩擦力越大,实验说明:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[1]比较图丙、丁两次实验,压力相同,接触面粗糙程度相同,接触面的面积不同,弹簧测力计示数相同,可得出结论滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
[2][3]图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,B相对A没有相对运动的趋势,则木块B受到的摩擦力为0N;图乙中绳子对A的拉力为0.6N,可知A受到的滑动摩擦力为0.6N,A和B质量相同,对支持面的压力相同,丁图中A受到水平向右的拉力、水平向左的摩擦力和绳子的拉力,三个力是平衡力,绳子的拉力
(4)由所示实验知道,拉动木板时物块保持不动,即相对地面静止,物块处于平衡状态,滑动摩擦力的大小等于测力计的拉力大小,故实验时不必匀速拉动长木板。
(5)根据实验分析提出猜想:滑动摩擦力的大小可能与物体的运动速度有关。
【针对练习37】如图1是探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验,放置在水平桌面上的物体A是一个长木板,木板表面铺有材质相同的砂纸,但Ⅰ号砂纸和Ⅱ号砂纸的粗糙程度不同,物体B是一长方体木块,物体C是一个金属块。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计 拉动木块B。
(2)在探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关时,图1中的实验是通过 两图的过程来实现这一目的;分析甲,乙两图可知:滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)本实验操作上可能会遇到若干困难,请你写出一种: 。
(4)小明设计了如图2中丁所示的装置来验证滑动摩擦力的大小是否与速度有关,定滑轮摩擦忽略不计,启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止;减小传送带的速度,当弹簧测力计的示数再次稳定后,小明发现弹簧测力计的示数 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
(5)【拓展】小明还想比较相同材料的新、旧两双运动鞋鞋底的粗糙程度(新鞋重力为4N,旧鞋重力为)。如图2中戊所示,他用弹簧测力计沿水平方向拉鞋子在同一水平面上做匀速直线运动,结合图中信息 (选填“能”或“不能”)判断出新鞋鞋底更粗糙。
【答案】(1)匀速直线
(2) 甲、丙 压力大小
(3)难于控制木块做匀速直线运动
(4)不变
(5)能
【详解】(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡条件可知,拉力大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)[1]要探究摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关时,需使压力大小相同,改变接触面粗糙程度,甲、丙图符合题意。
[2]分析图中甲、乙两次实验知,接触面粗糙程度相同,而压力大小不同,故可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
(3)实验中他们发现很难保持弹簧测力计示数的稳定性,很难读数,原因是难于控制木块做匀速直线运动,手对弹簧测力计拉力大小变化导致的。
(4)启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面处于静止状态,此时弹簧测力计绳子对木块的拉力水平向右与木块所受滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,减小传送带的速度,当弹簧测力计的示数稳定后,由于压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,所以弹簧测力计示数不变。
(5)根据题意可知新鞋的压力比旧鞋小,但是测量的摩擦力却比旧鞋大,所以可得出新鞋鞋底较粗糙。
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