内容正文:
重力与摩擦力
一、重力
1. 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,通常用字母G表示。
地球附近的所有物体都受到重力的作用。重力的施力物体是地球,重力
的方向总是竖直向下。
2. 物体所受重力的大小跟它的质量成正比,其比值是定值,即G =
mg,其中g = 9.8 N/kg,它表示质量为1 kg的物体所受的重力为9.8 N。
粗略计算时,g可取10 N/kg;g在不同的星球上,其数值一般不同,如在
月球上,g月 = g地。
3. 重心指物体所受重力的作用点。几何形状规则且质量分布均匀的
物体,重心在它的几何中心;形状不规则的物体,可通过悬挂法或支撑
法找到它的重心。
注意点:①物体的重心可以在物体上,也可以在物体外;②物体重
心的位置与物体所在的位置、放置状态和运动状态无关。
二、摩擦力
1. 摩擦力是指相互接触的物体间存在的一种阻碍它们发生相对运动
的相互作用力。
2. 相互接触的两个物体将要运动时,接触面间存在一种阻碍它们要
发生相对运动的摩擦叫静摩擦。
3. 一个物体在另一个物体表面发生滑动时,接触面间产生阻碍它们
相对运动的摩擦叫滑动摩擦。滑动摩擦力的大小与接触面间的压力以及
接触面的粗糙程度有关。压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
4. 摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势相反,有时
起阻力作用,有时起动力作用。
5. 增大摩擦和减小摩擦的方法。
(1)增大摩擦的方法有增大压力、增加接触面的粗糙程度、用滑
动代替滚动等。
(2)减小摩擦的方法有减小压力、使接触面变光滑(加润滑
油)、使接触面不发生直接接触、变滑动为滚动等。
易考点:①重力的方向,重力与质量的关系,g的意义及重力大小的计
算,画重力的示意图。②摩擦力方向的判断,影响滑动摩擦力大小的因
素以及增大摩擦和减小摩擦的方法。
知识点一 重力的示意图
如图所示为跳台滑雪比赛中运动员在空中滑翔时的场景,此时运动
员所受重力的示意图正确的是( )。
A. B. C. D.
运动员在空中滑翔时所受重力的作用点在运动员的重心,重
力的方向是竖直向下的,观察各选项可知D正确。
D
本题考查重力示意图的画法,重力的作用点是物体的重心;
不管物体是否运动,运动方向如何,重力的方向总是竖直向下的。
由于受运动员运动方向的影响,误认为重力的方向与运动方
向一致。
知识点二 重力与质量的关系
某小组的同学在“探究物体所受重力大小与哪些因素有关”的实验中
探究物体重力大小与质量的关系时,按照如图甲所示的方式把钩码逐个
挂在弹簧测力计下,分别测出它们受到的重力,并记录在表中。
质量m/g 100 200 300 400 500
重力G/N 1 3 4 5
(1)实验中,不使用其他物体而选择使用钩码的好处是 。
(2)如图甲所示为他第2次测量中弹簧测力计的示数,该弹簧测力计的
分度值是 N。请将此时弹簧测力计的示数填入上表的空格处。
(3)根据表中的实验数据,请在图乙中画出重力与质量的关系图像。
(4)由图像可得出的结论是 。
(5)本实验需要多次测量,其目的与以下实验中多次测量目的相同
的是 (填字母)。
A. 探究反射角与入射角的关系 B. 用刻度尺测量物体的长度
(1)实验中,不使用其他物体而选择使用钩码的好处是因
为钩码的质量是确定的,可以直接读出质量。(2)弹簧测力计的分度
值指其最小刻度所代表的量。(3)作图时注意横坐标和纵坐标分别为
质量和重力。(4)从所作的图像可以看出是一条直线。(5)探究重力
与质量的关系时,多次实验的目的是使实验结论具有普遍性。
(1)能直接读出钩码的质量
(2)0.2 2 (3)如右图所示。 (4)物体所受重力与质量成正比 (5)A
重力是地球对物体的吸引力,重力与质量的比值g ≈ 9.8
N/kg。g值受物体与地心的距离影响,在同一地点,g值为定值,即重力与质量成正比。另外,本题还涉及弹簧测力计的使用、直角坐标系作
图、多次测量以使结论具有普遍性等知识、技能和方法。
本实验进行多次测量是为了使实验结论更具有普遍性。用
刻度尺测量物体的长度,进行多次测量求平均值是为了减小测量误差。
知识点三 重力的计算
小明对太空中的星球非常感兴趣,他从网上查阅资料得知:在甲、
乙两个星球表面,物体的重力G与其质量m的关系图像如图所示。
(1)同一物体在甲星球表面受到的重力 (填“大于”“等于”或“小于”)
其在乙星球表面受到的重力。
(2)根据图像中的信息可知:甲星球表面物体的重力G与其质量m的关
系式为 。
(3)小明的质量为50 kg,如果他到达乙星球表面,那么他在乙星球表
面所受重力的大小为 N。
(1)由图像可知,相同质量的物体在甲星球表面受到的重
力大于其在乙星球表面受到的重力。(2)由图像可知,当甲星球表面
物体的质量为8 kg时,其受到的重力为120 N,则甲星球表面物体的重力
与其质量的比值g甲15 N/kg,则G=m×15 N/kg。(3)由
图像可知,乙星球表面物体的质量为10 kg时,其受到的重力为50 N,则
乙星球表面物体受到的重力与其质量的比值g乙5 N/kg。
小明到达乙星球表面时,他的质量不变,仍为50 kg,则他在乙星球表面
所受的重力G小明=m小明g乙=50 kg250 N。
(1)大于 (2)G=m×15 N/kg (3)250
本题考查重力的计算,解题的关键是从图像中获取相关信
息,求出甲、乙星球表面物体所受重力与其质量的比值。
能从图像中提取有用信息即可正确解答。
知识点四 影响滑动摩擦力大小的因素
某实验小组用如图所示的装置研究滑动摩擦力,在用5 N的水平向左
的拉力F匀速拉动木板B的过程中,物体A静止不动,此时弹簧测力计的
示数为2 N。下列说法中错误的是( )。
A. 物体A受到的摩擦力为滑动摩擦力
B. 物体A受到的摩擦力大小为2 N,方向水平向左
C. 木板B受到地面给它的水平向左的摩擦力
D. 若增大拉力F,则物体A所受摩擦力的大小保持不变
当拉动木板B向左运动时,物体A相对于木板B向右滑动,因
此物体A受到的摩擦力为滑动摩擦力,A正确;物体A相对于地面保持静止,受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,这两个力大小相等,B正确;木板B相对于地面向左运动,受到的摩擦力方向与相对运动方向相反,故摩擦力向右,C错误;若增大拉力F,物体A对木板B的压力和接触面的粗糙程度都不变,则所受摩擦力的大小保持不变,D正确。
C
本题考查影响滑动摩擦力大小的因素,滑动摩擦力的大小只
与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关。
本题易错选D,学生会误认为增大拉力F时,物体A所受的摩
擦力也会增大。
【白银】小宇要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,他猜想影响滑
动摩擦力大小的因素可能有:A. 接触面所受的压力大小;B. 接触面的粗
糙程度;C. 物体运动的速度。接下来小宇通过如图所示的实验操作开展
探究。
(1)进行如图甲、乙、丙所示的实验时,弹簧测力计必须沿水平方向
拉着物体做 运动。
(2)要验证猜想B,需按照 (填“甲、乙”“甲、丙”或“乙、丙”)两
图所示进行对照实验。
(3)比较甲、乙两图的实验,得到的实验结论是
。
(4)在本次实验中运用的研究方法是转换法和 。
(5)小颖发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定,于是
改进了实验装置,如图丁所示。改进后长木板 (填“一定”或“不一
定”)要做匀速直线运动。
(1)进行如图甲、乙、丙所示的实验时,弹簧测力计必须
沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,拉力大小才等于摩擦力的大小。
(2)要验证滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,需要控制压
力大小相同和速度大小相同。(3)甲、乙两图中,接触面的粗糙程度
相同,图乙中压力大,受到的滑动摩擦力也大,故可得出实验结论:接
触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。(4)在本次实
验中运用的研究方法是转换法和控制变量法。(5)如图丁所示,木块
相对地面处于静止状态,受到的弹簧测力计拉力与受到的摩擦力大小相
等,故改进后长木板不一定要做匀速直线运动。
(1)匀速直线 (2)甲、丙 (3)接触面的粗糙程度相同
时,压力越大,滑动摩擦力越大 (4)控制变量法 (5)不一定
“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验原理是物体静止或做匀速直线运动时,弹簧测力计的读数等于摩擦力的大小。影响摩擦力大小的因素有接触面所受的压力大小和接触面的粗糙程度,实验过程中要严格控制变量。
本实验中,若保持木块静止而拉动下面的长木板,长木板
的运动是不需要匀速的。
影响滑动摩擦力大小的因素。
1. 【温州】利用频闪照相技术,拍摄被击出的羽毛球在相同时间间隔的
位置如图所示,则从①→②过程中,羽毛球重力和速度的变化是
( C )。
A. 重力变小,速度变大 B. 重力变小,速度变小
C. 重力不变,速度变大 D. 重力不变,速度变小
C
2. 物体所受重力的作用点叫作重心。下列关于重心的说法中正确的是
( C )。
A. 物体的重心一定处于物体内部的某点处
B. 一个物体只有在重心位置才受到重力作用
C. 质量分布均匀的圆柱体的重心在其轴线的中点
D. 球体的重心位置一定在球心
C
3. 使用利用皮带转动的机器时,工人师傅会在机器的转轴处加润滑油,
而在皮带上打一些皮带蜡,这两种做法( B )。
A. 前者是为了增大摩擦,后者是为了减小摩擦
B. 前者是为了减小摩擦,后者是为了增大摩擦
C. 都是为了增大摩擦
D. 都是为了减小摩擦
B
4. 如图所示,水平地面上有A、B、C三个物体,A、B放在C上,水平力F
作用于C,使A、B、C一起向左做匀速运动,则各接触面间的摩擦力的情
况是( C )。
A. A对C有向右的摩擦力 B. C对B有向左的摩擦力
C. 地面对C有向右的摩擦力 D. C受到三个摩擦力的作用
C
5. 如图甲所示为“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验装置,实
验器材有粗糙程度不同的长木板A和B、物块(质量已知)、砝码、弹簧测力计。下列说法中不正确的是( C )。
A. 实验中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动
B. 通过分析图乙中压力FN和拉力F的图像可知,接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比
C. 通过进一步分析图乙可知,长木板B的接触面更粗糙
D. 在同一次实验中,当用不同的速度匀速拉同一物块时,弹簧测力计的
示数不变
√
6. 田径比赛中的跳高项目,经历了跨越式、剪式、滚式、俯卧式、背越
式五次技术性的革命。目前运动员普遍采用背越式技术(如图所示),
下列说法中正确的是( C )。
A. 采用背越式技术,其目的是使起跳时人体重心可以高出横杆
很多
B. 背越式跳高时,人跃起后不再受重力的作用
C. 背越式掌握得好的运动员,过杆时重心可以低于横杆
D. 背越式掌握得好的运动员,过杆时重心一定在运动员身上
C
7. 一个物体在地球上的重力为235.2 N,则它的质量为 kg。若将
它移至月球上,则它的质量为 kg,受到的重力为 N。
(g月= g地,g地取9.8 N/kg)
24
24
39.2
8. 如图所示,叠放在一起的物体A、B在大小为F=3 N的恒力作用下均沿
水平面做匀速直线运动,则图甲中B受到的摩擦力等于 N,图乙中B
对A的摩擦力的方向是水平向 。
0
右
9. 如图所示,竖直的墙壁上用细绳悬挂着一个小球,请画出小球所受的
细绳拉力和重力的示意图。
【答案】如图所示。
10. 【湖州】小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时,不时地往手上吐口
水,询问后得知是为了防止打滑。但为什么许多场合写着“地板湿滑
小心慢走”?于是他找来弹簧测力计、滴管、一块油漆过的木块和一
杯水进行探究。如图所示,在水平玻璃桌面上滴不同滴数的水并涂
匀,立即让木块在玻璃桌面上做匀速直线运动,测出摩擦力,记录
数据如下表所示:
实验次序 1 2 3 4 5
水滴数/滴 5 10 15 20 25
摩擦力/N 1.3 1.5 1.8 1.4
(1)该实验基于的假设是 。
(2)第5次实验中弹簧测力计的示数如图所示,为 N。
(3)随着水滴的增加,摩擦力的大小变化趋势更接近以下四幅图中
的 (填字母)。
A. B. C. D.
摩擦力大小可能与水滴多少有关
1.2
B
11. 小军在学习重力知识的过程中,经历了以下活动:
(1)在判断重力方向时,小军利用了如图甲所示的装置进行实验,首
先将铁架台放在水平桌面BC上,用细线将铁球悬挂在铁架台的O点,实
验中缓慢增大铁架台底面与水平桌面BC间的倾角,根据
的现象可以判断出重力的方向。实验中不断改变铁架台底
面与水平桌面间的倾角,是为了 。
OA始终与水
平面BC垂直
多次实验获得普遍规律
(2)物体所受重力大小和质量的关系是G = mg。查阅资料发现:g值的大小不仅与地球纬度有关,还与海拔有关。如下表所示为某地区的g值与海拔的大致关系:
海拔h/km 0 0.5 1 1.5 2 2.5
g/(N/kg) 9.7949 9.7934 9.7918 9.7903 9.7888 9.7873
小军认为利用该表中的数据可粗略测出该地区某山峰的海拔(约几百
米),并选用了如图乙所示的器材进行实验。该实验的原理是
。
(3)小军利用图乙所示的器材 (填“能”或“不能”)粗略测出此
山峰的海拔,理由是 。
g =
不能
g值的大小随海拔变化不明显
1. 【怀化】生活中有的摩擦是有用的,有的摩擦是有害的。下列情况中
属于减小摩擦的是( C )。
A. 图甲:自行车刹车时用力捏车闸
B. 图乙:体操运动员上器械前,手上要涂防滑粉
C. 图丙:在冰壶运动中,运动员不断擦拭冰面
D. 图丁:饮用水瓶瓶盖上刻有竖条纹
C
2. 四个密封容器中装有质量相等的水,将它们放在地球的不同地方(如
图所示,其中黑色部分表示水)。对水静止时的描述,最接近实际的示
意图是( C )。
A. B. C. D.
C
3. 【常州】小明在游览某市古迹“文笔塔”时,利用一根细棉线和一个小
铁球,对一根立柱是否竖直展开实验探究,现象如图甲、乙所示。相对
于立柱底端而言,该立柱顶端( B )。
A. 略向东南方向倾斜 B. 略向西南方向倾斜
C. 略向西北方向倾斜 D. 略向东北方向倾斜
B
4. 某小组利用天平、弹簧测力计、若干钩码等器材探究“物体所受重力
大小与物体质量的关系”,实验数据记录如表所示。下列说法中不正确
的是( B )。
m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
G/N 1 2 3 4 5
A. 利用原有器材,在月球表面可以完成本实验
B. 本实验中多次实验是为了减小误差
C. 由表中数据可知,物体的重力与其质量成正比
D. 换用质量为600 g的钩码,会测得其所受重力为6 N
B
5. 如图所示,一个空心均匀球壳里注满水,球的正下方有一个小孔,在
水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会
( D )。
A. 一直下降 B. 一直上升
C. 先上升后下降 D. 先下降后上升
【解析】装满水时重心在球心处,随着水从小孔不断流出,重心位
置不断下降,当水流完后,重心又上升到球心处,故重心的位置先
下降后上升。
D
6. 如图所示,一木块A放在水平放置的长木板B上,在拉力F的作用下,
A、B一起向右运动,且保持相对静止,则下列说法中正确的是
( B )。
A. 若A、B一起向右做加速运动,则B对A的摩擦力水平向左
B. 若A、B一起向右做减速运动,则B对A的摩擦力水平向左
C. 若A、B一起向右做匀速运动,则B对A的摩擦力水平向左
D. 只要A、B一起向右运动,B对A的摩擦力就水平向左
B
【解析】若A、B一起向右做加速运动,则B对A的摩擦力水平向右,该
摩擦力维持A和B一起向右加速,且保持相对静止,A错误;若A、B一起
向右做减速运动,则B对A的摩擦力水平向左,此时摩擦力方向与运动方
向相反,B正确;若A、B一起向右做匀速运动,则B对A没有摩擦力,C
错误;A、B一起加速、减速、匀速向右运动时,受到的摩擦力情况不一
样,D错误。
7. 【德阳】如图所示,物体A处于静止状态,物体B在拉力的作用下向右
做加速运动。请在图中画出物体A所受的摩擦力f和支持力N的示意图
(力的作用点图中已标出)。
【答案】如下图所示。
8. 小金想把弹簧测力计改装成“质量秤”。他用量程为0~5 N的弹簧测力计
测量不同物块的重力,将所得数据记录于下表中。(g取10 N/kg)
物块的质量/g 100 200 300
弹簧测力计的示数/N 1 2 3
(1)小金改装的原理是m= (填公式)。
(2)利用该“质量秤”可测得物体的最大质量为 g。
(3)已知月球上的g约为地球上的,若把如图所示的弹簧测力计移至
月球表面,则称量同一物体时指针的示数将 (填字母)。
A. 变大 B. 变小
C. 不变 D. 不能确定
500
B
9. 【本溪】在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小平完成了如
图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时,小平用弹簧测力计
水平拉动木块,使它沿水平方向做匀速直线运动。
(1)甲实验中木块受到的摩擦力大小为 N,如果水平拉动木块
向右做加速运动,那么木块受到的摩擦力将 (填“变大”“变小”
或“不变”)。
1.2
不变
(2)比较甲、乙两次实验数据,是为了探究滑动摩擦力的大小与
的关系。
(3)比较甲、丙两次实验数据, (填“能”或“不能”)得出滑动
摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论,判断依据是
。
接
触面受到的压力
不能
没有控制
压力大小一定
(4)小平得出滑动摩擦力与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度的
关系后,还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到的压强的关系,他选择
了一个长、宽、高都不相等且各表面粗糙程度相同的木块,设计了两种
方案,你认为合理的是 (填字母)。
A. 木块平放在木板上,在木块上加不同质量的砝码,拉动木块,比较两
次滑动摩擦力的大小
B. 把木块分别平放、侧放在木板上,拉动木块,比较两次滑动摩擦力的
大小
B
1. 摩托车做飞越障碍物的表演时,为了减小向前翻车的危险,下列说法
中正确的是( B )。
A. 应该前轮先着地
B. 应该后轮先着地
C. 应该前、后轮同时着地
D. 哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系
B
2. 一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在粗糙的水平桌面上,另一半
挂在桌边,如图甲所示,此时链条的重心为C1;若在链条两端各挂一个
质量为的小球,如图乙所示,则此时链条的重心为C2;若在链条两端
和中央各挂一个质量为的小球,如图丙所示,则此时链条的重心为C3
(C1、C2、C3在图中均未标出)。比较三个链条重心的高度h1、h2和h3的
关系是( D )。
A. h1 = h2 = h3 B. h1 < h2 < h3
C. h1 > h2 > h3 D. h1 > h3 > h2
D
【解析】分别研究桌面以上部分和桌面以下部分,则可得出两部分的重
心;连接两点,则连线与角平分线的交点即为重心位置,如图所示。由
图可得出h1 > h3 > h2。
3. 如图所示,把一根木棒斜靠在墙上处于静止状态,此时木棒受到重
力、墙和地面对木棒的支持力和摩擦力的作用。请在图中画出木棒受到
的力的示意图。
【答案】如图所示。
4. 一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板,以中线MN为界,对比
观察左右两部分,发现粗糙程度可能不一样。哪一侧更粗糙呢?同学们
对此进行了研究。
(1)①小华将滑块放在木板上,通过细线和固定的弹簧测力计相连,
如图甲所示。水平向右拉动木板,待示数稳定时,记下滑块经过左、右
两部分时弹簧测力计的示数F左和F右,若F左 > F右,则木板的 侧更粗糙,实验时 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。
②小华的左、右手戴上同样的手套,木板水平对称地放在左、右手上。
现在左手向左、右手向右,使两手距离快速增大,若木板向左运动,则
木板 侧更粗糙。
左
不需要
左
(2)小明用如图乙所示的实验装置,进行如下操作:
Ⅰ.将轻质弹簧的一端分别固定在板上MN左、右两侧的P、Q点,另一端分别与同一滑块接触。
Ⅱ.移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,使滑块越过MN
但不滑离木板。
Ⅲ.分别测出滑块越过MN后滑行的距离x1和x2。
小明想根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度,小华提出异议。
①为了能根据x1和x2的大小关系作出正确判断,请指出小明实验中存在
的问题是 。
②简述改进方法:
。
不能确定滑块经过中线MN时的速度相同
将轻质弹簧的一端固定在中线MN上,另一端分别
与同一滑块接触,移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,
使滑块不滑离木板,分别测出滑块滑行的距离x1和x2
(3)小红使滑块分别从左、右两侧滑上木板,测出滑块运动的速度,
作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v与时间t的关系图像如图
丙所示,则图线 (填“a”或“b”)所对应的接触面更粗糙,判断的依
据是 。
b
图线b物块的速度变化快
$$