内容正文:
知识点1 牛顿第一定律 惯性
1.阻力对物体运动的影响:伽利略认为物体的运动不需要力来维持,运动的物体会停下来是因为受到了________。如果物体受到的阻力为零,物体将会做________。力是改变物体________的原因。
2.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持________状态或________状态。
3.惯性
(1)一切物体都有保持原来运动状态________的性质。
(2)惯性是物体本身的________属性,一切物体都具有惯性;惯性大小只与物体的________有关。物体的________越大,________越大,其运动状态越难以改变。
(3)惯性的利用与防止:①利用:如拍打衣服除尘、撞击可以使锤头紧套在把柄上和跳远项目等;②防止:坐车系安全带、汽车限速行驶、车辆行驶要保持距离等。
关键点拨:(1)牛顿第一定律:不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。
(2)惯性的理解:惯性不是力,不能用“受到惯性”“惯性作用”或“惯性力”表述。
知识点2 二力平衡
1.平衡状态:物体在受到几个力的作用时,如果能保持________或________状态,我们就说该物体处于平衡状态,即这几个力相互平衡。
2.二力平衡条件:同时作用在一个物体上的两个力,大小________、方向________,并作用在________上(口诀:同体、等大、反向、共线)。
3.力与运动的关系
物体受力条件
物体运动状态
说明
力不是产生(维持)运动的原因
受非平衡力,合力不为0
力是改变物体运动状态的原因
关键点拨:(1)由物体受力判断物体的运动状态:①当物体受平衡力时,一定处于平衡状态;②当物体受非平衡力时,一定处于非平衡状态。
(2)由物体的运动状态判断物体的受力:①当物体处于平衡状态时,受到的是平衡力或不受力;②当物体处于非平衡状态时,受到的一定是非平衡力。
知识点3 摩擦力
1.定义:两个互相接触的物体,当它们有________或相对运动的趋势,在接触面上会产生一种________相对运动或相对运动趋势的力——摩擦力。
2.分类:静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。
3.产生条件:①两物体互相接触;②________;③两物体相互挤压,发生形变;④两物体发生相对运动或有相对运动趋势。
4.方向:与相对运动或________的方向________。
5.影响滑动摩擦力大小的因素:滑动摩擦力的大小与________和接触面________有关。
6.增大和减小摩擦的方法
增大摩擦的方法
增大____
写字时用力握笔、捏闸刹车
接触面变______
鞋底和轮胎刻有花纹、汽车打滑在轮胎缠铁链
变滚动为______
急刹车时车轮变滚动为滑动
减小摩擦的方法
减小____
体操运动员在单杠上做动作时,手握杆不能太紧
接触面变______
儿童滑梯的表面光滑、衣服拉链上抹蜡后更容易拉动
变滑动为______
轴承中装有滚珠、旱冰鞋装有滚轮
使接触面______
加润滑油、气垫船、磁悬浮列车
易错警示:“推了但没有推动”的两种误区:①“没推动”就是推力太小,小于物体所受静摩擦力;②“没推动”就是不受摩擦力。
正确理解:①“没推动”=“物体静止”=“物体受力平衡”,即推力大小等于摩擦力;②“没推动”,物体只是没有相对运动,但存在相对运动趋势,此时有静摩擦力。
关键点拨:摩擦力的判断:
(1)由摩擦力概念判断:摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
(2)由假设法判断:此法通常用来判断静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦,分析两物体的相对运动情况,再根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向。
(3)由二力平衡的条件判断:平衡力的方向相反,可通过与摩擦力相互平衡的另一个力的方向来判断摩擦力的方向。
重难点1 惯性的辨识和理解
【典例1】 (2021·枣庄)如图是人们采用撞击锤柄下端的方法使松动的锤头紧紧套在锤柄上的情境,这主要是利用了下列哪一个物体有惯性( )
A.凳子 B.手
C.锤柄 D.锤头
[听课记录]
【变式1】 停止蹬车后,行驶在水平路面上的自行车仍继续向前运动一段距离,这是因为自行车具有________,自行车最后还会停下来,这是因为它受到________的缘故。
【变式2】 下列情况中不属于利用惯性的是( )
A.不再蹬地的滑板车 B.紧固锤头
C.跳远运动员助跑 D.汽车安全气囊
重难点2 相互作用力和平衡力的辨识
【典例2】 小华同学在科技馆观摩自行车走钢丝表演后回家做了一个模型,如图所示。下列说法正确的是( )
A.自行车的重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
B.自行车和所挂物体总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
C.自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
D.自行车对绳的拉力与绳下所挂物体的重力是一对平衡力
知识对比:
相互作用力
平衡力
作用物体
作用在两个物体上
作用在同一个物体
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
作用在同一直线上
作用在同一直线上
[听课记录]
【变式3】 (2023·枣庄)在2022年北京冬奥会短道速滑男子1 000米比赛中,中国选手任子威荣获金牌。图甲是他正全力通过弯道,图乙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.运动员通过弯道的过程处于平衡状态
B.运动员通过弯道时有惯性,站立时没有惯性
C.站立时他受到的重力和冰面对他的支持力是一对平衡力
D.站立时他对冰面的压力和冰面对他的支持力是一对平衡力
重难点3 增大或减小摩擦的方法
【典例3】 下列实例中,为了增大摩擦的是( )
A.鞋底刻有凹凸不平的花纹
B.拉杆旅行箱底部装有轮子
C.向自行车的转轴处加润滑油
D.在气垫船底和水之间形成一层空气垫
[听课记录]
【变式4】 用手握杯子接水时,水杯静止在手中,在接水过程中杯子受到的摩擦力______(选填“变大”“变小”或“不变”);当杯子在手中开始向下滑时,可以通过________的方式来增大摩擦力使其在手中保持静止。
【变式5】 在进行冰壶比赛时,冰壶离开手后仍能继续向前滑行,是由于冰壶具有________。运动员有时会在冰壶前用力“刷冰”,目的是________(选填“增大”或“减小”)冰壶与冰面之间的摩擦。
重难点4 二力平衡条件的应用
【典例4】 双轮电动平衡车越来越受到年青人的喜爱。质量为50 kg的小红驾驶平衡车在平直的路面上匀速行驶,已知平衡车的质量为10 kg,平衡车受到的阻力为总重的0.2倍,g取10 N/kg。求:
(1)平衡车的重力;
(2)小红驾驶平衡车时,地面对平衡车的支持力;
(3)小红驾驶平衡车时,平衡车的牵引力。
[听课记录]
【变式6】 张明同学用50 N的力将重30 N的物体压在竖直墙面上,然后用20 N的力竖直向上拉物体,物体静止不动,下列说法正确的是( )
A.物体受到竖直向下20 N的摩擦力
B.物体竖直方向上只受到重力和拉力的作用
C.物体受到竖直向上30 N的摩擦力
D.物体受到竖直向上10 N的摩擦力
【变式7】 (2024·山亭区期末)在水平地面上有一长方体木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,如图甲所示,此过程中,推力F随时间t的变化情况如图乙所示,木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示,则t=0.5 s内,木箱所受的摩擦力为________N,t=2 s时木箱所受的摩擦力为________N。
重难点5 运动和力的实验探究
【典例5】 (2023·聊城)利用如图所示的装置,探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一高度由静止滑下,目的是为了控制小车每次滑到水平面时的________相同。
(2)实验通过观察________(选填字母)来反映阻力对物体运动的影响。
A.小车滑行的距离
B.接触面的粗糙程度
(3)由实验可以知道,小车在________(选填“棉布”或“木板”)表面上运动时,速度减小得慢。
(4)下列对此实验的分析或推理正确的是________。
A.实验中运动的小车会停下来,说明运动要靠力来维持
B.如果小车在水平面运动时不受阻力,它就不会停下来
(5)实验完成后,同学们在一起讨论运动和力的关系,其中观点正确的是________。
A.物体受力,运动状态一定改变
B.物体不受力,一定会保持静止
C.物体运动,一定受到力的作用
D.物体运动状态改变,一定受力
[听课记录]
【变式8】 (2022·聊城)在探究“二力平衡的条件”实验中,小聪同学采用的实验装置如图甲所示,小明同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)老师指出图乙的装置更科学,原因是选用小车,可以减小________对实验结果的影响。
(2)实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持________(选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
(3)左右两盘放质量相等的砝码,小车保持静止。在左盘中再添加一个砝码,小车将运动,说明彼此平衡的两个力大小________。
(4)小车处于静止状态后,保持F1与F2的大小不变,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车将转动,说明彼此平衡的两个力必须在________上。
实验 探究影响滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
(2023·泰安)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中:
基础设问:
(1)某同学用如图甲所示的方式匀速拉动木块,测量滑动摩擦力,这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)小明提出如下猜想:A.滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;B.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。小明以v1的速度匀速拉动木块,进行了正确的实验操作,实验探究过程如图乙、丙、丁所示。比较图________两次实验,可验证猜想A;比较图________两次实验,可验证猜想B。
(3)如图戊所示,小明以v2的速度匀速拉动木块再次进行实验。已知v2>v1,木块重4 N,砝码共重2 N,弹簧测力计的示数为2.4 N,此时,毛巾对木块的摩擦力为________N。
变式设问:
(4)将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半。由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他得出这一结论正确吗?答:________,原因是________________________________
_____________________________________________________________________;
(5)小明在探究后反思:原来实验在操作中较困难,经老师引导后,将实验装置改成如图(a)所示装置,实验中用力F向右拉木板,当F变大时,弹簧测力计的示数________(选填“变大”“变小”或“不变”);
(6)小明利用如图(a)所示装置继续实验,已知木块重1 N,每个砝码重0.5 N。他每次在木块上增加一个砝码,向右拉动长木板,测出木块所受的摩擦力。多次实验后,他将木块上砝码的重力G和弹簧测力计示数F拉记入如表(c)。
实验次数
1
2
3
4
5
6
砝码的重力G/N
0.5
1
1.5
2
2.5
3
测力计拉力F拉/N
0.9
1.3
1.5
1.8
2.2
2.4
(c)
①小明将砝码重力大小记为木块与木板之间的压力大小,将测力计示数记为木块所受摩擦力大小。在图(b)所示坐标系中描点后,先后画出a、b两条f-F压图象(a为虚线,b为实线),其中数据处理合理的是________(选填“a”或“b”);
②小明查询资料得知:滑动摩擦力与压力应该成正比,但自己所作图线并不过原点,其主要原因是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
创新设问:
某物理创新实验小组设计了如图(d)所示的实验装置:
用电子秤测量甲、乙两个物体的重分别为G1和G2;
(7)实验中除了要保持甲物体在电子秤上静止外,还需要控制( )
A.定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平
B.拉长木板时必须使长木板做匀速直线运动
C.A和B都需要控制
(8)正确操作的情况下读出电子秤示数为G,则物体乙所受的摩擦力大小为________。
[听课记录]
[变式训练]
1.(2024·枣庄)小华在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时,所用实验器材及装置如图所示。
(1)小华用力推箱子在水平面上运动时,发现箱子越重,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟__________有关;水平面越粗糙,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟____________有关。
(2)在实验中,小华用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做__________运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
(3)小华按要求进行实验,弹簧测力计的示数如图甲、乙、丙所示。小华多次实验后得出结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力________;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力________。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和________法。
(4)联想到“雨天路滑”,小华猜想:除了接触面材料,接触面上有水也可能影响滑动摩擦力的大小。于是他在桌面上注水后再次实验,发现多次测出的摩擦力都比没注水时要________(选填“大”“小”或“相等”)。通过讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成的一层水膜充当了润滑剂。
2.(2022·枣庄)下列四幅图是小明在探究“影响滑动摩擦力大小因素”时设计的实验方案。以下说法正确的是( )
A.通过甲、乙对比,可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
B.通过甲、丁对比,可探究接触面积的大小对滑动摩擦力大小的影响
C.通过乙、丙对比,可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
D.通过乙、丁对比,可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响
3.如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验(A、B两个物块完全相同,长木板固定不动)。下列说法不正确的是( )
A.实验过程中应沿水平方向匀速拉动物块
B.比较图甲、乙两次实验可得,压力越大,滑动摩擦力越大
C.图丙实验中弹簧测力计的示数为3.0 N
D.比较图甲、丙两次实验可得,接触面积越大,滑动摩擦力越大
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第8讲 运动和力
过教材 串知识 夯基础
知识点1
1.阻力 匀速直线运动 运动状态 2.静止 匀速直线运动
3.(1)不变 (2)固有 质量 质量 惯性
知识点2
1.静止 匀速直线运动 2.相等 相反 同一条直线 3.静止 匀速直线运动 运动快慢改变 运动方向改变
知识点3
1.相对运动 阻碍 3.接触面粗糙 4.相对运动趋势 相反
5.压力大小 粗糙程度 6.压力 粗糙 滑动 压力 光滑
滚动 彼此分离
研重难 学方法 提能力
典例1 D [锤头与锤柄原来都向下运动,锤柄撞在硬物上受到阻力作用,改变了它的运动状态,就停止了运动,锤头由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向下运动,这样锤头就紧套在锤柄上了,故D正确。]
变式1 解析:当停止蹬脚踏时,由于惯性,自行车还要保持原来向前运动的状态,因此还会继续向前运动;自行车越来越慢,最终停下来,是由于受到阻力作用的缘故。
答案:惯性 阻力
变式2 D
典例2 B [钢丝对自行车的支持力等于自行车和所挂物体的重力之和,即自行车的重力小于钢丝对自行车的支持力,所以自行车和所挂物体总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力,A错误,B正确;自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对相互作用力,C错误;自行车对绳的拉力作用在绳上,绳下所挂物体的重力作用在物体上,二者没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,D错误。]
变式3 C
典例3 A [鞋底刻有凹凸不平的花纹,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,A符合题意;拉杆旅行箱底部装有轮子,用滚动摩擦代替滑动摩擦来减小摩擦,B不符合题意;向自行车的转轴处加润滑油,在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦,C不符合题意;在气垫船底和水之间形成一层空气垫,通过使接触面脱离来减小摩擦,D不符合题意。]
变式4 解析:用杯子接水时,水杯静止在手中,在竖直方向上,杯子受到的重力和摩擦力是一对平衡力,在接水过程中,杯子和水的总重力变大,所以杯子受到的摩擦力将会变大;接触面的粗糙程度是一定的,因此可以紧握杯子,通过增大压力的方式来增大摩擦力使其在手中静止。
答案:变大 增大压力
变式5 解析:冰壶被推出后,能在冰面上继续滑行就是因为冰壶具有惯性,要保持原来的运动状态;运动员在冰壶前方的冰道上用冰刷“刷冰”,其目的是使冰熔化,在冰面上形成一层水膜,这是通过使接触面彼此分离的方法减小摩擦力,使冰壶运动得更远。
答案:惯性 减小
典例4 解析:(1)平衡车的重力G车=m车g=10 kg×10 N/kg=100 N。
(2)G总=m总g=(m小红+m车)g=(50 kg+10 kg)×10 N/kg=600 N
根据二力平衡可知地面对平衡车的支持力为600 N。
(3)平衡车受到的阻力f=0.2 G总=0.2×600 N=120 N
因为匀速行驶,平衡车的牵引力F=f=120 N。
答案:(1)100 N (2)600 N (3)120 N
变式6 D [物体静止,说明物体受到平衡力的作用,在水平方向上物体受到的压力和墙壁对物体的支持力平衡,均为50 N;在竖直方向上,物体受到竖直向下的重力,G=30 N,还受竖直向上的拉力,F=20 N;物体有向下的运动趋势,因此它还受到向上的静摩擦力作用, 根据力的平衡条件有F+f=G,则摩擦力f=G-F=30 N-20 N=10 N,方向竖直向上,D正确。]
变式7 30 60
典例5 解析:(1)根据控制变量法,让小车从同一高度滑下,目的是为了控制小车每次滑到水平面时的初始速度相同。
(2)实验中通过观察小车滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响,A正确。
(3)表面越光滑,小车速度减小的越慢,故小车在木板上运动时,速度减小的慢。
(4)根据牛顿第一定律的内容,即物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态,故如果小车在水平面运动时不受阻力,它就不会停下来,B正确。
(5)物体受力平衡时,可以保持静止状态,A错误;物体不受力,会保持静止或做匀速直线运动,不一定静止,B错误;物体不受力的作用,也可以做匀速直线运动,故C错误;物体运动状态改变,一定受力,且受的是非平衡力,D正确。
答案:(1)初始速度 (2)A (3)木板 (4)B (5)D
变式8 (1)摩擦力 (2)静止 (3)相等 (4)同一条直线
练实验 重迁移 强素养
实验 解析:(1)根据二力平衡的条件,只有用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力的大小。因题图甲中,弹簧测力计沿斜上方拉动木块,故它的示数不等于木块所受的滑动摩擦力,操作是错误的。
(2)验证滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力的关系,应该控制接触面粗糙程度相同,改变压力大小,由题图丙、丁可知,接触面粗糙程度相同,压力大小不同,可以验证猜想A;验证滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系,应该控制压力大小相同,改变接触面粗糙程度,由题图乙、丙可知,压力大小相同,接触面粗糙程度不同,可以验证猜想B。
(3)木块做匀速直线运动(与速度大小无关),所以木块受力平衡,水平方向上受到的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以毛巾对木块的摩擦力为2.4 N。
(4)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面粗糙程度相同,将题图甲中的木块沿竖直方向截去一半后,压力变小了,由此得出的“滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小”这一结论不正确,原因是没有控制压力大小相同。
(5)由题图(a)可知,木块相对于地面处于静止状态,受到弹簧测力计的拉力与受到的滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,实验中用力F向右拉木板,当F变大时,因压力大小和接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力大小不变,故弹簧测力计的示数将不变。
(6)①从实验数据处理来看,图线a是平滑的直线,图线b是曲折的,故a更合理。②小明作图时,认为木块与长木板间的压力F压=G,而事实上G是砝码的重力,压力大小等于砝码的重力和木块的重力的总和,F压不等于G,所以图线没有过原点。
(7)本实验要保证甲物体在电子秤上保持静止,乙物体才能保持静止;当长木板运动时,乙物体受到的摩擦力大小就等于乙物体受到的拉力,所以长木板不一定要匀速运动,但是乙物体受到的拉力方向必须是水平向右的,否则乙物体受到的拉力就不等于摩擦力,所以实验除了要保证甲物体在电子秤上保持相对静止外,还需控制的条件是:定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平。故选A。
(8)对乙物体进行受力分析可知,乙物体通过细绳对甲的拉力等于乙受到的摩擦力f,对甲物体进行受力分析可知,甲物体除了受到细绳对它向上的拉力F(物体间力的作用是相互的,所以绳子的拉力大小也为F)外,还受到竖直向下的重力G1和竖直向上的支持力,甲物体受到竖直向上的支持力大小和电子秤的读数一样,为G。因甲物体静止,受力平衡,所以此时绳子的拉力F=G1-G,则物体乙所受的摩擦力大小f=F=G1-G。
答案:(1)错误 (2)丙、丁 乙、丙 (3)2.4 (4)不正确 没有控制压力大小相同 (5)不变 (6)①a ②压力不等于砝码的重力G (7)A (8)G1-G
变式训练
1.解析:(1)箱子放在水平面上,对水平面的压力大小等于箱子的重力,箱子越重,压力越大,推起来越费力,滑动摩擦力越大,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟压力的大小有关;水平面越粗糙,接触面的粗糙程度越大,推起来越费力,滑动摩擦力越大,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关。
(2)根据二力平衡条件可知,只有当用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做匀速直线运动时,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小才相等。
(3)由实验甲、丙可知,压力的大小相同,毛巾表面比木板粗糙,木块在毛巾表面运动时,弹簧测力计的示数较大,说明滑动摩擦力较大,因此可得结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。由实验甲、乙可知,接触面的粗糙程度相同,乙实验中压力较大,弹簧测力计的示数较大,说明滑动摩擦力较大,因此可得结论:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和控制变量法。
(4)由在木块和桌面之间形成的一层水膜充当了润滑剂可知,注水后滑动摩擦力会减小,因此注水后的摩擦力都比没注水时要小。
答案:(1)压力的大小 接触面的粗糙程度 (2)匀速直线 (3)越大 越大 控制变量 (4)小
2.A 3.D
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