内容正文:
第08讲 力与运动
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 弹力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点03 重力(必备知识+1例+2变式)
考点04 牛顿第一定律(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点05 二力平衡(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点06 摩擦力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点07 同一直线上二力的合成(必备知识+1例+2变式)
02 拓展学习(力与运动常考的几个陷阱分析+探究阻力对物体运动的影响考向分析+探究影响滑动摩擦力大小的因素考向分析)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01 力
一、力的概念
1、力的概念:力是物体对物体的作用(力不能脱离物体而单独存在);符号是F;
(1)一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用,前者是施力物体,后者是受力物体。如马拉车时,马是施力物体,车是受力物体。
(2)力不能离开施力物体与受力物体而单独存在;只要有力的作用,就一定有受力物体和施力物体。
3、力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”;这是为了纪念英国科学家伊萨克•牛顿而命名的。
4、力的评估:2个鸡蛋的重力约1N;一只鸡的重力约20N;正常成年人的重力约600N。
二、力的作用效果
1、力可以改变物体的运动状态。
(1)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、从静止到运动和从运动到静止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。
(2)力可以改变物体运动状态并不是说物体只要受力,其运动状态就一定要改变,“可以”不是“一定”。
2、力可以使物体发生形变。
(1)用手拉弹簧使弹簧变长了;揉面时,面团形状不断变化。
(2)刀片能划破纸等,都表面力可以使物体的形状发生改变。
三、力的三要素和力的示意图
1、力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素;力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变),这三个要素共同决定了力的作用效果,即它们能够改变物体的运动状态或形状。
2、力的示意图
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小;
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
四、力作用的相互性
1、力作用的相互性:力是物体对物体的作用,所以力的作用是相互的。由于力是一个物体对另一个物体的作用,因此力不能脱离物体而存在;当我们讨论某一个力时,一定涉及两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体;施力物体在施力的同时也受到受力物体对它的作用,即施力物体同时也是受力物体。如我们向上提桶时,会感觉到手受到桶向下的拉力。可见,手对桶施加一个向上的力的同时,桶对手也施加了一个向下的力。
2、作用力与反作用力:当受力物体受到一个力的作用时,同时也给施力物体一个力,这两个力互称为作用力与反作用力。
3、相互作用力的产生条件是:力大小相等(合力为零处于无方向静止运动状态)或不相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上;简单概括为异物、等值、反向、共线。互为施力物体和受力物体。一对相互作用力必然是同时产生,同时消失的。
【例1】(2025·四川绵阳·中考真题)碰撞试验是检测汽车安全性能的重要方式之一。如图所示,让载有假人的汽车,以一定的速度冲向墙壁,碰撞后根据车辆和假人的受损程度、车门能否打开等指标判定汽车的安全性能。在汽车与墙壁碰撞的过程中( )
A.汽车对墙壁的力使汽车发生形变 B.墙壁对汽车的力使汽车运动状态改变
C.汽车对墙壁的力大于墙壁对汽车的力 D.汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力施力物体相同
【变式1-1】(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,小刚在操场上踢足球。下列说法正确的是( )
A.小刚踢球时,只改变了足球的形状
B.脚对球用力的方向不会影响踢球效果
C.小刚对足球的力和足球对小刚的力是一对相互作用力
D.踢出去的足球最终会停下来,是因为运动需要力来维持
【变式1-2】(2025·四川眉山·中考真题)2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功!返回舱回收着陆阶段,减速伞拉出并降速,如图甲所示,以伞为参照物,返回舱是 的。在返回舱距离地面左右时,反推发动机点火,如图乙所示,将返回舱的速度降低到,实现平稳着陆,说明力可以改变物体的 。
【易错易混辨析】
1、力产生的条件:(1)必须有两个或两个以上的物体;(2)物体间必须有相互作用(可以不接触,例如磁铁间的吸引力,受到的重力等)。
2、施力物体是相对于受力物体所施力的物体,反之亦然。没有绝对的施力与受力物体取决于题目的定义。例如木块放在地面你可以说木块既是施力物体也是受力物体。
3、相互作用力作用在两个物体上,各自产生效果,不能抵消。虽然大小相等,但效果不一定相同。例如,拔河时,承受力小的队伍破坏性更大。
4作用力和反作用力没有主次、先后之分;这两个力同时产生、同时消失且必须是同一性质的力。
考点02 弹力
一、弹力
1、弹性和塑性
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性;
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性;
(3)弹性限度:当弹性物体的形变超过某一数值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状了,这个值叫弹性限度。
2、弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的大小与弹性形变的大小有关;在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
3、弹力产生的条件:(1)两物体互相接触;(2)物体发生弹性形变(包括人眼不能观察到的微小形变)。
4、弹力是一种接触力,弹力的种类有:压力、支持力、拉力、推力、张力等。
5、弹力的大小跟形变的大小的关系:在弹性限度内,形变越大,弹力也越大;形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸形变(或压缩形变)来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。对于弯曲形变来说,弯曲的越厉害,产生的弹力就越大。对于扭转形变来说,扭转的越厉害,产生的弹力就越大。
二、弹簧测力计
1、弹性形变与弹力的关系
胡克定律:在弹性限度内,弹簧所受的拉力与形变量成正比。F=kΔx,其中k为劲度系数,Δx为形变量,F为所受的拉力。给出一个弹簧,k是固定不变的。在运用胡克定理时,要注意弹性限度,超过弹性限度就不符合此规律。
2、弹簧测力计
(1)用途:测量力的大小;常用的测力计是弹簧测力计,它可以用来测量物体的重力、拉力等,它的示数表示的是对弹簧测力计的挂钩的拉力大小。
(2)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
3、弹簧测力计的正确使用方法
(1)使用之前:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞;了解量程;明确分度值;校零。
(2)使用之中:不能超量程使用;测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上;读数时视线要与刻度盘垂直。
(3)使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
4、弹簧测力计的测量原理:物体间力的作用是相互的,所以弹簧测力计两边受到的力大小相等。
5、弹簧的串联与并联:串联弹簧的弹性系数等于各弹性系数倒数之和的倒数,并联弹簧则为各个弹簧的弹性系数之和。
【例2】(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)文具中蕴含着大量的物理知识。手用力捏橡皮时橡皮发生形变,松手后,橡皮能恢复原状,这是因为橡皮具有 (选填“弹性”或“塑性”),橡皮在发生形变的过程中体积变小,密度 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【变式2-1】(2025·江苏宿迁·中考真题)如图是2025年央视春晚机器人表演节目《秧BOT》时的场景,地面对机器人产生向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.脚部发生形变 C.地球的吸引 D.受空气的浮力
【变式2-2】(2025·贵州·中考真题)如图所示,茶杯静置于水平桌面上,请在答题卡上画出桌面对茶杯支持力F的示意图。
【易错易混辨析】
1、弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
2、弹力是接触力,弹力只能存在于物体的相互接触处,但相互接触的物体之间,并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要接触,还要有相互作用,也就是还要有弹性形变。
3、弹簧测力计读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的大格数和小格数,从而得出力的大小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带上单位。
考点03 重力
一、重力的概念
1、重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2、重力的由来
(1)牛顿从树上成熟的苹果自动落回地面这种现象中,发现了苹果受到重力作用。
(2)万有引力:宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在相互吸引的力。
二、重力的大小
1、重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
2、重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(1)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球上与地球纬度高低有关,不同星球上g也不同,在地球上g=9.8N/kg)。
(2)g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越大。
3、重力与质量的区别与联系
(1)质量是指物体所含物质的多少,重力是指物体由于受到地球的吸引而产生的力。
(2)质量是物质的一种属性,与物体所处的状态、物体的形状、位置、温度无关;重力随地理位置的变化而发生变化。
(3)质量只有大小,没有方向,重力的方向总是竖直向下。
(4)质量通常用“m”表示,重力通常用“G”表示。
(5)质量的单位是国际单位制中的基本单位,“千克”(kg),重力的单位属于倒出单位,“牛顿”简称“牛”(N)。
(6)质量的测量工具是天平,重力是一种力,力的测量工具是弹簧测力计。
5、重力的估测
(1)一个黑板擦约重为1N学生的重力约为500N (2)一个鸡蛋约重0.5N
(3)物理教科书约重2N (4)铅笔约重0.05N
(5)大象的约重50000N (6)一个篮球约重5N
(7)一个苹果约重2N
三、重力的方向
1、重力的方向:重力的方向总是竖直向下(指向地心);竖直向下是指和物体所在处水平面垂直向下的方向,应注意“竖直向下”与“垂直向下”是有区别的,“垂直向下”是指垂直于某个平面向下;重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态无关。
2、重力的方向总是竖直向下的应用举例
(1)工人师傅在砌墙时,常常利用重锤线来检验墙身是否竖直。
(2)骑自行车时,遇到下坡路,即使不蹬自行车,车辆还能继续滑行。
(3)利用天平称量物体的重量。
(4)水平仪检测墙体是否水平。
四、重 心
1、重心的概念:重力在物体上的作用点叫重心;重心的位置并不是固定不变的。它随质量的分布变化而变化。物体重心的位置和物体的形状、材料以及是否均匀有关。均匀、规则物体的重心在它的几何中心上。物体的重心可能不在物体上,如一个密度均匀的金属环的重心在环所形成圆的圆心上。
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(2)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
2、寻找重心的方法
(1)悬挂法:将不规则的薄板,在某点A悬挂起来,当薄板静止时沿悬线方向在薄板上画出竖直线AB,然后另选一点C再次悬挂,再次在薄板上画出竖直线CD,如图所示,薄板重心即在AB线上,又在直线CD上,由此可知重心必在两直线的交点上。
(2)支撑法:只适用于细棒(不一定均匀),用一个支点支撑物体,不断变化位置,越稳定的位置,越接近重心;一种可能的变通方式是用两个支点支撑,然后施加较小的力使两个支点靠近,因为离重心近的支点摩擦力会大,所以物体会随之移动,使另一个支点更接近重心,如此可以找到重心的近似位置。
(3)针顶法:同样只适用于薄板.用一根细针顶住板子的下面,当板子能够保持平衡,那么针顶的位置接近重心,与支撑法同理,可用3根细针互相接近的方法,找到重心位置的范围,不过这就没有支撑法的变通方式那样方便了。
(4)用铅垂线找重心(任意一图形,质地均匀):用绳子找其一端点悬挂,后用铅垂线挂在此端点上(描下来),而后用同样的方法作另一条线.两线交点即其重心。
2、稳度:是指物体处于平衡状态的稳定程度,稳度的大小由物体重心的高度和支撑面的大小决定。重心低,支撑面大的物体稳度大,反之则稳度小。所以提高稳度的方法一是增大支持面,二是降低重心。
【例3】(2025·山东青岛·中考真题)2024年5月3日,长征五号遥八火箭成功将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道。6月25日,嫦娥六号返回器携带从月球背面采回的月壤样品准确着陆,为未来我国开展月球和行星物质探测奠定了坚实基础。
(1)火箭点火后,下方会产生大量的“白气”,“白气”的产生是由于发生了 (填物态变化名称)现象;
(2)火箭升空过程中与大气摩擦产生大量的热,火箭外壁的涂层材料会迅速发生物态变化,这些物态变化会 热,起到保护火箭的作用;
(3)物体在月球表面上的重力约为地球表面的六分之一,月壤样品的质量约为,这些月壤样品在月球上的重力约为 N(,结果保留一位小数);
(4)将这些月壤样品带回地球后,质量将 ,测得月壤样品体积约为,月壤样品的密度约为 (结果保留一位小数)。
【变式3-1】(2025·四川遂宁·中考真题)中国探月工程总设计师吴伟仁表示未来可通过3D打印技术将月壤“打印”成不同规格的“月壤砖”,用于建造月球科研站。相关资料表明:月球表面是真空:昼夜温度在-173℃至127℃间:同一物体所受重力约为地球表面所受重力的六分之一。假若未来你到月球科研站工作,你会发现( )
A.夜空中的星星仍会像地球上看到的那样“眨眼睛”
B.在月球表面能较轻松举起与自身质量相当的物体
C.当陨石落到月球表面时,能听到巨大的碰撞声音
D.用普通酒精温度计可以测量月球表面的昼夜温差
【变式3-2】(2025·山东济南·中考真题)如图所示,工件与传送带一起沿水平方向向右运动,请在相应位置画出工件所受重力的示意图。
考点04 牛顿第一定律
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律的概念
(1)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候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(2)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
(1)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,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(静止或者匀速直线运动)。
①物体由静到动、由动到静、由慢到快、由快到慢都是速度大小的变化。
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)。
(2)静止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
(1)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。
(2)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(3)静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。
二、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,静止物体要保持它的静止状态。
(1)一切物体任何时候都具有惯性。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的大小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。
2、惯性与力的区别
(1)物理意义不同:惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质;而力是指物体对物体的作用;惯性是物体本身的属性,始终具有这种性质,它与外界条件无关;力则只有物体与物体发生相互作用时才有,离开了物体就无所谓力。
(2)构成的要素不同:惯性只有大小,没有方向和作用点,而大小也没有具体数值,无单位;力是由大小方向和作用点三要素构成,它的大小有具体的数值,单位是牛。
(3)惯性是保持物体运动状态不变的性质;力作用则是改变物体的运动状态。
3、惯性的防止与应用:惯性有有利的一面,也有有害的一面,我们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,但并不是“产生”惯性或“消灭”惯性。
(1)纸飞机离开手以后,还会继续飞行。
(2)星际探测仪,一经脱离地球引力范围,不需要用发动机就可保持飞行。
(3)锤头松了,只要把锤柄在固定的物体上撞几下,锤头就牢牢地套在锤柄上了。
(4)跳远时利用助跑,使自己跳得更远。
(5)车启动或者突然加速时,人会向后靠。
(6)汽车左转弯时,人会向右靠。右转弯时,人会向左靠。
(7)子弹离开枪口后还会继续向前运动。
【例4】(2025·山东淄博·中考真题)2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号F遥二十”运载火箭发射升空。载人飞船与中国空间站成功对接后,两个航天员乘组在“天宫”会师。下列说法正确的是( )
A.火箭升空过程中,以载人飞船为参照物,航天员是静止的
B.火箭箭体使用了密度大、熔点低的新材料
C.航天员携带的物品进入“天宫”后质量变小
D.中国空间站绕地球飞行过程中运动状态不变
【变式4-1】(2025·江苏南京·中考真题)乒乓球运动中蕴含着许多力学知识,下列说法正确的是( )
A.发球时,球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
B.击球时,乒乓球受到的弹力是由球拍的形变产生的
C.击球后,乒乓球在空中飞行时,受到了向前的推力
D.空中飞行的乒乓球,如果所受的力全部消失,它将立即静止
【变式4-2】(2025·山东济南·中考真题)如图所示,小球悬挂在小桶的正上方,小车、小桶、小球一起沿水平地面向左做匀速直线运动。以小车为参照物,小球是 (选填“运动”或“静止”)的;某时刻将细线剪断,小车、小桶仍然以原速度向左做匀速直线运动,小球会落在 (选填“桶的左边”“桶的右边”或“桶中”)。
【易错易混辨析】
1、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。
2、一切物体包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体气体都有惯性;同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢,不论受力还是不受力,都具有惯性,而且惯性大小是不变的。惯性只与物体的质量有关,质量大的物体惯性大,而与物体的运动状态无关。
考点05 二力平衡
一、二力平衡的概念
1、二力平衡的概念
(1)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;也可以这样理解:两个力同时作用在同一物体同一直线上,如果物体保持静止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。
(2)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
(1)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。
(2)平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(3)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、比较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
两个力在同一物体上使物体达到平衡的效果
三、二力平衡条件的应用
1、二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意上面四个要点,且这四个要点缺一不可。
2、根据受力情况判断物体的运动状态
(1)当物体不受任何力作用时,物体总保持静止状态或匀速直线状态。
(2)当物体受平衡力作用时,物体同样总保持静止状态或匀速直线状态即平衡状态。
(3)当物体受非平衡力作用时,物体的运动状态一定会改变。
(4)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(5)静止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。
【例5】(2025·上海·中考真题)如图所示,小物同学从蹦床向上运动过程中,以下说法中正确的是( )
A.小物同学离开蹦床后仍受向上的作用力 B.小物同学离开蹦床后运动状态一直改变
C.小物同学到达最高点时处于平衡状态 D.小物同学到达最高点时不具有惯性
【变式5-1】(2025·山东青岛·中考真题)“2025年亚洲举重锦标赛”在我国举行,中国队最终收获31金15银11铜。在比赛中,当运动员双臂竖直举起杠铃静止时,如图所示。与杠铃受到的重力是一对平衡力的是( )
A.杠铃对运动员的压力 B.运动员对杠铃的支持力
C.地面对运动员的支持力 D.运动员对地面的压力
【变式5-2】(2025·四川绵阳·中考真题)某实验小组用如图甲所示装置来研究影响滑动摩擦力大小的因素,实验前提出以下猜想:
a.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
b.滑动摩擦力的大小与接触面的面积大小有关
c.滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关
实验过程如下:
①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板运动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力F1;
②在木块上放置1个砝码,重复①中操作,测出此种情况下的滑动摩擦力F2;
③换用材料相同但表面更粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,重复①中操作,测出此种情况下的滑动摩擦力F3。
设计表格,并记录数据如下表,回答下列问题:
序号
实验条件
滑动摩擦力F/N
木块上放置砝码个数
长木板粗糙程度
①
0
较光滑
1.2
②
1
较光滑
1.4
③
1
较粗糙
1.6
(1)对比分析实验①②,可以研究猜想 ;对比分析实验②③,可以研究猜想 ;(选填“a”“b”或“c”)
(2)另一小组设计了不同的实验方案:将木块B、长木板A叠放后置于水平地面,弹簧测力计一端固定于竖直墙壁,另一端与木块B相连,并保持水平,如图乙所示。用力拉动长木板A,使长木板A与木块B相对运动,当木块B相对于地面处于 (选填“静止”“匀速直线运动”“加速运动”或“减速运动”)状态时,弹簧测力计示数与木块B所受滑动摩擦力大小相等。
【易错易混辨析】
1、静止或匀速直线运动状态是平衡状态,平衡状态下受到的是平衡力,平衡力的作用下,物体处于平衡状态。
2、“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
3、物体在不受力或受平衡力时,将保持平衡状态,即静止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。
考点06 摩擦力
一、摩擦力
1、摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2、影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
3、静摩擦大小:物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(静止),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线上的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
4、摩擦力的种类:在中学物理中,摩擦力分为“滑动摩擦力”、“静摩擦力”、“滚动摩擦力”。
(1)静摩擦力:当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
(2)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
(3)滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
5、摩擦力的方向:摩擦力的性质是阻碍相互接触的两个物体间的相对运动或相对运动趋势,所以研究摩擦力的方向时一定要取与研究对象接触的那个物体为参照物,并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动或相对运动趋势;若有,则被研究物体所受的摩擦力一定与此相对运动或相对运动趋势方向相反。
二、摩擦力的利用和防止
1、有害摩擦和有利摩擦:有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
2、增大有益摩擦的方法:(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。
3、减小有害摩擦的方法:(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。
【例6】(2025·山东泰安·中考真题)如图所示,小木块B与长木板A叠放在水平台面上,对长木板A施加一个水平向右的拉力F,当时,弹簧测力计的示数为3N,小木块B相对于台面静止,长木板A恰好向右做匀速直线运动,长木板A与台面间滑动摩擦力的大小是 N。不计绳重、绳与滑轮间的摩擦。
【变式6-1】(2025·江苏常州·中考真题)下列与自行车有关的现象中:①刹车时用力捏车闸;②车轮胎上刻有花纹;③在车的转轴处加润滑油;④车的轴承中装有滚珠,属于增大摩擦的是( )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【变式6-2】(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(1)某同学用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
【易错易混辨析】
摩擦力的方向与物体实际运动方向是没有任何关系的。
考点07 同一直线上二力的合成
一、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,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。
3、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上。
(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上且方向相同),而是遵从矢量合成法则(高中的知识)。
二、力与图像的结合
1、力与图像的结合:在物理学中,常采用数学中的函数图象,将某些物理量之间的关系表示出来,因此图象实际上反映了物理变化过程的特点以及物理量之间的变化关系;将物理过程和物理量之间的关系在图象上呈现出来,可使物理过程形象、直观,使解题过程优化,往往会受到事半功倍的效果。
2、力与图像的结合情况
(1)物体运动图象,如:匀速直线运动中路程、时间图象,速度、时间图象。
(2)物体重力与质量的图象。
(3)力的变化图象,如:力与物体运动中力随时间变化的图象,浮力(或弹簧秤示数)随物体浸入液体深度变化的图象等。
【例7】(2025·四川成都·中考真题)2024年巴黎奥运会,中国艺术体操队获得了奥运金牌。体操运动员用力向上跳起时,力改变了运动员的 。运动员竖直向上做减速运动时,所受合力的方向是向 的。
【变式7-1】(2023·山东临沂·中考真题)2023年5月28日12时31分,自上海虹桥国际机场起飞的国产大飞机C919安全抵达北京首都国际机场(如图),圆满完成了首个商业航班飞行。C919大飞机( )
A.机身是由密度大、硬度大的材料制成的
B.加速起飞的过程中所受空气浮力大于重力
C.匀速飞行时机翼上方的空气流速比下方的大
D.大功率航空发动机的效率能达到100%
【变式7-2】(2023·山东日照·中考真题)“兄弟齐心,其利断金”,在某次劳动课上,李陆同学用的力水平向左推小车,刘湾同学用的力作用在该小车上,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须 ,在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为 J。
【光现象常考的四个陷阱分析】
陷阱一:误以为物体的重心一定在物体上:对于整个物体,重力作用的表现就好像它作用在某个点上,这个点叫作物体的重心。形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上。重心不一定在物体上,重心的位置可以在物体之外,也可以在物体之外。
陷阱二:摩擦力的方向易判断错误:摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向无关。摩擦力产生的条件是:两个物体相互接触、有挤压、发生相对运动或有相对运动趋势且接触面粗糙这里我们要明确“相对运动”和“相对运动趋势”的含义,“相对”是以跟被研究物体接触的另一物体为参照物,来描述被研究物体的运动方向或运动趋势的.物体的运动方向则多以静止的地面为参照物。
陷阱三:误以为摩擦力大小与物体运动速度有关:滑动摩擦力大小只与物体间的压力和接触面的粗糙程度有关,物体间的压力不变,接触面的粗糙程度不变,物体所受的滑动摩擦力的大小也不变。有些同学误以为速度越大,物体所受的摩擦力越大,是忽略了影响滑动摩擦力大小的本质因素。
陷阱四:误以为运动的物体受摩擦力,静止的物体不受摩擦力:物体间有没有摩擦力主要看物体间有没有相对运动,或者有没有相对运动的趋势,而与物体是否运动或静止无关。
【探究阻力对物体运动的影响考向分析】
(1)让同一小车从相同斜面上的 同一 高度由静止滑下,目的是使小车到达斜面底端时的 速度 相同。
(2)从实验现象可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车将在水平面上 做匀速直线运动 。
(3)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 惯性 。
(4)力是 改变物体运动状态 (选填“维持物体运动”或“改变物体运动状态”)的原因。
(5)实验发现:小车分别在毛巾、棉布和木板表面上滑行时,在木板表面滑行距离最远。说明小车受到的阻力越小,运动状态越 不容易 (选填“容易”或“不容易”)改变。
(6)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最 小 。
(7)实验中是通过改变 接触面的粗糙程度 来改变小车所受阻力大小的。
(8)在此基础上,牛顿总结了伽利略、笛卡尔等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问:牛顿第一定律 不能 (填“能”或“不能”)直接由实验得出,这种实验方法叫做 理想实验法 。除此以外,本实验还应用到的科学方法有 控制变量法、转换法 。
【探究影响滑动摩擦力大小的因素考向分析】
(1)用弹簧测力计水平拉动木块在 匀速直线 运动,根据 二力平衡 原理,木块在长木板上受到的滑动摩擦力与弹簧测力计对木块的拉力是一对 平衡力 。
(2)由于影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个,在探究某一因素对滑动摩擦力大小的影响时,应该采用的研究方法是 控制变量 法。
(3)实验过程中,木块的温度升高,是通过 做功 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了木块的内能。
(4)测量摩擦力大小是依据: 二力平衡 的知识来进行的。
(5)验中出现误差的原因:用手拉动弹簧测力计,很难控制匀速直线运动,可以让弹簧测力计一端固定,另一端勾住木块,将木块水平放置在长木板上,然后直接如图所示拖动长木板,从而读出示数;
(6)转换法应用:通过拉力的大小来反映摩擦力的大小。
(7)实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度,拉力大小等无关。
(8)实验需要多次测量,得出多组数据的目的是:避免实验偶然性,得出普遍规律。
1.(2025·江苏连云港·中考真题)下列物理量最接近实际值的是( )
A.中学生的重力大小约为 B.正常人步行的速度约为
C.初中物理课本的宽度约为 D.做一遍眼保健操的时间约为
2.(2025·福建·中考真题)《考工记》记载:“马力既竭,辀犹能一取焉。”展现出古人观察到马已停止用力,车还能前进一段距离。车继续前进的主要原因是其( )
A.具有惯性 B.受到推力 C.受力平衡 D.受到摩擦力
3.(2025·海南·中考真题)下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A.行李箱安装滚轮 B.守门员佩戴防滑手套
C.鞋底制有凹凸不平的花纹 D.擦黑板时用力压黑板擦
4.(2025·山东泰安·中考真题)某同学在劳动实践活动中烹饪了一盘西红柿炒鸡蛋,如图所示。下列有关数据的估测,符合实际的是( )
A.一个西红柿的质量约为3kg B.烹饪时炉火的温度约为26℃
C.托起两个鸡蛋的力约为1N D.筷子的长度约为20dm
5.(2025·四川成都·中考真题)小聪打扫实验室时,发现地上有头发。他想测量头发能承受的最大拉力,于是把一根头发拴在弹簧测力计上用力拉,如图所示。下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计使用前在受力方向上调零 B.弹簧测力计的分度值是1N
C.头发只受到图中左侧手施加的拉力 D.一根头发能承受的最大拉力约为10N
6.(2025·青海西宁·中考真题)如图所示的情景中物体A受力不平衡的是( )
A.图甲:用绝缘细线竖直悬挂着的静止带电小球A
B.图乙:体育测试中,抛出的实心球A在下落过程中
C.图丙:用滑轮组竖直匀速提升物体A
D.图丁:用细线拉着物体A在水中静止
7.(2025·四川巴中·中考真题)实验室中的毛玻璃片,一面磨砂,一面平滑,对毛玻璃片的描述正确的是( )
A.玻璃属于非晶体
B.用手去摸,光滑的一面是磨砂面
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,摩擦力较小的一面是磨砂面
D.透过毛玻璃片看不清远处物体,朝向眼睛的一面是平滑面
8.(2025·贵州·中考真题)公交车将要启动时,车内响起“车辆起步,请站稳扶好”的语音提示,这是为了防止车辆起步时,乘客因具有 而倾倒造成伤害。
9.(2025·江苏盐城·中考真题)如图所示,小明和小华穿着轮滑鞋静止站在平滑地面上。小华用力推小明,小明向前运动,小华向 运动。小明由静止开始运动是因为受到 对他的作用力。分离后两人能继续滑行是由于他们具有 。
10.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,将一物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 。
11.(2025·山东滨州·中考真题)在日常生活中,经常要对一些物理量进行估测,比如:一枚 (选填“一元硬币”或“鸡蛋”)的质量约为50g。而在科学探究和工业生产中,需要对某些物理量进行准确测量。图甲中金属零件的长度为 cm;如图乙,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动时,木块所受的滑动摩擦力为 N。
12.(2025·江苏南通·中考真题)2025年3月23日,“南通国际马拉松赛”在南通大剧院东侧鸣枪开跑。运动员的跑鞋底部有凹凸不平的花纹,是为了 ;以冲刺的运动员为参照物,终点线是 的;运动员完成冲刺后不能立即停止,是因为他具有 。
13.(2025·黑龙江大庆·中考真题)请画出静止在水平桌面上鱼缸的受力示意图(图中O点为鱼缸的重心)。
14.(2025·青海西宁·中考真题)如图所示,一把扫帚斜靠在墙边,请在简化图中画出扫帚手柄点受到的支持力和扫帚头点受到的摩擦力。
15.(2025·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的 相同。
(2)实验发现,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越 。进一步推理:如果水平面绝对光滑,小车将会做 运动。
(3)小明接着用如图丁所示的装置探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”。用弹簧测力计a沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,发现弹簧测力计示数不同,说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)小红发现,实验中很难控制物块A做匀速直线运动,于是她对实验做了改进,如图戊所示。将物块A放在长木板B上,拉动长木板B,则图中弹簧测力计 (选填“a”或“b”)的示数表示A、B间滑动摩擦力的大小;小红改用力传感器测量实验中A、B间摩擦力的大小,力传感器记录的拉力与时间的关系图像如图己所示,则A、B间滑动摩擦力的大小为 N。
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第08讲 力与运动
本讲要点
01 考点精讲(5大核心考点)
考点01 力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点02 弹力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点03 重力(必备知识+1例+2变式)
考点04 牛顿第一定律(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点05 二力平衡(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点06 摩擦力(必备知识+1例+2变式+易错易混辨析)
考点07 同一直线上二力的合成(必备知识+1例+2变式)
02 拓展学习(力与运动常考的几个陷阱分析+探究阻力对物体运动的影响考向分析+探究影响滑动摩擦力大小的因素考向分析)
03 巩固提升(精选15道题)
考点01 力
一、力的概念
1、力的概念:力是物体对物体的作用(力不能脱离物体而单独存在);符号是F;
(1)一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用,前者是施力物体,后者是受力物体。如马拉车时,马是施力物体,车是受力物体。
(2)力不能离开施力物体与受力物体而单独存在;只要有力的作用,就一定有受力物体和施力物体。
3、力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”;这是为了纪念英国科学家伊萨克•牛顿而命名的。
4、力的评估:2个鸡蛋的重力约1N;一只鸡的重力约20N;正常成年人的重力约600N。
二、力的作用效果
1、力可以改变物体的运动状态。
(1)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、从静止到运动和从运动到静止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。
(2)力可以改变物体运动状态并不是说物体只要受力,其运动状态就一定要改变,“可以”不是“一定”。
2、力可以使物体发生形变。
(1)用手拉弹簧使弹簧变长了;揉面时,面团形状不断变化。
(2)刀片能划破纸等,都表面力可以使物体的形状发生改变。
三、力的三要素和力的示意图
1、力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素;力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变),这三个要素共同决定了力的作用效果,即它们能够改变物体的运动状态或形状。
2、力的示意图
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小;
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
四、力作用的相互性
1、力作用的相互性:力是物体对物体的作用,所以力的作用是相互的。由于力是一个物体对另一个物体的作用,因此力不能脱离物体而存在;当我们讨论某一个力时,一定涉及两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体;施力物体在施力的同时也受到受力物体对它的作用,即施力物体同时也是受力物体。如我们向上提桶时,会感觉到手受到桶向下的拉力。可见,手对桶施加一个向上的力的同时,桶对手也施加了一个向下的力。
2、作用力与反作用力:当受力物体受到一个力的作用时,同时也给施力物体一个力,这两个力互称为作用力与反作用力。
3、相互作用力的产生条件是:力大小相等(合力为零处于无方向静止运动状态)或不相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上;简单概括为异物、等值、反向、共线。互为施力物体和受力物体。一对相互作用力必然是同时产生,同时消失的。
【例1】(2025·四川绵阳·中考真题)碰撞试验是检测汽车安全性能的重要方式之一。如图所示,让载有假人的汽车,以一定的速度冲向墙壁,碰撞后根据车辆和假人的受损程度、车门能否打开等指标判定汽车的安全性能。在汽车与墙壁碰撞的过程中( )
A.汽车对墙壁的力使汽车发生形变 B.墙壁对汽车的力使汽车运动状态改变
C.汽车对墙壁的力大于墙壁对汽车的力 D.汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力施力物体相同
【答案】B
【详解】A.汽车对墙壁的力,受力物体是墙壁,所以这个力会使墙壁发生形变,而非汽车,故A不符合题意;
B.墙壁对汽车的力,受力物体是汽车,力可以改变物体的运动状态,体现在汽车发生碰撞后速度变化,所以这个力使汽车运动状态改变,故B符合题意;
C.汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力是一对相互作用力,二者大小相等,故C不符合题意;
D.汽车对墙壁的力,施力物体是汽车,墙壁对汽车的力,施力物体是墙壁,二者施力物体不同,故D不符合题意。
故选B。
【变式1-1】(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,小刚在操场上踢足球。下列说法正确的是( )
A.小刚踢球时,只改变了足球的形状
B.脚对球用力的方向不会影响踢球效果
C.小刚对足球的力和足球对小刚的力是一对相互作用力
D.踢出去的足球最终会停下来,是因为运动需要力来维持
【答案】C
【详解】A.小刚踢球时,球发生凹陷,且运动方向改变,改变了足球的形状,也改变球的运动状态,故A错误;
B.力的作用效果与力的大小、方向、作用点均有关,脚对球用力的方向会影响踢球效果,故B错误;
C.小刚对足球的力和足球对小刚的力作用在两个相互的物体上,是一对相互作用力,故C正确;
D.踢出去的足球最终会停下来,是因为阻力的作用,力改变了物体的运动状态,不能说明运动需要力来维持,故D错误。
故选C。
【变式1-2】(2025·四川眉山·中考真题)2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功!返回舱回收着陆阶段,减速伞拉出并降速,如图甲所示,以伞为参照物,返回舱是 的。在返回舱距离地面左右时,反推发动机点火,如图乙所示,将返回舱的速度降低到,实现平稳着陆,说明力可以改变物体的 。
【答案】 静止 运动状态
【详解】[1]由图甲可知,减速伞拉出后,返回舱和减速伞一起运动,它们之间的相对位置没有发生变化,所以以伞为参照物,返回舱是静止的。
[2]力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。物体运动状态的改变包括速度大小的改变和运动方向的改变。在返回舱距离地面1m左右时,反推发动机点火,给返回舱一个向上的力,将返回舱的速度降低到1~2m/s,返回舱的速度大小发生了改变,即返回舱的运动状态发生了改变,这说明力可以改变物体的运动状态。
【易错易混辨析】
1、力产生的条件:(1)必须有两个或两个以上的物体;(2)物体间必须有相互作用(可以不接触,例如磁铁间的吸引力,受到的重力等)。
2、施力物体是相对于受力物体所施力的物体,反之亦然。没有绝对的施力与受力物体取决于题目的定义。例如木块放在地面你可以说木块既是施力物体也是受力物体。
3、相互作用力作用在两个物体上,各自产生效果,不能抵消。虽然大小相等,但效果不一定相同。例如,拔河时,承受力小的队伍破坏性更大。
4作用力和反作用力没有主次、先后之分;这两个力同时产生、同时消失且必须是同一性质的力。
考点02 弹力
一、弹力
1、弹性和塑性
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性;
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性;
(3)弹性限度:当弹性物体的形变超过某一数值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状了,这个值叫弹性限度。
2、弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的大小与弹性形变的大小有关;在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
3、弹力产生的条件:(1)两物体互相接触;(2)物体发生弹性形变(包括人眼不能观察到的微小形变)。
4、弹力是一种接触力,弹力的种类有:压力、支持力、拉力、推力、张力等。
5、弹力的大小跟形变的大小的关系:在弹性限度内,形变越大,弹力也越大;形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸形变(或压缩形变)来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。对于弯曲形变来说,弯曲的越厉害,产生的弹力就越大。对于扭转形变来说,扭转的越厉害,产生的弹力就越大。
二、弹簧测力计
1、弹性形变与弹力的关系
胡克定律:在弹性限度内,弹簧所受的拉力与形变量成正比。F=kΔx,其中k为劲度系数,Δx为形变量,F为所受的拉力。给出一个弹簧,k是固定不变的。在运用胡克定理时,要注意弹性限度,超过弹性限度就不符合此规律。
2、弹簧测力计
(1)用途:测量力的大小;常用的测力计是弹簧测力计,它可以用来测量物体的重力、拉力等,它的示数表示的是对弹簧测力计的挂钩的拉力大小。
(2)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
3、弹簧测力计的正确使用方法
(1)使用之前:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞;了解量程;明确分度值;校零。
(2)使用之中:不能超量程使用;测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上;读数时视线要与刻度盘垂直。
(3)使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
4、弹簧测力计的测量原理:物体间力的作用是相互的,所以弹簧测力计两边受到的力大小相等。
5、弹簧的串联与并联:串联弹簧的弹性系数等于各弹性系数倒数之和的倒数,并联弹簧则为各个弹簧的弹性系数之和。
【例2】(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)文具中蕴含着大量的物理知识。手用力捏橡皮时橡皮发生形变,松手后,橡皮能恢复原状,这是因为橡皮具有 (选填“弹性”或“塑性”),橡皮在发生形变的过程中体积变小,密度 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】 弹性 变大
【详解】[1][2]手用力捏橡皮时橡皮发生形变,松手后,橡皮能恢复原状,这是因为橡皮具有弹性,发生的是弹性形变;橡皮在发生形变的过程中体积变小,质量不变,根据知,密度变大。
【变式2-1】(2025·江苏宿迁·中考真题)如图是2025年央视春晚机器人表演节目《秧BOT》时的场景,地面对机器人产生向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.脚部发生形变 C.地球的吸引 D.受空气的浮力
【答案】A
【详解】弹力产生的原因是施力物体发生弹性形变。在本题中,地面是施力物体,机器人受到地面向上的支持力。由于地面受到机器人的压力而发生弹性形变,地面要恢复原状,就会对机器人产生向上的弹力,这个弹力就是地面对机器人的支持力。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【变式2-2】(2025·贵州·中考真题)如图所示,茶杯静置于水平桌面上,请在答题卡上画出桌面对茶杯支持力F的示意图。
【答案】
【详解】茶杯静置于水平桌面上,桌面对茶杯支持力的方向垂直桌面向上,作用点在茶杯的重心,从作用点沿力的方向画一带箭头线段,在箭头附近标上F,如图所示:
【易错易混辨析】
1、弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
2、弹力是接触力,弹力只能存在于物体的相互接触处,但相互接触的物体之间,并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要接触,还要有相互作用,也就是还要有弹性形变。
3、弹簧测力计读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的大格数和小格数,从而得出力的大小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带上单位。
考点03 重力
一、重力的概念
1、重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2、重力的由来
(1)牛顿从树上成熟的苹果自动落回地面这种现象中,发现了苹果受到重力作用。
(2)万有引力:宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在相互吸引的力。
二、重力的大小
1、重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
2、重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(1)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球上与地球纬度高低有关,不同星球上g也不同,在地球上g=9.8N/kg)。
(2)g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越大。
3、重力与质量的区别与联系
(1)质量是指物体所含物质的多少,重力是指物体由于受到地球的吸引而产生的力。
(2)质量是物质的一种属性,与物体所处的状态、物体的形状、位置、温度无关;重力随地理位置的变化而发生变化。
(3)质量只有大小,没有方向,重力的方向总是竖直向下。
(4)质量通常用“m”表示,重力通常用“G”表示。
(5)质量的单位是国际单位制中的基本单位,“千克”(kg),重力的单位属于倒出单位,“牛顿”简称“牛”(N)。
(6)质量的测量工具是天平,重力是一种力,力的测量工具是弹簧测力计。
5、重力的估测
(1)一个黑板擦约重为1N学生的重力约为500N (2)一个鸡蛋约重0.5N
(3)物理教科书约重2N (4)铅笔约重0.05N
(5)大象的约重50000N (6)一个篮球约重5N
(7)一个苹果约重2N
三、重力的方向
1、重力的方向:重力的方向总是竖直向下(指向地心);竖直向下是指和物体所在处水平面垂直向下的方向,应注意“竖直向下”与“垂直向下”是有区别的,“垂直向下”是指垂直于某个平面向下;重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态无关。
2、重力的方向总是竖直向下的应用举例
(1)工人师傅在砌墙时,常常利用重锤线来检验墙身是否竖直。
(2)骑自行车时,遇到下坡路,即使不蹬自行车,车辆还能继续滑行。
(3)利用天平称量物体的重量。
(4)水平仪检测墙体是否水平。
四、重 心
1、重心的概念:重力在物体上的作用点叫重心;重心的位置并不是固定不变的。它随质量的分布变化而变化。物体重心的位置和物体的形状、材料以及是否均匀有关。均匀、规则物体的重心在它的几何中心上。物体的重心可能不在物体上,如一个密度均匀的金属环的重心在环所形成圆的圆心上。
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(2)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
2、寻找重心的方法
(1)悬挂法:将不规则的薄板,在某点A悬挂起来,当薄板静止时沿悬线方向在薄板上画出竖直线AB,然后另选一点C再次悬挂,再次在薄板上画出竖直线CD,如图所示,薄板重心即在AB线上,又在直线CD上,由此可知重心必在两直线的交点上。
(2)支撑法:只适用于细棒(不一定均匀),用一个支点支撑物体,不断变化位置,越稳定的位置,越接近重心;一种可能的变通方式是用两个支点支撑,然后施加较小的力使两个支点靠近,因为离重心近的支点摩擦力会大,所以物体会随之移动,使另一个支点更接近重心,如此可以找到重心的近似位置。
(3)针顶法:同样只适用于薄板.用一根细针顶住板子的下面,当板子能够保持平衡,那么针顶的位置接近重心,与支撑法同理,可用3根细针互相接近的方法,找到重心位置的范围,不过这就没有支撑法的变通方式那样方便了。
(4)用铅垂线找重心(任意一图形,质地均匀):用绳子找其一端点悬挂,后用铅垂线挂在此端点上(描下来),而后用同样的方法作另一条线.两线交点即其重心。
2、稳度:是指物体处于平衡状态的稳定程度,稳度的大小由物体重心的高度和支撑面的大小决定。重心低,支撑面大的物体稳度大,反之则稳度小。所以提高稳度的方法一是增大支持面,二是降低重心。
【例3】(2025·山东青岛·中考真题)2024年5月3日,长征五号遥八火箭成功将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道。6月25日,嫦娥六号返回器携带从月球背面采回的月壤样品准确着陆,为未来我国开展月球和行星物质探测奠定了坚实基础。
(1)火箭点火后,下方会产生大量的“白气”,“白气”的产生是由于发生了 (填物态变化名称)现象;
(2)火箭升空过程中与大气摩擦产生大量的热,火箭外壁的涂层材料会迅速发生物态变化,这些物态变化会 热,起到保护火箭的作用;
(3)物体在月球表面上的重力约为地球表面的六分之一,月壤样品的质量约为,这些月壤样品在月球上的重力约为 N(,结果保留一位小数);
(4)将这些月壤样品带回地球后,质量将 ,测得月壤样品体积约为,月壤样品的密度约为 (结果保留一位小数)。
【答案】(1)液化 (2)吸 (3)3.3 (4)不变 1.5
【详解】(1)火箭点火后,下方会产生大量的“白气”,这是因为火箭发射时喷出的高温火焰使下方的水先汽化为水蒸气,水蒸气遇冷又液化为小水滴,形成“白气”,所以“白气”的产生是由于发生了液化现象。
(2)火箭升空过程中与大气摩擦产生大量的热,火箭外壁的涂层材料会迅速熔化(或升华),这些物态变化会吸热,从而降低火箭表面的温度,起到保护火箭的作用。
(3)已知物体在月球表面上的重力约为地球表面的六分之一,月壤样品的质量,根据重力公式,可先算出月壤样品在地球上的重力
那么在月球上的重力
(4)[1]质量是物体所含物质的多少,是物体的一种基本属性,不随物体的形状、状态、位置的改变而改变。所以将这些月壤样品带回地球后,质量将不变,仍为2kg=2000g。
[2]根据密度公式,可得月壤样品的密度
【变式3-1】(2025·四川遂宁·中考真题)中国探月工程总设计师吴伟仁表示未来可通过3D打印技术将月壤“打印”成不同规格的“月壤砖”,用于建造月球科研站。相关资料表明:月球表面是真空:昼夜温度在-173℃至127℃间:同一物体所受重力约为地球表面所受重力的六分之一。假若未来你到月球科研站工作,你会发现( )
A.夜空中的星星仍会像地球上看到的那样“眨眼睛”
B.在月球表面能较轻松举起与自身质量相当的物体
C.当陨石落到月球表面时,能听到巨大的碰撞声音
D.用普通酒精温度计可以测量月球表面的昼夜温差
【答案】B
【详解】A. 星星“眨眼睛”是由于地球大气层中的气流扰动导致光线折射变化。月球表面为真空,无大气层,故光线不会发生扰动,星星不会“眨眼”。故A不符合题意;
B. 月球表面重力为地球的,物体质量不变,但重力减小为。举起相同质量的物体所需力更小,因此更轻松。故B符合题意;
C. 声音传播需要介质,月球表面为真空,无法传播声音,因此无法听到碰撞声。故C不符合题意;
D. 普通酒精温度计的测量范围为至,而月球昼夜温差为至。低于酒精凝固点(),酒精会凝固,无法测量低温。故D不符合题意。
故选B。
【变式3-2】(2025·山东济南·中考真题)如图所示,工件与传送带一起沿水平方向向右运动,请在相应位置画出工件所受重力的示意图。
【答案】
【详解】均匀几何体的重心在几何中心,过重心作竖直向下的重力G。如图所示:
考点04 牛顿第一定律
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律的概念
(1)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候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(2)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
(1)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,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(静止或者匀速直线运动)。
①物体由静到动、由动到静、由慢到快、由快到慢都是速度大小的变化。
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)。
(2)静止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
(1)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。
(2)运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。
(3)静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。
二、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,静止物体要保持它的静止状态。
(1)一切物体任何时候都具有惯性。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的大小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。
2、惯性与力的区别
(1)物理意义不同:惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质;而力是指物体对物体的作用;惯性是物体本身的属性,始终具有这种性质,它与外界条件无关;力则只有物体与物体发生相互作用时才有,离开了物体就无所谓力。
(2)构成的要素不同:惯性只有大小,没有方向和作用点,而大小也没有具体数值,无单位;力是由大小方向和作用点三要素构成,它的大小有具体的数值,单位是牛。
(3)惯性是保持物体运动状态不变的性质;力作用则是改变物体的运动状态。
3、惯性的防止与应用:惯性有有利的一面,也有有害的一面,我们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,但并不是“产生”惯性或“消灭”惯性。
(1)纸飞机离开手以后,还会继续飞行。
(2)星际探测仪,一经脱离地球引力范围,不需要用发动机就可保持飞行。
(3)锤头松了,只要把锤柄在固定的物体上撞几下,锤头就牢牢地套在锤柄上了。
(4)跳远时利用助跑,使自己跳得更远。
(5)车启动或者突然加速时,人会向后靠。
(6)汽车左转弯时,人会向右靠。右转弯时,人会向左靠。
(7)子弹离开枪口后还会继续向前运动。
【例4】(2025·山东淄博·中考真题)2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号F遥二十”运载火箭发射升空。载人飞船与中国空间站成功对接后,两个航天员乘组在“天宫”会师。下列说法正确的是( )
A.火箭升空过程中,以载人飞船为参照物,航天员是静止的
B.火箭箭体使用了密度大、熔点低的新材料
C.航天员携带的物品进入“天宫”后质量变小
D.中国空间站绕地球飞行过程中运动状态不变
【答案】A
【详解】A.在火箭升空过程中,以载人飞船为参照物,航天员的位置没有发生改变,是静止的,故A正确;
B.火箭箭体应使用密度较小的材料,同时火箭在飞行过程中,不断与空气摩擦,产生大量的热,应使用熔点较高的材料,故B错误;
C.质量是物体本身的一种性质,与位置、形状和状态的变化无关,所以航天员携带的物品进入“天宫”后,质量不变,故C错误;
D.中国空间站绕地球飞行过程中飞行速度和方向不断发生变化,所以中国空间站的运动状态不断改变,故D错误。
故选A。
【变式4-1】(2025·江苏南京·中考真题)乒乓球运动中蕴含着许多力学知识,下列说法正确的是( )
A.发球时,球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
B.击球时,乒乓球受到的弹力是由球拍的形变产生的
C.击球后,乒乓球在空中飞行时,受到了向前的推力
D.空中飞行的乒乓球,如果所受的力全部消失,它将立即静止
【答案】B
【详解】A.根据力的作用是相互的,当发球时球拍对球有力的作用,同时球对球拍也会产生一个反作用力,故A错误;
B.弹力是由于物体发生弹性形变而产生的,击球时,球拍发生弹性形变,会对乒乓球产生弹力,所以乒乓球受到的弹力是由球拍的形变产生的,故B正确;
C.击球后,乒乓球在空中飞行是由于惯性,此时乒乓球不再受到球拍向前的推力,其只受到重力和空气阻力的作用,故C错误;
D.根据牛顿第一定律,一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。空中飞行的乒乓球处于运动状态,若所受的力全部消失,它将保持原来的速度和方向做匀速直线运动,故D错误。
故选B。
【变式4-2】(2025·山东济南·中考真题)如图所示,小球悬挂在小桶的正上方,小车、小桶、小球一起沿水平地面向左做匀速直线运动。以小车为参照物,小球是 (选填“运动”或“静止”)的;某时刻将细线剪断,小车、小桶仍然以原速度向左做匀速直线运动,小球会落在 (选填“桶的左边”“桶的右边”或“桶中”)。
【答案】 静止 桶中
【详解】[1]判断物体运动或静止,取决于所选的参照物,若物体相对于参照物的位置没有发生变化,则物体是静止的。以小车为参照物,小球相对于小车的位置始终没有改变,所以小球是静止的。
[2]小球原来和小车、小桶一起沿水平地面向左做匀速直线运动,将细线剪断后,由于小球具有惯性,会保持原来向左的运动速度继续运动;而小车、小桶仍然以原速度向左做匀速直线运动,小球在水平方向上的速度与小车、小桶相同,在竖直方向上由于重力作用下落,所以小球会落在桶中。
【易错易混辨析】
1、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。
2、一切物体包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体气体都有惯性;同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢,不论受力还是不受力,都具有惯性,而且惯性大小是不变的。惯性只与物体的质量有关,质量大的物体惯性大,而与物体的运动状态无关。
考点05 二力平衡
一、二力平衡的概念
1、二力平衡的概念
(1)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;也可以这样理解:两个力同时作用在同一物体同一直线上,如果物体保持静止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。
(2)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
(1)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。
(2)平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
(3)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、比较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
两个力在同一物体上使物体达到平衡的效果
三、二力平衡条件的应用
1、二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意上面四个要点,且这四个要点缺一不可。
2、根据受力情况判断物体的运动状态
(1)当物体不受任何力作用时,物体总保持静止状态或匀速直线状态。
(2)当物体受平衡力作用时,物体同样总保持静止状态或匀速直线状态即平衡状态。
(3)当物体受非平衡力作用时,物体的运动状态一定会改变。
(4)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(5)静止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。
【例5】(2025·上海·中考真题)如图所示,小物同学从蹦床向上运动过程中,以下说法中正确的是( )
A.小物同学离开蹦床后仍受向上的作用力 B.小物同学离开蹦床后运动状态一直改变
C.小物同学到达最高点时处于平衡状态 D.小物同学到达最高点时不具有惯性
【答案】B
【详解】A.小物同学离开蹦床后,不再与蹦床接触,蹦床的弹力消失,在不计空气阻力的情况下,此时她只受到竖直向下的重力作用,没有向上的作用力,故A错误;
B.小物同学离开蹦床后,无论是向上运动还是从最高点下落,都受到重力作用,这个力会改变她的运动状态。在上升过程中,速度不断减小;在下降过程中,速度不断增大。因此,她的运动状态一直在改变,故B正确;
C.平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动的状态,此时物体所受的合力为零。小物同学到达最高点时,瞬时速度为零,但仍然受到重力作用,所受合力不为零,因此不处于平衡状态,故C错误;
D.惯性是物体本身的一种属性,其大小只与物体的质量有关。任何有质量的物体在任何情况下都具有惯性。小物同学到达最高点时,虽然速度为零,但她的质量没有改变,所以仍然具有惯性,故D错误。
故选B。
【变式5-1】(2025·山东青岛·中考真题)“2025年亚洲举重锦标赛”在我国举行,中国队最终收获31金15银11铜。在比赛中,当运动员双臂竖直举起杠铃静止时,如图所示。与杠铃受到的重力是一对平衡力的是( )
A.杠铃对运动员的压力 B.运动员对杠铃的支持力
C.地面对运动员的支持力 D.运动员对地面的压力
【答案】B
【详解】相互平衡的两个力作用在一个物体上,杠铃受到的重力作用在杠铃上,与之平衡的力也必须作用在杠铃上。
A.杠铃对运动员的压力,作用在运动员上,故A不符合题意;
B.运动员对杠铃的支持力,作用在杠铃上,故B符合题意;
C.地面对运动员的支持力,作用在运动员上,故C不符合题意;
D.运动员对地面的压力,作用在地面上,故D不符合题意。
故选B。
【变式5-2】(2025·四川绵阳·中考真题)某实验小组用如图甲所示装置来研究影响滑动摩擦力大小的因素,实验前提出以下猜想:
a.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
b.滑动摩擦力的大小与接触面的面积大小有关
c.滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关
实验过程如下:
①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板运动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力F1;
②在木块上放置1个砝码,重复①中操作,测出此种情况下的滑动摩擦力F2;
③换用材料相同但表面更粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,重复①中操作,测出此种情况下的滑动摩擦力F3。
设计表格,并记录数据如下表,回答下列问题:
序号
实验条件
滑动摩擦力F/N
木块上放置砝码个数
长木板粗糙程度
①
0
较光滑
1.2
②
1
较光滑
1.4
③
1
较粗糙
1.6
(1)对比分析实验①②,可以研究猜想 ;对比分析实验②③,可以研究猜想 ;(选填“a”“b”或“c”)
(2)另一小组设计了不同的实验方案:将木块B、长木板A叠放后置于水平地面,弹簧测力计一端固定于竖直墙壁,另一端与木块B相连,并保持水平,如图乙所示。用力拉动长木板A,使长木板A与木块B相对运动,当木块B相对于地面处于 (选填“静止”“匀速直线运动”“加速运动”或“减速运动”)状态时,弹簧测力计示数与木块B所受滑动摩擦力大小相等。
【答案】(1) c a
(2)静止
【详解】(1)[1]根据控制变量法,探究某个因素对滑动摩擦力的影响时,要控制其他因素不变,只改变该因素。实验①②中,长木板粗糙程度相同,木块上放置砝码个数不同,即接触面所受压力不同,滑动摩擦力不同,所以对比实验①②,可以研究猜想c。
[2]实验②③中,木块上放置砝码个数相同,即接触面所受压力相同,长木板粗糙程度不同,滑动摩擦力不同,所以对比实验②③,可以研究猜想a。
(2)用力拉动长木板A,使长木板A与木块B相对运动,当木块B相对于地面处于静止状态时,此时木块B在水平方向上受到弹簧测力计的拉力和长木板A对它的摩擦力。这两个力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,弹簧测力计示数与木块B所受滑动摩擦力大小相等。
【易错易混辨析】
1、静止或匀速直线运动状态是平衡状态,平衡状态下受到的是平衡力,平衡力的作用下,物体处于平衡状态。
2、“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
3、物体在不受力或受平衡力时,将保持平衡状态,即静止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。
考点06 摩擦力
一、摩擦力
1、摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2、影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
3、静摩擦大小:物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(静止),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线上的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
4、摩擦力的种类:在中学物理中,摩擦力分为“滑动摩擦力”、“静摩擦力”、“滚动摩擦力”。
(1)静摩擦力:当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
(2)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
(3)滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
5、摩擦力的方向:摩擦力的性质是阻碍相互接触的两个物体间的相对运动或相对运动趋势,所以研究摩擦力的方向时一定要取与研究对象接触的那个物体为参照物,并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动或相对运动趋势;若有,则被研究物体所受的摩擦力一定与此相对运动或相对运动趋势方向相反。
二、摩擦力的利用和防止
1、有害摩擦和有利摩擦:有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
2、增大有益摩擦的方法:(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。
3、减小有害摩擦的方法:(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。
【例6】(2025·山东泰安·中考真题)如图所示,小木块B与长木板A叠放在水平台面上,对长木板A施加一个水平向右的拉力F,当时,弹簧测力计的示数为3N,小木块B相对于台面静止,长木板A恰好向右做匀速直线运动,长木板A与台面间滑动摩擦力的大小是 N。不计绳重、绳与滑轮间的摩擦。
【答案】4
【详解】分析小木块B的受力情况可知,小木块处于静止状态,受平衡力的作用,弹簧测力计的示数为3N,即小木块B受到绳子对它水平向左的拉力3N,A对它向右3N的摩擦力,,此二力在水平方向上满足二力平衡。由于长木板A做匀速直线运动,说明受平衡力的作用,水平方向分别是向右F=7N的拉力,小木块B对长木板A向左摩擦力,地面对长木板A向左的摩擦力f地对A,长木板A在水平方向上满足三力平衡时,则f地对A=F-fB对A=7N-3N=4N
【变式6-1】(2025·江苏常州·中考真题)下列与自行车有关的现象中:①刹车时用力捏车闸;②车轮胎上刻有花纹;③在车的转轴处加润滑油;④车的轴承中装有滚珠,属于增大摩擦的是( )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【答案】A
【详解】①刹车时用力捏闸是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;
②车轮胎上刻有花纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
③在车的转轴处加润滑油,是通过使接触面脱离来减小摩擦力;
④车的轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动从而减小摩擦力。
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式6-2】(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(1)某同学用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
【答案】(1)匀速直线 二力平衡
(2)②③
(3)接触面积
(4)撒灰渣
【详解】(1)[1][2]用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速直线滑动,木块处于平衡状态,水平方向受到滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力两个力的作用,这两个力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等。
(2)对比②③两次实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,所以可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)分析表中③④实验数据,压力不同,接触面的粗糙程度相同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力有关。分析表中①②实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度相同,接触面积不同,弹簧测力计示数相同,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
(4)冰雪路面较滑,为了防滑,可以在路面撒灰渣,增大接触面的粗糙程度,在压力一定时,增大了摩擦力。
【易错易混辨析】
摩擦力的方向与物体实际运动方向是没有任何关系的。
考点07 同一直线上二力的合成
一、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,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。
3、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上。
(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上且方向相同),而是遵从矢量合成法则(高中的知识)。
二、力与图像的结合
1、力与图像的结合:在物理学中,常采用数学中的函数图象,将某些物理量之间的关系表示出来,因此图象实际上反映了物理变化过程的特点以及物理量之间的变化关系;将物理过程和物理量之间的关系在图象上呈现出来,可使物理过程形象、直观,使解题过程优化,往往会受到事半功倍的效果。
2、力与图像的结合情况
(1)物体运动图象,如:匀速直线运动中路程、时间图象,速度、时间图象。
(2)物体重力与质量的图象。
(3)力的变化图象,如:力与物体运动中力随时间变化的图象,浮力(或弹簧秤示数)随物体浸入液体深度变化的图象等。
【例7】(2025·四川成都·中考真题)2024年巴黎奥运会,中国艺术体操队获得了奥运金牌。体操运动员用力向上跳起时,力改变了运动员的 。运动员竖直向上做减速运动时,所受合力的方向是向 的。
【答案】 运动状态 下
【详解】[1]体操运动员用力向上跳起时,运动员由静止状态变为运动状态,说明力改变了运动员的运动状态。
[2]运动员竖直向上做减速运动,说明所受合力的方向与运动方向相反,即运动员所受合力方向是竖直向下的。
【变式7-1】(2023·山东临沂·中考真题)2023年5月28日12时31分,自上海虹桥国际机场起飞的国产大飞机C919安全抵达北京首都国际机场(如图),圆满完成了首个商业航班飞行。C919大飞机( )
A.机身是由密度大、硬度大的材料制成的
B.加速起飞的过程中所受空气浮力大于重力
C.匀速飞行时机翼上方的空气流速比下方的大
D.大功率航空发动机的效率能达到100%
【答案】C
【详解】A.飞机的机身要轻、强度大,所以机身应用密度小、硬度大的材料制成,故A不符合题意;
B.飞机起飞是因为机翼上下表面的压力差提供的升力,不是因为浮力;加速起飞的过程中,受力不平衡,升力大于重力,故B不符合题意;
C.气流经过机翼上、下表面的时间相同,机翼上表面凸起、下表面平整,则气流经过机翼上方的空气流速比下方的空气流速大,故C符合题意;
D.航空发动机工作时,燃料燃烧释放的能量不可能全部用来做有用功,效率不可能达到100%,故D不符合题意。
故选C。
【变式7-2】(2023·山东日照·中考真题)“兄弟齐心,其利断金”,在某次劳动课上,李陆同学用的力水平向左推小车,刘湾同学用的力作用在该小车上,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须 ,在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为 J。
【答案】 相同 1500
【详解】[1]作用在同一直线上方向相同的两个力的合力,大小等于两力之和,方向与其中任一力的方向相同,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须相同。
[2]两人的合力大小为
F=F1+F2=200N+100N=300N
在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为
W=Fs=300N×5m=1500J
【光现象常考的四个陷阱分析】
陷阱一:误以为物体的重心一定在物体上:对于整个物体,重力作用的表现就好像它作用在某个点上,这个点叫作物体的重心。形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上。重心不一定在物体上,重心的位置可以在物体之外,也可以在物体之外。
陷阱二:摩擦力的方向易判断错误:摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向无关。摩擦力产生的条件是:两个物体相互接触、有挤压、发生相对运动或有相对运动趋势且接触面粗糙这里我们要明确“相对运动”和“相对运动趋势”的含义,“相对”是以跟被研究物体接触的另一物体为参照物,来描述被研究物体的运动方向或运动趋势的.物体的运动方向则多以静止的地面为参照物。
陷阱三:误以为摩擦力大小与物体运动速度有关:滑动摩擦力大小只与物体间的压力和接触面的粗糙程度有关,物体间的压力不变,接触面的粗糙程度不变,物体所受的滑动摩擦力的大小也不变。有些同学误以为速度越大,物体所受的摩擦力越大,是忽略了影响滑动摩擦力大小的本质因素。
陷阱四:误以为运动的物体受摩擦力,静止的物体不受摩擦力:物体间有没有摩擦力主要看物体间有没有相对运动,或者有没有相对运动的趋势,而与物体是否运动或静止无关。
【探究阻力对物体运动的影响考向分析】
(1)让同一小车从相同斜面上的 同一 高度由静止滑下,目的是使小车到达斜面底端时的 速度 相同。
(2)从实验现象可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车将在水平面上 做匀速直线运动 。
(3)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有 惯性 。
(4)力是 改变物体运动状态 (选填“维持物体运动”或“改变物体运动状态”)的原因。
(5)实验发现:小车分别在毛巾、棉布和木板表面上滑行时,在木板表面滑行距离最远。说明小车受到的阻力越小,运动状态越 不容易 (选填“容易”或“不容易”)改变。
(6)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最 小 。
(7)实验中是通过改变 接触面的粗糙程度 来改变小车所受阻力大小的。
(8)在此基础上,牛顿总结了伽利略、笛卡尔等人的研究成果概括出牛顿第一定律,请问:牛顿第一定律 不能 (填“能”或“不能”)直接由实验得出,这种实验方法叫做 理想实验法 。除此以外,本实验还应用到的科学方法有 控制变量法、转换法 。
【探究影响滑动摩擦力大小的因素考向分析】
(1)用弹簧测力计水平拉动木块在 匀速直线 运动,根据 二力平衡 原理,木块在长木板上受到的滑动摩擦力与弹簧测力计对木块的拉力是一对 平衡力 。
(2)由于影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个,在探究某一因素对滑动摩擦力大小的影响时,应该采用的研究方法是 控制变量 法。
(3)实验过程中,木块的温度升高,是通过 做功 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了木块的内能。
(4)测量摩擦力大小是依据: 二力平衡 的知识来进行的。
(5)验中出现误差的原因:用手拉动弹簧测力计,很难控制匀速直线运动,可以让弹簧测力计一端固定,另一端勾住木块,将木块水平放置在长木板上,然后直接如图所示拖动长木板,从而读出示数;
(6)转换法应用:通过拉力的大小来反映摩擦力的大小。
(7)实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度,拉力大小等无关。
(8)实验需要多次测量,得出多组数据的目的是:避免实验偶然性,得出普遍规律。
1.(2025·江苏连云港·中考真题)下列物理量最接近实际值的是( )
A.中学生的重力大小约为 B.正常人步行的速度约为
C.初中物理课本的宽度约为 D.做一遍眼保健操的时间约为
【答案】C
【详解】A.中学生的重力大小约为500N,故A不符合题意;
B.正常人步行的速度约为,故B不符合题意;
C.初中物理课本的宽度约为,与直尺长度差不多,故C符合题意;
D.做一遍眼保健操的时间约为5min,即300s,故D不符合题意。
故选C。
2.(2025·福建·中考真题)《考工记》记载:“马力既竭,辀犹能一取焉。”展现出古人观察到马已停止用力,车还能前进一段距离。车继续前进的主要原因是其( )
A.具有惯性 B.受到推力 C.受力平衡 D.受到摩擦力
【答案】A
【详解】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质。当马停止用力后,车由于具有惯性,会保持原来的运动状态继续向前运动一段距离。所以车继续前进的主要原因是其具有惯性,故A符合题意;
B.当马停止用力后,马对车不再施加推力,所以车继续前进不是因为受到推力,故B不符合题意;
C.车在前进过程中,会受到地面的摩擦力等阻力的作用,其受力并不平衡。而且受力平衡时物体将保持静止或匀速直线运动状态,而车在前进过程中速度会逐渐减小,说明其受力不平衡,故C不符合题意;
D.摩擦力是阻碍物体相对运动的力,车受到的摩擦力方向与车前进的方向相反,它会使车的速度逐渐减小,而不是使车继续前进,故D不符合题意。
故选A。
3.(2025·海南·中考真题)下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A.行李箱安装滚轮
B.守门员佩戴防滑手套
C.鞋底制有凹凸不平的花纹
D.擦黑板时用力压黑板擦
【答案】A
【详解】A.行李箱安装滚轮,是将滑动摩擦变为滚动摩擦,在相同条件下,滚动摩擦远小于滑动摩擦,所以可以减小摩擦,故A符合题意;
B.守门员佩戴防滑手套,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,便于抓握足球,属于增大摩擦,故B不符合题意;
C.鞋底制有凹凸不平的花纹,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,防止行走时打滑,属于增大摩擦,故C不符合题意;
D.擦黑板时用力压黑板擦,通过增大压力来增大摩擦,使黑板擦更易擦掉粉笔字,属于增大摩擦,故D不符合题意。
故选A。
4.(2025·山东泰安·中考真题)某同学在劳动实践活动中烹饪了一盘西红柿炒鸡蛋,如图所示。下列有关数据的估测,符合实际的是( )
A.一个西红柿的质量约为3kg B.烹饪时炉火的温度约为26℃
C.托起两个鸡蛋的力约为1N D.筷子的长度约为20dm
【答案】C
【详解】A.一个西红柿的质量通常在100-300克左右,3kg等于3000克,这个质量太大了,故A不符合题意;
B.烹饪时炉火的温度很高,远远超过26°C,26°C是人体感觉舒适的环境温度,故B不符合题意;
C.两个鸡蛋的质量大约是100克,根据重力公式G=mg,可得G=0.1kg×10N/kg=1N
所以托起两个鸡蛋的力约为1N,故C符合题意。
D.筷子的长度约为20厘米,20dm等于2米,这个长度太长了,故D不符合题意。
故选C。
5.(2025·四川成都·中考真题)小聪打扫实验室时,发现地上有头发。他想测量头发能承受的最大拉力,于是把一根头发拴在弹簧测力计上用力拉,如图所示。下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计使用前在受力方向上调零
B.弹簧测力计的分度值是1N
C.头发只受到图中左侧手施加的拉力
D.一根头发能承受的最大拉力约为10N
【答案】A
【详解】A.为了减小测量误差,弹簧测力计使用前应在受力方向上调零,故A正确;
B.由图可知,图中弹簧测力计的1N被平均分成5小格,每小格表示0.2N,所以弹簧测力计的分度值为0.2N,故B错误;
C.由于力的作用是相互的,所以头发受到图中左侧手施加的拉力,还受到弹簧测力计的拉力,故C错误;
D.一根头发大约最大能吊起一个苹果,一个苹果的质量约150g,则一根头发能承受的最大拉力约为
故D错误。
故选A。
6.(2025·青海西宁·中考真题)如图所示的情景中物体A受力不平衡的是( )
A.图甲:用绝缘细线竖直悬挂着的静止带电小球A
B.图乙:体育测试中,抛出的实心球A在下落过程中
C.图丙:用滑轮组竖直匀速提升物体A
D.图丁:用细线拉着物体A在水中静止
【答案】B
【详解】A.带电小球A静止,处于平衡状态,受力平衡,故A不符合题意;
B.体育测试中,抛出的实心球A在下落过程中速度和方向均改变,运动状态改变,处于非平衡状态,受力不平衡,故B符合题意;
C.用滑轮组竖直匀速提升物体A,物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,受力平衡,故C不符合题意;
D.用细线拉着物体A在水中静止,物体A处于平衡状态,受力平衡,故D不符合题意。
故选B。
7.(2025·四川巴中·中考真题)实验室中的毛玻璃片,一面磨砂,一面平滑,对毛玻璃片的描述正确的是( )
A.玻璃属于非晶体
B.用手去摸,光滑的一面是磨砂面
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,摩擦力较小的一面是磨砂面
D.透过毛玻璃片看不清远处物体,朝向眼睛的一面是平滑面
【答案】A
【详解】A.玻璃熔化过程中无固定的熔化温度,即无熔点,因此玻璃属于非晶体,故A正确;
B.毛玻璃的磨砂面凹凸不平,因此用手去触摸会感觉粗糙;毛玻璃的平滑面平整,因此用手去触摸不会感觉粗糙,故B错误;
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,磨砂面较粗糙,产生的摩擦力较大,故C错误;
D.光射入玻璃和射出玻璃都要发生反射和折射,毛玻璃一面磨砂,一面平滑,会使一部分光在磨砂面发生漫反射不能透过毛玻璃射出,并且透过毛玻璃的光经过磨砂面发生折射也会射向四面八方,光线散乱,导致进入人眼的光很少,所以隔着毛玻璃就看不清物体,无论光先从哪个面进入都会在磨砂面发生杂乱的反射和折射,使人看不清物体,故D错误。
故选A。
8.(2025·贵州·中考真题)公交车将要启动时,车内响起“车辆起步,请站稳扶好”的语音提示,这是为了防止车辆起步时,乘客因具有 而倾倒造成伤害。
【答案】惯性
【详解】当公交车起步时,乘客的脚随车向前运动,但身体由于惯性会保持原来的静止状态,导致身体后倾。
9.(2025·江苏盐城·中考真题)如图所示,小明和小华穿着轮滑鞋静止站在平滑地面上。小华用力推小明,小明向前运动,小华向 运动。小明由静止开始运动是因为受到 对他的作用力。分离后两人能继续滑行是由于他们具有 。
【答案】 后 小华 惯性
【详解】[1][2]小明和小华穿着轮滑鞋静止在平滑的地面上,地面上的摩擦力很小,小华用力向前推小明,小明由于受到了小华对他向前的推力,小明向前运动,由于力的作用是相互的,小华受到了向后的反作用力,小华向后运动,两个人会远离对方。
[3]分离后两人由于惯性要保持原来的运动状态,所以能继续滑行。
10.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,将一物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 。
【答案】 2.2 变大
【详解】[1]图中弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N下方第1个小格处,因此示数为2.2N。此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体重力为2.2N。
[2]当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力外,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力。因此,弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
11.(2025·山东滨州·中考真题)在日常生活中,经常要对一些物理量进行估测,比如:一枚 (选填“一元硬币”或“鸡蛋”)的质量约为50g。而在科学探究和工业生产中,需要对某些物理量进行准确测量。图甲中金属零件的长度为 cm;如图乙,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动时,木块所受的滑动摩擦力为 N。
【答案】 鸡蛋 3.00 2.8
【详解】[1]一个鸡蛋的质量约为50g,符合实际。
[2]由图甲可知,刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm,即此刻度尺的分度值为0.1cm;金属零件左侧与1.00cm对齐,右侧与4.00cm对齐,所以金属零件的长度为
[3]如图乙所示,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。图中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N,故木块所受的滑动摩擦力为2.8N。
12.(2025·江苏南通·中考真题)2025年3月23日,“南通国际马拉松赛”在南通大剧院东侧鸣枪开跑。运动员的跑鞋底部有凹凸不平的花纹,是为了 ;以冲刺的运动员为参照物,终点线是 的;运动员完成冲刺后不能立即停止,是因为他具有 。
【答案】 增大摩擦 运动 惯性
【详解】[1]运动员的跑鞋底部有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
[2]以冲刺的运动员为参照物,终点线的位置发生改变,故终点线是运动的。
[3]运动员完成冲刺后不能立即停止,是因为他具有惯性,要保持原来的运动状态向前运动一段距离。
13.(2025·黑龙江大庆·中考真题)请画出静止在水平桌面上鱼缸的受力示意图(图中O点为鱼缸的重心)。
【答案】
【详解】鱼缸静止在水平桌面上时,受到自身的重力和水平桌面对它的支持力,这两个力是一对平衡力,大小相等,方向相反,重力方向竖直向下,水平桌面对它的支持力的方向竖直向上,均作用在重心,作图如下:
14.(2025·青海西宁·中考真题)如图所示,一把扫帚斜靠在墙边,请在简化图中画出扫帚手柄点受到的支持力和扫帚头点受到的摩擦力。
【答案】
【详解】扫帚手柄点受到的支持力水平向右;扫帚头具有水平向右的运动趋势,所以受到水平向左的静摩擦力,作用在B点。如图所示:
15.(2025·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的 相同。
(2)实验发现,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越 。进一步推理:如果水平面绝对光滑,小车将会做 运动。
(3)小明接着用如图丁所示的装置探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”。用弹簧测力计a沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,发现弹簧测力计示数不同,说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)小红发现,实验中很难控制物块A做匀速直线运动,于是她对实验做了改进,如图戊所示。将物块A放在长木板B上,拉动长木板B,则图中弹簧测力计 (选填“a”或“b”)的示数表示A、B间滑动摩擦力的大小;小红改用力传感器测量实验中A、B间摩擦力的大小,力传感器记录的拉力与时间的关系图像如图己所示,则A、B间滑动摩擦力的大小为 N。
【答案】(1)速度
(2) 慢 匀速直线
(3)接触面的粗糙程度
(4) a 1.0
【详解】(1)要比较小车在不同表面上运动的距离,根据控制变量法可知,需使小车到达水平面时的速度相等,故让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的速度相同。
(2)[1]由图可知,毛巾表面粗糙,小车运动距离短,小车越容易停下,速度减小的快;木板表面光滑,小车运动距离长,小车越不容易停下,速度减小的慢。所以,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越慢。
[2]由实验现象推理可得,如果水平面绝对光滑,小车的速度不会减小,将一直运动下去,不会停下,将会做匀速直线运动。
(3)用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,物块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,此时物块对接触面的压力相同,而接触面粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同即滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(4)[1]拉动长木板B的过程中,物块A相对地面静止,此时A受到弹簧测力计a的拉力和B对A的摩擦力作用,由于物块静止,受平衡力作用,故A、B间滑动摩擦力的大小等于a弹簧测力计的示数。
[2]开始拉物块时,拉力较小,物体处于静止,这时的摩擦是静摩擦;由图可知,当力至少达到1.0N多,物块才开始运动,当拉力为1N时,拉力不再变化,说明物体还是做匀速直线运动,此时的拉力等于滑动摩擦力,故由己图可知,A、B间滑动摩擦力的大小为1.0N。
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