内容正文:
运动和力(2)
1
二力平衡
02
牛顿第一定律
01
牛一、惯性
摩擦力
03
影响因素、增大减小方法
知识导引
平衡条件、受力分析
①物体在水平面上运动,需要借助外力维持,如果外力停止作用,物体就静止下来。
②如果物体在运动中不受力的作用,它的速度将保持不变。
③如果运动的物体不受到任何力的作用,它不会向左、右方向偏,将永远沿原来方向做匀速直线运动。
④一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
牛顿第一定律
01
根据资料分析他们认识上有什么不同?
改变运动的速度和运动的方向?
为什么要做斜面小车实验?
改变速度
减速
阻力
使小车滑到水平面时的初速度相同
反映减速的快慢
不同阻力对物体运动的影响
不同阻力(接触面的粗糙程度不同)
控制变量法
转换法
对运动的影响
实验事实
科学推理
不可能用实验直接验证
或小车运动的时间
6
例1 在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示的实验。下列有关叙述正确的是( )
A.每次实验时,小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B.实验中运动的小车会停下来,说明力能改变物体的运动状态
C.实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越近
D.根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
7
1.如图为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装置,实验中该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度,然后分别用不同的力推了一下木块,使其沿斜面向下运动,逐渐减小水平面的粗糙程度,观察木块移动的距离,从而得出力和运动的关系。
(1)根据对照实验设计中采用的控制变量法来看,实验操作中有一处明显的错误是(不需要解释错误的原因)____________________________。
(2)更正错误后进行实验,从实验中观察到,随着摩擦力的逐渐减小,木块在水平面上运动的距离逐渐 _____,运动的时间越来越_____,但由于实验中摩擦力 ___________,所以不可能观察到木块在水平面上做匀速直线运动的情形。
(3)在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果摩擦力减小为零,水平面足够长,那么木块在水平面上的速度既不减小,也不增加,运动方向也不发生变化,木块将 ______ _________。
分别用不同的力推了一下木块
变长
长
不可能为零
做匀速直线运动
思考:1.棉布和丝绸可以从斜面上开始铺上吗?
2.丙组实验过程中小车总是从木板尾部滑出,请加以改进,解决问题。
加长长木板、降低小车静止释放的高度等
追问:只对丙组进行改进吗?
物体保持原来状态的性质
1.一切物体都具有惯性,
2.惯性不是力,不能说惯性力、作用等
3.惯性大小只与物体的质量有关,
与物体的形状、速度、是否受力等因素无关
①两个物体原来处于什么运动状态?
②某一个物体由于何种原因运动状态
发生了什么变化?
③另一物体由于惯性继续保持原来的
状态,于是发生了什么现象?
描述顺序:
利用惯性解释生活中的现象
惯性
1.2
说说你对惯性的理解
例2 一天,在某段市区道路上发生了一起两小车追尾相撞事故,交警询问时,前车司机说:“我的车速很慢。后车突然加速撞了我的车尾,当时我女儿坐在后排,撞车导致她的头撞到了前排座椅背上。”后车司机说:“前车司机在行驶过程中突然刹车,我来不及刹车就追尾撞上了。”请你用学过的物理知识回答:哪个司机在说谎?你判断的理由是什么?请你写出一条交通安全警示语。
①两个物体原来处于什么运动状态?
②某一个物体由于何种原因运动状态
发生了什么变化?
③另一物体由于惯性继续保持原来的
状态,于是发生了什么现象?
女孩的下半身、女孩的上半身(头)
女孩的下半身,由于被后车撞加速
女孩的上半身(头),由于惯性保持原来速度,向后仰
2.如图所示,一个小钢球用细线悬挂在列车的顶棚上,如果小钢球突然向右摆动,则列车的运动状态可能是( )
(1)列车突然向左启动
(2)列车突然向右启动
(3)列车向左运动时,突然刹车
(4)列车向右运动时,突然刹车
A.(1)和(4) B.(1)和(3)
C.(2)和(3) D.(2)和(4)
A
细线与列车接触点、小钢球
【提高题】
1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态
2.平衡力:物体处于平衡状态时受到的力
3.平衡力特点:同物、等大、反向、同线
2.1
相互作用力:不同物、等大、反向、同线
二力平衡
13
例3 指尖陀螺是很有趣的一种玩具,该玩具中间是轴承,轴承内有滚珠,边上有三个用密度较大的金属制作的飞叶,拨动飞叶后,飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动(如图)。下列分析错误的是( )
A.飞叶转速变慢,惯性不变
B.轴承内有滚珠,利于减小摩擦
C.飞叶被拨动后旋转是因为力能改变物体的运动状态
D.陀螺对指尖的压力和指尖对陀螺的支持力是一对平衡力
D
3.如图所示,小丽用力F把一木块压在竖直墙面上静止,现有以下受力分析,下述受力分析正确的是( )
①小丽对木块的压力F和墙对木块的弹力是一对平衡力
②小丽对木块的压力F和木块的重力是一对平衡力
③木块受到的摩擦力和木块的重力是一对平衡力
④小丽对木块的压力F和木块对小丽的弹力是一对平衡力
A.只有①正确 B.只有④正确
C.只有①③正确 D.只有③④正确
C
七下111页
2.2
平衡条件探究
平衡力特点:同物、等大、反向、同线
对照组
甲
乙
丙
?
轻质塑料片,可以减小物体自身重力对实验的影响
如果改成图甲的装置,对比书本实验有什么优点和缺点?
丙
例4 为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时,才能使物体处于平衡状态,进行如下实验。
(1)如图所示,甲装置是探究二力平衡条件的一种方法,实验中通过改变砝码的_____来探究二力大小的关系;通过扭转小车松手后观察小车的状态,来探究二力是否 _______________。
(2)小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程,又设计了图乙所示的装置。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:___________________。把硬纸板支撑起来,不再与桌面接触的目的是_______________________。
质量
在同一条直线上
作用在同一物体上
减小摩擦对实验的影响
(3)如图丙所示,若启动电动机继续进行研究:当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时,观察物体的运动状态;当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时,再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是_______________________________________________________。
作用在物体上的两个力大小满足什么条件,物体才能保持匀速直线运动状态
(不受力或受平衡力 ) (静止或匀速直线运动状态)
①受力情况 运动状态
(非平衡力 ) (运动状态一定改变)
② 运动状态 受力情况
(静止或匀速直线运动状态) (不受力或受平衡力 )
(非平衡状态,如加速、减速,方向改变) (非平衡力 )
力是改变物体运动状态的原因
竖直方向上平衡
水平方向上平衡
2.3
平衡条件应用
4.下列情景中,处于平衡状态的是 ( )
A B C D
A.绕地球匀速运行的卫星 B.加速追赶猎物的猎豹
C.下落的苹果 D.匀速下降的跳伞运动员
D
5.【提高题】燕子归巢时,沿图示虚线方向匀速滑翔。能正确表示这个过程中空气
对燕子作用力方向的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
B
3.1
摩擦力
1.产生原因:相对运动或相对运动趋势
2.分类:静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦
3.方向:与运动方向相反
6.窗玻璃中趴着一只壁虎(如图)。水平向右推窗,当壁虎随窗玻璃一起向右匀速移动的过程中,壁虎受到摩擦力的方向是( )
A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右
A
例5 如图所示,粗糙程度相同的水平地面上,重30N的物块在AB段受F=10N的水平拉力作用,向右做匀速直线运动,到B点时撤去水平拉力,物块仍继续运动,到C处静止。下列说法正确的是( )
A.在AB段物块受到水平向右的摩擦力,大小为10N
B.在AB段物块受到水平向左的摩擦力,大小为20N
C.在BC段物块受到水平向左的摩擦力,大小为10N
D.在C点物块受到水平向右的摩擦力,大小为30N
C
3.2
摩擦力大小
5.影响滑动摩擦力大小的因素
与接触面大小、运动速度无关。
压力、接触面粗糙程度
长木板上铺上棉布
4.静摩擦力大小:与压力大小、接触面粗糙程度无关,从物体受平衡力角度分析。
思考:这5次实验中木块受到的摩擦力分别是多少?
摩擦力不一定是阻力,如:
一般家用小汽车前轮与地面的摩擦力为动力,后轮与地面的摩擦力为阻力;
自行车后轮与地面的摩擦力为动力,前轮与地面的摩擦力为阻力。
增大有益摩擦方法:
减小有害摩擦方法:
增大压力、增大接触面的粗糙程度
减小压力、减小接触面的粗糙程度
用滚动摩擦代替滑动摩擦、使两接触面分离(加润滑油、气垫)
例6 如图所示,已知物块A的重力是10N,B的重力是15N,小车向右做匀速直线运动,则小车受到的摩擦力方向向_____,大小为____N。若此时在右侧再增加一个大小为1N的力,小车所受的摩擦力为____N。
左
5
5
7.某同学用弹簧测力计称得一木块重力为5N,把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计水平向右拉木块。
(1)当弹簧测力计读数为1N时,木块未被拉动,此时木块受到的是_____摩擦力,大小是_____,方向 _________。
(2)增大拉力,木块开始运动后,使木块保持匀速直线运动,弹簧测力计的读数变为2N,此时木块受到的是_______摩擦力,大小是_____,方向 _________。
(3)若使弹簧测力计在拉动木块运动中读数增加到3N时,木块受到的是_______摩擦力,大小是_____。
(4)快速撤去弹簧测力计后,木块继续滑动,这时木块受到的是_______摩擦力,大小是_____。
静
1N
水平向左
滑动
2N
水平向左
滑动
2N
滑动
2N
8.某跳伞运动员从飞机上跳下,沿竖直方向降落,一段时间后打开降落伞,最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛,跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是__________________________。
甲
运动员和跳伞设备的总重力大于阻力
(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图,其中与图甲曲线中CD阶段对应的是_____。
乙
【提高题】
③
例7 在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
3.3
探究影响滑动摩擦力大小因素
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 _____________,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小_______(选填“大于”“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较1、2两次实验,得出结论:_________________________________________。
(3)比较 _____两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
匀速直线运动
等于
在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
2、3
(4)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为____N。
(5)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力方向 _________;大小为 ____N。这样改进的好处是 ________________________________________。
(6)小芳在做图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为______N。
3
水平向右
2.8
不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作
2.8
课堂小结
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