内容正文:
专题33 运动和力(专题复习)
目 录
一、考情分析 1
二、知识建构 2
三、板块训练 3
模块一、长度与时间的测量 3
模块二、机械运动(运动与静止+速度+测量速度) 6
模块三、力 11
模块四、弹力、重力、摩擦力 15
模块五、二力合成 二力平衡 18
模块六、牛顿第一定律 21
四、综合练习 25
一、考情分析
一、考点分析:长度与时间的测量;机械运动;力;弹力、重力、摩擦力;二力合成与二力平衡;牛顿第一定律。
二、命题预测
1. 考查长度与时间的测量。命题点有:长度与时间的单位换算;长度与时间的估测;长度与时间的测量等。常与其它考点结合在一起考查。
2. 考查机械运动。命题点有:参照物的选择与物体运动情况的判断;物体运动的相对性等;速度的概念与计算;s-t图像;简单计算;平均速度与计算;测量速度等。
3. 考查力。命题点有:力的概念;作用效果;相互作用力;大小估测;力的三要素;画力的示意图等。经常与摩擦力、相互作用力和平衡力共同组成一个考题。
4. 考查弹力、重力、摩擦力。命题点有:弹力、重力、摩擦力的概念;作图题;用弹黉测力计测量力;重力的方向与应用;重心的概念及应用;探究物体所受重力与质量的关系;摩擦的利用与防止,摩擦力的测量,探究影响滑动摩擦力大小的因素等。
5. 考查二力合成与二力平衡。命题点有:二力合成的规律;平衡状态与平衡力;二力平衡条件等。
6. 考查牛顿第一定律。命题点有:牛顿第一定律;惯性的概念;惯性的利用与防范。
二、知识建构
三、板块训练
模块一、长度与时间的测量
【例题1】小明在学习测量工具的使用。
(1)用刻度尺测量物体的长度,选择刻度尺时首先应观察 和分度值,如图1(a)(b)所示,所用刻度尺的分度值为 ,所测物体的长度为 cm。
(2)用如图1(c)所示的 测量脉搏跳动的时间,先按下“启动”按钮开始计时,当脉搏跳动30次时迅速按下“暂停”按钮,记录下图中的时间为 s,则脉搏跳动1次的时间为 s,最后按下“归零”按钮。
(3)他的身高为1.5m,质量为39kg,请你利用公式计算小明的BMI数值为 kg/m2(保留2位小数),并对照以下标准(如图2)判断他的BMI (选填“A.偏低”、“B.正常”、“C.超重”或“D.肥胖”)。为了保持健康的BMI值,你的建议是 。
【答案】(1)量程(测量范围),0.1cm/1mm,4.6/4.7;(2)秒表(电子秒表),33,1.1;(3)17.33,A,合理饮食,增加营养摄入,适当锻炼增强体质
【详解】(1)在使用刻度尺前,需要了解量程,其是刻度尺能测量的最大长度,然后是分度值,是刻度尺的最小刻度,决定测量精度。
如图b,刻度尺1cm分为10个小格,所以分度值为1mm。
如图a、b,物体长度为
(2)图(c)是一个电子秒表,用于计时。此时显示的时间为33s,故脉搏跳动1次的时间33s/30=1.1s。
(3)由题可知,小明的BMI为
故选A。由图2,他的BMI偏低,所以为了保持健康的BMI值,他应该合理饮食,增加营养摄入,适当锻炼增强体质。
【例题2】如图所示,刻度尺的量程为 ,刻度尺的分度值为 ,水笔的长度为 cm。
【答案】 0∼20cm 0.1cm/1mm 12.5
【详解】刻度尺的最大刻度为20cm,则量程为0∼20cm;1cm分10小格,则分度值为0.1cm(1mm),则水笔的长度为12.5cm。
【练习1】图是某同学参观科技馆时与火箭模型的合影,请估测火箭模型的高度约为( )
A.15米 B.10米 C.5米 D.3米
【答案】C
【详解】八年级学生的身高约1.60m,由图可知,火箭模型的高度约为中学生身高的四倍,所以火箭模型高度约h=1.60m×4=6.4m,最接近6.4m的是5m,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
【练习2】小明在“长度的测量”实验中:
(1)甲图中硬币的直径是 cm;
(2)测量细铜丝的直径时常采用“累积法”,如图乙所示,那么图中20匝铜丝的总长度为 cm,铜丝的直径为 mm。这种测量方法属于 (选填“直接”或“间接”)测量;
(3)一条纸带厚薄均匀,他把纸带紧密环绕在圆柱形铅笔上,恰好能套进一个圆内,如图丙所示,纸带环绕了n圈,则纸带的厚度是______(选填“A”或“B”或“C”)。
A. B. C.
【答案】(1)1.6;(2)1.6,0.8,间接;(3)B
【详解】(1)甲图中刻度尺的1cm之间有10小格,1小格为1mm,即分度值为1mm。硬币左侧与1.00cm对齐,右侧与2.6cm对齐,因此硬币的直径为
(2)乙图中,刻度尺的1cm之间有10小格,1小格为1mm,即分度值为1mm。铜丝左侧与5.0cm对齐,右侧与6.6cm对齐,则20匝铜丝的长度为 L=6.6cm-5.0cm=1.6cm
铜丝的直径为d=L/n=1.6/20=0.08cm=0.8mm
铜丝的直径较细难以直接测量,因此采用累积法来间接测量。
(3)n圈纸带的总厚度为
纸带的厚度是
故AC不符合题意,B符合题意。故选B。
【练习3】完成以下问题:
(1)如图所示秒表,在计时模式下,按下“ ”按钮,电子秒表开始计时。按下“ ”按钮,电子秒表停止计时,屏幕上会显示记录的时间。按下“ ”按钮后电子秒表显示的时间会重置为零。(选填“A”、“B”、“C”)
(2)某小组同学为了测量如图所示单摆摆动一次的时间,他将摆球从A点静止释放,摆球还会经过B、C、D三点,其中B为最低点,D为另一侧的最高点,随后摆球在AD间往复摆动。
Ⅰ.若要用秒表测量摆球摆动一次的时间,可记录小球经过路径 的时间(选填“1”、“2”、“3”、“4”)
路径1:A-B-D 路径2:A-B-D-B-A
路径3:B-D-B 路径4:B-D-B-A-B
Ⅱ.某同学上述测量时间的方法是否准确?请简要说明。 。
【答案】(1)B,A,C;(2)2,不准确;由于摆球摆动一次的时间很短,接近人的反应时间,如果直接用秒表测量,存在较大的误差
【详解】(1)使用电子秒表时,按下B(启动)按钮,电子秒表计时开始。
按下A(暂停)按钮,电子秒表停止计时,屏幕上会显示记录的时间。
按下C(归零)按钮后,电子秒表显示的时间会重置为零。
(2)单摆摆动一次是指完成一次全振动,简单的说就是摆球从某位置出发再回到该位置时,速度大小及方向都相同,叫一次全振动。所以从A出发,A-B-D-B-A为摆动一次;从B出发,B-D-B-A-B为摆一次,但B点速度最大,不宜测量。故可记录小球经过路径2的时间。
由于摆球摆动一次的时间很短,接近人的反应时间,如果直接用秒表测量,存在较大的误差,应测量多次摆动的总时间,再除以摆动次数。
模块二、机械运动(运动与静止+速度+测量速度)
【例题1】如图是研究物体运动的“频闪照片”。照片分别记录了甲、乙两个运动小球从左向右每隔0.1s的不同位置,根据照片可以判断下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球都做匀速直线运动
B.甲球做匀速直线运动,乙球做变速直线运动
C.记录的甲球运动时间比乙球运动时间短
D.乙照片记录的时间是0.4秒
【答案】B
【详解】AB.如图,甲小球在相等的时间内运动的路程相等,所以做匀速直线运动,乙在相等的时间内运动的路程不相等,所以做变速运动,故A错误,B正确;
CD.记录甲运动的时间为t甲=5×0.1s=0.5s,乙运动的时间为t乙=3×0.1s=0.3s
所以记录的甲球运动时间比乙球运动时间长,故CD错误。故选B。
【例题2】根据图1和图2所示信息,在这段高速公路上行驶的过程中,甲、乙两小车之一存在违反限速的交通违法行为。违反限速的是小车 (选填“甲”或“乙”),其违法行为是: 。
【答案】 乙 低于高速公路最低限速60km/h
【详解】由图1(a)可知,甲车为匀速直线运动。当时间为3s时,甲车行驶的路程为80m。则甲车的速度为
由图1(b)可知,乙车为匀速直线运动。当时间为6s时,乙车行驶的路程为80m。则乙车的速度为
由图2交通标志牌可知,此高速路段对小车的限速要求为:最高限速:120km/h,最低限速:60km/h,即小车的行驶速度应在60km/h和120km/h之间。故甲车未违反限速规定,乙车的速度低于最低限速。因此,违反限速的是乙车,其违法行为是低于最低限速行驶。
【练习1】物理学中常用图像来反映一些运动信息。
(1)如图是一个小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,若频闪照相机一秒拍摄100张照片,分析照片可知:小球从A点运动到F点所用的时间是 s。小球从A点到F点的过程中 (选填“是”或“不是”)匀速直线运动,判断依据是 。
(2)甲车从P点、乙车从Q点相向运动,甲比乙晚出发1秒,它们的s-t图像如图所示。当甲、乙相遇时,乙距P点24m。以下说法正确的是( )
A.PQ相距40m B.甲、乙相遇时,乙通过路程为24m
C.甲、乙相距20m时,乙可能运动2s D.乙运动6s时,甲、乙相距10m
【答案】(1)0.05,不是,见解析;(2)D
【详解】(1)若频闪照相机一秒拍摄100张照片,拍摄一张照片所用时间t0=1s/100 =0.01s
小球从A点运动到F点有5个间隔,所用的时间t=5×0.01s=0.05s
小球从A点到F点的过程中相同时间内运动的路程不同,根据v=s/t可知小球的速度不断变化,故不是匀速直线运动。
(2)AB.当甲、乙相遇时,乙距P点24m,则甲运动的路程为s甲=24m,从图中可知甲运动的时间t甲=4s,则乙所用时间
从图中可知甲、乙相遇时,乙通过路程为20m,PQ相距
故AB错误;
C.结合图中数据可知,两车速度
两车未相遇时,甲、乙相距20m时,有
解得t=3s,两车相遇之后,甲、乙相距20m时,
解得t′=7s,故C错误;
D.乙运动6s时,甲运动5s,两车路程
甲、乙相距,故D正确。故选D。
【练习2】某小组同学测量物体运动速度的装置如图所示。
过程
O→A段
O→B段
O→C段
O→D段
O→E段
累计距离(cm)
10
20
30
40
50
累计时间(s)
(1)测量速度的原理是 ;
(2)某同学用秒表记录了钩码从O点出发到达A、B、C、D、E五处的每一段的累计时间,分别为:3.67s,6.17s,8.67s,11.17s,13.67s。该同学测量的数据中13.67s为 段的运动时间,B→C段钩码速度为 m/s。
【答案】(1)v=s/t;(2)O→E 0.04
【详解】(1)根据v=s/t可计算小车的平均速度,故测量速度的原理是v=s/t。
(2)秒表记录的是时刻,13.67s为到达E点的时刻,等于从起始位置到达E点的所用的时间,即O→E段的运动时间。
到达B、C点的时刻分别为6.17s,8.67s,则B→C段钩码运动时间为tBC=8.67s-6.17s=2.5s
路程
B→C段钩码运动速度
【练习3】安全驾驶不只是司机的事,更是对生命的守护!速度快一点,危险就多一分!我们现在虽不能开车,但要提醒家人:不超速、不酒驾,系好安全带,这不仅是保护自己,更是对父母、对他人的责任。
(1)轿车行驶过程中,车上司机看到街边的树是运动的,他选择的参照物可能是( )
A.轿车 B.房屋 C.路牌 D.路灯
(2)甲、乙两物体的运动轨迹被频闪相机拍下(每隔0.02s发生一次曝光),两物体运动的轨迹s如图所示。
①甲、乙相比, 物体更接近匀速直线运动;
②这段路程,乙物体所用的运动时间是 s;
③在这段轨迹内, 物体运动较快(选填“甲”“乙”),理由是: 。
(3)甲、乙两车分别从相距20m的P、Q两点出发,沿同一直线同向而行,其s-t图像如图(a)、(b)所示。甲车出发3s后与乙车相距10m,则( )
A.乙车一定比甲车早出发1s B.乙车一定比甲车晚出发2s
C.乙车可能比甲车早出发4s D.乙车可能比甲车早出发6s
(4)汽车遇到意外情况时紧急停车要经历反应和制动两个过程,汽车在反应过程做匀速直线运动,在制动过程中做变速直线运动,如图所示,求:
①若汽车以20m/s的速度在平直的公路上行驶,经过10min行驶的距离是多少m?
②汽车遇到意外情况紧急停车时,在反应过程,汽车以原来的速度行驶了14m,求司机的反应时间是多少?
③新交通法规定,严禁酒驾!醉酒后司机反应时间至少增加一倍,还是以原来的速度行驶,已知此时汽车制动距离为20m,假如前方45m处有行人,有危险吗?试通过计算加以说明。
【答案】(1)A;(2)甲;0.06;乙;甲乙路程相等,甲的运动时间大于乙的运动时间;(3)D;(4)12000m;0.7s;有危险,理由见解析。
【解析】(1)轿车行驶过程中,街边的树相对于轿车的位置发生变化,是运动的;相对于房屋、路牌和路灯的位置没有变化,是静止的,因此他选择的参照物可能是轿车,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
(2)由图可知,物体甲在相等时间内的路程相等,根据公式v=s/t,则甲做匀速直线运动;乙在相等时间内的路程不相等,且越来越大,则乙做加速运动。
由图可知,乙图有4个小球,3段时间,即乙物体所用的运动时间t乙=0.02s×3=0.06s
甲图有6个小球,5段时间,即甲物体所用的运动时间t甲=0.02s×5=0.1s,即,甲乙的初末位置相同,即路程相等,根据公式v=s/t可知,路程相等,时间越大,速度越小,即。
(3)由图2(a)可知,甲、乙的速度分别为
根据公式v=s/t可知,甲车运动3s通过的路程
①假设原来甲在乙后方,3s后甲与乙的距离
所以甲车不可能在乙车的后方;
②假设原来甲在乙前方,3s后,甲运动了6m,乙运动的路程,若乙还没有追上甲,则 即
解得t=4s,即乙比甲早出发4s-3s= 1s
若乙超过了甲,则
即
解得t=9s,即乙比甲早出发9s-3s= 6s
故D正确,ABC错误。故选D。
(4)根据公式v=s/t可知,汽车经过10min行驶的距离
司机的反应时间
酒后反应时间
反应距离为
从发现行人到车停止的距离为
因此以原来的速度行驶,前方45m处有行人,有危险。
模块三、力
【例题1】下列关于力的说法中正确的是( )
A.力作用在坚硬物体的表面,不会产生作用效果
B.鸡蛋碰石头,只有鸡蛋碎了,说明相互作用的力大小可以不相等
C.不接触的物体之间,不会产生力的作用
D.力是一个物体对另一个物体的作用
【答案】D
【详解】A.对坚硬的物体,如果施加的力太小,其形变量较小,仍然有形变,但不易观察到,故A错误;
B.物体间力的作用是相互的,以卵击石时,鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对相互作用力,相互作用力大小相等,故B错误;
C.两个不相互接触的物体间,也会有力的作用。如磁铁吸引铁钉,故C错误;
D.力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的,故D正确。
故选D。
【例题2】2021年,我国“天问一号”携带“祝融号”火星车成功登陆火星,实现了通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标,标志着我国行星探测领域跨入世界先进行列。“天问一号”由环绕器、着陆巡视器两部分组成。
(1)请分析环绕器绕火星运动的过程中,是否受到力的作用,并说明理由;
(2)着陆过程中,在距火星表面1.5公里高度,着陆巡视器会经历反推发动机减速过程。在此过程中,“天问一号”应该 火星表面喷气(选填“朝着”或“背向”),这是利用了 来实现减速的目的。
【答案】 见解析 朝着 力作用的相互性
【详解】(1)环绕器绕火星运动的过程中,其运动方向不断改变,属非平衡状态,因此一定受到力的作用。
(2)因为物体间力的作用是相互的,着陆过程中,着陆器应该朝着火星表面喷气,利用物体间力的作用是相互的来减速。
【练习1】在图中画出重为4牛足球静止时对水平地面压力F的示意图。
【答案】见右图。
【详解】静止在水平面上的足球对水平面的压力等于其重力4牛,受力物体是水平地面,作用点在足球与水平地面的接触点上,方向垂直水平地面向下。如图所示。
【练习2】如图所示,静止的气球因向后喷气而前行,说明力的作用是 ;也说明力可以改变物体的 。使气球从静止变为运动的力的施力物体是 。
【答案】 相互的 运动状态 喷出的气体
【详解】[1]静止的气球因向后喷气,气球给气体向后的作用力,同时气体给气球一个向前的反作用力使气球前行,说明力的作用是相互的。
[2]在力的作用下,静止的气球由静止而前行,说明力可以改变物体的运动状态。
[3]由于力的作用是相互的,使气球从静止变为运动的施力物体是喷出的气体。
【练习3】阅读材料,回答问题。
小明同学通过查阅“万有引力”的资料了解到:任意两个物体之间都存在相互吸引力,这个力的大小随两物体质量的增大而增大,也会随两物体之间距离的减小而增大。
(1)小华观察到任意两个同学之间可以随意行动,所以他认为同学之间不存在引力。你同意这种说法吗? (选填“同意”或“不同意”),你的理由是 。
(2)如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球放置在同一条直线上,根据图中给出的信息,从万有引力角度分析,对丙球吸引力最小的是 。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】 不同意 见解析 甲
【详解】(1)小华观察到任意两个同学之间可以随意行动,所以他认为同学之间不存在引力,不同意这种说法,由于万有引力太小,不足以改变人的运动状态。
(2)根据万有引力的大小随两物体质量的增大而增大,也会随两物体之间距离的减小而增大,图中甲距丙最大于2米,、图中丁距丙为2米,甲的质量较小,则可知甲对丙球吸引力最小。
【练习4】跳板跳水是奥运会的比赛项目之一。
(1)如图中所示的是跳板跳水这一体育项目的精彩瞬间。当运动员对跳板施加力的作用时,会使跳板的 发生改变,由于力的作用是 的,从而使跳板对运动员产生弹力,改变了运动员的 。
(2)假设跳板右端受到运动员500N的压力,请在图中画出跳板受到运动员压力的示意图。
(3)“力拔山兮气盖世”、“手无缚鸡之力”主要说明力的 不同;关门与推门产生相反的结果,这说明力的 不同;用羊角锤拔钉子时,握住锤柄的末端比前端更容易拔下钉子,这主要说明力的作用效果与力的 有关。(前三空均填写力的三要素)小明同学想要研究力的作用效果和力的三要素的关系,设计了这样的实验:用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码。如图甲、乙、丙所示的是小明做实验时的几个主要步骤;(小明使用的钩码规格相同)
①通过比较甲、丙两图,可得到初步结论为:
②通过比较乙、丙两图,能得出结论吗?答: ;原因是 ;
③小聪同学观察了小明同学的实验后,用一个外形与小明所用钢片相同的铁片完成了一次实验,如图丁所示。小华比较图丙和图丁后发现,这两次力的作用效果 (选填“相同”或“不相同”),你认为产生这种现象的原因是 。
【答案】(1)形状,相互,运动状态;(2)见下图;(3)大小,作用点,方向,当力的大小和方向相同时,力的作用点不同,力的作用效果也不同;不能;力的大小和作用点都不同;不相同;钢片和铁片的材料不同,受力后的形变效果不同
【详解】(1)运动员站在跳板上对跳板施加力时,跳板会发生弯曲变形,这是力使跳板的形状发生了改变。
力的作用是相互的,即一个物体对另一个物体施加力的同时,必然会受到另一个物体对它的反作用力。运动员对跳板施加向下的压力,跳板就会对运动员施加向上的弹力,这就是力的相互性的体现。
运动状态的改变包括物体运动速度的大小、运动方向的改变,以及由静止变为运动、由运动变为静止。跳板对运动员的弹力,会让运动员从静止状态开始向上运动,速度大小和运动状态发生了变化,因此这个弹力改变了运动员的运动状态。
(2)压力是运动员对跳板的力,作用点应画在跳板右端与运动员接触的位置,压力的方向垂直于接触面指向被压物体,跳板的表面是倾斜的,因此压力方向垂直于跳板表面向下,题目中给出压力为500N,需在力的线段旁标注F=500N,并在力的线段末端画箭头表示力的方向,故作图如下:
(3) “力拔山兮气盖世”形容力的强度极大,“手无缚鸡之力”形容力的强度极小,二者的核心差异是力的大小,力的大小直接决定了力的作用效果强弱。
关门和推门是两个相反的动作,施加力的方向不同,关门时力向门内,推门时力向门外,导致门的运动效果(关闭或打开)相反,这说明力的方向是影响力的作用效果的重要要素。
用羊角锤拔钉子时,握住锤柄末端和前端,力的作用点不同,握住末端时,力臂更长,更省力,拔钉子的效果更好;握住前端时力臂短,费力且效果差,这体现了作用点会直接影响力的作用效果。
控制变量法是探究力的作用效果与三要素关系的核心方法,需保证只有一个变量,其他要素相同,甲、丙两图中,钢片的材质、受力的作用点、力的方向均相同,唯一不同的是挂钩数量(丙图挂钩更多,拉力更大),丙图中钢片的形变程度比甲图更明显,由此可得到结论:在力的方向、作用点相同的情况下,力的大小越大,力的作用效果越明显,即力的作用效果与力的大小有关。
不能;乙、丙两图中,力的大小(挂钩数量)不同,力的作用点也不同(乙图力作用在钢片末端,丙图力作用在钢片中部),存在两个变量,不符合控制变量法的要求,无法确定是力的大小还是作用点导致了钢片形变效果的差异,因此不能得出可靠结论。
不相同;力的作用效果不仅与力的三要素有关,还与受力物体的材料特性有关;丙图中受力物体是钢片,丁图是外形相同的铁片,钢和铁的硬度、弹性等物理性质不同,即使施加的力的三要素完全相同,物体的形变效果(力的作用效果)也会不同。
模块四、弹力、重力、摩擦力
【例题1】关于弹力,下列说法中正确的是( )
A.将一摞书放在桌面上,没有观察到桌面发生形变,故桌面此时对书没有产生弹力
B.重物挂在弹簧上,弹簧发生形变,所以重物受到的重力就是弹力
C.撑杆跳时,撑竿的形变越大产生的弹力越大
D.紧握水瓶,塑料水瓶发生形变,说明塑料水瓶对手产生了竖直向上的弹力
【答案】C
【详解】A.将一叠书放在桌面上,桌面由于受到压力而发生微小弹性形变,产生弹力,故A错误;
B.重物挂在弹簧上,弹簧发生形变,所以重物受到的重力大小等于弹力大小,故B错误;
C.撑杆跳时,撑竿的形变越大产生的弹力越大,故C正确;
D.紧握水瓶,塑料水瓶发生形变,说明手对塑料水瓶产生了弹力,故D错误。
故选C。
【例题2】下表是小华在探究“重力与质量关系”实验中得到的实验数据。
质量m/kg
重力G/N
重力与质量比值/N•kg﹣1
物体1
0.1
0.98
物体2
0.2
1.96
物体3
0.3
2.94
(1)分析表中数据,可以得出关于重力与质量关系的初步结论是: 。
(2)请根据表格内容,填写表中最后一列数据的计算结果。
(3)将这个比值记为g,g的大小反映了物体所在星球对物体 作用的强弱。在地球上,g值一般变化不大。但经过精确测量,发现在某些从赤道到北极不同的地理位置,g值存在着微小差异。如表列出了一些城市和地区的g值大小。
地点
赤道
广州
武汉
上海
北京
纽约
莫斯科
北极
g值N/kg
9.780
9.788
9.794
9.794
9.801
9.803
9.816
9.832
地理纬度
0°
23°06'
30°33'
31°12'
39°56'
40°40'
55°45'
90°
根据表中提供的信息,回答问题:
我国与许多国家之间的贸易往来频繁,在这些往来的货物运输中,都使用各类“称”,称量质量后进行交易。有同学提出疑问“为什么不能用测力计测量重力后进行交易呢?”,请结合表中提供的信息,你认为可能的原因之一是 。
【答案】9.8;9.8;9.8;见解析;引力;见解析
【详解】由表中数据可知,重力与质量比值为
分析数据可知,G/m比值不变,等于9.8N/kg,故可得结论:物体受到的重力和它的质量成正比。
由实验数据可知,质量相同的物体,g值越大,它受到的重力越大,而重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,所以,g的大小反映了物体所在星球对物体引力作用的强弱不同。
不能用测力计测量重力后进行交易的原因是:当物体质量不变,而重力会随物体所在的地理位置而改变,即g不相同,所得的重力不同,故不能以重力来进行交易。
【练习1】在奥运会上,体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉;而在单杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧。他这样做的目的( )
A.前者是减小摩擦,后者是增大摩擦 B.前者是增大摩擦,后者是减小摩擦
C.两者都是减小摩擦 D.两者都是增大摩擦
【答案】B
【详解】体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉,是为了在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦;而在单杠上回环动作时,手握单杠不能握得太紧,是在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦;故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【练习2】如图所示,在图中画出抛出去的重力为10N的篮球所受重力的示意图。
【答案】见右图。
【详解】重力的方向竖直向下,过篮球的重心做竖直向下的带箭头的线段,表示篮球的重力,并在箭头旁边标注其大小,如图所示。
【练习3】在“用弹簧测力计测力”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请你补完整。
(1)使用前检查指针是否指在 位置;若不在此处,应先调零后再使用;
(2)观察图中弹簧测力计的量程,分度值为 N;此时弹簧测力计的示数为 N。
【答案】 零刻度线 0.2 3.4
【详解】(1)为了避免出现错误,使用弹簧测力计前,应先检查指针是否指在零刻线位置。
(2)由图可知,弹簧测力计的一大格表示1N,里面有5个小格,故其分度值为0.2N。则弹簧测力计的示数为F=3N+2×0.2N=3.4N
【练习4】某小组同学研究两个物体间相互作用力的特点。如图(a)、(b)为他们设计的两种实验方案。
(1)他们应根据图 所示方案进行实验。
(2)图中用到的测量工具是 ,30s时它的示数均为 牛,该小组同学经过多次实验得出结论:两个物体间相互作用力的 是相等的。
【答案】 b 弹簧测力计 5 大小
【详解】(1)由图示知,(a)图的两个力作用在同一物体上,不是相互作用力,而是一对平衡力,图(b)中,两个物体互为施力物体与受力物体,是一对相互作用力,故应根据图(b)的方案进行实验。
(2)实验中,要测量力的大小,测量力所用的工具是弹簧测力计。
由图(c)知,30s时,弹簧测力计的大小为5N。
由图(c)知,每个时刻,两个弹簧测力计的示数都对应相等,所以两个物体间相互作用力的大小相等。
【练习5】如图所示,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,其中甲、乙是两个完全相同的物块。实验过程中弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,分别如图(a)(b)(c)所示(弹簧测力计示数F1<F2)。
(1)实验中,用弹簧测力计拉着物块做匀速直线运动,理由是 ;
(2)图(b)和(c)是探究“滑动摩擦力与 的关系”;将甲和乙固定在一起做匀速直线运动,如图(c)所示。若F3 F2(选填“大于”“等于”或“小于”),说明滑动摩擦力的大小与此因素无关;
(3)分析比较图(a)和(b)得到的初步结论是: 。
(4)小明想要继续探究“滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系”,请帮助他设计实验方案: 。
【答案】(1)根据二力平衡可知,此时滑动摩擦力与拉力大小相等,弹簧测力计的拉力等于滑动摩擦力的大小;(2)受力面积,等于;(3)接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(4)增加(d)实验,将甲、乙叠放一起,放在接触面更粗糙的木板上,用弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数,与(b)进行对比
【详解】(1)只有用测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,测力计示数大小等于摩擦力的大小。
(2)由图(b)和(c)可知:接触面的粗糙程度相同,压力大小相同,受力面积不同,故探究滑动摩擦力与受力面积的关系。
图(b)和(c)探究滑动摩擦力与受力面积的关系,若F3等于F2,说明滑动摩擦力的大小与此因素无关。
(3)分析比较图(a)和(b)可知,接触面的粗糙程度相同,受力面积相同,压力大小不同,且压力越大,滑动摩擦力越大,故可以得出:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)探究“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度是否有关”,应控制压力大小、受力面积相同,接触面的粗糙程度不同,只改变接触面的粗糙程度,并记下在不同水平面上分别水平拉动木块做匀速直线运动时弹簧测力计的示数,即滑动摩擦力大小,进行对比,得出结论。增加(d)实验,将甲、乙叠放一起,放在接触面更粗糙的木板上,用弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数,与(b)进行对比。
模块五、二力合成 二力平衡
【例题1】一只苹果的重力大小为2牛,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,大小恒为0.2牛。关于苹果所受合力F合,下列说法中正确的是( )
A.竖直上升时,F合=1.8牛,方向竖直向上
B.竖直上升时,F合=2.2牛,方向竖直向下
C.竖直下落时,F合=2.2牛,方向竖直向下
D.竖直下落时,F合=1.8牛,方向竖直向上
【答案】B
【详解】根据力的合成确定合力的大小和方向,即同一直线上同方向二力的合力等于二力之和,合力方向与二力的方向相同;同一直线反方向二力的合力等于二力之差,合力方向与较大力的方向相同。
AB.苹果在上升过程中,受到竖直向下的重力2N和阻力0.2N,所以合力等于二力之和,即
F合=G+f=2N+0.2N=2.2N,方向竖直向下,故A错误,B正确;
CD.因为苹果在下降的过程中,受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,合力等于二力之差,即
F合=G﹣f=2N﹣0.2N=1.8N,由于苹果重力大于阻力,故合力方向竖直向下,故CD错误。
故选B。
【例题2】小明坐电梯回家时,电梯匀速上升。若他对电梯的压力为F1,电梯对他的支持力为F2,他受到的重力为G,则下列判断中正确的是( )
A.F1>G B.F2>G
C.F1和F2是平衡力 D.F2和G是平衡力
【答案】D
【详解】电梯匀速上升,小明也随电梯一起匀速上升,小明处于平衡状态,小明受到的重力与电梯对他的支持力是一对平衡力,大小相等,即F2和G是平衡力,F2=G;小明对电梯的压力和电梯对他的支持力为相互作用力,大小相等,即F1=F2。故ABC错误,D正确。故选D。
【练习1】某中学初二年级同学在探究同一直线二力合成的实验中,把一根轻质弹簧的一端固定在O点,另一端用尼龙细线固定在弹簧秤的挂钩上,每次实验时,他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图(a)(b)、(c)所示,请仔细观察图中的装置、操作及现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较图中(a)与(b)或(a)与(c)可知,此探究实验采用的科学方法的是 ;
(2)由图(a)、(b)、(c)表明:力F的作用效果和力F₁、F₂(或F3、F4的作用效果)的作用效果是 ;(选填“相同”或“不同”)
(3)分析比较图中(a)与(b)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向 的两个力的合力大小等于 ,合力的方向 ;
(4)分析比较图中(a)与(c)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向 的两个力的合力大小等于 ,合力的方向 。
【答案】 (1) 等效替代法;(2)相同;(3)相同,这两个分力之和,与分力方向相同;(4)相反,两个力大小之差,与较大的力的方向相同。
【详解】(1)实验中是通过弹簧相同的形变来表示受到相同的拉力,利用了a图中测力计的示数来代换bc两图中两个力的合力,这种方法叫等效替代法。
(2)图a中力F的作用效果为4N,图B中F1、F2两个力的合力为4N,图c中F3、F4两个力的合力为4N,因此由图(a)、(b)、(c)表明:力F的作用效果和力F₁、F₂(或F3、F4的作用效果)的作用效果是相同的。
(3)分析比较图中(a)与(b)中的拉力,b图中两个力的合力与a图中的力大小相等,都为4N,b图中两个力分别为1N和3N,方向相同,从数量关系上分析,两个力的合力等于这两个分力的大小之和,并且方向跟两个力的方向相同。
(3)c图中,两个力的方向相反,F3、F4的合力大小为
与图a中拉力的大小相同,合力的方向与F3的方向相同,即合力方向与较大的力的方向相同。
【练习2】一只重为0.05牛的羽毛球,它在空中竖直向上、向下运动时,受到空气阻力f的大小始终不变,阻力的方向总是与运动方向相反.如图(a)所示,当羽毛球竖直向上运动时,它受到合力的大小为0.08牛,求:
(a) (b)
(1)竖直向上运动时,羽毛球受到空气阻力f的大小及方向;
(2)如图(b)所示,当羽毛球竖直向下运动时,它所受合力的大小及方向。
【答案】(1)0.03N,竖直向下;(2)0.02N,竖直向下
【详解】(1)羽毛球竖直向上运动时,阻力方向与其运动方向相反,即它受到的阻力方向与重力方向一致,是竖直向下的,此时它受到合力的大小等于重力和阻力之和,则羽毛球受到空气阻力
(2)羽毛球竖直向下运动时,阻力方向与其运动方向相反,即它受到的阻力方向竖直向上,阻力方向与重力方向相反,阻力大小不变,羽毛球的重力大于空气阻力,此时它受到合力的方向与重力方向一致,其大小等于重力与阻力之差,故此时羽毛球受到的合力
【练习3】用如图装置研究二力平衡时,在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开塑料片后,可观察到塑料片将( )
A.向左下运动 B.向右上运动 C.仍静止不动 D.转过一定角度
【答案】C
【详解】塑料片两端挂等重的钩码,受到的力的大小相等,此时塑料片受到的两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,且作用在同一物体上,这两个力彼此平衡,是一对平衡力,原本静止的塑料片受平衡力作用,故仍然保持静止。故选C。
【练习4】用弹簧测力计先后拉着重为G的物体沿竖直方向运动,其s-t图像如图所示,两次物体受到的合力分别为F1、F2,若不计空气阻力,则( )
A.F1大于F2 B.F1等于F2 C.F1大于G D.F2等于G
【答案】B
【详解】由图可知,第一次和第二次的s-t图像为一条斜线,这表明物体做的是匀速直线运动,第一次物体运动的速度要大于第二次的速度;物体在竖直方向上做匀速直线运动时,不计空气阻力,受到竖直向上的拉力、竖直向下的重力,这两个力是一对平衡力,大小相等,两物体受到的合力为0,故F1一定等于F2,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
模块六、牛顿第一定律
【例题1】如图所示,小车运动时盛有水的烧杯水面向右倾,则小车运动状态变化的情况是( )
A.一定向右减速 B.一定向左减速 C.可能向左加速 D.可能向右加速
【答案】C
【详解】当小车向右减速运动时,烧杯受摩擦力随车减速,烧杯内的水由于惯性仍保持原来的运动状态,使得水向右倾;当小车向左加速运动时,烧杯受摩擦力随车加速,烧杯内的水由于惯性仍保持原来的运动状态,使得水向右倾;因此,小车运动状态变化的情况可能是向左加速,也可能是向右减速。故C正确,ABD错误。故选C。
【例题2】探究“运动与力的关系”。
(1)若在调试实验装置时,发现小车在棉布和木板上运动时都冲出了水平木板,则以下改进的方法可行的是______;
A.换一个更长的木板 B.增大斜面的倾斜程度
C.降低小车从斜面滑下的高度 D.换一个重一点的小车
(2)根据实验结果得出:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车的运动距离越 ;
(3)从实验现象推理可知,若运动的小车受到的阻力为零,则小车将保持 运动状态。此过程用到的实验方法是 ;
(4)在大量类似实验基础上, 经过进一步推理而概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一,在实际生活中有着广泛的应用。一架在空中水平向右匀速直线飞行的飞机上,自由落下了一颗炸弹。下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形,如右图所示。请你认真分析后作出正确的选择:
①不计空气对炸弹的阻力,炸弹与飞机的位置关系为 图;
②实际上,由于空气阻力的存在,炸弹与飞机的位置关系为 图。
【答案】(1)AC;(2)远;(3)匀速直线,实验推理法;(4)牛顿,乙,甲
【解析】(1)在调试实验装置时,发现小车在棉布和木板上运动时都冲出了水平木板,说明小车到达水平面的动能较大,速度较大,通过的路程比较大,为让小车不滑出木板,可以换一个更长的木板、或者将小车从高度较低处滑下,从而减小小车到达水平面的动能,减小小车在水平面的速度,减小小车通过的路程。故AC符合题意。故选AC。
(2)阻力越小,对小车运动状态的阻碍作用就越弱,因此小车速度减小得越慢,滑行的距离就越远。
(3)通过推理可得出:如果阻力为零,小车速度就不会减小,会保持匀速直线运动。这种在实验基础上进行科学推理的方法,叫做实验推理法。
(4)牛顿第一定律是牛顿在伽利略、笛卡尔等前人的实验和研究基础上,通过进一步推理总结得出的。
炸弹离开飞机后,如果不计空气阻力,由于惯性会保持与飞机相同的水平速度,因此在水平方向上与飞机相对静止,始终在飞机的正下方。炸弹与飞机的位置关系为乙图。
实际上,由于空气阻力的存在,空气阻力会使炸弹的水平速度小于飞机的水平速度,因此炸弹会逐渐落在飞机的后方。炸弹与飞机的位置关系为甲图。
【练习1】2022年北京冬季奥运会举办时,北京作为史无前例的双奥之城成为了全世界瞩目的焦点。下列关于冰雪运动的说法中正确的是( )
①甲图中短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,他的运动状态没有改变
②乙图中冰球沿水平地面匀速直线滑行时,一定受到平衡力的作用
③丙图中的冰壶做的非常光滑,是为了减小与冰面的摩擦力
④丁图中花样滑冰运动员做有些动作时会弯膝蹲下,是为了降低重心,避免摔倒
A.①②③ B.②③④ C.②③ D.①②③④
【答案】B
【详解】①图甲中短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,运动方向不断变化,所以他的运动状态改变,故①错误;
②图乙中冰球沿水平地面匀速直线滑行时,处于平衡状态,所以一定受到平衡力的作用,故②正确;
③图丙中的冰壶做得非常光滑,在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小与冰面的摩擦力,故③正确;
④其它条件相同时,重心越低,稳定性越好。图丁中花样滑冰运动员做有些动作时会弯膝蹲下,是为了降低重心,避免摔倒,故④正确。
故B正确,ACD错误。故选B。
【练习2】如图所示,物理王同学从蹦床向上运动过程中,以下说法正确的是( )
A.物理王同学离开蹦床后仍受向上的作用力
B.物理王同学离开蹦床后运动状态一直改变
C.物理王同学达到最高点时处于平衡状态
D.物理王同学到达最高点时不具有惯性
【答案】B
【详解】A.物理王同学离开蹦床后,受到竖直向下的重力和空气阻力的作用,不再受到蹦床向上的作用力,故A错误;
B.离开蹦床后,王同学速度大小和方向不断变化(先向上减速,后向下加速 ),运动状态一直改变,故B正确;
C.到达最高点时,王同学只受重力(空气阻力极小可忽略 ),合力不为零,不是平衡状态,故C错误;
D.惯性是物体的固有属性,任何物体在任何状态下都有惯性,到达最高点时仍有惯性,故D错误。
故选B。
【练习3】如图所示是冰壶运动,运动员将冰壶甲掷出去,其在水平面上做减速直线运动,经过一段时间,冰壶甲与赛道上的冰壶乙相撞,最终均停在地面上、不计空气阻力。关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.冰壶甲越来越慢,说明受到的摩擦力越来越大
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明冰壶的运动需要力来维持
C.只要有力作用在冰壶上,冰壶的运动状态一定发生改变
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于具有惯性
【答案】D
【详解】A.冰壶甲越来越慢,是因为受到摩擦力的原因,但不能说明摩擦力会变小,故A错误;
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.有力作用在冰壶上,但冰壶的运动状态不一定发生改变,故C错误;
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于冰壶具有惯性,要保持原来运动的状态,故D正确。
故选D。
【练习4】现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到操纵制动器来刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离,下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离,请回答:
速度(km/h)
40
50
60
80
100
反应距离(m)
7
9
11
15
19
制动距离(m)
8
13
20
34
54
①刹车过程中轮胎会发热,这是由于 力做功引起的。
②分析上表数据可知,汽车制动距离与行驶速度的关系是: 。
③利用上表数据,估算该司机的反应时间为 (精确到0.01秒)秒。
④为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁边设置了“雨雪路滑,减速慢行”的警示牌,请简要说明这句话的物理道理。 。
【答案】 克服摩擦 行驶速度越大制动距离越长 0.66s 见解析
【详解】①刹车过程中轮胎发热是由于克服摩擦力做功引起的,这个过程中机械能转化为内能。
②由表中数据可知:速度由40km/ h到100km/h,对应的制动距离由8m到54m,故知:行驶速度越大制动距离越长。
③以第一组数据为例40km/h≈1lm/s,反应距离是7m, 司机的反应时间为
依次计算不同速度下司机的反应时间分别为:0.65s、0.66s、0.67s、0.68s,求这几个数的平均值可得出司机的反应时间为
④雨雪路滑,接触面的粗糙程度减小,摩擦力减小。汽车制动后,由于惯性仍向前运动,摩擦力越小越不易停下来,所以要减速慢行。
四、综合练习
1. 小明用遥控器控制甲、乙两小车分别经P点向Q点做直线运动,P、Q是同一直线上相距10m的两点,甲、乙的s-t图像分别如图(a)、(b)所示。若甲比乙早4秒通过Q点,则( )
A.甲比乙早1秒经过P点 B.乙比甲早1秒经过P点
C.甲比乙早2秒经过P点 D.乙比甲早2秒经过P点
【答案】C
【详解】根据s-t图像数据可知,乙车的速度为
乙通过P、Q两点的时间为
从图中可知,甲车通过P、Q两点的时间为3s。如果两车同时从P点出发,则甲比乙早2s通过Q点,由题意知,现在甲比乙早4s通过Q点,则甲车通过P点的时间比乙车早2s,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
2. 如图所示,把两个质量均为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中错误的是( )
A.弹簧测力计可以测量不是水平或竖直方向的力
B.使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
C.弹簧测力计的分度值为0.2N,两个钩码的总重力为1N
D.称钩码重力前,需把弹簧测力计在竖直方向调零,还要来回拉动挂钩几次
【答案】B
【详解】A.弹簧测力计可以测量竖直方向上的力,也可以测水平方向上的力,也可以测倾斜方向上的力,故A正确,不符合题意;
B.使弹簧测力计内的弹簧伸长的力是钩码对弹簧的拉力,不是钩码的重力,故B错误,符合题意;
C.由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1N;当钩码静止时,钩码所受重力的大小等于弹簧测力计的示数,则钩码的重力G=F示=1N
故C正确,不符合题意;
D.测量物体重力前,由于重力是竖直向下的,所以应将弹簧测力计在竖直方向调零;测量前应用手来回轻轻拉动几下挂钩,检查指针与弹簧测力计的外壳是否有摩擦,故D正确,不符合题意。
故选B。
3. 放在水平桌面上的茶杯,受到桌面对茶杯的支持力,下列有关桌面对茶杯支持力的说法正确的是( )
A.桌面对茶杯的支持力是由于茶杯发生弹性形变而产生的
B.桌面对茶杯的支持力是作用在桌面上
C.桌面对茶杯的支持力不属于弹力
D.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生弹性形变而产生的
【答案】D
【详解】ACD.桌面对茶杯的支持力的施力物体是桌面,是桌面发生弹性形变后对茶杯产生的弹力,故D正确,AC错误;
B.桌面对茶杯的支持力的受力物体是茶杯,作用点在茶杯上,故B错误。故选D。
4. 竖立在小车上的木块与小车静止在水平地面上。当小车突然启动时,木块向右倾倒,如图所示,下列判断正确的是( )
A.小车可能向右运动 B.小车一定向左运动
C.小车的惯性变大 D.小车的惯性变小
【答案】B
【详解】AB.由图可知,竖立在小车上的木块与小车静止在水平地面上。当小车突然启动时,木块因为具有惯性要保持以前的运动状态;此时,木块向右倾倒,说明木块下端随小车相对向左运动了,可推知小车一定向左运动,故A错误,B正确;
CD.惯性的大小是由物体的质量决定的,质量不变则惯性不变,故CD错误。
故选B。
5. 如图所示,将重为G的物体挂于测力计下,先使它以大小为v1的速度向上做匀速直线运动,然后以v2的速度向下做匀速直线运动,且v1>v2,已知前后两次测力计的示数分别为F1、F2,若不计空气阻力,则( )
A.F1一定大于F2 B.F1一定等于F2
C.F1可能大于F2 D.F1可能等于F2
【答案】B
【详解】物块在测力计作用下向上做匀速直线运动,处于平衡状态,此时物体受重力G与拉力F1平衡,则F1=G;物块在测力计作用下向下做匀速直线运动,处于平衡状态,此时物体受重力G与拉力F2平衡,则F2=G;由以上分析可知F1=F2。故选B。
6. 如图所示,用弹簧测力计和相同的弹簧分别进行多次实验,其中力F可以作为F1、F2合力的是( )
A.只有② B.只有③ C.①② D.①③
【答案】B
【详解】根据合力的意义是:一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,则这个力叫做两个力的合力,即是等效的,图中采用弹簧的伸长显示力的效果,故伸长长度和方向相同,可以看成是合力,因此只有③符合。故选B。
7. “掬手成升”是我国古代的计量方法之一,掬即为双手捧。
(1)如图,成人双手捧起的米质量约为______;
A.3g B.30g C.300g D.3000g
(2)贸易合同中标注“大米净含量50kg”,这里必须用“质量”作为交易依据,而不用“重力”,原因是______。
A.质量的测量工具更精密 B.质量是力的一种表现形式
C.重力的单位不统一 D.重力会随位置变化,导致交易不公平
【答案】(1)C;(2)D
【详解】(1)成人双手捧起的米质量与一个苹果的质量相近,约为300g,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
(2)贸易合同中标注“大米净含量50kg”,这里必须用“质量”作为交易依据,而不用“重力”,原因是地球上不同地区g值不同,根据G=mg,会导致同一物体的重力大小不同,导致交易不公平。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
8. 2025年12月9日,神舟二十一号乘组航天员执行出舱任务,如图所示:
(1)航天服从地面运送到空间站,其质量( )
A.变大 B.不变 C.变小
(2)航天员出舱过程中,以飞船为参照物,他是 的;(“A.运动”或“B.静止”)
(3)当航天员拉动安全系绳时,系绳也会对航天员产生拉力,这说明 。
【答案】(1)B;(2)A;(3)力的作用是相互的
【详解】(1)质量是物质的一种属性,与其位置、形状、物态、温度无关,因此质量不变,故选B。
(2)航天员出舱过程中,以飞船为参照物,航天员位置发生了变化,故他是运动的,故选A。
(3)当航天员拉动安全系绳对安全绳施加力的同时,系绳也会对航天员产生拉力,说明物体间力的作用是相互的。
9.把一个重为1.96牛的苹果竖直向上抛出,苹果在空中受重力和空气阻力的作用。若空气阻力大小恒为0.2牛,且方向总是与运动方向相反,则苹果的质量为 千克,上升过程中所受合力的大小为 牛,合力的方向为 。
【答案】 0.2 2.16 竖直向下
【详解】根据G=mg得,重为1.96牛的苹果的质量为
苹果竖直向上抛出后,上升的过程中,受到的重力的方向是竖直向下,阻力是竖直向下,所以此时苹果受到的合力为F合=G+f=1.96N+0.2N=2.16N
方向是竖直向下。
10.“牛顿第一定律”的形成,经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。
① 如图是意大利物理学家伽利略提出的“斜面实验”,实验设想的步骤如下:
(1)两个对接的斜面A、B,小球由斜面A静止释放后,在斜面B上所达到的高度与原释放时的高度几乎相等。
(2)如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。
(3)减小斜面B的倾角,小球若要到达原来的高度将通过更长的路程。
(4)若斜面B变成水平面,小球再也达不到原来的高度,物体将在水平面上永远运动下去。
请将上述步骤进行分类,属于可靠事实的是 ,属于理想化推论的是 (填序号)。伽利略通过此实验揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是 的原因。
② 笛卡尔在伽利略观点之上进一步完善:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。相对于“牛顿第一定律”,你认为笛卡尔的观点有什么不足?
【答案】①(1)(3);(2)(4),改变物体运动状态;②没有涉及静止物体的情况(合理均可)
【详解】①伽利略的“斜面实验”,是以经验事实为基础,通过此实验设想,进行分析推理得出结论。有的实验设想是无法用实际的实验进行验证的,比如“如果没有摩擦”、“物体将在水平面上永远运动下去”等,所以属于可靠事实的是(1)(3),属于理想化推论的是(2)(4)。伽利略通过此实验进行推理:如果没有摩擦,物体将在水平面上永远运动下去。说明了物体运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。
②牛顿第一定律的内容是一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,而笛卡尔的观点中,只涉及到了物体做匀速直线运动的情况,没有涉及静止物体的情况,所以这是他的观点的不足之处。
11. 学习了重力之后,小明阅读到这么一则故事:1911年4月,有位利比里亚商人在挪威买了重1.2×108牛的鱼,运回利比里亚后,一过秤,竟然少了4.7×105牛。商人回想购鱼时他是亲眼看着老板过秤的,归途上平平安安,无人动鱼。商人百思不得其解。为了破解商人的问题,小明查阅资料得知:
(1)质量不随物体的位置、形状、温度、状态的改变而改变;
(2)挪威:北纬59°54′,利比里亚:北纬6°14′;
(3)重力与质量的比例系数g会随纬度发生变化,如表所示。
地点
新加坡
马尼拉
广州
上海
伦敦
北极
纬度
北纬1°17′
北纬14°35′
北纬23°06′
北纬31°12′
北纬51°31′
北纬90°
g(N/kg)
9.7807
9.7836
9.7883
9.7940
9.8120
9.8324
①根据表格中的数据,我们可以得到比例系数g与纬度的关系是:在地球表面附近, ;
②请指出鱼“变轻”的原因,并写出分析过程: 。
【答案】 纬度越大,g越大 见解析
【详解】①由表中数据可知,纬度增大,g值也越大,所以得到比例系数g与纬度的关系是:在地球表面附近,纬度越大,g越大。
②由表中可以知道,挪威:北纬59°54′,比例系数约为g1=9.812N/kg;利比里亚:北纬6°14′,比例系数约为g2=9.7807N/kg,g1>g2;从挪威到利比里亚比例系数g变小;质量不随物体位置的改变而改变,鱼的质量不变,根据G=mg可知鱼的重力变小。
12.小宁与小明参加了学校的体质检测。他们的身高、质量数据和体测数据如下表所示。
项目
姓名
身高(/)
质量(千克)
1000米跑成绩
实心球(米)
小宁
/
65
4分10秒
9.2
小明
180
72
3分58秒
10.6
(1)测量的目的是进行可靠的 比较;测量应该有一个公认的标准量,叫做 ,还要有合适的测量 ;
(2)小宁用身高尺测身高时,身高尺如图1所示,则所用身高尺的分度值为 ,小宁的身高为 厘米。
(3)用电子秒表测量他们的跑步时间,由表中第四列数据可知小明跑得更快,理由是 。他们又用秒表测量脉搏跳动的时间,当脉搏跳动30次时迅速按下“暂停”按钮,记录的时间如图2所示,则脉搏跳动1次的时间为 秒。
(4)物体所含 的多少叫质量。根据体质指数BMI的计算公式(),小明的体质指数为 (请保留一位小数)。【本空格注意:质量与身高均使用国际单位】
(5)小明用力扔实心球,如图3所示是实心球离手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),说明力可以改变物体的 ;飞行过程中由于受到 的作用,它会落到地面上。在Q点时如果所受的外力全部消失,实心球将 (选填字母)
A.静止 B.沿a方向运动 C.沿b方向运动 D.沿c方向运动
【答案】(1)定量;单位;测量工具;(2)0.1cm;170;(3)相同路程,小明所用时间最少, 1.1;(4)物质,22.2kg/m2;(5)运动状态,重力,B。
【详解】(1)测量的目的是为了进行可靠的定量比较。在进行测量时,应该有一个公认的标准量,这个标准量被称为单位。此外,为了得到准确的测量结果,还需要有合适的测量工具。
(2)由图1可知,172cm和173cm之间有10个格,1个格长度为0.1cm,所用身高尺的分度值为0.1cm,小宁的身高为170cm。
(3)由表中第四列数据可知:小明跑的更快,理由是相同路程,小明所用时间最少,所以小明跑的最快。
由图2可知,脉搏跳动30次的时间是33s,脉搏跳动1次的时间为33/30 s=1.1s
(4)质量是物体所含物质的多少;小明的体质指数为
(5)由图3可知,实心球在空中运动轨迹是曲线,说明运动状态不断改变,不考虑空气阻力的影响,因为受到了重力,它会落到地面上,可以说明力可以改变物体的运动状态。
实心球运动到最高点Q时,若此时所受的外力全部消失,根据牛顿第一运动定律可知,实心球将沿a水平方向做匀速直线运动,故选B。
13. 在“探究二力平衡的条件”实验中,弹簧测力计使用之前需要 。如图所示,在弹簧测力计A和B的作用下,这时在水平桌面上的轻质木板C (选填“能”或“不能”)静止。继续实验,当木板C转动起来最终静止时,分别记下弹簧测力计A和B的示数F1和F2,这时F1=4牛,方向水平向左,F2=4牛,方向水平向右。事实表明:物体受到两个力的作用而静止时,这两个力的大小 ,方向 ,且在 。实验中,该同学是以 为研究对象的。
【答案】 调零 不能 相等 相反 同一直线上 轻质木板C
【详解】根据弹簧测力计的使用方法可知,在“探究二力平衡的条件”实验中,弹簧测力计使用之前需要调零。
如图所示,在弹簧测力计A和B的作用下,由于木板C受到的不是平衡力,故此时的木板C不能静止。
由实验可知,木板C最终静止,且其受到的两力F1=F2,两力方向相反,且弹簧测力计都在同一条直线上,即两力在同一条直线上,由此可知:物体受到两个力的作用而静止时,这两个力的大小相等,方向相反,且在同一条直线上。
在“探究二力平衡的条件”实验中,木板C在两个大小相等、方向相反的力的作用下处于静止状态,符合本探究实验的要求,因此该同学是以轻质木板C为研究对象。
14. 小明同学用如图所示的实验装置测量物体上升的速度。当电动机带动钩码竖直向上运动,钩码进入稳定上升阶段后开始计时。钩码在拉力F的作用下其路程随时间变化的s-t图像如图(a)所示。
(1)实验中需要的测量工具有刻度尺和 ;
(2)钩码上升过程中,若以钩码为参照物,电动机是 (选填“运动”或“静止”)的;
(3)根据钩码在拉力F的作用下路程随时间变化的s-t图像,求出钩码的速度v;
(4)小红同学用另一个电动机使同一钩码以不同的速度竖直向上运动,此时钩码在拉力F作用下路程随时间变化的s-t图像如图(b)所示。若两次对应的拉力分别为F1和F2,请判断F1和F2的大小关系,并说明理由。
【答案】(1)秒表/停表;(2)运动;(3)0.1m/s;(4)见解析
【详解】(1)根据题意,测量物体上升的速度需要知道路程和时间,其中路程用刻度尺测量,时间需要用秒表(或停表) 测量。
(2)以钩码为参照物时,电动机与钩码的位置在不断变化(钩码上升时,电动机相对钩码向下运动);因此以钩码为参照物时,电动机是运动的。
(3)如图(a)所示,当时间t=6s时,路程s=0.6m,则钩码的速度
(4)小红同学用另一个电动机使同一钩码以不同的速度竖直向上运动,因为两次钩码都做匀速直线运动,拉力与重力是一对平衡力,F1=G,F2=G,同一钩码G不变,所以F1=F2。
15. 为探究二力平衡的条件,小杨在一块轻纸片上固定两个绳套,用力传感器分别水平向左、向右拉纸片上的绳套,先使纸片静止,如图所示,将观察到的实验数据记录在表格的序号1中。接下来改变纸片两侧的拉力大小后,发现纸片突然向某一侧方向加速运动,将观察到的实验数据记录在表格的序号2中。最后小杨计算并记录了这两次数据的合力F大小,实验中的部分数据如下表。
实验序号
F1(牛)
F2(牛)
F(牛)
1
11.4
11.4
0
2
14.0
15.6
?
(1)上述实验主要是为了探究能使得物体静止的同一直线的两个力 ;
A.大小是否相等 B.方向是否相反 C.是否作用在同一物体
(2)求序号2中F的大小与方向;
(3)小浦用一块重为0.4牛的木板替换纸片,用力传感器分别竖直向上、向下拉木板上的绳套,使木板静止,如下图所示,观察到两力传感器的示数不同,其中一个传感器的示数为12.0牛。求另一个传感器的示数可能的值。
【答案】(1) A;(2)1.6N,水平向右;(3)见解析
【详解】(1)由表中数据可知,第1次两个力的大小相等,第2次两个力的大小不相等,主要是为了探究能使得物体静止的同一直线的两个大小是否相等,故选A。
(2)序号2中F的大小
F=F2-F1=15.6N-14.0N=1.6N
F的方向和较大的力F2的方向相同,F的方向水平向右。
(3)木板受到重力、向上和向下的拉力,由力的合成得到木块的重力
F′=F′1-F′2=G=0.4N
若F1=12.0N,则 F′2=F′1-F′=12.0N-0.4N=11.6N
若F2=12.0N,则 F′1=F2′+F′=12.0N+0.4N=12.4N
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专题33 运动和力(专题复习)
目 录
一、考情分析 1
二、知识建构 2
三、板块训练 3
模块一、长度与时间的测量 3
模块二、机械运动(运动与静止+速度+测量速度) 5
模块三、力 8
模块四、弹力、重力、摩擦力 9
模块五、二力合成 二力平衡 11
模块六、牛顿第一定律 13
四、综合练习 15
一、考情分析
一、考点分析:长度与时间的测量;机械运动;力;弹力、重力、摩擦力;二力合成与二力平衡;牛顿第一定律。
二、命题预测
1. 考查长度与时间的测量。命题点有:长度与时间的单位换算;长度与时间的估测;长度与时间的测量等。常与其它考点结合在一起考查。
2. 考查机械运动。命题点有:参照物的选择与物体运动情况的判断;物体运动的相对性等;速度的概念与计算;s-t图像;简单计算;平均速度与计算;测量速度等。
3. 考查力。命题点有:力的概念;作用效果;相互作用力;大小估测;力的三要素;画力的示意图等。经常与摩擦力、相互作用力和平衡力共同组成一个考题。
4. 考查弹力、重力、摩擦力。命题点有:弹力、重力、摩擦力的概念;作图题;用弹黉测力计测量力;重力的方向与应用;重心的概念及应用;探究物体所受重力与质量的关系;摩擦的利用与防止,摩擦力的测量,探究影响滑动摩擦力大小的因素等。
5. 考查二力合成与二力平衡。命题点有:二力合成的规律;平衡状态与平衡力;二力平衡条件等。
6. 考查牛顿第一定律。命题点有:牛顿第一定律;惯性的概念;惯性的利用与防范。
二、知识建构
三、板块训练
模块一、长度与时间的测量
【例题1】小明在学习测量工具的使用。
(1)用刻度尺测量物体的长度,选择刻度尺时首先应观察 和分度值,如图1(a)(b)所示,所用刻度尺的分度值为 ,所测物体的长度为 cm。
(2)用如图1(c)所示的 测量脉搏跳动的时间,先按下“启动”按钮开始计时,当脉搏跳动30次时迅速按下“暂停”按钮,记录下图中的时间为 s,则脉搏跳动1次的时间为 s,最后按下“归零”按钮。
(3)他的身高为1.5m,质量为39kg,请你利用公式计算小明的BMI数值为 kg/m2(保留2位小数),并对照以下标准(如图2)判断他的BMI (选填“A.偏低”、“B.正常”、“C.超重”或“D.肥胖”)。为了保持健康的BMI值,你的建议是 。
【例题2】如图所示,刻度尺的量程为 ,刻度尺的分度值为 ,水笔的长度为 cm。
【练习1】图是某同学参观科技馆时与火箭模型的合影,请估测火箭模型的高度约为( )
A.15米 B.10米 C.5米 D.3米
【练习2】小明在“长度的测量”实验中:
(1)甲图中硬币的直径是 cm;
(2)测量细铜丝的直径时常采用“累积法”,如图乙所示,那么图中20匝铜丝的总长度为 cm,铜丝的直径为 mm。这种测量方法属于 (选填“直接”或“间接”)测量;
(3)一条纸带厚薄均匀,他把纸带紧密环绕在圆柱形铅笔上,恰好能套进一个圆内,如图丙所示,纸带环绕了n圈,则纸带的厚度是______(选填“A”或“B”或“C”)。
A. B. C.
【练习3】完成以下问题:
(1)如图所示秒表,在计时模式下,按下“ ”按钮,电子秒表开始计时。按下“ ”按钮,电子秒表停止计时,屏幕上会显示记录的时间。按下“ ”按钮后电子秒表显示的时间会重置为零。(选填“A”、“B”、“C”)
(2)某小组同学为了测量如图所示单摆摆动一次的时间,他将摆球从A点静止释放,摆球还会经过B、C、D三点,其中B为最低点,D为另一侧的最高点,随后摆球在AD间往复摆动。
Ⅰ.若要用秒表测量摆球摆动一次的时间,可记录小球经过路径 的时间(选填“1”、“2”、“3”、“4”)
路径1:A-B-D 路径2:A-B-D-B-A
路径3:B-D-B 路径4:B-D-B-A-B
Ⅱ.某同学上述测量时间的方法是否准确?请简要说明。 。
模块二、机械运动(运动与静止+速度+测量速度)
【例题1】如图是研究物体运动的“频闪照片”。照片分别记录了甲、乙两个运动小球从左向右每隔0.1s的不同位置,根据照片可以判断下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球都做匀速直线运动
B.甲球做匀速直线运动,乙球做变速直线运动
C.记录的甲球运动时间比乙球运动时间短
D.乙照片记录的时间是0.4秒
【例题2】根据图1和图2所示信息,在这段高速公路上行驶的过程中,甲、乙两小车之一存在违反限速的交通违法行为。违反限速的是小车 (选填“甲”或“乙”),其违法行为是: 。
【练习1】物理学中常用图像来反映一些运动信息。
(1)如图是一个小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,若频闪照相机一秒拍摄100张照片,分析照片可知:小球从A点运动到F点所用的时间是 s。小球从A点到F点的过程中 (选填“是”或“不是”)匀速直线运动,判断依据是 。
(2)甲车从P点、乙车从Q点相向运动,甲比乙晚出发1秒,它们的s-t图像如图所示。当甲、乙相遇时,乙距P点24m。以下说法正确的是( )
A.PQ相距40m B.甲、乙相遇时,乙通过路程为24m
C.甲、乙相距20m时,乙可能运动2s D.乙运动6s时,甲、乙相距10m
【练习2】某小组同学测量物体运动速度的装置如图所示。
过程
O→A段
O→B段
O→C段
O→D段
O→E段
累计距离(cm)
10
20
30
40
50
累计时间(s)
(1)测量速度的原理是 ;
(2)某同学用秒表记录了钩码从O点出发到达A、B、C、D、E五处的每一段的累计时间,分别为:3.67s,6.17s,8.67s,11.17s,13.67s。该同学测量的数据中13.67s为 段的运动时间,B→C段钩码速度为 m/s。
【练习3】安全驾驶不只是司机的事,更是对生命的守护!速度快一点,危险就多一分!我们现在虽不能开车,但要提醒家人:不超速、不酒驾,系好安全带,这不仅是保护自己,更是对父母、对他人的责任。
(1)轿车行驶过程中,车上司机看到街边的树是运动的,他选择的参照物可能是( )
A.轿车 B.房屋 C.路牌 D.路灯
(2)甲、乙两物体的运动轨迹被频闪相机拍下(每隔0.02s发生一次曝光),两物体运动的轨迹s如图所示。
①甲、乙相比, 物体更接近匀速直线运动;
②这段路程,乙物体所用的运动时间是 s;
③在这段轨迹内, 物体运动较快(选填“甲”“乙”),理由是: 。
(3)甲、乙两车分别从相距20m的P、Q两点出发,沿同一直线同向而行,其s-t图像如图(a)、(b)所示。甲车出发3s后与乙车相距10m,则( )
A.乙车一定比甲车早出发1s B.乙车一定比甲车晚出发2s
C.乙车可能比甲车早出发4s D.乙车可能比甲车早出发6s
(4)汽车遇到意外情况时紧急停车要经历反应和制动两个过程,汽车在反应过程做匀速直线运动,在制动过程中做变速直线运动,如图所示,求:
①若汽车以20m/s的速度在平直的公路上行驶,经过10min行驶的距离是多少m?
②汽车遇到意外情况紧急停车时,在反应过程,汽车以原来的速度行驶了14m,求司机的反应时间是多少?
③新交通法规定,严禁酒驾!醉酒后司机反应时间至少增加一倍,还是以原来的速度行驶,已知此时汽车制动距离为20m,假如前方45m处有行人,有危险吗?试通过计算加以说明。
模块三、力
【例题2】2021年,我国“天问一号”携带“祝融号”火星车成功登陆火星,实现了通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标,标志着我国行星探测领域跨入世界先进行列。“天问一号”由环绕器、着陆巡视器两部分组成。
(1)请分析环绕器绕火星运动的过程中,是否受到力的作用,并说明理由;
(2)着陆过程中,在距火星表面1.5公里高度,着陆巡视器会经历反推发动机减速过程。在此过程中,“天问一号”应该 火星表面喷气(选填“朝着”或“背向”),这是利用了 来实现减速的目的。
【练习1】在图中画出重为4牛足球静止时对水平地面压力F的示意图。
【练习1】图 【练习2】图
【练习2】如图所示,静止的气球因向后喷气而前行,说明力的作用是 ;也说明力可以改变物体的 。使气球从静止变为运动的力的施力物体是 。
【练习3】阅读材料,回答问题。
小明同学通过查阅“万有引力”的资料了解到:任意两个物体之间都存在相互吸引力,这个力的大小随两物体质量的增大而增大,也会随两物体之间距离的减小而增大。
(1)小华观察到任意两个同学之间可以随意行动,所以他认为同学之间不存在引力。你同意这种说法吗? (选填“同意”或“不同意”),你的理由是 。
(2)如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球放置在同一条直线上,根据图中给出的信息,从万有引力角度分析,对丙球吸引力最小的是 。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【练习4】跳板跳水是奥运会的比赛项目之一。
(1)如图中所示的是跳板跳水这一体育项目的精彩瞬间。当运动员对跳板施加力的作用时,会使跳板的 发生改变,由于力的作用是 的,从而使跳板对运动员产生弹力,改变了运动员的 。
(2)假设跳板右端受到运动员500N的压力,请在图中画出跳板受到运动员压力的示意图。
(3)“力拔山兮气盖世”、“手无缚鸡之力”主要说明力的 不同;关门与推门产生相反的结果,这说明力的 不同;用羊角锤拔钉子时,握住锤柄的末端比前端更容易拔下钉子,这主要说明力的作用效果与力的 有关。(前三空均填写力的三要素)小明同学想要研究力的作用效果和力的三要素的关系,设计了这样的实验:用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码。如图甲、乙、丙所示的是小明做实验时的几个主要步骤;(小明使用的钩码规格相同)
①通过比较甲、丙两图,可得到初步结论为: ;
②通过比较乙、丙两图,能得出结论吗?答: ;原因是 ;
③小聪同学观察了小明同学的实验后,用一个外形与小明所用钢片相同的铁片完成了一次实验,如图丁所示。小华比较图丙和图丁后发现,这两次力的作用效果 (选填“相同”或“不相同”),你认为产生这种现象的原因是 。
模块四、弹力、重力、摩擦力
【例题1】关于弹力,下列说法中正确的是( )
A.将一摞书放在桌面上,没有观察到桌面发生形变,故桌面此时对书没有产生弹力
B.重物挂在弹簧上,弹簧发生形变,所以重物受到的重力就是弹力
C.撑杆跳时,撑竿的形变越大产生的弹力越大
D.紧握水瓶,塑料水瓶发生形变,说明塑料水瓶对手产生了竖直向上的弹力
【例题2】下表是小华在探究“重力与质量关系”实验中得到的实验数据。
质量m/kg
重力G/N
重力与质量比值/N•kg﹣1
物体1
0.1
0.98
物体2
0.2
1.96
物体3
0.3
2.94
(1)分析表中数据,可以得出关于重力与质量关系的初步结论是: 。
(2)请根据表格内容,填写表中最后一列数据的计算结果。
(3)将这个比值记为g,g的大小反映了物体所在星球对物体 作用的强弱。在地球上,g值一般变化不大。但经过精确测量,发现在某些从赤道到北极不同的地理位置,g值存在着微小差异。如表列出了一些城市和地区的g值大小。
地点
赤道
广州
武汉
上海
北京
纽约
莫斯科
北极
g值N/kg
9.780
9.788
9.794
9.794
9.801
9.803
9.816
9.832
地理纬度
0°
23°06'
30°33'
31°12'
39°56'
40°40'
55°45'
90°
根据表中提供的信息,回答问题:
我国与许多国家之间的贸易往来频繁,在这些往来的货物运输中,都使用各类“称”,称量质量后进行交易。有同学提出疑问“为什么不能用测力计测量重力后进行交易呢?”,请结合表中提供的信息,你认为可能的原因之一是 。
【练习1】在奥运会上,体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉;而在单杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧。他这样做的目的( )
A.前者是减小摩擦,后者是增大摩擦 B.前者是增大摩擦,后者是减小摩擦
C.两者都是减小摩擦 D.两者都是增大摩擦
【练习2】如图所示,在图中画出抛出去的重力为10N的篮球所受重力的示意图。
【练习3】在“用弹簧测力计测力”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请你补完整。
(1)使用前检查指针是否指在 位置;若不在此处,应先调零后再使用;
(2)观察图中弹簧测力计的量程,分度值为 N;此时弹簧测力计的示数为 N。
【练习4】某小组同学研究两个物体间相互作用力的特点。如图(a)、(b)为他们设计的两种实验方案。
(1)他们应根据图 所示方案进行实验。
(2)图中用到的测量工具是 ,30s时它的示数均为 牛,该小组同学经过多次实验得出结论:两个物体间相互作用力的 是相等的。
【练习5】如图所示,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,其中甲、乙是两个完全相同的物块。实验过程中弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,分别如图(a)(b)(c)所示(弹簧测力计示数F1<F2)。
(1)实验中,用弹簧测力计拉着物块做匀速直线运动,理由是 ;
(2)图(b)和(c)是探究“滑动摩擦力与 的关系”;将甲和乙固定在一起做匀速直线运动,如图(c)所示。若F3 F2(选填“大于”“等于”或“小于”),说明滑动摩擦力的大小与此因素无关;
(3)分析比较图(a)和(b)得到的初步结论是: 。
(4)小明想要继续探究“滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系”,请帮助他设计实验方案: 。
模块五、二力合成 二力平衡
【例题1】一只苹果的重力大小为2牛,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,大小恒为0.2牛。关于苹果所受合力F合,下列说法中正确的是( )
A.竖直上升时,F合=1.8牛,方向竖直向上
B.竖直上升时,F合=2.2牛,方向竖直向下
C.竖直下落时,F合=2.2牛,方向竖直向下
D.竖直下落时,F合=1.8牛,方向竖直向上
【例题2】小明坐电梯回家时,电梯匀速上升。若他对电梯的压力为F1,电梯对他的支持力为F2,他受到的重力为G,则下列判断中正确的是( )
A.F1>G B.F2>G
C.F1和F2是平衡力 D.F2和G是平衡力
【练习1】某中学初二年级同学在探究同一直线二力合成的实验中,把一根轻质弹簧的一端固定在O点,另一端用尼龙细线固定在弹簧秤的挂钩上,每次实验时,他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图(a)(b)、(c)所示,请仔细观察图中的装置、操作及现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较图中(a)与(b)或(a)与(c)可知,此探究实验采用的科学方法的是 ;
(2)由图(a)、(b)、(c)表明:力F的作用效果和力F₁、F₂(或F3、F4的作用效果)的作用效果是 ;(选填“相同”或“不同”)
(3)分析比较图中(a)与(b)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向 的两个力的合力大小等于 ,合力的方向 ;
(4)分析比较图中(a)与(c)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向 的两个力的合力大小等于 ,合力的方向 。
【练习2】一只重为0.05牛的羽毛球,它在空中竖直向上、向下运动时,受到空气阻力f的大小始终不变,阻力的方向总是与运动方向相反.如图(a)所示,当羽毛球竖直向上运动时,它受到合力的大小为0.08牛,求:
(a) (b)
(1)竖直向上运动时,羽毛球受到空气阻力f的大小及方向;
(2)如图(b)所示,当羽毛球竖直向下运动时,它所受合力的大小及方向。
【练习3】用如图装置研究二力平衡时,在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开塑料片后,可观察到塑料片将( )
A.向左下运动 B.向右上运动 C.仍静止不动 D.转过一定角度
【练习4】用弹簧测力计先后拉着重为G的物体沿竖直方向运动,其s-t图像如图所示,两次物体受到的合力分别为F1、F2,若不计空气阻力,则( )
A.F1大于F2 B.F1等于F2 C.F1大于G D.F2等于G
模块六、牛顿第一定律
【例题1】如图所示,小车运动时盛有水的烧杯水面向右倾,则小车运动状态变化的情况是( )
A.一定向右减速 B.一定向左减速 C.可能向左加速 D.可能向右加速
【例题2】探究“运动与力的关系”。
(1)若在调试实验装置时,发现小车在棉布和木板上运动时都冲出了水平木板,则以下改进的方法可行的是______;
A.换一个更长的木板 B.增大斜面的倾斜程度
C.降低小车从斜面滑下的高度 D.换一个重一点的小车
(2)根据实验结果得出:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车的运动距离越 ;
(3)从实验现象推理可知,若运动的小车受到的阻力为零,则小车将保持 运动状态。此过程用到的实验方法是 ;
(4)在大量类似实验基础上, 经过进一步推理而概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一,在实际生活中有着广泛的应用。一架在空中水平向右匀速直线飞行的飞机上,自由落下了一颗炸弹。下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形,如右图所示。请你认真分析后作出正确的选择:
①不计空气对炸弹的阻力,炸弹与飞机的位置关系为 图;
②实际上,由于空气阻力的存在,炸弹与飞机的位置关系为 图。
【练习1】2022年北京冬季奥运会举办时,北京作为史无前例的双奥之城成为了全世界瞩目的焦点。下列关于冰雪运动的说法中正确的是( )
①甲图中短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,他的运动状态没有改变
②乙图中冰球沿水平地面匀速直线滑行时,一定受到平衡力的作用
③丙图中的冰壶做的非常光滑,是为了减小与冰面的摩擦力
④丁图中花样滑冰运动员做有些动作时会弯膝蹲下,是为了降低重心,避免摔倒
A.①②③ B.②③④ C.②③ D.①②③④
【练习2】如图所示,物理王同学从蹦床向上运动过程中,以下说法正确的是( )
A.物理王同学离开蹦床后仍受向上的作用力
B.物理王同学离开蹦床后运动状态一直改变
C.物理王同学达到最高点时处于平衡状态
D.物理王同学到达最高点时不具有惯性
【练习3】如图所示是冰壶运动,运动员将冰壶甲掷出去,其在水平面上做减速直线运动,经过一段时间,冰壶甲与赛道上的冰壶乙相撞,最终均停在地面上、不计空气阻力。关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( )
A.冰壶甲越来越慢,说明受到的摩擦力越来越大
B.冰壶甲和乙碰撞后最终静止,说明冰壶的运动需要力来维持
C.只要有力作用在冰壶上,冰壶的运动状态一定发生改变
D.冰壶甲在离开运动员的手后继续运动,是由于具有惯性
【练习4】现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到操纵制动器来刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离,下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离,请回答:
速度(km/h)
40
50
60
80
100
反应距离(m)
7
9
11
15
19
制动距离(m)
8
13
20
34
54
①刹车过程中轮胎会发热,这是由于 力做功引起的。
②分析上表数据可知,汽车制动距离与行驶速度的关系是: 。
③利用上表数据,估算该司机的反应时间为 (精确到0.01秒)秒。
④为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁边设置了“雨雪路滑,减速慢行”的警示牌,请简要说明这句话的物理道理。 。
四、综合练习
1. 小明用遥控器控制甲、乙两小车分别经P点向Q点做直线运动,P、Q是同一直线上相距10m的两点,甲、乙的s-t图像分别如图(a)、(b)所示。若甲比乙早4秒通过Q点,则( )
A.甲比乙早1秒经过P点 B.乙比甲早1秒经过P点
C.甲比乙早2秒经过P点 D.乙比甲早2秒经过P点
2. 如图所示,把两个质量均为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中错误的是( )
A.弹簧测力计可以测量不是水平或竖直方向的力
B.使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
C.弹簧测力计的分度值为0.2N,两个钩码的总重力为1N
D.称钩码重力前,需把弹簧测力计在竖直方向调零,还要来回拉动挂钩几次
3. 放在水平桌面上的茶杯,受到桌面对茶杯的支持力,下列有关桌面对茶杯支持力的说法正确的是( )
A.桌面对茶杯的支持力是由于茶杯发生弹性形变而产生的
B.桌面对茶杯的支持力是作用在桌面上
C.桌面对茶杯的支持力不属于弹力
D.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生弹性形变而产生的
4. 竖立在小车上的木块与小车静止在水平地面上。当小车突然启动时,木块向右倾倒,如图所示,下列判断正确的是( )
A.小车可能向右运动 B.小车一定向左运动
C.小车的惯性变大 D.小车的惯性变小
5. 如图所示,将重为G的物体挂于测力计下,先使它以大小为v1的速度向上做匀速直线运动,然后以v2的速度向下做匀速直线运动,且v1>v2,已知前后两次测力计的示数分别为F1、F2,若不计空气阻力,则( )
A.F1一定大于F2 B.F1一定等于F2 C.F1可能大于F2 D.F1可能等于F2
6. 如图所示,用弹簧测力计和相同的弹簧分别进行多次实验,其中力F可以作为F1、F2合力的是( )
A.只有② B.只有③ C.①② D.①③
7. “掬手成升”是我国古代的计量方法之一,掬即为双手捧。
(1)如图,成人双手捧起的米质量约为______;
A.3g B.30g C.300g D.3000g
(2)贸易合同中标注“大米净含量50kg”,这里必须用“质量”作为交易依据,而不用“重力”,原因是______。
A.质量的测量工具更精密 B.质量是力的一种表现形式
C.重力的单位不统一 D.重力会随位置变化,导致交易不公平
8. 2025年12月9日,神舟二十一号乘组航天员执行出舱任务,如图所示:
(1)航天服从地面运送到空间站,其质量( )
A.变大 B.不变 C.变小
(2)航天员出舱过程中,以飞船为参照物,他是 的;(“A.运动”或“B.静止”)
(3)当航天员拉动安全系绳时,系绳也会对航天员产生拉力,这说明 。
9.把一个重为1.96牛的苹果竖直向上抛出,苹果在空中受重力和空气阻力的作用。若空气阻力大小恒为0.2牛,且方向总是与运动方向相反,则苹果的质量为 千克,上升过程中所受合力的大小为 牛,合力的方向为 。
10.“牛顿第一定律”的形成,经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。
① 如图是意大利物理学家伽利略提出的“斜面实验”,实验设想的步骤如下:
(1)两个对接的斜面A、B,小球由斜面A静止释放后,在斜面B上所达到的高度与原释放时的高度几乎相等。
(2)如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。
(3)减小斜面B的倾角,小球若要到达原来的高度将通过更长的路程。
(4)若斜面B变成水平面,小球再也达不到原来的高度,物体将在水平面上永远运动下去。
请将上述步骤进行分类,属于可靠事实的是 ,属于理想化推论的是 (填序号)。伽利略通过此实验揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是 的原因。
② 笛卡尔在伽利略观点之上进一步完善:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向。牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”。相对于“牛顿第一定律”,你认为笛卡尔的观点有什么不足?
11. 学习了重力之后,小明阅读到这么一则故事:1911年4月,有位利比里亚商人在挪威买了重1.2×108牛的鱼,运回利比里亚后,一过秤,竟然少了4.7×105牛。商人回想购鱼时他是亲眼看着老板过秤的,归途上平平安安,无人动鱼。商人百思不得其解。为了破解商人的问题,小明查阅资料得知:
(1)质量不随物体的位置、形状、温度、状态的改变而改变;
(2)挪威:北纬59°54′,利比里亚:北纬6°14′;
(3)重力与质量的比例系数g会随纬度发生变化,如表所示。
地点
新加坡
马尼拉
广州
上海
伦敦
北极
纬度
北纬1°17′
北纬14°35′
北纬23°06′
北纬31°12′
北纬51°31′
北纬90°
g(N/kg)
9.7807
9.7836
9.7883
9.7940
9.8120
9.8324
①根据表格中的数据,我们可以得到比例系数g与纬度的关系是:在地球表面附近, ;
②请指出鱼“变轻”的原因,并写出分析过程: 。
12.小宁与小明参加了学校的体质检测。他们的身高、质量数据和体测数据如下表所示。
项目
姓名
身高(/)
质量(千克)
1000米跑成绩
实心球(米)
小宁
/
65
4分10秒
9.2
小明
180
72
3分58秒
10.6
(1)测量的目的是进行可靠的 比较;测量应该有一个公认的标准量,叫做 ,还要有合适的测量 ;
(2)小宁用身高尺测身高时,身高尺如图1所示,则所用身高尺的分度值为 ,小宁的身高为 厘米。
(3)用电子秒表测量他们的跑步时间,由表中第四列数据可知小明跑得更快,理由是 。他们又用秒表测量脉搏跳动的时间,当脉搏跳动30次时迅速按下“暂停”按钮,记录的时间如图2所示,则脉搏跳动1次的时间为 秒。
(4)物体所含 的多少叫质量。根据体质指数BMI的计算公式(),小明的体质指数为 (请保留一位小数)。【本空格注意:质量与身高均使用国际单位】
(5)小明用力扔实心球,如图3所示是实心球离手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),说明力可以改变物体的 ;飞行过程中由于受到 的作用,它会落到地面上。在Q点时如果所受的外力全部消失,实心球将 (选填字母)
A.静止 B.沿a方向运动 C.沿b方向运动 D.沿c方向运动
13. 在“探究二力平衡的条件”实验中,弹簧测力计使用之前需要 。如图所示,在弹簧测力计A和B的作用下,这时在水平桌面上的轻质木板C (选填“能”或“不能”)静止。继续实验,当木板C转动起来最终静止时,分别记下弹簧测力计A和B的示数F1和F2,这时F1=4牛,方向水平向左,F2=4牛,方向水平向右。事实表明:物体受到两个力的作用而静止时,这两个力的大小 ,方向 ,且在 。实验中,该同学是以 为研究对象的。
14. 小明同学用如图所示的实验装置测量物体上升的速度。当电动机带动钩码竖直向上运动,钩码进入稳定上升阶段后开始计时。钩码在拉力F的作用下其路程随时间变化的s-t图像如图(a)所示。
(1)实验中需要的测量工具有刻度尺和 ;
(2)钩码上升过程中,若以钩码为参照物,电动机是 (选填“运动”或“静止”)的;
(3)根据钩码在拉力F的作用下路程随时间变化的s-t图像,求出钩码的速度v;
(4)小红同学用另一个电动机使同一钩码以不同的速度竖直向上运动,此时钩码在拉力F作用下路程随时间变化的s-t图像如图(b)所示。若两次对应的拉力分别为F1和F2,请判断F1和F2的大小关系,并说明理由。
15. 为探究二力平衡的条件,小杨在一块轻纸片上固定两个绳套,用力传感器分别水平向左、向右拉纸片上的绳套,先使纸片静止,如图所示,将观察到的实验数据记录在表格的序号1中。接下来改变纸片两侧的拉力大小后,发现纸片突然向某一侧方向加速运动,将观察到的实验数据记录在表格的序号2中。最后小杨计算并记录了这两次数据的合力F大小,实验中的部分数据如下表。
实验序号
F1(牛)
F2(牛)
F(牛)
1
11.4
11.4
0
2
14.0
15.6
?
(1)上述实验主要是为了探究能使得物体静止的同一直线的两个力 ;
A.大小是否相等 B.方向是否相反 C.是否作用在同一物体
(2)求序号2中F的大小与方向;
(3)小浦用一块重为0.4牛的木板替换纸片,用力传感器分别竖直向上、向下拉木板上的绳套,使木板静止,如下图所示,观察到两力传感器的示数不同,其中一个传感器的示数为12.0牛。求另一个传感器的示数可能的值。
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