内容正文:
八年级上册 第二章 力与空间探索
2.2 运动与相互作用
知识点一、牛顿第一定律与惯性
1.探究阻力对物体运动的影响
项目
内容
猜想与假设
阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验
采用控制变量法,依次在水平木板上铺上棉布、丝绸,取一辆小车,让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下。观察小车的运动情况,并记下其停止的位置控制小车到达水平面时速度相同
实验器材
小车、斜面、丝绸、木板、棉布、刻度尺等
实验过程
(1) 在水平木板上铺上表面粗糙的棉布,让小车从斜面上适当位置由静止滑下,观察小车在棉布表面上运动的距离;
(2) 撤去棉布,铺上表面较粗糙的丝绸,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在丝绸表面上运动的距离;
(3) 撤去丝绸,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在木板表面上运动的距离
实验记录
水平面的材料
小车受到的阻力
小车运动的距离
小车的速度变化
棉布
较大
较近
较快
丝绸
较小
较远
较慢
木板
最小
最远
最慢
实验结论
水平面越光滑,小车运动时所受的阻力越小,运动的距离越远,小车的速度减小得越慢
猜想
如果小车在水平面上运动时不受阻力作用,那么它将保持原来的速度和方向永远地运动下去
【注意】
(1) 在实验中,可通过调节斜面的倾角来调节小车速度的大小,避免小车冲出木板。
(2) 实验中应由静止释放小车,让小车自由滑下,不能用手推动小车。
(3) 变量控制:棉布、丝绸可使水平面的粗糙程度不同;从同一高度由静止滑下,可以控制小车到达水平面上的初始速度相同;水平面越光滑,小车运动的距离越远。
(4)实验推理法
因为自然界中不存在完全不受力作用的环境,所以我们无法用实验显示物体不受力时的运动。此时可以采用实验推理法:先用实验探究不同阻力对物体运动的影响,然后再推测出物体不受力的作用时的运动情况。实验推理法,也叫科学推理法、理想实验法。
2. 牛顿第一定律
(1) 人们认识力的过程
科学家
提出的观点
亚里士多德
如果一个物体要持续运动,就必须有其他物体对它施加力的作用;如果这个力被撤去,物体就会停止运动
伽利略
如果物体在运动中不受力的作用,它的速度将保持不变
笛卡儿
如果运动物体不受任何力的作用,它将永远沿原来的方向做匀速直线运动
牛顿
运动的物体在不受任何外力作用时,总保持匀速直线运动状态,而静止的物体在不受外力作用时,总保持原来的静止状态
【注】“不受外力” 包含两层意思:一是理想情况,物体确实没有受到任何力的作用;二是物体所受各力的合力为零。
(2) 牛顿第一定律的内容
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或勾速直线运动状态。除非有作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
【注】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。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的科学基本定律之一。
(3) 揭示力与运动的本质:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
◆教材<思考与讨论>
1.小球受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向和运动方向相同,速度越来越大。
2.小球在向上运动时受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向相反,速度越来越小。
3.沿斜上方抛出的小球,受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向不在一条直线上,小球做曲线运动,运动方向会发生变化。
3.惯性
1. 惯性定义:一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质,这种性质叫做惯性。
惯性
牛顿第一定律
区别
一切物体的属性、性质
一种运动规律
无条件,任何时候都存在
有条件:不受外力
联系
物体具有惯性,不受外力时能保持原来的运动状态,∴牛顿第一定律又称为惯性定律。
(1) 对惯性的三点认识:
①普遍性:一切物体(固/液/气体)在任何情况下都具有惯性,惯性是一切物体的固有属性。
②决定因素:惯性由物体质量决定。物体的质量越大,惯性越大;质量越小,惯性越小 .
③惯性与力的区别:
A.力是物体对物体的作用,力既有大小,又有方向;
B.惯性是每个物体都有的属性、性质,惯性不是力,惯性只有大小,没有方向;
C.不能说成“惯性力”、“受惯性作用”、“产生惯性”、“出现惯性”、“克服惯性”;正确表述为:由于惯性、具有惯性
2. 生活中的惯性现象
跳远时的助跑:利用惯性使自己跳得更远
拍打衣服上的灰尘:灰尘因惯性离开衣服
洗衣机脱水(泼水节泼出去的水):水因惯性被甩出
汽车刹车时乘客向前倾:因惯性保持原来的运动状态
锤头松了时敲击锤柄:锤头由于惯性继续向下从而套紧
纸飞机离手、足球离脚:由于惯性继续运动
汽车转弯时:人由于惯性向外侧靠
人在船上跳起由于惯性落在原地:当跳起来,人和船都以相同速度前进,所以会落在原地;
飞机静止时投下的几枚导弹由于惯性继续向前运动,水平方向速度不变,就会呈一条直线
3.生活中惯性的利用与危害
类别
实例
现象
解释
利用
跳远运动员快速助跑后、飞身一跃,能在空中继续前进
助跑之后,运动员因具有惯性会在空中继续向前运动
铁锤的锤头松了,人们在坚硬凳面上撞击锤柄下端,锤头就会紧套在锤柄上
锤柄遇到凳面而突然停止,锤头因具有惯性会继续向下运动,进而牢牢地套在锤柄上
危害
人要拉住公交车或地铁上的吊环,以防公交车突然刹车或启动而造成危险
公交车突然刹车(或启动),人因具有惯性会向前倾倒(或向后倾倒)
经典题型一:牛顿第一定律与惯性
1. 下列关于牛顿第一定律的各种说法正确的是( )
A.该定律不能用实验证明,只是一种猜想
B.该定律可以通过小车从斜面滑下的实验直接得出
C.该定律可以用实验证明,因为它是力学的基本定律之一
D.该定律是在实验基础上,通过科学推理概括出来的理想运动定律
2. 下列说法正确的是( )
A. 伽利略理想实验说明了力不是维持物体运动状态的原因,同时也说明了力是改变物体运动状态的原因
B. 牛顿首先采用了猜想、假设和实验检验的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来
C. 由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
D. 牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因
3. 如图为伽利略斜面实验,如果没有摩擦力,无论斜面缓陡,小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处,小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在,则如图中小球在斜面上的运动情况合理的是( )
A B C. D
4. 如图所示,小球被竖直向上抛出,当小球由A点运动到B点(不是最高点)后,如果小球受到的外力突然全部消失,那么小球的运动状态将是( )
A.立即掉落下来 B.匀速向下运动 C.匀速向上运动D.向上越来越快
5. 如图所示a、b两点等高,将小球从a点由静止释放,沿光滑的曲面运动,当小球滚至右侧b点时若一切外力全部消失,它将( )
A.保持静止 B.沿曲面匀速下落 C.沿曲面匀速上升 D.沿水平方向向右做匀速直线运动
6. 如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至A点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时,细线恰好断开,同时假如所有力都消失,则小球将( )
A.沿BD方向运动 B.沿BE方向运动 C.沿BC方向运动 D.在B点保持静止
7. 投篮时,篮球运动轨迹如右上图,若该篮球运动到最高点时一切外力消失,则它将( )
A.保持空中静止 B.匀速向下运动 C.匀速斜下运动 D.匀速向右运动
8. 如图所示,火车在水平铁轨上匀速直线行驶,车厢内水平光滑桌面上放着物体A、B,A的质量较大,在火车突然停止时,两物体会由于惯性而运动,在它们离开桌面前( )
A.一定相碰 B.一定不相碰 C.可能相碰 D.无法判断
9. 用水平向右的拉力拉着小车在光滑的水平面上向右运动,在拉力逐渐减小的过程中,小车的速度将( )【合力不为0】
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.不变 D.无法判断
10. 如图所示,氢气球系着小石块在空中匀速上升,如果系着小石块的线突然断了,小石块将会( )
A.立即加速下降 B.保持原来的速度匀速上升
C.减速上升后再加速下降 D.以原来的速度大小匀速下降
11. 如图一辆汽车在水平路面上匀速向右行驶,若蹦床上的运动员相对蹦床从O点竖直向上跳起,不考虑一切空气阻力及摩擦,则该运动员下落的位置是 ( )
A.O点左侧 B.O点右侧 C.O点 D.无法判断
12. 在匀速直线行驶的敞篷车上,小明竖直向上抛出一个小球,若不计空气阻力,则小明和地面上的小东看到小球的运动轨迹分别是下图中的( )【速度的合成】
A.①和② B.①和③ C.①和④ D.③和②
13. 轿车除了“安全带”以外。还有一种安全装置“头枕”对人起保护作用,“安全带”和“头枕”分别可以防止以下哪种情况对人体造成伤害( )【惯性】
A.前方碰撞,紧急刹车 B.紧急刹车,后方追尾
C.后方追尾,前方碰撞 D.左右转弯、紧急刹车
14. 篮球场上,运动员起跳投篮,篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示,下列分析不正确的是( )
A.手用力向前抛出篮球说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上
C.篮球运动到最高点时,如果一切外力突然消失,篮球将保持静止
D.手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力
15. 若小球在运动过程中只受到力 F 的作用,且运动过程中力 F 始终保持不变,则小球的运动轨迹 (用虚线表示) 不可能的是( )
A. B. C. D.
16. 弧圈球是一种攻击力强、威力大的乒乓球进攻技术。图为某人某次拉出的弧圈球在空中高速旋转前进的示意图,此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速,以下说法正确的是( )
A.球在空中继续前进是受到惯性力的作用 B.球在空中前进时受平衡力作用
C.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得慢 D.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快
17. 如图所示,一辆公交车正在水平路面匀速向右行驶,遇到突发情况紧急刹车时,下列能正确表示车内拉环情形的是( )
A. B. C. D.
18. 在笔直的公路上行驶的汽车里悬挂一小球,如图所示,在汽车前进的方向上,当悬线摆向前方与竖直方向成一角度时,说明汽车在( )
A.加速行驶 B.减速行驶 C.匀速行驶 D.无法确定
19. 如图所示的是研究牛顿第一定律的实验。
(1) 实验时要让同一辆小车从斜面的相同高度滑下,目的是使小车到达在三种不同表面上运动的
相等。
(2) 在相同的实验条件下,小车在木板表面上滑行的距离最远,但最后还是会停下来,这是因为力是
(选填“改变”或“维持”)物体运动的原因。
(3) 如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,当小车的运动状态发生变化时,木块状态如图(b)。根据牛顿第一定律可知,小车运动状态可能是向 (选填“左”或“右”)加速。
20. “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)伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论:如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响,在水平面上运动的物体将会一直运动下去,结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序: (用字母表示)。
A.B.C.
(2)笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善;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点的方向,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”,笛卡尔的观点有什么不足? 。
(3)“牛顿第一定律”是科学家们基于实验事实并加以合理的逻辑分析的而获得的,这种研究方法称为 。
知识点二、二力平衡
1. 一个物体在两个力的作用下,若保持静止或匀速直线运动状态,就说明这两个力是平衡的
2. 二力平衡的条件(等大、反向、共线、同物)
①两个力作用在同一物体上; ②两个力大小相同;
③两个力方向相反; ④两个力作用在同一直线上。
3. 探究二力平衡的条件的实验
(1) 实验中,不考虑小卡片或塑料板;
(2) 通过改变钩码的个数来改变力的大小;
(3) 通过把小卡片旋转后,来探究两个力在同一直线这一条件;
(4) 如果要探究两个力作用在同一物体上,接下来的操作是用剪刀从小卡片的中间剪开。
4. ★【重难 超级重要】平衡力与相互作用力的区别:
平衡力
相互作用力
定义
物体同时受到两个力的作用且处于平衡状态,这两个力叫做平衡力
物体间发生相互作用时产生的
两个力叫做相互作用力
相同点
①大小相等(等大);②方向相反(反向);③作用在同一直线上(共线)
不
同
点
作用对象
两个力同时作用在同一物体上
分别作用在不同物体上
力的性质
两个力的性质不一定相同
两个力的性质相同
力的作用效果
两个力作用的效果是相互抵消
两个力分别产生各自的效果
作用时间
两个力是独立的
两个力同时产生,同时消失
常考例子
重力和支持力
压力和支持力
易错警示:平衡力与相互作用力的区别在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力。
引申:系统的概念 内力和外力的概念 【超级重要】
系统:若研究的对象包含两个或者两个以上的物体,我们就把这些物体所构成的整体成为一个系统。
内力:系统内物体之间的相互作用力
外力:系统外其他物体对系统内物体的作用力
5. ★【重难 超级重要】力和运动的关系
引申:合外力和运动状态的相互关系 —— 静止或匀速直线运动 匀加速直线运动
牛顿第二定律:物体的加速度与所受合外力成正比,与质量成反比,加速度方向与外力方向相同。
加速度:速度的变化量与对应时间的比值,即速度的变化率,称为加速度。加速度是描述速度变化快慢的物理量,通常用a表示。
匀加速直线运动:在直线运动中,把加速度的大小和方向都不改变的运动(加速度与速度方向相同时),称之为匀加速直线运动。
经典题型二:二力平衡
1. 假设有一个不受力的物体,在做匀速直线运动,突然受到如图所示的两个力时,物体仍能做匀速直线运动的是( )
A. B.
C. D.
2. 小黄利用轻薄的硬铁片,设计并制作结构稳定的手机支架。下图实物模型中,最不能保持稳定的是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,在一根结实的细绳的一端栓一个小球,绳子的一端固定在悬挂点O上,做成一个单摆。拉动小球到B处,放手后使它摆动起来,则小球在摆动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球运动到最低处A时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
B.小球运动到最高处B时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
C.小球运动到最高处C时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
D.在摆动过程的任一位置,小球受到的力都不平衡
4. 如图,送餐机器人工作时,在水平路面上沿直线匀速前行。下列说法正确的是( )
A.食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力是一对平衡力
B.机器人受到重力、支持力和摩擦力共3个力的作用
C.机器人始终保持餐盘水平,则餐盘上的食物会受摩擦力的作用
D.机器人匀速前进时受力平衡
5. 如图所示力和运动的四个情景,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
A.木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,木块立刻停止
B.人向另一船推了一下,两船同时向后运动,说明力的作用是相互的
C.水平向右的力推桌子没推动,是因为此时摩擦力大于推力
D.每隔相等时间拍摄的某个同学向右运动的位置图片,该同学运动的越来越快
6. 一辆吊车以2米/秒的速度将1×104牛的重物竖直向上匀速提起,这时候钢索对重物的拉力 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)1×104牛;若该吊车现改为以4米/秒的速度使重物匀速下降,则钢索对重物的拉力 1×104牛;若重物静止在空中,则钢索对重物的拉力 1×104牛。
7. 在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图甲所示:
(1)当物体处于静止状态或 状态时,我们认为它受到的力是相互平衡的。
(2)实验时,小宇发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时,木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用,这两个力是平衡的。小宇再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (填“平衡”或“不平衡”)。要避免这种现象的产生,请你对该实验装置提出改进意见: 。
(3)如图乙所示,小慧用小车来做该实验,装置处于静止,细绳和弹簧测力计的质量忽略不计,不考虑细绳与滑轮之间的摩擦,两端挂的重物各为10N,则弹簧测力计的示数为 N。
8. 在 “探究二力平衡的条件” 实验中,实验设计如图所示。
(1) 当小车在水平桌面上处于________或匀速直线运动状态时,表明小车处于平衡状态,实验中通过改变两边的________________来改变小车受到的拉力F1、F2的大小。
(2) 实验中观察到,当静止的小车两边挂上不等的钩码时,小车将______(选填 “运动” 或 “静止”),说明此时二力______(选填 “平衡” 或 “不平衡”)。
(3) 实验中,保持F1、F2的大小相等,将小车保持水平放置后扭转一个角度,松手后,小车______(选填 “能” 或 “不能”)保持静止,此操作的目的是探究大小相等、方向相反但________的两个力是否可以平衡。
经典题型三:平衡力和相互作用力的辨别
1. 如图所示,A、B两物块叠放在水平桌面上保持静止,图中分别给出了A、B的受力示意图。A的重力5N( )
A.GA与F2是一对平衡力 B.GB与F3是一对平衡力
C.F2与F1是一对相互作用力 D.F2与F3是一对相互作用力
2. 如图所示,人坐在吊椅(椅面水平)上静止时,下列说法正确的是( )
A. 人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对平衡力
B. 人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力
C. 吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力
D. 人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
3. 如图是上海博物馆埃及展中的一个雕像。下列关于该雕像分析正确的是( )
A.雕像受到的重力和它对展台的压力是一对平衡力
B.雕像受到的重力和展台对它的支持力是一对平衡力
C.雕像受到的重力和它对展台的压力是一对相互作用力
D.雕像对展台的压力和展台对它的支持力是一对平衡力
4. 如图所示,水平地面上静止叠放着A、B两物体,物体A上表面受到一竖直向下的压力F,下列说法正确的是( )
A.A物体受到的支持力与B物体受到的压力是一对相互作用力
B.A物体受到的重力与A物体受到的支持力是一对平衡力
C.B物体受到的支持力大小等于物体A和物体B的总重力
D.B物体受到A对它的压力大小与F的大小相同
5. 如图所示,无风时,站在地面上的小蚂蚁骄傲地托着果实。下列说法正确的是( )
A. 果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力作用,这两个力是一对平衡力
B. 果实受到重力,蚂蚁受到压力作用,这两个力是一对相互作用力
C. 蚂蚁能够静止,是因为地面对蚂蚁的支持力等于蚂蚁的重力
D. 果实能够静止,是因为蚂蚁对它的支持力大于果实受到的重力
知识点三、摩擦力
1. 摩擦力的含义及产生的条件
(1) 含义:两个相互接触的物体,当它们做相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦力。
注意:①固体、液体、气体都会产生摩擦力;②相同条件下,液体摩擦力比气体摩擦力大。
回忆:相对位置的变化——参考系
2. 摩擦力的分类
摩擦力
动摩擦力
静摩擦力:两个互相接触的物体间有相对运动趋势时,在它们的接触面上产生阻碍物体间相对运动趋势的力叫作静摩擦力。
滑动摩擦力:两个互相接触的物体,当一个物体相对另一个物体滑动时,
在它们的接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
滚动摩擦力
★滑动摩擦力:
①大小与物体作匀速直线运动时的拉力相等且大小不会变化。②光滑表面的滑动摩擦力为0。
(摩擦力大小=拉力,只要物体保持静止,其拉力多大,摩擦力就多大,随推力变化而变化)
② 滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
(2)判断一个物体是否受到静摩擦力作用的方法:
①假设两个物体的接触面是绝对光滑的;
②判断出一个物体相对于另一个物体是否会运动;
③若会运动则受静摩擦力的作用,且方向与物体相对运动方向相反;
【注】静摩擦力的大小
物体受到静摩擦力时,仍处于静止状态,受力平衡,因此静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等。
3. 摩擦力的方向
由于摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势,
因此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
(1) 左图:物体静止,它有向下运动的趋势,故它受到的静摩擦力竖直向上。
右图:物体静止,它有向斜下方运动的趋势,故它受到的摩擦力沿斜面向上
(2) 刚启动:皮带轮上的物体受到的摩擦力向右。匀速运动:皮带轮上的物体不受摩擦力。
(注意:物体与皮带轮之间相对静止,故要用相对运动趋势来判断,而不是它们的运动方向v)
4. 摩擦力的特点
(1) 摩擦力是一种接触力。
(2) 产生的效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。
注意:摩擦力不一定是阻力,也可以是动力。
5. 没有摩擦力,将会出现的结果:
⑴人不能行走;⑵自行车和汽车不能行驶(后轮是主动轮,前轮是从动轮);⑶不能用筷子夹东西吃;
6. 影响摩擦力大小的因素
(1) 影响滑动摩擦力大小的因素:仅仅与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与其他无关。
(2) 与接触面的粗糙程度有关:当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3) 与压力大小有关:当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
7. 用下列实验装置探究“影响滑动摩擦力的因素”
(1) 实验时所用的木板要足够长,以保证木块在木板上滑动时有匀速直线运动的过程
(2) 实验时应保持弹簧测力计与长木板平行
(3) 实验中要做到匀速拉动木块不好实现,可做以下改进:将弹簧测力计的挂钩与木块相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验(如图所示)。这样不用做匀速直线运动,弹簧测力计静止时便可读数;摩擦力大小不能直接测量,是根据平衡力特点间接得出的。
8. 增大或减小摩擦的方法
(1) 摩擦力的利与弊
(1) 有益摩擦:鞋底花纹、防滑垫、拉弦、皮带轮运货;
(2) 有害摩擦:滑梯、机器转轴、旱冰鞋。
(2) 增大或减小摩擦的方法
方法
举例
增大有益摩擦
增加压力
将传送带的皮带张紧
增大接触面的粗糙程度
车轮上凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急制动时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小压力
推动熄火汽车使其再次启动,让乘客下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
经典题型四:摩擦力
1. 小华在训练爬杆和爬绳时,先后顺着杆向下匀速直线滑落和沿着绳匀速向上爬,握杆的力小于抓绳的力,且下滑时速度大于爬升的速度,下列说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力均竖直向上 B.绳子更粗糙,所以爬绳时受到的摩擦力更大
C.抓绳的力更大,所以爬绳时受到的摩擦力更大 D.下滑时速度更大,所以爬杆时受到的摩擦力更大
2. 如图所示,同一长方体木块置于同一粗糙水平面上,甲图中竖放,乙图中平放,丙图中平放并在其上加一重物。长方体在水平力分别为F甲、F乙、F丙的三种情况下,甲、乙、丙中匀速运动,它们所受的摩擦力分别为f甲、f乙、f丙则下列关系正确的是( )
A.f甲<f乙<f丙 B.f甲>f乙>f丙 C.f甲<f乙=f丙 D.f甲=f乙<f丙
3. 如图,木块放在水平桌面上,在水平方向上共受到F1、F2和摩擦力三个力的作用,当F1=10N、F2=2N时木块处于静止状态。若撤去力F1,则下列说法正确的是( )
A.木块将向左运动 B.木块受到滑动摩擦力
C.木块共受到3个力作用 D.木块受到的摩擦力为2N
4. 如图所示,体重为G的小明爬到竖直的杆上。静止时,所受的摩擦力为f1;后来沿杆匀速下滑,所受的摩擦力为f2,通过受力分析,可以判断出( )
A.
静止时, B.匀速下滑时,
C.静止时的f1等于匀速下滑时的f2 D.静止时的f1大于匀速下滑时的f2
5. 如图所示,水平地面上有一长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.0-1秒,由于推力小于摩擦力,因此木块未被推动
B.1-3秒,木块开始运动,所受的摩擦力为300N
C.3-5秒,木块只在两个力的作用下做匀速直线运动
D.5-6秒,小明停止推木块,但木块仍受到200N的摩擦力
6. 图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法错误的是( )
A.
当时,物体受到的摩擦力1N
B.2s~4s内,物体所受推力大于摩擦力
B.
时,物体受到的摩擦力为6N
D.4s~6s,物体运动的路程为8m
7. 如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行,初速度为v2(v2>v1)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v﹣t图象如图乙所示(以地面为参考物)。下列有关说法中符合实际的是( )
A.t1时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.0﹣t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
C.t1﹣t2时间内,小物块受到的摩擦力越来越大
D.t2﹣t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
8. 如图,放在粗糙水平面地上的木箱,受到两个水平拉力的作用,下列分析正确的是( )
A.若木箱保持静止状态,则一定等于 B.若木箱保持静止状态,则一定小于
C.若木箱向右做匀速直线运动,则一定小于 D.若木箱向左做匀速直线运动,则一定等于
9. 如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时用力、分别作用于A、B两个物体上,A、B始终处于静止状态,其中力,方向水平向左,力,方向水平向右,下列分析正确的是( )
A.A和B之间摩擦力为0 B.地面对B的摩擦力为3N,方向水平向左
C.地面对B的摩擦力为8N,方向水平向左 D.B对A的摩擦力为8N,方向水平向右
10. 如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在B木块上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力 B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等 D.B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力种类相同
11. 如图所示,A、B两相同正方体木块放在水平面上,长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A,使A、B、C一起沿水平面向右做匀速运动,则( )
A. A对C的摩擦力向左 B.C对A的摩擦力向右 C.B对C的摩擦力向右 D.C对B的摩擦力向右
12. (多选)如图所示,水平地面上放置相同材料制成的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的水平轻绳相连,下面两个木块质量分别为2m 和3m。现用水平拉力 F 拉其中一个质量为3m的木块,使四个木块一同水平向右匀速运动,则 ( )
A.质量为 3m的木块与地面间的摩擦力为 B.质量为2m的木块与地面间的摩擦力为
C.轻绳对 m的拉力为 D.轻绳对m的拉力为
13. A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③两图在水平恒力F 作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是 ( )
A.三种情况下,A、B在水平方向都不受摩擦力
B.三种情况下,A、B在水平方向都受摩擦力
C.三种情况下,A在水平方向不受摩擦力,②、③中B在水平方向都受摩擦力且摩擦力大小相等
D.①中A在水平方向不受摩擦力,②、③中B在水平方向都受摩擦力但摩擦力大小不相等
14.
如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1,乙图中速度为v2,丙图中木块上叠放一重物,共同速度为v3,且 ,匀速拉动该木块所需的水平拉力分别为F甲、F乙和F丙。下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
15. 用弹簧测力计两次水平拉同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是木块运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.2N B.木块两次受到滑动摩擦力之比为1∶1
C.木块第一次和第二次速度之比为1∶2 D.相同时间内路程之比为1∶1
16. 如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块在水平面上受到的摩擦力大小与推力相等
B.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
C.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而减小
D.木块在A点时受到的摩擦力等于木块的重力
17. 如图,A、B两同学用甲、乙两种方式推墙。甲中A向前推B,B向前推墙;乙中A、B同时向前推墙,墙均未动。假如用甲、乙两种方式推时每人的推力大小都为F,则下列说法中正确的是( )
A.甲方式中墙受到的力为2F B.乙方式中墙受到的力为2F
C.甲方式中A受到地面的摩擦力大小为2F D.乙方式中B受到地面的摩擦力大小为2F
18. 如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )
A.容器受到的摩擦力不变 B.容器受到的摩擦力逐渐增大
C.水平力F一定不变 D.水平力F必须逐渐增大
19. 如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为的四块相同的砖,用两个大小均为的水平力压木板,使砖静止不动,则第3块砖对第4块砖的摩擦力大小和方向分别为( )
A.mg、竖直向下 B.mg、竖直向上 C.2mg、竖直向下 D.2mg、竖直向上
20. 有人想水平地夹持一叠书,他用手在这叠书的两端加一压力F=200N,如图所示,如每本书的质量为1kg,手与书之间的动摩擦因数为0.6,书与书之间的动摩擦因数为0.40,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,则此人可能夹持书的最大数目为( )
A.16 B.18 C.22 D.24
21. 探究滑动摩擦力大小影响因素的实验如图所示。要准确测出B所受摩擦力大小,操作中( )
A.必须匀速拉动A木板,等B物体相对地面静止时读数
B.必须匀速拉动A木板,等B物体相对地面运动时读数
C.只需拉动A木板,等B物体相对地面静止时读数
D.只需拉动A木板,等B物体相对地面运动时读数
22. 如图,用F=10N的水平向右的拉力匀速拉动物块A时,物块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为4N,则物块B受到的摩擦力的大小及方向为( )
A.10N,向左 B.4N,向右 C.10N,向右 D.4N,向左
23. 为节约能源,打造绿色城市,太原市的出租车全部换成了电动出租车,如图所示,一辆质量约为1.2t的电动出租车,在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍。(取g=10N/kg)求出租车在水平路面上匀速行驶时:
(1)出租车受到的支持力大小为多少?
(2)出租车受到的阻力为多少?
(3)出租车的牵引力是多大?
2.2 强化训练
1. 如图所示,小姜一家人周末去杭州湾方特游乐园玩海盗船,当小姜荡到右边最高点时,所有外力全部消失,此时小姜会( )
A.继续向右运动 B.从右向左运动 C.竖直向下运动 D.静止不动
2. 垫排球是嘉兴体育中考中的一个项目。垫排球时,若不考虑空气阻力,下列说法正确的是( )
A.上升过程中排球始终受到推力作用
B.上升过程中若外力消失,排球一定保持静止
C.排球运动到最高点后会下落,是因为受到重力
D.手撞击排球使球变扁,是因为力能改变物体的运动状态
3. 向空中斜抛出去的篮球运动轨迹如图所示,若不考虑空气阻力的影响,则对篮球在空中运动过程中的相关描述不正确的是( )
A.只受到重力的作用 B.运动形式为曲线运动
C.最高点时速度不为零 D.同时受到重力和手的推力的作用
4. 下列与惯性有关的生活现象中,为了防止物体惯性带来危害的是( )
A.锤头松了,将锤柄向下撞击地面,锤头紧套在锤柄上
B.洗过手后,用力向下甩手,可以甩掉手面上的水珠
C.汽车行驶时,驾驶员需佩戴安全带
D.跳远运动员为了跳得更远,在起跳前总要助跑一段距离
5. 下列情形中,松手后纸片还能保持平衡的是( )
A. B. C. D.
6. 关于惯性的说法中正确的是( )
A.只有静止的物体才具有惯性 B.一切物体都具有惯性
C.只有做匀速直线运动的物体才具有惯性 D.物体的速度越快,惯性越大
7. 一个冰壶在水平地面上向右前方滑动,关于冰壶的惯性,下列说法正确的是( )
A.运动员的推力改变时,冰壶的惯性改变 B.冰壶无论是否受力,冰壶都具有惯性
C.冰壶运动的越快,冰壶的惯性越大 D.撤去推力后,冰壶又受到了惯性力的作用
8. 图为运动员参加跳水比赛时的示意图。不考虑空气阻力,下列对运动员的分析正确的是( )
A.当运动员静止站在跳台时,她只受到重力的作用 B.上升时,运动员以自己为参照物,观众是静止的
C.当运动员运动到最高点时,她受到平衡力的作用 D.从最高点到入水前的过程中,运动员的惯性不变
9. 如图为某同学在匀速行驶的高铁的水平桌面上拍摄的始终屹立不倒的硬币。下列分析不正确的是( )
A.硬币对桌面的压力与硬币的重力方向相同
B.硬币对桌面的压力与硬币的重力是一对平衡力
C.桌面对硬币的支持力大小等于硬币的重力大小
D.硬币对桌面的压力和桌面对硬币的支持力是一对相互作用力
10. 为了探究 “滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
(1) 实验过程中,弹簧测力计_________(选填 “必须” 或 “不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时滑动摩擦力的大小_________(选填 “大于”“等于” 或 “小于”)弹簧测力计的示数。
(2) 在甲、乙、丙三次实验中,滑动摩擦力最小的是_______________实验。
(3) 比较甲、丁两实验,发现甲实验中弹簧测力计的示数大于丁实验中弹簧测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是______(选填 “正确” 或 “错误”)的。如果要探究滑动摩擦力与接触面积大小的关系,在实验丁的基础上小明可以怎么做?
(4) 小明对实验装置进行改进,如图戊所示,重复实验,发现效果更好。实验中,小明______(选填 “一定” 或 “不一定”)要匀速拉动长木板。
11. 如图甲所示的“傅科摆”,摆锤每次来回摆动的轨迹都会稍稍偏离原轨迹并撞倒地面的杆子,从而有力的证明了地球的自转,如图乙所示为“傅科摆”摆动模型图,摆锤在A、C之间来回摆动,摆锤在运动过程中所受的重力大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),摆锤受 (选填“平衡力”或“非平衡力”)作用。
12. 小义利用家中的衣架、矿泉水瓶、小卡片、细线、水等物品探究二力平衡的条件。
(1)实验时,小卡片除了受到两侧细线的拉力外,还受到重力的作用,方向 ,但由于值很小,故略去不计。
(2)如图所示,小义将原来处于静止状态的小卡片扭转一个角度,使小卡片两侧细线相互平行,松开手后发现小卡片会转动,说明两个力互相平衡必须满足的条件是 。
(3)要继续探究相互平衡的二个力的大小关系,应如何操作? 。
13. 小科在学习二力平衡的条件时,使用了如图甲装置。
(1)小科探究作用在物体上的两个力的大小满足什么条件,物体才会处于平衡状态时,在轻质塑料片两端的细绳上挂等质量的钩码,两个等质量的钩码的作用是 。
(2)他将塑料片转到如图乙位置,松手后发现塑料片转回到原来的位置。由此可以得出:要使物体处于平衡状态,需要满足的条件之一是 .
(3)若左端的滑轮向下移动一段距离后,调整塑料片的位置如图丙所示,请你判断手放开后塑料片将 。
14. 利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上,并在两个线端分别挂上钩码,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且在一条直线上。当卡片平衡时,卡片两边所受的拉力大小 (填“相等”或“不相等”);
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片 ,释放时观察其是否保持平衡;
(3)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是 ;
(4)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是 。
15. 如图是研究牛顿第一定律的实验示意图,每次让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在下列三种不同平面上 ,平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢,由此推理可知;如果小车所受的摩擦力为零,小车将以 的速度永远运动下去。
16. 在探究“阻力对物体运动影响”的实验中,小科同学选用斜面、带有传感器的小车、毛巾、棉布、木板进行实验(如图甲所示),实验步骤如下:
①在水平面铺上毛巾;
②让小车从斜面某一高度静止下滑;
③小车下滑至斜面底端、并在水平面继续滑行至静止,用传感器采集数据;
④把毛巾换成棉布、木板,重复上述实验,小车速度与时间的变化关系如图乙所示。
(1)为了探究不同阻力对运动的影响,保持小车受到不同阻力之前的速度是相同的,你认为这个实验是如何做到这一点的? 。
(2)通过实验可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论,获得此结论的相应证据是 。
(3)在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果阻力为零,水平面足够长,小车将做 ,此处用到了 (填“控制变量”“科学推理”或“转换”)法。
17. 如图甲是小科用三根铜管制成的简易风铃,其中位于中间的B管挂有重物。
(1)小科发现有风时,A管比B管更容易发生晃动,这是因为 。
(2)铜管晃动后,相互碰撞能发出声音,用手捏紧铜管,发声也就停止,这说明 。
(3)如图乙,小科把风铃挂在车上,当车辆向前启动时,风铃将向 运动(选填“前”或“后”)。
18. 某兴趣小组的同学们在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时,用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块,根据二力平衡知识,弹簧测力计对木块的拉力大小 (填“大于”“小于”或“等于”)滑动摩擦力的大小;
(2)对比甲乙两次实验可知其他条件相同时,压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)通过对比 两次实验可知,其他条件相同时,接触面越 (填“粗糙”或“光滑”),滑动摩擦力越大;
(4)同学们在小组交流讨论时发现,在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小伟设计了如图丁所示的实验装置,该装置_____________(填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
19. 如图所示,小车在10牛作用下向右运动时,质盘为100千克的物体A处于静止状态。请在图中画出物体A所受到的摩擦力和它对小车压力的示意图(g=10N/kg)。
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$八年级上册 第二章 力与空间探索
2.2 运动与相互作用
知识点一、牛顿第一定律与惯性
1.探究阻力对物体运动的影响
项目
内容
猜想与假设
阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验
采用控制变量法,依次在水平木板上铺上棉布、丝绸,取一辆小车,让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下。观察小车的运动情况,并记下其停止的位置控制小车到达水平面时速度相同
实验器材
小车、斜面、丝绸、木板、棉布、刻度尺等
实验过程
(1) 在水平木板上铺上表面粗糙的棉布,让小车从斜面上适当位置由静止滑下,观察小车在棉布表面上运动的距离;
(2) 撤去棉布,铺上表面较粗糙的丝绸,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在丝绸表面上运动的距离;
(3) 撤去丝绸,让小车从斜面上同一位置由静止滑下,观察小车在木板表面上运动的距离
实验记录
水平面的材料
小车受到的阻力
小车运动的距离
小车的速度变化
棉布
较大
较近
较快
丝绸
较小
较远
较慢
木板
最小
最远
最慢
实验结论
水平面越光滑,小车运动时所受的阻力越小,运动的距离越远,小车的速度减小得越慢
猜想
如果小车在水平面上运动时不受阻力作用,那么它将保持原来的速度和方向永远地运动下去
【注意】
(1) 在实验中,可通过调节斜面的倾角来调节小车速度的大小,避免小车冲出木板。
(2) 实验中应由静止释放小车,让小车自由滑下,不能用手推动小车。
(3) 变量控制:棉布、丝绸可使水平面的粗糙程度不同;从同一高度由静止滑下,可以控制小车到达水平面上的初始速度相同;水平面越光滑,小车运动的距离越远。
(4)实验推理法
因为自然界中不存在完全不受力作用的环境,所以我们无法用实验显示物体不受力时的运动。此时可以采用实验推理法:先用实验探究不同阻力对物体运动的影响,然后再推测出物体不受力的作用时的运动情况。实验推理法,也叫科学推理法、理想实验法。
2. 牛顿第一定律
(1) 人们认识力的过程
科学家
提出的观点
亚里士多德
如果一个物体要持续运动,就必须有其他物体对它施加力的作用;如果这个力被撤去,物体就会停止运动
伽利略
如果物体在运动中不受力的作用,它的速度将保持不变
笛卡儿
如果运动物体不受任何力的作用,它将永远沿原来的方向做匀速直线运动
牛顿
运动的物体在不受任何外力作用时,总保持匀速直线运动状态,而静止的物体在不受外力作用时,总保持原来的静止状态
【注】“不受外力” 包含两层意思:一是理想情况,物体确实没有受到任何力的作用;二是物体所受各力的合力为零。
(2) 牛顿第一定律的内容
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或勾速直线运动状态。除非有作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
【注】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。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的科学基本定律之一。
(3) 揭示力与运动的本质:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
◆教材<思考与讨论>
1.小球受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向和运动方向相同,速度越来越大。
2.小球在向上运动时受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向相反,速度越来越小。
3.沿斜上方抛出的小球,受到竖直向下的重力作用,小球的受力方向与运动方向不在一条直线上,小球做曲线运动,运动方向会发生变化。
3.惯性
1. 惯性定义:一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质,这种性质叫做惯性。
惯性
牛顿第一定律
区别
一切物体的属性、性质
一种运动规律
无条件,任何时候都存在
有条件:不受外力
联系
物体具有惯性,不受外力时能保持原来的运动状态,∴牛顿第一定律又称为惯性定律。
(1) 对惯性的三点认识:
①普遍性:一切物体(固/液/气体)在任何情况下都具有惯性,惯性是一切物体的固有属性。
②决定因素:惯性由物体质量决定。物体的质量越大,惯性越大;质量越小,惯性越小 .
③惯性与力的区别:
A.力是物体对物体的作用,力既有大小,又有方向;
B.惯性是每个物体都有的属性、性质,惯性不是力,惯性只有大小,没有方向;
C.不能说成“惯性力”、“受惯性作用”、“产生惯性”、“出现惯性”、“克服惯性”;正确表述为:由于惯性、具有惯性
2. 生活中的惯性现象
跳远时的助跑:利用惯性使自己跳得更远
拍打衣服上的灰尘:灰尘因惯性离开衣服
洗衣机脱水(泼水节泼出去的水):水因惯性被甩出
汽车刹车时乘客向前倾:因惯性保持原来的运动状态
锤头松了时敲击锤柄:锤头由于惯性继续向下从而套紧
纸飞机离手、足球离脚:由于惯性继续运动
汽车转弯时:人由于惯性向外侧靠
人在船上跳起由于惯性落在原地:当跳起来,人和船都以相同速度前进,所以会落在原地;
飞机静止时投下的几枚导弹由于惯性继续向前运动,水平方向速度不变,就会呈一条直线
3.生活中惯性的利用与危害
类别
实例
现象
解释
利用
跳远运动员快速助跑后、飞身一跃,能在空中继续前进
助跑之后,运动员因具有惯性会在空中继续向前运动
铁锤的锤头松了,人们在坚硬凳面上撞击锤柄下端,锤头就会紧套在锤柄上
锤柄遇到凳面而突然停止,锤头因具有惯性会继续向下运动,进而牢牢地套在锤柄上
危害
人要拉住公交车或地铁上的吊环,以防公交车突然刹车或启动而造成危险
公交车突然刹车(或启动),人因具有惯性会向前倾倒(或向后倾倒)
经典题型一:牛顿第一定律与惯性
1. 下列关于牛顿第一定律的各种说法正确的是( )
A.该定律不能用实验证明,只是一种猜想
B.该定律可以通过小车从斜面滑下的实验直接得出
C.该定律可以用实验证明,因为它是力学的基本定律之一
D.该定律是在实验基础上,通过科学推理概括出来的理想运动定律
【答案】D
【解析】牛顿第一定律虽然不能用实验直接证明,但是是在实验基础上,通过科学推理概括出来的理想运动定律,故 A、C 错误,D 正确;该定律可以通过小车从斜面滑下的实验进行推理概括而得出,但不能通过实验直接得出,故 B 错误。
2. 下列说法正确的是( )
A. 伽利略理想实验说明了力不是维持物体运动状态的原因,同时也说明了力是改变物体运动状态的原因
B. 牛顿首先采用了猜想、假设和实验检验的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来
C. 由牛顿第一定律可知,物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态
D. 牛顿第一定律既揭示了物体保持原有运动状态的原因,又揭示了运动状态改变的原因
【答案】D
【解析】伽利略理想实验说明了力不是维持物体运动状态的原因,但没有说明力是改变物体运动状态的原因,故 A 错误;首先采用了猜想、假设和实验检验的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来的是伽利略,而不是牛顿,故 B 错误;由牛顿第一定律可知,物体在不受外力作用的情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态,故 C 错误;牛顿第一定律既揭示了物体不受力时的运动规律,又指出了力是改变物体运动状态的原因,故 D 正确。
3. 如图为伽利略斜面实验,如果没有摩擦力,无论斜面缓陡,小球从A点静止滚下总会滚到与A处等高的B处或C处,小球好像“记住”了其起始高度。如果考虑摩擦力的存在,则如图中小球在斜面上的运动情况合理的是( )
A B C. D
【答案】D
【解答】解:如果没有摩擦力,从A点滚下的小球的机械能守恒,机械能保持不变;小球会滚到与释放高度相同的位置,但因摩擦力的存在,一部分机械能转化为内能,机械能变小,小球会滚到的高度比释放高度的高度要小,故选:D。
4. 如图所示,小球被竖直向上抛出,当小球由A点运动到B点(不是最高点)后,如果小球受到的外力突然全部消失,那么小球的运动状态将是( )
A.立即掉落下来 B.匀速向下运动 C.匀速向上运动D.向上越来越快
【答案】C
5. 如图所示a、b两点等高,将小球从a点由静止释放,沿光滑的曲面运动,当小球滚至右侧b点时若一切外力全部消失,它将( )
A.保持静止 B.沿曲面匀速下落 C.沿曲面匀速上升 D.沿水平方向向右做匀速直线运动
【解答】解:当小球滚至右侧b点时,小球会瞬间速度为零,这时撤去所有外力,它将保持静止状态,故A正确、BCD错误。故选:A。
6. 如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至A点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时,细线恰好断开,同时假如所有力都消失,则小球将( )
A.沿BD方向运动 B.沿BE方向运动 C.沿BC方向运动 D.在B点保持静止
【解答】解:由于小球被静止释放,不计摩擦,它可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时,小球速度恰好为零,此时小球所受力全部消失,据牛顿第一定律可知,此时小球将保持静止状态,故D正确。
故选:D。
7. 投篮时,篮球运动轨迹如右上图,若该篮球运动到最高点时一切外力消失,则它将( )
A.保持空中静止 B.匀速向下运动 C.匀速斜下运动 D.匀速向右运动
【答案】D【解析】根据题意可知, 投篮时,篮球运动到最高点时竖直方向上的速度为零,而水平方向上速度不为零。根据牛顿第一定律可知, 若该篮球运动到最高点时一切外力消失, 则篮球保持原来的运动状态,即匀速向右运动,故D正确,而A、B、C错误。
8. 如图所示,火车在水平铁轨上匀速直线行驶,车厢内水平光滑桌面上放着物体A、B,A的质量较大,在火车突然停止时,两物体会由于惯性而运动,在它们离开桌面前( )
A.一定相碰 B.一定不相碰 C.可能相碰 D.无法判断
【详解】在小车突然停止时,由于是光滑的桌面,A和B在水平方向不受力的作用,由牛顿第一定律可知,两物体都要保持原来的速度匀速向前运动,由于A和B都是匀速运动,所以A与B之间距离不变,故A与B不会相碰,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
9. 用水平向右的拉力拉着小车在光滑的水平面上向右运动,在拉力逐渐减小的过程中,小车的速度将( )【合力不为0】
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.不变 D.无法判断
【答案】A
10. 如图所示,氢气球系着小石块在空中匀速上升,如果系着小石块的线突然断了,小石块将会( )
A.立即加速下降 B.保持原来的速度匀速上升
C.减速上升后再加速下降 D.以原来的速度大小匀速下降
【答案】C 【解析】氢气球系着小石块在空中匀速上升,如果系着小石块的线突然断了,石块有惯性,还要保持原来的运动状态,向上运动,而石块受到重力作用,石块将会减速上升后再加速下降。故ABD不符合题意,C符合题意。故选:A。
11. 如图一辆汽车在水平路面上匀速向右行驶,若蹦床上的运动员相对蹦床从O点竖直向上跳起,不考虑一切空气阻力及摩擦,则该运动员下落的位置是 ( )
A.O点左侧 B.O点右侧 C.O点 D.无法判断
【答案】C
【解析】不考虑一切空气阻力及摩擦,运动员向上跳起时,由于惯性,将继续保持原来的速度向右做匀速运动,可知运动员将下落回起跳的位置,故C符合题意,ABD不符合题意。
12. 在匀速直线行驶的敞篷车上,小明竖直向上抛出一个小球,若不计空气阻力,则小明和地面上的小东看到小球的运动轨迹分别是下图中的( )【速度的合成】
A.①和② B.①和③ C.①和④ D.③和②
【答案】A
【解析】当抛出时,小球有一个同车一样的水平方向的速度, 车上的人与小球有相同的水平速度,他们只在竖直方向上有速度差,因此看到的轨迹是直线;地上的人与小球不光在竖直方向有速度差,在水平方向上也有速度差,再经过一段时间,小球相对于地上的人 既有向前运动又有竖直方向运动,合成为抛物线。由图像可知①和②符合题意。
13. 轿车除了“安全带”以外。还有一种安全装置“头枕”对人起保护作用,“安全带”和“头枕”分别可以防止以下哪种情况对人体造成伤害( )【惯性】
A.前方碰撞,紧急刹车 B.紧急刹车,后方追尾
C.后方追尾,前方碰撞 D.左右转弯、紧急刹车
【答案】B “安全带”主要防止的是前方碰撞和紧急刹车时对人体造成的伤害,而“头枕”则主要防止的是后方追尾事故中对人体造成的伤害。
14. 篮球场上,运动员起跳投篮,篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示,下列分析不正确的是( )
A.手用力向前抛出篮球说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上
C.篮球运动到最高点时,如果一切外力突然消失,篮球将保持静止
D.手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力
【解答】解:A、手用力向前抛出篮球,篮球在力的作用下由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态,故A正确;B、篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上,故B正确;
C、篮球运动到最高点时,在水平方向上速度不为0,根据牛顿第一定律,如果一切外力突然消失,篮球将保持匀速直线运动状态,故C错误;D、物体间力的作用是相互的。手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力,故D正确。故选:C。
15. 若小球在运动过程中只受到力 F 的作用,且运动过程中力 F 始终保持不变,则小球的运动轨迹 (用虚线表示) 不可能的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如题图 A,小球如果依靠惯性水平向右运动时,再受到一个竖直向下的力的作用,小球进行如题图 A 的曲线运动,不符合题意;如题图 B,小球如果依靠惯性向右下方直线运动时,再受到一个竖直向上的力的作用,小球进行如题图 B 的曲线运动,不符合题意;如题图 C,小球如果依靠惯性竖直向下运动时,再受到一个竖直向下的力的作用,小球进行如题图 C 的竖直向下的加速运动,不符合题意;如题图 D,当受力的方向与小球运动的方向不在同一条直线上时,小球的运动轨迹应该是曲线,D 中的运动轨迹却是直线,这种现象是不存在的,符合题意。故选 D。
关键点拨:(1)掌握力的两种作用效果:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态。(2)能根据物体的运动轨迹判断物体的运动状态变化情况。
16. 弧圈球是一种攻击力强、威力大的乒乓球进攻技术。图为某人某次拉出的弧圈球在空中高速旋转前进的示意图,此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速,以下说法正确的是( )
A.球在空中继续前进是受到惯性力的作用 B.球在空中前进时受平衡力作用
C.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得慢 D.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快
【解答】解:
A、打出去的乒乓球在空中继续前进是由于惯性,仍要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故A错误。B、空中飞行的乒乓球受到重力和空气阻力的作用,重力的施力物体是地球,在重力的作用下乒乓球的运动状态会发生变化,所以乒乓球在空中前进时不受平衡力作用,故B错误。CD、球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速,球上方的压强大于球下方的压强,因此球因为高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快。故C错误、D正确。故选:D。
17. 如图所示,一辆公交车正在水平路面匀速向右行驶,遇到突发情况紧急刹车时,下列能正确表示车内拉环情形的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:开始时公交车及拉环以相同速度向右行驶,突然刹车使车厢做减速运动时,拉环由于惯性保持原来的运动状态,故拉环向右运动,故A正确。
18. 在笔直的公路上行驶的汽车里悬挂一小球,如图所示,在汽车前进的方向上,当悬线摆向前方与竖直方向成一角度时,说明汽车在( )
A.加速行驶 B.减速行驶 C.匀速行驶 D.无法确定
【答案】B
【解析】根据惯性的知识,若小车做匀速直线运动,运动状态不变,则小球不会摆动,若小车向左加速,则小球由于惯性会向右摆动,若小车向左减速,则小球由于惯性向左摆动。由图知,小球向左摆动,说明汽车相对于小球的速度减慢,在做减速运动。故B符合题意,ACD不符合题意。
19. 如图所示的是研究牛顿第一定律的实验。
(1) 实验时要让同一辆小车从斜面的相同高度滑下,目的是使小车到达在三种不同表面上运动的
相等。
(2) 在相同的实验条件下,小车在木板表面上滑行的距离最远,但最后还是会停下来,这是因为力是
(选填“改变”或“维持”)物体运动的原因。
(3) 如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,当小车的运动状态发生变化时,木块状态如图(b)。根据牛顿第一定律可知,小车运动状态可能是向 (选填“左”或“右”)加速。
【答案】(1)速度; (2)改变; (3)左
【详解】(1)根据控制变量法,小车应从斜面同一高度上由静止滑下,使其到达水平面的初始速度相等。(2)由图可知,在相同的实验条件下,小车在木板表面上滑行的距离最远,这说明小车在木板表面受到的阻力最小,小车最终停下来是因为受到阻力的作用,由此可知,力是改变物体运动状态的原因。
(3)木块与小车一起做匀速直线运动,当小车向右减速运动时,下端受摩擦力随车减速,由于惯性木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒;小车向左加速运动时,下端受摩擦力随车加速,由于惯性,木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒。
20. “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)伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论:如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响,在水平面上运动的物体将会一直运动下去,结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序: (用字母表示)。
A.B.C.
(2)笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善;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点的方向,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”,笛卡尔的观点有什么不足? 。
(3)“牛顿第一定律”是科学家们基于实验事实并加以合理的逻辑分析的而获得的,这种研究方法称为 。
【解答】解:(1)图中各实验和推理的顺序应是先实验再推理,图C中有空气阻力,图A中没有空气阻力,所以先C再A,而图B中,是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下,物体将做匀速直线运动,故正确的顺序应该是CAB。(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运动规律,所以这是他的观点的不足之处。(3)“牛顿第一定律”不是实验定律,是科学家们以实验事实为基础,并加以合理的逻辑分析的而获得的,这种研究方法称为理想实验法或推理法。
故答案为:(1)CAB;(2)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运动规律;(3)理想实验法。
知识点二、二力平衡
1. 一个物体在两个力的作用下,若保持静止或匀速直线运动状态,就说明这两个力是平衡的
2. 二力平衡的条件(等大、反向、共线、同物)
①两个力作用在同一物体上; ②两个力大小相同;
③两个力方向相反; ④两个力作用在同一直线上。
3. 探究二力平衡的条件的实验
(1) 实验中,不考虑小卡片或塑料板;
(2) 通过改变钩码的个数来改变力的大小;
(3) 通过把小卡片旋转后,来探究两个力在同一直线这一条件;
(4) 如果要探究两个力作用在同一物体上,接下来的操作是用剪刀从小卡片的中间剪开。
4. ★【重难 超级重要】平衡力与相互作用力的区别:
平衡力
相互作用力
定义
物体同时受到两个力的作用且处于平衡状态,这两个力叫做平衡力
物体间发生相互作用时产生的
两个力叫做相互作用力
相同点
①大小相等(等大);②方向相反(反向);③作用在同一直线上(共线)
不
同
点
作用对象
两个力同时作用在同一物体上
分别作用在不同物体上
力的性质
两个力的性质不一定相同
两个力的性质相同
力的作用效果
两个力作用的效果是相互抵消
两个力分别产生各自的效果
作用时间
两个力是独立的
两个力同时产生,同时消失
常考例子
重力和支持力
压力和支持力
易错警示:平衡力与相互作用力的区别在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力。
引申:系统的概念 内力和外力的概念 【超级重要】
系统:若研究的对象包含两个或者两个以上的物体,我们就把这些物体所构成的整体成为一个系统。
内力:系统内物体之间的相互作用力
外力:系统外其他物体对系统内物体的作用力
5. ★【重难 超级重要】力和运动的关系
引申:合外力和运动状态的相互关系 —— 静止或匀速直线运动 匀加速直线运动
牛顿第二定律:物体的加速度与所受合外力成正比,与质量成反比,加速度方向与外力方向相同。
加速度:速度的变化量与对应时间的比值,即速度的变化率,称为加速度。加速度是描述速度变化快慢的物理量,通常用a表示。
匀加速直线运动:在直线运动中,把加速度的大小和方向都不改变的运动(加速度与速度方向相同时),称之为匀加速直线运动。
经典题型二:二力平衡
1. 假设有一个不受力的物体,在做匀速直线运动,突然受到如图所示的两个力时,物体仍能做匀速直线运动的是( )
A. B.
C. D.
【详解】AB.两幅图中,每个物体受到的两个力一个为5N,一个为4N,力的大小不同,不满足二力平衡的条件,两幅图中的两个物体受到的力都不是一对平衡力,故AB不符合题意;C.图中物体受到的两个力大小相同,方向相反,作用在同一直线,符合二力平衡条件,是一对平衡力,故C符合题意;D.图中物体受到的两个力虽大小相同、方向相反,但不在同一直线上,不符合二力平衡条件,不是一对平衡力,故D不符合题意。故选C。
2. 小黄利用轻薄的硬铁片,设计并制作结构稳定的手机支架。下图实物模型中,最不能保持稳定的是( )
A. B. C. D.
【详解】将手机与支架看成一个整体,受到重力与支持力。根据二力平衡的条件,两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体、作用在同一直线上时该物体将保持平衡状态。C 中整体受到的重力和支持力不在同一直线,重力偏右侧向下,支持力偏左侧向上,无法保持稳定。故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
3. 如图所示,在一根结实的细绳的一端栓一个小球,绳子的一端固定在悬挂点O上,做成一个单摆。拉动小球到B处,放手后使它摆动起来,则小球在摆动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球运动到最低处A时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
B.小球运动到最高处B时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
C.小球运动到最高处C时,细绳对它拉力与它受到重力平衡
D.在摆动过程的任一位置,小球受到的力都不平衡
【解答】解:A、小球运动到最低处A时,细绳对它拉力大于重力,会使得小球做圆周运动,故小球受力不平衡,故A错误;BC、小球运动到最高处B和C时,细绳对它的拉力和它受到的重力没有作用在同一条直线上,且大小不相等,故它们不是平衡力,故BC错误;D、在摆动过程的任一位置,小球都不静止或匀速直线运动,处于非平衡状态,受到的力都不平衡,故D正确。故答案为:D。
4. 如图,送餐机器人工作时,在水平路面上沿直线匀速前行。下列说法正确的是( )
A.食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力是一对平衡力
B.机器人受到重力、支持力和摩擦力共3个力的作用
C.机器人始终保持餐盘水平,则餐盘上的食物会受摩擦力的作用
D.机器人匀速前进时受力平衡
【答案】D
【解析】A、食物对餐盘的压力和机器人对餐盘的支持力,这两个力大小不相等,机器人对餐盘的支持力等于餐盘和食物的总重力,根据二力平衡条件,两个力大小不相等,不是一对平衡力,故A错误。B、机器人在水平路面上沿直线匀速前行,受到竖直向下的重力、竖直向上地面的支持力,水平方向还有牵引力和摩擦力,共4个力的作用,故B错误。C、机器人始终保持餐盘水平,餐盘上的食物随机器人一起匀速直线运动,食物与餐盘之间没有相对运动的趋势,所以食物不受摩擦力的作用,故C错误。D、机器人匀速前进时,处于平衡状态,根据牛顿第一定律可知,物体处于平衡状态时受力平衡,所以机器人受到的力是平衡力,故D正确。
5. 如图所示力和运动的四个情景,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
A.木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,木块立刻停止
B.人向另一船推了一下,两船同时向后运动,说明力的作用是相互的
C.水平向右的力推桌子没推动,是因为此时摩擦力大于推力
D.每隔相等时间拍摄的某个同学向右运动的位置图片,该同学运动的越来越快
【解析】A、根据牛顿第一定律,一切物体都有保持原来运动状态的性质。木块与表面光滑的小车一起做匀速直线运动,小车受阻力停止时,由于木块与小车间无摩擦力,木块会因惯性保持原来的匀速直线运动状态,不会立刻停止,故A错误。B、人向另一船推了一下,人对另一船施加了力,同时另一船也对人所在的船施加了力,两船同时向后运动,说明物体间力的作用是相互的,故B正确。C、水平向右的力推桌子没推动,此时桌子处于静止状态,受到的是平衡力作用,水平方向上推力和摩擦力大小相等,故C错误。D、根据频闪照片判断物体运动快慢时,相等时间内通过的路程越来越小,则物体运动越来越慢,故D错误。
【答案】B
6. 一辆吊车以2米/秒的速度将1×104牛的重物竖直向上匀速提起,这时候钢索对重物的拉力 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)1×104牛;若该吊车现改为以4米/秒的速度使重物匀速下降,则钢索对重物的拉力 1×104牛;若重物静止在空中,则钢索对重物的拉力 1×104牛。
【答案】等于;等于;等于
【解析】根据二力平衡的条件分析解答。
【解答】根据题意可知,当重物匀速向上运动,或者匀速向下运动,或者保持静止状态时,物体都处于平衡状态,即重力和拉力相互平衡。根据平衡力的条件可知,钢索对重物的拉力等于1×104牛 。
7. 在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图甲所示:
(1)当物体处于静止状态或 状态时,我们认为它受到的力是相互平衡的。
(2)实验时,小宇发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时,木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用,这两个力是平衡的。小宇再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是 ,这时木块在水平方向受到的力 (填“平衡”或“不平衡”)。要避免这种现象的产生,请你对该实验装置提出改进意见: 。
(3)如图乙所示,小慧用小车来做该实验,装置处于静止,细绳和弹簧测力计的质量忽略不计,不考虑细绳与滑轮之间的摩擦,两端挂的重物各为10N,则弹簧测力计的示数为 N。
【答案】(1)匀速直线运动
(2)木块跟桌面之间有摩擦力;平衡;换用小车做实验(或放在光滑的桌面上做实验)
(3)10
【解析】(1)根据平衡状态的定义解答;
(2)当两边的砝码重力不同时,小车会有向拉力较大的一侧移动的趋势,此时它会受到桌面施加的静摩擦力,即F大=F小+f,因此也会处于平衡状态。如果要避免这种现象发生,就要想办法减小摩擦力,根据减小摩擦力的方法解答。
(3)弹簧测力计的示数等于它受到拉力的大小,据此分析解答。
【解答】(1)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,我们认为它受到的力是相互平衡的。(2)小宇再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是木块跟桌面之间有摩擦力,这时木块在水平方向受到的力平衡。要避免这种现象的产生,对该实验装置提出意见:换用小车做实验(或放在光滑的桌面上做实验)。
(3)当小车静止时,弹簧测力计上的拉力由物体的重力产生,即等于物体的重力,那么F=G=10N。
8. 在 “探究二力平衡的条件” 实验中,实验设计如图所示。
(1) 当小车在水平桌面上处于________或匀速直线运动状态时,表明小车处于平衡状态,实验中通过改变两边的________________来改变小车受到的拉力F1、F2的大小。
(2) 实验中观察到,当静止的小车两边挂上不等的钩码时,小车将______(选填 “运动” 或 “静止”),说明此时二力______(选填 “平衡” 或 “不平衡”)。
(3) 实验中,保持F1、F2的大小相等,将小车保持水平放置后扭转一个角度,松手后,小车______(选填 “能” 或 “不能”)保持静止,此操作的目的是探究大小相等、方向相反但________的两个力是否可以平衡。
【答案】(1) 静止 钩码质量 (2) 运动 不平衡 (3) 不能 不在同一条直线上
经典题型三:平衡力和相互作用力的辨别
1. 如图所示,A、B两物块叠放在水平桌面上保持静止,图中分别给出了A、B的受力示意图。A的重力5N( )
A.GA与F2是一对平衡力 B.GB与F3是一对平衡力
C.F2与F1是一对相互作用力 D.F2与F3是一对相互作用力
【答案】B
【解析】
A. A物块处于静止状态,由图示和力的平衡条件可得:F2=GA+F1,则GA与F2的大小不等,所以GA与F2不是一对平衡力,故A错误;
B.GB与F3大小相等方向相反,作用在同一物体上,作用在同一直线上,是一对平衡力,故B正确。
C.由图知,F2与F1均作用在A物块上,且二力的大小不相等,所以二力不是一对相互作用力,故C错误;
D.由于F2与F3的方向都是竖直向上的,因此它们不是一对相互作用力,故D错误。
2. 如图所示,人坐在吊椅(椅面水平)上静止时,下列说法正确的是( )
A. 人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对平衡力
B. 人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力
C. 吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力
D. 人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
【解析】A. (×) 吊环对吊椅的拉力等于人与吊椅的重力之和,大于人对吊椅的压力,不是一对平衡力;B. (√) 人所受的重力和吊椅对人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同一条直线上,是一对平衡力;C. (×) 吊椅所受的重力与吊椅对地球的吸引力是相互作用力;D. (×) 人所受的重力和人对吊椅的压力是不同性质的两个力。【答案】B
3. 如图是上海博物馆埃及展中的一个雕像。下列关于该雕像分析正确的是( )
A.雕像受到的重力和它对展台的压力是一对平衡力
B.雕像受到的重力和展台对它的支持力是一对平衡力
C.雕像受到的重力和它对展台的压力是一对相互作用力
D.雕像对展台的压力和展台对它的支持力是一对平衡力
【详解】A.在水平展台上,雕像受到的重力和它对展台的压力方向相同,不是一对平衡力,故A错误;B.在水平展台上,雕像受到的重力和展台对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线和同一物体上,是一对平衡力,故B正确;
C.在水平展台上,雕像受到的重力和它对展台的压力方向相同,不是一对相互作用力,故C错误;
D.雕像对展台的压力和展台对它的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故D错误。故选B。
4. 如图所示,水平地面上静止叠放着A、B两物体,物体A上表面受到一竖直向下的压力F,下列说法正确的是( )
A.A物体受到的支持力与B物体受到的压力是一对相互作用力
B.A物体受到的重力与A物体受到的支持力是一对平衡力
C.B物体受到的支持力大小等于物体A和物体B的总重力
D.B物体受到A对它的压力大小与F的大小相同
【详解】A、B对A的支持力和A对B的压力,二力相互作用,作用在两个不同物体上,大小相等、方向相反,作用在一条直线上,是一对相互作用力,故A正确;
B.A物体受到的支持力等于A的重加上压力历的大小,A物体受到的支持力与重力不相等,不是一对平衡力,故B错误;C.B物体受到的支持力等于物体A、物体B的总重力再加上压力F,故C错误;D.B物体受到A对它的压力等于A的重加上压力F,所以此压力大于F,故D错误。故选A。
5. 如图所示,无风时,站在地面上的小蚂蚁骄傲地托着果实。下列说法正确的是( )
A. 果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力作用,这两个力是一对平衡力
B. 果实受到重力,蚂蚁受到压力作用,这两个力是一对相互作用力
C. 蚂蚁能够静止,是因为地面对蚂蚁的支持力等于蚂蚁的重力
D. 果实能够静止,是因为蚂蚁对它的支持力大于果实受到的重力
【答案】A
【解析】果实受到重力和蚂蚁的支持力作用,两力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,符合二力平衡的条件,A 正确;果实受到的重力和蚂蚁受到的压力方向相同,不是一对相互作用力,B 错误;蚂蚁能够静止,是因为地面对蚂蚁的支持力等于蚂蚁的重力和果实重力之和,C 错误;果实能够静止,是因为蚂蚁对它的支持力等于果实受到的重力,D 错误。故选 A。
知识点三、摩擦力
1. 摩擦力的含义及产生的条件
(1) 含义:两个相互接触的物体,当它们做相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦力。
注意:①固体、液体、气体都会产生摩擦力;②相同条件下,液体摩擦力比气体摩擦力大。
回忆:相对位置的变化——参考系
2. 摩擦力的分类
摩擦力
动摩擦力
静摩擦力:两个互相接触的物体间有相对运动趋势时,在它们的接触面上产生阻碍物体间相对运动趋势的力叫作静摩擦力。
滑动摩擦力:两个互相接触的物体,当一个物体相对另一个物体滑动时,
在它们的接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
滚动摩擦力
★滑动摩擦力:
①大小与物体作匀速直线运动时的拉力相等且大小不会变化。②光滑表面的滑动摩擦力为0。
(摩擦力大小=拉力,只要物体保持静止,其拉力多大,摩擦力就多大,随推力变化而变化)
② 滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
(2)判断一个物体是否受到静摩擦力作用的方法:
①假设两个物体的接触面是绝对光滑的;
②判断出一个物体相对于另一个物体是否会运动;
③若会运动则受静摩擦力的作用,且方向与物体相对运动方向相反;
【注】静摩擦力的大小
物体受到静摩擦力时,仍处于静止状态,受力平衡,因此静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等。
3. 摩擦力的方向
由于摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势,
因此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
(1) 左图:物体静止,它有向下运动的趋势,故它受到的静摩擦力竖直向上。
右图:物体静止,它有向斜下方运动的趋势,故它受到的摩擦力沿斜面向上
(2) 刚启动:皮带轮上的物体受到的摩擦力向右。匀速运动:皮带轮上的物体不受摩擦力。
(注意:物体与皮带轮之间相对静止,故要用相对运动趋势来判断,而不是它们的运动方向v)
4. 摩擦力的特点
(1) 摩擦力是一种接触力。
(2) 产生的效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。
注意:摩擦力不一定是阻力,也可以是动力。
5. 没有摩擦力,将会出现的结果:
⑴人不能行走;⑵自行车和汽车不能行驶(后轮是主动轮,前轮是从动轮);⑶不能用筷子夹东西吃;
6. 影响摩擦力大小的因素
(1) 影响滑动摩擦力大小的因素:仅仅与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与其他无关。
(2) 与接触面的粗糙程度有关:当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3) 与压力大小有关:当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
7. 用下列实验装置探究“影响滑动摩擦力的因素”
(1) 实验时所用的木板要足够长,以保证木块在木板上滑动时有匀速直线运动的过程
(2) 实验时应保持弹簧测力计与长木板平行
(3) 实验中要做到匀速拉动木块不好实现,可做以下改进:将弹簧测力计的挂钩与木块相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验(如图所示)。这样不用做匀速直线运动,弹簧测力计静止时便可读数;摩擦力大小不能直接测量,是根据平衡力特点间接得出的。
8. 增大或减小摩擦的方法
(1) 摩擦力的利与弊
(1) 有益摩擦:鞋底花纹、防滑垫、拉弦、皮带轮运货;
(2) 有害摩擦:滑梯、机器转轴、旱冰鞋。
(2) 增大或减小摩擦的方法
方法
举例
增大有益摩擦
增加压力
将传送带的皮带张紧
增大接触面的粗糙程度
车轮上凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急制动时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小压力
推动熄火汽车使其再次启动,让乘客下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
经典题型四:摩擦力
1. 小华在训练爬杆和爬绳时,先后顺着杆向下匀速直线滑落和沿着绳匀速向上爬,握杆的力小于抓绳的力,且下滑时速度大于爬升的速度,下列说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力均竖直向上 B.绳子更粗糙,所以爬绳时受到的摩擦力更大
C.抓绳的力更大,所以爬绳时受到的摩擦力更大 D.下滑时速度更大,所以爬杆时受到的摩擦力更大
【解答】解:小华在爬杆或爬绳时,都受到竖直向下的重力G、竖直向上的摩擦力f;因小华做匀速直线运动,处于平衡状态,则由二力平衡条件知道f=G,
由于在两种情况下,小华的重力不变,所以两种情况下,他受到的摩擦力相等,与爬的速度和握力的大小没有关系,故A正确,BCD错误。故选:A。
2. 如图所示,同一长方体木块置于同一粗糙水平面上,甲图中竖放,乙图中平放,丙图中平放并在其上加一重物。长方体在水平力分别为F甲、F乙、F丙的三种情况下,甲、乙、丙中匀速运动,它们所受的摩擦力分别为f甲、f乙、f丙则下列关系正确的是( )
A.f甲<f乙<f丙 B.f甲>f乙>f丙 C.f甲<f乙=f丙 D.f甲=f乙<f丙
【答案】D
3. 如图,木块放在水平桌面上,在水平方向上共受到F1、F2和摩擦力三个力的作用,当F1=10N、F2=2N时木块处于静止状态。若撤去力F1,则下列说法正确的是( )
A.木块将向左运动 B.木块受到滑动摩擦力
C.木块共受到3个力作用 D.木块受到的摩擦力为2N
【详解】根据图片可知,木块原来受到F1=10N,F2=2N,木块处于静止状态,由平衡条件得知,此时木块所受的静摩擦力大小为f=F1-F2=8N,所以木块所受的最大静摩擦力范围为fm≥8N;若撤去力F1,F2=2N<fm,所以木块不能被拉动,保持静止状态,但木块有向左运动趋势,受到向右的静摩擦力作用,根据平衡力的知识可知,此时木块受到的摩擦力f=2N,所以木块受到推力F2、摩擦力、重力和支持力四个力的作用。故D正确,而A、B、C错误。故选D。
4. 如图所示,体重为G的小明爬到竖直的杆上。静止时,所受的摩擦力为f1;后来沿杆匀速下滑,所受的摩擦力为f2,通过受力分析,可以判断出( )
A.
静止时, B.匀速下滑时,
C.静止时的f1等于匀速下滑时的f2 D.静止时的f1大于匀速下滑时的f2
【答案】C
【详解】由题意可知,小明在匀速下滑和静止的过程中,处于平衡状态,所以,摩擦力与重力是一对平衡力,大小均与重力相同,因此故选C。
5. 如图所示,水平地面上有一长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.0-1秒,由于推力小于摩擦力,因此木块未被推动
B.1-3秒,木块开始运动,所受的摩擦力为300N
C.3-5秒,木块只在两个力的作用下做匀速直线运动
D.5-6秒,小明停止推木块,但木块仍受到200N的摩擦力
【答案】D
【详解】A.0~1秒物体处于静止状态,受到的推力和摩擦力是一对平衡力,推力等于摩擦力,故A错误;
B.1~3秒物体加速运动,受到的力不是平衡力,推力大于摩擦力,即所受的摩擦力小于300N,故B错误;
C.3~5秒,木块做匀速直线运动,水平方向受到推力和摩擦力,竖直方向受到重力和支持力,推力和摩擦力是一对平衡力,所以摩擦力大小为200N,故C错误;
D.5~6秒,小明停止推木块,木块做减速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,所以木块仍受到200N的摩擦力,故D正确。故选D。
6. 图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法错误的是( )
A.当时,物体受到的摩擦力1N B.2s~4s内,物体所受推力大于摩擦力
C.时,物体受到的摩擦力为6N D.4s~6s,物体运动的路程为8m
【答案】C
【详解】A.当时,由丙图知,物体处于静止状态,受平衡力,由乙图可知,物体受到的推力为1N,根据二力平衡条件知,受到的摩擦力为1N,故A正确,不符合题意;
B.2s~4s内,由丙图知,物体做加速运动,物体所受推力大于摩擦力,故B正确,不符合题意;
C.4s ~6s,由丙图知,物体速度为4m/s,处于匀速直线运动状态,由乙图可知,物体受到的推力为2N,根据二力平衡条件,物体受到的滑动摩擦力2N,当时,由丙图知,物体做加速运动,而物体所受的压力大小和接触面的粗糙程度没变,即物体受到的滑动摩擦力是2N,故C错误,符合题意;
D.4s~6s,由丙图知,物体速度为4m/s,处于匀速直线运动状态,物体运动的路程为
故D正确,不符合题意。故选C。
7. 如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行,初速度为v2(v2>v1)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v﹣t图象如图乙所示(以地面为参考物)。下列有关说法中符合实际的是( )
A.t1时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.0﹣t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
C.t1﹣t2时间内,小物块受到的摩擦力越来越大
D.t2﹣t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
【解答】解:根据图象分析有:0﹣t1时间内木块向左匀减速直线运动,受到向右的摩擦力,t1﹣t2小物块向右匀加速,t2﹣t3当速度增加到与皮带相等时,一起向右匀速运动,摩擦力消失。
A.由图可知,t1时刻小物块向左运动到速度为零,离A处的距离达到最大,此后反向运动,故A符合题意;
B.在0﹣t1时间内小物块向左减速运动,受到向右的摩擦力作用,在t1﹣t2时间内小物块向右加速运动,受到向右的摩擦力作用,故摩擦力一直向右;故B不符合题意;
C.t1﹣t2时间内,小物块在滑动摩擦动力作用下,做匀加速运动,受到的滑动摩擦力大小不变,故C不符合题意;
D.t2﹣t3时间内,当速度增加到与皮带相等时,一起向右匀速运动,摩擦力消失,小物块开始没有受到摩擦力的作用,故D不符合题意。故选A。
8. 如图,放在粗糙水平面地上的木箱,受到两个水平拉力的作用,下列分析正确的是( )
A.若木箱保持静止状态,则一定等于 B.若木箱保持静止状态,则一定小于
C.若木箱向右做匀速直线运动,则一定小于 D.若木箱向左做匀速直线运动,则一定等于
【答案】C
【解答】AB.根据题意可知,水平方向上只受两个水平拉力F1,F2的作用,当它们的大小不相等时,它会有向一侧运动的趋势时,此时物体会受到摩擦力,即受这三个力平衡,那么F1一定不等于F2,可能是F1大,也可能是F2大,故AB错误;C.当物体向右做匀速直线运动时,物体受到向左的摩擦力,那么F2=F1+f,则F2一定大于F1,故C正确;D.当物体向左匀速直线运动时,物体受到向右的摩擦力,那么F1=F2+f,则F1一定大于F2,故D错误。
9. 如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时用力、分别作用于A、B两个物体上,A、B始终处于静止状态,其中力,方向水平向左,力,方向水平向右,下列分析正确的是( )
A.A和B之间摩擦力为0 B.地面对B的摩擦力为3N,方向水平向左
C.地面对B的摩擦力为8N,方向水平向左 D.B对A的摩擦力为8N,方向水平向右
【答案】B
【解答】AD.以为研究对象,在水平方向上受向左的拉力和对向右的静摩擦力,因静止,所以这两个力是一对平衡力,大小相等,对的摩擦力大小为,故错误;
BC.把A、B看成一个整体,在水平方向上受向左的拉力和向右的拉力,AB处于静止状态,故水平方向受到平衡力的作用。力和力的合力为,方向水平向右,故地面对的摩擦力方向水平向左,大小也为,故B正确,错误。故选B。
10. 如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在B木块上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力 B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等 D.B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力种类相同
【答案】A
【解析】【分析】产生摩擦力的条件是:相互接触,有相对运动或相对运动趋势,接触面不光滑。
【解答】解:A、木块AB之间没有相对运动,或相对运动的趋势,所以木块A和木块B之间不存在摩擦力,故A正确。B、木块B对木块C的摩擦力水平向右,故B错误。CD,BC之间是静摩擦力,地面间的摩擦力是动摩擦力,故CD错误。
11. 如图所示,A、B两相同正方体木块放在水平面上,长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A,使A、B、C一起沿水平面向右做匀速运动,则( )
A.A对C的摩擦力向左 B.C对A的摩擦力向右 C.B对C的摩擦力向右 D.C对B的摩擦力向右
【答案】D
【解析】CD.A、B、C一起沿水平面向右做匀速运动,对B受力分析,B向右运动,摩擦力方向与相对运动方向相反,故水平方向上B受到地面的摩擦力,方向向左。因为B沿水平面做匀速运动,水平方向上受力平衡,故C对B的摩擦力向右,因为力的作用是相互的,故B对C的摩擦力向左,故C不符合题意,D符合题意; A B.由选项CD分析可知, B对C的摩擦力向左,C沿水平面向右做匀速运动,故水平方向上受力平衡,向右受到A对C的摩擦力,因为力的作用是相互的,C对A的摩擦力向左,故A B不符合题意。
12. (多选)如图所示,水平地面上放置相同材料制成的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的水平轻绳相连,下面两个木块质量分别为2m 和3m。现用水平拉力 F 拉其中一个质量为3m的木块,使四个木块一同水平向右匀速运动,则 ( )
A.质量为 3m的木块与地面间的摩擦力为 B.质量为2m的木块与地面间的摩擦力为
C.轻绳对 m的拉力为 D.轻绳对m的拉力为
【答案】A,C
【解答】四个木块水平向右匀速运动,把四个木块当作一个整体,水平向右的拉力 F和总摩擦力平衡,所以图中四个木块对地面的压力:3m)g=7mg,右边2个木块对地面的压力:左边2个木块对地面的压力:因为接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力与压力成正比,所以,右边质量为3m的木块与地面间的摩擦力为:f1= 左边质量为 2m的木块与地面的摩擦力为:把质量为m的木块和质量为2m的木块看作一个整体,整体向右匀速运动,所以轻绳对 m的拉力和质量为 2m的木块与地面间的摩擦力相等,即
13. A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③两图在水平恒力F 作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是 ( )
A.三种情况下,A、B在水平方向都不受摩擦力
B.三种情况下,A、B在水平方向都受摩擦力
C.三种情况下,A在水平方向不受摩擦力,②、③中B在水平方向都受摩擦力且摩擦力大小相等
D.①中A在水平方向不受摩擦力,②、③中B在水平方向都受摩擦力但摩擦力大小不相等
【答案】C
【解答】
甲图中两物体均处于静止状态,A、B两物体间没有相对运动或相对运动趋势,因此没有摩擦力,B与地面之间也没有相对运动或相对运动趋势,因此没有摩擦力;
乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动,A、B两物体间没有相对运动或相对运动趋势,因此没有摩擦力,B物体相对于地面向右运动,因此受到向左的摩擦力,因做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于F;
丙图A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动,水平恒力F作用在B物体上,A、B两物体间没有相对运动或相对运动趋势,因此没有摩擦力,B物体相对于地面向右运动,因此受到向左的摩擦力,因做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于F。
14.
如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1,乙图中速度为v2,丙图中木块上叠放一重物,共同速度为v3,且 ,匀速拉动该木块所需的水平拉力分别为F甲、F乙和F丙。下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】甲、乙两图中,木块对水平面的压力及接触面的粗糙程度相同,所以,木块以不同速度运动时,受到的滑动摩擦力相等;木块以不同速度做匀速直线运动时,拉力均与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,甲、乙两图中,木块受到的拉力大小相等。
丙图中木块上放一重物,木块对水平面的压力大于乙图中木块对水平面的压力,接触面粗糙程度不变,所以丙图中木块受到的滑动摩擦力大于乙图中木块受到的滑动摩擦力。丙图中木块做匀速直线运动,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,丙图中木块受到的拉力大于乙图中木块受到的拉力。所以,三图中木块受到的拉力大小关系为F甲=F乙<F丙。故C正确,ABD错误。
15. 用弹簧测力计两次水平拉同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是木块运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.2N B.木块两次受到滑动摩擦力之比为1∶1
C.木块第一次和第二次速度之比为1∶2 D.相同时间内路程之比为1∶1
【答案】B
【解析】
A.图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为3.4N,故图甲中木块受到的拉力为3.4N,故A错误;
B.由图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,两次接触面的粗糙程度相同、压力相同,则滑动摩擦力相同,即木块两次受到滑动摩擦力之比为1∶1,故B正确;
C.由图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,第一次10s运动路程为50cm,第二次10s运动路程为25cm,木块第一次和第二次速度之比为 ,故C错误;
D.由选项C可知,第一次和第二次速度之比为2∶1,相同时间内路程之比为 ,故D错误。
16. 如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块在水平面上受到的摩擦力大小与推力相等
B.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
C.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而减小
D.木块在A点时受到的摩擦力等于木块的重力
【答案】B
【解析】【分析】两个相互接触并挤压的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力(Ff或f)。
摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
【解答】A.未说明在水平面上是否直线运动,故无法判断;
B.由相对运动方向可知,向向下,再向上;
C. 木块在水平面上受到的摩擦力大小不变;
D. 木块在A点时受到的摩擦力小于木块的重力。
17. 如图,A、B两同学用甲、乙两种方式推墙。甲中A向前推B,B向前推墙;乙中A、B同时向前推墙,墙均未动。假如用甲、乙两种方式推时每人的推力大小都为F,则下列说法中正确的是( )
A.甲方式中墙受到的力为2F B.乙方式中墙受到的力为2F
C.甲方式中A受到地面的摩擦力大小为2F D.乙方式中B受到地面的摩擦力大小为2F
【解答】解:AC、甲方式中,先对A同学水平方向受力分析,受B对A的向左的弹力和地面对A的向右的静摩擦力;
再对B同学水平方向受力分析,受A对B向右的弹力和墙壁对B向左的弹力,由B同学静止可知,二力是一对平衡力,
又因A同学和B同学之间的作用力为相互作用力,B与墙壁之间的作用力也为相互作用力,
所以,A对B向右的弹力和墙壁对B向左的弹力大小均为F,
则甲方式中墙受到的力为F,B同学不受摩擦力,故AC错误;
BD、乙方式中,甲、乙两同学均受水平向左墙壁的弹力和地面向右的静摩擦力作用处于平衡状态,
由二力平衡条件可知,地面对两同学的摩擦力都为F,此时墙受到的推力为2F,故B正确、D错误。
故选:B。
18. 如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )
A.容器受到的摩擦力不变 B.容器受到的摩擦力逐渐增大
C.水平力F一定不变 D.水平力F必须逐渐增大
【解答】解:
AB、由题知容器始终保持静止状态,受力平衡,所受的摩擦力等于容器和水的总重力,所以容器受到的摩擦力逐渐增大,故A错误,B正确;
CD、水平方向上受力平衡,若最大静摩擦力大于重力时,力F可能不变,若最大静摩擦力小于等于重力时F要增大,故CD错误。
故选:B。
19. 如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为的四块相同的砖,用两个大小均为的水平力压木板,使砖静止不动,则第3块砖对第4块砖的摩擦力大小和方向分别为( )
A.mg、竖直向下 B.mg、竖直向上 C.2mg、竖直向下 D.2mg、竖直向上
【详解】先对4块砖整体受力分析,受重力4mg和两侧木板对砖向上的静摩擦力2f,根据平衡条件,有2f=4mg,得f=2mg,即木板对砖的静摩擦力为2mg,对第4块砖受力分析,木板对砖的静摩擦力为2mg,方向竖直向上,自身重力为mg,方向竖直向下,第4块砖保持静止,处于平衡状态,受力平衡,所以第3块砖对第4块砖的摩擦力大小为mg,方向竖直向下,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
20. 有人想水平地夹持一叠书,他用手在这叠书的两端加一压力F=200N,如图所示,如每本书的质量为1kg,手与书之间的动摩擦因数为0.6,书与书之间的动摩擦因数为0.40,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,则此人可能夹持书的最大数目为( )
A.16 B.18 C.22 D.24
【解答】解:设有n本书,将所有的书当作整体,受力分析:书受竖直向下的重力和手对书向上的静摩擦力,二力平衡,
由题意知,2F静≥G书,即2μ1F≥nmg......①
再考虑除最外侧两本书( n﹣2本)的其它书当作整体,受力分析:书受竖直向下的重力和最外侧两本书对中间书向上的静摩擦力,二力平衡,
由题意知,2F静'≥G书',即2μ2F≥( n﹣2)mg......②
由①②,解得:n≤18;
故最多可以有20本书,故B正确,ACD错误。故选:B。
21. 探究滑动摩擦力大小影响因素的实验如图所示。要准确测出B所受摩擦力大小,操作中( )
A.必须匀速拉动A木板,等B物体相对地面静止时读数
B.必须匀速拉动A木板,等B物体相对地面运动时读数
C.只需拉动A木板,等B物体相对地面静止时读数
D.只需拉动A木板,等B物体相对地面运动时读数
【答案】C
【解析】木块B固定,抽动木板A,不一定要匀速拉动长木板A,木块B相对于地面处于静止状态,受到的摩擦力与拉力始终是平衡力,大小相等。
22. 如图,用F=10N的水平向右的拉力匀速拉动物块A时,物块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为4N,则物块B受到的摩擦力的大小及方向为( )
A.10N,向左 B.4N,向右 C.10N,向右 D.4N,向左
【解答】解:由题意可知,用F=10N的水平向右的拉力匀速拉动物块A时,物块B静止不动,此时A、B之间有相对滑动,AB之间存在滑动摩擦力;物块相对地面静止,处于平衡状态,B受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力大小相等,是一对平衡力;弹簧测力计的示数为4N,则物块B受到的摩擦力的大小为4N,方向为水平向右,故B正确,ACD错误。
故选:B。
23. 为节约能源,打造绿色城市,太原市的出租车全部换成了电动出租车,如图所示,一辆质量约为1.2t的电动出租车,在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍。(取g=10N/kg)求出租车在水平路面上匀速行驶时:
(1)出租车受到的支持力大小为多少?
(2)出租车受到的阻力为多少?
(3)出租车的牵引力是多大?
【详解】(1)出租车的质量:m=1.2t=1.2×103kg,
出租车的重力:G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N;
出租车在水平公路上,出租车受到的支持力和重力是一对平衡力,则F支=G=1.2×104N;
(2)由题意可得,出租车受到的阻力:f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N,
(3)因为出租车在水平公路上匀速行驶,
所以出租车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,则:F牵=f=240N。
2.2 强化训练
1. 如图所示,小姜一家人周末去杭州湾方特游乐园玩海盗船,当小姜荡到右边最高点时,所有外力全部消失,此时小姜会( )
A.继续向右运动 B.从右向左运动 C.竖直向下运动 D.静止不动
【详解】当小姜荡到右边最高点时,小姜处于静止状态,根据牛顿一定律可得,所有外力全部消失,此时小姜会仍然静止,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
2. 垫排球是嘉兴体育中考中的一个项目。垫排球时,若不考虑空气阻力,下列说法正确的是( )
A.上升过程中排球始终受到推力作用
B.上升过程中若外力消失,排球一定保持静止
C.排球运动到最高点后会下落,是因为受到重力
D.手撞击排球使球变扁,是因为力能改变物体的运动状态
【答案】C
【解析】
A.上升过程中,排球与人体分离,因此不再受到推力作用,故A错误;
B.根据牛顿第一定律,上升过程中若外力消失,排球将保持匀速直线运动,故B错误;
C.排球运动到最高点后会下落,是因为受到竖直向下的重力,故C正确;
D.手撞击排球使球变扁,是因为力能改变物体的形状,故D错误。
3. 向空中斜抛出去的篮球运动轨迹如图所示,若不考虑空气阻力的影响,则对篮球在空中运动过程中的相关描述不正确的是( )
A.只受到重力的作用 B.运动形式为曲线运动
C.最高点时速度不为零 D.同时受到重力和手的推力的作用
【详解】AD、不计空气阻力,篮球在空中只受重力,不再受到手的推力,故A正确、D错误;
B、篮球在空中运动形式为曲线运动,故B正确;
C、篮球在最高点时,仍具有水平方向的速度,因此,速度不为零,故C正确。
故选:D。
4. 下列与惯性有关的生活现象中,为了防止物体惯性带来危害的是( )
A.锤头松了,将锤柄向下撞击地面,锤头紧套在锤柄上
B.洗过手后,用力向下甩手,可以甩掉手面上的水珠
C.汽车行驶时,驾驶员需佩戴安全带
D.跳远运动员为了跳得更远,在起跳前总要助跑一段距离
【详解】A:锤头松了,将锤柄向下撞击地面时,锤柄静止,锤头由于惯性还要保持原来的向下运动状态,结果就可以使锤头套紧在锤柄上,这是利用了惯性,故A不符合题意;
B.洗过手后,用力向下甩手,手在外力作用下静止,水由于惯性继续运动,故可以甩掉手面上的水珠,这是利用了惯性,故B不符合题意;
C.系安全带是为了防止紧急刹车时,车在阻力作用下停止运而司机或乘客由于惯性继续向前运动而被撞伤,这是防止惯性带来的危害,故C符合题意;
D.助跑的目的是让运动员在起跳前有一个较大的速度,起跳时,人由于惯性还要保持他起跳前的速度,从而能跳得更远,这是利用了惯性,故D不符合题意。
故选C。
5. 下列情形中,松手后纸片还能保持平衡的是( )
A. B. C. D.
【详解】A.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同-个物体上,是一对平衡力,纸片能保持平衡状态,故A符合题意;B.纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个和一个质量相等的钩码,纸片两端受到的两个力的大小不相等,即两个力的大小不相等、方向相反作用在同一条直线上,所以不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,故B不符合题意;C、纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,但纸片扭转一个角度,纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一条直线上,不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,,故C不符合题意;D、纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码,但纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一条直线上,不是一对平衡力,纸片不能保持平衡状态,故D不符合题意。故选A。
6. 关于惯性的说法中正确的是( )
A.只有静止的物体才具有惯性 B.一切物体都具有惯性
C.只有做匀速直线运动的物体才具有惯性 D.物体的速度越快,惯性越大
【答案】B
【解析】惯性是物体本身的一种属性,其大小只与质量有关,质量越大、惯性越大;一切物体都具有惯性,惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢没有关系,故ACD错误,B正确。
7. 一个冰壶在水平地面上向右前方滑动,关于冰壶的惯性,下列说法正确的是( )
A.运动员的推力改变时,冰壶的惯性改变 B.冰壶无论是否受力,冰壶都具有惯性
C.冰壶运动的越快,冰壶的惯性越大 D.撤去推力后,冰壶又受到了惯性力的作用
【答案】B
【解析】A.惯性与物体的质量有关,运动员的推力改变时,冰壶的质量不变,冰壶的惯性不变,故A错误;
B.惯性与物体的质量有关,惯性与物体是否受力无关,冰壶无论是否受力,冰壶都具有惯性,故B正确;
C.惯性与物体的质量有关,与速度的大小无关,冰壶运动的越快,冰壶的质量不变,冰壶的惯性不变,故C错误;
D.惯性是物体的一种性质,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故D错误。
8. 图为运动员参加跳水比赛时的示意图。不考虑空气阻力,下列对运动员的分析正确的是( )
A.当运动员静止站在跳台时,她只受到重力的作用 B.上升时,运动员以自己为参照物,观众是静止的
C.当运动员运动到最高点时,她受到平衡力的作用 D.从最高点到入水前的过程中,运动员的惯性不变
【答案】D
【解析】A、静止的物体受力平衡,当运动员静止站在跳台时,受到重力和支持力作用,且相互平衡,故A错误;B、上升时,观众和远动员之间有位置的变化,运动员以自己为参照物,观众是运动的,故B错误;C、从离开跳板到最高点的过程中,不计空气阻力,她只受到重力作用,因而受力不平衡,故C错误;
D、 惯性的大小只与质量有关,从最高点到入水前的过程中,质量大小不变,则惯性不变,故D正确。
E、
9. 如图为某同学在匀速行驶的高铁的水平桌面上拍摄的始终屹立不倒的硬币。下列分析不正确的是( )
A.硬币对桌面的压力与硬币的重力方向相同
B.硬币对桌面的压力与硬币的重力是一对平衡力
C.桌面对硬币的支持力大小等于硬币的重力大小
D.硬币对桌面的压力和桌面对硬币的支持力是一对相互作用力
【答案】B
【解析】
A.根据题意可知,硬币对桌面的压力与硬币的重力方向相同,都是竖直向下的,故A正确不符合题意;
B.根据题意可知,硬币对桌面的压力与硬币的重力方向相同,不是一对平衡力,故B错误符合题意;
C.硬币处于平衡状态,即硬币的重力与桌面对硬币的支持力是一对平衡力,那么两个力的大小相等,故C正确不符合题意;
D.硬币对桌面的压力和桌面对硬币的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确不符合题意。
10. 为了探究 “滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
(1) 实验过程中,弹簧测力计_________(选填 “必须” 或 “不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时滑动摩擦力的大小_________(选填 “大于”“等于” 或 “小于”)弹簧测力计的示数。
(2) 在甲、乙、丙三次实验中,滑动摩擦力最小的是_______________实验。
(3) 比较甲、丁两实验,发现甲实验中弹簧测力计的示数大于丁实验中弹簧测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是______(选填 “正确” 或 “错误”)的。如果要探究滑动摩擦力与接触面积大小的关系,在实验丁的基础上小明可以怎么做?
(4) 小明对实验装置进行改进,如图戊所示,重复实验,发现效果更好。实验中,小明______(选填 “一定” 或 “不一定”)要匀速拉动长木板。
【解析】(1) 由二力平衡条件可知,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计的示数。
(2) 甲实验中接触面的粗糙程度比乙和丙中都小,由滑动摩擦力大小的影响因素可知,甲实验中的滑动摩擦力最小。
(3) 甲、丁两实验做对比,存在压力、接触面积大小两个变量,未控制压力相同,因此得出的结论不可靠,在丁实验的基础上,为保证压力不变,可把切去的另一半放在剩余物块上重做实验。
(4) 不管是否匀速拉动长木板,因物块与木板间压力和接触面粗糙程度不变,故物块所受滑动摩擦力的大小不变,弹簧测力计示数也不变。
【答案】(1) 必须 等于 (2) 甲
(3) 错误 在丁实验的基础上,把切去的另一半放在剩余物块上重做实验
(4) 不一定
11. 如图甲所示的“傅科摆”,摆锤每次来回摆动的轨迹都会稍稍偏离原轨迹并撞倒地面的杆子,从而有力的证明了地球的自转,如图乙所示为“傅科摆”摆动模型图,摆锤在A、C之间来回摆动,摆锤在运动过程中所受的重力大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),摆锤受 (选填“平衡力”或“非平衡力”)作用。
【答案】不变;非平衡力
【解析】
(1)根据题意可知,摆锤在运动过程中,虽然位置不断改变,但是质量不变。根据G=mg可知,它所受的重力大小不变。
(2)摆锤在运动过程中运动方向和速度大小不断变化,处于非平衡状态,所以受非平衡力作用。
12. 小义利用家中的衣架、矿泉水瓶、小卡片、细线、水等物品探究二力平衡的条件。
(1)实验时,小卡片除了受到两侧细线的拉力外,还受到重力的作用,方向 ,但由于值很小,故略去不计。
(2)如图所示,小义将原来处于静止状态的小卡片扭转一个角度,使小卡片两侧细线相互平行,松开手后发现小卡片会转动,说明两个力互相平衡必须满足的条件是 。
(3)要继续探究相互平衡的二个力的大小关系,应如何操作? 。
【答案】(1)竖直向下
(2)作用在同一直线上
(3)改变一侧瓶中水的质量,重复实验
【解析】
(1) 实验时,小卡片除了受到两侧细线的拉力外,还受到重力的作用,方向竖直向下,但由于值很小,故略去不计。
(2)如图所示,小义将原来处于静止状态的小卡片扭转一个角度,使小卡片两侧细线相互平行,松开手后发现小卡片会转动,说明两个力互相平衡必须满足的条件是作用在同一直线上。
(3)要继续探究相互平衡的二个力的大小关系,那么需要改变拉力大小,则操作如下:改变一侧瓶中水的质量,重复实验。
13. 小科在学习二力平衡的条件时,使用了如图甲装置。
(1)小科探究作用在物体上的两个力的大小满足什么条件,物体才会处于平衡状态时,在轻质塑料片两端的细绳上挂等质量的钩码,两个等质量的钩码的作用是 。
(2)他将塑料片转到如图乙位置,松手后发现塑料片转回到原来的位置。由此可以得出:要使物体处于平衡状态,需要满足的条件之一是 .
(3)若左端的滑轮向下移动一段距离后,调整塑料片的位置如图丙所示,请你判断手放开后塑料片将 。
【答案】(1)当二力平衡时,这两个力的大小相等(2)一对平衡力需在同一直线上(3)处于静止状态
【解析】
(1) 左、右两端同时挂相同质量的钩码时,从而绳子对塑料片的拉力大小相等,塑料片静止说明当二力平衡时,这两个力的大小相等。(2)将塑料片转动一个角度,两个力不在同一直线上,塑料片转动回来,说明一对平衡力需在同一直线上。(3)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时,塑料片还是处于静止状态,照样能完成实验。
14. 利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上,并在两个线端分别挂上钩码,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且在一条直线上。当卡片平衡时,卡片两边所受的拉力大小 (填“相等”或“不相等”);
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片 ,释放时观察其是否保持平衡;
(3)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是 ;
(4)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是 。
【答案】(1)相等;(2)旋转一定的角度;(3)避免卡片的自重对实验的影响;(4)作用在同一个物体上。
【详解】(1)当卡片两边所受的拉力大小相等时,卡片能够静止,处于平衡状态,说明二力平衡需要两个力大小相等。
(2)用手将卡片旋转一定的角度,此时两个力作用在不同的直线上,释放时观察其是否保持平衡,可以探究不在同一直线上的两个力是否能平衡。
(3)由于小卡片的质量很小,重力远小于卡片受 到的拉力,所以选用轻质小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响。
(4)当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的又一个条件是两个力必须在同 一物体上。
15. 如图是研究牛顿第一定律的实验示意图,每次让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在下列三种不同平面上 ,平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢,由此推理可知;如果小车所受的摩擦力为零,小车将以 的速度永远运动下去。
【答案】初速度相同;恒定不变
【解析】
(1)研究牛顿第一定律的实验示意图,每次让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在下列三种不同平面上初速度相同。
(2)平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢,由此推理可知;如果小车所受的摩擦力为零,则小车的速度不会减小,即小车将以 恒定不变 的速度永远运动下去。
16. 在探究“阻力对物体运动影响”的实验中,小科同学选用斜面、带有传感器的小车、毛巾、棉布、木板进行实验(如图甲所示),实验步骤如下:
①在水平面铺上毛巾;
②让小车从斜面某一高度静止下滑;
③小车下滑至斜面底端、并在水平面继续滑行至静止,用传感器采集数据;
④把毛巾换成棉布、木板,重复上述实验,小车速度与时间的变化关系如图乙所示。
(1)为了探究不同阻力对运动的影响,保持小车受到不同阻力之前的速度是相同的,你认为这个实验是如何做到这一点的? 。
(2)通过实验可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论,获得此结论的相应证据是 。
(3)在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果阻力为零,水平面足够长,小车将做 ,此处用到了 (填“控制变量”“科学推理”或“转换”)法。
【答案】(1)小车从同一斜面同一高度静止下滑至斜面底端
(2)小车在毛巾表面运动的时间最短,毛巾表面比较粗糙,阻力较大,速度减小较快,在木板表面运动的时间最长,木板表面比较光滑,阻力较小,速度减小较慢
(3)匀速直线运动;科学推理
【解析】
(1) 小车从同一斜面同一高度静止下滑至斜面底端,3次实验图像的数据是重合的,表明小车从同一高度静止下滑,每次到达斜面底部时的速度是相同的。
(2)由实验现象可知,小车在毛巾表面运动的时间最短,毛巾表面比较粗糙,阻力较大,速度减小较快,在木板表面运动的时间最长,木板表面比较光滑,阻力较小,速度减小较慢,据此可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论。
(3)因为小车到达水平面后,阻力为0,在水平方向上不受力,所以将做匀速直线运动, 此处用到了 科学推理法。
17. 如图甲是小科用三根铜管制成的简易风铃,其中位于中间的B管挂有重物。
(1)小科发现有风时,A管比B管更容易发生晃动,这是因为 。
(2)铜管晃动后,相互碰撞能发出声音,用手捏紧铜管,发声也就停止,这说明 。
(3)如图乙,小科把风铃挂在车上,当车辆向前启动时,风铃将向 运动(选填“前”或“后”)。
【答案】(1)质量越大,惯性越大,运动状态越难以改变;(2)声音是由物体的振动产生的;(3)后。
【详解】如图甲是小科用三根铜管制成的简易风铃,其中位于中间的B管挂有重物。
(1)因为B的质量比A大,惯性较大,运动状态不易改变,因而A管比B管更容易发生晃动;
(2)铜管晃动后,相互碰撞能发出声音,用手捏紧铜管,振动停止,发声也就停止,这说明声音是由于物体的振动产生的。
(3)如图乙,小科把风铃挂在车上,当车辆向前启动时,风铃由于惯性保持原来的运动状态,因而向后运动。
18. 某兴趣小组的同学们在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时,用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块,根据二力平衡知识,弹簧测力计对木块的拉力大小 (填“大于”“小于”或“等于”)滑动摩擦力的大小;
(2)对比甲乙两次实验可知其他条件相同时,压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)通过对比 两次实验可知,其他条件相同时,接触面越 (填“粗糙”或“光滑”),滑动摩擦力越大;
(4)同学们在小组交流讨论时发现,在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小伟设计了如图丁所示的实验装置,该装置_____________(填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
【答案】(1)等于;(2)大;(3)甲丙;粗糙;(4)不需要
【详解】(1)实验中匀速直线拉动木块,木块处于平衡状态,此时木块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等。(2)甲、乙两次实验中,接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,且压力越大,弹簧测力计的示数越大,可得到结论:其他条件相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。(3)探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,黑要控制压力相同,接触面的粗糙程度不同,因此选择甲、丙两次实验,月可得结论为:当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3) 丁实验中,无论怎样拉动长木板,木块相对于地面的位置不发生改变,处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数与摩擦力大小相等,因此该装置不需要长木板做匀速直线运动。
19. 如图所示,小车在10牛作用下向右运动时,质盘为100千克的物体A处于静止状态。请在图中画出物体A所受到的摩擦力和它对小车压力的示意图(g=10N/kg)。
【详解】小车相对物体A向右运动,小车会受到物体A施加的向左的摩擦力,力的作用是相互的,因此物体A受向右的摩擦力,作用点在物体的重心上;物体A对小车的压力大小等于自身的重力,即大小为1000N,压力方向垂直接触面并指向受力物体,作用点在两物体接触面的中点上,作图如下:
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