第5章 运动和力（知识清单）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理单元知识清单系统梳理了“运动和力”单元内容，涵盖力的概念与性质、弹力重力摩擦力等常见力、二力合成与平衡、牛顿第一定律及惯性四大知识范畴，搭建了从基础概念到规律应用的递进式学习支架。 清单通过“概念定义-实验探究-应用分析”三级结构呈现知识体系，如“探究滑动摩擦力影响因素”实验详细列出控制变量步骤及数据表格，培养科学探究能力。设置“平衡力与相互作用力对比表”“惯性现象解释步骤”等实用模块，标注“力的三要素”“牛顿第一定律推理过程”等重难点，帮助学生构建运动和相互作用观念，教师可直接用于教学设计，提升教学效率。

第5章 运动和力 第1节 力 一、力 1. 概念：力是物体对物体的作用，用F表示。 2. 施力物体与受力物体 发生作用的两个物体，一个是施力物体，另一个是受力物体。施力物体与受力物体同时存在。 3. 产生力的条件：至少要有两个物体；物体间要有相互作用。 （1）相互接触的物体不一定有力的作用； （2）不接触的物体之间可能有力的作用。如空中物体受到的重力，磁铁吸引铁球的力等。 4. 力的单位 （1）国际单位：力的单位是牛顿（牛），用符号N表示。 （2）感知一些力的大小：托起两个鸡蛋用力约1N；拿起物理课本用力约2N；拿起500ml瓶装矿泉水用力约5N；托起一个篮球所用的力约为5N；一名中学生对地面的压力约500N。 二、力的作用效果 1. 力可以使物体发生形变 （1）力可以改变物体的形状，即使物体发生形变。如拉伸、压缩、弯曲、扭转等。 （2）形变包括形状和体积的改变，可以是很明显的，也可以是非常微小的，有时我们用肉眼看不见，但是可以放大观看。 2. 力可以改变物体的运动状态 运动状态发生改变一般分为三种情况： （1）仅速度大小发生改变。如物体由静止到运动；由运动到静止；物体加速或减速运动。 （2）仅速度方向发生改变。如物体匀速转动。 （3）速度大小和方向同时发生改变。如物体加速或减速转动。 三、力的三要素 1. 力的三要素 （1）概念：力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。 （2）理解力的三要素 ①任何一个力都有大小、方向和作用点这三个因素。 ②力的三要素决定力，当其中的任何一个要素改变时，力的作用效果就会随之改变。 ③因为力的三要素决定了力的作用效果，所以我们描述一个力时，就必须指明该力的三要素。 2. 力的示意图 物理学中通常用一条带箭头的线段来表示力，从力的作用点开始沿着力的方向画一条线段，在线段的末端处画一个箭头表示力的方向，并在线段旁标出力的名称，这样的方法叫做力的示意图。 力的示意图 力的作用是相互的 四、力的作用是相互的 1. 物体间力的作用是相互的。 例如，人穿上旱冰鞋推墙时，对墙施加了一个向右的作用力；同时人后退，表明墙对人也施加了一个向左的作用力。大量事例说明：当一个物体对另一个物体施力的同时，另一个物体也同样对它施加力的作用，这两个力是同时发生的，也就是说：物体间力的作用是相互的。 2. 理解力的相互性 （1）施力物体与受力物体 物体间力的作用是相互的，说明施力物体、受力物体是相对而言的，施力物体和受力物体也是同时存在的，要确定是施力物体，还是受力物体，一般由研究对象来决定。 例如，我们研究放在桌面上的书受到的支持力，书就是受力物体，支持书的桌面就是施力物体；要研究书对桌面的压力，则桌面为研究对象，即桌面是受力物体，书是施力物体。 （2）相互作用力的同时性 物体间力的相互作用是同时产生、同时消失的，没有先后之分。例如，运动员用脚踢球的过程，球受到脚的力的作用，同时脚也受到球的力的作用；当球飞离脚时，球不受脚的作用力，同时脚也不受球的作用力（均选填“受”或“不受”）。 3. 拓展：作用力与反作用力 物体间力的作用是相互的，彼此间的力分别叫做作用力与反作用力。作用力与反作用力的大小相等，方向相反，且在同一条直线上，但分别作用在两个物体上。该规律也叫牛顿第三定律（高中）。 4. 利用力的相互性解释有关现象 （1）火箭升空：火箭对喷出的燃气有向下的推力，因为物体间力的作用是相互的，所以燃气会对火箭有一个向上的反推力，使火箭加速向上运动（均选填“上”或“下”）。 （2）走路：人走路时，脚用力向后方蹬地，对地面有向后的力的作用→同时地面对脚产生一个反向的向前的作用力→人在这个反向作用力的作用下前行。 （3）游泳：人游泳时，手用力向后方划水，对水有向后的力的作用→同时水对人产生一个向前的作用力→人在这个反向作用力的作用下前行。 第2节 弹力 重力 一、弹力 1. 弹性和塑性 （1）弹性：物体在外力作用下发生形变，撤去外力后又能恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做弹性。例如弹簧、气球、钢尺等发生的形变。 （2）塑性：物体发生形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做塑性。例如橡皮泥、铝导线等发生的形变。 2. 弹力 （1）弹力：具备弹性的物体发生形变时产生的力叫做弹力。 （2）弹力产生的条件 一是两物体直接接触；二是物体间要发生弹性形变，二者缺一不可。弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。 （3）对弹力的理解 ①弹力是一种常见的力，我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。 ②对一个弹性物体来说，在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力越大。 ③弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。 （4）弹力的方向：压力、支持力的方向通常垂直于接触面；绳的拉力方向沿绳子，指向绳子收缩的方向。弹力方向与施力物体恢复形变的方向一致。 实例分析：以足球放在木板上为例，分析足球和木板间发生的弹力情况。 以足球为研究对象：因为足球使木板发生了弹性形变，木板要恢复原状，所以会对足球产生一个竖直向上的弹力，习惯叫支持力F支。 以木板为研究对象：因为木板使足球发生了弹性形变，足球要恢复原状，所以会对木板有一个竖直向下的弹力，习惯叫压力F压。 因为物体形变的方向与水平面垂直，所以足球放在水平木板上时，足球和木板间的弹力方向都与水平面垂直。 （5）分析几种常见的弹力 ①压力：作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。 ②绳的拉力：作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。 ③支持力：作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。 物体对斜面的压力 绳子的拉力 斜面对物体的支持力 二、弹簧测力计 1.测力计：测量力的大小的工具叫做测力计。例如弹簧测力计、握力计等。 2. 弹簧测力计的结构：弹簧、指针、面板、挂钩、圆环等。图是实验室常用的一些弹簧测力计。 一些弹簧测力计 3. 弹簧测力计的使用方法 （1）观察量程和分度值：观察量程和分度值各是多少。注意加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。 （2）使用前将弹簧测力计沿待测力的方向调零。 （3）测量时保持待测力的方向与弹簧伸长方向沿同一直线。 （4）记录数据要带单位；读数时不需要估读（选填“需要”、“不需要”）。 （5）待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。 三、探究弹簧的形变与力的关系 【设计实验】本实验需要研究弹簧的伸长量与拉力的关系，拉力的改变通过在弹簧下每次增加两个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为1.0N）来实现；弹簧的伸长量通过利用刻度尺测量弹簧的长度得出，装置如图所示。 【实验器材】弹簧、钩码（数个）、铁架台、刻度尺等。 【进行实验】 （1）将弹簧悬挂在支架上，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长，记入表格中； （2）在弹簧下挂1个钩码，通过刻度尺读出弹簧的伸长量△L，记入表格中。 （3）在弹簧下每次增加2个钩码，通过刻度尺读出每次弹簧的总伸长量，记入表格中。 （4）实验完成后，将所有钩码取下，观察弹簧的形状。 【数据处理】根据实验数据，以拉力F为横坐标，弹簧的伸长量ΔL为纵坐标，画出弹簧伸长量ΔL与弹簧受到的拉力F的关系图象。 【分析论证】分析图像可知，在0～6N的范围内，图像是一条过原点的倾斜的直线，说明弹簧的伸长量与拉力的大小成正比。 【实验结论】 通过实验可以发现，在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比，这就是弹簧测力计的测力原理。 【交流与评估】当弹簧超过弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比关系，撤去外力，弹簧也无法恢复到原来的形状。 四、重力 1. 重力的概念 （1）定义：物理学中，地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力，通常用字母G表示，重力的单位为N。重力的施力物体是地球，受力物体是地球附近的物体。 （2）重力的特点 ①普遍性：地球附近的所有物体都受到重力的作用。不论它是运动还是静止，不论它是固态、液态还是气态，都要受到重力的作用。 ②非接触性：重力是非接触力，空中的飞机、树上的苹果都受到重力。 2. 实验探究：重力大小跟质量的关系 【猜想与假设】通常我们感觉到物体的质量越大，就越重。因此可作出猜想：物体所受的重力与质量存在一定的关系，物体的质量越大，所受的重力越大。 【设计实验】本实验需要测量的两个量分别是物体的质量和物体受到的重力，故我们需要用天平测出质量（或选用质量已知的钩码），用弹簧测力计测出重力，分析实验数据，得出结论。 【实验器材】弹簧测力计、钩码多个（质量已知）。 【进行实验与收集证据】 （1）把1个50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码静止时，读出弹簧测力计的示数，即为钩码所受的重力，记录在表格中。 实验序号 1 2 3 4 5 6 钩码的质量m/kg 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 钩码的重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 重力跟质量的比值 N/kg （2）用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个钩码所受的重力，记录在表格中。 【分析论证】 （1）数据处理：以质量为横坐标、重力为纵坐标建立坐标系，描点连线，画出G-m图象。 （2）分析表格中数据，观察画出的G-m图像，归纳结论。 ①由实验数据可知，当质量成倍增加时，重力也成倍增加，重力与质量的比值不变。 ②由G-m图像可知，图像是一条过原点的倾斜直线，这是正比例函数图像，说明物体所受的重力跟它的质量成正比。 【实验结论】物体所受的重力跟它的质量成正比，其比值约为9.8N/kg。 如果用G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量的比值，地球附近的物体所受的重力跟它的质量之间的关系可以写成g=G/m。 3. 重力的计算 （1）公式：G=mg G表示重力，单位是牛顿（N）；m表示质量，单位是千克（kg）；在地球上，g约为9.8N/ kg，粗略计算中，可取10N/ kg。 （2）g=9.8N/ kg，表示质量为1kg的物体在地球上受到的重力为9.8N。 （3）使用公式G=mg时应注意以下两点 ①公式中各物理量都必须用国际单位制单位。 ②会将公式正确变形，并能灵活运用。如已知物体的重力求质量时，可将G=mg变形为m=G/g。 （4）一些物体的重力大小 一瓶500ml可乐的重力约5N；一个篮球重力约5N；一个中学生的重力约500N。 4. 重力的方向 （1）重力的方向总是竖直向下。重力的方向“竖直向下”理解为与水平面垂直指向地心，不能说成“垂直向下”。 （2）重力方向竖直向下的应用 ①检查是否竖直 例如，建筑工人在砌墙时常利用悬挂重物的细线来确定竖直方向，这是因为悬线的方向与重力方向在同一直线上，这种悬挂重物的细线叫做重垂线，如图甲所示。 ②检查是否水平 用如图乙所示自制水平仪（由倒T形平板与铅垂线组成），检查时将水平仪放在物体表面上，若铅垂线与水平板上的中心刻线（图中红色标记）重合，则说明物体表面是水平的，若铅垂线偏向刻线的右侧，则表明物体表面左高右低。（选填“高”或“低”） 5. 重心 （1）重心 地球吸引物体的每一部分，但是，对于整个物体，重力作用的表现就好像它作用在某一个点上，这个点叫做物体的重心。重心是一个物体各部分受到的重力作用的等效作用点。 （2）对重心的理解 ①形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的几何中心上。 ②物体重心的位置不一定都在物体上。如图所示，铁环的重心不在环上，而在环心处。 （3）确定重心的方法 ①悬挂法确定重心：如图甲所示，先在A点把薄板悬挂起来，薄板静止时，所受的重力方向与悬绳的拉力方向在同一竖直线上，所以薄板的重心一定在通过A点的竖直线l1上。然后在B点把薄板悬挂起来（图乙），同理知，薄板的重心一定在通过B点的竖直线l2上，l1和l2的交点就是薄板重心的位置。 ②支撑法确定重心：如图丙所示，把物体放在手指上，仔细调节物体，使其在手指上达到一个平衡状态，物体的重心与支点在同一条竖直线上，在支点的上方。 第3节 二力合成 二力平衡 一、二力合成 （1）合力与分力 如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的合力，这几个力叫做这个力的分力，这种思想方法叫做等效替代。 （2）力的合成：求几个力的合力的过程叫做力的合成。 （3）二力合成的规律 在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和，合力方向与两力的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，合力方向与两力中较大力的方向相同。 二、二力平衡 1. 对一些物体进行受力分析 （1）静止在桌面上的杯子：受到的力有重力G与桌面的支持力F。 （2）悬挂的电灯：电灯受到的力有重力G与绳子的拉力F。 （3）匀速下落的跳伞运动员：运动员受到的力有重力G与空气的阻力F。 （4）水平匀速前进的小汽车 在竖直方向上受到的力有：汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向上受到的力有：牵引力F、空气与地面的阻力f。 归纳：牛顿第一定律是在理想状况下成立的，而在现实中，当一个物体受几个力作用时，也能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。 2. 平衡状态与平衡力 （1）平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。 （2）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对平衡力。 3. 二力平衡的条件 当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。此时物体所受合力为零。 三、二力平衡的条件的应用 力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面： 一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。 1. 求力的大小和判断力的方向 物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。 （1）分析静止在水平面上的物体的受力情况 因物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，支持力的大小等于重力的大小F=G，支持力的方向竖直向上。 （2）用弹簧测力计测量物体所受重力的原理 因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以物体重力的大小等于拉力的大小G=F。 2. 判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有： （1）在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。 （2）在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。 ①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动； ②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做加速直线运动； ③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”） 3. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边学的用悬挂法找薄板的重心。 4. 运动和力的关系 物体受到平衡力的作用，运动状态不发生改变，即保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态发生改变，即运动的速度或方向发生改变（均选填“发生”或“不发生”）。 5. 区别“平衡力”和“相互的力” （1）实例分析 如图甲所示，一本书静止在水平桌面上时，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面对书的支持力F是一对平衡力。如图乙所示，书对桌面的压力F ' 和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。 （2）“平衡力”与“相互的力”的区别 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等 大小相等 方向相反 方向相反 作用在同一直线上 作用在同一直线上 不同点 作用在同一物体上 分别作用在两个物体上 第4节 摩擦力 一、摩擦力 1. 摩擦力 （1）现象探究：阻碍物体相对运动的力 实例 感知和原因 ①手掌压在桌面上向前滑动 感觉桌面对手的前进有一种阻碍作用 ②如图所示，在桌面上用力拉动牙刷 发现刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向相反，说明桌面对刷毛的运动有一种阻碍作用 ③如图所示，草坪上滚动的足球 草坪上滚动的足球会慢慢停下来，说明草坪对足球的运动有一种阻碍作用 ④如图所示，静止在斜面上的物体A 物体能静止在斜面上没有下滑，说明斜面对物体的下滑有一种阻碍作用 （2）归纳总结：相互接触的两个物体，表面不光滑，在压力作用下，凹凸不平的部位就会相互啮合，当二者做相对运动时，啮合部位就会彼此阻碍，产生阻碍相对运动的力。 （3）摩擦力的概念 两个相互接触的物体，当它们有相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面上会产生一种阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力。 2. 摩擦力的三要素 （1）作用点：摩擦力实际上是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，一般情况下把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效点取在接触面上，也可以取在物体的重心上。 （2）方向：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。 （3）大小：当物体做匀速直线运动或保持静止时，受到的摩擦力大小可利用二力平衡条件求解。 3. 滑动摩擦力 （1）定义：把一个物体在另一个物体表面上滑动时所受到的阻碍物体间相对运动的力，叫做滑动摩擦力。 （2）产生的四个条件 ①两个物体相互接触；②两个物体相互挤压；③两个物体发生相对运动；④两个接触面不光滑。四个条件缺一不可。 （3）方向：滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反的。如图所示，人推箱子向右滑动时，箱子相对于地面向右运动时，受到的滑动摩擦力方向向左。 4. 静摩擦力 （1）概念：当两个物体具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力。 （2）静摩擦力现象：例如手握杯子，杯子由于受到重力，杯子相对于手有往下掉的趋势，但是没有掉下来，是因为手对杯子有一个向上的静摩擦力。 （3）静摩擦力的方向 静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。人走路时，脚（鞋底）向后蹬地面，相对于地面有向后的运动趋势，地面会对脚有一个向前的静摩擦力f，人靠这个静摩擦力前进（均选填“后”或“前”）。 （4）静摩擦力的大小 ①根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。 手握瓶子处于静止状态，瓶子受到重力G和静摩擦力f 的作用，该二力是一对平衡力，所以大小相等：f=G。 ②水平推物体时，静摩擦力存在一个最大值，称为最大静摩擦力，它等于使物体刚要运动时所需要的最小外力；根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。 人推箱子没有推动，箱子在水平方向上受到推力F和静摩擦力f 的作用，该二力是一对平衡力，所以大小相等：f=F。 5. 滚动摩擦力 （1）概念：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫作滚动摩擦力。 （2）生活中的滚动摩擦 旱冰鞋 拉杆箱的轮子 圆珠笔尖 （3）滚动摩擦小于滑动摩擦：如图所示，木块在木板上滑动时，弹簧测力计示数比较大。在木块下面垫上铅笔时，再拉动木块，弹簧测力计示数变小。由此说明滚动摩擦小于滑动摩擦（选填“大于”或“小于”）。 二、研究影响滑动摩擦力大小的因素 1. 测量滑动摩擦力 （1）原理：二力平衡。 （2）测量方法：如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，此时读出弹簧测力计的示数F，即为滑动摩擦力的大小。 （3）原理分析：由于木块在长木板上做匀速直线运动，在水平方向上木块受到的滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力。由二力平衡条件可知，木块受到的拉力和滑动摩擦力大小相等，所以读出弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。 2. 研究影响滑动摩擦力大小的因素 【提出问题】滑动摩擦力的大小与什么因素有关? 【猜想假设】在地面上推箱子前行时，箱子越重，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；地面越粗糙，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。 【搜集证据】 （1）实验器材：弹簧测力计、木块、毛巾、棉布、木板、砝码等。 （2）方案：影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个，我们可以控制接触面粗糙程度等因素相同，仅改变压力大小，比较滑动摩擦力的大小；也可以控制压力大小等因素相同，仅改变接触面粗糙程度，比较滑动摩擦力的大小。这种思想方法叫做控制变量法。 【进行实验与收集数据】 ① 如图甲所示，将木块置于已固定在桌面的木板上，使用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动木块。记录弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。 ② 在木块上增加砝码从而改变木块对接触面的压力，测出此时滑动摩擦力的大小（图乙）。 ③保持压力相同，改变接触面的粗糙程度，测出此时滑动摩擦力的大小（图丙）。 （3）实验数据表 实验序号 接触面 压力 弹簧测力计示数F/N 滑动摩擦力大小F1/N 1 木板 不放置砝码 2 放置1个砝码 3 放置2个砝码 4 木板 相同 5 毛巾 6 棉布 【作出解释】 （1）分析 分析实验序号1、2与3可得出结论：控制接触面的粗糙程度不变时，压力越大，滑动摩擦力越大。 分析实验序号4、5与6可得出结论：控制压力不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （2）实验结论 滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 【交流与评估】 （1）实验中的探究方法 ①控制变量法：探究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力。探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时，控制压力不变，改变接触面的粗糙程度。 ②转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。 （2）实验中要水平拉动木块做匀速直线运动，才能保证滑动摩擦力的大小等于拉力大小。 （3）实验方案的改进 实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下：把木块位于长木板上，用弹簧测力计拉住木块的一端，弹簧测力计的另一端固定。 改进后，水平向左拉动长木板，当木块保持静止时，木块处于平衡状态，此时无论长木板是否做匀速直线运动，都可以保证拉力的大小始终等于滑动摩擦力的大小。 3. 实验拓展 （1）探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系 ①把木块平放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F1； ②把木块侧放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F2。 ③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论： 在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关（选填“有关”或“无关”）。 （2）探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度的关系 ①把木块与砝码放在木板上面，以比较小的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F1。 ②保持压力、粗糙程度都相同，以比较大的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F2。 ③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论： 在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与运动速度的大小无关（选填“有关”或“无关”）。 三、摩擦的利用与防止 1. 增大有益摩擦的方法 （1）增大物体间的压力。例如打开瓶盖时用力、拔河比赛时、用力握紧绳子、自行车刹车时用力捏车闸、用橡皮擦去错误的字时要用力等等。 （2）使接触面粗糙。例如要上杠的运动员手上擦镁粉、鞋底凹凸不平的花纹、在结冰的路面车轮缠绕铁链等。 （3）变滚动摩擦为滑动摩擦。例如，汽车急刹车时，车轮在路面滑动，把滚动变为滑动，增大了轮胎与地面间的摩擦，使车容易停下来。 2. 减小有害摩擦的方法 许多情况下摩擦是有害的，人们常常设法减小它。减小摩擦的方法： （1）减小压力。例如，推比较重的木箱时，把物品拿出一部分，减小压力，摩擦力也变小。 （2）使接触面光滑。接触面越光滑，摩擦力越小。 （3）变滑动摩擦为滚动摩擦。因为滚动摩擦小于滑动摩擦，所以使物体间的滑动摩擦变为滚动摩擦时，可以减小摩擦。 （4）使接触面分离。两个互相接触的摩擦面彼此离开可以减小摩擦。例如向机器里加润滑油、气垫船、磁悬浮列车等。 第5节 牛顿第一定律 一、阻力对物体运动的影响 1. 两种观点 （1）古希腊哲学家亚里士多德的观点：如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力撤掉，物体就会停止运动。即物体的运动需要力来维持（选填“需要”或“不需要”）。 （2）物理学家伽利略通过理想实验，运用逻辑推理，认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用（选填“需要”或“不需要”）。 2. 实验探究：阻力对物体运动的影响 【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。 【实验器材】小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 【进行实验与收集证据】 （1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。 （2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。 （3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。 （4）实验记录表 表面 材料 阻力 大小 小车运动 距离 小车速度 减小情况 毛巾 大 最短 比较快 棉布 中 比较长 比较慢 木板 小 最长 最慢 【分析与论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到阻力的作用。小车受到的阻力越小，滑行的距离越大，速度减小得越慢。 对上述实验结论进一步推理可得出：如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动不需要力来维持。 【实验结论】 运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。 【交流与讨论】 （1）实验方法 ①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，目的是使小车到斜面底端时具有相同的初速度； ②科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。 （2）对小车受力情况进行分析 小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。 （3）选用小车而不选用木块的原因：在相同的条件下，小车受到的阻力较小，实验现象明显。 二、牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律的建立过程 （1）伽利略结论 意大利物理学家伽利略通过斜面小球实验认识到运动物体受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动时间越长，物体的运动不需要力来维持。他又进一步推论，若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。 （2）笛卡尔观点 法国物理学家笛卡尔对伽利略的观点又进行了补充：运动的物体在不受外力的情况下，它将速度不变、方向不变的永远运动下去，即作匀速直线运动。 （3）英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上，对大量的实验事实进行了深入研究，总结出牛顿第一定律。 2. 牛顿第一定律 （1）内容：一切物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 （2）对牛顿第一定律的理解 ①牛顿第一定律明确指出当物体不受力作用时，总保持原来的静止或匀速直线运动状态不变，否定了力是维持物体运动的原因。牛顿第一定律是在大量事实的基础上，通过推理、抽象概括出来的。 ②“物体不受力”是一种理想状态，在现实生活中这种理想状态不存在。事实上，物体总是受到力的作用，比如在地球表面附近的一切物体都受到重力的作用，但只要物体所受合力为零，物体就能保持静止或匀速直线运动状态。 三、惯性 1. 探究惯性现象 （1）分析生活中一些与惯性有关的现象。 ①当汽车急刹车时，人会向前倾。 分析：因为当汽车刹车时，人的脚部与车厢接触停止运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的运动状态，所以会向前倾（选填“运动”或“静止”）。 ②如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。 分析：硬纸板受到击打力的作用，由静止变为运动，纸片上的鸡蛋不受击打力作用，仍保持原来的静止状态（选填“运动”或“静止”），在重力作用下落入杯中。 ③运动员投篮时，当把篮球投出后，篮球继续向前飞。 分析：当把篮球投出后，篮球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度），所以会继续向前飞（选填“运动”或“静止”）。 （2）总结：物体不受力的作用时，会保持原来的静止状态或运动状态，这是物体固有的一种性质。 2. 惯性 （1）惯性的定义：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。 （2）对惯性的理解 ①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。 ②惯性大小的决定因素：惯性的大小是由物体的质量决定的，质量越大，惯性越大，而与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等外界因素无关。 ③惯性与牛顿第一定律的区别 惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。 （3）区分惯性与力 项目 惯性 力 性质 不同 惯性是物体自身的性质，始终具有；与外界条件无关 力是物体对物体的作用，物体间有相互作用时才会产生力 要素 不同 惯性只有大小，且大小只与质量有关，没有方向 力不仅有大小，还有方向和作用点 效果 不同 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态 表述 不同 应说“由于惯性”“具有惯性”，不能说成“惯性力”“受到惯性”“受到惯性作用”等 应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等 3. 利用惯性解释有关现象 （1）实例分析 ①跑动中的人，脚被绊住，会向前倒。 分析：跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 ②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。 分析：静止的小球没有受到击打力的作用。有保持原有静止状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。 （2）解释惯性现象的步骤： ①首先确定研究对象是哪个物体； ②明确该物体原来所处的状态（运动还是静止）； ③该物体（或物体的某一部分）由于外力作用，运动状态发生怎样的改变； ④最后确定该物体（或物体的其他部分）由于惯性要保持原来的运动状态，会出现怎样的现象。 4. 惯性的利用 在生活中，应用惯性的一些实例。 （1）跳远或跳高 跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。 （2）锤头变紧的方法 锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。 （3）投铅球、篮球、标枪 运动员在投铅球、篮球、标枪时，尽量提高物体脱离手时的运动速度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越远。 5. 惯性的危害和防止 惯性有时也会给人带来危害，为防止惯性带来的危害，人们采取了一些保护措施。例如交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。所以乘坐交通工具时，司机和乘客要系安全带；车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离；汽车要安装安全气囊等。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 运动和力 第1节 力 一、力 1. 概念：力是物体对物体的 ，用F表示。 2. 施力物体与受力物体 发生作用的两个物体，一个是 物体，另一个是 物体。施力物体与受力物体同时存在。 3. 产生力的条件：至少要有两个物体；物体间要有相互 。 （1）相互接触的物体不一定有力的作用； （2）不接触的物体之间可能有力的作用。如空中物体受到的重力，磁铁吸引铁球的力等。 4. 力的单位 （1）国际单位：力的单位是 （牛），用符号 表示。 （2）感知一些力的大小：托起两个鸡蛋用力约 N；拿起物理课本用力约 N；拿起500ml瓶装矿泉水用力约 N；托起一个篮球所用的力约为 N；一名中学生对地面的压力约 N。 二、力的作用效果 1. 力可以使物体发生形变 （1）力可以改变物体的形状，即使物体发生 。如拉伸、压缩、弯曲、扭转等。 （2）形变包括形状和体积的改变，可以是很明显的，也可以是非常微小的，有时我们用肉眼看不见，但是可以放大观看。 2. 力可以改变物体的运动状态 运动状态发生改变一般分为三种情况： （1）仅速度大小发生改变。如物体由静止到运动；由运动到静止；物体加速或减速运动。 （2）仅速度方向发生改变。如物体匀速转动。 （3）速度大小和方向同时发生改变。如物体加速或减速转动。 三、力的三要素 1. 力的三要素 （1）概念：力的 、 、 叫做力的三要素。 （2）理解力的三要素 ①任何一个力都有大小、方向和作用点这三个因素。 ②力的三要素决定力，当其中的任何一个要素改变时，力的作用效果就会随之 。 ③因为力的三要素决定了力的作用效果，所以我们描述一个力时，就必须指明该力的 。 2. 力的示意图 物理学中通常用一条带 的线段来表示力，从力的作用点开始沿着力的方向画一条线段，在线段的末端处画一个箭头表示力的 ，并在线段旁标出力的名称，这样的方法叫做力的示意图。 力的示意图 力的作用是相互的 四、力的作用是相互的 1. 物体间力的作用是 的。 例如，人穿上旱冰鞋推墙时，对墙施加了一个向 的作用力；同时人后退，表明墙对人也施加了一个向左的 。大量事例说明：当一个物体对另一个物体施力的同时，另一个物体也同样对它施加力的作用，这两个力是同时发生的，也就是说：物体间力的作用是 的。 2. 理解力的相互性 （1）施力物体与受力物体 物体间力的作用是相互的，说明施力物体、受力物体是相对而言的，施力物体和受力物体也是同时存在的，要确定是施力物体，还是受力物体，一般由研究对象来决定。 例如，我们研究放在桌面上的书受到的支持力，书就是 物体，支持书的桌面就是 物体；要研究书对桌面的压力，则桌面为研究对象，即 是受力物体， 是施力物体。 （2）相互作用力的同时性 物体间力的相互作用是同时产生、同时消失的，没有先后之分。例如，运动员用脚踢球的过程，球受到脚的力的作用，同时脚也受到球的力的作用；当球飞离脚时，球 脚的作用力，同时脚也 球的作用力（均选填“受”或“不受”）。 3. 拓展：作用力与反作用力 物体间力的作用是相互的，彼此间的力分别叫做作用力与反作用力。作用力与反作用力的大小 ，方向 ，且在同一条 上，但分别作用在 物体上。该规律也叫牛顿第三定律（高中）。 4. 利用力的相互性解释有关现象 （1）火箭升空：火箭对喷出的燃气有向 的推力，因为物体间力的作用是相互的，所以燃气会对火箭有一个向 的反推力，使火箭加速向上运动（均选填“上”或“下”）。 （2）走路：人走路时，脚用力向后方蹬地，对地面有向 的力的作用→同时地面对脚产生一个反向的向 的作用力→人在这个反向作用力的作用下前行。 （3）游泳：人游泳时，手用力向后方划水，对水有向 的力的作用→同时水对人产生一个向 的作用力→人在这个反向作用力的作用下前行。 第2节 弹力 重力 一、弹力 1. 弹性和塑性 （1）弹性：物体在外力作用下发生形变，撤去外力后又能恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做 。例如弹簧、气球、钢尺等发生的形变。 （2）塑性：物体发生形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做 。例如橡皮泥、铝导线等发生的形变。 2. 弹力 （1）弹力：具备弹性的物体发生 时产生的力叫做弹力。 （2）弹力产生的条件 一是两物体直接 ；二是物体间要发生 ，二者缺一不可。弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。 （3）对弹力的理解 ①弹力是一种常见的力，我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。 ②对一个弹性物体来说，在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力越 。 ③弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。 （4）弹力的方向：压力、支持力的方向通常 于接触面；绳的拉力方向沿绳子，指向绳子收缩的方向。弹力方向与施力物体恢复形变的方向一致。 实例分析：以足球放在木板上为例，分析足球和木板间发生的弹力情况。 以足球为研究对象：因为足球使木板发生了弹性形变，木板要恢复原状，所以会对足球产生一个竖直向 的弹力，习惯叫 力F支。 以木板为研究对象：因为木板使足球发生了弹性形变，足球要恢复原状，所以会对木板有一个竖直向 的弹力，习惯叫 力F压。 因为物体形变的方向与水平面垂直，所以足球放在水平木板上时，足球和木板间的弹力方向都与水平面垂直。 （5）分析几种常见的弹力 ①压力：作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。 ②绳的拉力：作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。 ③支持力：作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。 物体对斜面的压力 绳子的拉力 斜面对物体的支持力 二、弹簧测力计 1.测力计：测量力的大小的工具叫做测力计。例如弹簧测力计、握力计等。 2. 弹簧测力计的结构：弹簧、指针、面板、挂钩、圆环等。图是实验室常用的一些弹簧测力计。 一些弹簧测力计 3. 弹簧测力计的使用方法 （1）观察量程和分度值：观察量程和分度值各是多少。注意加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。 （2）使用前将弹簧测力计沿待测力的方向 。 （3）测量时保持待测力的方向与弹簧伸长方向沿同一 。 （4）记录数据要带单位；读数时 估读（选填“需要”、“不需要”）。 （5）待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。 三、探究弹簧的形变与力的关系 【设计实验】本实验需要研究弹簧的伸长量与拉力的关系，拉力的改变通过在弹簧下每次增加两个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为1.0N）来实现；弹簧的伸长量通过利用刻度尺测量弹簧的长度得出，装置如图所示。 【实验器材】弹簧、钩码（数个）、铁架台、刻度尺等。 【进行实验】 （1）将弹簧悬挂在支架上，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长，记入表格中； （2）在弹簧下挂1个钩码，通过刻度尺读出弹簧的伸长量△L，记入表格中。 （3）在弹簧下每次增加2个钩码，通过刻度尺读出每次弹簧的总伸长量，记入表格中。 （4）实验完成后，将所有钩码取下，观察弹簧的形状。 【数据处理】根据实验数据，以拉力F为横坐标，弹簧的伸长量ΔL为纵坐标，画出弹簧伸长量ΔL与弹簧受到的拉力F的关系图象。 【分析论证】分析图像可知，在0～6N的范围内，图像是一条过原点的 的直线，说明弹簧的伸长量与拉力的大小成 。 【实验结论】 通过实验可以发现，在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比，这就是弹簧测力计的测力原理。 【交流与评估】当弹簧超过弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力不再成 比关系，撤去外力，弹簧也无法恢复到原来的形状。 四、重力 1. 重力的概念 （1）定义：物理学中，地球表面附近的物体由于 而受到的力叫做重力，通常用字母G表示，重力的单位为 。重力的施力物体是 ，受力物体是地球附近的物体。 （2）重力的特点 ①普遍性：地球附近的所有物体都受到重力的作用。不论它是运动还是静止，不论它是固态、液态还是气态，都要受到重力的作用。 ②非接触性：重力是非接触力，空中的飞机、树上的苹果都受到重力。 2. 实验探究：重力大小跟质量的关系 【猜想与假设】通常我们感觉到物体的质量越大，就越重。因此可作出猜想：物体所受的重力与质量存在一定的关系，物体的质量越大，所受的重力越大。 【设计实验】本实验需要测量的两个量分别是物体的 和物体受到的 ，故我们需要用天平测出质量（或选用质量已知的钩码），用弹簧测力计测出重力，分析实验数据，得出结论。 【实验器材】弹簧测力计、钩码多个（质量已知）。 【进行实验与收集证据】 （1）把1个50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码静止时，读出弹簧测力计的示数，即为钩码所受的重力，记录在表格中。 实验序号 1 2 3 4 5 6 钩码的质量m/kg 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 钩码的重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 重力跟质量的比值 N/kg （2）用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个钩码所受的重力，记录在表格中。 【分析论证】 （1）数据处理：以质量为横坐标、重力为纵坐标建立坐标系，描点连线，画出G-m图象。 （2）分析表格中数据，观察画出的G-m图像，归纳结论。 ①由实验数据可知，当质量成倍增加时，重力也成倍增加，重力与质量的比值 。 ②由G-m图像可知，图像是一条过原点的 ，这是正比例函数图像，说明物体所受的重力跟它的质量成 。 【实验结论】物体所受的重力跟它的质量成 ，其比值约为9.8N/kg。 如果用G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量的比值，地球附近的物体所受的重力跟它的质量之间的关系可以写成g=G/m。 3. 重力的计算 （1）公式：G= 。 G表示重力，单位是牛顿（N）；m表示 ，单位是千克（kg）；在地球上，g约为9.8N/ kg，粗略计算中，可取10N/ kg。 （2）g=9.8N/ kg，表示质量为1kg的物体在地球上 。 （3）使用公式G=mg时应注意以下两点 ①公式中各物理量都必须用国际单位制单位。 ②会将公式正确变形，并能灵活运用。如已知物体的重力求质量时，可将G=mg变形为m=G/g。 （4）一些物体的重力大小 一瓶500ml可乐的重力约 N；一个篮球重力约5N；一个中学生的重力约500 。 4. 重力的方向 （1）重力的方向总是 。重力的方向“竖直向下”理解为与水平面垂直指向地心，不能说成“垂直向下”。 （2）重力方向竖直向下的应用 ①检查是否竖直。例如，建筑工人在砌墙时常利用悬挂重物的细线来确定竖直方向，这是因为悬线的方向与重力方向在同一直线上，这种悬挂重物的细线叫做 线，如图甲所示。 ②检查是否水平。用如图乙所示自制水平仪（由倒T形平板与铅垂线组成），检查时将水平仪放在物体表面上，若铅垂线与水平板上的中心刻线（图中红色标记）重合，则说明物体表面是水平的，若铅垂线偏向刻线的右侧，则表明物体表面左 右 。（选填“高”或“低”） 5. 重心 （1）重心：地球吸引物体的每一部分，但是，对于整个物体，重力作用的表现就好像它作用在某一个点上，这个点叫做物体的 。重心是一个物体各部分受到的重力作用的 作用点。 （2）对重心的理解 ①形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的 上。 ②物体重心的位置不一定都在物体上。如图所示，铁环的重心不在环上，而在 处。 （3）确定重心的方法 ①悬挂法确定重心：如图甲所示，先在A点把薄板悬挂起来，薄板静止时，所受的重力方向与悬绳的拉力方向在同一竖直线上，所以薄板的重心一定在通过A点的竖直线 上。然后在B点把薄板悬挂起来（图乙），同理知，薄板的重心一定在通过B点的竖直线 上，l1和l2的交点就是薄板 的位置。 ②支撑法确定重心：如图丙所示，把物体放在手指上，仔细调节物体，使其在手指上达到一个平衡状态，物体的重心与支点在同一条竖直线上，在支点的上方。 第3节 二力合成 二力平衡 一、二力合成 （1）合力与分力 如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的 力，这几个力叫做这个力的 力，这种思想方法叫做 。 （2）力的合成：求几个力的合力的过程叫做力的合成。 （3）二力合成的规律 在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小 ，合力方向与 的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小 ，合力方向与两力中 的方向相同。 二、二力平衡 1. 对一些物体进行受力分析 （1）静止在桌面上的杯子：受到的力有重力G与桌面的 力F。 （2）悬挂的电灯：电灯受到的力有重力G与 F。 （3）匀速下落的跳伞运动员：运动员受到的力有重力G与空气的 F。 （4）水平匀速前进的小汽车 在竖直方向上受到的力有：汽车的重力G、地面的 N；在水平方向上受到的力有：牵引力F、空气与地面的 f。 归纳：牛顿第一定律是在理想状况下成立的，而在现实中，当一个物体受几个力作用时，也能保持静止或匀速直线运动状态，即 不变。 2. 平衡状态与平衡力 （1）平衡状态：物体保持静止或 的状态称为平衡状态。 （2）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做 力。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对平衡力。 3. 二力平衡的条件 当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小 ，方向 ，且作用在 上。此时物体所受合力为 。 三、二力平衡的条件的应用 力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面： 一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。 1. 求力的大小和判断力的方向 物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们根据二力平衡条件求另一个力的 和 。 （1）分析静止在水平面上的物体的受力情况 因物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对 力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，支持力的大小等于重力的大小F=G，支持力的方向 。 （2）用弹簧测力计测量物体所受重力的原理 因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对 力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以物体重力的大小等于 的大小G=F。 2. 判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有： （1）在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。 （2）在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。 ①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做 直线运动； ②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做 直线运动； ③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做 直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”） 3. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边学的用 法找薄板的重心。 4. 运动和力的关系 物体受到平衡力的作用，运动状态 改变，即保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态 改变，即运动的速度或方向发生改变（均选填“发生”或“不发生”）。 5. 区别“平衡力”和“相互的力” （1）实例分析 如图甲所示，一本书静止在水平桌面上时，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面 是一对平衡力。如图乙所示，书对 和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。 （2）“平衡力”与“相互的力”的区别 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等 大小相等 方向相反 方向相反 作用在同一直线上 作用在同一直线上 不同点 作用在 上 分别作用在 上 第4节 摩擦力 一、摩擦力 1. 摩擦力 （1）现象探究：阻碍物体相对运动的力 实例 感知和原因 ①手掌压在桌面上向前滑动 感觉桌面对手的前进有一种阻碍作用 ②如图所示，在桌面上用力拉动牙刷 发现刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向相反，说明桌面对刷毛的运动有一种阻碍作用 ③如图所示，草坪上滚动的足球 草坪上滚动的足球会慢慢停下来，说明草坪对足球的运动有一种阻碍作用 ④如图所示，静止在斜面上的物体A 物体能静止在斜面上没有下滑，说明斜面对物体的下滑有一种阻碍作用 （2）归纳总结：相互接触的两个物体，表面不光滑，在压力作用下，凹凸不平的部位就会相互啮合，当二者做相对运动时，啮合部位就会彼此阻碍，产生阻碍相对运动的力。 （3）摩擦力的概念 两个相互接触的物体，当它们有 运动（或有相对运动趋势）时，在接触面上会产生一种 物体相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力。 2. 摩擦力的三要素 （1）作用点：摩擦力实际上是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，一般情况下把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效点取在接触面上，也可以取在物体的 上。 （2）方向：摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向 。 （3）大小：当物体做匀速直线运动或保持静止时，受到的摩擦力大小可利用 条件求解。 3. 滑动摩擦力 （1）滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上 时所受到的阻碍物体间相对运动的力。 （2）产生的四个条件 ①两个物体相互接触；②两个物体相互 ；③两个物体发生相对 ；④两个接触面不光滑。四个条件缺一不可。 （3）方向：滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向 的。如图所示，人推箱子向右滑动时，箱子相对于地面向右运动时，受到的滑动摩擦力方向向 。 4. 静摩擦力 （1）概念：当两个物体具有相对 时，在接触面上产生阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力。 （2）静摩擦力现象：例如手握杯子，杯子由于受到重力，杯子相对于手有往下掉的趋势，但是没有掉下来，是因为手对杯子有一个向 的静摩擦力。 （3）静摩擦力的方向 静摩擦力的方向与物体间相对 的方向相反。人走路时，脚（鞋底）向后蹬地面，相对于地面有向 的运动趋势，地面会对脚有一个向 的静摩擦力f，人靠这个静摩擦力前进（均选填“后”或“前”）。 （4）静摩擦力的大小 ①根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。 手握瓶子处于静止状态，瓶子受到重力G和静摩擦力f 的作用，该二力是一对 力，所以大小相等：f=G。 ②水平推物体时，静摩擦力存在一个最大值，称为最大静摩擦力，它等于使物体刚要运动时所需要的最小外力；根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。 人推箱子没有推动，箱子在水平方向上受到推力F和静摩擦力f 的作用，该二力是一对 力，所以大小相等：f=F。 5. 滚动摩擦力 （1）概念：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫作滚动摩擦力。 （2）生活中的滚动摩擦 旱冰鞋 拉杆箱的轮子 圆珠笔尖 （3）滚动摩擦小于滑动摩擦：如图所示，木块在木板上滑动时，弹簧测力计示数比较大。在木块下面垫上铅笔时，再拉动木块，弹簧测力计示数变小。由此说明滚动摩擦 滑动摩擦（选填“大于”或“小于”）。 二、研究影响滑动摩擦力大小的因素 1. 测量滑动摩擦力 （1）原理： 。 （2）测量方法：如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做 运动，此时读出弹簧测力计的示数F，即为滑动摩擦力的大小。 （3）原理分析：由于木块在长木板上做匀速直线运动，在水平方向上木块受到的滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对 力。由二力平衡条件可知，木块受到的拉力和滑动摩擦力大小 ，所以读出弹簧测力计的示数，即为 的大小。 2. 研究影响滑动摩擦力大小的因素 【猜想假设】在地面上推箱子前行时，箱子越重，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；地面越粗糙，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。 【搜集证据】 （1）实验器材：弹簧测力计、木块、毛巾、棉布、木板、砝码等。 （2）方案：影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个，我们可以控制接触面粗糙程度等因素相同，仅改变压力大小，比较滑动摩擦力的大小；也可以控制压力大小等因素相同，仅改变接触面粗糙程度，比较滑动摩擦力的大小。这种思想方法叫做控制变量法。 【进行实验与收集数据】 ① 如图甲所示，将木块置于已固定在桌面的木板上，使用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动木块。记录弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。 ② 在木块上增加砝码从而改变木块对接触面的压力，测出此时滑动摩擦力的大小（图乙）。 ③保持压力相同，改变接触面的粗糙程度，测出此时滑动摩擦力的大小（图丙）。 （3）实验数据表 实验序号 接触面 压力 弹簧测力计示数F/N 滑动摩擦力大小F1/N 1 木板 不放置砝码 2 放置1个砝码 3 放置2个砝码 4 木板 相同 5 毛巾 6 棉布 【作出解释】 （1）分析 分析实验序号1、2与3可得出结论：控制接触面的 不变时， 越大，滑动摩擦力 。 分析实验序号4、5与6可得出结论：控制 不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力 。 （2）实验结论 滑动摩擦力的大小与 和接触面的 有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 【交流与评估】 （1）实验中的探究方法 ①控制变量法：探究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力。探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时，控制压力不变，改变接触面的粗糙程度。 ②转换法：通过读取弹簧测力计的示数来 测量滑动摩擦力的大小。 （2）实验中要水平拉动木块做 运动，才能保证滑动摩擦力的大小等于拉力大小。 （3）实验方案的改进 实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下：把木块位于长木板上，用弹簧测力计拉住木块的一端，弹簧测力计的另一端固定。 改进后，水平向左拉动长木板，当木块保持静止时，木块处于平衡状态，此时无论长木板是否做匀速直线运动，都可以保证拉力的大小始终等于 的大小。 3. 实验拓展 （1）探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系 ①把木块平放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F1； ②把木块侧放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F2。 ③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论： 在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 （选填“有关”或“无关”）。 （2）探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度的关系 ①把木块与砝码放在木板上面，以比较小的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F1。 ②保持压力、粗糙程度都相同，以比较大的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F2。 ③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论： 在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与运动速度的大小 （选填“有关”或“无关”）。 三、摩擦的利用与防止 1. 增大有益摩擦的方法 （1）增大物体间的 。例如打开瓶盖时用力、拔河比赛时、用力握紧绳子、自行车刹车时用力捏车闸、用橡皮擦去错误的字时要用力等等。 （2）使接触面 。例如要上杠的运动员手上擦镁粉、鞋底凹凸不平的花纹、在结冰的路面车轮缠绕铁链等。 （3）变滚动摩擦为滑动摩擦。例如，汽车急刹车时，车轮在路面滑动，把滚动变为滑动，增大了轮胎与地面间的摩擦，使车容易停下来。 2. 减小有害摩擦的方法 许多情况下摩擦是有害的，人们常常设法减小它。减小摩擦的方法： （1）减小 。例如，推比较重的木箱时，把物品拿出一部分，减小压力，摩擦力也变小。 （2）使接触面 。接触面越光滑，摩擦力越小。 （3）变滑动摩擦为滚动摩擦。因为滚动摩擦小于滑动摩擦，所以使物体间的滑动摩擦变为滚动摩擦时，可以减小摩擦。 （4）使接触面分离。两个互相接触的摩擦面彼此离开可以减小摩擦。例如向机器里加润滑油、气垫船、磁悬浮列车等。 第5节 牛顿第一定律 一、阻力对物体运动的影响 1. 两种观点 （1）古希腊哲学家亚里士多德的观点：如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力撤掉，物体就会停止运动。即物体的运动 力来维持（选填“需要”或“不需要”）。 （2）物理学家伽利略通过理想实验，运用逻辑推理，认为：物体的运动 力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用（选填“需要”或“不需要”）。 2. 实验探究：阻力对物体运动的影响 【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。 【实验器材】小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。 【进行实验与收集证据】 （1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。 （2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。 （3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。 （4）实验记录表 表面 材料 阻力 大小 小车运动 距离 小车速度 减小情况 毛巾 大 最短 比较 棉布 中 比较长 比较 木板 小 最长 最 【分析与论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到 的作用。小车受到的阻力越小，滑行的距离越大，速度减小得越 。 对上述实验结论进一步推理可得出：如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的 永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是 的，即物体的运动 力来维持。 【实验结论】 运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。 【交流与讨论】 （1）实验方法 ①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，目的是使小车到斜面底端时具有相同的 ； ②科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做 运动。 （2）对小车受力情况进行分析 小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。 （3）选用小车而不选用木块的原因：在相同的条件下，小车受到的阻力较小，实验现象明显。 二、牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律的建立过程 （1）伽利略结论 意大利物理学家伽利略通过斜面小球实验认识到运动物体受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动时间越长，物体的运动不需要 来维持。他又进一步推论，若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。 （2）笛卡尔观点 法国物理学家笛卡尔对伽利略的观点又进行了补充：运动的物体在不受外力的情况下，它将速度不变、方向不变的永远运动下去，即作 运动。 （3）英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上，对大量的实验事实进行了深入研究，总结出牛顿第一定律。 2. 牛顿第一定律 （1）内容：一切物体总保持原来的 状态或 状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 （2）对牛顿第一定律的理解 ①牛顿第一定律明确指出当物体不受力作用时，总保持原来的静止或匀速直线运动状态不变，否定了力是维持物体运动的原因。牛顿第一定律是在大量事实的基础上，通过 、抽象概括出来的。 ②“物体不受力”是一种理想状态，在现实生活中这种理想状态不存在。事实上，物体总是受到力的作用，比如在地球表面附近的一切物体都受到重力的作用，但只要物体所受合力为 ，物体就能保持静止或匀速直线运动状态。 三、惯性 1. 探究惯性现象 （1）分析生活中一些与惯性有关的现象。 ①当汽车急刹车时，人会向前倾。 分析：因为当汽车刹车时，人的脚部与车厢接触停止运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的 状态，所以会向前倾（选填“运动”或“静止”）。 ②如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。 分析：硬纸板受到击打力的作用，由静止变为运动，纸片上的鸡蛋不受击打力作用，仍保持原来的 状态（选填“运动”或“静止”），在重力作用下落入杯中。 ③运动员投篮时，当把篮球投出后，篮球继续向前飞。 分析：当把篮球投出后，篮球离开手时，仍要保持它原来的 状态（离开手时的速度），所以会继续向前飞（选填“运动”或“静止”）。 （2）总结：物体不受力的作用时，会保持原来的静止状态或运动状态，这是物体固有的一种性质。 2. 惯性 （1）惯性的定义：一切物体都有保持原来 不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。 （2）对惯性的理解 ①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。 ②惯性大小的决定因素：惯性的大小是由物体的 决定的，质量越大，惯性越大，而与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等外界因素无关。 ③惯性与牛顿第一定律的区别：惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。 （3）区分惯性与力 项目 惯性 力 性质 不同 惯性是物体自身的性质，始终具有；与外界条件无关 力是物体对物体的作用，物体间有相互 时才会产生力 要素 不同 惯性只有大小，且大小只与质量有关，没有方向 力不仅有大小，还有方向和作用点 效果 不同 保持物体 不变 改变物体的 表述 不同 应说“由于惯性”“具有惯性”，不能说成“惯性力”“受到惯性”“受到惯性作用”等 应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等 3. 利用惯性解释有关现象 （1）实例分析 ①跑动中的人，脚被绊住，会向前倒。 分析：跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于 ，仍要保持原来的 状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。 ②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。 分析：静止的小球没有受到击打力的作用。有保持原有 状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。 （2）解释惯性现象的步骤： ①首先确定研究对象是哪个物体； ②明确该物体原来所处的状态（运动还是静止）； ③该物体（或物体的某一部分）由于外力作用，运动状态发生怎样的改变； ④最后确定该物体（或物体的其他部分）由于惯性要保持原来的运动状态，会出现怎样的现象。 4. 惯性的利用 在生活中，应用惯性的一些实例。 （1）跳远或跳高 跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的 ，在空中继续前进，以提高成绩。 （2）锤头变紧的方法 锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向 运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。 （3）投铅球、篮球、标枪 运动员在投铅球、篮球、标枪时，尽量提高物体脱离手时的运动 ，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越 。 5. 惯性的危害和防止 惯性有时也会给人带来危害，为防止惯性带来的危害，人们采取了一些保护措施。例如交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。所以乘坐交通工具时，司机和乘客要系 ；车辆行驶要限载限 ；车辆行驶要保持 ；汽车要安装安全气囊等。 1 / 1 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