2.2 运动与相互作用（教学课件）科学新教材浙教版八年级上册

科学八年级上册 •人教版 第二章 力与空间探索 第2节 运动与相互作用 教学重难点 教学难点 教学重点 1.牛顿第一定律与惯性 2.二力平衡 3.摩擦力 1.牛顿第一定律与惯性 2.二力平衡 3.摩擦力 课堂引入 手拿一把钢尺用力击打一摞棋子中的一个，该棋子飞出，而其余的棋子仍整齐叠放，这是为什么? 课堂练习 知识点1 牛顿第一定律 1.维持物体运动的原因：力能改变物体的运动状态。那么，物体的运动是否一定需要力来维持?力是怎样改变物体运动状态的?对于这些问题，2000多年前就有人进行了研究。 （1）亚里士多德认为，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。 （2）400多年前，伽利略通过实验与推理得出，物体的运动并不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为它受到了阻力。 知识点1：牛顿第一定律 2.探索维持物体运动的原因 （1）在水平木板上分别铺上棉布和丝绸，如图2.2-1中的甲和乙，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察小车在水平面上运动的距离，并将结果记录在表2.2-1中。 注意每次实验时小车都要从斜面的同一位置开始滑下。你知道这是为什么吗? （2）水平木板上不铺任何材料，如图2.2-1丙，重复上述实验。 （3）实验表明:水平面越光滑，小车在水平面上运动时，所受的阻力越______运动的距离越_________速度减小得越_______________ （4）如果进一步减小小车所受阻力，它能运动的距离是否会更远?如果小车在水平面上运动时不受阻力的作用，那么它将做怎样的运动? 探索新知 3.牛顿第一定律：牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的科学规律:任何物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非有作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 知识点1：牛顿第一定律 4.理想实验法：牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过归纳和推理概括出来的。这种以可靠的实验事实为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法。从牛顿第一定律得出的推论，经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律是公认的科学基本定律之一。 知识点1：牛顿第一定律 4.理想实验法：牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过归纳和推理概括出来的。这种以可靠的实验事实为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学研究的重要方法。从牛顿第一定律得出的推论，经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律是公认的科学基本定律之一。 知识点1：牛顿第一定律 典例分析 例1 在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，小明让同一辆小车从相同的高度由静止滑下，先后在水平段铺有棉布的表面和木板表面上运动，如图所示。关于小车在不同物体表面上的运动情况，以下四个说法中有一个理想化的推论，其余三个是可靠的事实，其中是理想化推论的是（棉布表面比木板表面粗糙）（     ） A．小车在棉布、木板表面上都将向前滑行一段距离后停止 B．小车在光滑水平面上运动，将一直做匀速直线运动 C．小车在木板表面上滑行的距离比在棉布表面上滑行的距离远 D．小车在木板表面上滑行时比在棉布表面上滑行时所受摩擦力小 【解析】ACD．我们可以在实验中直接观察到小车在棉布、木板表面滑行一段距离后停下，且木板比棉布光滑，小车在木板上受的摩擦力更小，滑行距离更远，都属于可靠的实验事实，故ACD不符合题意； B．现实中不存在绝对光滑的水平面，这个结论无法通过实验直接验证，是在实验规律的基础上推理得到的理想化推论，故B符合题意。 故选B。 典例分析 例2 下列有关运动和力的说法中，正确的是（     ） A．牛顿第一定律是实验直接得出的结论 B．物体受到一对平衡力作用，它一定是静止的 C．物体是静止的，它一定不受力，或是受到平衡力 D．物体运动的速度越大，则需要越大的力来维持运动 【解析】A. 牛顿第一定律是在大量实验基础上通过科学推理得出的，无法通过实验直接验证，故A错误； B. 物体受平衡力作用时，运动状态保持不变，可能静止也可能做匀速直线运动，故B错误； C. 物体静止时运动状态不变，根据力与运动的关系可知，其要么不受力，要么受平衡力，故C正确； D. 力是改变物体运动状态的原因，物体的运动不需要力维持，故D错误。 故选C。 典例分析 例3 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（     ） A．牛顿第一定律可以用实验直接验证 B．牛顿第一定律说明物体的运动不需要力来维持 C．牛顿第一定律只适用于运动的物体 D．一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态 【解析】A．现实中不存在完全不受外力的环境，牛顿第一定律是在实验基础上通过科学推理得出，无法直接用实验验证，故A错误； B．牛顿第一定律表明，物体不受外力时可保持匀速直线运动或静止状态，说明物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，故B正确； C．牛顿第一定律适用于一切物体，无论是静止还是运动的物体，故C错误； D．一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，并非只保持静止状态，故D错误。 故选B。 知识点2 惯性 1.惯性：从牛顿第一定律我们可以知道，物体在不受外力作用时，原来静止的物体将一直保持静止状态，原来运动的物体将保持匀速直线运动状态。物体有保持原有静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫作惯性。因此，牛顿第一定律也叫作惯性定律。 知识点2：惯性 2.探索物体具有惯性 （1）如图2.2-4甲所示，向右拉动小车，当小车受阻碍而停止运动时，小车上面的木块将会发生什么现象?为什么? （2）如图2.2-4乙所示，用手指弹击高脚杯上的卡片，卡片上的硬币会跟着卡片飞出去吗?为什么? （3）如图2.2-4丙所示，突然推动装了水的水槽，会看到什么现象? （4）如图2.2-4丁所示，取一只大的塑料瓶，让瓶口对着点燃的蜡烛火焰，用两只手同时迅速挤压瓶身，将会看到什么现象?解释这一现象。 探索新知 3.惯性是一切物体固有的属性：无论是固体、液体还是气体，无论物体是运动的还是静止的，都具有惯性。 4.惯性的利用：生活中，人们经常会利用物体的惯性。例如，跳远运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，能在空中继续前进。如图2.2-5所示，铁锤的锤头松了，人们在凳面上撞击锤柄下端，锤头就会紧套在锤柄上。这是因为锤柄遇到坚硬凳面而突然停止，锤头具有惯性会继续向下运动，这样锤头就牢牢地套在锤柄上了。 知识点2：惯性 5.惯性也会给人们带来危害：例如，人站在公交车上，没有用手拉住扶手或吊环，当公交车突然启动或刹车时可能会发生危险，因此，乘公交车时手要拉住车上的扶手或吊环。 知识点2：惯性 典例分析 例1 如图所示，一辆汽车自东向西匀速行驶，从车厢内A点正上方自由落下一个小球，这个小球将落在（　　） A．A点西面 B．A点东面 C．A点 D．A点南面或北面 【解析】在小球未释放前随车一起向西匀速运动，故小球的速度等于车的速度；从车厢内A点正上方自由落下一个小球，由于惯性小球在水平方向的速度保持不变，所以在释放后小球下落的过程中小球在水平方向的速度等于车的速度，所以这个小球将落在A点，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 典例分析 例2 小明在家观看汽车拉力赛，发现汽车的行驶速度很快，途中要经过一段如图所示的S形弯道，现场的观众为了安全，应站的位置是图中的（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丁 D．乙、丙 【解析】由图可知，当车在路上行驶时，如果失去控制，由于惯性，车将会沿原来运动的方向冲出，即会冲到图中的甲区或丁区，故人在乙区或丙区是安全的，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 典例分析 例3 如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是（以小车为参考系）（   ） A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左 C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右 【解析】】当容器随小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都有向左运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的“水球”运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对于小车向左运动，同理与同体积的“水球”相比，乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球向右运动，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 典例分析 例4 体育课上某同学正在跳远，在如图所示的瞬间，下列说法中正确的是（     ） A．该同学由于受到重力会竖直下落 B．该同学由于受到惯性力继续向前运动 C．该同学起跳时速度越大，惯性越大 D．该同学由于惯性继续向前运动 【解析】A．该同学此时在空中有向前的速度，重力的作用是改变他的运动状态，使他的运动轨迹向下弯曲，并不会让他竖直下落，故A错误； B．惯性是物体的固有属性，不是“力”，不存在“惯性力”的说法，故B错误； C．惯性的大小只和物体的质量有关，和运动速度无关，同学的质量不变，惯性大小就不变，故C错误； D．该同学起跳后，由于自身具有惯性，要保持原来的向前运动状态，所以会继续向前运动，故D正确。 故选D。 知识点3 二力平衡 1.受力的物体如何保持静止或匀速直线运动：我们身边所有的物体无一例外地都受到力的作用，不存在不受力的物体。力是改变物体运动状态的原因，在受力的情况下，为什么许多物体仍能保持静止或匀速直线运动状态?对此，我们来探究其中的缘由。 2.平衡的力：放在桌面上的书本受到重力和桌面支持力的作用而保持静止，吊在天花板上的吊灯受到重力和天花板的拉力作用而保持静止，在公路上行驶的汽车受到牵引力和阻力作用而保持匀速直线运动。一个物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说这两个力是平衡的。 知识点3：二力平衡 3.探究二力平衡 （1）如图2.2-7所示的装置，把小车放在较光滑的水平桌面上，向挂在小车两端质量相等的托盘里加砝码。观察小车的运动状态是否变化。 a.在两个托盘里加质量不相等的砝码。b.在两个托盘里加质量相等的砝码。 c.保持两个托盘里加的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度，然后释放。 探索新知 (2)把实验条件和现象记录在表2.2-2中。 (3)与同学讨论实验结果，总结二力平衡的条件。 探索新知 4.二力平衡：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且力的作用线在同一条直线上，那么这两个力就相互平衡，这就是二力平衡。虽然上述结论是在物体静止的情形中得出的，但它同样适用于物体做匀速直线运动时的情形。二力平衡是最简单的一种受力平衡情形。当一个物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们也说这几个力平衡，物体处于平衡状态。 知识点3：二力平衡 典例分析 例1 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 【解析】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。 典例分析 例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．人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对相互作用力 C．人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力 D．人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力 【解析】A．人对吊椅的压力大小等于人的重力，吊环对吊椅的拉力大小等于人和吊椅的总重力，这两个力大小不相等，不是一对平衡力，故A错误； B．人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力，受力物体都是吊椅，不是一对相互作用力，故B错误； C．人所受的重力和椅对人的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故C正确； D．人对吊椅的压力受力物体为吊椅，和人所受的重力不是同一个力，故D错误。 故选C。 典例分析 例3 如图所示，无人机下方用绳子悬挂一个物体匀速升空。忽略空气阻力，物体所受的重力与绳子对物体的拉力（     ） A．施力物体相同 B．是一对平衡力 C．是相互作用力 D．其合力向下 【解析】无人机下方用绳子悬挂一个物体匀速升空。忽略空气阻力，物体在重力与绳子的拉力的作用下处于平衡状态，则物体所受的重力与绳子对物体的拉力是一对平衡力，合理为零；重力的施力物体是地球，拉力的施力物体是绳子，二者施力物体不同；故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 知识点4 摩擦力 1.生活中的摩擦力：将手掌紧压桌面，并在其上慢慢滑动，能感到桌面对手掌有阻碍作用。这种阻碍作用来自手掌与桌面之间的摩擦力，摩擦力是一种很常见的力。 知识点4：摩擦力 2.滑动摩擦力：两个互相接触的物体，当一个物体在另一个物体表面上滑动时，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。滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。 两个物体相对滑动时会产生滑动摩擦力，两个物体相对静止时是否也会产生摩擦力呢? 将筷子向上提起时，筷子与米之间也存在摩擦力。正是这个摩擦力使筷子与米之间保持相对静止，才使得筷子能将装有米的杯子提起。 知识点4：摩擦力 3.摩擦力的作用：摩擦力普遍存在于我们的生活之中，对我们的生活起着极为重要的影响。人走路时两只脚的前后位置会交替变化，后脚离开地面前要蹬地，这时，地面对它会产生一个向前的摩擦力，正是这个力，人才得以向前运动;而前脚踩到地面时，地面会对它产生一个向后的摩擦力，正是这个力，才使脚停止了向前的运动。 4.不但固体与固体之间会产生摩擦，固体、液体、气体之间也会产生摩擦。 知识点4：摩擦力 5.探究影响滑动摩擦力大小的因素 （1）目标：用实验探究滑动摩擦力大小的影响因素。 （2）器材：长木板，弹簧测力计，木块，砝码，棉布等。 （3）过程 a.建立猜想。 ①接触面受到的压力越大，滑动摩擦力也越大。 ②接触面越粗糙，滑动摩擦力也越大。 探索新知 b.实验验证。 ①如图2.2-16甲所示，在水平放置的长木板上放一块木块，用弹簧测力计水平拉木块，使它在长木板上做匀速直线运动，测出木块运动时受到的滑动摩擦力，并将结果记录在表2.2-3中。 ②如图2.2-16乙所示，在木块上放砝码，增大木块与长木板之间的压力，测出木块运动时受到的滑动摩擦力，并将结果记录在表2.2-3中。 ③在长木板上铺上棉布，增大接触面的粗糙程度，按图2.2-16丙的方式测出木块运动时受到的滑动摩擦力，并将结果记录在表2.2-3中。 探索新知 (4)分析论证，得出结论。 (5)问题讨论 ①为什么要用弹簧测力计匀速地拉木块在水平木板上运动? ②当一个物体在另一个物体的表面上滑动时，滑动摩擦力的大小跟作用在接触面上的压力大小有关，还跟接触面的粗糙程度有关。压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 知识点4：摩擦力 6.如何增大有益摩擦：虽然摩擦力会阻碍物体之间的相对运动，但在某些情况下，这种阻碍作用对我们来说是有益的，因此，人们常常需要设法增大这种摩擦力。那么，采用什么措施可以增大物体之间的摩擦? 知识点4：摩擦力 7.如何减小有害摩擦：减小接触面的粗糙程度，将滑动变为滚动，都可以减小摩擦，气垫船就是利用船与水面之间的气垫而减小船行驶时的摩擦阻力的。 知识点4：摩擦力 8.车速不同时的制动距离：司机驾车行驶时，常因发现意外情况而紧急刹车。在司机刹车后，汽车还会继续滑行一段距离，这段距离叫作制动距离。制动距离的大小与车速、汽车质量(包括所载货物的质量)及路面的状况有关。车速越大，汽车质量越大，路面越平滑，制动距离就越长。根据汽车的制动性能国家标准GB12676-2014和GB/T13594一2003的规定:不超过九座的载客汽车初速度为50km/h时，制动距离不超过19m;其他总质量不超过4.5t的汽车初速度为50km/h时，制动距离不超过21m;其他汽车初速度为30km/h时，制动距离不超过9m。 表2.2-4是一辆保养良好的汽车在干燥公路上以不同的速度行驶刹车后，测得的制动距离。你从表中的数据能得出什么? 知识点4：摩擦力 典例分析 例1 如图所示，建筑工人使用夹砖器（取砖工具）夹住砖块竖直提起后静止在空中。下列说法正确的是（　　） A．砖块的重力与手对夹子的拉力是一对平衡力 B．砖块的重力与夹子对砖块的摩擦力是一对平衡力 C．砖块对夹子的摩擦力与夹子对砖块的摩擦力是一对平衡力 D．夹子对砖块的压力越大，砖块受到的摩擦力越大 【解析】A．砖块的重力作用在砖上，手对夹子的拉力作用在夹子上，砖块的重力与手对夹子的拉力不是一对平衡力，故A不正确； B．砖块的重力与夹子对砖块的摩擦力，大小相等、方向相反、作用在同一物体上且作用在同一直线上，是一对平衡力，故B正确； C．砖块对夹子的摩擦力与夹子对砖块的摩擦力分别作用在两个物体上，是一对相互作用力，故C不正确； D．砖块竖直提起后静止在空中，砖块受到的摩擦力大小始终等于其重力大小，夹子对砖块的压力越大，但砖块受到的摩擦力不变，故D不正确。 故选B。 典例分析 例2 人沿水平直道跑步，左脚向后蹬地时（脚未离地），此时左脚受到摩擦力的方向是（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向前 D．水平向后 典例分析 例3 如图所示，用水平拉力F拉上表面粗糙程度相同的物体A，使其在水平地面上匀速运动，当物体B静止不动时，与水平绳相连的弹簧测力计的示数不变。关于该状态，下列说法正确的是（不计绳和弹簧测力计重）（　　） A．A对B的摩擦力为滑动摩擦力 B．A对B的摩擦力方向水平向左 C．弹簧测力计的示数等于B所受摩擦力与水平拉力F的合力 D．弹簧测力计对B的拉力小于A对B的摩擦力 【解析】A．因为AB之间发生相对滑动，因此A对B的摩擦力为滑动摩擦力，故A正确； B．因为A在水平面上做匀速直线运动，因此A受到地面对A和B对A水平向左的摩擦力，则A对B的摩擦力水平向右，故B错误； CD．由于B处于静止状态，因此B受到弹簧测力计的拉力等于A对B的摩擦力，并且二力是一对平衡力，大小相等，故CD错误。 故选A。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 课堂练习 探究新知 1．小宇同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”，不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验以下描述正确的是（　　） A．实验时要把小车放在粗糙的水平桌面上实验效果更好 B．小车左侧受到的拉力就是左边托盘和盘内砝码的总重力 C．只有小车处于静止状态时，小车才受到平衡力的作用 D．当小车平衡后，小宇将小车转过一个角度，设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否彼此平衡 【答案】D 课堂练习 探究新知 2．“2025年亚洲举重锦标赛”在我国举行，中国队最终收获31金15银11铜。在比赛中，当运动员双臂竖直举起杠铃静止时，如图所示。与杠铃受到的重力是一对平衡力的是（    ） A．杠铃对运动员的压力 B．运动员对杠铃的支持力 C．地面对运动员的支持力 D．运动员对地面的压力 【答案】B 课堂练习 探究新知 3．押加又称“大象拔河”，是人们喜爱的一项民族传统体育项目。如图所示，甲、乙两名运动员正在用力拖动布带互拉，以决胜负。以下分析正确的是（    ） A．甲没有受到弹力作用 B．乙只是受力物体不是施力物体 C．甲对布带的拉力与布带对甲的拉力是一对平衡力 D．乙对布带的拉力与布带对乙的拉力是一对相互作用力 【答案】D 课堂练习 探究新知 4．汶川盛产甜樱桃，收获季节，樱桃挂满枝头。关于图示情景，下列说法正确的是（     ） A．枝头樱桃只受重力的作用 B．静止的樱桃不受力的作用 C．树枝对樱桃有向上的拉力 D．樱桃间一定没有相互作用 【答案】C 课堂练习 探究新知 5．如图所示，放在M、N两水平桌面上的A、B两物体，分别在F1=3N、F2=6N的水平拉力作用下做匀速直线运动，可以确定（　　）   A．桌面M一定比桌面N粗糙 B．A 的速度一定大于 B 的速度 C．A 的质量一定大于B的质量 D．A 受到的摩擦力一定小于 B 受到的摩擦力 【答案】D 课堂练习 探究新知 6．如图所示，我们的祖先曾用滚木巧妙地移动巨石。下列措施中，改变摩擦力大小的方法与此相同的是（　　） A．在衣服的拉链上涂些蜡 B．自行车转轴处装有滚珠轴承 C．用力压住橡皮，来回擦去写错的铅笔字 D．汽车在冰雪路面行驶，车轮上绕有铁链 【答案】B $