内容正文:
第六章 熟悉而陌生的力
举一反三单元复习讲义目录
明确课标要求及考点考法....................................................................................................1
思维导图忆知识结构............................................................................................................2
单元知识梳理及易错点警示................................................................................................2
重要考点例题解析及变式练...............................................................................................9
考点一、重力弹力摩擦力的作图.......................................................................................9
考点二、力的作用效果......................................................................................................11
考点三、弹簧秤的使用与读数..........................................................................................12
考点四、探究物体重力与质量关系..................................................................................14
考点五、探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关.......................18
重难点问题解题思维方法与技巧......................................................................................22
一、重力弹力摩擦力的作图方法指南..............................................................................22
二、判定弹力的施力物体和受力物体的方法(难点问题举例说明)..........................23
三、解决探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验关键点..................................24
明确课标要求及考点考法
课标要求
1.通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
例1:通过实验,认识力的作用是相互的。
例2:通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢,也可以改变物体的形状。
2.能用示意图描述力。会测量力的大小。
考点
考法
考点一、重力弹力摩擦力的作图
以作图题形式考查
考点二、力的作用效果
以选择题、填空题形式考查
考点三、弹簧秤的使用与读数
以选择题、填空题、实验探究题形式考查
考点四、探究物体重力与质量关系
以选择题、实验探究题形式考查为常见
考点五、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
以选择题、填空题、实验探究题形式考查
思维导图忆知识结构
单元知识梳理及易错点警示
知识点一 力
1.力的概念及单位
(1)力的概念:力是物体对物体的作用。
(2)力的单位:力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
(3)力的相互作用:物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等,方向相反,作用在不同物体上)。两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体,反之,受力物体同时也是施力物体。
注意:对力的相互作用理解
(1)力不能脱离物体而单独存在,即有力作用就一定会涉及两个物体;
(2)一个物体是施力物体(受力物体)同时也是受力物体(施力物体);
(3)相互接触物体间不一定发生力的作用(如靠在一起的两个物体没有相互挤压),没有接触的物体间也有可能有力的作用(如磁铁吸引铁钉、电荷间作用)
(4)一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。
2.力的作用效果
(1)力的作用效果:力能改变物体的形状,使它发生形变; 力能改变物体的运动状态。
(2)物体运动状态的改变包括运动速度大小的改变和运动方向的改变,二者任一方面改变,物体运动状态都发生改变。
3. 力的三要素:力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。力的三要素都能影响力的作用效果。
4. 力的图示和示意图
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
【易错点警示】对相互作用力理解
(1)力不能脱离物体而单独存在,即有力作用就一定会涉及两个物体;
(2)一个物体是施力物体(受力物体)同时也是受力物体(施力物体);
(3)相互接触物体间不一定发生力的作用(如靠在一起的两个物体没有相互挤压),没有接触的物体间也有可能有力的作用(如磁铁吸引铁钉、电荷间作用)
(4)一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。
(5)物体间相互作用力同时产生、同时消失,没有先后、主次之分。如运动员用脚踢球时,球受到脚的作用力,同时脚也受到球的作用力;当球飞离脚时,球不再受脚的作用力,同时脚也不再受球的作用力。
(6)两个相互作用的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,分别作用在两个物体上。
知识点二 弹力
1. 形变
(1)弹性:物体在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来形状的性质。
(2)塑性:物体发生形变后不能自动地 恢复到原来形状 的性质。
(3)弹性限度:物体的弹性都有一定的限度,超过了这个限度,形变将无法恢复。
(4)区别:物体的弹性和塑性是相对的,发生弹性形变的物体,如果用力过大,将不能恢复到原来的形状。比如弯曲的直尺,如果用力过大将会被折断。
2. 弹力的概念
(1)定义:物体由于发生 弹性形变 而产生的力叫做弹力。
(2)弹力大小:弹力的大小是随着 物体形变程度 的变化而变化的。对同一物体而言,发生的 弹性形变程度 越大,产生的弹力越大。
(3)举例:拉力、压力、支持力、推力等。
说明:同其他一切作用力一样,物体之间的弹力的作用也是相互的。
注意:对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
3. 弹簧测力计
(1)用途:测量力的大小。
(2)构造:弹簧、指针、刻度盘。
(3)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
(4)弹簧测力计使用和读数
1)观察量程、分度值。
2)观察指针是否指在零刻度。
3)轻轻来回拉动挂钩几次,防止弹簧卡壳。
4)测力时,要使弹簧中心的轴线方向跟所测力的方向一致,使指针和外壳无摩擦,弹簧不要靠在刻度板上。
5)待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
【知识拓展】涉及弹簧伸长量与拉力关系的实验探究过程
如图所示,将弹簧固定在铁架台上,旁边立放一刻度尺,记下弹簧下端的初始位置,然后逐个增挂钩码,使弹簧所受的拉力逐渐增大,通过刻度尺读出每次弹簧的伸长量△l,将数据记录在下表中。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
弹簧伸长量△l/cm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4.5
【数据处理】
以钩码个数为横轴,以弹簧的伸长量△l为纵轴建立坐标系,将表中的数据在坐标轴上描点作图,得到钩码个数与△l的关系如下图所示。
【探究结论】
通过图象可以看出,在OA段,钩码个数越多,弹簧受到的拉力越大, 其伸长量就越长,弹簧的伸长量与拉力成正比,即在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。
【易错点警示】对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
知识点三 重力
1. 重力的概念
(1)重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(2)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
【注意】万有引力:宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在互相吸引的力即万有引力,牛顿发现万有引力。
2.重力的三要素
(1)重力的作用点—重心:重力在物体上的作用点叫重心。
(2)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(3)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(4)提高稳度的方法:一是增大支持面,二是降低重心。
(5)重力的方向:竖直向下(指向地心)。利用铅垂线来确定竖直方向,检查所砌的墙壁是否竖直。
(6)重力的大小:通常把重力的大小叫重量。重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(7)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,地球纬度高低有关)。
3. 物体重力与质量关系的探究
【做出猜想】质量越大,重力越大。
【实验步骤】
①把一个50g的钩码悬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大小。
②依次把2个、3个、4个、5个、6个、7个钩码悬挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,分别读出弹簧测力计的示数,并把数值记录在下面的表格中。
钩码个数
1
2
3
4
5
6
7
质量m/kg
0. 05
0. 10
0. 15
0. 20
0. 25
0. 30
0. 35
重力G/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.4
(3)数据处理和分析
用图象法处理实验数据,以质量m为横坐标、重力G为纵坐标建立坐标系,将表中的数据在坐标系中描点并连接这些点,作出重力大小跟质量的关系图象。
分析图象可知,此图线是一条过原点的直线,说明物体所受重力大小跟它的质量成正比,用g表示比值时,则有
【实验结论】物体所受的重力跟它的质量成正比。
【注意事项】
①实验时弹簧测力计的轴线一定要在竖直方向上,以免挂钩杆与外壳之间摩擦而产生误差。
②当钩码静止后才能读数,此时弹簧测力计的拉力大小才等于它所受的重力大小,并且读数也更方便、准确。
③由于50g钩码所受的重力大小不是一个整数,所以读数时应尽量准确些。
注意:重力与质量的区别
物理量
重力
质量
概念
由于地球的吸引而使物体受到的力
物体所含物质的多少
符号
G
m
单位
N
kg
位置影响
随位置的变化而变化
与物体所处的位置无关
计算公式
联系
物体所受的重力与质量成正比,比值为g,
【易错点警示】
易错点1:物体重心的位置
(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处,如图所示。
(2)质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。
(3)物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(4)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(5)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
易错点2:竖直向下与垂直向下不是一回事
“竖直向下”是指垂直于水平面向下,近似指向地心。“垂直向下”是指垂直于某个面向下,这个面不一定是水平面。所以“竖直向下”是“垂直向下”的一个特例,我们不能把重力方向说成是“垂直向下”。
G竖直向下,F垂直向下
知识点四 摩擦力
一、摩擦力
1.摩擦力概念: 两个相互接触的物体,当它们有相对运动或相对运动趋势时,在接触表面产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫摩擦力。
2.摩擦力产生的条件
物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件:第一:两物体相互接触;第二:接触面粗糙;
第三:两物体发生相对运动或相对运动趋势。
3.摩擦力大小的影响因素
(1)影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(2)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(3)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
4. 摩擦力的种类和应用
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
二、增大或者减小摩擦力的方法
1. 增大有益摩擦的方法:①增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹; ②增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大;③变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚; ④变湿摩擦为干摩擦。
2. 减小有害摩擦的方法:①使接触面变光滑;②减小压力;③用滚动代替滑动;④使接触面分离;⑤变干摩擦为湿摩擦。
三、探究影响滑动摩擦力大小的因素
注意:在探究影响摩擦力大小因素的实验中运用的实验方法有:控制变量法、转换法。
【猜想与假设】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。
【实验设计】用弹簧测力计水平拉动同一个木块在水平面上做匀速直线运动,每次只改变水平面的粗糙程度或压力的大小,控制其他条件不变,观察记录弹簧测力计的示数。
【实验过程】
(1)用弹簧测力计水平拉动木块在木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数。
(2)用弹簧测力计水平拉动同一个木块和砝码在同一木板上做匀速直线运动、记录弹簧测力计的示数。
(3)用弹簧测力计水平拉动同一木块在棉布上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数.
【实验记录】
实验序号
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面
1
一个木块
木板
5.0
2
一个木块、一个砝码
木板
7.0
3
一个木块
棉布
6.5
【实验分析】
(1)比较分析第1、2次实验记录,木块均在木板上水平匀速滑行,但压力大小不同,木块受到的滑动摩擦力大小不同,压力越大,滑动摩擦力越大,即滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关。
(2)比较分析第1、3次实验记录,木块所受的压力大小相同,但接触面的粗糙程度不同,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,即滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关。
【实验结论】滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【实验改进】方法:如图乙,拉动木块下面的长木板运动,保持弹簧测力计不动。
改进后优点:拉动长木板时,即使长木板没有匀速运动,对实验也没有影响,实验更容易操作;而且弹簧测力计相对于实验操作者静止,可使读数更准确。
【易错点警示】摩擦力方向的判定是易错点也是难点
1.摩擦力定义:两个相互接触的物体,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,这种力就叫做摩擦力。
2.摩擦力产生条件:①两物体相接触且接触面不光滑;②两物体间有压力;③两物体有相对运动的趋势或者相对运动。
3.(1) 两物体相接触且接触面光滑,则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(2) 两物体相接触且接触面不光滑,但两物体间没有压力;则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(3) 两物体相接触且接触面不光滑,若两物体间没有相对运动的趋势或者没有相对运动。
则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(4)判断摩擦力方向问题关键看是否满足摩擦力产生的条件,三条件缺一不可。
A.物体在外力作用下在粗糙水平面处于静止,这时物体受到静摩擦力大小等于外力,方向与外力方向相反。
B.物体在外力作用下在粗糙水平面处于匀速直线运动,这时物体受到滑动摩擦力大小等于外力,方向与外力方向相反。
C.物体在粗糙斜面上处于静止,其运动趋势沿斜面向下,受到的静摩擦力方向沿斜面向上;
物体在粗糙斜面上向下运动,受到的滑动摩擦力方向沿斜面向上。
D.其他情形,主要就是紧紧抓住摩擦力定义及产生条件去判断。这里要注意的是:有时摩擦力的方向与运动方向一致。比如地面上两个物体,大的物体上面有个小的,拉着大的运动, 开始时由于惯性,小物体运动趋势向左,受到摩擦力方向向右, 则小物体受到的摩擦力就与运动方向相同。再比如你骑自行车自行车后轮的摩擦力是向前的跟运动方向一致。把滑块放在传送带上,共速前,滑块受到摩擦力方向与运动方向相同。
重要考点例题解析及变式练
考点一、重力弹力摩擦力的作图
【例题1】(2026河南)如图,某运动员手握拉环通过牵引绳向岸边拉皮划艇。请画出皮划艇所受重力和牵引绳对拉环拉力的示意图。(点为皮划艇的重心)
【答案】如图所示
【解析】重力的方向总是竖直向下的,点为皮划艇的重心,过重心画出重力G,牵引绳对拉环拉力的作用点在环上,过作用点沿绳子方向画出拉力F,据此作图。
【变式练1】(2026贵州)如图所示,羽毛球正在空中下落。请画出其所受重力的示意图。(点为重力的作用点)
【答案】如图所示
【解析】沿着重力作用点,竖直向下画一条线段,在线段末端标出竖直向下方向的箭头,在箭头附近标上重力的符号。
【变式练2】(2025年甘肃省兰州市)如图所示,木块静止在光滑的斜面上,请画出木块的受力示意图。
【答案】见解析
【解析】木块静止在光滑的斜面上,受到三个力的作用:竖直向下的重力G,斜面对木块的支持力F,弹簧对木块的弹力F',如图所示。(重点关注弹簧对木块的弹力F')
【变式练3】(2026湖北)请在如图点画出向右运动的毛刷所受滑动摩擦力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反。由题可知,毛刷正在向右运动。因此,毛刷受到的滑动摩擦力方向与它的运动方向相反,即水平向左。所以从作用点O开始。沿着水平向左的方向画一条带箭头的线段。在线段旁边标注力的符号 。
考点二、力的作用效果
【例题2】(2026青海)弓被拉弯说明力可以改变物体的( )
A. 运动状态 B. 质量 C. 形状 D. 惯性
【答案】C
【解析】A.弓被拉弯时速度大小、方向均未变化,运动状态未改变,故A错误;
B.质量是物体的固有属性,拉力不会改变弓的质量,故B错误;
C.弓被拉弯后形状发生变化,说明力可以改变物体的形状,故C正确;
D.惯性大小仅与物体质量有关,弓的质量不变,惯性不变,故D错误。
故选C。
【变式练1】“篮球进校园”活动的开展,使同学们越来越喜欢篮球运动,下列四个情境中力的作用效果属于使物体发生形变的是( )
A.篮球与篮筐撞击变扁 B.篮球在篮筐口转动后下落
C.篮球在空中沿弧线飞行 D.飞来的篮球被运动员接住
【答案】A
【解析】A.篮球与篮筐撞击变扁,篮球的形状发生变化,说明力改变了物体的形状;故A符合题意;
B.篮球在篮筐口转动后下落,篮球运动方向改变,说明力改变了物体的运动状态;故B不符合题意;
C.篮球在空中沿弧线飞行,篮球运动方向发生变化,说明力改变了物体的运动状态;故C不符合题意;
D.飞来的篮球被运动员接住,篮球由运动变为静止,说明力改变了物体的运动状态。故D不符合题意。
故选A。
【变式练2】如图所示,吃汤圆、拉兔子灯是我国元宵节的风俗,将面团揉成汤圆________发生改变;停着的兔子灯被小朋友拉起,说明力可以使物体的_________发生改变。
【答案】形状;运动状态
【解析】将面团揉成汤圆,面团的形状发生改变,说明力可以使物体发生形变。
停着的兔子灯被小朋友拉动,由静止变为运动,说明力可以使物体的运动状态发生改变。
【变式练3】(2025年四川省眉山市)2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功!返回舱回收着陆阶段,减速伞拉出并降速,如图甲所示,以伞为参照物,返回舱是______的。在返回舱距离地面1m左右时,反推发动机点火,如图乙所示,将返回舱的速度降低到1~2m/s,实现平稳着陆,说明力可以改变物体的____________。
【答案】静止;运动状态
【解析】由图甲可知,减速伞拉出后,返回舱和减速伞一起运动,它们之间的相对位置没有发生变化,所以以伞为参照物,返回舱是静止的。
力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。物体运动状态的改变包括速度大小的改变和运动方向的改变。在返回舱距离地面1m左右时,反推发动机点火,给返回舱一个向上的力,将返回舱的速度降低到1~2m/s,返回舱的速度大小发生了改变,即返回舱的运动状态发生了改变,这说明力可以改变物体的运动状态。
考点三、弹簧秤的使用与读数
【例题3】(2025年四川省乐山市)如图所示,将一物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为________N;把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将_________。
【答案】2.2;变大
【解析】图中弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N下方第1个小格处,因此示数为2.2N。此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体重力为2.2N。
当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力外,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力。因此,弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
【变式练1】(2026山东)东汉郑玄在注解《考工记·弓人》时写道“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺”。大意是……重物每增加一石,弓就会多张开一尺,示意如图。下列测量工具的工作原理与之相同的是( )
A. 弹簧测力计 B. 托盘天平 C. 刻度尺 D. 量筒
【答案】A
【解析】由题意可知,弓的形变量与所受外力成正比,即增加的力与增加的形变量成正比。
A.弹簧测力计的工作原理是在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,和题干原理一致,故A符合题意;
B.托盘天平的原理是等臂杠杆,故B不符合题意;
C.刻度尺是依靠均匀刻度测量长度,故C不符合题意;
D.量筒是用来测量液体体积的工具,故D不符合题意。故选A。
【变式练2】如图所示,手对弹簧测力计挂钩的拉力是_______N;若在弹簧测力计两端沿水平方向各加2N的拉力F1、F2,弹簧测力计的示数为___N。
【答案】2.6;2
【解析】由图可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,指针在2.6N处,所以手对弹簧测力计挂钩的拉力是2.6N。
弹簧测力计两端拉力为2N,弹簧测力计的示数等于挂钩端受到的拉力,所以示数为2N。
【变式练3】如图所示,在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加6N拉力并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为( )
A.0N B.3N C.6N D.12N
【答案】C
【解析】弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力,题中弹簧测力计的挂钩上受到了6N的力,所以弹簧测力计的示数为6N,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
考点四、探究物体重力与质量关系
【例题4】小明同学在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中,得到下表中的实验数据:
实验次数
被测物体
物体质量m/kg
重力G/N
比值
1
物体1
0.1
0.99
9.9
2
物体2
0.4
3.88
9.7
3
物体3
0.5
①
②
(1)实验中,需要的测量工具包括弹簧测力计以及 ;
(2)测量物体重力前,除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 方向调零;
(3)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 状态,这时弹簧测力计的示数(即拉力大小)就等于物体的重力;
(4)第3次实验“物体3”的重力如图a所示(物体处于静止状态),根据实验结果,表格中第3次实验的数据①处应填 ②处应填 ;
(5)根据上面的实验结果得出实验结论: ;
(6)该组同学利用身边的器材取了质量不同的课本、文具盒、压卷石各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明同学的做法 ;
A.不合理,因为他没有用同种物质的物体做实验
B.不合理,因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C.合理,因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系
(7)月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力是地球对地面附近同一物体引力的六分之一、若一个连同随身装备共102kg的航天员到达月球表面,根据上面的实验结果,月球对他的引力是 ;
(8)小明对太空中的星球比较感兴趣,他从网上查得甲、乙两个星球表面上物体的重力(G)与其质量(m)的关系如图b所示,从图中信息可知,相同质量的物体在甲星球表面上的重力 (填“大于”“等于”或“小于”)其在乙星球表面上的重力。
【答案】(1) 天平(2) 竖直 (3) 静止(4) 4.9 9.8(5) 物体所受重力与质量成正比(6) C (7) 166.6N (8) 大于
【解析】(1)探究“重力的大小跟质量的关系”时,需要测量质量和重力,需要的测量工具是天平和弹簧测力计。
(2)测量重力时,弹簧测力计竖直放置,因而使用前竖直方向进行调零。
(3)弹簧测力计测量物体重力的原理是二力平衡,物体处于静止状态时,弹簧测力计的拉力等于物体的重力。
(4)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,“物体3”的重力G=4.9N,比值
(5)根据重力与质量的实验数据,质量增加几倍,重力也增加几倍,且的比值保持不变,说明物体所受的重力跟它的质量成正比。
(6)重力和质量的比值与物质的种类无关,为了使得实验结果具有普遍性,可以换用不同物体进行实验,故C符合题意。
(7)一个连同随身装备共102kg的航天员,地球对航天员的引力
由月球对它表面附近物体的引力是地球对地面附近同一物体引力的可得,月球对他的引力
(8)在图像画一个竖直的辅助线可知,相同质量的物体在甲球表面上的重力大于其在乙星球表面上的重力。
【变式练1】某同学“探究重力与质量的关系”的实验,根据测量的不同质量钩码所受重力数据画出的G-m图像如图所示。下列说法不正确的是( )
A.质量为的物体所受的重力为
B.物体所受的重力与它的质量成正比
C.重力与质量的关系式为
D.若用石块代替钩码进行该实验,能够得到相同结论
【答案】A
【解析】BCD.如图,当物体质量为
时,物体的重力G=0.5N;当物体质量为
时,物体的重力G=1.0N;当物体质量为
时,物体的重力;所以物体受到的重力跟物体的质量成正比,并且
利用质量分别为、、的石块进行实验可以得到相同的结论,故BCD正确,不符合题意;
A.由以上可知G=mg,当物体质量是时,物体受到的重力为
故A错误,符合题意。故选A。
【变式练2】小东同学在探究重力与质量的关系时,得到的实验数据如下表所示。
实验序号
物体质量m/kg
重力G/N
比值G/m(N·kg-1)
1
0.1
0.98
9.8
2
0.2
1.96
9.8
3
0.3
2.94
9.8
(1)在探究过程中,需要的测量工具有______________;
(2)分析上表中实验数据,得出的结论:物体所受重力与物体的质量成_______比。(选填“正”或“反”)
(3)利用弹簧测力计测量钩码重力时,使测力计内弹簧伸长的力是_________;
A.钩码的重力 B.钩码和弹簧测力计的总重力
C.钩码对弹簧的拉力 D.弹簧对钩码的拉力
(4)实验中测量多组数据的目的是_________________________________。
(5)在通常情况下,我们认为g等于9.8N/kg,但经过科学家的精确测量,发现在不同的地理位置,g值存在着微小差异。下表为不同地方的g值大小,观察分析数据,回答问题。
地点
赤道
高明
北京
莫斯科
北极
g值大小
9.780
9.788
9.801
9.816
9.832
地理纬度
0°
22°90′
39°56′
55°45′
90°
猜想:g值的大小可能与____________有关,其越高,g值越________。
【答案】(1)天平和弹簧测力计;(2)正;(3)C;(4)得出普遍规律;(5)地理纬度;大
【解析】(1)测量质量需要天平,测量重力需要弹簧测力计,所以填天平和弹簧测力计。
(2)从表中数据知:物体的质量增大几倍,物体所受的重力大小也增大几倍,重力大小与质量的比值相等,所以得到结论:物体所受的重力跟它的质量成正比。
(3)A.钩码的重力,是钩码受到的力,故A不符合题意;
B.钩码和弹簧测力计的总重力,是弹簧和钩码受到的力,故B不符合题意;
C.钩码对弹簧的拉力,是使弹簧伸长的力,故C符合题意;
D.弹簧对钩码的拉力,是钩码受到的力,故D不符合题意。
故选C。
(4)本实验课题是寻找规律的问题,故多次实验是得出普遍规律。
(5)从表中数据看出:赤道(纬度0°)g最小,北极(纬度90°)g最大,所以g值与地理纬度有关,纬度越高,g值越大。
【变式练3】某兴趣小组在探究“影响物体重力大小的因素”的实验中,进行了如下实验探究。
(1)实验记录如表:
实测物体
物质质量m(kg)
重力G(N)
G与m的比值(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
①在探究过程中,需要的测量工具有_________、______________;
②在探究过程中,实验记录如表:表中空缺的地方应填________N/kg;
(2)根据表中测量的实验数据分析,下列图像中能正确描述物体所受的重力G与质量m关系的图像是________;
A. B. C. D.
【答案】(1)①天平;弹簧测力计;②9.8;(2)B
【解析】(1)①在探究过程中,需要的测量工具有测量重力的弹簧测力计、测量质量的天平;
②由实验目的可知,应计算重力和质量的比值,表中空缺的地方应填:
(2)由表中数据可知,重力与质量的比值为一定值,说明重力与质量成正比,图像为一条过原点的倾斜直线,故ACD不符合题意,B符合题意;故选:B。
考点五、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
【例题5】(2026黑龙江龙东)某小组在探究影响滑动摩擦力大小因素时,根据生活经验提出猜想:滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力大小和接触面的粗糙程度有关。
(1)为了验证猜想,小组利用弹簧测力计、木块、长木板、钩码等器材进行实验。当用弹簧测力计拉着木块沿水平长木板做匀速直线运动时,根据________知识,木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)比较甲、乙两次实验可知:当其他条件相同时,接触面所受压力越大,滑动摩擦力越________。
(3)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,小组在乙图实验器材的基础上提出两种方案进行实验。方案一是将A木板换成表面更粗糙的B木板,方案二是在A木板上铺上毛巾。你认为方案________是合理的,理由是________。
(4)在交流过程中,小组提出实验中遇到一些困难,请你写出操作过程中可能存在的困难:________。(写出一条即可)
【答案】(1)二力平衡 (2)大 (3) 一 探究摩擦力与接触面粗糙程度关系时,需控制压力及接触面的材质相同,只能改变接触面的粗糙程度,因此选方案一更合理。
(4)很难让木块保持匀速直线运动
【解析】(1)当弹簧测力计拉着木块沿水平长木板做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,水平方向的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡知识,二者大小相等,因此滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小。
(2)甲、乙两次实验接触面粗糙程度相同,乙中木块增加了钩码,对接触面的压力更大,由图知弹簧测力计示数从1.2N增大到1.6N,因此可得:其他条件相同时,接触面所受压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,核心是控制变量法,需要保持其他条件不变,只改变接触面粗糙程度,两种方案中,方案一更换木板,材质相同,只改变了接触面的粗糙程度,符合要求,而方案二加毛巾在改变接触面粗糙程度的同时,还改变了接触面的材质,存在两个变量,不符合控制变量法。故选择方案一。
(4)实验过程中,很难一直拉动木块保持匀速直线运动,因此会出现弹簧测力计示数不稳定、读数困难的问题。
【变式练1】(2026湖北武汉) 在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,同学们用弹簧测力计、几个钩码、一个塑料块、一块长木板、两块材料相同但表面粗糙程度不同的绒布进行实验,实验数据如下表所示。
序号
接触面
压力
摩擦力
1
长木板
5.6
1.5
2
长木板
2.6
0.7
3
绒布1
5.6
1.9
4
绒布1
2.6
0.9
5
绒布2
5.6
1.7
(1)比较3和5两组数据可知,滑动摩擦力大小与__________有关。比较__________两组数据可知,滑动摩擦力大小与接触面受到的压力有关。
(2)比较2和5两组数据,有同学提出下列结论,无法从实验数据中得出的是__________(填序号)。
①滑动摩擦力大小跟接触面的材料有关
②滑动摩擦力大小跟接触面的粗糙程度有关
【答案】(1) 接触面的粗糙程度 1、2##3、4 (2)①②
【解析】(1)3和5两组实验中,压力相同,接触面材料相同,粗糙程度不同,最终滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关;
要探究滑动摩擦力和压力的关系,需要控制接触面粗糙程度和材料完全相同,改变压力大小,1、2组接触面都是长木板,粗糙程度一致,压力不同、摩擦力不同;3、4组接触面都是绒布1,粗糙程度一致,压力不同、摩擦力不同,两组都符合要求。
(2)2和5两组实验数据中,接触面材料不同、粗糙程度不同,同时压力也不同,存在多个变量,不满足控制变量法的要求,故无法得出相应结论,故填①②。
【变式练2】(2026江苏连云港)许多公共场合的地面用水清洗后会摆上“小心地滑”的提示牌,这一现象引发了小明的思考:水对物体间的摩擦力有何影响?他找来木块、水平木质桌面、钩码、力传感器等器材进行探究。如图所示,使用力传感器对木块施加水平拉力,缓慢增大拉力直至木块被拖动,发现木块被拖动瞬间拉力最大,老师告诉小明这个最大拉力的大小等于木块与桌面间最大静摩擦力的大小。小明随即探究水对木块与木质桌面间最大静摩擦力的影响。他在木块与桌面间加水并涂抹均匀,缓慢增大拉力直至木块被拖动,记录最大静摩擦力的大小。不断复原、加水,并记录相应最大静摩擦力的大小。加40滴水后,直接加大量水至木块放上后四周有水溢出,测量此时最大静摩擦力的大小。待木块与桌面干燥后,在木块上增加4个钩码,重复以上步骤。获得实验数据如表所示。
实验次序
水滴数
木块最大静摩擦力
木块+钩码最大静摩擦力
实验次序
水滴数
木块最大静摩擦力
木块+钩码最大静摩擦力
1
0
0.532
1.612
6
25
1.970
3.398
2
5
0.848
1.933
7
30
1.850
2.909
3
10
1.197
2.421
8
35
1.744
2.770
4
15
1.516
2.854
9
40
1.717
2.644
5
20
1.890
3.133
10
溢出
0.428
1.556
(1)实验过程中,木块未被拖动时,力传感器对木块的拉力大小________(选填“大于”“小于”或“等于”)桌面对木块的摩擦力大小。
(2)为了完成本次实验,所用实验器材除图中标注的外,还必需有的实验器材是_________。
(3)分析实验数据可得出结论:①________;②________。
(4)许多公共场合的地面用水清洗后会摆上“小心地滑”的提示牌,理由是________。
【答案】(1)等于 (2)胶头滴管
(3) 当水滴数相同时,木块对桌面的压力越大,木块与桌面间的最大静摩擦力越大 当木块对桌面压力相同时,当水滴数增多时,木块与桌面间的最大静摩擦力先增大后减小
(4)由表中数据可得,水溢出时物体所受最大静摩擦力小于干燥时的最大静摩擦力
【解析】(1)木块未被拖动时,保持静止状态,水平方向上拉力与静摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,二者大小相等。
(2)实验需要控制水滴的数量(5 滴、10 滴……40 滴),因此必须用滴管精准滴水。
(3)横向对比同一水滴数列:水滴数相同时,f2(木块+钩码,压力大)始终大于f1(纯木块,压力小),说明当水滴数相同时,压力越大,最大静摩擦力越大;
对比同一压力组(纯木块/木块加钩码):水滴0→25滴,最大静摩擦力持续上升;水滴 25→溢出,最大静摩擦力持续下降,积水溢出时最大摩擦力远小于干燥状态下的最大静摩擦力。
(4)地面清洗后会形成一层水膜,当积水较多时,物体与地面间的最大静摩擦力会大幅减小,人行走时容易打滑摔倒,因此需要摆放 “小心地滑” 提示牌。
【变式练3】(2026福建)探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关,实验装置如图所示。
(1)图中滑轮的作用是________。
(2)一木块上下两面贴有粗糙程度不同的砂纸。拉动木板,数据记录如下表。
实验序号
1
2
3
木块放置情况
电子秤示数m/g
203.5
188.7
158.3
①电子秤示数越小,钩码受到的拉力越________,木块受到的滑动摩擦力越大。
②第1、2次实验,是探究滑动摩擦力大小与________的关系。
③分析第2、3次实验可得结论:在其他条件相同时,滑动摩擦力随________增大而增大。
【答案】(1)改变力的方向 (2) ①大 ② 接触面的粗糙程度 ③ 压力
【解析】(1)图中滑轮是定滑轮,定滑轮的作用是改变力的方向,将水平方向的拉力转为竖直方向。
(2)① 钩码静止时,钩码重力,电子秤的支持力,不变,电子秤示数 越小,支持力越小,因此钩码受到的拉力越大;
而木块静止时拉力大小等于滑动摩擦力,因此拉力越大滑动摩擦力越大。
② 第1、2次实验中,木块对木板的压力相同,只有接触面的粗糙程度不同,因此探究的是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
③ 第2、3次实验中,接触面粗糙程度相同,第3次实验中木块对木板的压力更大,由数据可得滑动摩擦力更大,因此结论为:其他条件相同时,滑动摩擦力随压力增大而增大。
重难点问题解题思维方法与技巧
一、重力弹力摩擦力的作图方法指南
(一)弹力作图
1.弹力的示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。
2.弹力的示意图要求:
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:压力、支持力、拉力的作用点在其接触面上,一般情况下力的作用点画在物体的重心上。
(3)用箭头标出力的方向:压力的方向垂直于接触面指向被压物体;支持力的方向垂直接触面指向被支持物体;拉力的方向根据具体情况确定。
(4)用英文字母标出力的符号:如压力N、支持力用F支持、拉力用F等。
(二)重力作图
A. 重力示意图画法:先找到物体的重心。后过重心沿重力的方向即竖直向下的方向画一条线段并标出箭头。
B. 画重力示意图的要求
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:重力的作用点在其重心上。
(3)用箭头标出力的方向:重力的方向竖直向下。
(4)用英文字母标出力的符号:重力用G。
(三)摩擦力作图
1. 摩擦力的三要素:
①大小:可用弹簧测力计进行测量。
②方向:与相对运动或相对运动趋势的方向相反,可能与物体的运动相同,可能与物体运动的方向相反,也可能与物体运动的方向不在一条直线上。
③作用点:两个物体的接触面上。
2. 摩擦力f示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。
注意:摩擦力的方向一定与接触面平行且与物体相对运动(或相对运动的趋势)方向相反.作用点在物体的接触面上。
3. 做摩擦力f示意图要求:
1)要做到“三定二标”。定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
2)用实心小圆点标出作用点。摩擦力的作用点在物体的接触面上。
3)用箭头标出力的方向。摩擦力方向一定与接触面平行且与物体相对运动(或相对运动的趋势)方向相反。
4)用英文字母标出力的符号。如摩擦力用f表示。
二、判定弹力的施力物体和受力物体的方法(难点问题举例说明)
(1)弹力是由施力物体形变产生,作用在受力物体上;
(2)形变是产生弹力的原因,“形变产生弹力”而不是“弹力产生形变”。
例如:一根弹簧的一端固定在竖直墙壁上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,这里弹簧形变后试图恢复原状所产生的力(弹力)是指弹簧对手的拉力和弹簧对墙的拉力。弹簧(施力物体)对手(受力物体)的拉力(弹力)作用在手上,是弹簧形变产生的。
例如:如图所示,一茶杯放在桌面上,对茶杯而言,茶杯受到向上的弹力,是由于桌面发生了形变,施力物体是桌面,受力物体是茶杯;对桌面而言,桌面受到向下的弹力,是茶杯施加的,是由于茶杯发生了形变产生的,施力物体是茶杯,受力物体是桌面。
三、解决探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验关键点
关键点1. 本实验体现两个物理研究方法:控制变量法和转换法;
关键点2. 测量摩擦力大小是依据:二力平衡的知识来进行的;
关键点3. 要测出摩擦力大小物体应做什么运动:匀速直线运动;
关键点4. 转换法应用:通过拉力的大小来反映摩擦力的大小;
关键点5. 实验时水平匀速拉动物体的原因:使拉力与摩擦力二力平衡;
关键点6. 对实验目的进行分析,弄清楚自变量、因变量和需要控制的变量。
(1)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(2)探究滑动摩擦力大小与接触面间压力的关系;
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系;
(4)探究滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系。
关键点7. 可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤:接触面相同,压力不同;
关键点8. 摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤:压力相同,接触面不同;
关键点9. 测量误差产生原因:很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差;
关键点10.实验中出现误差的改进方法:可以让弹簧测力计一端固定,另一端勾住木块,将木块水平放置在长木板上,然后直接拖动长木板,从而读出示数;
关键点11. 实验需要多次测量,得出多组数据的目的是:避免实验偶然性,得出普遍规律;
关键点12. 如果在木块移动过程中,不是匀速滑动而是加速滑动,弹簧测力计测出的结果比真实值要偏大;
关键点13.实验结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;
关键点14. 添加钩码的目的:为了探究摩擦力大小与压力的关系。
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第六章 熟悉而陌生的力
举一反三单元复习讲义目录
明确课标要求及考点考法....................................................................................................1
思维导图忆知识结构............................................................................................................2
单元知识梳理及易错点警示................................................................................................2
重要考点例题解析及变式练...............................................................................................9
考点一、重力弹力摩擦力的作图.......................................................................................9
考点二、力的作用效果......................................................................................................10
考点三、弹簧秤的使用与读数..........................................................................................11
考点四、探究物体重力与质量关系..................................................................................12
考点五、探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关.......................16
重难点问题解题思维方法与技巧......................................................................................19
一、重力弹力摩擦力的作图方法指南..............................................................................19
二、判定弹力的施力物体和受力物体的方法(难点问题举例说明)..........................20
三、解决探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验关键点..................................20
明确课标要求及考点考法
课标要求
1.通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
例1:通过实验,认识力的作用是相互的。
例2:通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢,也可以改变物体的形状。
2.能用示意图描述力。会测量力的大小。
考点
考法
考点一、重力弹力摩擦力的作图
以作图题形式考查
考点二、力的作用效果
以选择题、填空题形式考查
考点三、弹簧秤的使用与读数
以选择题、填空题、实验探究题形式考查
考点四、探究物体重力与质量关系
以选择题、实验探究题形式考查为常见
考点五、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
以选择题、填空题、实验探究题形式考查
思维导图忆知识结构
单元知识梳理及易错点警示
知识点一 力
1.力的概念及单位
(1)力的概念:力是物体对物体的作用。
(2)力的单位:力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
(3)力的相互作用:物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等,方向相反,作用在不同物体上)。两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体,反之,受力物体同时也是施力物体。
注意:对力的相互作用理解
(1)力不能脱离物体而单独存在,即有力作用就一定会涉及两个物体;
(2)一个物体是施力物体(受力物体)同时也是受力物体(施力物体);
(3)相互接触物体间不一定发生力的作用(如靠在一起的两个物体没有相互挤压),没有接触的物体间也有可能有力的作用(如磁铁吸引铁钉、电荷间作用)
(4)一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。
2.力的作用效果
(1)力的作用效果:力能改变物体的形状,使它发生形变; 力能改变物体的运动状态。
(2)物体运动状态的改变包括运动速度大小的改变和运动方向的改变,二者任一方面改变,物体运动状态都发生改变。
3. 力的三要素:力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。力的三要素都能影响力的作用效果。
4. 力的图示和示意图
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
【易错点警示】对相互作用力理解
(1)力不能脱离物体而单独存在,即有力作用就一定会涉及两个物体;
(2)一个物体是施力物体(受力物体)同时也是受力物体(施力物体);
(3)相互接触物体间不一定发生力的作用(如靠在一起的两个物体没有相互挤压),没有接触的物体间也有可能有力的作用(如磁铁吸引铁钉、电荷间作用)
(4)一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。
(5)物体间相互作用力同时产生、同时消失,没有先后、主次之分。如运动员用脚踢球时,球受到脚的作用力,同时脚也受到球的作用力;当球飞离脚时,球不再受脚的作用力,同时脚也不再受球的作用力。
(6)两个相互作用的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,分别作用在两个物体上。
知识点二 弹力
1. 形变
(1)弹性:物体在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来形状的性质。
(2)塑性:物体发生形变后不能自动地 恢复到原来形状 的性质。
(3)弹性限度:物体的弹性都有一定的限度,超过了这个限度,形变将无法恢复。
(4)区别:物体的弹性和塑性是相对的,发生弹性形变的物体,如果用力过大,将不能恢复到原来的形状。比如弯曲的直尺,如果用力过大将会被折断。
2. 弹力的概念
(1)定义:物体由于发生 弹性形变 而产生的力叫做弹力。
(2)弹力大小:弹力的大小是随着 物体形变程度 的变化而变化的。对同一物体而言,发生的 弹性形变程度 越大,产生的弹力越大。
(3)举例:拉力、压力、支持力、推力等。
说明:同其他一切作用力一样,物体之间的弹力的作用也是相互的。
注意:对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
3. 弹簧测力计
(1)用途:测量力的大小。
(2)构造:弹簧、指针、刻度盘。
(3)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
(4)弹簧测力计使用和读数
1)观察量程、分度值。
2)观察指针是否指在零刻度。
3)轻轻来回拉动挂钩几次,防止弹簧卡壳。
4)测力时,要使弹簧中心的轴线方向跟所测力的方向一致,使指针和外壳无摩擦,弹簧不要靠在刻度板上。
5)待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
【知识拓展】涉及弹簧伸长量与拉力关系的实验探究过程
如图所示,将弹簧固定在铁架台上,旁边立放一刻度尺,记下弹簧下端的初始位置,然后逐个增挂钩码,使弹簧所受的拉力逐渐增大,通过刻度尺读出每次弹簧的伸长量△l,将数据记录在下表中。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
弹簧伸长量△l/cm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4.5
【数据处理】
以钩码个数为横轴,以弹簧的伸长量△l为纵轴建立坐标系,将表中的数据在坐标轴上描点作图,得到钩码个数与△l的关系如下图所示。
【探究结论】
通过图象可以看出,在OA段,钩码个数越多,弹簧受到的拉力越大, 其伸长量就越长,弹簧的伸长量与拉力成正比,即在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。
【易错点警示】对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
知识点三 重力
1. 重力的概念
(1)重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(2)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
【注意】万有引力:宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在互相吸引的力即万有引力,牛顿发现万有引力。
2.重力的三要素
(1)重力的作用点—重心:重力在物体上的作用点叫重心。
(2)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(3)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(4)提高稳度的方法:一是增大支持面,二是降低重心。
(5)重力的方向:竖直向下(指向地心)。利用铅垂线来确定竖直方向,检查所砌的墙壁是否竖直。
(6)重力的大小:通常把重力的大小叫重量。重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(7)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,地球纬度高低有关)。
3. 物体重力与质量关系的探究
【做出猜想】质量越大,重力越大。
【实验步骤】
①把一个50g的钩码悬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大小。
②依次把2个、3个、4个、5个、6个、7个钩码悬挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,分别读出弹簧测力计的示数,并把数值记录在下面的表格中。
钩码个数
1
2
3
4
5
6
7
质量m/kg
0. 05
0. 10
0. 15
0. 20
0. 25
0. 30
0. 35
重力G/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.4
(3)数据处理和分析
用图象法处理实验数据,以质量m为横坐标、重力G为纵坐标建立坐标系,将表中的数据在坐标系中描点并连接这些点,作出重力大小跟质量的关系图象。
分析图象可知,此图线是一条过原点的直线,说明物体所受重力大小跟它的质量成正比,用g表示比值时,则有
【实验结论】物体所受的重力跟它的质量成正比。
【注意事项】
①实验时弹簧测力计的轴线一定要在竖直方向上,以免挂钩杆与外壳之间摩擦而产生误差。
②当钩码静止后才能读数,此时弹簧测力计的拉力大小才等于它所受的重力大小,并且读数也更方便、准确。
③由于50g钩码所受的重力大小不是一个整数,所以读数时应尽量准确些。
注意:重力与质量的区别
物理量
重力
质量
概念
由于地球的吸引而使物体受到的力
物体所含物质的多少
符号
G
m
单位
N
kg
位置影响
随位置的变化而变化
与物体所处的位置无关
计算公式
联系
物体所受的重力与质量成正比,比值为g,
【易错点警示】
易错点1:物体重心的位置
(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处,如图所示。
(2)质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。
(3)物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(4)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(5)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
易错点2:竖直向下与垂直向下不是一回事
“竖直向下”是指垂直于水平面向下,近似指向地心。“垂直向下”是指垂直于某个面向下,这个面不一定是水平面。所以“竖直向下”是“垂直向下”的一个特例,我们不能把重力方向说成是“垂直向下”。
G竖直向下,F垂直向下
知识点四 摩擦力
一、摩擦力
1.摩擦力概念: 两个相互接触的物体,当它们有相对运动或相对运动趋势时,在接触表面产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫摩擦力。
2.摩擦力产生的条件
物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件:第一:两物体相互接触;第二:接触面粗糙;
第三:两物体发生相对运动或相对运动趋势。
3.摩擦力大小的影响因素
(1)影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(2)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(3)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
4. 摩擦力的种类和应用
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
二、增大或者减小摩擦力的方法
1. 增大有益摩擦的方法:①增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹; ②增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大;③变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚; ④变湿摩擦为干摩擦。
2. 减小有害摩擦的方法:①使接触面变光滑;②减小压力;③用滚动代替滑动;④使接触面分离;⑤变干摩擦为湿摩擦。
三、探究影响滑动摩擦力大小的因素
注意:在探究影响摩擦力大小因素的实验中运用的实验方法有:控制变量法、转换法。
【猜想与假设】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。
【实验设计】用弹簧测力计水平拉动同一个木块在水平面上做匀速直线运动,每次只改变水平面的粗糙程度或压力的大小,控制其他条件不变,观察记录弹簧测力计的示数。
【实验过程】
(1)用弹簧测力计水平拉动木块在木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数。
(2)用弹簧测力计水平拉动同一个木块和砝码在同一木板上做匀速直线运动、记录弹簧测力计的示数。
(3)用弹簧测力计水平拉动同一木块在棉布上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数.
【实验记录】
实验序号
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面
1
一个木块
木板
5.0
2
一个木块、一个砝码
木板
7.0
3
一个木块
棉布
6.5
【实验分析】
(1)比较分析第1、2次实验记录,木块均在木板上水平匀速滑行,但压力大小不同,木块受到的滑动摩擦力大小不同,压力越大,滑动摩擦力越大,即滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关。
(2)比较分析第1、3次实验记录,木块所受的压力大小相同,但接触面的粗糙程度不同,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,即滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关。
【实验结论】滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【实验改进】方法:如图乙,拉动木块下面的长木板运动,保持弹簧测力计不动。
改进后优点:拉动长木板时,即使长木板没有匀速运动,对实验也没有影响,实验更容易操作;而且弹簧测力计相对于实验操作者静止,可使读数更准确。
【易错点警示】摩擦力方向的判定是易错点也是难点
1.摩擦力定义:两个相互接触的物体,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,这种力就叫做摩擦力。
2.摩擦力产生条件:①两物体相接触且接触面不光滑;②两物体间有压力;③两物体有相对运动的趋势或者相对运动。
3.(1) 两物体相接触且接触面光滑,则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(2) 两物体相接触且接触面不光滑,但两物体间没有压力;则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(3) 两物体相接触且接触面不光滑,若两物体间没有相对运动的趋势或者没有相对运动。
则不存在摩擦力,也可以说摩擦力为0,这时谈不上摩擦力方向问题。
(4)判断摩擦力方向问题关键看是否满足摩擦力产生的条件,三条件缺一不可。
A.物体在外力作用下在粗糙水平面处于静止,这时物体受到静摩擦力大小等于外力,方向与外力方向相反。
B.物体在外力作用下在粗糙水平面处于匀速直线运动,这时物体受到滑动摩擦力大小等于外力,方向与外力方向相反。
C.物体在粗糙斜面上处于静止,其运动趋势沿斜面向下,受到的静摩擦力方向沿斜面向上;
物体在粗糙斜面上向下运动,受到的滑动摩擦力方向沿斜面向上。
D.其他情形,主要就是紧紧抓住摩擦力定义及产生条件去判断。这里要注意的是:有时摩擦力的方向与运动方向一致。比如地面上两个物体,大的物体上面有个小的,拉着大的运动, 开始时由于惯性,小物体运动趋势向左,受到摩擦力方向向右, 则小物体受到的摩擦力就与运动方向相同。再比如你骑自行车自行车后轮的摩擦力是向前的跟运动方向一致。把滑块放在传送带上,共速前,滑块受到摩擦力方向与运动方向相同。
重要考点例题解析及变式练
考点一、重力弹力摩擦力的作图
【例题1】(2026河南)如图,某运动员手握拉环通过牵引绳向岸边拉皮划艇。请画出皮划艇所受重力和牵引绳对拉环拉力的示意图。(点为皮划艇的重心)
【答案】如图所示
【解析】重力的方向总是竖直向下的,点为皮划艇的重心,过重心画出重力G,牵引绳对拉环拉力的作用点在环上,过作用点沿绳子方向画出拉力F,据此作图。
【变式练1】(2026贵州)如图所示,羽毛球正在空中下落。请画出其所受重力的示意图。(点为重力的作用点)
【变式练2】(2025年甘肃省兰州市)如图所示,木块静止在光滑的斜面上,请画出木块的受力示意图。
【变式练3】(2026湖北)请在如图点画出向右运动的毛刷所受滑动摩擦力的示意图。
考点二、力的作用效果
【例题2】(2026青海)弓被拉弯说明力可以改变物体的( )
A. 运动状态 B. 质量 C. 形状 D. 惯性
【答案】C
【解析】A.弓被拉弯时速度大小、方向均未变化,运动状态未改变,故A错误;
B.质量是物体的固有属性,拉力不会改变弓的质量,故B错误;
C.弓被拉弯后形状发生变化,说明力可以改变物体的形状,故C正确;
D.惯性大小仅与物体质量有关,弓的质量不变,惯性不变,故D错误。
故选C。
【变式练1】“篮球进校园”活动的开展,使同学们越来越喜欢篮球运动,下列四个情境中力的作用效果属于使物体发生形变的是( )
A.篮球与篮筐撞击变扁 B.篮球在篮筐口转动后下落
C.篮球在空中沿弧线飞行 D.飞来的篮球被运动员接住
【变式练2】如图所示,吃汤圆、拉兔子灯是我国元宵节的风俗,将面团揉成汤圆________发生改变;停着的兔子灯被小朋友拉起,说明力可以使物体的_________发生改变。
【变式练3】(2025年四川省眉山市)2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功!返回舱回收着陆阶段,减速伞拉出并降速,如图甲所示,以伞为参照物,返回舱是______的。在返回舱距离地面1m左右时,反推发动机点火,如图乙所示,将返回舱的速度降低到1~2m/s,实现平稳着陆,说明力可以改变物体的____________。
考点三、弹簧秤的使用与读数
【例题3】(2025年四川省乐山市)如图所示,将一物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为________N;把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将_________。
【答案】2.2;变大
【解析】图中弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N下方第1个小格处,因此示数为2.2N。此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体重力为2.2N。
当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力外,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力。因此,弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
【变式练1】(2026山东)东汉郑玄在注解《考工记·弓人》时写道“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺”。大意是……重物每增加一石,弓就会多张开一尺,示意如图。下列测量工具的工作原理与之相同的是( )
A. 弹簧测力计 B. 托盘天平 C. 刻度尺 D. 量筒
【变式练2】如图所示,手对弹簧测力计挂钩的拉力是_______N;若在弹簧测力计两端沿水平方向各加2N的拉力F1、F2,弹簧测力计的示数为___N。
【变式练3】如图所示,在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加6N拉力并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为( )
A.0N B.3N C.6N D.12N
考点四、探究物体重力与质量关系
【例题4】小明同学在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中,得到下表中的实验数据:
实验次数
被测物体
物体质量m/kg
重力G/N
比值
1
物体1
0.1
0.99
9.9
2
物体2
0.4
3.88
9.7
3
物体3
0.5
①
②
(1)实验中,需要的测量工具包括弹簧测力计以及 ;
(2)测量物体重力前,除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 方向调零;
(3)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 状态,这时弹簧测力计的示数(即拉力大小)就等于物体的重力;
(4)第3次实验“物体3”的重力如图a所示(物体处于静止状态),根据实验结果,表格中第3次实验的数据①处应填 ②处应填 ;
(5)根据上面的实验结果得出实验结论: ;
(6)该组同学利用身边的器材取了质量不同的课本、文具盒、压卷石各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明同学的做法 ;
A.不合理,因为他没有用同种物质的物体做实验
B.不合理,因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C.合理,因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系
(7)月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力是地球对地面附近同一物体引力的六分之一、若一个连同随身装备共102kg的航天员到达月球表面,根据上面的实验结果,月球对他的引力是 ;
(8)小明对太空中的星球比较感兴趣,他从网上查得甲、乙两个星球表面上物体的重力(G)与其质量(m)的关系如图b所示,从图中信息可知,相同质量的物体在甲星球表面上的重力 (填“大于”“等于”或“小于”)其在乙星球表面上的重力。
【答案】(1) 天平(2) 竖直 (3) 静止(4) 4.9 9.8(5) 物体所受重力与质量成正比(6) C (7) 166.6N (8) 大于
【解析】(1)探究“重力的大小跟质量的关系”时,需要测量质量和重力,需要的测量工具是天平和弹簧测力计。
(2)测量重力时,弹簧测力计竖直放置,因而使用前竖直方向进行调零。
(3)弹簧测力计测量物体重力的原理是二力平衡,物体处于静止状态时,弹簧测力计的拉力等于物体的重力。
(4)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,“物体3”的重力G=4.9N,比值
(5)根据重力与质量的实验数据,质量增加几倍,重力也增加几倍,且的比值保持不变,说明物体所受的重力跟它的质量成正比。
(6)重力和质量的比值与物质的种类无关,为了使得实验结果具有普遍性,可以换用不同物体进行实验,故C符合题意。
(7)一个连同随身装备共102kg的航天员,地球对航天员的引力
由月球对它表面附近物体的引力是地球对地面附近同一物体引力的可得,月球对他的引力
(8)在图像画一个竖直的辅助线可知,相同质量的物体在甲球表面上的重力大于其在乙星球表面上的重力。
【变式练1】某同学“探究重力与质量的关系”的实验,根据测量的不同质量钩码所受重力数据画出的G-m图像如图所示。下列说法不正确的是( )
A.质量为的物体所受的重力为
B.物体所受的重力与它的质量成正比
C.重力与质量的关系式为
D.若用石块代替钩码进行该实验,能够得到相同结论
【变式练2】小东同学在探究重力与质量的关系时,得到的实验数据如下表所示。
实验序号
物体质量m/kg
重力G/N
比值G/m(N·kg-1)
1
0.1
0.98
9.8
2
0.2
1.96
9.8
3
0.3
2.94
9.8
(1)在探究过程中,需要的测量工具有______________;
(2)分析上表中实验数据,得出的结论:物体所受重力与物体的质量成_______比。(选填“正”或“反”)
(3)利用弹簧测力计测量钩码重力时,使测力计内弹簧伸长的力是_________;
A.钩码的重力 B.钩码和弹簧测力计的总重力
C.钩码对弹簧的拉力 D.弹簧对钩码的拉力
(4)实验中测量多组数据的目的是_________________________________。
(5)在通常情况下,我们认为g等于9.8N/kg,但经过科学家的精确测量,发现在不同的地理位置,g值存在着微小差异。下表为不同地方的g值大小,观察分析数据,回答问题。
地点
赤道
高明
北京
莫斯科
北极
g值大小
9.780
9.788
9.801
9.816
9.832
地理纬度
0°
22°90′
39°56′
55°45′
90°
猜想:g值的大小可能与____________有关,其越高,g值越________。
【变式练3】某兴趣小组在探究“影响物体重力大小的因素”的实验中,进行了如下实验探究。
(1)实验记录如表:
实测物体
物质质量m(kg)
重力G(N)
G与m的比值(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
①在探究过程中,需要的测量工具有_________、______________;
②在探究过程中,实验记录如表:表中空缺的地方应填________N/kg;
(2)根据表中测量的实验数据分析,下列图像中能正确描述物体所受的重力G与质量m关系的图像是________;
A. B. C. D.
考点五、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
【例题5】(2026黑龙江龙东)某小组在探究影响滑动摩擦力大小因素时,根据生活经验提出猜想:滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力大小和接触面的粗糙程度有关。
(1)为了验证猜想,小组利用弹簧测力计、木块、长木板、钩码等器材进行实验。当用弹簧测力计拉着木块沿水平长木板做匀速直线运动时,根据________知识,木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)比较甲、乙两次实验可知:当其他条件相同时,接触面所受压力越大,滑动摩擦力越________。
(3)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,小组在乙图实验器材的基础上提出两种方案进行实验。方案一是将A木板换成表面更粗糙的B木板,方案二是在A木板上铺上毛巾。你认为方案________是合理的,理由是________。
(4)在交流过程中,小组提出实验中遇到一些困难,请你写出操作过程中可能存在的困难:________。(写出一条即可)
【答案】(1)二力平衡 (2)大 (3) 一 探究摩擦力与接触面粗糙程度关系时,需控制压力及接触面的材质相同,只能改变接触面的粗糙程度,因此选方案一更合理。
(4)很难让木块保持匀速直线运动
【解析】(1)当弹簧测力计拉着木块沿水平长木板做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,水平方向的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡知识,二者大小相等,因此滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小。
(2)甲、乙两次实验接触面粗糙程度相同,乙中木块增加了钩码,对接触面的压力更大,由图知弹簧测力计示数从1.2N增大到1.6N,因此可得:其他条件相同时,接触面所受压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,核心是控制变量法,需要保持其他条件不变,只改变接触面粗糙程度,两种方案中,方案一更换木板,材质相同,只改变了接触面的粗糙程度,符合要求,而方案二加毛巾在改变接触面粗糙程度的同时,还改变了接触面的材质,存在两个变量,不符合控制变量法。故选择方案一。
(4)实验过程中,很难一直拉动木块保持匀速直线运动,因此会出现弹簧测力计示数不稳定、读数困难的问题。
【变式练1】(2026湖北武汉) 在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,同学们用弹簧测力计、几个钩码、一个塑料块、一块长木板、两块材料相同但表面粗糙程度不同的绒布进行实验,实验数据如下表所示。
序号
接触面
压力
摩擦力
1
长木板
5.6
1.5
2
长木板
2.6
0.7
3
绒布1
5.6
1.9
4
绒布1
2.6
0.9
5
绒布2
5.6
1.7
(1)比较3和5两组数据可知,滑动摩擦力大小与__________有关。比较__________两组数据可知,滑动摩擦力大小与接触面受到的压力有关。
(2)比较2和5两组数据,有同学提出下列结论,无法从实验数据中得出的是__________(填序号)。
①滑动摩擦力大小跟接触面的材料有关
②滑动摩擦力大小跟接触面的粗糙程度有关
【变式练2】(2026江苏连云港)许多公共场合的地面用水清洗后会摆上“小心地滑”的提示牌,这一现象引发了小明的思考:水对物体间的摩擦力有何影响?他找来木块、水平木质桌面、钩码、力传感器等器材进行探究。如图所示,使用力传感器对木块施加水平拉力,缓慢增大拉力直至木块被拖动,发现木块被拖动瞬间拉力最大,老师告诉小明这个最大拉力的大小等于木块与桌面间最大静摩擦力的大小。小明随即探究水对木块与木质桌面间最大静摩擦力的影响。他在木块与桌面间加水并涂抹均匀,缓慢增大拉力直至木块被拖动,记录最大静摩擦力的大小。不断复原、加水,并记录相应最大静摩擦力的大小。加40滴水后,直接加大量水至木块放上后四周有水溢出,测量此时最大静摩擦力的大小。待木块与桌面干燥后,在木块上增加4个钩码,重复以上步骤。获得实验数据如表所示。
实验次序
水滴数
木块最大静摩擦力
木块+钩码最大静摩擦力
实验次序
水滴数
木块最大静摩擦力
木块+钩码最大静摩擦力
1
0
0.532
1.612
6
25
1.970
3.398
2
5
0.848
1.933
7
30
1.850
2.909
3
10
1.197
2.421
8
35
1.744
2.770
4
15
1.516
2.854
9
40
1.717
2.644
5
20
1.890
3.133
10
溢出
0.428
1.556
(1)实验过程中,木块未被拖动时,力传感器对木块的拉力大小________(选填“大于”“小于”或“等于”)桌面对木块的摩擦力大小。
(2)为了完成本次实验,所用实验器材除图中标注的外,还必需有的实验器材是_________。
(3)分析实验数据可得出结论:①________;②________。
(4)许多公共场合的地面用水清洗后会摆上“小心地滑”的提示牌,理由是________。
【变式练3】(2026福建)探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关,实验装置如图所示。
(1)图中滑轮的作用是________。
(2)一木块上下两面贴有粗糙程度不同的砂纸。拉动木板,数据记录如下表。
实验序号
1
2
3
木块放置情况
电子秤示数m/g
203.5
188.7
158.3
①电子秤示数越小,钩码受到的拉力越________,木块受到的滑动摩擦力越大。
②第1、2次实验,是探究滑动摩擦力大小与________的关系。
③分析第2、3次实验可得结论:在其他条件相同时,滑动摩擦力随________增大而增大。
重难点问题解题思维方法与技巧
一、重力弹力摩擦力的作图方法指南
(一)弹力作图
1.弹力的示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。
2.弹力的示意图要求:
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:压力、支持力、拉力的作用点在其接触面上,一般情况下力的作用点画在物体的重心上。
(3)用箭头标出力的方向:压力的方向垂直于接触面指向被压物体;支持力的方向垂直接触面指向被支持物体;拉力的方向根据具体情况确定。
(4)用英文字母标出力的符号:如压力N、支持力用F支持、拉力用F等。
(二)重力作图
A. 重力示意图画法:先找到物体的重心。后过重心沿重力的方向即竖直向下的方向画一条线段并标出箭头。
B. 画重力示意图的要求
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:重力的作用点在其重心上。
(3)用箭头标出力的方向:重力的方向竖直向下。
(4)用英文字母标出力的符号:重力用G。
(三)摩擦力作图
1. 摩擦力的三要素:
①大小:可用弹簧测力计进行测量。
②方向:与相对运动或相对运动趋势的方向相反,可能与物体的运动相同,可能与物体运动的方向相反,也可能与物体运动的方向不在一条直线上。
③作用点:两个物体的接触面上。
2. 摩擦力f示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。
注意:摩擦力的方向一定与接触面平行且与物体相对运动(或相对运动的趋势)方向相反.作用点在物体的接触面上。
3. 做摩擦力f示意图要求:
1)要做到“三定二标”。定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
2)用实心小圆点标出作用点。摩擦力的作用点在物体的接触面上。
3)用箭头标出力的方向。摩擦力方向一定与接触面平行且与物体相对运动(或相对运动的趋势)方向相反。
4)用英文字母标出力的符号。如摩擦力用f表示。
二、判定弹力的施力物体和受力物体的方法(难点问题举例说明)
(1)弹力是由施力物体形变产生,作用在受力物体上;
(2)形变是产生弹力的原因,“形变产生弹力”而不是“弹力产生形变”。
例如:一根弹簧的一端固定在竖直墙壁上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,这里弹簧形变后试图恢复原状所产生的力(弹力)是指弹簧对手的拉力和弹簧对墙的拉力。弹簧(施力物体)对手(受力物体)的拉力(弹力)作用在手上,是弹簧形变产生的。
例如:如图所示,一茶杯放在桌面上,对茶杯而言,茶杯受到向上的弹力,是由于桌面发生了形变,施力物体是桌面,受力物体是茶杯;对桌面而言,桌面受到向下的弹力,是茶杯施加的,是由于茶杯发生了形变产生的,施力物体是茶杯,受力物体是桌面。
三、解决探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验关键点
关键点1. 本实验体现两个物理研究方法:控制变量法和转换法;
关键点2. 测量摩擦力大小是依据:二力平衡的知识来进行的;
关键点3. 要测出摩擦力大小物体应做什么运动:匀速直线运动;
关键点4. 转换法应用:通过拉力的大小来反映摩擦力的大小;
关键点5. 实验时水平匀速拉动物体的原因:使拉力与摩擦力二力平衡;
关键点6. 对实验目的进行分析,弄清楚自变量、因变量和需要控制的变量。
(1)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(2)探究滑动摩擦力大小与接触面间压力的关系;
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系;
(4)探究滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系。
关键点7. 可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤:接触面相同,压力不同;
关键点8. 摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤:压力相同,接触面不同;
关键点9. 测量误差产生原因:很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差;
关键点10.实验中出现误差的改进方法:可以让弹簧测力计一端固定,另一端勾住木块,将木块水平放置在长木板上,然后直接拖动长木板,从而读出示数;
关键点11. 实验需要多次测量,得出多组数据的目的是:避免实验偶然性,得出普遍规律;
关键点12. 如果在木块移动过程中,不是匀速滑动而是加速滑动,弹簧测力计测出的结果比真实值要偏大;
关键点13.实验结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;
关键点14. 添加钩码的目的:为了探究摩擦力大小与压力的关系。
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