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力和运动
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第八章
科学知识梳理
知|识|梳|理
力与运动
牛顿第一定律
力的平衡
力与运动的关系
科学知识梳理
牛顿第一定律
内容:一切物体在不受 作用时,总保持_____________状态或_______状态
惯性
外力
匀速直线运动
静止
定义:一切物体都有保持自身原有的 __状态或
________________状态的性质,我们把物体的这种性质叫做惯性
静止
匀速直线运动
生活中的惯性
利用惯性:跳远助跑,甩去雨伞上的水,踢出去的足球能继续飞行
防止惯性的危害:汽车司机要系_______,开车时要保持_______
安全带
车距
科学知识梳理
力的平衡
力的合成
同一直线上二力的合成
二力同向:合力大小等于二力大小之_____
平衡状态:物体处于_____状态或_________________状态
和
差
静止
合力与分力
二力平衡:当物体在两个力的作用下处于______状态时,就叫做二力平衡
二力平衡的条件:同时作用在一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且在同一直线上(简记为“同体、等大、反向、共线”)
二力反向:合力大小等于二力大小之____
匀速直线运动
平衡
科学知识梳理
力与运动的关系:力是改变物体____________的原因,物体在不受力或受平衡力作用时将会保持________状态或________________状态;物体受到___________作用时,运动状态将发生改变
运动状态
静止
匀速直线运动
非平衡力
力与运动
牛顿第一定律
力的平衡
图|说|教|材
教材图片 图片解读
如图所示,小车在水平面上运动时,水平面越光滑,小车受到的摩擦阻力就越_____,小车前进的距离就越______
小
科学知识梳理
远
教材图片 图片解读
如图所示,汽车紧急刹车,乘客的身体向_____倾倒,这是_______现象
前
科学知识梳理
惯性
教材图片 图片解读
如图所示,如果一个力对物体的作用效果与几个力同时对物体作用的效果_______,那么这个力就叫做那几个力的_______
科学知识梳理
相同
合力
教材图片 图片解读
通过如图所示实验探究得出二力平衡的条件是:同时作用在一个物体上的两个力,大小_______,方向_______,并且在同一_______上
相等
相反
科学知识梳理
直线
教材图片 图片解读
如图所示实验表明,一切物体,只要受到的力不______,它的运动状态就会_______
平衡
科学知识梳理
改变
科学方法概览
物理研究方法 该方法在本章的应用
科学推理法 牛顿第一定律
控制变量法 探究物体不受力时的运动
转换法 阻力的大小通过物体在不同水平面上运动的距离来反映
等效替代法 合力与分力
易|错|概|念|辨|析
判断下列说法的正误,并对错误的说法分析指正。
( )1.不受外力作用时,物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。
分析指正:
____________________________________________________________________________________________________。
√
科学应用举例
( )2.只有不受外力作用时,物体才具有惯性。
分析指正:
____________________________________________________________。
×
科学应用举例
惯性是物体固有的属性,一切物体在任何情况下都具有惯性
( )3.物体在特定的情况下可能没有惯性。
分析指正:
_________________________________________________________________________________________。
×
科学应用举例
惯性是物体固有的属性,一切物体在任何情况下都具有惯性,不管物体是运动的还是静止的
( )4.物体的运动速度越大,惯性也越大。
分析指正:
________________________________________________________________________________________________。
×
科学应用举例
物体惯性的大小只与物体的质量有关。质量越大,物体的惯性越大,与物体运动速度的大小无关
( )5.交通提示语“车辆起步,站稳扶好”,是防止惯性带来危害。
分析指正:
_______________________________________________________________________________________________________________。
√
科学应用举例
( )6.泼水时,盆留在手中,水受到惯性力的作用飞了出去。
分析指正:
__________________________________________________________________________________________________________。
×
泼水时,盆留在手中,水由于惯性飞了出去,而不是受到惯性力作用;惯性是物体本身具有的一种性质,不是力
科学应用举例
( )7.壁虎趴在竖直的墙面上静止不动,墙对壁虎的摩擦力和壁虎受到的重力是一对平衡力。
分析指正:
______________________________________________________。
√
科学应用举例
( )8.林红同学站在水平地面上,她受到的重力与地面对她的支持力是一对相互作用力。
分析指正:
_________________________________________________________________________________。
×
科学应用举例
林红同学受到的重力与水平地面对她的支持力满足二力平衡的四个条件,是一对平衡力
( )9.自由下落的小球处于平衡状态。
分析指正:
_____________________________________________________。
×
科学应用举例
自由下落的小球速度越来越大,所以小球处于非平衡状态
( )10.运动速度为零的物体,一定处于平衡状态。
分析指正:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
×
科学应用举例
运动速度为零的物体,不一定处于平衡状态。如果物体在一段时间内,速度保持为零,则物体处于平衡状态。如果物体只是在某一时刻速度为零,则物体处于非平衡状态
重|点|考|点|剖|析
考点一 牛顿第一定律及惯性
本考点主要考查探究物体不受力时怎样运动、牛顿第一定律的应用、惯性的利用与防止、解释惯性现象。多以选择题、填空题和实验探究题的形式出现。
科学应用举例
例1 关于牛顿第一定律的理解,下列说法正确的是( )
A.牛顿第一定律是直接由实验得出的
B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.不受力的物体,只能保持静止状态
D.如果物体不受力的作用,原来运动的物体将保持原有的速度一直做匀速直线运动
科学应用举例
D
[解析] 牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学的推理而得出的,故A错误;
物体不受力或受平衡力作用时做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持,故B错误;
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,故C错误;
如果物体不受外力作用,原来运动的物体将保持原有的速度做匀速直线运动,故D正确。
科学应用举例
例2 如图8-T-1甲、乙所示是小车载着木块向右运动过程中发生的现象。根据现象判断下列说法中正确的是( )
A.都是小车突然加速时发生的
B.都是小车突然减速时发生的
C.图甲中小车突然减速,图乙
中小车突然加速
D.图甲中小车突然加速,图乙中小车突然减速
科学应用举例
D
图8-T-1
[解析]图甲中木块与小车一起向右运动,当小车突然加速时,木块下端受摩擦力随车加速,木块上端由于惯性仍保持原来的低速状态,使得木块向左倾倒;图乙中木块与小车一起向右运动,当小车突然减速时,木块下端受摩擦力随车减速,木块上端由于惯性仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒。
科学应用举例
考点二 二力平衡及其应用
本考点主要考查根据二力平衡的条件判断某两个力是否为平衡力或求解力、二力平衡的条件的探究等。多以填空题、选择题、实验探究题的形式出现。
科学应用举例
例3 如图8-T-2所示,林红同学用手握住矿泉水瓶静止在空中,此时水瓶受到的_______和手对瓶的摩擦力是一对平衡力。当林红把瓶中水喝完后,仍把瓶子握在手中静止,则摩擦力_______(选填“变大”
“变小”或“不变”)。
科学应用举例
重力
变小
图8-T-2
[解析]矿泉水瓶静止不动,此时瓶处于静止状态,矿泉水瓶受到平衡力的作用,即瓶受到的重力和摩擦力是一对平衡力。当瓶中水喝完后,仍握在手中静止,重力减小,重力与摩擦力是一对平衡力,故摩擦力减小。
科学应用举例
考点三 力与运动的关系
本考点主要考查根据物体受力情况判断运动状态、根据物体的运动状态求解力的大小或变化、方向等。常以选择题和填空题的形式出现。
科学应用举例
例4 关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到力的作用就会运动
B.做匀速直线运动的物体一定不受力的作用
C.物体受到力的作用,运动状态一定改变
D.物体运动状态改变时,一定受到力的作用
科学应用举例
D
[解析]物体受到力的作用不一定运动,当物体受到平衡力作用时,其运动状态不变,即处于静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;做匀速直线运动的物体,可能不受力,也可能受到平衡力的作用,故B错误;只有物体受到非平衡力作用时,其运动状态才会发生变化,故C错误;物体运动状态改变时,一定受到力的作用,且是非平衡力的作用,因为力是改变物体运动状态的原因,故D正确。
科学应用举例
例5 如图8-T-3甲所示,一木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平台面上,木块受到水平向右的拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示,物体的运动速度v的大小与时间t的关系如图丙所示,
科学应用举例
图8-T-3
6 s时撤去力F,同时木块从台面滑出。忽略空气阻力。0~2 s,木块处于静止状态,所受静摩擦力为_____N;2~
4 s,木块加速运动,所受滑动摩擦力为_____N;4~6 s,木块做___________运动,所受滑动摩擦力为_____N;t=
5 s时,木块受到的合力为_____;木块离开水平台面后继续向前运动是因为________________。
科学应用举例
2
4
匀速直线
4
0
木块具有惯性
[解析]由v-t图像可知,0~2 s内木块速度为0,木块处于静止状态;由F-t图像可知,0~2 s内,木块受到的拉力为2 N,而木块受平衡力作用,因此木块受到的摩擦力等于拉力,大小为2 N。由v-t图像可知,木块在4~6 s内,运动速度不变,因此木块做匀速直线运动,受平衡力作用,木块受到的合力为0,即木块受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,根据F-t图像可知,此时木块受到的滑动摩擦力为4 N。根据v-t图像可知,2~4 s内,木块做加速直线运动,由于滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与速度大小无关,因此木块受到的滑动摩擦力仍为4 N。木块离开水平台面后继续向前运动是因为木块具有惯性。
科学应用举例
重|点|实|验|突|破
实验一 电功率的测量
例6 [2019·鄂尔多斯改编] 如图8-T-4甲所示,浩浩为探究“阻力对物体运动的影响”,每次都让小车从斜面顶端由静止开始滑下,改变水平面的粗糙程度,测量小车在水平面上滑行的距离。
科学应用举例
科学应用举例
图8-T-4
(1)图甲中,使同一小车每次都从同一斜面的___________由静止滑下,目的是使小车到达水平面时的速度相同。如图乙所示,小车在木板上滑行的距离为________cm。
(2)实验时,小车每次都滑到水平面上运动,小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到______和________,其作用效果相互抵消,相当于小车只受阻力f的作用(即合力F合=f)。
科学应用举例
同一高度
20.00
重力
支持力
(3)由图甲可知,小车在水平面上运动时速度减小是因为受到___________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用;小车所受阻力越小,运动的距离就越远,速度减小得就越_____,如果阻力为零,小车将___________________。在此实验基础上通过推理可知,物体的运动___________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
科学应用举例
非平衡力
慢
做匀速直线运动
不需要
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
(1)浩浩评估实验时发现,本实验装置还可以探究物体速度变化快慢与阻力(合力)的定量关系,在老师的指导下,他用类比的方法联想到:物体运动的快慢等于路程与时间之比,用速度v来表示,那么速度变化快慢就等于速度的变化量与时间之比,用加速度a来表示,他重新实验对这个问题进行了研究,得到下表所示数据:
科学应用举例
科学应用举例
实验次数 水平接触面 小车 质量m/kg 初速度 v0/(m·s-1) 末速度 v1/(m·s-1) 减速所用时间t/s 速度减 小快慢a/(m·s-2) 阻力
f/N
1 毛巾 0.04 1 0 0.1 10 0.4
2 棉布 0.04 1 0 0.2 5 0.2
3 木板 0.04 1 0 0.4 2.5 0.1
对数据进行定量研究,分析可知:同一物体速度变化快慢a与阻力f的关系式为_______________________。
(2)小勇也在探究小车在三种水平面上的运动情况,结果发现小车直接冲出棉布末端,在目前仅有的实验器材基础上,他采取了_______________的方法完成了整个实验探究过程。
科学应用举例
a=25 m/(N·s2)×f
减小斜面倾角
(3)交流讨论时,薇薇说:高速路上,满载的大货车很难停下来,而小轿车却容易得多。试猜想,速度变化的快慢a可能还与_______有关。
(4)在探究阻力对物体运动的影响过程中采用了科学推理法、____________和________三种研究方法。
科学应用举例
质量
控制变量法
转换法
科学应用举例
科学应用举例
例7 如图8-T-5甲所示,在“探究二力平衡条件”的实验中:
科学应用举例
图8-T-5
(1)林红同学把木块放在相对_______(选填“光滑”或“粗
糙”)的水平桌面上,向两端的小盘里加砝码,当两盘砝码的质量_______(选填“相等”或“不相等”)时,木块静止。
科学应用举例
光滑
相等
(2)图甲中左盘砝码质量为10 g,右盘砝码质量为11 g,木块仍然保持静止,那么造成这种现象的原因是木块和桌面之间存在_________;这时木块在水平方向上受到的是______(选填“平衡”或“非平衡”)力。要避免这种现象产生,请你对该实验装置提出改进意见:_____________________________________________。
科学应用举例
摩擦力
平衡
用小车代替木块,用较光滑的水平面代替桌面
(3)有同学保持两盘中砝码的质量相等,把木块扭转一个角度,使拉力F1和F2不在同一直线上,松手后木块将会_______。
(4)实验中当木块受到的两个力F1和F2的大小_______,方向_______,且在同一直线上时,木块才能平衡。
科学应用举例
转动
相等
相反
(5)有同学认为乙实验装置中用小车进行实验优于甲实验方案,其主要原因是____(填字母)。
A.小车比较容易获取
B.减小摩擦力对实验结果的影响
C.小车容易扭转
D.容易让小车在水平方向上保持平衡
科学应用举例
B
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
(1)小勇用如图8-T-6所示装置探究二力平衡条件,他将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在两线端挂上钩码(规格相同),使作用在小卡片上的两个拉力方向______,并通过调整_____________来改变拉力的大小。
科学应用举例
相反
钩码的数量
图8-T-6
(2)当小卡片平衡时,小勇将小卡片转过一个角度,松手后小卡片_______(选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是探究____________________________________。
科学应用举例
不能
不在同一直线上的两个力能否平衡
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在如图所示情况下,小勇下一步的操作是:
_____________________。
科学应用举例
把小卡片剪成两半
(4)在探究二力平衡条件时,为了很好地完成实验探究,应该最后验证_____(填字母)。
A.不在同一直线上的二力能否平衡
B.不在同一物体上的二力能否平衡
C.大小不等的二力能否平衡
D.方向不相反的二力能否平衡
科学应用举例
B
【开放探究】
学习关于物体的平衡条件时,小明同学提出了下列疑问:只受一个力作用的物体能保持平衡吗?只受两个力作用的物体一定处于平衡状态吗?物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗?为此他做了如图8-T-7所示实验,探究物体处于平衡状态时的受力情况。
科学应用举例
科学应用举例
图8-T-7
他将一小球用一根细线悬挂起来,如图(a)所示,剪断细线后小球落下,如图(b)所示。他又将一小球用两根细线悬挂起来,如图(c)所示,剪断其中的一根细线,小球发生摆动,如图(d)所示。通过实验他的疑问得到解决。根据实验现象及相关条件,小明同学归纳得出初步结论。
(空气阻力忽略不计)
科学应用举例
(1)由图(a)和(b)可知:_____________________________________。
(2)由图(a)和(d)可知:__________________________________________。
(3)由图(a)和(c)可知:__________________________________________。
科学应用举例
只受一个力作用的物体不能保持平衡
只受两个力作用的物体不一定处于平衡状态
物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用
[解析] (1)图(a)中的小球是在拉力和重力作用下处于静止状态的;当将细线剪断后,由图(b)可知,小球只受到重力作用,并且小球加速下降,因此只受一个力作用的物体不能保持平衡。
(2)由图(a)和(d)可知,两种情况下小球都受到两个力的作用,图(a)中小球静止,处于平衡状态;图(d)中小球摆动,并且运动路径是曲线,因此图(d)中的小球不是平衡状态。由此可知:只受两个力作用的物体不一定处于平衡状态。
科学应用举例
(3)由图(a)和(c)可知,两种情况下小球都处于静止状态(即都为平衡状态),而图(a)中小球受到重力和拉力作用,即两个力共同作用使小球处于静止状态;图(c)中的小球受到两条细线的拉力和重力作用,即三个力共同作用使小球处于静止状态,因此物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。
科学应用举例
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