一、牛顿第一定律(又叫惯性定律)
1.阻力对物体运动的影响:让同一小车从同一斜面的同一高度自由滑下(控制变量法),是为了使小车滑到斜面底端时有相同的速度;阻力的大小用小车在木板上滑动的距离的长短来体现(转换法)。
2.牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
3.牛顿第一定律是通过实验事实和科学推理得出的,它不可能用实验来直接验证。
4.物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。惯性是物体本身固有的一种属性。一切物体任何时候、任何状态下都有惯性。
【注意】1.牛顿第一定律是指物体在不受外力作用时的状态,而惯性是物体保持原来状态的一种性质,所以牛顿第一定律与惯性是有区别的。一切物体都具有惯性。
2.惯性不是力,不能说惯性力的作用,惯性的大小只与物体的质量有关,与物体的形状、速度、物体是否受力等因素无关。
二、二力平衡
1.物体处于静止或匀速直线运动状态时,称为平衡状态。物体处于平衡状态时,受到的力叫平衡力。
2.二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、作用在同一直线上(同物、等大、反向、同线),这两个力就相互平衡。
3.二力平衡条件的应用
①根据受力情况判断物体的运动状态:
当物体不受任何力作用时或受到平衡力作用时,物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。当物体受非平衡力作用时,物体的运动状态一定发生改变。
②根据物体的运动状态判断物体的受力情况:
当物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)时,物体不受力或受到平衡力。当物体处于非平衡状态(加速或减速运动、方向改变)时,物体受到非平衡力的作用。
【注意】
1.在判断物体受平衡力时,要注意运动的方向性,先判断物体在什么方向(水平方向还是竖直方向)处于平衡状态,然后才能判断物体在什么方向受到平 衡力。
2.解题的过程中,常常被忽略的一个条件是一对平衡力中的两个力必须作用在同一个物体上。
3.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
三、摩擦力
1.两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或将要发生相对运动时,就产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。摩擦力可分为静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦三种。
2.测量摩擦力的方法:用弹簧测力计拉物体做匀速直线运动,摩擦力的大小与弹簧测力计的读数相等。原理:物体做匀速直线运动时,物体在水平方向的拉力和摩擦力是一对平衡力(二力平衡)。
3.增大有益摩擦的方法:增大压力、增大接触面的粗糙程度。
减小有害摩擦的方法:减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动摩擦代替滑动摩擦、使两接触面分离(加润滑油、气垫)。
【注意】
1.影响滑动摩擦力大小的因素只有压力的大小和接触面的粗糙程度两个方面,与接触面大小、运动速度无关。
2.摩擦力不一定是阻力,如一般家用小汽车前轮与地面的摩擦力为动力,后轮与地面的摩擦力为阻力;自行车后轮与地面的摩擦力为动力,前轮与地面的摩擦力为阻力。
例1、小金在进行百米赛跑时经历了加速、减速等阶段,最终冲过终点线。以下关于惯性的说法正确的是( )
A.小金加速跑时的惯性比减速跑时大
B.小金冲过终点线,停下来时没有惯性
C.小金整个跑步过程惯性大小不变
D.小金在加速、减速等运动状态改变时才有惯性
例2、向前直线行驶的车内,小明给小芳连拍两张照片,如图所示。拍照过程中,车可能( )
A.向西加速 B.向东加速C.向西减速 D.向东减速
例3、健身者在没有其它辅助的情况下,下列姿势不可能在水平地面上保持的是( )
A. B. C. D.
例4、如图所示,已知A的重力是10N,B的重力是15N,小车向右做匀速直线运动,则小车受到的摩擦力方向向____,大小为____N。若此时在右侧再增加一个大小为1N的力,小车所受的摩擦力为____N。
例5、如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在12N的水平推力F1作用下,A、B一起作匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动(如图乙所示),则拉力F2=________N;此时木块A所受的摩擦力为________N。
例6、在《二力平衡条件》一课中,教材设计了一个活动,在一块正方形轻质木板两对角位置打上两个小孔A和B,并在A和B间画一条对角线。用两个弹簧测力计通过细绳分别对木板施加力。
(1)现在由一位同学用手按住木板,另两位同学拉住弹簧测力计对木板施加力,力的方向如图所示,拉力大小保持相等;当按住木板的同学放开手后,可以观察到木板 ________ 。
(2)两位施加力的同学继续用力使得木板再次静止,此时可以发现这两个力的方向 ________。
(3)两位施加力的同学继续保持用力状态,原来按住木板的同学两次将木板按住,并设法用刀具沿另一条木板的对角线将木板一分为二,放手后,木板两部分立即分离,此现象说明要使二力平衡,这两个力必须________。
例7、小乐发现,自行车在骑行中,即使不踩踏脚板,车也能滑行一段距离;且在不同的车速和路况下车滑行的距离不同。于是她提出猜想:车滑行的距离可能与车速和路面的粗糙程度有关。为了验证此猜想,她在水平桌面上搭建一斜面,用小球做实验,并用毛巾、棉布和木板等改变水平桌面的粗糙程度。
(1)为了探究小球在水平面上的运动距离与速度的关系,应先后三次将小球从斜面的
(选填“同一”或“不同”)高度处静止释放,比较小球在 (选填“同一”或“不同”)粗糙面上运动距离。
(2)为探究小球运动距离与水平面粗糙程度的关系,应先后三次将小球从斜面上的
(选填“同一”或“不同”)高度处静止释放,比较小球在 (选填“同一”或“不同”)粗糙面上运动距离。
(3)如图所示为上述某次实验的结果,若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1,小球克服棉布的摩擦力做的功为W2,则W1 (选填“大于”“等于”或“小于”)W2,通过进一步推理可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,物体将 。
1.惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是( )
A.物体运动状态改变时才有惯性
B.物体速度越大惯性也越大
C.静止或匀速运动的物体没有惯性
D.物体受力或不受力时都具有惯性
2.在学习牛顿第一定律的时候,我们做了如图所示实验。下列有关叙述正确是( )
A.每次实验时,小车可以从斜面上的任何位置开始下滑
B.实验中运动的小车会停下来,说明力能改变物体的运动状态
C.实验表明,小车受到的摩擦力越小,运动的距离越近
D.根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
3.如图小车连杆顶端用细线悬挂一小球M,与小车一起沿着斜面向上和向下做匀速直线运动,忽略空气阻力,以下各图分别与上述两种情景对应的是( )
A.①和② B.②和④ C.③和④ D.②和②
4.图甲所示的铁块重力G=4N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在竖直方向上拉力F=6N的作用下向上运动时,铁块受到的摩擦力为________N;铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示,则4s内拉力F做功是________J。
5.为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时,才能使物体处于平衡状态,进行如下实验。
(1)选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是 。
(2)将图甲中静止的研究对象转到虚线位置,松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论:作用在物体上的两个力需要满足的条件是 ,物体才处于静止状态。
(3)如图乙,若启动电动机继续进行研究:当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时,观察物体的运动状态;当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时,再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是 。
1.用如图装置研究二力平衡时,在轻质塑料片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开塑料片后,可观察到塑料片将( )
A.向左下运动 B.向右上运动
C.仍静止不动 D.转过一定角度
2.如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=2N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态,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0
C.地面对B的摩擦力为2N,方向水平向左
D.地面对B的摩擦力为2N,方向水平向右
3.小明游玩了意大利比萨斜塔后,买了一个模型,当模型塔静止在水平桌面上时(如图),小明对模型塔的分析不正确的是( )
A.倾斜的塔不受桌面对它的摩擦力
B.以跑动的小狗为参照物塔是运动的
C.塔受到桌面对它的支持力竖直向上
D.塔对桌面的压力和桌面对塔的支持力是一对平衡力
4.如图粗糙程度相同的水平地面上,重30N的物块在AB段受F=10N的水平拉力作用,向右做匀速直线运动,到B点时撤去水平拉力,物块仍继续运动,到C处静止。下列说法正确的是( )
A.在AB段物块受到水平向右的摩擦力,大小为10N
B.在AB段物块受到水平向左的摩擦力,大小为20N
C.在BC段物块受到水平向左的摩擦力,大小为10N
D.在C点物块受到水平向右的摩擦力,大小为30N
5.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中B物体受到A物体对它的摩擦力均为F
B.甲、乙两图中B物体受到水平面对它的摩擦力均为F
C.甲、乙两图中A物体受到B物体对它的摩擦力均为F
D.甲、乙两图中A物体受到B物体对它的摩擦力均为零
6.如图所示,质量为m的物体放在竖直放置的钢板轨道AB之间,钢板固定不动,物体刚好以速度v向下匀速运动,若要使物体以速度3v沿钢板向上匀速运动,则需要施加的拉力F的大小应该等于( )
A.mg B.2mg C.3mg D.6mg
7.如图甲所示,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的关系如图乙所示。由图象可知当t=3s时,物体处于________状态(填”匀速”、“加速”、“减速”或“静止”), t=5s时,物体受到的摩擦力为________N。
8.在学习影响滑动摩擦力大小的因素后,小科还是认为重力越大,滑动摩擦力越大。于是李老师用如图装置与他一起实验。
步骤一:将铁块放在木板上,往沙桶中加入一定量细沙,使压力传感器的示数为5.00N,水平向左拉动木板,读出拉力传感器的示数并记录。
步骤二:换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复步骤一,记录结果如表:
实验次数 质量不同的铁块 压力传感器示数(N) 拉力传感器示数(N)
1 小 5.00 2.10
2 中 5.00 2.11
3 大 5.00 2.11
请回答下列问题。
(1)第1次实验中铁块受到的摩擦力为________N。
(2)通过实验得出的结论是________。
(3)小科认为:该实验中压力传感器的上表面要尽量光滑,否则会使拉力传感器的读数偏大。你认为他的说法是否合理,为什么?________。
答案及解析
例1、解:A、物体惯性的大小只与质量有关,质量越大,惯性越大;与物体运动快慢无关,故A错误;
BD、惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质,一切物体在任何情况下都具有惯性,故B、D错误;
C、物体惯性的大小只与质量有关,质量越大,惯性越大。小金在整个跑步过程中,质量不变,其惯性大小不变,故C正确;
故选:C。
例2、C
【解析】从图中广州塔的位置可判断车在向西运动,再从乙图杯中的水向左侧洒出可判断车正在向西减速。
例3、解:
A.地面对人的支持力和人的重力不在同一条直线上,不是一对平衡力,故该姿势不能在水平地面上保持,故A符合题意;
BCD.地面对人的支持力和人的重力作用在同一直线上,是一对平衡力,故这几种姿势能在水平地面上保持,故BCD不符合题意。
故选:A。
例4、左 5 5
【解析】摩擦力的方向与物体相对运动方向相反。因为小车做匀速直线运动,所以受到平衡力的作用,即GA+f=GB,f=GB-GA=15N-10N=5N;摩擦力与压力及接触面的粗糙程度有关,所以会保持5N不变。
例5、12;0
【解析】(1)首先根据二力平衡的知识计算出甲中两个物体受到摩擦力的大小,然后通过判断影响滑动摩擦力的因素是否改变判断乙中两个物体受到摩擦力的值,最后根据二力平衡计算出乙中拉力F2的数值;
(2)摩擦力产生的条件:①相互接触;②做相对运动或有相对运动的趋势。
【解答】(1)甲图:A、B一起做匀速直线运动,那么它们受到的摩擦力与拉力F1平衡,即f=F1=12N;
乙图:A、B对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,因此它们受到的摩擦力不变,还是12N。根据二力平衡的知识可知,它们受到的拉力F2=f=12N。
(2)木块A和B叠放,一起做匀速直线运动,二者之间保持相对静止状态,因此不会产生摩擦力,即木块A受到的摩擦力为0N。
例6、(1)转动(2)相反(3)作用在同一个物体上
【解析】(1)由于两个拉力没有在同一直线上,因此木板不会保持静止状态。松手后,下面的B点向左旋转,上面的A点向右旋转,因此木板会顺时针转动;
(2)根据二力平衡的条件分析解答;
(3)如果将木板一分为二,那么相当于一个木板上只受一个力,而木板立即分开,说明它们不能保持平衡状态,据此可以得到二力平衡时两个力是否必须作用在同一物体上。
【解答】(1)现在由一位同学用手按住木板,另两位同学拉住弹簧测力计对木板施加力,力的方向如图所示,拉力大小保持相等;当按住木板的同学放开手后,可以观察到木板转动 。
(2)两位施加力的同学继续用力使得木板再次静止,此时可以发现这两个力的方向相反。
(3)两位施加力的同学继续保持用力状态,原来按住木板的同学两次将木板按住,并设法用刀具沿另一条木板的对角线将木板一分为二,放手后,木板两部分立即分离,此现象说明要使二力平衡,这两个力必须作用在同一个物体上 。
例7、解:(1)要探究小球在水平面上的运动距离与速度的关系,需要控制水平面的粗糙程度相同,改变小球在水平面上的产生的相同,所以应让小球从不同高度处释放,比较小球在同一粗糙面上滑行的路程;
(2)要探究小球运动距离与水平面粗糙程度的关系,需要控制小车滑到斜面底端的速度相同,改变水平面的粗糙程度,因此三次实验要使小球从斜面的同一高度滑下,比较小球在不同粗糙面上运动距离;
(3)因为物体在斜面的末端具有相同的能量,而在不同水平面上运动时,都是克服摩擦力做功,并且最后具有的能量都为零,故物体在毛巾和在木板上克服摩擦做的功相等,即W1=W2;
由实验知,接触面越光滑,摩擦力越小,小球速度减小的越慢;若水平面光滑无摩擦,则小球不受阻力,小球的速度和方向不变,即做匀速直线运动。
故答案为:(1)不同;同一;(2)同一;不同;(3)等于;做匀速直线运动。
1.解:惯性是物体保持运动状态不变的性质,一切物体在任何情况下都具有惯性,不论是运动还是静止、受力还是不受力、匀速运动还是变速运动。物体都具有惯性,惯性大小只与质量有关。与物体是否受力、物体速度大小无关,故ABC错误,D正确
故选:D。
2.B
【解析】实验中,同一小车应从同一斜面的同一高度自由下滑,目的是为了让小车每次到达水平面时的速度都相同,控制变量;实验表明,小车受到的摩擦力越小,小车运动的距离越远;接触面越光滑,摩擦力越小,小车的速度减小得越慢,由此推理得出:假如小车受到的阻力为零时,小车将做匀速直线运动。牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理概括得出的。
3.解:①③④图中小球受到竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力,显然二力不在一条直线上,因此小球不是处于平衡状态;
②图中小球受到竖直向下的重力和竖直向上绳子的拉力,二力符合二力平衡的条件,故小球处于平衡状态;
故选:D。
4.2;4.8
【解析】(1)根据二力平衡的知识分析计算;
(2)首先根据s=vt计算出物体上升的距离,再根据公式W=Fs计算拉力做的功。
【解答】(1)当铁块竖直向上做匀速直线运动时,它受到向上的拉力,向下的重力和摩擦力,即F=G+f,那么铁块受到的摩擦力:f=F-G=6N-4N=2N。
(2)根据乙图可知,铁块运动的速度为0.2m/s,那么它上升的距离s=vt=0.2m/s×4s=0.8m;
那么拉力做的功为:W=Fs=6N×0.8m/s=4.8J。
5.解:(1)由于小卡片的质量很小,重力远小于卡片受到的拉力,所以其重力可以不考虑;
(2)图甲中静止的研究对象转到虚线位置,此时两个力不在同一条直线上,松手后发现研究对象发生转动,这表明二力平衡时,这两个力需要满足的条件是在同一条直线上,物体才处于静止状态;
(3)当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时,可以观察到物体做匀速直线运动,当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时,可以观察到物体做变速运动,所以研究的目的是:作用在物体上的两个力满足什么条件,物体才能保持匀速直线运动状态。
故答案为:(1)减小研究对象的自重对实验的影响;(2)在同一直线上;(3)作用在物体上的两个力满足什么条件,物体才能保持匀速直线运动状态。
1.解:二力平衡的条件:大小相等,方向相反,同一直线,同一物体;图中位置虽然二力看起来是斜的,但依然满足二力平衡条件,故松手后保持静止。
故选:C。
2.B
【解析】对A分析,A在水平方向上受水平向左的拉力F,因为A处于静止状态,所以还受到B对A向右的静摩擦力,这两个力是平衡力,大小相等,所以f1=F=2N;把AB看成一个整体,处于静止状态,受到平衡力的作用,在水平方向上受向左的拉力F和向右的拉力F,由于两个拉力大小相等,所以整体在水平方向上只受两个拉力,地面对B没有摩擦力。
3.解:
A、倾斜的塔相对于桌面没有运动趋势,所以不受桌面对它的摩擦力。此选项正确;
B、以跑动的小狗为参照物,塔的位置不断不变,所以是运动的。此选项正确;
C、塔由于受到重力作用,对桌面有竖直向下的压力;由于力的作用是相互的,所以桌面对塔有竖直向上的支持力。此选项正确;
D、塔对桌面的压力和桌面对塔的支持力,作用在两个物体上,是一对作用力与反作用力,不是平衡力。此选项错误。
故选:D。
4.C
【解析】在AB段物块受到水平向左的摩擦力,大小为10N;在BC段物块受到水平向左的摩擦力,大小为10N;在C点物块不受摩擦力。
5.B
【解析】将A和B看做一个整体,根据二力平衡的知识分析地面对B的摩擦力;对A进行受力分析,根据二力平衡的知识分析B对A的摩擦力,并根据相互作用力原理分析A对B摩擦力的大小。
【解答】甲图:物体A在水平方向上做匀速直线运动,那么它受到B施加的摩擦力与拉力F相互平衡,即fB→A=F。A对B的摩擦力与B对A的摩擦力为相互作用力,二者相等,因此B物体受到的A物体的摩擦力fA→B=F。
乙图:A与B之间保持相对静止,没有相对运动的趋势,因此A与B之间的摩擦力为零,故A、C、D错误;
将A和B看做一个整体,它们都在水平方向做匀速直线运动,那么地面对B的摩擦力与拉力F相互平衡,即摩擦力f地面=F,故B正确。
6.解:物体以速度v向下匀速运动时,受到竖直向下的重力G=mg、竖直向上的摩擦力f,
物体处于平衡状态,由平衡条件得:f=mg;
物体以速度3v沿钢板向上匀速运动时,物体受到竖直向下的重力mg,竖直向下的摩擦力f,竖直向上的拉力F,
由于物体与钢板间的接触面、物体间的压力不变,物体与钢板间的摩擦力不变,即f=mg,
由平衡条件得:F=mg+f=2mg;
故选:B。
7.加速;2
【解析】(1)根据乙中的右图分析t=3s时物体的运动状态;
(2)根据乙中的右图可知,t=5s时物体做匀速直线运动,先根据乙中的左图确定此时物体受到的推力,再根据二力平衡的知识计算摩擦力的大小。
【解答】(1)根据乙中的右图可知,当t=3s时,物体处于加速状态;
(2)根据乙中的右图可知,t=5s时,物体保持匀速直线运动状态,那么此时它受到的推力和摩擦力相互平衡。根据乙中的左图可知,此时物体受到的推力为2N,那么此时物体受到的摩擦力f=F=2N。
8.(1)2.10
(2)摩擦力大小与重力无关
(3)不合理,拉力传感器示数始终等于木板对铁块的摩擦力,而与压力传感器和木板之间的摩擦无关
【解析】(1)根据二力平衡的知识计算摩擦力的大小。
(2)分析表格数据,弄清摩擦力的大小是否与物体的重力有关;
(3)根据实验过程分析压力传感器和木板之间的摩擦力与测量是否有关即可。
【解答】(1)当水平向左拉动木板时,铁块在木板上保持静止状态,那么它受到木板的摩擦力与拉力传感器的拉力相互平衡,即第1次实验中铁块受到的摩擦力f=F=2.1N。
(2)分析表格数据可知,当铁块的质量不同时,它的重力就不同,而拉力传感器的示数几乎相同,即摩擦力保持不变,因此得到结论:摩擦力大小与重力无关。
(3)我认为他的说法不合理,理由是:拉力传感器示数始终等于木板对铁块的摩擦力,而与压力传感器和木板之间的摩擦无关。
2023浙教版科学中考第一轮复习--物理模块(六)
运动和力(2)