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06运动和力(二)
【课程标准】
①举例说明二力平衡的条件,以及力是物体运动状态变化 的原因。
②理解压强的含义,能说出日常生活中增大和减小压强的 方法。
③通过实验认识大气压强,知道大气压强的变化及其对生 活的影响。
④知道液体内部存在压强,了解影响液体压强大小的 因素。
⑤通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件,并解释生产生 活中的有关现象。
⑥了解流体压强与流速的定性关系,并简单解释有关的
现象。
【思维导图】
(
知识
●
逐点夯实
……
必备知识
系统梳理
基础
重落实
……
复习自修
)
牛顿第一定律
1.探究物体的运动与所受阻力大小的关系
(1)器材:斜面、小车、木板、毛巾、棉布。
(2)图示
(3)步骤:小车从斜面的同一高度释放,观察小车在不同表面移动的距离。
说明:让小车从斜面的同一高度滑下是为了使小车到达水平面时获得的速度相同。
(4)结论:速度相同时,小车所受阻力越小,运动的距离越远。
(5)推理:如果小车所受阻力更小,小车运动的距离会更远;如果小车不受阻力,小车将会以不变的速度永远运动下去,即将会做匀速直线运动。
2.历史上的探索
(1)伽利略的实验:伽利略通过斜面小车实验认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小得就越慢,它运动的时间就越长。他还进一步推理得出,在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,它的速度将不会减小,这时物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
(2)笛卡尔的推论:法国科学家笛卡尔进一步补充了伽利略的结论,指出如果运动物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,而且运动方向也不变,它将沿原来的方向匀速运动下去。
3.牛顿第一定律: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。这就是著名的牛顿第一定律。
①牛顿第一定律表明,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即:物体不受力,运动状态不改变;物体运动状态改变必定受力。
②“没有受到外力的作用”包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何外力的作用,这是一种理想情况,实际上,不受任何外力作用的物体是不存在的;二是该物体所受合外力为零,它的作用效果可以等效为不受任何外力时的作用效果。
③“总保持匀速直线运动状态或静止状态”是指物体不受外力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动;如果原来的运动状态不清楚,这两种情况都有可能。
惯性
惯性是物体保持原来的运动状态不变的一种性质。正确理解惯性,要注意以下四点。
1.一切物体在任何情况下都具有惯性。
2.决定物体惯性大小的是质量。例如,用同样大小的力沿水平方向抛出体积相同的铅球和皮球,显然皮球获得的速度较大,而铅球获得的速度较小。即皮球的运动状态容易改变,说明皮球的惯性小;而铅球的运动状态不易改变,说明铅球的惯性大。
3.惯性和牛顿第一定律的区别:惯性是物体本身具有的一-种性质;牛顿第-定律是物体的运动规律。
4.惯性和力的实质不同。惯性和力是两个本质上完全不同的概念,力是物体间的相互作用,惯性是物体的固有属性,与外界因素无关,把惯性说成是“惯性力”或说“物体受到惯性的作用”“克服物体的惯性”等,显然是错误的。
运动和力的关系
受力条件 力的方向 与物体的运动方向 物体所处的状态 运动状态是否改变
合力为零 ------------ 静止状态或 匀速直线运 动状态 不变
合理不为零 相同 速度増大,并且做直线运动 一定改变
相反 速度减小,并且做直线运动
不在一条直线上 运动方向改变做曲线运动
物体做何运动取决于它的受力情况和初始状态。当物体不受外力或受力平衡时, 它只能处于婴直线运动状态或静止状态;
当物体受力不平衡时,其运动状态将会发生改变,这种改变体现在物体的运动方向和速
度大小上,二者中任何一个发生改变或二者同时发生改变都属于物体运动状态发生了变化。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。
二力平衡及其条件
物体在几个力的作用下保持静止或做匀速直线运动,那么该物体处于平衡状态。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,那么这两个力是相互平衡的,简称二力平衡。
二力平衡的条件:二力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且在同一条直
线上。作用效果:物体保持静止状态或沿某一方向做匀速直线运动。
注意:二力平衡的条件简单来说就是同物等大、反向、共线。特别是“同物”和“共
线”这两个条件往往被初学者遗漏,而对二力平衡作出错误判断。
平衡力和相互作用力的异同点
不同点 相同点
一对平衡力 作用在同一物体上的两个力 均大小相等、方向相 反,作用在同一直线上
一对相互作用力 作用在不同物体上的两个力
判断一对力是否是平衡力,有两种方法:
一种是根据二力平衡条件判断 只要两个力“物、等大、反向、共线”,那么这两个力就是一对平衡力。
另一种是根据物体的运动状态是否改变判断,如果物体受到一对力作用而运动状态保持不变,那么这一对力就是平衡力,反之就不是平衡力。
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课堂
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分类突破
……
精选考点
典例
研
析
技法重悟通
……
考点
演练
)
题型一:牛顿第一定律和惯性
[典例1]下列有关力和运动的说法,正确的是( )
A.用手推出去的冰壶在冰面上滑动一段距离后会停下来,是因为手对冰壶的力逐渐减小
B.用手推桌面上的橡皮,橡皮会运动,不用力推橡皮,橡皮会停下来,说明物体的运动必须要有力来维持
C.水平抛出的物体会做曲线运动,是因为重力改变了物体的运动状态
D. 物体受到平衡力的作用时,一定会保持静止状态
【答案】C
【解析】用手推出去的冰壶在冰面上滑动一段距离后会停下来,是因为冰壶受到摩擦力的作用,故A错误;力是改变物体运动状态的原因,故B错误;物体受到平衡力作用时,会保持静止或匀速直线运动状态,故D错误。
【对点训练1】如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至C点,使细线处于拉直状态。由静止开始释放小球,不计空气阻力和摩擦,小球可在A、C两点间来回摆动。当小球从C点摆到最高点A点时,如果小球受到的外力突然全部消失,小球的运动状态将是( )
【答案】A
【解析】小球摆到最高点A点时,处于静止状态,若小球受到的外力突然全部消失,则小球将保持静止。
题型二 二力平衡条件及其应用
[典例2]如图所示为运动员正在做引体向上的场景,当运动员在单杠上静止时,下列说法中,正确的是( )
A.运动员对单杠的拉力和运动员受到的重力是一对平衡力
B.运动员对单杠的拉力与单杠对运动员的拉力是一对平衡力
C.单杠对运动员的拉力和运动员受到的重力是一对相互作用力
D.运动员对单杠的拉力和单杠对运动员的拉力是一对相互作用力
【答案】D
【解析】运动员对单杠的拉力和运动员受到的重力不作用在同一物体上,不是一对平衡力,故A错误;运动员对单杠的拉力与单杠对运动员的拉力是一对相互作用力,故B错误、D正确;单杠对运动员的拉力和运动员受到的重力是一对平衡力,故C错误。
【对点训练2】如图所示,一个轻质弹簧测力计的两边分别悬挂重200牛和100牛的A、B两个物体,一个重为500牛的人站在台秤上,当人用____________ 牛的力向下拉物体B时,物体A就能静止不动(弹簧测力计重力、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计),此时台秤的示数为____________牛。
【答案】100 400
【解析】A静止时,B受到200牛竖直向上的拉力、竖直向下的重力和人施加的拉力作用,则人施加的拉力F=200牛-100牛=100牛。人受到竖直向上的拉力和支持力、竖直向下的重力作用,则人对台秤的压力等于台秤对人的支持力,即F'=500牛-100牛=400牛,即台秤的示数为400牛。
(
课时
●
过关检测
……
关键能力
分层施练
素养重提升
……
课后练习
)
1.(2023春 成华区期末)“珍爱生命,安全出行。”以下安全提示中主要考虑惯性因素的是( )
A.请驾驶员和乘客系好安全带
B.水深危险,请勿私自下河游泳
C.冰面较薄,请勿靠近
D.在火车站台上的人要站在安全线以外
【答案】A
【解答】解:A.请驾驶员系好安全带,防止惯性带来的危害,故A符合题意;
B.水深危险,请勿私自下河游泳,是防溺水安全警示,故B不符合题意;
C.冰面较薄,会发生溺水事故,故C不符合题意;
D.在火车站站台上候车的旅客请站在安全线以外,利用流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选:A。
(2023春 武汉期末)下列都处于最高点的人或物体,外力全部撤销,能保持做匀速直线运动的是( )
A.甲图,水中的乒乓球由静止释放上升到最高点
B.乙图,滚摆竖直上升到最高点
C.丙图,斜抛出去的皮球落地后又弹到最高点
D.丁图,荡秋千的人达到最高点
【答案】C
【解答】解:
A.当水中的乒乓球由静止释放上升到最高点时,乒乓球最终漂浮,处于静止状态,若外力全部消失,乒乓球将保持原来的静止状态。故选项A不符合题意;
B.当滚摆竖直上升最高点时,滚摆处于瞬时静止,所以当外力全部消失时,滚摆会保持静止状态。故选项B不符合题意;
C.当小球在某次跳到最高点时,若外力突然全部消失,即小球在竖直方向上不会运动,但小球在水平方向上会保持原来的水平速度,将水平向右做匀速直线运动。故选项C符合题意;
D.当秋千运动到最高点时,人和秋千在这一瞬间是静止的,所以当此时外力全部消失时,人和秋千都会保持静止的状态不再改变。故选项D不符合题意。
故选:C。
3.(2023春 沈河区期末)在2023年WTT新乡冠军赛中,中国选手樊振东夺得冠军。如图所示是樊振东比赛时大力攻球的情景,下列说法中正确的是( )
A.乒乓球落到球台反弹后升空的过程中,仍然受弹力的作用
B.大力扣杀时,乒乓球受到球拍的力大于球拍受到乒乓球的力
C.改变击球时力的大小、方向或作用点,就会产生不同的击球效果
D.击球时,球拍对乒乓球的力只改变了乒乓球的运动状态,不会改变乒乓球的形状
【答案】C
【解答】解:A.乒乓球击出后,球拍和乒乓球不接触,没有形变,不再有弹力作用,故A错误;
B.大力扣杀时,乒乓球受到球拍的力和球拍受到乒乓球的力是相互作用力,大小相等,故B错误;
C.力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关,改变击球时力的大小、方向或作用点,就会产生不同的击球效果,故C正确;
D.弹力是由于形变产生的力,球拍击乒乓球时,乒乓球会发生弹性形变,进而产生弹力,同时改变了乒乓球的运动状态,故D错误。
故选:C。
4.(2023 乐山)茶杯静止在水平桌面上,下列各对力中属于平衡力的是( )
A.茶杯所受的重力和桌面对茶杯的支持力
B.茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力
C.茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力
D.桌子所受的重力和地面对桌子的支持力
【答案】A
【解答】解:A.茶杯的重力与桌面对茶杯的支持力,这两个力符合二力平衡的条件,是平衡力,故A正确;
B.茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力,这两个力没有作用在同一个物体上,不是平衡力,故B错误;
C.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力,这两个力没有作用在同一个物体上,不是平衡力,故C错误;
D.地面对桌子的支持力大小等于桌子的重力和茶杯的重力大小之和,桌子所受的重力和地面对桌子的支持力,大小不相等,不是平衡力,故D错误。
故选:A。
5.(2023春 桥西区校级期中)如图所示的为“研究二力平衡的条件”的实验装置,下列关于这个实验的叙述中错误的是( )
A.为减小摩擦,应选用尽量光滑的水平桌面
B.为使实验效果明显,应选用质量较大的木块来代替小车
C.调整两边的托盘所放的钩码的数量,可以改变力的大小
D.将小车扭转一个角度,是为了探究二力平衡中的两个力是否在同一直线上
【答案】B
【解答】解:A、为了减小摩擦,应选用尽量光滑的水平桌面,可以减小摩擦对实验的影响,故A正确;
B、质量较大的木块对桌面的压力大,木块受到的摩擦力大,对实验影响较大,故B错误;
C、调整两边的托盘所放的钩码数量,可以改变力的大小,可以探究二力平衡时两个力的大小关系,故C正确;
D、将小车扭转一个角度,是为了让两个拉力不在同一直线上,从而探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上,故D正确。
故选:B。
6.(2023春 天府新区期末)《清明上河图》生动记录了北宋都城汴京的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况,如图所示为画里荡秋千的情景。用力推秋千,秋千就能荡起来,这是因为力可以改变物体的 ,秋千在最高点时,秋千上的人处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
【答案】运动状态;非平衡
【解答】解:用力推秋千,秋千就能荡起来,表明力可以改变物体的运动状态;
荡到最高点时,人受到重力方向竖直向下,拉力沿秋千上绳索,斜向上,与重力不在一条直线上,即拉力与重力不是平衡力,所以此时游客处于非平衡状态。
故答案为:运动状态;非平衡。
(2023 陇县模拟)“旅航者X2”是一款双人智能电动飞行汽车,探索出了未来交通的一种可能。如图所示,旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力,说明了力的作用是
的;当旋翼转速加快时,飞行汽车会加速上升,说明力可以改变物体的 ;当飞行汽车悬停在空中时,其旋翼产生的升力 (选填“大于”“小于”或“等于”)汽车和乘员的总重力。
【答案】相互;运动状态;等于。
【解答】解:旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力,利用了力的作用是相互的;
当旋翼转速加快时,飞行汽车会加速上升,说明力可以改变物体的运动状态;
当飞行汽车悬停在空中时,处于平衡状态,其旋翼产生的升力等于汽车和乘员的总重力。
故答案为:相互;运动状态;等于。
8.(2023春 莲湖区期末)端午节赛龙舟是我国的传统习俗。如图所示,桨手们在鼓声的号令下齐心协力向后划桨,龙舟快速向前运动。说明物体间力的作用是 的;使龙舟向前运动的力的施力物体是 (选填“桨”或“水”);龙舟冲过终点不能立即停止是由于龙舟具有 。
【答案】相互;水;惯性。
【解答】解:桨往后划,给水一个向后的作用力,同时也受到水向前的反作用力,使龙舟前进,这说明物体间力的作用是相互的;使龙舟向前运动的力的施力物体是水。冲过终点后,龙舟不能立即停下来,是因为龙舟具有惯性,还要保持原来的运动状态。
故答案为:相互;水;惯性。
9.(2023春 菏泽期中)2020年12月17日,嫦娥五号(如图甲所示),搭载着“玉兔三号”月球车(如图乙所示)返回器,并携带从月球采回的质量为1731g的月球样品,成功返回地面。“嫦娥五号”探测器在距月球表面200km高度经过多次“刹车制动”,最终绕月球做匀速圆周运动。探测器绕月飞行时,运动状态 (选填“发生”或“不发生”)改变;“刹车制动”时,发动机的喷管向前喷射燃气,燃气就会对探测器施加向后的制动力,这说明 。
【答案】发生;力的作用是相互的。
【解答】解:“嫦娥五号”探测器在绕月球做匀速圆周运动时,运动方向在不断发生变化,故其运动状态发生改变;
卫星“刹车制动”时,发动机的喷管向前喷射燃气,燃气就会对探测器施加向后的制动力,这说明力的作用是相互的。
故答案为:发生;力的作用是相互的。
10.(2023春 南通期末)小姜在探究阻力对物体运动的影响时,让同一小车从同一斜面的同一高度滑下,在表面材料不同的水平面上运动,分别停在如图1所示的不同地方。
(1)由实验现象我们可以得出结论:水平面上小车所受阻力越 ,速度减小得越 ,滑行越远。
(2)实验中每次将小车从同一斜面、同一高度滑下,目的是让小车到达水平面时具有相同的 。
(3)由实验现象我们可以推断:假如表面绝对光滑,水平面上运动的小车在水平方向上不受力,它将做 运动,这说明物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。力是改变物体运动状态的原因。
(4)通过上述探究,小姜思考如下问题:将图2所示的摆球从A点由静止释放摆到最低点B时,若悬线断裂,则摆球将做 (选填“曲线”、“加速直线”或“匀速直线”)运动;若摆到B时小球所受的力全部消失,则摆球将做 运动。
【答案】(1)小;慢;(2)初速度;(3)匀速直线;不需要;(4)曲线;匀速直线
【解答】解:(1)小车从同一斜面的同一高度下滑,小车到达不同阻力的表面时,小车运动的距离不同,从实验中结果可以得出结论:水平面上小车受到的阻力越小,小车的速度减小得越慢,滑行距离越远;
(2)实验中每次都将让同一小车从同一斜面的同一高度滑下,这是实验中常用的控制变量法,目的时让小车到达不同的水平面时具有相同的初速度;
(3)小车受到的阻力越小,速度减小越慢,运动距离越远,由此可以推理:假如水平面绝对光滑,即小车受到的阻力为零,那么小车将做匀速直线运动。这说明了运动不需要力来维持;
(4)摆球从A点由静止释放摆到最低点B时,若悬线断裂,小球受到竖直向下的重力且由于惯性具有水平向右的速度,这时小球将做曲线运动;若摆到B时小球所受的力全部消失,小车将保持消失那一刻的速度向右做匀速直线运动。
答案为:(1)小;慢;(2)初速度;(3)匀速直线;不需要;(4)曲线;匀速直线
11.(2023春 武汉期末)如图所示,在“探究二力平衡的条件”实验中。
(1)装置中定滑轮的作用是 。
(2)选择轻质卡片的目的是 。
(3)使卡片在同一条直线上受到大小相等、方向相反的两个拉力不是一对平衡力,下一步实验步骤应该是 。
(4)用手将卡片扭转一个角度,使卡片受到的大小相等、方向相反的两个拉力不在同一条直线上,然后由静止释放卡片,根据 (选填字母)状态,能够说明这两个拉力不是一对平衡力。
A.松手前卡片静止
B.松手瞬间卡片旋转
C.松手后卡片达到静止
【答案】(1)改变力的方向;(2)消除或忽略卡片重力对实验的影响;(3)剪开卡片;(4)B。
【解答】解:(1)实验中定滑轮的作用是改变力的方向;
(2)卡片的重力相对于钩码大不大,因为卡片的重力远小于钩码的拉力,所以卡片的重力可忽略不计,影响不大。故选择轻质卡片的目的是消除或忽略卡片重力对实验的影响;
(3)使卡片在同一条直线上受到大小相等、方向相反的两个拉力不是一对平衡力,下一步实验步骤应该是剪开卡片,使受力不在同一个物体上;
(4)该同学把卡片转过一个角度,则小卡片受到的两个力就不在同一直线上,因为小卡片此时不能保持平衡,然后由静止释放卡片,松手瞬间卡片旋转所以说明了不在同一直线上的两个力不能平衡,故选B。
故答案为:(1)改变力的方向;(2)消除或忽略卡片重力对实验的影响;(3)剪开卡片;(4)B。
12.(2023春 南安市校级期中)随着共享单车在全国各大城市迅速铺开,“共享经济”的概念迅速普及,“共享汽车”也随之悄然进入了人们的视野。如图所示是某品牌“共享汽车”,其空车质量1.2t,该车在匀速行驶过程中受到的阻力为总重的0.1倍,求:
(1)该车以54km/h的速度匀速行驶20min通过的路程;
(2)总质量为200kg的人员乘坐该车,汽车匀速行驶过程中受到的阻力;
(3)总质量为200kg的人员乘坐该车时,汽车匀速行驶过程中发动机的牵引力。
【答案】(1)该车以54km/h的速度匀速行驶20min通过的路程为18km;
(2)汽车在行驶过程中受到的阻力为1400N;
(3)汽车匀速行驶过程中发动机的牵引力为1400N。
【解答】解:(1)由v=可得,匀速行驶20min通过的路程:
s=vt=54km/h×h=18km;
(2)汽车在行驶过程中的总质量:
m总=1200kg+200kg=1400kg,
此时的总重力:
G总=m总g=1400kg×10N/kg=14000N;
由题意可得,汽车受到的阻力:
f=0.1G总=0.1×14000N=1400N;
(3)汽车匀速行驶过程中,受平衡力作用,牵引力等于阻力,为1400N。
答:(1)该车以54km/h的速度匀速行驶20min通过的路程为18km;
(2)汽车在行驶过程中受到的阻力为1400N;
(3)汽车匀速行驶过程中发动机的牵引力为1400N。
13.高速公路已广泛应用ETC收费系统,这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。如图是某高速公路入口处的ETC通道示意图。现有一辆总质量M=1500kg的汽车,在进入ETC收费岛区域前s1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛(图中阴影区域)边界,然后再经t2=6s匀速通过ETC收费岛,其长s2=36m。不计车长。
(1)开始减速,坐在车里的人感觉向前倾,原因是 。
(2)求汽车的重力大小。
(3)求汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:
(1)当汽车突然减速时,坐在车里的人的下半身随汽车一起速度减小,由于惯性,其上身仍要保持原来的运动状态继续向前运动,所以身体会突然向前倾倒;
(2)汽车的重力为:
G=mg=1500kg×10N/kg=15000N;
(3)由题意可知,汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小为:
v===8.6m/s。
答:(1)人具有惯性;
(2)汽车的重力为15000N;
(3)汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度为8.6m/s。
14.(2023春 东港市期中)如图甲所示,用力击打一摞棋子中的一颗棋子A,该棋子飞出而上面的棋子落下。
(1)请你解释这是为什么?
(2)请在图乙中画出飞出的棋子A受力的示意图(忽略空气阻力)。
【答案】(1)用力击打一摞棋子中间的一个,该棋子飞出,而上面的棋子落下,这是因为上面的棋子具有惯性,水平方向上仍然保持原来的静止状态,在重力的作用下落下;
(2)见解答。
【解答】答:(1)用力击打一摞棋子中间的一个,该棋子飞出,而上面的棋子落下,这是因为上面的棋子具有惯性,水平方向上仍然保持原来的静止状态,在重力的作用下落下;
(2)忽略空气阻力,被打出的棋子由于惯性继续向左运动,A只受到竖直向下的重力,如图所示:
15.(2023春 金湖县期中)新疆是中国最大的棉花生产基地,棉花生产早已经实现高度机械化,提高工作效率。如图为植保人员在操控植保无人机给棉花喷洒农药。植保无人机是通过四个相同的机翼快速转动时将空气竖直向下压获得动力的,因其操控简单、喷洒均匀、省时高效等优点,在现代农业中发挥着重要作用,其项目参数如表:(g=10N/kg)
项目 参数
外形尺寸(长宽高) 1955×455×625mm
旋翼个数 4
飞机质量(含空药箱) 14kg
药箱容量 16L
作业速度 3~8m/s
(1)无人机升力的施力物体是 ,升力获得的过程涉及到的物理知识是:物体间力的作用是 ,药箱加满农药时,农药的质量为 kg;
(2)药箱加满农药匀速升空的过程中,每个旋翼产生的升力为 N(ρ农药=1.1×103kg/m3)。
【答案】(1)空气;相互的;17.6;(2)79N。
【解答】解:(1)无人机给空气一个向下的力,物体间力的作用是相互的,空气给无人机一个向上的升力,推动无人机上升。
无人机在匀速下降过程中,无人机受到重力和升力作用,这两个力是平衡力,大小相等。
药箱的容量是V=16L=0.016m3,
根据密度公式得,农药的质量m'=ρ农药V=1.1×103kg/m3×0.016m3=17.6kg;
(2)药箱加满农药时无人机的总质量m总=m+m'=14kg+17.6kg=31.6kg,
药箱加满农药时无人机的总重力G总=m总g=31.6kg×10N/kg=316N,
药箱加满农药匀速升空的过程中,无人机受到的重力和升力是平衡力,大小相等,则无人机受到的升力F=G总=316N,
由于无人机有4个旋翼,则每个旋翼受到的升力为F'=F=×316N=79N。
故答案为:(1)空气;相互的;17.6;(2)79N。
1.如图所示,物体B的上表面水平,B上面载着物体A,它们一起沿固定斜面C匀速下滑的过程中,物体A的受力是( )
A.只受重力
B.只受重力和支持力
C.有重力、支持力和摩擦力
D.有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力
【答案】B
【解答】解:因为A匀速运动,所以受力是平衡的,AB同时以相同的速度匀速下滑,故A、B间没有相对运动趋势,没有摩擦力;则A只受重力和支持力的作用,故ACD错误,B正确。
故选:B。
2.电动平衡车是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保产物。如图所示,当人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.平衡车处于非平衡状态
B.人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
C.平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D.人所受的重力与平衡车对人的支持力是一对平衡力
【答案】D
【解答】解:
A、平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,平衡车处于平衡状态,故A错误;
B、人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力,都作用在平衡车上,所以不是一对相互作用力,故B错误;
D、平衡车和人的总重力等于地面对平衡车的支持力,则平衡车受到的重力与地面对它的支持力大小不相等,所以它们不是一对平衡力,故C错误;
D、人所受的重力与平衡车对人的支持力,二力的大小相等、方向相反、作用在同一物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,故D正确;
故选:D。
3.如图所示,平板车置于水平地面上,下列说法正确的是( )
A.人站在平板车上保持静止时,人所受的重力和地面对平板车的支持力是一对平衡力
B.人站在平板车上保持静止时,平板车对人的支持力与平板车对地的压力是一对作用力和反作用力
C.人竖直向上加速起跳阶段,人所受的重力与人对平板车的压力大小相等
D.人竖直向上加速起跳阶段,平板车对人的支持力与人对平板车的压力大小相等
【答案】D
【解答】解:A、人站在平板车上保持静止时,平板车对人的支持力等于人所受重力和平板车所受重力之和,人所受的重力与平板车对人的支持力大小不等,且作用在不同物体上,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、人站在平板车上保持静止时,平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力和反作用力,平板车对人的支持力与平板车对地的压力不是两个物体之间的相互作用,所以不是一对作用力和反作用力,故B错误;
C、人向上起跳时,加速度向上,合力向上,人所受的重力小于平板车对人的支持力,所以人所受的重力小于人对平板车的压力,故C错误;
D、人竖直向上加速起跳阶段,平板车对人的支持力与人对平板车的压力同时作用在相互作用的两个物体之间,符合相互作用力的条件,是一对作用力和反作用力,故D正确。
故选:D。
4.有两个质量分别为mA、mB的小球均带有正电荷,用绝缘轻质细线拴住,如图所示。请判断两根细线上拉力F1、F2的大小:F1 (mA+mB)g,F2 mBg。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】=;>
【解答】解:对整体分析,整体静止不动,受到竖直向下的重力、和竖直向上的拉力F1的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以F1=(mA+mB)g;
小球带有同种电荷,同种电荷相互排斥;对小球B受力分析,B受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力F2、竖直向下的A对B的排斥力的作用,小球B处于静止状态,则F2>mBg。
故答案为:=;>。
5.假设体积相同的小球在空中下落时,受到的空气阻力与其体积和运动的速度成正比。两个体积相同、重力分别为4N和6N的小球之间用短细线相连,细线强度足够大。现将这两个小球从漂浮在空中的气球上由静止开始自由释放,当两球匀速下降时,细线的拉力为 N。
【解答】解:由题意知,当细线相连的两球一起匀速下降时,它们运动速度相等,因两小球体积相同,则每个球受的空气阻力相等,大小均为f。
(1)以两小球组成的整体为研究对象,它们受竖直向下的总重力G总=4N+6N=10N,竖直向上的空气阻力2f作用,
因两个小球匀速下降,由力的平衡条件可得G总=2f,则每个小球受到的阻力f=G总=×10N=5N。
(2)以重为6N的小球为研究对象(由于其较重,它处于下方),如图所示:
它受竖直向下的重力G1=6N,竖直向上的空气阻力f,竖直向上的细线的拉力F的作用,在做匀速直线运动,
由力的平衡条件得:G1=F+f,
则细线上的拉力F=G1﹣f=6N﹣5N=1N。
故答案为:1。
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06运动和力(二)
【课程标准】
①举例说明二力平衡的条件,以及力是物体运动状态变化 的原因。
②理解压强的含义,能说出日常生活中增大和减小压强的 方法。
③通过实验认识大气压强,知道大气压强的变化及其对生 活的影响。
④知道液体内部存在压强,了解影响液体压强大小的 因素。
⑤通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件,并解释生产生 活中的有关现象。
⑥了解流体压强与流速的定性关系,并简单解释有关的
现象。
【思维导图】
(
知识
●
逐点夯实
……
必备知识
系统梳理
基础
重落实
……
复习自修
)
牛顿第一定律
1.探究物体的运动与所受阻力大小的关系
(1)器材:斜面、小车、木板、毛巾、棉布。
(2)图示
(3)步骤:小车从斜面的同一高度释放,观察小车在不同表面移动的距离。
说明:让小车从斜面的同一高度滑下是为了使小车到达水平面时获得的速度相同。
(4)结论:速度相同时,小车所受阻力越小,运动的距离越远。
(5)推理:如果小车所受阻力更小,小车运动的距离会更远;如果小车不受阻力,小车将会以不变的速度永远运动下去,即将会做匀速直线运动。
2.历史上的探索
(1)伽利略的实验:伽利略通过斜面小车实验认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小得就越慢,它运动的时间就越长。他还进一步推理得出,在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,它的速度将不会减小,这时物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
(2)笛卡尔的推论:法国科学家笛卡尔进一步补充了伽利略的结论,指出如果运动物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,而且运动方向也不变,它将沿原来的方向匀速运动下去。
3.牛顿第一定律: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。这就是著名的牛顿第一定律。
①牛顿第一定律表明,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即:物体不受力,运动状态不改变;物体运动状态改变必定受力。
②“没有受到外力的作用”包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何外力的作用,这是一种理想情况,实际上,不受任何外力作用的物体是不存在的;二是该物体所受合外力为零,它的作用效果可以等效为不受任何外力时的作用效果。
③“总保持匀速直线运动状态或静止状态”是指物体不受外力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动;如果原来的运动状态不清楚,这两种情况都有可能。
惯性
惯性是物体保持原来的运动状态不变的一种性质。正确理解惯性,要注意以下四点。
1.一切物体在任何情况下都具有惯性。
2.决定物体惯性大小的是质量。例如,用同样大小的力沿水平方向抛出体积相同的铅球和皮球,显然皮球获得的速度较大,而铅球获得的速度较小。即皮球的运动状态容易改变,说明皮球的惯性小;而铅球的运动状态不易改变,说明铅球的惯性大。
3.惯性和牛顿第一定律的区别:惯性是物体本身具有的一-种性质;牛顿第-定律是物体的运动规律。
4.惯性和力的实质不同。惯性和力是两个本质上完全不同的概念,力是物体间的相互作用,惯性是物体的固有属性,与外界因素无关,把惯性说成是“惯性力”或说“物体受到惯性的作用”“克服物体的惯性”等,显然是错误的。
运动和力的关系
受力条件 力的方向 与物体的运动方向 物体所处的状态 运动状态是否改变
合力为零 ------------ 静止状态或 匀速直线运 动状态 不变
合理不为零 相同 速度増大,并且做直线运动 一定改变
相反 速度减小,并且做直线运动
不在一条直线上 运动方向改变做曲线运动
物体做何运动取决于它的受力情况和初始状态。当物体不受外力或受力平衡时, 它只能处于婴直线运动状态或静止状态;
当物体受力不平衡时,其运动状态将会发生改变,这种改变体现在物体的运动方向和速
度大小上,二者中任何一个发生改变或二者同时发生改变都属于物体运动状态发生了变化。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。
二力平衡及其条件
物体在几个力的作用下保持静止或做匀速直线运动,那么该物体处于平衡状态。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,那么这两个力是相互平衡的,简称二力平衡。
二力平衡的条件:二力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,且在同一条直
线上。作用效果:物体保持静止状态或沿某一方向做匀速直线运动。
注意:二力平衡的条件简单来说就是同物等大、反向、共线。特别是“同物”和“共
线”这两个条件往往被初学者遗漏,而对二力平衡作出错误判断。
平衡力和相互作用力的异同点
不同点 相同点
一对平衡力 作用在同一物体上的两个力 均大小相等、方向相 反,作用在同一直线上
一对相互作用力 作用在不同物体上的两个力
判断一对力是否是平衡力,有两种方法:
一种是根据二力平衡条件判断 只要两个力“物、等大、反向、共线”,那么这两个力就是一对平衡力。
另一种是根据物体的运动状态是否改变判断,如果物体受到一对力作用而运动状态保持不变,那么这一对力就是平衡力,反之就不是平衡力。
(
课堂
●
分类突破
……
精选考点
典例
研
析
技法重悟通
……
考点
演练
)
题型一:牛顿第一定律和惯性
[典例1]下列有关力和运动的说法,正确的是( )
A.用手推出去的冰壶在冰面上滑动一段距离后会停下来,是因为手对冰壶的力逐渐减小
B.用手推桌面上的橡皮,橡皮会运动,不用力推橡皮,橡皮会停下来,说明物体的运动必须要有力来维持
C.水平抛出的物体会做曲线运动,是因为重力改变了物体的运动状态
D. 物体受到平衡力的作用时,一定会保持静止状态
【对点训练1】如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至C点,使细线处于拉直状态。由静止开始释放小球,不计空气阻力和摩擦,小球可在A、C两点间来回摆动。当小球从C点摆到最高点A点时,如果小球受到的外力突然全部消失,小球的运动状态将是( )
题型二 二力平衡条件及其应用
[典例2]如图所示为运动员正在做引体向上的场景,当运动员在单杠上静止时,下列说法中,正确的是( )
A.运动员对单杠的拉力和运动员受到的重力是一对平衡力
B.运动员对单杠的拉力与单杠对运动员的拉力是一对平衡力
C.单杠对运动员的拉力和运动员受到的重力是一对相互作用力
D.运动员对单杠的拉力和单杠对运动员的拉力是一对相互作用力
【对点训练2】如图所示,一个轻质弹簧测力计的两边分别悬挂重200牛和100牛的A、B两个物体,一个重为500牛的人站在台秤上,当人用____________ 牛的力向下拉物体B时,物体A就能静止不动(弹簧测力计重力、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计),此时台秤的示数为____________牛。
(
课时
●
过关检测
……
关键能力
分层施练
素养重提升
……
课后练习
)
1.(2023春 成华区期末)“珍爱生命,安全出行。”以下安全提示中主要考虑惯性因素的是( )
A.请驾驶员和乘客系好安全带
B.水深危险,请勿私自下河游泳
C.冰面较薄,请勿靠近
D.在火车站台上的人要站在安全线以外
(2023春 武汉期末)下列都处于最高点的人或物体,外力全部撤销,能保持做匀速直线运动的是( )
A.甲图,水中的乒乓球由静止释放上升到最高点
B.乙图,滚摆竖直上升到最高点
C.丙图,斜抛出去的皮球落地后又弹到最高点
D.丁图,荡秋千的人达到最高点
3.(2023春 沈河区期末)在2023年WTT新乡冠军赛中,中国选手樊振东夺得冠军。如图所示是樊振东比赛时大力攻球的情景,下列说法中正确的是( )
A.乒乓球落到球台反弹后升空的过程中,仍然受弹力的作用
B.大力扣杀时,乒乓球受到球拍的力大于球拍受到乒乓球的力
C.改变击球时力的大小、方向或作用点,就会产生不同的击球效果
D.击球时,球拍对乒乓球的力只改变了乒乓球的运动状态,不会改变乒乓球的形状
4.(2023 乐山)茶杯静止在水平桌面上,下列各对力中属于平衡力的是( )
A.茶杯所受的重力和桌面对茶杯的支持力
B.茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力
C.茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力
D.桌子所受的重力和地面对桌子的支持力
5.(2023春 桥西区校级期中)如图所示的为“研究二力平衡的条件”的实验装置,下列关于这个实验的叙述中错误的是( )
A.为减小摩擦,应选用尽量光滑的水平桌面
B.为使实验效果明显,应选用质量较大的木块来代替小车
C.调整两边的托盘所放的钩码的数量,可以改变力的大小
D.将小车扭转一个角度,是为了探究二力平衡中的两个力是否在同一直线上
6.(2023春 天府新区期末)《清明上河图》生动记录了北宋都城汴京的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况,如图所示为画里荡秋千的情景。用力推秋千,秋千就能荡起来,这是因为力可以改变物体的 ,秋千在最高点时,秋千上的人处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2023 陇县模拟)“旅航者X2”是一款双人智能电动飞行汽车,探索出了未来交通的一种可能。如图所示,旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力,说明了力的作用是
的;当旋翼转速加快时,飞行汽车会加速上升,说明力可以改变物体的 ;当飞行汽车悬停在空中时,其旋翼产生的升力 (选填“大于”“小于”或“等于”)汽车和乘员的总重力。
8.(2023春 莲湖区期末)端午节赛龙舟是我国的传统习俗。如图所示,桨手们在鼓声的号令下齐心协力向后划桨,龙舟快速向前运动。说明物体间力的作用是 的;使龙舟向前运动的力的施力物体是 (选填“桨”或“水”);龙舟冲过终点不能立即停止是由于龙舟具有 。
9.(2023春 菏泽期中)2020年12月17日,嫦娥五号(如图甲所示),搭载着“玉兔三号”月球车(如图乙所示)返回器,并携带从月球采回的质量为1731g的月球样品,成功返回地面。“嫦娥五号”探测器在距月球表面200km高度经过多次“刹车制动”,最终绕月球做匀速圆周运动。探测器绕月飞行时,运动状态 (选填“发生”或“不发生”)改变;“刹车制动”时,发动机的喷管向前喷射燃气,燃气就会对探测器施加向后的制动力,这说明 。
10.(2023春 南通期末)小姜在探究阻力对物体运动的影响时,让同一小车从同一斜面的同一高度滑下,在表面材料不同的水平面上运动,分别停在如图1所示的不同地方。
(1)由实验现象我们可以得出结论:水平面上小车所受阻力越 ,速度减小得越 ,滑行越远。
(2)实验中每次将小车从同一斜面、同一高度滑下,目的是让小车到达水平面时具有相同的 。
(3)由实验现象我们可以推断:假如表面绝对光滑,水平面上运动的小车在水平方向上不受力,它将做 运动,这说明物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。力是改变物体运动状态的原因。
(4)通过上述探究,小姜思考如下问题:将图2所示的摆球从A点由静止释放摆到最低点B时,若悬线断裂,则摆球将做 (选填“曲线”、“加速直线”或“匀速直线”)运动;若摆到B时小球所受的力全部消失,则摆球将做 运动。
11.(2023春 武汉期末)如图所示,在“探究二力平衡的条件”实验中。
(1)装置中定滑轮的作用是 。
(2)选择轻质卡片的目的是 。
(3)使卡片在同一条直线上受到大小相等、方向相反的两个拉力不是一对平衡力,下一步实验步骤应该是 。
(4)用手将卡片扭转一个角度,使卡片受到的大小相等、方向相反的两个拉力不在同一条直线上,然后由静止释放卡片,根据 (选填字母)状态,能够说明这两个拉力不是一对平衡力。
A.松手前卡片静止
B.松手瞬间卡片旋转
C.松手后卡片达到静止
12.(2023春 南安市校级期中)随着共享单车在全国各大城市迅速铺开,“共享经济”的概念迅速普及,“共享汽车”也随之悄然进入了人们的视野。如图所示是某品牌“共享汽车”,其空车质量1.2t,该车在匀速行驶过程中受到的阻力为总重的0.1倍,求:
(1)该车以54km/h的速度匀速行驶20min通过的路程;
(2)总质量为200kg的人员乘坐该车,汽车匀速行驶过程中受到的阻力;
(3)总质量为200kg的人员乘坐该车时,汽车匀速行驶过程中发动机的牵引力。
13.高速公路已广泛应用ETC收费系统,这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。如图是某高速公路入口处的ETC通道示意图。现有一辆总质量M=1500kg的汽车,在进入ETC收费岛区域前s1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛(图中阴影区域)边界,然后再经t2=6s匀速通过ETC收费岛,其长s2=36m。不计车长。
(1)开始减速,坐在车里的人感觉向前倾,原因是 。
(2)求汽车的重力大小。
(3)求汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小。
14.(2023春 东港市期中)如图甲所示,用力击打一摞棋子中的一颗棋子A,该棋子飞出而上面的棋子落下。
(1)请你解释这是为什么?
(2)请在图乙中画出飞出的棋子A受力的示意图(忽略空气阻力)。
15.(2023春 金湖县期中)新疆是中国最大的棉花生产基地,棉花生产早已经实现高度机械化,提高工作效率。如图为植保人员在操控植保无人机给棉花喷洒农药。植保无人机是通过四个相同的机翼快速转动时将空气竖直向下压获得动力的,因其操控简单、喷洒均匀、省时高效等优点,在现代农业中发挥着重要作用,其项目参数如表:(g=10N/kg)
项目 参数
外形尺寸(长宽高) 1955×455×625mm
旋翼个数 4
飞机质量(含空药箱) 14kg
药箱容量 16L
作业速度 3~8m/s
(1)无人机升力的施力物体是 ,升力获得的过程涉及到的物理知识是:物体间力的作用是 ,药箱加满农药时,农药的质量为 kg;
(2)药箱加满农药匀速升空的过程中,每个旋翼产生的升力为 N(ρ农药=1.1×103kg/m3)。
1.如图所示,物体B的上表面水平,B上面载着物体A,它们一起沿固定斜面C匀速下滑的过程中,物体A的受力是( )
A.只受重力
B.只受重力和支持力
C.有重力、支持力和摩擦力
D.有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力
2.电动平衡车是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保产物。如图所示,当人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.平衡车处于非平衡状态
B.人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
C.平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D.人所受的重力与平衡车对人的支持力是一对平衡力
3.如图所示,平板车置于水平地面上,下列说法正确的是( )
A.人站在平板车上保持静止时,人所受的重力和地面对平板车的支持力是一对平衡力
B.人站在平板车上保持静止时,平板车对人的支持力与平板车对地的压力是一对作用力和反作用力
C.人竖直向上加速起跳阶段,人所受的重力与人对平板车的压力大小相等
D.人竖直向上加速起跳阶段,平板车对人的支持力与人对平板车的压力大小相等
4.有两个质量分别为mA、mB的小球均带有正电荷,用绝缘轻质细线拴住,如图所示。请判断两根细线上拉力F1、F2的大小:F1 (mA+mB)g,F2 mBg。(均选填“>”“<”或“=”)
5.假设体积相同的小球在空中下落时,受到的空气阻力与其体积和运动的速度成正比。两个体积相同、重力分别为4N和6N的小球之间用短细线相连,细线强度足够大。现将这两个小球从漂浮在空中的气球上由静止开始自由释放,当两球匀速下降时,细线的拉力为 N。
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