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第六章 熟悉而陌生的力
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一、力的概念及描述
1.力是_____________的作用,物体间力的作用是________的。在国际单位制中,力的单位是________,符号______表示。力产生的条件:①必须有________________的物体;②物体间必须有__________。
2.力的作用效果:①_____________________;②_________________________。
3.力的三要素:力的_________、________和________。
4.力的示意图:在受力物体上沿着____________画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示____________,在箭头边上标上力的大小,线段的起点或终点表示力的____________。
要 点 回 顾
物体对物体
相互
牛顿
N
两个或两个以上
相互作用
力能改变物体的形状
力能改变物体的运动状态
大小
方向
作用点
受力方向
力的方向
作用点
二、弹力及弹簧测力计
5.物体由于______________而产生的力,叫做弹力。常见的弹力有:压力、_________和支持力等。弹簧测力计是用来测量______的大小的工具,它的制作原理:______________________________________________。
6.弹簧测力计使用时的注意事项:(1)注意观察它的_________和________,加在弹簧测力计上的力不能超过它的___________;(2)先用手轻轻拉动挂钩几次,观察指针是否指在___________上;(3)读数时,视线要与指针水平且与刻度板面_________。
发生弹性形变
拉力
力
在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比
量程
分度值
最大量程
零刻度线
垂直
7.由于_______________而使物体受到的力叫做重力,用符号_____表示,重力的施力物体是_______。重力的方向总是___________,利用这种性质可以制成_________。
四、科学探究:摩擦力
8.滑动摩擦力的大小跟__________和__________________有关,当接触面粗糙程度相同时,压力________,摩擦力越大;当压力一定时,接触面越__________,摩擦力越大。
9.增大有益摩擦的方法:①增大_________;②增大接触面的_____________。减少有害摩擦的方法:①减小________;②减小接触面的_____________;③用_________摩擦代替_______摩擦;④使两个相互接触的表面________。
地球的吸引
G
三、来自地球的力
地球
竖直向下
重垂线
压力大小
接触面的粗糙程度
越大
粗糙
压力
粗糙程度
压力
粗糙程度
滚动
滑动
分离
一、力的概念及描述
例1 下列几种现象中,能够体现力改变物体运动状态的是( )
A.手拉开弓 B.运动员罚点球
C.刚刚起飞的火箭 D.熊猫拉弯竹子
【解析】力的作用效果有两个:一是可改变物体的运动状态,二是可改变物体的形状。物体速度大小和运动方向的变化都属于运动状态的改变.手拉开弓,拉力改变了弓的形状,运动状态不变,故A不符合题意;运动员罚点球,足球受到脚的作用,由静止变成了运动,即改变了足球的运动状态,故B符合题意;刚刚起飞的火箭,要加速上升,速度大小发生变化,运动状态改变,故C符合题意;熊猫拉弯竹子,熊猫对竹子的力改变了竹子的形状,故D不符合题意。
【答案】BC
跟踪训练1 放在水平桌面的茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力,这两个力在大小、方向、作用点和作用效果中,不同的是( )
A.大小、方向
B.方向、作用点
C.作用点、作用效果
D.方向、作用效果
C
本章热点题型
例2 如图所示,小明用一个沿斜面的力将大箱子推进车厢,请画出箱子沿斜面向上运动时的受力示意图。(点O为箱子的重心)
【解析】对箱子进行受力分析可知,此时箱子共受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的推力、沿斜面向下的摩擦力四个力的作用,其作用点都在箱子的重心上,过箱子的重心,分别沿各力的方向画一条有向线段,如图所示。
【答案】如图所示。
跟踪训练2 如图是一名男生奔跑过程中左脚腾空、右脚着地的一瞬间,请画出此刻地面对他的支持力和摩擦力的示意图(A点是作用点)。
二、弹力及弹簧测力计
例3 如图所示,弹簧测力计下挂着一个物体处于静止,则物体受到的重力为_________N。
【解析】弹簧测力计的最大刻度是5N,则量程
为0~5N,分度值为0.1N,该物体的重为2.5N。
【答案】2.5
跟踪训练3 读出图中实验仪器的示数:物体的重力为___________N。
1.6
三、来自地球的力
例4 在探究“物体所受的重力跟它的质量的关系”实验中,李明把相同质量的钩码逐个挂在弹簧测力计上(每个钩码的质量是100g),读出弹簧测力计相应的读数,根据每次实验中钩码重力和质量的记录,在G—m的坐标上先描点,后连线所得图象如图所示.
(1)根据图象可以得出钩码的重力与它的质量成_____________比.所以钩码的重力与它的质量的_________应是定值,这个定值等于___________.
(2)如果把这个实验移到月球上做,方法步骤不变.请把所得的大致图象在图的坐标上表示出来.
【解析】(1)由图象知,是一条过原点的直线,得出钩码的重力与它的质量成正比;钩码的重力与它的质量的比值应是定值;由图象知,当m=0.1kg时,G=1N,所以比值等于10N/kg;(2)把物体移到月球上后,物体的质量不变,重力均减小为原来的 ,图象如图所示.
【答案】(1)正;比值;10N/kg;(2)如图所示.
G/N
m/kg
跟踪训练3 地球附近物体都受到重力,小考同学认为物体的重力大小与物体的质量有关,他用天平、钩码、弹簧测力计进行了探究.
(1)如图甲是他第2次测量中弹簧测力计的读数,该测力计的量程是__________N,分度值是__________N,请将此时测力计的示数填人下表的空格处。
(2)请你根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图象。
(3)由图象可知:物体的重力跟物体的质量成__________。
(4)若干年后,小考在我国建成的太空站工作时,你认为他用同样的器材_______(选填“能”或“不能”)完成该探究。
次数 1 2 3 4
质量m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4
重力G/N l 3 4
【解析】(1)由图示弹簧测力计可知,弹簧测力计的量程是0~5N,弹簧测力计的分度值是0.2N;读图可知,此时弹簧测力计的示数为2N;(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点,然后用平滑曲线连接各点作出图象,图象如图所示;(3)由图象可知:物体的重力跟物体的质量成正比;(4)太空工作站中的物体处于完全失重状态,不能用弹簧测力计测出物体受到的重力,因此用同样的器材不能完成实验探究。
【答案】(1)0~5 0.2 2 (2)如图所示 (3)正比 (4)不能
四、科学探究:摩擦力
例5 在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2和F3的大小关系为( )
A.F1=F2>F3 B.F1>F2>F3
C.F2>F1>F3 D.F1<F2=F3
【解析】(1)因为摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,而(a)(b)实验在压力大小和接触面的粗糙程度相同,因此F1=F2;改变了接触面积的大小,摩擦力不变。(2)(a)(c)实验在压力大小和接触面粗糙程度一定时,用滚动代替滑动,减小了摩擦力的大小,所以F1>F3。综合上面两种情况可得:F1=F2>F3。
【答案】A
(a) (b) (c)
跟踪训练5 为了测量木块在水平木板上运动过程中所受滑动摩擦力的大小,小红设计了如图所示的实验装置。小红将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面垫一块长木板。实验中小红拉着长木板沿水平地面向右运动,当弹簧测力计示数稳定时,下列说法中正确的是( )
A.木块相对于桌面是运动的
B.木板必须在桌面上做匀速直线运动
C.木块所受的滑动摩擦力的方向水平向左
D.弹簧测力计的示数等于木块所受的滑动摩擦力的大小
D
例6 小宇要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:
A.接触面所受的压力大小
B.接触面的粗糙程度
C.物体运动的速度
接下来小宇通过如图所示的实验操作开展探究。
(1)进行甲、乙、丙图实验时,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做_________运动;
(2)要验证猜想B,需按照 两个图(选填“甲”、“乙”或“丙”)进行对比实验;
(3)比较甲,乙图的实验,得到的实验结论是________________;
(4)在本次实验中运用的研究方法是转换法和____________;
(5)小颖发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定,于是改进了实验装置,如图丁所示。改进后长木板 (选填“一定”或“不一定”)要做匀速直线运动。
【解析】(1)进行甲、乙、丙图实验时,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,此时物体在水平方向上拉力大小才等于摩擦力的大小;(2)要验证猜想B,即滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,要控制压力大小相同和速度大小相同,改变接触面的粗糙程度,需按照甲、丙两个图进行对比实验;(3)比较甲、乙图的实验知,接触面粗糙程度相同,乙中压力大,弹簧测力计的示数大,乙受到的滑动摩擦力也大,故实验结论是:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(4)由(2)(3)知,本实验采用了控制变量法,所以在本次实验中运用的研究方法是转换法和控制变量法;(5)如图丁所示,木块相对地面处于静止状态,木块在水平方向上受到的测力计拉力与摩擦力,大小相等,故改进后长木板不一定要做匀速直线运动。
【答案】(1)匀速直线 (2)甲、丙 (3)接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 (4)控制变量法 (5)不一定
跟踪训练6 如图是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计_________(选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小_________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计示数。
(2)在三次实验中,滑动摩擦力最大的是_________(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与_________有关;比较甲、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与__________________有关(以上两空选填“压力”或“接触面粗糙程度”)。
必须
等于
丙
压力
接触面粗糙程度
再见