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【回归课标】专项04:运动和力形式查漏补缺
新课标要求:1.会选用适当的工具测量长度和时间,会根据生活经验估测长度和时间。
2.能用速度描述物体运动的快慢,并能进行简单计算。会测量物体运动的速度。
3.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。
4.能用示意图描述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
5.通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
6.知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件
例题1、长度和时间的测量是最基本的测量,图中刻度尺所测物体的长度为 cm,秒表记录的时间为 s
例题2、某同学参加百米赛跑,成绩是12s,跑前24m用了3s,冲过终点的速度为,该同学百米跑的平均速度是( )
A. B. C. D.
例题3、如图所示,一个木块从斜面上滑下,并继续在水平面上滑动。图是关于木块在水面上滑动时的受力示意图,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
例题4、为了响应“发展体育运动,增强人民体质”的号召,众多运动场地如雨后春笋般出现,石家庄市政府为市民打造的十分钟健身圈基本成型。如图所示,关于篮球运动,下列说法正确的是( )
A.篮球离开手仍能在空中运动,是因为篮球受到惯性作用
B.投篮时篮球撞击篮板后被反弹是因为力能改变物体的运动状态
C.篮球离开手在空中运动到最高点时受力平衡
D.篮球穿过篮网后下落过程动能增大,重力势能减小,机械能不变
例题5、2024年3月17日,在新加坡乒乓球男单决赛上,中国选手王楚钦获得金牌。如图所示,当他静止站立在水平领奖台上时,下列分析正确的是( )
A.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力是一对平衡力
B.领奖台受到的重力和地面对领奖台的支持力是一对平衡力
C.王楚钦对领奖台的压力与地面对领奖台的支持力是相互作用力
D.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力是相互作用力
例题6、如图所示,用的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为。下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力大小为,方向水平向右
B.木板A做加速运动时B受到的摩擦力增大
C.B对A的摩擦力大小为,方向水平向左
D.地面对A的摩擦力大小为,方向水平向左
例题7、请在图中画出使车轮滚上台阶的最小动力F并标出最小动力时所对应的力臂l。
答案:例题1、【答案】 3.60 43
【详解】[1]由图可知,刻度尺的分度值为1mm,测量的起始刻度是零刻度,物体的末端对着的刻度线为3.60cm,读数时估读到分度值的下一位,所以物体的长度即为3.60cm。
[2]停表小盘的分度值是0.5min,指针在0min和1min之间,偏过中线;大盘的分度值是0.1s,所以大盘指针在43s,因此停表读数为43s。
例题2、【答案】C
【详解】参加百米赛跑,运动路程为100m,成绩是12s,则百米跑的平均速度
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
例题3、【答案】B
【详解】木块从斜面上由静止滑下,并在水平面上继续滑动是由于惯性,没有向右的作用力,在竖直方向上,竖直向下的重力和竖直向上的支持力;在水平方向上,水平向左的摩擦力,故B正确,ACD错误。
故选B。
例题4、【答案】B
【详解】A.篮球离开手仍能在空中运动,是因为篮球具有惯性,惯性不是力,不能说“受到惯性作用”,故A错误;
B.投篮时篮球撞击篮板后被反弹是因为篮板对篮球的力改变了篮球的运动状态,故B正确;
C.篮球离开手在空中运动到最高点时仅受到竖直向下的重力,受力不平衡,故C错误。
D.篮球穿过篮网后下落过程中质量不变,速度变大,动能变大;高度减小,重力势能减小,篮球运动过程中克服空气阻力做功,部分机械能转化为内能,机械能减小,D错误。
故选B。
例题5、【答案】A
【详解】A.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上,是对平衡力,故A正确;
B.地面对领奖台的支持力大小等于领奖台受到的重力和王楚钦受到的重力之和,因此领奖台受到的重力和地面对领奖台的支持力大小不同,不是一对平衡力,故B错误;
C.王楚钦对领奖台的压力与地面对领奖台的支持力大小不同,不是相互作用力,故C错误;
D.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力作用在同一物体上,大小相同,方向相反,是一对平衡力,故D错误。
故选A。
例题6、【答案】A
【详解】A.物体B相对地面静止不动,物体B在水平方向上受到拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以A对B的摩擦力大小为2N,方向水平向右,故A正确;
B.滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关,木板A做加速运动时B受到的摩擦力不变,故B错误;
C.B对A的摩擦力与A对B的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反。由A选项可得B对A的摩擦力大小为2N,方向水平向左,故C错误;
D.物体A在水平方向上受到拉力、B对A的摩擦力和地面对A的摩擦力,这三个力是平衡力,大小相等,方向相反,所以地面对A的摩擦力和B对A的摩擦力大小之和与拉力相等,所以地面对A的摩擦力
方向水平向左。故D错误。
故选A。
例题7、【答案】见解析
【详解】最省力的画法:连接支点和距离支点最远的作用点,这条连线即为最省力的力臂,作这条连线的垂线即为最省力的方向,因需要使车轮滚上台阶,所以力的方向向上,如图所示
【类型一】长度和时间的测量
【方法总结】1.长度的测量
(1)被测物体的长度=末端所对刻度-起始端所对刻度。
(2)分度值越小,读数越精确(分度值根据要求选择)。
(3)测量长度时要求估读,估读值是分度值的下一位。读数为整数刻度时,则估读为零。
2.时间的测量
(1)先认清每个指针的量程和分度值。停表读数=分针读数+秒针读数。
(2)小盘分度值为1min,读数方法:秒针直接读数
(3)小盘分度值为0.5min:先判断秒针读数是在0~30s还是在30~60s,根据分针所指位置判断,指在前半格对应0~30s之间,指在后半格对应30~60s之间,最后加上小圆读数。
【举一反三】如图甲所示,拇指和食指之间的距离是 cm,如图乙所示,秒表示数为 s。
【答案】 18.0 336.0
【详解】[1]由图可知,刻度尺的分度值为1cm,图中“一拃”的左端与20.0cm刻度线对齐,右端与38.0cm刻度线对齐,所以图中“一拃”的长度
L=38.0cm-20.0cm=18.0cm
[2]由图可知,小盘的分度值是0.5min,指针在5min和6min之间,略偏过中线;大盘的分度值是0.1s,而大盘指针在36.0s,因此秒表读数为5min36.0s,即336.0s。
【类型二】平均速度的计算
【方法总结】1.平均速度: 其中s为总路程,t为总时间。
2.平均速度不是速度的平均值,只能通过速度公式计算平均速度。
【举一反三】小明在测量小球的平均速度时,让小球从斜面A点由静止流到C点,并用照相机每隔0.1s拍摄一次,频闪照片如图所示,则下列说法正确的是( )
A.球从A点运动到C点用时0.6s
B.小球在前0.4s内通过的路程为2.61cm
C.小球滚下的整个过程的平均速度为1.1m/s
D.小球在BC段的平均速度大于AB段的平均速度
【答案】D
【详解】A.球从A点运动到C点用时5×0.1s=0.5s,故A错误;
B.小球在前0.4s内通过的路程为4.00cm,故B错误;
C.小球滚下的整个过程的平均速度为
故C错误;
D.小球AB段的平均速度
在BC段的平均速度
故D正确。
故选D。
【类型三】力的示意图
【方法总结】分析物体的受力情况,画图按重力、弹力、摩擦力顺序来。画摩擦力时,先判断摩擦力是否存在,判断的方法是:初中一般多考查物体受平衡力,即静止或做匀速直线运动。如果前面画的重力和弹力已平衡了,那就没有摩擦力;如果前面画的重力和弹力不平衡,那就有摩擦力。
常见力的方向和作用点
力 方向 作用点
重力 竖直向下,指向地心 重心
支持力 垂直支持面,指向被支持的物体 在接触面上
拉力(推力) 沿绳子(手)的方向 在接触点上
压力 垂直接触面,指向被压物体 在接触面上
摩擦力 与相对运动或相对运动趋势方向相反 在接触面上
浮力 竖直向上 重心
【举一反三】在自动化生产线上常用传送带运送工件,如图所示,若工件与传送带一起沿水平方向匀速向右运动,不计空气阻力,图中关于此工件的受力示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】若工件与传送带一起沿水平方向匀速向右运动,因工件与传送带之间没有相对运动的趋势,所以不存在摩擦力,根据力的平衡可知,工件也不受推力的作用。不计空气阻力,工件受到两个力的作用:重力G和支持力F,作用点都在重心,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上,因为这两个力是一对平衡力,所以作图时两条线段长度相等。故C正确,ABD错误。
故选C。
【类型四】对惯性的理解
【方法总结】1.惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大。惯性与物体是否受力、是否运动、运动快慢等无关。
2.不能说物体的速度越大,惯性越大。
3.惯性不是力,不能说“惯性力”“受到惯性”“惯性的作用”,只能说“由于惯性’“具有惯性”。
【举一反三】2月25日,2024年国际乒联世乒赛团队赛在韩国釜山结束全部赛程。女子团体决赛中,由孙颖莎、陈梦和王艺迪组成的中国队以3∶2战胜日本,如图是比赛时的场景。下列说法正确的是( )
A.乒乓球在飞行时只受到重力作用
B.乒乓球加速飞行时处于平衡状态
C.乒乓球离开球拍后还会继续飞行是因为乒乓球受到惯性作用
D.乒乓球被球拍击飞,说明力能改变物体的运动状态
【答案】D
【详解】A.乒乓球在飞行时受到了重力和空气阻力,故A错误;
B.乒乓球加速飞行时运动状态时刻在变,处于非平衡状态,故B错误;
C.乒乓球具有惯性,离开球拍后仍能保持原来的状态继续飞行一段距离,惯性不是力,不能说受到惯性的作用。故C错误;
D.乒乓球被球拍击飞,运动状态发生变化,说明力能改变物体的运动状态,故D正确。
故选D。
【类型五】辨析平衡力和相互作用力
【方法总结】1.平衡力与相互作用力的判断步骤:
(1)画出要研究的两个力的示意图,
(2)判断这两个力是否作用在同一物体上。
(3)判断这两个力的方向是否反向共线。
(4)判断两个力的大小是否相等。
2.当一个物体上面还叠加其他的物体,下面的物体对水平支撑面的压力大小等于两个物体总重力大小。
3.相互作用力发生在相互作用的两个物体上,不会出现其他的物体。例如:水平面上静止的书,书受到的重力和书对水平面的压力不是相互作用力,这里出现了三个物体。
【举一反三】如图所示,是某同学测量一长方体金属块A一半浸入水中所受浮力大小的图片,当金属块静止时,测力计示数不为零。下列判断正确的是( )
A.测力计对金属块的拉力和金属块对测力计的拉力是相互作用力
B.测力计对金属块的拉力和金属块对测力计的拉力是平衡力
C.水对金属块产生的浮力和金属块所受重力是相互作用力
D.水对金属块产生的浮力和金属块所受重力是平衡力
【答案】A
【详解】AB.金属块对弹簧测力计的拉力跟弹簧测力计对金属块的拉力,符合相互作用力的条件,是一对相互作用力,故A正确,B错误;
CD.由于金属块静止时,测力计示数不为零,对金属块进行受力分析可知,金属块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力,水对金属块产生的浮力和金属块所受重力大小不相等,不是平衡力,故CD错误。
故选A。
【类型六】判断摩擦力方向和大小变化
【方法总结】1.摩擦力方向的判断方法:(1)根据定义判断,即物体所受摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。(物体运动方向是相对地面而言,相对运动方向或相对运动趋势方向要先确定参照物)
(2)根据二力平衡判断,若物体处于平衡状态,摩擦力与另一个力是一对平衡力,则根据这两个力的方向相反即可以判断出摩擦力的方向。
2.摩擦力大小的判断方法:放在水平面上的物体,受到的摩擦力只有在物体静止或做匀速直线运动时才等于推力(即利用二力平衡判断),其他时候摩擦力与推力无关。
【举一反三】如图所示,A和B两个材料相同的正方体分别以甲、乙、丙三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v ①F1②F1=F2=F3
③三种情况中A物体所受到的摩擦力大小关系为f2=f3>f1
④三种情况中B物体下表面所受到的摩擦力大小关系为f2'A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【答案】B
【详解】①②将A、B看成一个整体,对整体进行受力分析可知,整体受推力和摩擦力,A、B重力相同,压力相同,与桌面的接触面的粗糙程度相同,所以整体受到的摩擦力相同,整体做匀速直线运动,则推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即
F1=F2=F3
故①错误,②正确;
③图甲中,物体A对地面的压力等于A的重力,图乙中,A对地面的压力等于A、B的总重力,触面的粗糙程度相同,则f2 >f1,图乙中,A匀速直线运动,所以有
f2=F2=F3
图丙中,对整体分析,整体对桌面的压力等于A、B的总重力,此时的推力等于桌面对B的摩擦力,对B受力分析,B在水平方向上受到水平向左的桌面对B的摩擦力、水平向右的A对B的摩擦力,这两个力大小相等,根据力作用的相互性可知,B对A的摩擦力等于A对B的摩擦力,所以,推力F3等于地面对B的摩擦力,即f3=F3,综上可得
f2=f3>f1
故③正确;
④乙图中,B与A之间没有发生相对运动的趋势,所以B受到的摩擦力为0;甲图中,B对地面的压力等于其重力,丙图中,B对地面的压力等于A、B的重力之和,接触面粗糙程度相同,压力越大,受到的摩擦力越大,故f1'f2'故④正确。
综上所述,正确的有②③④,共3个正确,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【类型七】杠杆最小动力力臂作图
【方法总结】1.动力和阻力方向的判断方法:动力和阻力一个绕着支点顺时针转动,一个绕着支点逆时针转动。也可以通过支点的位置判断,当支点在杠杆中间时,动力和阻力的方向相同;当支点在杠杆一端时,动力和阻力的方向相反。
2.画力臂的方法(以画动力臂为例):①找到支点并画出动力作用线;②从支点作动力作用线的垂线(虚线),标明垂足;③标出垂足与支点间的距离,这就是动力臂。(口诀:一找点,二画线,三标垂线段)。
3.画最小力的方法:①找到支点0;②找到杠杆上离支点最远的点A或题目指定的力的作用点A;③连接 OA(这是最长的力臂);④过点A作 0A的垂线(这是最小力的作用线);⑤根据动力、阻力让杠杆转动的方向相反,判断最小力的方向。
【举一反三】如图甲是学校农场一个拔草神器。拔草时,可以看成一个杠杆,图乙为其简化示意图,为拔草时杠杆受到的阻力。请在乙图中画出:
(1)阻力的力臂;
(2)作用在C点的最小动力的方向。
【答案】见解析
【详解】(1)力臂是指从支点到力的作用线的距离。从支点B向阻力F2的作用线作垂线,支点到垂足的距离为阻力臂L2,如图所示:
(2)由杠杆平衡条件
F1L1=F2L2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在B点,动力作用在C点,因此BC作为动力臂L1时最长;图中阻力F2使杠杆逆时针转动,因动力和阻力使杠杆转动的方向相反,所以动力应使杠杆顺时针转动,则动力F1的方向应该向下,过C点作垂直于BC向下的力,即为最小动力F1的示意图,如图所示:
一、填空题
1.(2024·广东·一模)如图所示,甲图中所测物体的长度是 cm,乙图中弹簧测力计的示数是 N,丙图中停表的读数是 s。
2.(2024·安徽亳州·二模)频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片,小车在AC段的平均速度为 。
3.(2024·山东青岛·一模)如图所示,用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为9N,木块受到的摩擦力是 N;若拉力F增加至22N,长木板A水平方向受到的力是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。请画出木块B所受力的示意图。(整个过程中,木块B始终未脱离长木板A)
4.(2024·内蒙古赤峰·一模)小李在超市购物,用20N的水平推力推着购物车做匀速直线运动,后改用30N的水平推力推购物车,使其加速向前运动,在加速过程中购物车受到的摩擦力为 N,小李突然手滑松开了购物车,由于车具有 继续滑行一段距离才停止。
5.(2024·四川泸州·一模)如图甲所示,重为4N的正方形铁块,被大小为5N的水平吸引力吸附在足够大的竖直磁性平板上匀速下滑,这时铁块在水平方向上受到的合力大小为 N;若对铁块施加一个竖直向上的拉力F拉,如图乙,使该铁块匀速竖直向上运动,则F拉= N,匀速运动时,墙对铁块的吸引力和铁块对墙的吸引力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
6.(2023·山西太原·三模)“饸饹”是山西的一种面食,如图所示为“饸饹”压制工具的简化图。按压手柄,活塞挤压面团形成一根根面条。“饸饹”的压制工具属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆,选择按压手柄 (选填“A”或“B”)处更轻松。请你在图中画出施加在手柄上最小力F的示意图及其力臂L。
7.(2024·江苏南京·一模)如图甲所示,两个完全相同的物体a、b叠放在水平桌面上,在水平拉力F1=15N的作用下,一起向右做匀速直线运动,则a受到的摩擦力为 N;如图乙所示,将a、b并排放于同一桌面上,在水平推力F2作用下以0.2m/s的速度一起向右做匀速直线运动,则F2= N,a对b的推力的功率是 W。
二、单选题
8.(2024·陕西西安·模拟预测)热爱运动的小健在电视上观看体育比赛时,对如图所示现象进行分析,其中说法正确的是( )
A.甲图中,短道速滑运动员匀速转弯时处于平衡状态
B.乙图中,跳远运动员助跑可以提高成绩,是因为运动员受惯性作用
C.丙图中,踢出去的足球在草地上滚动时慢慢停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.丁图中,静止在水平冰面上的冰壶受到的重力和冰面对冰壶的支持力是一对平衡力
9.(2024·河南郑州·模拟预测)关于下列体育运动说法正确的是( )
A.甲图中的排球运动员将球垫起到达最高点时处于平衡状态
B.乙图中运动员蹬地起跑,利用了物体间力的作用是相互的
C.丙图中运动员将足球踢出,说明物体的运动需要有力维持
D.丁图中运动员用力快速打羽毛球是为了增大羽毛球的惯性
10.(2024·湖南湘西·一模)若不计空气阻力,对篮球离开手以后在空中运动过程的受力示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
11.(2024·广东云浮·一模)小明在水平地面上推木箱,推不动。下列说法不正确的是( )
A.小明的推力小于地面对木箱的摩擦力
B.箱子受到的重力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C.人的后脚受到的摩擦力方向是水平向右
D.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对相互作用力
12.(2024·陕西榆林·二模)乒乓球是我国的国球,在诸多世界级比赛中,我国运动员基本包揽所有乒乓球项目的金牌,为国争光,扬我国威。关于乒乓球比赛时的情景,下列说法正确的是( )
A.击球时,球拍对球的力只改变了球的形状
B.击球时,球拍对球的力与球对球拍的力是一对相互作用力
C.击出的乒乓球会继续向前运动是因为乒乓球受到惯性的作用
D.击球时的力越大,乒乓球飞出的距离越远,说明力可以维持物体运动状态
13.(2024·四川泸州·一模)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.物体A对B的摩擦力与物体B对A的摩擦力是一对相互作用力
B.物体B的重力与地面对B的支持力是一对平衡力
C.物体B的重力与地面对B的支持力是一对相互作用力
D.物体A和B之间有可能是光滑的
14.(2024·四川眉山·一模)物理科代表发现:物理老师的茶杯(有茶水)放在水平办公桌上,由此提出一些想法,下列有关放在水平办公桌面上茶杯的说法正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力是一对相互作用力
B.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力是一对平衡力
C.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生形变而产生的
D.桌面对茶杯的支持力和茶杯所受的重力是一对平衡力
参考答案:
1. 3.10 3.6 100.8
【详解】[1]甲图中,刻度尺的分度值为0.1cm,物体的左侧在0.00cm位置,右侧在3.10cm位置,所测物体的长度是3.10cm。
[2]乙图中弹簧测力计的分度值是0.2N,示数是3.6N。
[3]丙图中停表小表盘的分度值为0.5min,指针在1~2之间,且偏向2位置,读作1min;大表盘的分度值为0.1s,示数为40.8s,则停表的读数是
2.0.4
【详解】由图示知,刻度尺的分度值为1cm,AC间的距离为
sAC=80.0cm-40.0cm=40.0cm
所用的时间为
tAC=0.5s+0.5s=1s
此段的平均速度为
3. 9 非平衡力
【详解】[1]用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,弹簧测力计对木块B的拉力与木块B受到的摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数为9N,所以,木块受到的摩擦力是9N。
[2]用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,则木板A在水平方向受平衡力;若拉力F增加至22N,木板A对地面的压力、木块B对木板A的压力以及木板与地面之间、木块与木板之间的接触面粗糙程度都没有改变,则地面对木板A的摩擦力及木块B对木板A的摩擦力都不变,所以,长木板A水平方向受到的力是非平衡力。
[3]木块B受到竖直向下的重力、木板对它竖直向上的支持力、弹簧测力计对它水平向左的拉力及木板对它水平向右的摩擦力,力的作用点都画在木块的重心,故作图如下:
4. 20 惯性
【详解】[1]由题意可得,用20N的水平推力推着购物车做匀速直线运动,即小车处于平衡状态,小车在水平方向上受到推力与摩擦力,这两个力是一对平衡力,所以这两个力大小相等,即
f=F推=20N
因为滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,所以当用30N的水平推力推购物车时,接触面的粗糙程度和压力的大小都没变,所以购物车受到的摩擦力不变,仍为20N。
[2]一切物体都具有惯性。小李突然手滑松开了购物车,由于车具有惯性继续滑行一段距离才停止。
5. 0 8 相互作用力
【详解】[1]甲图中,铁块匀速下滑,在水平方向上,铁块受到两个力,竖直磁性平板对铁块的水平向右的吸引力,竖直磁性平板对铁块的水平向左的支持力,大小都是5N;根据合力的知识可知,这时铁块在水平方向上受到的合力大小为0N。
[2]甲图中,铁块匀速下滑,竖直方向受到的重力和摩擦力是平衡力,滑动摩擦力等于重力,摩擦力大小
f=G=4N
乙图中,若对铁块施加一个竖直向上的拉力F拉,使该铁块匀速竖直向上运动,此时,竖直向上的拉力、竖直向下的重力和摩擦力,三个力平衡,压力不变、接触面的粗糙程度不变,受到的滑动摩擦力大小不变,此时拉力
F拉=f+G=4N+4N=8N
[3]匀速运动时,墙对铁块的吸引力和铁块对墙的吸引力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在不同物体上,是一对相互作用力。
6. 省力 A 见解析
【详解】[1][2]由题意可得,该工具以O为支点,其动力臂的长度大于阻力臂的长度,属于省力杠杆;结合题意可得,从A点处按压手柄时,力臂更长,更省力。
[3]根据杠杆平衡条件,要使得动力最小的话,动力臂要最大,由题意及上述分析可得,以OA为动力臂时,动力臂的长度最长,由此时的最小动力垂直于OA向下,如图所示:
7. 0 15 1.5
【详解】[1]a、b一起向右做匀速直线运动,所以a、b没有相对运动的趋势,a、b间没有摩擦力,则木块a受到的摩擦力大小为0。
[2]甲图,a和b整体在水平方向上受到水平向右的推力F1和水平向左的滑动摩擦力,整体做匀速直线运动,这两个力是平衡力,大小相等,F1是15N,所以整体受到地面的滑动摩擦力是15N;从甲图到乙图,改变a和b的放置情况,压力大小不变,接触面粗糙程度不变,a和b整体受到的滑动摩擦力不变,所以乙图的滑动摩擦力大小还是15N;整体仍然做匀速直线运动,故乙图中推力F2大小是15N。
[3]a、b在水平推力F2作用下以0.2m/s的速度一起向右做匀速直线运动,由于b对地面的压力为a、b的总压力的一半,接触面粗糙程度不变,则a对b的推力等于F2的一半,为7.5N,则a对b的推力的功率
8.D
【详解】A.短道速滑运动员匀速转弯时运动方向发生变化,即他的运动状态发生了变化,处于非平衡状态,故A错误;
B.跳远运动员助跑可以提高成绩,是因为运动员具有惯性,起跳后要保持原来的运动状态继续向前运动,可以跳得更远,故B错误;
C.踢出去的足球在草地上滚动时慢慢停下来,是因为受到阻力作用,说明力可以改变物体的运动状态,故C错误;
D.静止在水平冰面上的冰壶受到的重力和冰面对冰壶的支持力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,都作用在冰壶上,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
9.B
【详解】A.图中球离手后,到达最高点的瞬间,只受重力作用,受到的力是非平衡力,故A错误;
B.起跑时用力蹬地,人对地有一个向后的力,同时地面给人一个向前的反作用力使人前进,利用的是力的作用是相互的,故B正确;
C.力是改变物体运动状态的原因,图中运动员将足球踢出,说明力可以改变物体的运动状态,故C错误;
D.图中运动员用力快速打羽毛球不能增大惯性,因为惯性大小只跟物体的质量大小有关,用力快速打羽毛球不能增大羽球的质量,所以不能增大惯性,故D错误。
故选B。
10.A
【详解】因为不计空气阻力,所以空中飞行的篮球只受到重力的作用,并且重力的方向是竖直向下的,故BCD错误,A正确。
故选A。
11.A
【详解】A.小明同学用水平推力向右推木箱,但没推动,木箱处于静止状态,水平方向上受到人对木箱向右的推力、地面对木箱向左的摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误,符合题意;
B.箱子受到的重力与地面对木箱的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,故B正确,不符合题意;
C.人的后脚相对于地面向左运动趋势,说明人的后脚受到的摩擦力方向是水平向右,故C正确,不符合题意;
D.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上,故D正确,不符合题意。
故选A。
12.B
【详解】A.球拍对球的力既改变了球的形状,也改变了球的运动状态,故A错误;
B.击球时,球拍对球有力的作用,球对球拍也有力的作用,力的大小是相等的,是一对相互作用力,故B正确;
C.击出的乒乓球会继续向前运动是因为乒乓球具有惯性,惯性不是力,不能说受到,故C错误;
D.击球时的力越大,乒乓球飞出的距离越远,说明力的作用效果与力的大小有关,物体运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
故选B。
13.D
【详解】A.物体A随B一起做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向不受力的作用,AB之间没有相对运动的趋势,故AB间没有摩擦力,故A错误;
B.地面对B的支持力大于物体B的重力,二力大小不等不是一对平衡力,故B错误;
C.物体B的重力与地面对B的支持力作用在同一物体上,大小不相等,不是一对相互作用力,故C错误;
D.物体A和B之间没有摩擦力,接触面有可能是光滑的,故D正确。
故选D。
14.C
【详解】A.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力作用在不同物体上的两个力,且方向相同,所以不是作用力和相互作用力,故A错误;
B.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力作用在不同物体上的两个力,且方向相同,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.桌面对茶杯的支持力是由于茶杯挤压桌面使桌面发生形变而产生的,故C正确;
D.桌面对茶杯的支持力等于茶杯和水的总重力,大于茶杯所受的重力,则桌面对茶杯的支持力和茶杯所受的重力不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
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【回归课标】专项04:运动和力形式查漏补缺
新课标要求:1.会选用适当的工具测量长度和时间,会根据生活经验估测长度和时间。
2.能用速度描述物体运动的快慢,并能进行简单计算。会测量物体运动的速度。
3.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。
4.能用示意图描述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。
5.通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
6.知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件
例题1、长度和时间的测量是最基本的测量,图中刻度尺所测物体的长度为 cm,秒表记录的时间为 s
例题2、某同学参加百米赛跑,成绩是12s,跑前24m用了3s,冲过终点的速度为,该同学百米跑的平均速度是( )
A. B. C. D.
例题3、如图所示,一个木块从斜面上滑下,并继续在水平面上滑动。图是关于木块在水面上滑动时的受力示意图,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
例题4、为了响应“发展体育运动,增强人民体质”的号召,众多运动场地如雨后春笋般出现,石家庄市政府为市民打造的十分钟健身圈基本成型。如图所示,关于篮球运动,下列说法正确的是( )
A.篮球离开手仍能在空中运动,是因为篮球受到惯性作用
B.投篮时篮球撞击篮板后被反弹是因为力能改变物体的运动状态
C.篮球离开手在空中运动到最高点时受力平衡
D.篮球穿过篮网后下落过程动能增大,重力势能减小,机械能不变
例题5、2024年3月17日,在新加坡乒乓球男单决赛上,中国选手王楚钦获得金牌。如图所示,当他静止站立在水平领奖台上时,下列分析正确的是( )
A.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力是一对平衡力
B.领奖台受到的重力和地面对领奖台的支持力是一对平衡力
C.王楚钦对领奖台的压力与地面对领奖台的支持力是相互作用力
D.王楚钦受到的重力与领奖台对王楚钦的支持力是相互作用力
例题6、如图所示,用的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为。下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力大小为,方向水平向右
B.木板A做加速运动时B受到的摩擦力增大
C.B对A的摩擦力大小为,方向水平向左
D.地面对A的摩擦力大小为,方向水平向左
例题7、请在图中画出使车轮滚上台阶的最小动力F并标出最小动力时所对应的力臂l。
【类型一】长度和时间的测量
【方法总结】1.长度的测量
(1)被测物体的长度=末端所对刻度-起始端所对刻度。
(2)分度值越小,读数越精确(分度值根据要求选择)。
(3)测量长度时要求估读,估读值是分度值的下一位。读数为整数刻度时,则估读为零。
2.时间的测量
(1)先认清每个指针的量程和分度值。停表读数=分针读数+秒针读数。
(2)小盘分度值为1min,读数方法:秒针直接读数
(3)小盘分度值为0.5min:先判断秒针读数是在0~30s还是在30~60s,根据分针所指位置判断,指在前半格对应0~30s之间,指在后半格对应30~60s之间,最后加上小圆读数。
【举一反三】如图甲所示,拇指和食指之间的距离是 cm,如图乙所示,秒表示数为 s。
【类型二】平均速度的计算
【方法总结】1.平均速度: 其中s为总路程,t为总时间。
2.平均速度不是速度的平均值,只能通过速度公式计算平均速度。
【举一反三】小明在测量小球的平均速度时,让小球从斜面A点由静止流到C点,并用照相机每隔0.1s拍摄一次,频闪照片如图所示,则下列说法正确的是( )
A.球从A点运动到C点用时0.6s
B.小球在前0.4s内通过的路程为2.61cm
C.小球滚下的整个过程的平均速度为1.1m/s
D.小球在BC段的平均速度大于AB段的平均速度
【类型三】力的示意图
【方法总结】分析物体的受力情况,画图按重力、弹力、摩擦力顺序来。画摩擦力时,先判断摩擦力是否存在,判断的方法是:初中一般多考查物体受平衡力,即静止或做匀速直线运动。如果前面画的重力和弹力已平衡了,那就没有摩擦力;如果前面画的重力和弹力不平衡,那就有摩擦力。
常见力的方向和作用点
力 方向 作用点
重力 竖直向下,指向地心 重心
支持力 垂直支持面,指向被支持的物体 在接触面上
拉力(推力) 沿绳子(手)的方向 在接触点上
压力 垂直接触面,指向被压物体 在接触面上
摩擦力 与相对运动或相对运动趋势方向相反 在接触面上
浮力 竖直向上 重心
【举一反三】在自动化生产线上常用传送带运送工件,如图所示,若工件与传送带一起沿水平方向匀速向右运动,不计空气阻力,图中关于此工件的受力示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【类型四】对惯性的理解
【方法总结】1.惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大。惯性与物体是否受力、是否运动、运动快慢等无关。
2.不能说物体的速度越大,惯性越大。
3.惯性不是力,不能说“惯性力”“受到惯性”“惯性的作用”,只能说“由于惯性’“具有惯性”。
【举一反三】2月25日,2024年国际乒联世乒赛团队赛在韩国釜山结束全部赛程。女子团体决赛中,由孙颖莎、陈梦和王艺迪组成的中国队以3∶2战胜日本,如图是比赛时的场景。下列说法正确的是( )
A.乒乓球在飞行时只受到重力作用
B.乒乓球加速飞行时处于平衡状态
C.乒乓球离开球拍后还会继续飞行是因为乒乓球受到惯性作用
D.乒乓球被球拍击飞,说明力能改变物体的运动状态
【类型五】辨析平衡力和相互作用力
【方法总结】1.平衡力与相互作用力的判断步骤:
(1)画出要研究的两个力的示意图,
(2)判断这两个力是否作用在同一物体上。
(3)判断这两个力的方向是否反向共线。
(4)判断两个力的大小是否相等。
2.当一个物体上面还叠加其他的物体,下面的物体对水平支撑面的压力大小等于两个物体总重力大小。
3.相互作用力发生在相互作用的两个物体上,不会出现其他的物体。例如:水平面上静止的书,书受到的重力和书对水平面的压力不是相互作用力,这里出现了三个物体。
【举一反三】如图所示,是某同学测量一长方体金属块A一半浸入水中所受浮力大小的图片,当金属块静止时,测力计示数不为零。下列判断正确的是( )
A.测力计对金属块的拉力和金属块对测力计的拉力是相互作用力
B.测力计对金属块的拉力和金属块对测力计的拉力是平衡力
C.水对金属块产生的浮力和金属块所受重力是相互作用力
D.水对金属块产生的浮力和金属块所受重力是平衡力
【类型六】判断摩擦力方向和大小变化
【方法总结】1.摩擦力方向的判断方法:(1)根据定义判断,即物体所受摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。(物体运动方向是相对地面而言,相对运动方向或相对运动趋势方向要先确定参照物)
(2)根据二力平衡判断,若物体处于平衡状态,摩擦力与另一个力是一对平衡力,则根据这两个力的方向相反即可以判断出摩擦力的方向。
2.摩擦力大小的判断方法:放在水平面上的物体,受到的摩擦力只有在物体静止或做匀速直线运动时才等于推力(即利用二力平衡判断),其他时候摩擦力与推力无关。
【举一反三】如图所示,A和B两个材料相同的正方体分别以甲、乙、丙三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动,其速度关系是v ①F1②F1=F2=F3
③三种情况中A物体所受到的摩擦力大小关系为f2=f3>f1
④三种情况中B物体下表面所受到的摩擦力大小关系为f2'A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【类型七】杠杆最小动力力臂作图
【方法总结】1.动力和阻力方向的判断方法:动力和阻力一个绕着支点顺时针转动,一个绕着支点逆时针转动。也可以通过支点的位置判断,当支点在杠杆中间时,动力和阻力的方向相同;当支点在杠杆一端时,动力和阻力的方向相反。
2.画力臂的方法(以画动力臂为例):①找到支点并画出动力作用线;②从支点作动力作用线的垂线(虚线),标明垂足;③标出垂足与支点间的距离,这就是动力臂。(口诀:一找点,二画线,三标垂线段)。
3.画最小力的方法:①找到支点0;②找到杠杆上离支点最远的点A或题目指定的力的作用点A;③连接 OA(这是最长的力臂);④过点A作 0A的垂线(这是最小力的作用线);⑤根据动力、阻力让杠杆转动的方向相反,判断最小力的方向。
【举一反三】如图甲是学校农场一个拔草神器。拔草时,可以看成一个杠杆,图乙为其简化示意图,为拔草时杠杆受到的阻力。请在乙图中画出:
(1)阻力的力臂;
(2)作用在C点的最小动力的方向。
一、填空题
1.(2024·广东·一模)如图所示,甲图中所测物体的长度是 cm,乙图中弹簧测力计的示数是 N,丙图中停表的读数是 s。
2.(2024·安徽亳州·二模)频闪拍摄是研究物体运动的方式之一。某科创小组用频闪拍摄的方法来“测量小车运动的平均速度”,如图所示,他们用相机每隔曝光一次,拍摄了小车在斜面上下滑的频闪照片,小车在AC段的平均速度为 。
3.(2024·山东青岛·一模)如图所示,用水平向右的拉力拉动长木板A做匀速直线运动,木块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为9N,木块受到的摩擦力是 N;若拉力F增加至22N,长木板A水平方向受到的力是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。请画出木块B所受力的示意图。(整个过程中,木块B始终未脱离长木板A)
4.(2024·内蒙古赤峰·一模)小李在超市购物,用20N的水平推力推着购物车做匀速直线运动,后改用30N的水平推力推购物车,使其加速向前运动,在加速过程中购物车受到的摩擦力为 N,小李突然手滑松开了购物车,由于车具有 继续滑行一段距离才停止。
5.(2024·四川泸州·一模)如图甲所示,重为4N的正方形铁块,被大小为5N的水平吸引力吸附在足够大的竖直磁性平板上匀速下滑,这时铁块在水平方向上受到的合力大小为 N;若对铁块施加一个竖直向上的拉力F拉,如图乙,使该铁块匀速竖直向上运动,则F拉= N,匀速运动时,墙对铁块的吸引力和铁块对墙的吸引力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
6.(2023·山西太原·三模)“饸饹”是山西的一种面食,如图所示为“饸饹”压制工具的简化图。按压手柄,活塞挤压面团形成一根根面条。“饸饹”的压制工具属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆,选择按压手柄 (选填“A”或“B”)处更轻松。请你在图中画出施加在手柄上最小力F的示意图及其力臂L。
7.(2024·江苏南京·一模)如图甲所示,两个完全相同的物体a、b叠放在水平桌面上,在水平拉力F1=15N的作用下,一起向右做匀速直线运动,则a受到的摩擦力为 N;如图乙所示,将a、b并排放于同一桌面上,在水平推力F2作用下以0.2m/s的速度一起向右做匀速直线运动,则F2= N,a对b的推力的功率是 W。
二、单选题
8.(2024·陕西西安·模拟预测)热爱运动的小健在电视上观看体育比赛时,对如图所示现象进行分析,其中说法正确的是( )
A.甲图中,短道速滑运动员匀速转弯时处于平衡状态
B.乙图中,跳远运动员助跑可以提高成绩,是因为运动员受惯性作用
C.丙图中,踢出去的足球在草地上滚动时慢慢停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.丁图中,静止在水平冰面上的冰壶受到的重力和冰面对冰壶的支持力是一对平衡力
9.(2024·河南郑州·模拟预测)关于下列体育运动说法正确的是( )
A.甲图中的排球运动员将球垫起到达最高点时处于平衡状态
B.乙图中运动员蹬地起跑,利用了物体间力的作用是相互的
C.丙图中运动员将足球踢出,说明物体的运动需要有力维持
D.丁图中运动员用力快速打羽毛球是为了增大羽毛球的惯性
10.(2024·湖南湘西·一模)若不计空气阻力,对篮球离开手以后在空中运动过程的受力示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
11.(2024·广东云浮·一模)小明在水平地面上推木箱,推不动。下列说法不正确的是( )
A.小明的推力小于地面对木箱的摩擦力
B.箱子受到的重力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C.人的后脚受到的摩擦力方向是水平向右
D.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对相互作用力
12.(2024·陕西榆林·二模)乒乓球是我国的国球,在诸多世界级比赛中,我国运动员基本包揽所有乒乓球项目的金牌,为国争光,扬我国威。关于乒乓球比赛时的情景,下列说法正确的是( )
A.击球时,球拍对球的力只改变了球的形状
B.击球时,球拍对球的力与球对球拍的力是一对相互作用力
C.击出的乒乓球会继续向前运动是因为乒乓球受到惯性的作用
D.击球时的力越大,乒乓球飞出的距离越远,说明力可以维持物体运动状态
13.(2024·四川泸州·一模)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.物体A对B的摩擦力与物体B对A的摩擦力是一对相互作用力
B.物体B的重力与地面对B的支持力是一对平衡力
C.物体B的重力与地面对B的支持力是一对相互作用力
D.物体A和B之间有可能是光滑的
14.(2024·四川眉山·一模)物理科代表发现:物理老师的茶杯(有茶水)放在水平办公桌上,由此提出一些想法,下列有关放在水平办公桌面上茶杯的说法正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力是一对相互作用力
B.茶杯对桌面的压力和茶杯受到的重力是一对平衡力
C.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生形变而产生的
D.桌面对茶杯的支持力和茶杯所受的重力是一对平衡力
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