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专题11 牛顿第一定律、二力平衡
一 牛顿第一定律和惯性
1.牛顿第一定律
（1）牛顿第一定律解释的是运动和力的关系；
（2）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）两个结论：力是改变物体运动状态的原因；物体的运动不需要力来维持
（4）对牛顿第一定律的理解：
A．牛顿第一定律的研究对象是“一切物体”，这里包括运动的物体和静止的物体
B．牛顿第一定律成立条件是“没有受到外力的作用”，即物体不受外力作用时的运动规律，它描述的是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的。
C．物体在没有受到外力作用的时候，是保持静止状态还是匀速直线运动状态，这要看物体的初始状态，若物体原来是运动的，在没有受到外力作用的时候，将保持匀速直线运动状态。
2.惯性
（1）一切物体物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质；
（2）物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性；
（3）牛顿第一定律也叫做惯性定律。
（4）惯性是一切物体的属性。无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。
（5）惯性不是力，因此不能理解为“受到惯性作用”（易错点）
（6）物体的惯性的大小只与物体的质量有关。物体的质量越大，惯性越大，物体的惯性与运动速度等因素无关。
（7）惯性和惯性定律的区别
惯性是物体的固有属性，而惯性定律是物体的运动规律，惯性在任何情况下都存在，惯性定律是只有当物体不受外力作用时才遵守的规律。
二 二力平衡及其探究
1.二力平衡概念：一个物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，说明这两个力是平衡的。
2.条件：等大、反向、共线、同物。
3.平衡力与相互作用力的区别：
异同 一对平衡力 相互作用力
相同点 大小相等 大小相等
方向相反 方向相反
在同一条直线上 在同一条直线上
不同点 作用在同一物体上 作用在不同物体上
一个力消失，另一个力可以存在 两个力同时存在，同时消失
两个力的性质可以不同 两个力的性质一定相同
4.二力平衡探究
一 牛顿第一定律和惯性
1．（2024·浙江模拟）下列关于体育测试项目涉及的力学知识说法中，正确的是 ( )
A．立定跳远——脚用力向后蹬地，是为了增大惯性
B．足球绕杆——在草地上滚动的足球只受重力和支持力
C．掷实心球——把实心球掷出去时，手对球的作用力大于球对手的作用力
D．引体向上——双手握住单杠静止时，人受到了平衡力的作用
【答案】D
【解析】【分析】A.物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
B.对足球进行受力分析即可；
C.根据相互作用力的原理判断；
D.平衡状态包括静止或匀速直线运动状态。
【解答】A.立定跳远——脚用力向后蹬地，由于质量大小不变，因此惯性大小不变，故A错误；
B.足球绕杆——在草地上滚动的足球只受重力和支持力，还有摩擦阻力，故B错误；
C.掷实心球——把实心球掷出去时，手对球的作用力和球对手的作用力为一对相互作用力，即二者大小相等，故C错误；
D.引体向上——双手握住单杠静止时，人处于平衡状态，受到平衡力，故D正确。
故选D。
2．（2024·拱墅二模）如图所示为汽车安全带的工作原理，其中质量较大的摆锤和T形硬杆组成了一个可以绕固定转轴转动的杠杆。据汽车内设置安全带的目的和其结构分析，下列说法正确的是
A．汽车静止不动时不沤顺利拉动安全带
B．汽车水平匀速运动时不能顺利拉动安全带
C．当汽车突然紧急刹车时安全带会被锁上而不能拉动
D．当汽车突然向前加速时安全带会被锁上而不能拉动
【答案】C
【解析】【分析】 汽车刹车时，如果没有安全带的保护，驾驶员会因为自身惯性向前运动而发生事故，所以要让安全带起到保护人体的作用，防止惯性带来的伤害。
【解答】AB、安全带能在人尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，起到缓冲保护作用，故汽车静止不动时能顺利拉动安全带，水平匀速运动时也能顺利拉动安全带，故A、B错误。
CD、为了起到安全作用，汽车突然向前加速或紧急刹车时，安全带会被锁上而不能拉动，故C正确，D错误。
故答案为：C。
（2题图） （3题图）
3．（2024·温岭模拟）如图是一辆公交车行驶过程中车内发生的情景，此时公交车可能正在（ ）。
A．紧急刹车 B．突然加速 C．匀速前进 D．匀速后退
【答案】B
【解析】【分析】站着的乘客身体向后倾，说明存在惯性，那么需要考虑两种情况：
①由动到静或由快到慢；②由静到动或由慢到快；然后根据汽车行驶方向和乘客的倾斜方向进行判断。
【解答】由图知：汽车的行驶方向和乘客的后倾方向相反，这就说明了汽车是在行驶时，突然启动或加速，人由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才导致了乘客出现的情况，故只有选项B符合题意。
故答案为：B。
4．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。如图是某同学探究“牛顿第一定律”的方案。根据图中情景可以判断下列说法正确的是( )
A．①是假设，②③是实验事实，④是实验推论
B．①②③④都是实验事实
C．①②是实验事实，③④是实验推论
D．①②③是实验事实，④是实验推论
【答案】D
【解析】【分析】可以模拟实验条件，并实际完成的实验叫实验事实，而不能模拟实验条件，不能实际完成的实验，利用推理得到的是实验推论。
【解答】由图可知，小车在毛巾、棉布、木板上的运动是实际实验，小车在光滑表面上的运动是推理，是理想实验；所以①②③是实验事实，④是实验推论，故A、B、C错误，D正确。
故选D。
5．（2024七下·婺城期中）在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态。由静止释放，不计空气阻力，小球可在A、C两点间来回摆动，B点是小球运动轨迹中的最低点，如图所示。下列分析正确的是
A．从A点运动到C点的过程中，小球的运动状态没有改变
B．小球运动到B点时，若一切外力消失，则小球将保持静止
C．小球运动到C点时，若一切外力消失，则小球将保持静止
D．小球运动到C点时，若一切外力消失，则小球将竖直下落
【答案】C
6．（2024七下·义乌期中）学校组织春季研学活动，小宁和同学在旅游大巴车内讨论起有关“运动和力”的问题。下列说法中正确的是（ ）
A．车速越快，转弯时人歪倒越厉害，说明速度越大惯性越大
B．放在车厢地面的矿泉水瓶突然往前滚动，说明汽车在加速前进
C．车匀速向前行驶时，小宁向后排的同学扔零食需要花费比静止时更大的力
D．遇到红灯时，司机踩下刹车，车缓慢停了下来，说明力可以改变物体的运动状态
【答案】D
7．（2024七下·义乌期中）如图所示，一个小球被竖直抛向空中，上升过程中经过A点到达最高点B点。如果小球到达A点处时，所受的力突然全部消失，它将（ ）
A．立即静止在空中点
B．继续向上运动一段，最后静止在点处
C．以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点
D．继续向上运动一段，到达B点处后匀速直线向下运动
【答案】C
8．（2024·绍兴会模拟）科学课上，教师演示了一个有趣的小实验。将一根长筷子插入苹果中（如图甲），然后将筷子提起，竖直悬在空中，用锤子不断轻敲筷子上端，发现苹果不断的往上爬升（如图乙）。下列说法正确的是
A．苹果往上爬升，说明它具有惯性
B．提着筷子的手受到的摩擦力方向始终竖直向上
C．敲击时，锤子对筷子的力与筷子对锤子的力是一对平衡力
D．静止时，苹果受到的重力和筷子对苹果的静摩擦力是一对相互作用力
【答案】A
【解析】【分析】A.物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
B.摩擦力的方向与相对运动的方向相反；
CD.平衡力和相互作用力的相同点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上。不同点：前者作用在同一物体上，后者作用在两个物体上。
【解答】A.当筷子受到击打向下运动时，苹果由于惯性保持原来的位置不变，那么苹果相对筷子就向上移动了，故A正确；
B.筷子由于苹果的拉力有向下运动的趋势，因此筷子受到手的摩擦力竖直向上。而筷子对手的摩擦力与手对筷子的摩擦力为相互作用力，二者方向相反，即手受到筷子的摩擦力竖直向下，故B错误；
C. 敲击时，锤子对筷子的力与筷子对锤子的力，二者没有在同一物体上，不是平衡力，故C错误；
D. 静止时，苹果受到的重力和筷子对苹果的静摩擦力，二者作用在同一物体上，为平衡力，故D错误。
故选A。
9．（2024九下·杭州月考）2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（ ）
A．天舟六号熄火后仍能继续前进是因为受到了惯性力
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
【答案】B
【解析】【分析】A.惯性是物体保持原来运动状态的一种性质；
B.在研究物体的运动状态时，根据物体与参照物的位置的关系进行判断；
C.根据质量与重力的性质进行解答；
D.物体保持静止或匀速直线运动时，物体的运动状态保持不变。
【解答】A.惯性是物体保持原来运动状态的一种性质，因此说是惯性不能说是惯性力，故A错误；
B.在对接完成后，以空间站为参照物，飞船的位置保持不变，飞船是静止，故B正确；
C.货物从地面运到空间站，质量保持不变，重力发生变化，故C错误；
D.完成对接后，空间站绕地球运动，它的运动状态发生变化，故D错误。
故答案为：B。
10．（2024九下·温州开学考）小球A静止放在车厢光滑的底板上(设车厢底板足够长)，如图所示。当车厢受到水平向右的力F的作用时，车厢从静止开始在水平地面上做速度越来越大的直线运动，则小球A相对于地面的运动情况是（ ）
A．做匀速直线运动
B．做与车厢相同方向、速度越来越大的直线运动
C．处于静止状态
D．做与车厢反方向、速度越来越大的直线运动
【答案】C
【解析】【分析】 牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。又称惯性定律。常见的完整表述：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
【解答】小球A相对于地面的运动情况是处于静止状态没因为车厢光滑，车厢和小球之间没有受到水平的力作用，竖直方向上，重力和支持力二力平衡，所以小球A处于静止状态；
故答案为：C
（10题图） （11题图）
11．（2024九下·温州开学考）如图所示为小舟滑雪时的场景，下列说法正确的是（ ）
A．小舟受到的重力与滑雪板对小舟的支持力是一对相互作用力
B．小舟对滑雪板的压力与小舟受到的重力是一对平衡力
C．小舟用滑雪杆撑地加速滑行，说明力是维持物体运动状态的原因
D．小舟在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来，是因为他具有惯性
【答案】D
【解析】【分析】平衡力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一物体上，作用在同一直线上；
相互作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在不同的物体上，作用在同一直线上；
惯性的概念：一切物体都具有维持原有运动状态的性质，即静止的物体保持静止，匀速直线运动物体保持匀速直线运动的性质；惯性只和物体的质量有关，质量越大，惯性越大；
【解答】A．小舟受到的重力与滑雪板对小舟的支持力是一对平衡力，A错误；
Ｂ．滑雪板对小舟的支持力与小舟受到的重力是一对平衡力，B错误；
Ｃ．小舟用滑雪杆撑地加速滑行，说明力是改变物体运动状态的原因，C错误；
Ｄ．小舟在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来，是因为他具有惯性 ，D正确；
故答案为：D
12．将小球竖直向上抛出后，每隔0.1秒的位置如图所示。假设小球运动至甲处时，所受所有外力都消失，则推测小球从甲处开始，其运动情况及每隔0.1秒的位置正确的是（ ）
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】【分析】根据牛顿第一定律的知识分析判断。
【解答】将小球竖直向上抛出后，如果小球运动至甲处时所受的外力全部消失，那么小球将保持外力消失时刻的速度大小和方向做匀速直线运动。根据s=vt可知，当小球做匀速直线运动时，相同时间内上升相同的高度，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
13．（2023九下·温州）如图为我国首列永磁磁浮列车”兴国号”运行的照片。”兴国号”列车利用永磁体和永磁轨道之间的排斥力，能”悬挂”在空中行驶，大大减轻了城市交通压力。下列说法正确的是（ ）
A．列车转弯时，水平方向受到平衡力的作用
B．以行驶的列车为参照物，永磁轨道是静止的
C．”兴国号”与传统火车相比，减少了行驶时与轨道间的摩擦力
D．列车刹车后继续向前滑行，是因为受到惯性力的作用
【答案】C
【解析】【分析】（1）平衡状态包括：静止状态或匀速直线运动状态；
（2）根据参照物的知识判断；
（3）减小摩擦力的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③改变接触面；④注入润滑油；⑤变滑动为滚动；
（4）惯性是物质的一种性质，而不是力的作用。
【解答】A.列车转弯时，在水平方向上没有做匀速直线运动，因此水平方向不受到平衡力的作用，故A错误；
B.以行驶的列车为参照物，永磁轨道的位置不断改变，因此是运动的，故B错误；
C.”兴国号”与传统火车相比，通过改变接触面减少了行驶时与轨道间的摩擦力，故C正确；
D.列车刹车后继续向前滑行，是因为它有惯性，故D错误。
故选C。
14．一杯水放在列车内的水平桌面上，如果水面突然发生了如图所示的变化，则列车的运动状态可能发生的变化是（ ）
①列车突然向右启动②列车突然向左启动③列车向右运动时突然刹车④列车向左运动时突然刹车
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
【答案】C
【解析】【分析】物体保持运动状态不变的性质叫惯性，根据惯性的知识对列车的运动状态进行分析判断。
【解答】当列车的运动状态改变时，水由于惯性会保持原来的运动状态，即水的速度和方向保持不变。当列车向左运动时，水向后运动说明水的速度小于车的速度，即车突然向左加速，故②正确；
当列车向右运动时，水向后运动说明水的速度大于车的速度，即车突然减速，故③正确。
故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
（14题图） （15题图）
15．如图、用尺子快速击打下方的棋子，被击打的棋子飞出，而上方的棋子稳稳下落。有关该实验的分析正确的是（ ）
A．选择较光滑的棋子，可减小棋子间的摩擦
B．选择粗糙桌面，可增大桌面对棋子的支持力
C．被击打的棋子飞出后，它的惯性不断增大
D．上方的棋子加速下落时，受到平衡力作用
【答案】A
【解析】【分析】A.减小摩擦的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③改变接触面；④注入润滑油；⑤变滑动为滚动；
B.对棋子进行受力分析即可；
C.惯性大小只与质量大小有关；
D.根据平衡状态的知识判断。
【解答】A.选择较光滑的棋子，可以减小棋子之间的摩擦，故A正确；
B.桌面对棋子的支持力等于棋子的重力，与桌面是否粗糙无关，故B错误；
C.棋子的质量不变，则惯性不变，故C错误；
D.物体受到平衡力时要么静止，要么保持运动直线运动状态，故D错误。
故选A。
16．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
【答案】C
【解析】【分析】根据机械能守恒，结合惯性的知识对各个选项进行判断即可。
【解答】 小球从A点由静止滑下，不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球运动过程中的机械能都等于A点时的重力势能。
A. 图中a曲线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故A错误；
B.b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b曲线中小球的机械能大于A点的机械能，故B错误；
C. c曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故C正确；
D. 小球离开细线时，由于惯性，应具有沿原方向向上运动的速度，小球不可能沿d曲线运动，故D错误。
故选C。
17．（2024七下·婺城期中）如图甲所示，小科同学为模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”。他让同一辆小车分别滑到铺有毛巾、棉布和玻璃的平面上，观察并记录小车水平滑行的距离（不计空气阻力）。
（1）在实验过程中，小科让小车从斜面的同一位置静止释放，这一操作的目的是 。
（2）如图乙是小科根据图甲实验绘制出小车速度与时间的关系图，其中表示在毛巾表面滑行的图像是 （填图中字母）。
（3）图丙是各科学家先后对“运动和力”关系的不同观点。相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ 。
（4）下列对于“运动和力”关系的叙述中正确的是____（填字母编号）。
A．力是维持物体运动状态的原因
B．只有在力的作用下物体才能运动
C．力是改变物体运动状态的原因
D．只要有力作用在物体上，物体就一定会运动
【答案】（1）使小车到达水平面时的速度相同
（2）a
（3）没有涉及静止物体及其运动规律
（4）C
18．（2024·浙江模拟）投掷实心球是中考体育选考项目之一。某同学在选定该项目后想研究如何提高自己实心球成绩，经过思考，他提出了以下猜想。
猜想一：实心球投掷距离可能跟实心球的抛出速度有关。
猜想二：实心球投掷距离可能跟实心球的抛出角度有关。
为了验证猜想，他选取了质量为2kg的中考体育标准用球以及卷尺等其他器材，在同一水平地面上进行了多次实验，实验数据如下表。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
抛出角度 30° 45° 60°
抛出速度 快速 中速 慢速 快速 中速 慢速 快速 中速 慢速
抛掷距离/m 8.7 7.7 5.9 9.8 8.9 6.7 8.5 7.4 5.3
（1）比较序号为1、2、3实验的实验数据，可知他的猜想 正确的。
（2）他还观察了其他同学的投掷情况，发现个子较高的同学明显要比个子较矮的同学投掷得更远一些。因此，他认为实心球抛出点的 也可能会影响投掷距离。
（3）根据上述实验结果，他总结了投掷实心球取得好成绩的两条规律：
①以45°角左右向前投出；② 。
【答案】（1）一
（2）高度
（3）加强力量训练，让球以尽可能快的速度出手
【解析】【分析】科学探究的步骤包括：提出问题，做出猜想与假设，设计实验，进行实验并记录数据，得出结论，进行评价与交流；
在利用控制变量法进行探究时需要控制其中的一个条件不同，其它的条件都应该是相同的。
【解答】（1）通过比较1、2、3的实验数据，可以看出，在抛出的角度相同，抛出的速度不同时，抛掷的距离不同，速度越小，距离越小，所以他的猜想一是正确的；
（2）通过观察发现个子较高的同学明显要比个子较矮的同学投掷得更远一些，他认为实心球抛出点的高度也可能会影响投掷距离；
（3）从题目所提供的数据可以看出，当抛出的速度相同时，抛出角度为45°时，抛出的距离最远，在抛出角度相同时，抛出的速度越大，抛掷的距离越远，因此投掷实心球取得好成绩的两条规律：
①以45°角左右向前投出；② 加强力量训练，让球以尽可能快的速度出手。
故答案为：（1）一；（2）高度；（3）加强力量训练，让球以尽可能快的速度出手。
19．（2023·衢州）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向 摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释：乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动。
（2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α β（选填“大于”或“小于”）。
（3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。
【答案】（1）左
（2）小于
（3）
【解析】【分析】（1）物体保持运动状态不变的性质叫惯性，根据惯性的知识分析解答；
（2）质量越大，则惯性越大，保持原来运动状态的能力越大，则偏离角度越大；
（3）将水的惯性和球的惯性大小进行比较，从而确定它们的摆动方向。
【解答】（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向左摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
（2）根据乙图可知，乒乓球的密度小，铁球的密度大，则铁球比同体积的空气的质量大得多，即铁球的惯性比空气的惯性大的多，因此它的偏离角度更大，即α小于β。
（3）乒乓球的密度小于水，则乒乓球的质量小于同体积水的质量，即乒乓球的惯性小于水的惯性。当向左推动容器时，由于惯性，水会保持原来的静止状态，从而相对容器向后运动，而乒乓球受到水的挤压而向左摆动。同理，铁球的惯性大于水的惯性，则铁球保持原来的静止状态，从而相对容器向后运动，也就是向右摆动，如下图所示：
20．（2023·温州模拟）小缙和小华利用如图所示斜面进行有关探究活动，请回答下列问题：
（1）【探究一】小缙设计了图甲所示的实验，他每次控制小球在斜面的同一高度自由静止释放，在水平面上第一次铺上毛巾，第二次铺上棉布，第三次铺上玻璃，观察A球在水平面上运动距离的远近。
（2）小缙根据小球在毛巾表面运动距离最近，玻璃表面运动距离更远的事实，得出结论：若运动的小球在没有摩擦的水平面上，将一直作匀速直线运动。他得出以上结论的过程，应用的科学方法是 。
（3）【探究二】小华设计图乙所示的实验，探究动能大小的与质量的关系。她控制质量不同的小球从斜面上同一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力)，比较木块运动距离的远近。
小华“控制质量不同的小球从斜面上同一高度由静止开始滑下”的目的是 。
（4）请写出图甲实验与图乙实验中，一个操作上的不同之处： 。
【答案】（1）摩擦力的大小
（2）在实验的基础上推理
（3）控制质量不同的小球到达水平面时的初速度相同
（4）图甲每次实验需要改变水平面的粗糙程度，而图乙的粗糙程度不变
【解析】【分析】本实验主要探究的内容为牛顿第一定律的相关知识，在其中运用了控制变量法，转化法等科学方法。
【解答】（1）三次在水平面上所铺的材质不同的接触面，主要是改变其摩擦力的大小；
（2）根据接触面越光滑运动的越远推断出当无摩擦时，一直以原有速度做匀速直线运动，称为推理法；
（3） 控制质量不同的小球从斜面上同一高度由静止开始滑下目的是为了 球到达水平面时的初速度相同 ；
（4） 图甲每次实验需要改变水平面的粗糙程度，而图乙的粗糙程度（接触面）不变。
故答案为：（1）摩擦力的大小 ；（2） 在实验的基础上推理 ；（3） 控制质量不同的小球到达水平面时的初速度相同 ；（4） 图甲每次实验需要改变水平面的粗糙程度，而图乙的粗糙程度不变
21．（2022·温州模拟）我们都知道，物体质量越大，惯性越大。但跑步比赛到终点时，速度快的同学不容易停下来，速度慢的同学容易停下来。由此可见，物体运动速度越快，其运动状态越难改变，这难道不正说明了惯性大小与速度有关吗 为搞清楚惯性大小和速度之间的关系，小明查找了如下资料，并利用小球、斜面、粗糙的水平木板、停表、测速仪设计了如图所示实验，模拟跑步减速的过程。每次实验时，小球从斜面不同高度(h1资料1：当物体受非平衡力时，惯性大小表现为力改变物体运动状态的难易程度。
资料2：物体运动状态改变的难易程度，由单位时间内物体速度大小的变化量来判定。
实验次数 释放高度 测速仪的示数vo 速度从v减为0时间 单位时间速度大小的变化量
第1次 h1 5厘米/秒 2秒
第⒉次 h2 10厘米/秒 4秒
第3次 h3 20厘米/秒 8秒
（1）三次实验中，小球单位时间速度大小的变化量 (选填 “相同”或“不同”)。
（2）三次实验中，水平面木板的粗糙程度是否需要保持相同 请说明理由。 。
（3）分析实验数据后，小明证明了物体的惯性与运动速度大小无关。小明的依据是 。
【答案】（1）相同
（2）需要 小球释放高度不同，其他变量均需相同，控制单一变量
（3）质量相同的小球，单位时间内速度大小的变化量相同（小球运动状态改变的难易程度相同）
【解析】【分析】（1）单位时间速度大小的改变量=；
（2）根据控制变量法的要求可知，探究某个因素对物理量的影响时，其它的因素要保持相同，而只改变这个因素。
（3）根据资料2的方法，结合表格数据分析得出结论。
【解答】（1）根据公式“单位时间速度大小的改变量=可知，三次实验单位时间速度大小的该变量都是2.5cm/s2，因此单位时间速度大小的该变量相同。
（2）三次实验中，水平面木板的粗糙程度需要保持相同，理由是：需要小球释放高度不同，其他变量均需相同，控制单一变量。
（3）分析实验数据后，小明证明了物体的惯性与运动速度大小无关。小明的依据是：质量相同的小球，单位时间内速度大小的变化量相同（小球运动状态改变的难易程度相同）。
22．（2021七下·永康期中）在研究牛顿第一定律的实验中，同学们已经知道滑块在水平面上滑行的距离与它刚滑到水平面上时的速度 v0 和水平面的粗糙程度有关，有些同学还认为与滑块的质量有关。下面是甲、乙、丙三位同学在探究“滑块在水平面上滑行的距离与滑块质量是否有关”的课题时所设计的实验步骤，请你也参与进来。他 们选择的器材有：质量相同、粗糙程度不同的木块、铁块、铜块、铝块各一个，斜面、木板各一块，钩码 若干。
（1）实验中应控制 和刚滑到水平面上时的速度不变。
（2）假设滑块与木板之间的接触面绝对光滑，滑块将做怎样的运动？ 。
（3）甲、乙、丙三位同学设计的实验步骤分别如下，你认为符合本课题探究要求的是 同学的设计。
甲：让木块从斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量；分别在木块上放上数量不等的钩码，先后让其从同一斜面的顶端由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块及其上面钩码的质量。
乙：先后让木块从同一斜面的不同高度处由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量。
丙：先后让木块、铁块、铜块、铝块从同一斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录它们分别在同一水平木板上滑行的距离和它们的质量。
（4）下表是按符合本探究课题要求的实验步骤操作后得到的实验数据，从中得出的结论是 。
滑块质量/克 200 250 300 350
在水平木板上滑行的距离/米 0.651 0.651 0.651 0.651
【答案】（1）接触面的粗糙程度
（2）匀速直线运
（3）甲
（4）滑块在水平面上滑行的距离与滑块质量无关
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求可知，探究某个因素对物理量的影响时，需要控制除它之外的因素相同；
（2）根据力与运动的关系解答；
（3）注意控制其它变量，并且改变探究的变量；
（4）根据表格数据分析滑行距离与木块质量的关系。
【解答】（1）实验中应控制接触面的粗糙程度和刚滑到水平面上时的速度不变。
（2）假设滑块与木板之间的接触面绝对光滑，那么滑块在水平面上将不受任何外力，此时它的运动状态将保持不变，即做匀速直线运动。
（3）在实验中，为了控制滑块到达水平面时的速度相同，则需要滑块从同一斜面的同一高度滑下。为了控制接触面的粗糙程度相同，需要滑块在同一水平面上滑行。为了改变滑块的质量，可以在滑块上放不同的钩码，故甲的方案符合探究要求。
（4）根据表格数据可知，当滑块的质量增大时，它在水平面上滑行的距离相同，那么得到：滑块在水平面上滑行的距离与滑块质量无关。
二 二力平衡及其探究
1．（2024七上·东阳月考）如图所示，A、B为两个弹簧秤，每个钩码重5牛顿，若不计滑轮摩擦和绳重，当钩码静止时A、B弹簧秤的读数分别为（ ）
A．5牛顿 0牛顿 B．5牛顿 5牛顿
C．0牛顿 5牛顿 D．5牛顿 10牛顿
【答案】B
【解析】【分析】当测力计保持静止状态时，它的示数等于挂钩上受到的拉力。
【解答】根据图片可知，当两个测力计都保持静止状态时，它们挂钩上的拉力都等于测力计的示数。因为挂钩上的拉力都由砝码的重力产生，因此两个测力计的示数都等于砝码的重力5N，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2．如图所示，作用在物体上的两个力，能使物体保持匀速直线运动状态的是（ ）
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
【答案】C
【解析】【分析】物体受到平衡力作用时，处于静止状态或匀速直线运动状态。二力平衡的四个条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上。
【解答】图②或③中的两个力，满足作用在同一个物体上，且大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，故能使物体保持匀速直线运动状态。
图①或④中的两个力，都没有作用在同一条直线上，不是一对平衡力，不能使物体保持匀速直线运动状态，故ABD错误，C正确。
故答案为：C。
3．（2023八上·北仑月考）小应探究"二力平衡条件"的实验装置如图，下列说法正确的是（ ）
A．向左盘和右盘同时放入等重的砝码后木块保持静止，说明木块所受的一对平衡力方向相同
B．保持两盘砝码质量相等，将木块扭转一个角度后再松手观察，目的是研究这两个力是否在同一物体上
C．向左、右盘同时放入不等重砝码时，木块仍保持静止状态，说明桌面光滑无摩擦
D．将木块换成轻质弹簧测力计，左右两盘各放入重 5N 的砝码，则测力计示数为 5N
【答案】D
【解析】【分析】根据探究二力平衡条件的实验过程、现象和结论分析判断。
【解答】A.向左盘和右盘同时放入等重的砝码后木块保持静止，说明木块所受的一对平衡力方向相反，故A错误；
B.保持两盘砝码质量相等，将木块扭转一个角度后再松手观察，目的是研究这两个力是否在同一直线上，故B错误；
C、向左、右盘同时放入不等重砝码时，木块仍保持静止状态，说明木块受到摩擦力作用，桌面不光滑，故C错误；
D.轻质弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，测测力计受到的拉力为5N，则测力计示数为5N，故D正确。
故选D。
（3题图） （4题图）
4．中央电视台《是真的吗》某期节目中，有这样一个实验：将一根绳子穿过空心圆简，绳子上端系一个金属球，下端系有小球。转动空心圆筒，使金属球匀速转动(如图)。此时，下方小球能保持静止。下列判断正确的是（ ）
A．若绳子突然断了，金属球将做匀速直线运动
B．金属球匀速转动过程中，运动状态不断发生改变
C．小球静止时，它受到的重力与它对绳子的拉力是一对平衡力
D．金属球匀速转动时，其重力与绳子对它的拉力是一对平衡力
【答案】B
【解析】【分析】（1）当物体受到的合力为零时，保持静止或匀速直线运动状态。
（2）物体运动状态的改变包括速度大小的改变和运动方向的改变。
（3）（4）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上。
【解答】A、若绳子突然断了，金属球只受重力作用，合力不为零，所以小球不可能做匀速直线运动，故A错误。
B、金属球转动过程中，运动方向在不断改变，所以运动状态发生改变，故B正确；
C、小球静止时，它受到的重力与它对绳子的拉力作用在两个物体上，所以不是一对平衡力，故C错误。
D、金属球匀速转动时，其运动方向不断改变，金属球处于非平衡状态，其重力与绳子对它的拉力不可能是一对平衡力，故D错误。
故答案为：B。
5．（2023七下·上虞期末）如图所示，一小闹钟静止在水平桌面上，则（）
A．闹钟受到的重力和桌面对闹钟的支持力是一对平衡力
B．闹钟受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
C．桌面受到的支持力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
D．桌面受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
【答案】A
【解析】【分析】平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上。
【解答】A.闹钟受到的重力和桌面对闹钟的支持力，大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，则二者为一对平衡力，故A正确；
B.闹钟受到的重力和闹钟对桌面的压力，二者的方向相同，不是平衡力，故B错误；
C.桌面受到的支持力等于桌子和闹钟的总重力，而闹钟对桌面的压力等于闹钟的重力，二者大小不等，不是平衡力，故C错误；
D.桌面受到的重力和闹钟对桌面的压力，二者方向相同，不是平衡力，故D错误。
故选A。
（5题图） （6题图）
6．（2023七下·上城期末）儿童增高坐垫放在椅面上，可以让儿童舒服的使用成人桌椅。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．坐垫底部有粗糙的胶点，可以增大摩擦力，使坐垫不容易滑动
B．坐垫使用柔软的海绵，可以减小压力，从而增大压强
C．若儿童坐在坐垫上静止，则坐垫受到的重力和支持力是一对平衡力
D．若坐垫的质量为300g，则坐垫受到的重力为3000N
【答案】A
【解析】【分析】滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小有关；
压强大小与压力大小与受力面积有关。
【解答】A. 坐垫底部有粗糙的胶点，可以增大接触面粗糙程度，可以增大摩擦力，A正确
B. 坐垫使用柔软的海绵，可以增大与屁股的接触面积，从而减少压强，B错误
C. 坐垫受到的支持力等于儿童的重力加上坐垫的重力，与坐垫的重力不是一对平衡力，C错误
D. 坐垫的质量为300g=0.3Kg，G=mg=0.3Kg×10N/Kg=3N，D错误
故答案为：A
7．（2023七下·柯桥期末）杭州亚运会攀岩项目将在柯桥举行，如图所示为一名攀岩运动员静止在峭壁上，下列说法正确的是（ ）
A．运动员处于受力平衡状态
B．运动员戴上手套可以增大压强
C．峭壁对运动员双脚的支持力与运动员的重力是一对平衡力
D．安全绳索能在运动员意外掉落时减小其惯性从而起保护作用
【答案】A
【解析】【分析】
A、当物体不受外力或所受外力平衡时，总保持匀速直线运动状态或静止状态，即平衡状态；
B、压强的影响因素有压力大小和受力面积，增大压强的途径有减小受力面积和增大压力；影响滑动摩擦力的因素有接触面的粗糙程度和压力大小，增大滑动摩擦力的途径有增大压力和增大接触面的粗糙程度；
C、二力平衡的条件（一对平衡力的条件）：两个力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在同一物体上；
D、惯性是物体的一种属性，只与物体的质量有关，质量越大惯性越大，与其他因素无关。
【解答】
A、运动员静止在峭壁上，处于受力平衡状态，故A正确；
B、运动员戴上手套可以增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B错误；
C、峭壁对运动员双脚的支持力与运动员的重力大小不相等，不是一对平衡力，故C错误；
D、安全绳索能在运动员意外掉落时不能改变其惯性，故D错误；
故答案为：A。
（7题图） （8题图）
8．（2023七下·东阳期末）如图所示是青蛙人偶在步行街上提着木杆售卖青蛙气球的情景。青蛙气球由细线拴在木杆上，将青蛙人偶、木杆、细线和青蛙气球看成一个整体，下列说法正确的是（ ）
A．细线对青蛙气球的拉力与青蛙气球对细线的拉力是一对相互作用力
B．青蛙气球轻飘飘的，不受重力的作用
C．青蛙人偶的重力和地面对青蛙人偶的支持力是一对平衡力
D．青蛙人偶对地面的压力和青蛙人偶受到的重力是一对相互作用力
【答案】A
【解析】【分析】相互作用力的条件：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。一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。地球附近的物体受到重力的作用。
【解答】A.细线对青蛙气球的拉力与青蛙气球对细线的拉力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，故A正确；
B.处于地球表面的物体都受到重力，虽然青蛙气球轻飘飘的，但还受重力的作用，故B错误；
C.青蛙人偶的重力小于地面对青蛙人偶的支持力，所有不是一对平衡力，故C错误；
D.青蛙人偶对地面的压力和青蛙人偶受到的重力方向相同，不是一对相互作用力，故D错误。
故答案为：A。
9．（2023七下·平湖期末）学校开展”我爱劳动”为主题的实践活动，在农场基地，小江和同学们提水浇菜，如图，下列说法正确的是（ )
A．装满水的水桶总重力约为1N
B．提水行走时小江鞋底受的摩擦力为滑动摩擦力
C．加速行走时小江对地面压力和地面对他的支持力是一对相互作用力
D．图中小江受到的重力和地面对他的支持力是一对平衡力
【答案】C
【解析】【分析】一对相互作用的力指的是：两个力大小相等、方向相反、作用同一直线、作用在不同物体上。平衡力是指两个力大小相等、方向相反、作用同一直线、作用在同一物体上。
【解答】A.装满水的水桶总重力约为100N，故A错误；
B.人正常步行时，鞋底受到的摩擦力是静摩擦力，故B错误；
C.加速行走时小江对地面的压力和地面对他的支持力，大小相等方向相反，作用在两个物体上，所以是一对相互作用的力，故C正确；
D.小江受到的重力小于地面对他的支持力，所以不是一对平衡力，故D错误。
故答案为：C。
（9题图） （10题图）
10．（2023八上·台州开学考）丽水松阳的延庆寺塔是江南诸塔中保存最完整的北宋原物。历经千余年的风雨洗礼，塔身已倾斜，如图。对于该塔的相关分析正确的是（ ）
A．塔受到的重力和地面对塔的支持力是一对平衡力
B．塔对地面的压力和地面对塔的支持力是一对平衡力
C．塔对地面的压力和塔受到的重力是一对相互作用力
D．塔受到的重力和地面对塔的支持力是一对相互作用力
【答案】A
【解析】【分析】平衡力的特点是大小相等，方向相反，受力物体是一个，作用在一条直线上；相互作用力的特点是大小相等，方向相反，受力物体是二个，作用在一条直线上。
【解答】A. 延庆寺塔仍处于静止状态，说明受力平衡，受到重力和地面对塔的支持力是一对平衡力，故A正确；
B. 塔对地面的压力和地面对塔的支持力，是一对相互作用力，故B错误；
C. 塔对地面的压力和塔受到的重力方向相同，故C错误；
D. 塔对地面的压力和塔受到的重力是一对平衡力，故D错误。
故答案为：A
11．（2023七下·余杭期末）物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙所示的匀速直线运动，已知运动的速度v1>v2>v3。比较F甲、F乙、F丙的大小，判断正确的是（ ）
A．F甲>F乙>F丙 B．F甲=F乙>F丙
C．F甲=F乙=F丙 D．F甲【答案】C
【解析】【分析】 如果一个物体在几个力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，则这几个力的作用效果相互抵消，我们就说这几个力平衡。
【解答】 物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙所示的匀速直线运动 ，故均为平衡状态，此时所受的均为平衡力，故三个力的大小相等。
故答案为：C
12．如图所示，一轻质弹簧(即重力不计)，上端挂在铁架台的水平横杆上，下端挂一重力为G的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是（ ）
A．G与F3是一对平衡力 B．G与F3是一对相互作用力
C．F1与F2是一对平衡力 D．F1与F2是一对相互作用力
【答案】D
【解析】【分析】平衡力和相互作用力的相同点：大小相等， 方向相反，作用在同一直线上；平衡力和相互作用力的不同点：平衡力作用在同一物体上，相互作用力作用在不同物体上。
【解答】根据图片可知，F1与小球的重力G，二者大小相等，方向相反，作用在同一直线和同一物体上，为平衡力。F1和F2大小相等，方向相反，作用在同一直线上，前者作用在小球上，后者作用在弹簧上，即作用在两个物体上，应该为相互作用力。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
（12题图） （13题图）
13．（2022七下·婺城期末）2020年2月11日微信朋友圈中出现的一种传言——“美国宇航局NASA说，因为今天地球完美的重力角度，这一天地球的引力最小，是唯一一天可以让扫把独立站立的日子”。针对这一网络传言，同学们纷纷表达了自己的观点，其中合理的是（ ）
A．扫把立起来时，扫把的重力大小和方向发生了变化
B．立在任何地面上的扫把其重力方向一定与地面垂直
C．扫把对地面的压力和地面对扫把的支持力大小相等
D．地面对扫把的支持力大于扫把的重力时才能立起来
【答案】C
【解析】【分析】（1）（2）根据对重力的理解判断；
（3）（4）根据相互作用力和平衡力的知识分析判断。
【解答】在地面附近，所有的物体都会受到地球的吸引而产生重力。重力的方向始终是竖直向下的，且大小等于G=mg。如果地面是水平的，那么重力方向与地面垂直，否则就不垂直，故A、B错误；
扫把对地面的压力和地面对扫把的支持力为一对相互作用力，二者大小相等，方向相反，作用在同一直线和两个物体上，故C正确；
地面对扫把的支持力和扫把的重力为一对平衡力，二者大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，故D错误。
故选C。
14．（2023七下·上城期末）山东某市文旅局发起抓金砖挑战，承诺倘若有人能够抓起25公斤价值1000多万元的纯金金砖，就将其赠送。金砖的形状如图甲所示，其侧面A为梯形。小金动手模拟了单手抓金砖的情境，探究抓起物体能力的影响因素。实验装置如图乙所示。
实验中，小金设置好变量后，向沙桶内慢慢装入沙子，直到轻质物块掉落，得到如下数据：
实验次数 1 2 3 4
轻质物块表面粗糙程度 粗糙 粗糙 粗糙 较光滑
轻质物块底角α度数 80° 75° 70° 80°
掉落时加入沙子的质量 200g 180g 165g 160g
（1）实验过程中，改变金砖质量的具体操作为 。
（2）比较第1、2、3次实验的数据可知，抓起物块能力的大小与 有关。
（3）比较第 次实验的数据可知，抓起物块能力的大小与轻质物块表面粗糙程度有关。
（4）小科觉得小金可用质量为50g的钩码代替沙桶，还可以省去称量沙子质量的步骤。你赞同小科的看法吗？说明你的理由 。
【答案】（1）向沙桶内慢慢装入沙子，直到轻质物块掉落
（2）轻质物块底角α的度数
（3）1、4
（4）不赞同；因为用钩码不能连续改变拉力的大小
【解析】【分析】控制变量法要控制单一变量，即研究什么就改变什么，保持其他因素不变。
【解答】（1）该实验是向沙桶内慢慢装入沙子来改变金砖质量的，因此具体操作为向沙桶内慢慢装入沙子，直到轻质物块掉落。
（2）第1、2、3次实验改变了轻质物块底角α度数，随着轻质物块底角α度数减小，抓起物块能力减弱，因此抓起物块能力的大小与轻质物块底角α度数有关。
（3）为了研究抓起物块能力的大小与轻质物块表面粗糙程度的关系，应改变轻质物块表面粗糙程度，控制轻质物块底角α度数不变，因此要比较1、4此实验。
（4）如果用50g的钩码代替沙桶，钩码只能控制质量为50g的整数倍，不能连续改变拉力的大小。
故答案为：（1）向沙桶内慢慢装入沙子，直到轻质物块掉落 （2） 轻质物块底角α的度数 （3）1、4 （4） 不赞同；因为用钩码不能连续改变拉力的大小
15．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 ，物体才能处于静止状态。
（3）如图乙所示，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探究 。
【答案】（1）减小研究对象自重对实验的影响
（2）作用在同一条直线上
（3）作用在物体上的两个力大小满足什么条件，物体才能处于平衡状态
【解析】【分析】（1）本实验要探究两个力的平衡关系，即纸片左右两侧拉力的关系。如果纸片的重力太大，那么纸片将会受到三个力的作用，从而对实验产生影响。
（2）根据图片分析影响二力平衡的哪个因素发生改变；
（3）弹簧测力计可以读出拉力的大小，当物体做匀速直线运动时它处于平衡状态，这时可以比较拉力和重力的大小关系，从而找到二力平衡时两个力的关系。
【解答】（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是：减小研究对象自重对实验的影响；
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，此时两个拉力没有在同一直线上，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作用在同一条直线上，物体才能处于静止状态。
（3）如图乙所示，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探究：作用在物体上的两个力大小满足什么条件，物体才能处于平衡状态。
16．（2022七下·温州期末）“风洞”是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟物体周围气体的流动情况。小明用“风洞”模拟物体的下落过程，并研究共所受的空气阻力与哪些因素有关。取A、B、C、D、E、F六个不同的小球，将其逐一放入风洞的中线位置，调节底部出风口的风速大小，使小球悬停在空中，此时，小球所受空气阻力等于重力大小。具体实验数据如下表：
小球编号 A B C D E F
质量 m0 m0 m0 2m0 4m0 3m0
半径(厘米) 10 20 40 10 10 5
风速(米/秒) 10 5 2.5 20 40 a
（1）结合实验分析，小明的假设为
（2）实验中，小明是利用 的原理来测量物体下落过程中所受的空气阻力大小的。
（3）分析表格数据可知，完成小球F的实验，所需的风速大小a为 米/秒。
【答案】（1）物体的下落过程，其所受的空气阻力可能与物体的半径和运动速度有关
（2）二力平衡
（3）60
【解析】【分析】（1）分析表格数据，从中找到物体下落受到的阻力的影响因素；
（2）当小球在空中悬浮时，它受到的重力与空气阻力相互平衡，即二者大小相等，方向相反。
（3）根据表格数据，推算空气阻力与小球半径和速度的关系，据此推算a的数值。
【解答】（1）根据表格可知，变量有两个，即小球的半径和风速，因此小明的假设为：物体的下落过程，其所受的空气阻力可能与物体的半径和运动速度有关。
（2）实验中，小明是利用二力平衡的原理来测量物体下落过程中所受的空气阻力大小的。
（3）比较实验A、D、E可知，当小球半径相同时，风速增大2倍，小球的质量变成原来的2倍，即空气阻力变成原来的2倍，因此空气阻力与小球半径成正比；
比较实验A、B、C可知，当小球的质量相同时，即空气阻力相同时，小球半径和风速的乘积相同，即风速与半径成反比；
则空气阻力与二者的关系可以描述为：f=nrv。
将A和F作比得到：；
；
解得：a=vF=60m/s。
17．（2022七下·新昌期末）课后服务活动中，科学兴趣小组的同学们利用图甲装置进行“二力平衡条件”的探究：
（1）小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，小车处于静止状态，改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态。由此说明二力平衡时，两个力大小 。
（2）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明二力平衡时，两个力作用在 。
（3）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，两个拉力大小不同，但小车仍处于静止状态，产生这一现象的原因可能是小车受到 (选填 “重力”或“摩擦力”)的影响。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才"能平衡，小明提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙，小明下一步的操作是 (选填字母)。
A．剪断小卡片
B．剪断细绳
【答案】（1）相等
（2）同一条直线上
（3）摩擦力；A
【解析】【分析】（1）根据题目描述分析影响二力平衡的哪个因素发生改变；
（2）根据题目描述分析影响二力平衡的哪个因素发生改变；
（3）当左右两边砝码的质量不等时，小车受到的两个拉力的大小不等，此时小车会有向一侧运动的趋势，于是桌面会对小车产生相反方向的静摩擦力，即此时三力平衡，因此小车也会保持静止状态。
根据要探究的因素确定接下来的实验步骤。
【解答】（1）当改变一端砝码的数量时，小车受到拉力会发生改变，此时两边的拉力不相等，因此小车会运动起来，不处于平衡状态，那么得到：二力平衡时，两个力大小相等。
（2）把小车转过一个角度，此时小车受到的两个拉力没有在同一直线上，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明二力平衡时，两个力作用在、同一条直线上。
（3）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，两个拉力大小不同，但小车仍处于静止状态，产生这一现象的原因可能是小车受到摩擦力的影响。
为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，就要想办法将纸片变成两个，因此小明接下来的操作是：剪断小卡片。
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专题11 牛顿第一定律、二力平衡
一 牛顿第一定律和惯性
1.牛顿第一定律
（1）牛顿第一定律解释的是运动和力的关系；
（2）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）两个结论：力是改变物体运动状态的原因；物体的运动不需要力来维持
（4）对牛顿第一定律的理解：
A．牛顿第一定律的研究对象是“一切物体”，这里包括运动的物体和静止的物体
B．牛顿第一定律成立条件是“没有受到外力的作用”，即物体不受外力作用时的运动规律，它描述的是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的。
C．物体在没有受到外力作用的时候，是保持静止状态还是匀速直线运动状态，这要看物体的初始状态，若物体原来是运动的，在没有受到外力作用的时候，将保持匀速直线运动状态。
2.惯性
（1）一切物体物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质；
（2）物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性；
（3）牛顿第一定律也叫做惯性定律。
（4）惯性是一切物体的属性。无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。
（5）惯性不是力，因此不能理解为“受到惯性作用”（易错点）
（6）物体的惯性的大小只与物体的质量有关。物体的质量越大，惯性越大，物体的惯性与运动速度等因素无关。
（7）惯性和惯性定律的区别
惯性是物体的固有属性，而惯性定律是物体的运动规律，惯性在任何情况下都存在，惯性定律是只有当物体不受外力作用时才遵守的规律。
二 二力平衡及其探究
1.二力平衡概念：一个物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，说明这两个力是平衡的。
2.条件：等大、反向、共线、同物。
3.平衡力与相互作用力的区别：
异同 一对平衡力 相互作用力
相同点 大小相等 大小相等
方向相反 方向相反
在同一条直线上 在同一条直线上
不同点 作用在同一物体上 作用在不同物体上
一个力消失，另一个力可以存在 两个力同时存在，同时消失
两个力的性质可以不同 两个力的性质一定相同
4.二力平衡探究
一 牛顿第一定律和惯性
1．（2024·浙江模拟）下列关于体育测试项目涉及的力学知识说法中，正确的是 ( )
A．立定跳远——脚用力向后蹬地，是为了增大惯性
B．足球绕杆——在草地上滚动的足球只受重力和支持力
C．掷实心球——把实心球掷出去时，手对球的作用力大于球对手的作用力
D．引体向上——双手握住单杠静止时，人受到了平衡力的作用
2．（2024·拱墅二模）如图所示为汽车安全带的工作原理，其中质量较大的摆锤和T形硬杆组成了一个可以绕固定转轴转动的杠杆。据汽车内设置安全带的目的和其结构分析，下列说法正确的是
A．汽车静止不动时不沤顺利拉动安全带
B．汽车水平匀速运动时不能顺利拉动安全带
C．当汽车突然紧急刹车时安全带会被锁上而不能拉动
D．当汽车突然向前加速时安全带会被锁上而不能拉动
（2题图） （3题图）
3．（2024·温岭模拟）如图是一辆公交车行驶过程中车内发生的情景，此时公交车可能正在（ ）。
A．紧急刹车 B．突然加速 C．匀速前进 D．匀速后退
4．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程。如图是某同学探究“牛顿第一定律”的方案。根据图中情景可以判断下列说法正确的是( )
A．①是假设，②③是实验事实，④是实验推论
B．①②③④都是实验事实
C．①②是实验事实，③④是实验推论
D．①②③是实验事实，④是实验推论
5．（2024七下·婺城期中）在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态。由静止释放，不计空气阻力，小球可在A、C两点间来回摆动，B点是小球运动轨迹中的最低点，如图所示。下列分析正确的是
A．从A点运动到C点的过程中，小球的运动状态没有改变
B．小球运动到B点时，若一切外力消失，则小球将保持静止
C．小球运动到C点时，若一切外力消失，则小球将保持静止
D．小球运动到C点时，若一切外力消失，则小球将竖直下落
6．（2024七下·义乌期中）学校组织春季研学活动，小宁和同学在旅游大巴车内讨论起有关“运动和力”的问题。下列说法中正确的是（ ）
A．车速越快，转弯时人歪倒越厉害，说明速度越大惯性越大
B．放在车厢地面的矿泉水瓶突然往前滚动，说明汽车在加速前进
C．车匀速向前行驶时，小宁向后排的同学扔零食需要花费比静止时更大的力
D．遇到红灯时，司机踩下刹车，车缓慢停了下来，说明力可以改变物体的运动状态
7．（2024七下·义乌期中）如图所示，一个小球被竖直抛向空中，上升过程中经过A点到达最高点B点。如果小球到达A点处时，所受的力突然全部消失，它将（ ）
A．立即静止在空中点
B．继续向上运动一段，最后静止在点处
C．以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点
D．继续向上运动一段，到达B点处后匀速直线向下运动
8．（2024·绍兴会模拟）科学课上，教师演示了一个有趣的小实验。将一根长筷子插入苹果中（如图甲），然后将筷子提起，竖直悬在空中，用锤子不断轻敲筷子上端，发现苹果不断的往上爬升（如图乙）。下列说法正确的是
A．苹果往上爬升，说明它具有惯性
B．提着筷子的手受到的摩擦力方向始终竖直向上
C．敲击时，锤子对筷子的力与筷子对锤子的力是一对平衡力
D．静止时，苹果受到的重力和筷子对苹果的静摩擦力是一对相互作用力
9．（2024九下·杭州月考）2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站完成对接。这是我国改进型货运飞船首发船，其发射成功意义重大。下列说法正确的是（ ）
A．天舟六号熄火后仍能继续前进是因为受到了惯性力
B．对接完成后，以空间站为参照物，飞船是静止的
C．货物从地面运到空间站，其质量与重力都保持不变
D．完成对接后，空间站绕地球运动时运动状态保持不变
10．（2024九下·温州开学考）小球A静止放在车厢光滑的底板上(设车厢底板足够长)，如图所示。当车厢受到水平向右的力F的作用时，车厢从静止开始在水平地面上做速度越来越大的直线运动，则小球A相对于地面的运动情况是（ ）
A．做匀速直线运动
B．做与车厢相同方向、速度越来越大的直线运动
C．处于静止状态
D．做与车厢反方向、速度越来越大的直线运动
（10题图） （11题图）
11．（2024九下·温州开学考）如图所示为小舟滑雪时的场景，下列说法正确的是（ ）
A．小舟受到的重力与滑雪板对小舟的支持力是一对相互作用力
B．小舟对滑雪板的压力与小舟受到的重力是一对平衡力
C．小舟用滑雪杆撑地加速滑行，说明力是维持物体运动状态的原因
D．小舟在水平滑道滑向终点时，停止用力不能立即停下来，是因为他具有惯性
12．将小球竖直向上抛出后，每隔0.1秒的位置如图所示。假设小球运动至甲处时，所受所有外力都消失，则推测小球从甲处开始，其运动情况及每隔0.1秒的位置正确的是（ ）
A．A B．B C．C D．D
13．（2023九下·温州）如图为我国首列永磁磁浮列车”兴国号”运行的照片。”兴国号”列车利用永磁体和永磁轨道之间的排斥力，能”悬挂”在空中行驶，大大减轻了城市交通压力。下列说法正确的是（ ）
A．列车转弯时，水平方向受到平衡力的作用
B．以行驶的列车为参照物，永磁轨道是静止的
C．”兴国号”与传统火车相比，减少了行驶时与轨道间的摩擦力
D．列车刹车后继续向前滑行，是因为受到惯性力的作用
14．一杯水放在列车内的水平桌面上，如果水面突然发生了如图所示的变化，则列车的运动状态可能发生的变化是（ ）
①列车突然向右启动②列车突然向左启动③列车向右运动时突然刹车④列车向左运动时突然刹车
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
（14题图） （15题图）
15．如图、用尺子快速击打下方的棋子，被击打的棋子飞出，而上方的棋子稳稳下落。有关该实验的分析正确的是（ ）
A．选择较光滑的棋子，可减小棋子间的摩擦
B．选择粗糙桌面，可增大桌面对棋子的支持力
C．被击打的棋子飞出后，它的惯性不断增大
D．上方的棋子加速下落时，受到平衡力作用
16．（2023九上·金华期中）如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．A B．B C．c D．D
17．（2024七下·婺城期中）如图甲所示，小科同学为模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”。他让同一辆小车分别滑到铺有毛巾、棉布和玻璃的平面上，观察并记录小车水平滑行的距离（不计空气阻力）。
（1）在实验过程中，小科让小车从斜面的同一位置静止释放，这一操作的目的是 。
（2）如图乙是小科根据图甲实验绘制出小车速度与时间的关系图，其中表示在毛巾表面滑行的图像是 （填图中字母）。
（3）图丙是各科学家先后对“运动和力”关系的不同观点。相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ 。
（4）下列对于“运动和力”关系的叙述中正确的是____（填字母编号）。
A．力是维持物体运动状态的原因
B．只有在力的作用下物体才能运动
C．力是改变物体运动状态的原因
D．只要有力作用在物体上，物体就一定会运动
18．（2024·浙江模拟）投掷实心球是中考体育选考项目之一。某同学在选定该项目后想研究如何提高自己实心球成绩，经过思考，他提出了以下猜想。
猜想一：实心球投掷距离可能跟实心球的抛出速度有关。
猜想二：实心球投掷距离可能跟实心球的抛出角度有关。
为了验证猜想，他选取了质量为2kg的中考体育标准用球以及卷尺等其他器材，在同一水平地面上进行了多次实验，实验数据如下表。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
抛出角度 30° 45° 60°
抛出速度 快速 中速 慢速 快速 中速 慢速 快速 中速 慢速
抛掷距离/m 8.7 7.7 5.9 9.8 8.9 6.7 8.5 7.4 5.3
（1）比较序号为1、2、3实验的实验数据，可知他的猜想 正确的。
（2）他还观察了其他同学的投掷情况，发现个子较高的同学明显要比个子较矮的同学投掷得更远一些。因此，他认为实心球抛出点的 也可能会影响投掷距离。
（3）根据上述实验结果，他总结了投掷实心球取得好成绩的两条规律：
①以45°角左右向前投出；② 。
19．（2023·衢州）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向 摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释：乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动。
（2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α β（选填“大于”或“小于”）。
（3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。
20．（2023·温州模拟）小缙和小华利用如图所示斜面进行有关探究活动，请回答下列问题：
（1）【探究一】小缙设计了图甲所示的实验，他每次控制小球在斜面的同一高度自由静止释放，在水平面上第一次铺上毛巾，第二次铺上棉布，第三次铺上玻璃，观察A球在水平面上运动距离的远近。
（2）小缙根据小球在毛巾表面运动距离最近，玻璃表面运动距离更远的事实，得出结论：若运动的小球在没有摩擦的水平面上，将一直作匀速直线运动。他得出以上结论的过程，应用的科学方法是 。
（3）【探究二】小华设计图乙所示的实验，探究动能大小的与质量的关系。她控制质量不同的小球从斜面上同一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力)，比较木块运动距离的远近。
小华“控制质量不同的小球从斜面上同一高度由静止开始滑下”的目的是 。
（4）请写出图甲实验与图乙实验中，一个操作上的不同之处： 。
21．（2022·温州模拟）我们都知道，物体质量越大，惯性越大。但跑步比赛到终点时，速度快的同学不容易停下来，速度慢的同学容易停下来。由此可见，物体运动速度越快，其运动状态越难改变，这难道不正说明了惯性大小与速度有关吗 为搞清楚惯性大小和速度之间的关系，小明查找了如下资料，并利用小球、斜面、粗糙的水平木板、停表、测速仪设计了如图所示实验，模拟跑步减速的过程。每次实验时，小球从斜面不同高度(h1资料1：当物体受非平衡力时，惯性大小表现为力改变物体运动状态的难易程度。
资料2：物体运动状态改变的难易程度，由单位时间内物体速度大小的变化量来判定。
实验次数 释放高度 测速仪的示数vo 速度从v减为0时间 单位时间速度大小的变化量
第1次 h1 5厘米/秒 2秒
第⒉次 h2 10厘米/秒 4秒
第3次 h3 20厘米/秒 8秒
（1）三次实验中，小球单位时间速度大小的变化量 (选填 “相同”或“不同”)。
（2）三次实验中，水平面木板的粗糙程度是否需要保持相同 请说明理由。 。
（3）分析实验数据后，小明证明了物体的惯性与运动速度大小无关。小明的依据是 。
22．（2021七下·永康期中）在研究牛顿第一定律的实验中，同学们已经知道滑块在水平面上滑行的距离与它刚滑到水平面上时的速度 v0 和水平面的粗糙程度有关，有些同学还认为与滑块的质量有关。下面是甲、乙、丙三位同学在探究“滑块在水平面上滑行的距离与滑块质量是否有关”的课题时所设计的实验步骤，请你也参与进来。他 们选择的器材有：质量相同、粗糙程度不同的木块、铁块、铜块、铝块各一个，斜面、木板各一块，钩码 若干。
（1）实验中应控制 和刚滑到水平面上时的速度不变。
（2）假设滑块与木板之间的接触面绝对光滑，滑块将做怎样的运动？ 。
（3）甲、乙、丙三位同学设计的实验步骤分别如下，你认为符合本课题探究要求的是 同学的设计。
甲：让木块从斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量；分别在木块上放上数量不等的钩码，先后让其从同一斜面的顶端由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块及其上面钩码的质量。
乙：先后让木块从同一斜面的不同高度处由静止滑下后沿同一水平木板滑行，观察并记录每次木块在水平木板上滑行的距离和木块的质量。
丙：先后让木块、铁块、铜块、铝块从同一斜面的顶端由静止滑下后沿水平木板滑行，观察并记录它们分别在同一水平木板上滑行的距离和它们的质量。
（4）下表是按符合本探究课题要求的实验步骤操作后得到的实验数据，从中得出的结论是 。
滑块质量/克 200 250 300 350
在水平木板上滑行的距离/米 0.651 0.651 0.651 0.651
二 二力平衡及其探究
1．（2024七上·东阳月考）如图所示，A、B为两个弹簧秤，每个钩码重5牛顿，若不计滑轮摩擦和绳重，当钩码静止时A、B弹簧秤的读数分别为（ ）
A．5牛顿 0牛顿 B．5牛顿 5牛顿
C．0牛顿 5牛顿 D．5牛顿 10牛顿
2．如图所示，作用在物体上的两个力，能使物体保持匀速直线运动状态的是（ ）
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
3．（2023八上·北仑月考）小应探究"二力平衡条件"的实验装置如图，下列说法正确的是（ ）
A．向左盘和右盘同时放入等重的砝码后木块保持静止，说明木块所受的一对平衡力方向相同
B．保持两盘砝码质量相等，将木块扭转一个角度后再松手观察，目的是研究这两个力是否在同一物体上
C．向左、右盘同时放入不等重砝码时，木块仍保持静止状态，说明桌面光滑无摩擦
D．将木块换成轻质弹簧测力计，左右两盘各放入重 5N 的砝码，则测力计示数为 5N
（3题图） （4题图）
4．中央电视台《是真的吗》某期节目中，有这样一个实验：将一根绳子穿过空心圆简，绳子上端系一个金属球，下端系有小球。转动空心圆筒，使金属球匀速转动(如图)。此时，下方小球能保持静止。下列判断正确的是（ ）
A．若绳子突然断了，金属球将做匀速直线运动
B．金属球匀速转动过程中，运动状态不断发生改变
C．小球静止时，它受到的重力与它对绳子的拉力是一对平衡力
D．金属球匀速转动时，其重力与绳子对它的拉力是一对平衡力
5．（2023七下·上虞期末）如图所示，一小闹钟静止在水平桌面上，则（）
A．闹钟受到的重力和桌面对闹钟的支持力是一对平衡力
B．闹钟受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
C．桌面受到的支持力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
D．桌面受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
（5题图） （6题图）
6．（2023七下·上城期末）儿童增高坐垫放在椅面上，可以让儿童舒服的使用成人桌椅。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．坐垫底部有粗糙的胶点，可以增大摩擦力，使坐垫不容易滑动
B．坐垫使用柔软的海绵，可以减小压力，从而增大压强
C．若儿童坐在坐垫上静止，则坐垫受到的重力和支持力是一对平衡力
D．若坐垫的质量为300g，则坐垫受到的重力为3000N
7．（2023七下·柯桥期末）杭州亚运会攀岩项目将在柯桥举行，如图所示为一名攀岩运动员静止在峭壁上，下列说法正确的是（ ）
A．运动员处于受力平衡状态
B．运动员戴上手套可以增大压强
C．峭壁对运动员双脚的支持力与运动员的重力是一对平衡力
D．安全绳索能在运动员意外掉落时减小其惯性从而起保护作用
（7题图） （8题图）
8．（2023七下·东阳期末）如图所示是青蛙人偶在步行街上提着木杆售卖青蛙气球的情景。青蛙气球由细线拴在木杆上，将青蛙人偶、木杆、细线和青蛙气球看成一个整体，下列说法正确的是（ ）
A．细线对青蛙气球的拉力与青蛙气球对细线的拉力是一对相互作用力
B．青蛙气球轻飘飘的，不受重力的作用
C．青蛙人偶的重力和地面对青蛙人偶的支持力是一对平衡力
D．青蛙人偶对地面的压力和青蛙人偶受到的重力是一对相互作用力
9．（2023七下·平湖期末）学校开展”我爱劳动”为主题的实践活动，在农场基地，小江和同学们提水浇菜，如图，下列说法正确的是（ )
A．装满水的水桶总重力约为1N
B．提水行走时小江鞋底受的摩擦力为滑动摩擦力
C．加速行走时小江对地面压力和地面对他的支持力是一对相互作用力
D．图中小江受到的重力和地面对他的支持力是一对平衡力
（9题图） （10题图）
10．（2023八上·台州开学考）丽水松阳的延庆寺塔是江南诸塔中保存最完整的北宋原物。历经千余年的风雨洗礼，塔身已倾斜，如图。对于该塔的相关分析正确的是（ ）
A．塔受到的重力和地面对塔的支持力是一对平衡力
B．塔对地面的压力和地面对塔的支持力是一对平衡力
C．塔对地面的压力和塔受到的重力是一对相互作用力
D．塔受到的重力和地面对塔的支持力是一对相互作用力
11．（2023七下·余杭期末）物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙所示的匀速直线运动，已知运动的速度v1>v2>v3。比较F甲、F乙、F丙的大小，判断正确的是（ ）
A．F甲>F乙>F丙 B．F甲=F乙>F丙
C．F甲=F乙=F丙 D．F甲12．如图所示，一轻质弹簧(即重力不计)，上端挂在铁架台的水平横杆上，下端挂一重力为G的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是（ ）
A．G与F3是一对平衡力 B．G与F3是一对相互作用力
C．F1与F2是一对平衡力 D．F1与F2是一对相互作用力
（12题图） （13题图）
13．（2022七下·婺城期末）2020年2月11日微信朋友圈中出现的一种传言——“美国宇航局NASA说，因为今天地球完美的重力角度，这一天地球的引力最小，是唯一一天可以让扫把独立站立的日子”。针对这一网络传言，同学们纷纷表达了自己的观点，其中合理的是（ ）
A．扫把立起来时，扫把的重力大小和方向发生了变化
B．立在任何地面上的扫把其重力方向一定与地面垂直
C．扫把对地面的压力和地面对扫把的支持力大小相等
D．地面对扫把的支持力大于扫把的重力时才能立起来
14．（2023七下·上城期末）山东某市文旅局发起抓金砖挑战，承诺倘若有人能够抓起25公斤价值1000多万元的纯金金砖，就将其赠送。金砖的形状如图甲所示，其侧面A为梯形。小金动手模拟了单手抓金砖的情境，探究抓起物体能力的影响因素。实验装置如图乙所示。
实验中，小金设置好变量后，向沙桶内慢慢装入沙子，直到轻质物块掉落，得到如下数据：
实验次数 1 2 3 4
轻质物块表面粗糙程度 粗糙 粗糙 粗糙 较光滑
轻质物块底角α度数 80° 75° 70° 80°
掉落时加入沙子的质量 200g 180g 165g 160g
（1）实验过程中，改变金砖质量的具体操作为 。
（2）比较第1、2、3次实验的数据可知，抓起物块能力的大小与 有关。
（3）比较第 次实验的数据可知，抓起物块能力的大小与轻质物块表面粗糙程度有关。
（4）小科觉得小金可用质量为50g的钩码代替沙桶，还可以省去称量沙子质量的步骤。你赞同小科的看法吗？说明你的理由 。
15．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 ，物体才能处于静止状态。
（3）如图乙所示，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探究 。
16．（2022七下·温州期末）“风洞”是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟物体周围气体的流动情况。小明用“风洞”模拟物体的下落过程，并研究共所受的空气阻力与哪些因素有关。取A、B、C、D、E、F六个不同的小球，将其逐一放入风洞的中线位置，调节底部出风口的风速大小，使小球悬停在空中，此时，小球所受空气阻力等于重力大小。具体实验数据如下表：
小球编号 A B C D E F
质量 m0 m0 m0 2m0 4m0 3m0
半径(厘米) 10 20 40 10 10 5
风速(米/秒) 10 5 2.5 20 40 a
（1）结合实验分析，小明的假设为
（2）实验中，小明是利用 的原理来测量物体下落过程中所受的空气阻力大小的。
（3）分析表格数据可知，完成小球F的实验，所需的风速大小a为 米/秒。
17．（2022七下·新昌期末）课后服务活动中，科学兴趣小组的同学们利用图甲装置进行“二力平衡条件”的探究：
（1）小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，小车处于静止状态，改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态。由此说明二力平衡时，两个力大小 。
（2）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明二力平衡时，两个力作用在 。
（3）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，两个拉力大小不同，但小车仍处于静止状态，产生这一现象的原因可能是小车受到 (选填 “重力”或“摩擦力”)的影响。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才"能平衡，小明提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙，小明下一步的操作是 (选填字母)。
A．剪断小卡片
B．剪断细绳
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