二力平衡、摩擦力
例1.在“探究二力平衡的条件”实验中,小明选择了如图的装置,把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码.(1)实验中选择小卡片的目的是 (填“考虑”、“不考虑”)小卡片的重力;探究两个力大小关系时,应该观察细线两端所挂钩码的个数.(2)为了探究两个平衡力是否在同一条直线上,进行如下操作: (填“挤压”、“翻转”或“旋转”)小卡片,松手后观察小卡片是否平衡.(3)小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究,发现两个力的大小还有较小的差距.你认为形成差距的原因是 (答出一条即可).
例2.左端与放在水平桌面上的小铁块, 闪光灯每隔0.02s?闪亮一次,铁块会被照亮,底片记录此时铁块的位置.图2?是开关断开后铁块运动过程中的某一段频闪照片示意图,根据照片记录的铁块位置量得S1=S2,比较铁块在S1、S2两段运动快慢: ?(选择“S1?段较快”、“S2?段较快”、“两段快慢一样”),判断照片中运动的铁块水平方向所受的力 (选择“是”、“不是”)相互平衡,理由是:
? 。
例3.在实验中经常会出现实验现象与理论的“不配合”,理性思考这些现象有助于提高我们的科学素养。
(1)甲图是研究二力平衡的实验装置,此时小车保持静止。若在右盘中再加入一个较小的砝码,小车理应向右运动,但实际操作时小车往往仍保持静止。你认为出现这种现象的原因是 。
例4、在探究“二力平衡条件”的实验中:
(1)甲、乙两组同学分别选择器材后,设计组装的实验装置如图所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理,其原:________________________________。
(2)在探究力的大小对二力平衡的影响时,并通过调整________来改变F1和F2的大小。
(3)保持F1与F2相等,用手将小车扭转到图15中的位置,松手后,小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时,两个力必须满足哪个条件?___________________________。
1、下列受到平衡力的物体是( )
A、平直公路上加速行驶的汽车 B、正在刹车的汽车
C、用细线系住一个小球使其做匀速圆周运动 D、静止在桌面上的粉笔盒。
2、下列受到非平衡力的物体是( )
A、匀速直线行驶的汽车 B、用力搬一块大石头,但没有搬动。
C、静止在地面上的桌子 D、从滑梯上加速下滑的小孩
3、正在空中下降的降落伞,若它受到一对平衡力的作用,则它的运动是( )
A.匀速直线运动 B.匀速直线运动或静止 C.越来越快的运动 D.越来越慢的运动
4、值日时,小东提着一桶水走进教室.下列情况中,属于彼此平衡的两个力是( )
A.水桶受到的重力和水桶对人的拉力 B.水桶受到的重力和人对水桶的拉力
C.水桶对人的拉力和人对水桶的拉力 D.水桶受到的重力和水桶对地球的引力
★帮你理解:如果一个物体在两个力的作用下保持静止或做匀速直线运动,则这两个力一定是对平衡力,这两个力一定满足二力平衡的条件。
例题:
1.图12.6-2中,已知吊灯重力 ( 由于地球的吸引而使物体受到的竖直向下的力 ) G为20N,那么电线对吊灯的拉力为 N。
2.图12.6-3中,已知书重力为2.5N,那么桌子对书的支持力为 N。
3. 图12.6-4中,跳伞运动员和伞在空中匀速下降,已知人和伞共重800N,那么运动员和伞所受的阻力为 N。
4、用100N的力水平向右推一木箱,但没有推动,则与推力相平衡的力是 ,方向 ,大小是 。
提高练习
1、一个物体同时受到两个力的作用,若这两个力的三要素完全相同,那么这两力( )
A.肯定是平衡力 B.肯定不是平衡力C.可能是平衡力 D.条件不足,无法判断
2、一个小球重2N,当它以0.5m/s的速度在光滑的水平面上作匀速直线运动,对小球的水平拉力是 ( )
A.0N B.0.5N C.2N D.无法判定
3、在平直公路上行驶的汽车,在关闭发动机后,汽车最终将停止,这是因为( )
A、汽车所受的重力与支持力平衡 B、汽车受到摩擦力作用
C、汽车在水平方向上受到平衡力作用 D、汽车不受力作用
4、起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳对重物的拉力是6000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降,这时钢丝绳对重物的拉力是( )
A.12000N B.6000N C.3000N D.无法判定
自我练习
1、一个物体只受两个力的作用,且两个力的大小相等.那么,这个物体的运动状态 ( )
A.一定改变 B.一定不变 C.可能改变,也可能不变 D.以上说法都不对
2、如图所示,人沿水平方向拉牛。但没有拉动。其中说法正确的是( )
A.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力
B.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力
C.绳拉牛的力小于牛拉绳的力
D.绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力
3.重600N的木箱静止在水平地面上,小明用400N的力竖直向上拉木箱,地面对木箱的支持力是 N;如小明静止坐在该木箱上,地面对木箱的支持力是1000N,则小明重 N。(注:1、同一直线方向相同的两力的合力等于两个力的之和,F合=F1+F2 ,方向相同;2、同一直线上方向相反的两个力的合力等于两个力的差的绝对值,F合=│F1-F2│,方向与较大那个力相同。)
4.重550N的探险家乘上重2000N的热气球匀速竖直上升,则热气球受到的上升力是 N;如在某一时刻从热气球上掉下一个重物,热气球将作什么运动?
5.汽车在平直公路上匀速行驶,下列说法正确的是( )
A.汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
B.汽车的重力和它所受到的阻力是一对平衡力
C.汽车对地面的压力和汽车的重力是一对平衡力
D.汽车的牵引力和它所受的阻力是一对平衡力
6.如图所示,放手后纸片不能保持静止,这样的操作是为了探究物体在平衡状态下所受的两个力( )
A.大小是否相等 B.方向是否相反
C.是否作用在同一物体上 D.是否作用在同一直线上
7.质量相等的甲乙两只降落伞在空中匀速下降,甲的速度是7m/s,乙的速度是4m/s,它们所受阻力F甲、F乙之比是( ) A.3:4 B.4:7 C.7:4 D.1:1
8.如图所示,物体P处于静止状态,其所受重力G与支持力N的大小一定相等的是( )
A B C D
9.如图中的A,B,C,D分别是用照相机拍摄(每0.1s上拍摄一次〕的小球在四种不同运动状态下的照片,其中小球受到平衡力作用是( )
10.在如图所示的装置中,小车在水平方向受到两个力的作用,我们通过观察小车在水平方向受到关系不同的两个力作用时,小车是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件。
(1)把小车放在较 (填“光滑”或 “粗糙”)的水平桌面上,对实验结论的得出更有利;
(2)向两吊盘中加砝码,当两盘中的砝码质量 (填“相等”
或“不相等”)时,小车静止;
(3)保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后,小车会 ,直到两边的拉线 ;
(4)如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上且沿同一方向拉小车,可以发现小车不会静止,这是为了研究小车受到的二力若要平衡,必须满足 这一条件而设计的一个步骤;
(5)通过上述过程可知:作用在同一物体上的两个力,只有当大小 、方向 ,且作用在 ,这两个力才彼此平衡。
11.如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它沿水平木板直线滑动,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列 说法正确的是( )
A.木块两次受到的摩擦力均相等
B.木块第1次受到的拉力较大
C.木块两次的速度一样大
D.两次拉力拉木块的运动都不是匀速直线运动
12.一人用200N的力沿水平方向推着重600N的箱子在水平地板上做匀速直线运动,若此人突然将推力增大到300N,则地板对箱子的摩擦力大小为 ( )
A. 100N B. 200N C. 300N D. 600N
13.木块与小车向右做匀速直线运动,遇到一障碍物时,小车停下,木块从车上的a点滑至b点(如图甲),是因为木块具有 ?;木块能停在b点,说明木块在滑动过程中受到向 (填“左”或“右”)的摩擦力作用.为测量摩擦力的大小,小明在障碍物上固定了弹簧测力计拉住木块,用手拉着小车向左运动(如图乙).则木块受到的摩擦力方向向 (填“左”或“右”),大小是 ?N,此时若小车并非匀速运动,弹簧测力计的读数是否变化?? ?。
14.如图3所示,当电风扇工作时,空气会由静止流动起来,这说明力能______ _________ ;同时小车将向_____运动,原因是__ __ _______;类似的装置可应用在某些交通工具上,试举一例___________。这类交通工具在月球上是无法工作的,这是因为:____________。
15. 重为20N的物体静止在水平地面上,地面对物体的支持力为______N,物体所受的合力为_____N,若地面对物体的支持力为16N,这时物体受到的另外一个力的大小为______N,方向是______________。
16.用20N的力握住装油的瓶子悬空静止不动,若此时将手的力增加到30N,则手与油瓶的摩擦力的大小将_______。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
17.小丽同学在超市购物时,用5N的水平力推着一辆小车做匀速直线运动,这时小车受到的阻力是______N.突然,小丽发现前面有一小孩,她马上用10N的水平力向后拉小车,使小车减速,在减速运动过程中,小车受到的合力为_______N。
18.高速磁悬浮列车是20世纪的一项技术发明.它运行时,与轨道完全不接触,它没有轮子和传动机构,列车的悬浮、导向、驱动和制动都是利用电磁力来实现的.当列车与轨道保持约10mm间距在水平方向上悬浮运行时,在竖直方向上电磁力与列车的重力_________,此时轨道__________(选填“依然”或“不再”)受到压力的作用。
19.在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图所示:
(1)当物体处于静止状态或______状态时我们认为它受到的力是相互平衡的.
(2)实验时,小明发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时,木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用,这些力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,这时木块在水平方向受到的力____(填“平衡”或“不平衡”)。(3)某同学认为:物体在平衡力的作用下,其机械能可能会增大。你认为他的观点是______的(填“正确”或“错误”)。
20、如图有一条平直的轨道ABC,其中AB段表面粗糙,BC段表面光滑,一辆电动小车在A位置由静止向右运动。小车静止时受到的支持力和_________是一对平衡力。小车经过B点后将作__________运动(不计空气阻力)。
例1、某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力。实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮,绳的另一端悬挂托盘。实验时,在托盘中放入适量的砝码,使滑块做匀速直线运动。回答下列问题:
(1)为了测量滑块的滑动摩擦力,需要测量的物理量是______。(填选项前的编号)
①木板的质量m1; ②滑块的质量m2;
③砝码的质量m3; ④托盘和砝码的总质量m4。
(2)滑块的滑动摩擦力表达式为f=________。(用已知或测量的物理量符号表示)
(3)该实验的理论依据是_________________________________。
(4)该实验存在一些不足之处,请你写出其中的一点:___________________________。
变式题1、如图所示,物体A重50牛,用F等于100牛的力垂直压在墙上静止不动,则物体A所受的摩擦力是_ __牛;物体B重50牛,受到F等于10牛的水平推力静止不动,则物体B所受的摩擦力是__ __牛。
例2.如图所示,重为20牛的物体M在三个钩码的作用下向右作匀速直线运动。每个钩码重为2牛。不考虑绳子与滑轮之间的摩擦,若M在运动过程中最下面的钩码突然掉落,那么M在二个钩码作用下向右运动的过程中受到的是摩擦力( )
A.保持6牛大小不变 B.从6牛开始逐渐减小
C.保持4牛大小不变 D.从4牛开始逐渐减小
3、小球A静止放在光滑车厢底板上(设车厢底板足够长),如图所示。当车厢受到水平向右的力下作用时,车厢从静止开始在水平地面上作速度越来越大的直线运动,
则此此运动过程中,小球A对地的运动情况是( )
A、作与车厢同方向速度越来越大的直线运动 C、作匀速直线运动 B、作与车厢反方向速度越来越大的直线运动 D、处于静止状态
4.一个上、下底材料相同,质量相同的两圆台型物体置于水平地面上,如下图 中a、b放置,如匀速将物体拉动的水平力大小为Fa和Fb,则: ( )
A.Fa>Fb B.Fa5.某车在一条长直水泥路面上先以10米/秒的速度匀速行驶了2分钟,后以8米/秒的速度匀速行驶了5分钟,则该车在两段运动时间内所受路面对车的摩擦力大小之比是( )
A. l:1 B. 5:4 C. l:2 D. 都不对
6.如图所示,两个重分别为20N的相同物块A、B叠放在一起,受到10N的水平推力F1的作用,在水平地面上一起以2m/s的速度做匀速直线运动。
(1)则此时AB整体受到的阻力是 N。A与B之间 摩擦力作用。(选填“有”或“无”)
(2)若用弹簧测力计向右拉B物块,AB一起向右以3m/s做匀速直线运动,则弹簧测力计读数为 ;此时地面受到B物体的压力为 。
7.在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们选择了一个较长且光滑程度一致的木板、一个带钩的长方体木块(各面光滑程度一致)和一只弹簧测力计。
小娟同学用弹簧测力计匀速拉动木块在水平放置的木板上进行三次实验,如图所示。实验数据如下表所示:
次数
木块放置方式
木块运动快慢
弹簧测力计示数
1
平放
很慢
1.2N
2
平放
慢
1.2N
3
平放
较快
1.2N
(1)根据上述实验,小娟同学的猜想是: 。
(2)实验中要匀速拉动木块的原因是: 。
(3)就利用现有器材且保持木板水平,还可以探究 。