第七章 力与运动
第一节 科学探究:牛顿第一定律
第一课时 牛顿第一定律
【新课导思】
运动起来的滑板,即使脚不蹬
地,也会滑行一段距离。给人的感
觉是运动并不需要力来维持。你同
意这个观点吗?
【目标导学】
1.通过实验,知道阻力对物体运动的影响。
2.知道牛顿第一定律的内容。
3.会用牛顿第一定律判定物体的运动情况。
【自主预习】
1.有关力和运动的观点:
(1)亚里士多德:地面上物体的“自然本性”是静止的,
要维持物体的运动必须给它施加_________;不受力而
能够一直运动的物体是_______的。
(2)伽利略:运动物体如果不受其他力的作用,将会继续
保持___________沿_____“永恒”运动下去。
一定的力
不存在
同样的速度
直线
2.牛顿第一定律:
(1)摩擦力对物体运动的影响:在其他条件相同时,平面
越光滑,滑块受到的摩擦力越___,滑块前进的距离就越
___。
(2)内容:一切物体在没有_________作用的时候,总保持
_____________状态或_____状态。
小
远
受到外力
匀速直线运动
静止
(3)得出结论的方法:牛顿第一定律是在_____________
的基础上,通过_____抽象概括出来的。牛顿第一定律
_____(选填“能”或“不能”)用实验直接证明。
大量经验事实
推理
不能
知识点一 运动物体受力的影响情况
1.提出问题:运动物体如果不受其他力的作用,会一直运动下去吗?
2.设计实验与制定计划:
(1)实验器材:斜面、粗糙程度不同的水平面、滑块、刻度尺等。
(2)实验设计:如图,让同一滑块每次从斜面的______________滑下,在表面粗糙程度____________的水平面上运动,并记录滑块在不同水平面上的______。
提示:要使滑块在水平面上开始运动时的速度相同,应采用控制变量法,即控制同一滑块并让滑块从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,即每次都从斜面的顶端滑下。通过改变接触面的粗糙程度,从而改变滑块受到的阻力。
参考答案:顶端 不同 运动距离
3.进行实验与收集证据:
参考答案:大 0.3 较小 0.5 小 1
接触面 滑块受到的摩擦力的
大小(大、较小、小) 滑块在水平面上
运动的距离s/m
粗糙
比较光滑
很光滑
4.分析与认证:
(1)现象分析:在其他条件相同时,平面越光滑,滑块受到的摩擦力越________________,滑块前进的距离就越__________。
提示:由表中记录的现象分析可得出结论:平面越光滑,滑块受到的阻力越小,滑块运动的距离越远。
参考答案:小 远
(2)实验推理:若让滑块在更加光滑的水平面上运动,阻力将更__________,运动距离将更____________;假设滑块受到的阻力减小为零,滑块将会________________。
提示:由以上结论可以推理:若让滑块在更加光滑的平面上运动,阻力将更小,滑块运动的距离将更远;若滑块受到的阻力减小为零,滑块的速度就不会减慢,将以恒定的速度一直运动下去。
参考答案:小 远 一直运动下去
5.交流与讨论:
(1)实验中,斜面的作用是_______________________。
参考答案:使滑块运动到斜面底端时具有一定的初速度
(2)实验中为什么每次让滑块从斜面顶端的同一位置滑下?
提示:在实验中,为了比较滑块在水平面上运动的距离,需要利用控制变量法,保证滑块在水平面上开始运动时具有相同的速度,故使滑块从斜面的顶端由同一位置开始滑下。
参考答案:保证滑块滑到水平面的速度相同。
(3)使滑块在水平面上运动的目的是______________。
参考答案:保证滑块在水平面上只受阻力,排除其他力对滑块运动的干扰
(4)若静止的物体不受外力作用时,处于________状态。
提示:力可以改变物体的运动状态,静止的物体不受外力时运动状态不改变,将保持静止状态。
参考答案:静止
【示范题1】(德阳中考)刘伟同学为了探究“运动和力的关系”,设计了如图所示的斜面实验。
(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中刘伟让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,刘伟采用的研究问题的方法是__________________。
(2)从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看,__________图中小车所受阻力最大。
(3)刘伟从实验推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做__________运动。
(4)牛顿在前人研究成果的基础上,总结出牛顿第一定律,它的内容是:____________________________。
【精讲精析】本题考查探究“运动和力的关系”。(1)让小车每次从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,这样做是为了使小车到达水平面时的速度相同,采用的方法是控制变量法。(2)在这三次实验中,小车在毛巾表面上运动的距离最短,这是因为毛巾表面最粗糙,小车在该表面受到的阻力最大。
(3)若水平面绝对光滑,小车在水平方向上不受力的作用,小车的运动状态将不发生改变,小车将保持原来的速度做匀速直线运动。(4)牛顿第一定律的内容是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
答案:(1)控制变量法 (2)甲 (3)匀速直线
(4)一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态
【备选例题】
(嘉兴中考)某同学利用如图所示装置研究阻力对物体运动的影响,甲、乙木板上分别铺有毛巾和棉布,丙木板上不铺任何材料,让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下,观察现象。
试回答下列问题:
(1)科学实验需要控制变量,本实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了阻力外,还有______________________________,该因素可以采用小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制。
(2)实验可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的
结论,支持该结论的证据是_____________________。
【精讲精析】本题考查了阻力对物体运动的影响。(1)
在实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了
阻力外,还有小车到达水平面时的初速度;通过让小车
从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制小车
到达水平面的速度相同。(2)由实验现象可知,小车在
毛巾表面运动的距离最近,在木板表面运动的距离最远,据此可得出“阻力越小,运动速度减小得越慢”的结论。
答案:(1)小车到达水平面时的初速度 (2)小车在木板表面运动的距离最远
【微点拨】本实验采用的研究方法
(1)转换法:阻力对小车运动的影响通过观察小车的运动距离来判断,运动的距离越远,阻力对小车的运动影响越小。
(2)控制变量法:小车的运动距离不但受阻力大小的影响,还受到速度的影响,为了研究阻力对小车运动的影响,应控制速度相同,即让小车从斜面的同一高度滑下。
(3)科学推理法(理想实验法):在实验的基础上,提出假设推理,若小车不受力,将做匀速直线运动,也称为理想实验法。
知识点二 牛顿第一定律
1.适用范围:适用于所有物体,无论是固体、液体还是气体,无论是静止的还是运动的,无论是天体还是尘埃,该定律都适用。
2.成立条件:不受任何外力。有两种理解:一是物体不受任何力,这是一种理想情况;二是物体的受力效果相互抵消,相当于不受力。
3.得出:牛顿第一定律是在实验的基础上,通过合理推理得出来的,不是完全通过实验得出的。
4.应用:判断物体在不受力时的运动情况。
【示范题2】(昆明中考)质量为M的滑块甲和质量为m的滑块乙(M>m),先后从同一光滑斜面的相同高度处由静止滑下,然后沿同一光滑水平面继续运动。假设水平面足够长,那么两个滑块在光滑水平面上运动的过程中,它们之间的距离将 ( )
A.逐渐变长 B.逐渐变短
C.保持不变 D.以上情况都有可能
【精讲精析】选C。本题考查对牛顿第一定律的了解和掌握。滑块M、m先后从同一光滑斜面的同一高度下滑,则滑块M、m到达水平面上时的速度相等;然后沿同一光滑水平面继续运动,光滑平面不受摩擦力,则两滑块均做匀速直线运动,由于速度相等,相同时间内通过的路程相等,所以它们之间的距离将保持不变。故选C。
【备选例题】
(台州中考)如图所示,
小球沿弧形斜槽从A点运动到水平
轨道的B点时,如果小球受到的外
力突然全部消失,那么小球的运动状态将是 ( )
A.匀速直线运动 B.立即停止运动
C.速度越来越快 D.速度越来越慢
【精讲精析】根据牛顿第一定律,物体不受外力时,物体将保持原来的运动状态,即物体将保持匀速直线运动,故选A。
答案:A
【易错易混警示】
(1)物体原来若做变速运动,不受力时,将会做匀速直线运动,不会继续做变速运动。
(2)物体原来的运动状态是指物体不受力的前一刻的运动状态,不是指物体很早之前的运动状态。
第二课时 惯 性
【新课导思】
小明同学设计一个免费周游世界
的方案:地球24 h自转一周,只要乘坐
的气球静止在空中不动,就相当于
24 h绕地球一周。他的方案能实现吗?为什么?
【目标导学】
1.理解惯性。
2.会用物体的惯性解释生活中和自然界中的有关现象。
【自主预习】
1.惯性:
(1)定义:任何物体都有保持原来的_____状态或_____
_________状态的性质。又称为_____定律。
(2)理解:惯性是一切物体所固有的一种_____。
静止
匀速
直线运动
惯性
属性
2.惯性现象:
(1)利用(举例):_________、_____等。
(2)防止带来的危害(举例):_______________、_____
_________等。
助跑跳远
投弹
汽车上的安全带
雨天
减速慢行
知识点一 惯性的理解
1.如图,拨动左边的弹性片,右边的硬纸片由于受到________作用被弹开,而砝码仍然保持__________状态。这说明了原来静止的物体由于惯性具有保持________状态的性质。
参考答案:弹力 静止 静止
2.如图所示,载有木块的小车停
止运动时,木块________,这种
现象说明了运动的物体由于惯
性具有保持________的特性。
由以上可知,无论是静止还是运动的物体都具有________。
参考答案:飞离出去 运动 惯性
【示范题1】(福建中考)大老虎从静止开始加速追赶小羚羊,快追上时,羚羊突然急转弯逃脱了老虎的捕捉。在此过程中下列说法正确的是 ( )
A.老虎静止时没有惯性 B.老虎加速过程惯性增大
C.老虎惯性大不易转弯 D.老虎惯性小不易转弯
【精讲精析】选C。一切物体任何时候都有惯性,A错;惯性大小只和质量大小有关,与速度无关,质量越大,惯性越大,惯性越大的物体,运动状态越不容易改变,所以B、D错;C对。
【备选例题】
(郴州中考)关于惯性,下列说法正确的是
( )
A.静止的物体没有惯性 B.运动的物体没有惯性
C.太空中的物体没有惯性 D.一切物体都有惯性
【精讲精析】本题考查对惯性的理解。惯性的大小只与物体的质量有关,与物体运动速度的大小、物体运动状态的改变、物体所处的位置无关,故A、B错误,D正确;在太空中物体的质量不变,而惯性的大小只与物体的质量有关,所以其惯性大小不变,故C错误。故选D。
答案:D
【微点拨】
(1)普遍性:一切物体在任何情况下都具有惯性,与物体是否受力及所处状态无关。
(2)大小:惯性的大小只取决于物体的质量,质量越大,惯性越大,与受到的力、运动状态无关。
(3)性质:惯性是物体本身的一种性质,不是力。只能说物体具有惯性,不能说物体受到惯性或惯性力。
知识点二 惯性现象的解释
1.明确研究对象,它原来处于什么运动状态。
2.其中的哪个物体(或物体的哪一部分)受何种力,运动状态发生了怎样的变化。
3.哪个物体(或物体的哪一部分)由于惯性继续保持原来的运动状态。
4.出现什么现象或造成何种结果。
【示范题2】(六盘水中考)一天,在某段市区道
路上发生了一起两小车追尾相撞事故。交警询问时,前
车司机说:“我的车速很慢,后车突然加速撞了我的车
尾,当时我女儿坐在后排,撞车导致她的头撞到了前排
座椅靠背上。”后车司机说:“前车司机在行驶过程中
突然刹车,我来不及刹车就追尾撞上了”。请你用学过
的物理知识回答:哪个司机在说谎?你判断的理由是什
么?请你写出一条交通警示语。
【精讲精析】根据前车中小女孩头部撞击的位置来分
析,如果是前车速度很慢,后车加速追尾,此时前车受到
撞击加速向前运动,小女孩头部由于具有惯性仍要保持
原来的运动状态,这样小女孩的头部就会向后仰,不能
撞到前排座椅靠背;如果是前车行驶过程中突然刹车,
则前车受到阻力向前减速运动,而前车小女孩的头部由于具有惯性仍保持原来的运动状态,这时小女孩会向前倾倒,导致头部撞击到前排座椅靠背。
答案:前车司机在说谎。如果是后车追尾,前车由于受到撞击会加速向前运动,前车司机的女儿,由于惯性还要保持原来的运动状态,头不可能撞在前排座椅的靠背上。警示语合理即可。
【备选例题】
1.(内江中考)如图所示,在
水平桌面上一本静止的书上竖直
放置一块橡皮,当书突然向
右运动时,橡皮将会__________;如果书表面绝对光滑,上述现象中橡皮将会__________。(均选填“向右倾倒”“向左倾倒”或“保持静止”)
【精讲精析】惯性是指物体保持原来运动状态不变的
性质,任何物体都有惯性,惯性是物体本身固有的一种
属性;橡皮和书的原来状态是相对静止,当书突然向右
运动时,橡皮的下部受到摩擦力,也将向右运动,但橡皮
的上部由于惯性,橡皮还会保持原来的静止状态,所以
橡皮向左倾倒;若书表面绝对光滑,橡皮与书之间不存
在摩擦力,橡皮的下部将不会运动,保持原来的静止状
态。
答案:向左倾倒 保持静止
2.(南平中考)如图所示,老王
骑车上班途中,前方停在路边的轿车
司机突然打开车门,老王刹车不及撞
上车门受伤。请你利用所学的物理
知识解释发生这一现象的原因,为避免这一现象的发生,请提出一条合理建议。
【精讲精析】物体都有保持原来运动状态不变的性质,称为惯性;分析清楚该情境中的各个情况即可判断。为了减少上述现象的发生,从减速慢行等角度分析即可。
答案:老王骑车上班途中,即人和车都是处于运动状态的,当前方停在路边的轿车司机突然打开车门,老王虽能刹车,即车轮可能运动停止,而车身和人由于惯性仍然向前运动,所以使得老王撞上车门受伤。
为了减少上述的危害,我们在骑自行车或驾驶汽车时,一定要减速慢行、注意力集中等。
【教材图片·考点阐释】
命题点 惯性及其应用
斧子的手柄松了,用手柄的下端撞击
石头或树墩,手柄受到力的作用而停
止运动,斧头由于________,会继续
向下运动,这样斧头就被套紧了。
答案:惯性
命题点 惯性及其应用
跳远运动员助跑后,飞身一跃,靠自身的
______,在空中继续前进,以提高成绩。
答案:惯性
第二节 力的合成
【新课导思】
两个学生可以提起一桶水,老师一个
人也可以提起一桶水,那么老师对水
桶的作用力与这两个学生对水桶的作
用力在效果上是一样的吗?
【目标导学】
1.会区分合力、分力。
2.会进行简单的受力分析。
3.知道合力与分力的等效替代性。
【自主预习】
1.合力:如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作
用产生的效果_____,这个力就叫那几个力的_____。
2.分力:组成_____的每个力。
3.力的合成:求_______的合力。
相同
合力
合力
几个力
4.同一直线上二力的合成:
(1)方向相同时:大小等于两个力的大小_____,
即_______,方向跟两个力的方向_____。
(2)方向相反时:大小等于两个力的大小_____,即
_______,方向跟_______的方向相同。
之和
F=F1+F2
相同
之差
F=F1-F2
较大力
知识点一 同一直线上二力的合成
1.实验方法:用橡皮筋的________表示力的作用效果,橡皮筋的伸长量相同,说明力的作用效果____________,这种方法叫________________。
2.实验步骤:
(1)取一根橡皮筋,使其自然伸长至E点,如图甲。
(2)用方向______________的两个力F1和F2拉它,让它伸长到E′,记录F1和F2的大小和方向,如图乙。
(3)用方向______________的两个力拉它,让它伸长到E′,记录F1和F2的大小和方向,如图丙。
(4)用一个力F拉它,让它伸长的长度与上次________(选填“相同”或“不同”),记录F的大小和方向,如图丁。
提示:1.力的作用效果不易观察,用橡皮筋的伸长量表
示,橡皮筋的伸长量相同,力的作用效果相同。
2.橡皮筋的特点是在拉力的作用下发生弹性形变,当力
的作用效果相同时,橡皮筋的伸长量是相同的;因为要
探究在同一直线上方向相同的两个力的合力,所以这两
个力应作用在同一直线上,方向相同;如果一个力F能使
橡皮筋发生的形变与这两个力共同作用时相同,那么力
F就是那两个力的合力。同理,要探究在同一直线上方向相反的两个力的合力,这两个力应作用在同一直线上,方向相反。如果一个力F能使橡皮筋发生的形变与这两个力共同作用时相同,那么力F就是那两个力的合力。
参考答案:1.伸长量 相同 等效替代法 2.(2)相同
(3)相反 (4)相同
3.实验数据:
F1/ N F2/N F/N
F1与
F2同向 大小 大小 大小
方向 方向 方向
F1与
F2反向 大小 大小 大小
方向 方向 方向
参考答案:2 1 3 右 右 右 4 1 3 右 左 右
4.分析论证:分析表中的实验数据,得出结论。
(1)同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小等于这两个力的大小____________,即F=____________,方向跟这两个力的方向____________。
(2)同一直线上,方向相反的两个力的合力,大小等于这两个力的大小____________,即F=____________,方向跟________________相同。
参考答案:(1)之和 F1+ F2 相同
(2)之差 F1-F2 较大的那个力的方向
5.交流讨论:
(1)实验中使用橡皮筋,是利用了橡皮筋的什么特点?有没有其他的物品代替?
参考答案:橡皮筋受到的拉力越大,伸长就越长。也可以用弹簧代替。
(2)实验中拉力的大小________(选填“等于”或“不等于”)钩码的重力,这样设计的好处是________。
参考答案:等于 便于操作,便于总结规律
(3)实验中可用________代替钩码。
参考答案:弹簧测力计
(4)当同一直线上,方向相反且大小相等的两个力共同作用时,二力的作用效果________,合力为________。
参考答案:相同 0
【示范题】(南平中考)如图所示,
竖直向上抛出的篮球重为G,受到的空气
阻力小于G。篮球在竖直上升过程受到
的合力 ( )
A.等于G B.大于G
C.小于G D.等于0
【精讲精析】解答本题需要明确以下几点:
(1)篮球上升过程中受重力和阻力。
(2)明确力的方向:篮球竖直上升的过程中,受竖直向下的重力G和竖直向下的空气阻力f,这两个力作用在同一直线上、方向相同。
(3)计算出合力的大小:篮球受到的合力F合=G+f>G。
答案:B
【备选例题】
力F1和F2是同一直线上的两个力,它们的合力大小为30N,方向向左,已知F1的大小为40N,关于F2的大小和方向,下列说法中正确的是 ( )
A.F2的大小一定是70N
B.F2的大小一定是10N
C.F2的方向一定向左
D.如果F2的大小为10N,其方向一定向右
【解析】选D。本题考查二力的合成。已知合力大小为F=30N,方向向左,F1大小为40N;合力小于其中一个分力,因此二力方向一定相反,如果F1的方向水平向右,则F2=F1+F=40N+30 N=70 N,方向水平向左;如果F1的方向水平向左,则F2=40N-30 N=10 N,方向水平向右。故选D。
【教材图片·考点阐释】
命题点 力的合成与应用
车同时受到拉力F1=500 N和推力F2=300 N的作用,并且这两个力的方向都是向前,那么,这两个力的合力大小为______N,方向________。
答案:800 向前
命题点 力的合成与应用
悬在空中作业的工人同时受到重力G=600 N和拉力F=600 N的作用,这两个力方向________(选填“相同”或“相反”),此时重力和拉力的合力大小为________N。
答案:相反 0
第三节
力的平衡
【新课导思】
牛顿第一定律:一切物体在不受力
时,总保持静止状态或匀速直线运动状
态。放在桌面上的苹果受到力的作用,
为什么会处于静止状态?
【目标导学】
1.知道平衡力和平衡状态。
2.会判断物体受到的力是否为平衡力。
3.知道二力平衡的条件。
4.会利用二力平衡的知识解决实际问题。
【自主预习】
1.平衡状态:如果物体在两个力的作用下,保持_____
或_____________状态,该物体就处于平衡状态。
2.平衡力:使物体保持_________的两个力互称为平
衡力。
3.二力平衡的条件:作用在_________上的两个力大小
_____、方向_____、作用在_________上。
静止
匀速直线运动
平衡状态
同一物体
相等
相反
同一直线
4.二力平衡条件的应用:
(1)测量摩擦力:滑块在水平面匀速运动时,弹簧测力
计的示数_____滑动摩擦力大小。
(2)测重力:用弹簧测力计在竖直方向上挂上物体,弹
簧测力计示数_____物重。
等于
等于
知识点一 二力平衡条件
1.提出问题:如果作用在一个物体上的两个力相互平衡,则这两个力需要满足什么条件呢?
2.猜想与假设:两个力的大小________,方向________,作用在________个物体上,作用在________条直线上。
提示:以保持平衡状态的茶杯、跳伞运动员受到的力为依据进行猜想。
参考答案:相等 相反 一 一
3.进行实验、收集证据:
实验装置:用纸板、两个盘子、细线、砝码若干、两边带滑轮的木板组成如图所示的装置。
(1)探究两个力的大小关系。
①在两托盘中放入质量________的砝码,观察纸板的运动情况。
②在两托盘中放入质量________的砝码,观察纸板的运动情况。
(2)探究两个力方向关系:保证两托盘中砝码的质量________。
①将两托盘放在纸板的________(选填“同”或“异”)侧,使两力的方向相同,观察纸板的运动情况。
②把纸板扭转一个角度,使两个力不在同一________上,观察纸板的运动情况。
③探究平衡的两个力在同一物体上:控制两个力在同一条直线上、大小相同、方向相反,用同一个纸板两边分别系住一个吊盘,放手后纸板____________(选填“静止不动”或“运动”),用剪刀从中间剪开,两个纸板____________(选填“静止不动”或“运动”)。
提示:实验中可通过改变放在两托盘中砝码的质量来调节对纸板施力的大小,砝码质量相等对纸板施力相等,砝码质量不等,对纸板施力不相等;改变力的方向,有两点:一是两力同向或反向,二是两力不在同一直线上。
参考答案:(1)①相等 ②不相等 (2)相等 ①同 ②直线 ③静止不动 运动
4.分析与论证:
纸板在水平方向上所受二力的情况 纸板运动状
态是否改变
大小 方向 是否在同
一直线上 是否作用在
同一物体上
不相等 反向 是 是
相等 反向 是 是
相等 同向 是 是
相等 反向 否 是
相等 反向 是 否
分析以上实验现象,可得出的结论是?______________
________________________________。
提示:分析现象,可以看出只有当两个力大小相等、方向相反,并且在同一直线上,同时作用在同一纸板上时,纸板才能保持静止。因此可得出二力平衡的条件:两个力作用在同一物体上,并且大小相等、方向相反,作用在同一直线上。
参考答案:改变 不改变 改变 改变 改变 二力平衡的条件是两力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,并且在同一条直线上
5.交流与讨论:
(1)本实验用到的实验方法是________。
参考答案:控制变量法
(2)实验中,为什么选择的纸板质量要轻?
参考答案:为了减小纸板与桌面间的摩擦力对实验的影响。
(3)实验中怎样改变纸板受力的大小?
参考答案:改变两个盘子里的砝码质量。
(4)实验中为什么选择静止的物体作为研究对象?
参考答案:匀速直线运动状态不好控制。
(5)若纸板向一边加速运动或转动,说明了什么?
参考答案:若纸板向一边加速运动或转动,说明加在纸板上的力不平衡。
【示范题1】(哈尔滨中考)实验小组要探究二力平衡条件。实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向________,大小________;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3________F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5________F6。
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系如何?还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
【精讲精析】本题考查二力平衡条件的实验。(1)定滑轮不省力但能改变力的方向,两边所挂钩码相同,则F1=F2,F3=F4,方向相反,两边所挂钩码不相等,则F5答案:(1)相反 相等 = < (2)同时作用在小车上,不在同一直线上的两个力,能否平衡 (3)大小相等 运动状态将改变
【备选例题】
(邵阳中考)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小刚同学采用的实验装置如图甲所示,小华同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)当物体处于静止状态或______________状态时,它受到的力是相互平衡的。
(2)这两个实验装置中,你认为装置________(选填“甲”或“乙”)更科学。
(3)在装置乙中,将小车旋转一定角度,松手后,发现小车旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在同一________(选填“物体”或“直线”)上,物体才能平衡。
【精讲精析】解答本题应明确以下几点
(1)判断平衡力:物体只有处于静止状态或匀速直线运
动状态时,受到的各个力才是平衡力。
(2)明确摩擦阻力对本实验的影响:实验是观察物体在
受到左右两个拉力满足什么条件时,才处于静止状态,
为了避免桌面的摩擦阻力对实验的影响,用小车不用木块、桌面要光滑、砝码质量要大点等。
(3)明确探究目的:小车旋转一个角度,两个力作用在同一物体,大小相等,方向相反,但是不在同一直线上,所以是为了探究作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,不在同一条直线上时,两个力是否能保持小车平衡。
答案:(1)匀速直线运动 (2)乙 (3)直线
知识点二 力平衡条件的应用
1.二力平衡条件的应用:
(1)求力的大小和方向:利用二力平衡的条件,可根据一个力的大小和方向,确定另一个力的大小和方向。
(2)判断物体的运动状态:如果物体受到的力是平衡力,则物体处于静止或匀速直线运动状态。
2.平衡力和相互作用力的区别:
平衡力 相互作用力
图 示
不同点 作用在一个物体上 作用在两个物体上
相同点 大小相等、方向相反、在一条直线上
【示范题2】(兰州中考)关于平衡力和相互作用力,下列说法正确的是 ( )
A.物体受平衡力作用时,运动状态可能会改变
B.静止在地面上的物体所受的重力和它对地面的压力是一对相互作用力
C.拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
D.跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对平衡力
【精讲精析】选C。本题考查平衡力和相互作用力的区
分。物体在平衡力作用下,处于静止状态或匀速直线运
动状态,所以运动状态一定不变,故A错误;静止在地面
上的物体所受的重力和它对地球的吸引力是一对相互
作用力,故B错误;拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队
对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力,是相互作用力,
大小相等,故C正确;跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的
力和跳板对他的力是一对相互作用力,故D错误。故选C。
【备选例题】
(扬州中考)小华静止站在水平地面上,下列说法中正确的是 ( )
A.他对地面的压力和他所受到的重力二力平衡
B.他对地面的压力和地面对他的支持力二力平衡
C.他受到的重力和地面对他的支持力是相互作用的力
D.他对地面的压力和地面对他的支持力是相互作用的力
【精讲精析】解答本题需要明确以下几点:
(1)小华的运动状态:静止,是平衡状态。
(2)小华的受力情况:受重力和支持力,这两个力是一对平衡力。
(3)小华与其他物体的相互作用情况:小华站在水平地面上,他对地面有压力,地面对他有支持力,这两个力作用在两个物体上,是一对相互作用力。
答案:D
【微点拨】 平衡力和相互作用力
平衡力不是相互作用力,这两对力区分点在于:
(1)平衡力的两个力的受力物体是一个,而相互作用力的两个力的受力物体是两个。
(2)平衡力中施力物体和受力物体的个数至少三个,而相互作用力的施力物体和受力物体只有两个。
【教材图片·考点阐释】
命题点 二力平衡条件的应用
跳伞运动员在某段时间内能匀速下降,是
因为运动员和降落伞作为整体受到的重
力和空气阻力是一对____________,如果运动员的重力G=650 N,则空气阻力为________N,方向________。
答案:平衡力 650 竖直向上
命题点 二力平衡条件的应用
饮料瓶静止在水平桌面上,是因为作用于
饮料瓶的重力和支持力是一对________,
如果饮料瓶的重力G=6 N,则支持力为
________N,方向________。
答案:平衡力 6 竖直向上
