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浙教版科學中考一輪講義 第15講 運動和力(學案)

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浙教版科學中考一輪講義 第15講 運動和力(學案)

資源簡介

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第一部分 物質科學
第15講 運動和力
01考情透視·目標導航
02知識導圖·思維引航
03考點突破·考法探究
考點一 力
考點二 重力
考點三 牛頓第一定律
考點四 二力平衡
考點五 摩擦力
04題型精研·考向洞悉
題型一 力的基本內容
題型二 重力 重心
題型三 牛頓第一定律 慣性
題型四 摩擦力
題型五 簡單的受力分析
05分層訓練·鞏固提升
基礎鞏固
能力提升
考點要求 課標要求 考查頻次 命題預測
運動和力 1、列舉生活中常見的力(如重力、摩擦力、彈力),并能說明其意義。 2、會測量力的大小,并用力的圖示來表示力的三要素 3、描述牛頓第一定律,能用慣性解釋有關的常見現象 4、舉例說明二力平衡的條件,以及力是物體運動狀態變化的原因。 24年考查2分 1.力的基礎概念主要在選擇題、填空題中考查,偶爾在簡答題中考查;涉及的主要考點有:力的相互作用、施力物體和受力物體的判斷、力的作用效果、力的三要素;一般結合生產、生活實際或新信息為背景材料進行命題. 2.重力方向的應用、彈簧測力計的使用和讀數;常結合生產、生活和科技事件進行命題.單考較少,主要結合力學其他知識綜合考查. 3.牛頓第一定律和慣性涉及的主要考點有:慣性的理解、慣性現象判斷、慣性的應用、利用慣性解釋現象、驗證慣性存在的實驗.常結合體育運動、交通和航天科技進行命題.或結合力學其他知識綜合考查. 4.二力平衡主要的考查內容有:平衡力和相互作用力的判斷,有關物體受力分析的作圖,利用二力平衡計算摩擦力及判斷物體的運動狀態.命題常結合生產、生活中的情景進行考查或與其他的力學知識綜合考查.主要在選擇題、填空題和作圖題中考查、偶爾在計算題中涉及. 5.摩擦力主要的考查內容有:摩擦力的理解、改變摩擦力大小的方法、受力分析、利用二力平衡知識計算摩擦力或判斷摩擦力的方向,判斷物體的運動狀態等;命題常結合生產、生活和科技材料單獨考查或與其他力學知識綜合考查.摩擦力主要在選擇題和填空題中考查,偶爾在計算題中涉及;
考點一 力
一、力的概念
1.力
(1)力是物體對物體的作用。用符號F表示。
(2)力的單位:國際單位制中力的單位是牛頓簡稱牛,用N表示。
2.對力的理解
(1)力是物體對物體的作用,產生力的作用總要有兩個物體(一個是施力物體,一個是受力物體),單獨一個物體不會產生力的作用,離開物體更不會有力的作用
(2) “對”字前面的物體,我們常把它叫施力物體(因為它施加了力),“對”字后面的物體,我們把它叫受力物體。有力存在時,一定有施力物體和受力物體。
(3)相互接觸的物體之間不一定產生力的作用,如并排放在水平桌面上的兩個物塊,它們之間如無相互擠壓,則兩個物塊間無力的作用。沒有接觸的兩個物體之間也可能有力的作用(如磁鐵吸引鐵屑),因此是否接觸不是判斷物體間是否有力作用的依據。
3.力的作用是相互的
(1)力的物質性。力是物體對物體的作用,一個物體受到力,一定有另外的物體對它施加了力,只要有力的作用,一定有受力物體和施力物體,力不能離開物體而單獨存在。
(2)力的相互性。任何物體之間力的作用都是相互的。一個物體施力的同時也受力。這樣的力稱為作用力和反作用力。
(3)作用力與反作用力(相互作用力)特點是:大小相等、方向相反且在同一直線上,作用在兩個物體上。
二、力的作用效果
1.力的作用效果有兩個:一是改變物體的形狀,使物體發生形變;二是改變物體的運動狀態。
2.對力的作用效果的理解
力可以改變物體的運動狀態,不表示“有力作用在物體上時,物體的運動狀態一定會發生改變”。如用力推靜止的汽車,汽車仍然靜止,此時雖然有力作用在物體上,但汽車的運動狀態沒有改變。
3.物體的運動狀態是否改變一般指:物體的運動快慢是否改變(速度大小的改變)和物體的運動方向是否改變。
三、力的三要素與力的示意圖
1.力的大小、方向和作用點都會影響力的作用效果。力的大小、方向、作用點叫做力的三要素。
(1)力的三要素均能影響力的作用效果,當其中的任何一個要素改變時,力的作用效果就會隨之改變;
(2)因為力的三要素決定了力的作用效果,所以我們要描述一個力時,就必須指明該力的三個要素。
2.力的示意圖
(1)概念:在物理學中,通常用一條帶箭頭的線段表示力。在受力物體上沿著力的方向畫一條線段,在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向,在線段的起點(或終點)表示力的作用點。這種表示力的方式叫做力的示意圖(運用了模型法)。
(2)畫力的示意圖
①先確定受力物體:這是最重要的一步。如圖,小車是受力物體。
②在受力物體上找出力的作用點:若已知受力物體和施力物體,作用點一般在它們接觸的地方;若施力物體未知,作用點一般畫在受力物體的幾何中心。如圖。
③最后沿力的方向畫一條帶箭頭的線段,標出力的符號、數值和單位。力的作用點可以在線段的起點,也可以在線段的終點;同一圖中,力越大,表示該力的線段越長;線段要用實線;線段末端標出力的符號,有時還需用數值和單位標出力的大小。
(2024 甌海區一模)如圖所示,是梧田老街的鳳凰飛天秀,假設鳳凰正沿直線朝斜右下方勻速運動。用G表示鳳凰所受的重力,F表示空氣對它的作用力,下列四幅圖中能表示此過程中“鳳凰”受力情況的是(  )
A. B.
C. D.
【解答】解:鳳凰做勻速直線運動,處于平衡狀態,合力為零,故空氣對它的作用力豎直向上,和重力大小相等,方向相反,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
考點二 重力
一、重力
1.重力的概念
(1)萬有引力:宇宙間任何兩個物體都存在互相吸引的力,這就是萬有引力。
(2)重力:地面附近的物體,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符號是G。
(3)重力的特點
1)地面附近的一切物體,無論固體、液體、氣體都受地球的吸引;
2)重力特指地球對物體的吸引;
3)重力的施力者是地球,受力者是物體。
(4)日常生活中說的“物體有多重”中的“重”指的是物體的質量。物理學中說的“物重”指的是物體的重力。這是生活語言和物理語言的區別。
2.重力的大小
(1)現象探究:質量的大小和質量的關系
(2)重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
(3)物體重力大小與其質量的關系為G=mg,其中重力G的單位是N,質量m的單位是kg,g的單位是N/kg。g取9.8N/kg,粗略計算時取10N/kg。
g=9.8N/kg表示的物理意義:質量為1kg的物體受到的重力大小為9.8N。
(3)使用公式G=mg時應注意以下幾點:
①公式中各物理量都必須使用國際單位;
②要會將公式進行變形,能靈活運用。如已知物體的重力求質量時,可將公式G=mg變形為。
3.重力的方向
(1)現象探究:重力的方向
圖示
現象 將小球用細線懸掛在支架上,將裝置放在水平面上,靜止時發現懸線豎直向下 將同樣的裝置與水平面成一角度α,靜止時發現懸線豎直向下
歸納 重力的方向總是豎直向下的
(2)對重力方向的理解
1)重力的方向總是豎直向下,而不是垂直向下。
2)重力的方向不受其他作用力的影響,與物體的運動狀態及位置無關。
(3)重力方向的應用
人們在一根線下吊一重物,就做成了一根鉛垂線。因為重力方向始終豎直向下,所以鉛垂線靜止時總豎直向下,故用鉛垂線可以檢查工作臺面是否水平,墻壁上的畫是否掛正等。
鉛垂線與臺面垂直,說明臺面水平 畫的豎邊沒與鉛垂線平行,說明畫沒掛正
二、重心
(1)概念:地球吸引物體的每一部分,物體的各部分都受到重力的作用。但是,對于整個物體,重力的作用的表現就好像它作用在某一點上,這個點叫做物體的重心。重心實際上是物體各部分受到重力作用的等效作用點。
(2)重心的位置
1)形狀規則、質量分布均勻的物體,它的重心在它的幾何中心處,如圖所示。
2)質量分布不均勻的物體,重心的位置除與物體的形狀有關外,還跟物體的質量分布有關。如圖所示是空杯、少半杯水、大半杯水時杯子和水重心大致位置。
3)物體的重心不一定在物體上。如質量分布均勻的圓環的重心在環的中心處,不在環上。
4)重心的位置與物體所在的位置及運動狀態無關。
5)為了研究問題方便,在受力物體上畫力的示意圖時,常把力的作用點畫在重心上。
(3)穩度:穩度就是物體的穩定程度,穩度越大,物體就越不容易傾倒。
提高穩度的方法:一是增大支持面,二是降低重心。
【新素材】(2024 溫州模擬)如圖所示,人坐在吊椅上靜止時,人與吊椅作為整體受到的重力方向用圖中的粗線箭頭表示,其中正確的是(  )
A. B.
C. D.
【解答】解:重力分析豎直向下,由BD圖可知,標注的重力方向不正確;人與吊椅作為整體,由C圖可知,標注的是人的重力;由A圖可知,重力作用點在吊環的正下方,為人與吊椅作為整體受到的重力。
故選:A。
考點三 牛頓第一定律
一、牛頓第一定律
1.歷史上關于運動和力的觀點
(1)亞里士多德:力是維持物體運動的原因。
(2)伽利略:力是改變物體運動狀態的原因。
2.牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
(1)“一切”表明定律對所有物體都是適用的;
(2)“沒有受到力的作用”包含兩層意思:一是理想情況,物體沒有受到任何力的作用;二是物體受到的各個力相互抵消,相當于不受力。這是定律成立的條件;
(3)“總保持”表面物體不受力時只有兩種狀態,要改變這兩種狀態物體必須受到力的作用;
(4)“或”即兩種狀態居其一,不能同時存在。
3.對牛頓第一定律的理解
(1)揭示了“力”的本質,說明了“物體運動需要力來維持”的觀點是錯誤的。力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態的原因。
(2)揭示了力與運動的關系:物體不受力或受力平衡時,運動狀態不變;而物體受非平衡力時,運動狀態會發生變化。
(2)牛頓第一定律不是實驗定律,而是在大量經驗事實的基礎上,通過進一步的推理而概括出來的。由于從牛頓第一定律得出的一切推論都經受住了實踐的檢驗,因此它已經成為公認的物理學基本定律之一。
二、慣性
1.慣性:牛頓第一定律說明,任何物體不受力時,都會保持靜止或勻速直線運動狀態,即一切物體都有保持原來運動狀態的性質,我們把這種性質稱為慣性,所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。
2.慣性與力的區別
慣性 力
產生機制 物體因為具有質量而具有的 物體間相互作用
物理意義 慣性是物體的一種屬性 物體對物體的作用
產生條件 始終具有,與外界條件無關 物體間有相互作用時才有,一個物體不會產生力
構成要素 沒有方向、沒有作用點,只有大小。大小與質量有關,但大小沒有具體數值,也沒有單位 有大小、方向、作用點;大小由具體的數值和單位
效果 保持物體運動狀態不變 改變物體的運動狀態
總結 慣性和力本質不同,慣性不是力,因此,把慣性說成“慣性力”“物體受到慣性作用”或“由于慣性作用”都是錯誤的,正確的表述應該為“物體由于慣性”或“物體因為具有慣性”。
三、慣性的利用與防止
一切物體都有慣性,因此生活中會見到很多與慣性有關的現象。在這些現象中,有的對我們有害,我們應想辦法防止;有的對我們有利,我們可以充分利用。
(1)慣性的應用:調高、助跑跳遠、拍打灰塵、甩落傘上的雨滴等都利用了慣性。
(2)防止慣性帶來的危害:為了防止汽車緊急剎車時乘員由于慣性而被撞傷,駕駛員和乘客必須使用安全帶;車輛行駛中要保持車距、限制車速、禁止超載等。
(2024 寧波模擬)如圖所示,在同一水平面上,將兩個表面粗糙程度相同、質量不同(mP>mQ)的長方體鐵塊P、Q按照甲、乙、丙、丁四種方式放置,分別在水平力F1、F2、F3、F4的作用下做勻速直線運動。則(  )
A.F1=F3 B.F3=F4 C.F1+F2>F3 D.F4>F3
【解答】解:
滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關;
A、甲、丙兩圖中,接觸面的粗糙程度相同、物體的質量不同,且mP<mQ+mp,則由F=G=mg可知,丙圖中物體對接觸面的壓力較大,所以物體受到摩擦力的關系為f甲<f丙,因物體在水平面上做勻速直線運動,則推力等于摩擦力,所以F1<F3,故A錯誤;
BD、丙、丁兩圖中,壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變,改變了接觸面積的大小,但摩擦力大小不變,且物體做勻速直線運動,所以推力大小不變,即F3=F4,故B正確,D錯誤;
C、甲、乙、丙圖中,接觸面的粗糙程度相同、物體的質量不同,且mP+Q=mQ+mp,則由F=G=mg可知,P、Q分別對地面的壓力之和要等于P和Q一起對地面的壓力,所以物體受到摩擦力的關系為f甲+f乙=f丙,因物體在水平面上做勻速直線運動,則推力等于摩擦力,所以F1+F2=F3,故C錯誤。
故選:B。
考點四 二力平衡
一、力的合成
1.一個力如果它的作用效果跟幾個力的共同作用效果相同。這個力就叫做那幾個力的合力。求幾個力合力的過程叫力的合成。
2.同一直線上二力的合成
(1)同一直線上同方向二力的合力,大小等于這兩個力大小之和,方向與這兩個力的方向相同。記作:F=F1+F2。
(2)同一直線上相反方向的兩個力的合力,大小等于兩個力大小之差的絕對值,方向和較大的那個力的方向相同。記作F=|F1-F2|。
二、平衡狀態與平衡力
1.平衡狀態:物體處于靜止或勻速直線運動的狀態叫平衡狀態。
2.二力平衡:一個物體同時受到二個力的作用時,如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態,那么這兩個力就彼此平衡,我們稱之為二力平衡。
3.平衡力
(1)若物體在幾個力作用下保持平衡狀態,我們就把這幾個力為平衡力,這幾個力的合力為零。牛頓第一定律中“沒有受到力的作用”,可以理解為“物體受到了平衡力”的作用。
(2)懸掛著的電燈能保持靜止,是因為電燈受到重力和燈繩對它的拉力是一對平衡力(圖甲);在平直公路上做勻速直線運動的汽車,受到向前的牽引力和地面、空氣對它向后的阻力,這時牽引力和阻力是一對平衡力(圖乙)。桌面上的書保持靜止,書受到的重力和桌面對書的支持力是一對平衡力(圖丙)。
甲 乙 丙
4.物體受平衡力與物體不受力的區別
(1)從運動狀態上看,受平衡力與不受力對物體的運動狀態而言是等效的,物體都處于靜止狀態或勻速直線運動狀態。
(2)從物體是否發生形變看,物體不受外力時,不發生形變;物體受平衡力時雖然運動狀態不變,但會發生形變。
三、二力平衡的判斷
1.概念辨析法:看兩個力是否滿足二力平衡的所有條件,是否作用在同一物體上,是否大小相等,是否方向相反,是否在同一直線上,滿足以上條件的兩個力彼此平衡。
根據二力平衡條件判斷。只要兩個力“同體、等值、反向、共線”,那么,這兩個力就是一對平衡力。
2.狀態分析法:根據物體運動狀態來判斷。若物體只受兩個力的作用,且處于平衡狀態(靜止或勻速直線運動),則這兩個力一定是平衡力。
四、平衡力與相互作用力
作用力和反作用力 相互平衡的兩個力
示意圖
相同點 大小 相等 相等
方向 相反,且在同一直線上 相反,且在同一直線上
區別 作用對象 分別作用在兩個物體上 共同作用在同一物體上
作用時間 同時產生,同時消失 一個力消失,另一個力可以存在
力的作用效果 作用力和反作用力分別作用在不同物體上,一般產生不同的效果 兩個力共同作用在同一物體上,使物體保持平衡
(2024 海曙區模擬)春晚舞蹈詩劇《只此青綠》再現了中國古代畫作《千里江山圖》的盛景。圖甲中左側表演者呈現出一個優美且難度極大的后仰動作,其簡化圖如圖乙所示。人后仰平衡且靜止時,雙腳的著地點可看作A點和B點,兩個點都受到地面支持力,下列說法正確的是(  )
A.表演者受到重力的作用線一定經過B點
B.表演者受到重力的作用線可能經過B點
C.表演者受到重力的作用線可能經過B點右側
D.表演者受到重力的作用線一定經過A點和B點之間
【解答】解:人后仰平衡且靜止時,雙腳的著地點可看作A點和B點,兩個點都受到地面支持力,地面在A點和B點對人的支持力只能向上,表演者受到重力的作用線一定經過A點和B點之間,否則表演者受力不平衡會摔倒。
故選:D。
考點五 摩擦力
一、摩擦力
1.認識:阻礙物體相對運動的力
相互接觸的物體的兩個面,有時用肉眼看起來很光滑,但是放到顯微鏡下觀察,就會發現實際上像如圖所示的那樣是凹凸不平的。在壓力的作用下,這些凹凸不平的部位會相互嚙合,當兩者發生相對滑動時,嚙合部分就會彼此阻礙,產生阻礙作用。兩個相互接觸的物體,當它們做相對運動(或有相對運動趨勢)時,在接觸面產生一種阻礙相對運動(或相對運動趨勢)的力,這種力叫做摩擦力。
2.滑動摩擦力的定義
兩個相互接觸的物體,當它們之間有相對滑動時,在接觸面上產生一種阻礙相對運動的力,這種力叫做摩擦力。
3.摩擦力產生的條件
(1)兩物體相互接觸,且接觸面粗糙不平;
(2)兩物體之間發生相對運動或具有相對運動的趨勢;
(3)兩物體之間相互擠壓發生彈性形變,接觸面上有壓力產生。
這三個條件缺一不可。
4.滑動摩擦力和靜摩擦力
(1)當兩個相互接觸的物體發生相對運動時,在接觸面上會產生滑動摩擦力;
(2)當兩物體沒有發生相對運動,但有相對運動趨勢時,在接觸面上會產生靜摩擦力,如用力推箱子但未推動時,雖然箱子處于靜止狀態,但箱子在推理作用下已有了“要發生”相對運動的趨勢,此時地面對箱子的摩擦力就是靜摩擦力。
5.摩擦力的作用效果
摩擦力的作用總是阻礙物體相對運動(或相對運動趨勢)。“相對運動”(“或相對運動趨勢”)是以相互接觸的物體作為參照物的。
6.摩擦力的作用點
實際上,摩擦力是作用在這個物體接觸面上的,但為了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一個點上,可以把這個點等效在接觸面上,也可以取在物體的重心上。
二、增大或減小摩擦的方法
1.有益摩擦和有害摩擦
(1)摩擦有時是有益的。如用手拿物體時,手與物體間的摩擦;人行走時,鞋底與地面間的摩擦;剎車時,剎車裝置的摩擦以及車輪與地面間的摩擦等。
(2)摩擦有時是有害的。如機器運轉時各部件之間的摩擦會使機器磨損,進而使機器喪失原有的精度和功能等。
2.增大或減小摩擦的方法
類別 方法 應用舉例
增大有益摩擦 增大接觸面間的壓力 自行車車閘
增大接觸面的粗糙程度 汽車、拖拉機、自行車車輪上有凹凸不平的花紋,運動員往手上涂防滑粉
變滾動摩擦為滑動摩擦 火車、汽車在緊急剎車時,制動系統使車輪變滾動為滑動
減小有害摩擦 減小接觸面的壓力 推動熄火的汽車使其再次啟動時,讓車內乘客都下車以減小車重
減小接觸面的粗糙程度 冰壺比賽中用冰壺刷擦冰
變滑動摩擦為滾動摩擦 輪滑鞋
使接觸面分離 給機械部件加潤滑油,氣墊船、磁懸浮列車
相對運動方向的理解
“相對運動方向”不是“運動方向”。水平地面上的物體前進時,物體相對地面向前運動(相對運動方向向前),物體受到地面對它向后的摩擦力(摩擦力方向向后);人走路時,腳向后蹬地,腳相對于地面有向后運動的趨勢,地面給鞋底的摩擦力方向向前,有利于人向前運動。
摩擦力有時阻礙運動,有時有利于運動,無論哪種情況,摩擦力的方向與相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反。
(2024 慈溪市一模)如圖所示為一木塊在水平推力的作用下在粗糙水平桌面上運動時的頻閃照片,所用閃光燈每隔相等時間閃亮一次,相機拍下此時木塊的位置,下列說法正確的是(  )
A.木塊運動過程中受到平衡力的作用
B.以桌面為參照物木塊一定向右運動
C.如木塊向左運動,則木塊受到的摩擦力越來越小
D.如木塊向右運動,則木塊受到的推力大于摩擦力
【解答】解:A、由圖片知,在時間相同時,木塊通過的距離改變,根據公式v得:運動速度改變,因此木塊沿水平桌面做變速運動,因此受力不平衡,故A錯誤;
B、以桌面為參照物,木塊與桌面的相對位置發生改變,木塊是運動的,但不一定向右運動,故B錯誤;
C、木塊運動方向改變,但是壓力和接觸面的粗糙程度不變,因此滑動摩擦力不變,故C錯誤;
D、如木塊向右運動,每一相同時間段木塊通過的距離變大,木塊運動速度增大,則木塊受到的推力大于摩擦力,故D正確。
故選:D。
題型一 力的基本內容
(2023 海曙區校級一模)小華發現很多食品包裝袋設計成“鋸齒”形狀,他猜想袋口做成“鋸齒”形狀可減小撕開時用力的大小,為驗證猜想,以下設計方案最佳的是(  )
A.撕開多種不同“鋸齒”狀包裝袋,比較所用力大小
B.多位同學在包裝袋任意位置撕開,交流比較用力的大小
C.先后在“鋸齒”狀位置和平邊位置撕開包裝袋,比較用力大小
D.分別撕開“平邊”狀和“鋸齒”狀的不同材質包裝袋,比較用力大小
【解答】解:撕開袋口的力可能與袋的材料、厚度及袋口的形狀等因素有關,為驗證猜袋口做成“鋸齒”形狀可減小撕開時用力的大小,要控制使用同一種材料的袋口(則厚度也相同),只改變袋口的形狀(“平邊”狀和“鋸齒“狀),比較在“鋸齒”狀位置和平邊位置撕開時所用力的大小,故只有C正確。
故選:C。
(2023 鹿城區三模)如圖是研究阻力對物體運動影響的實驗裝置,小車自斜坡甲處靜止滑下,運動到丙處靜止。當小車滑到乙處時受力情況正確的是(  )
A.B. C. D.
【解答】解:小車滑到乙處時,在豎直方向上受到重力和地面的支持力,二力是一對平衡力,平衡力的大小相等、方向相反;此時小車還受到了地面施加的摩擦力,方向水平向左,但小車沒有受到水平力F1,故B正確,ACD錯誤;
故選:B。
(2023 杭州二模)如圖所示,甲、乙兩人分別用100牛頓的水平拉力拉繩,第一次,兩人都站地上,“拔河”處于相持狀態,第二次甲站在一平板小車上,乙站在地面上則下列分析正確的是(  )
A.兩次的彈簧秤讀數都等于100牛頓
B.兩次的彈簧秤讀數都等于200牛頓
C.第二次乙會贏得“拔河”比賽,因為地面給乙的摩擦力大于100牛頓
D.第二次乙會贏得“拔河”比賽,因為地面給乙的摩擦力小于100牛頓
【解答】解:據圖1可知,此時彈簧處于靜止,故彈簧受到向左的拉力和向右的拉力相等,即都是100N,故此時彈簧測力計的示數是100N;
對圖2可知,由于兩人仍用100牛頓的拉力拉繩,故繩子上的拉力始終是100N,故此時彈簧秤的讀數為100N,但是由于的左側人踩在滑板上,即地面對他的摩擦力小于繩子對他的力,故會向右運動,但彈簧測力計的示數仍為100N,則乙與地面間的摩擦力為100N,
綜上所述,A正確,BCD錯誤。
故選:A。
題型二 重力 重心
【新素材】(2023 南潯區一模)如圖是今年2月11日微信朋友圈中出現的一種傳言。針對這一網絡傳言,同學們討論時紛紛表達了自己的觀點,其中你不贊同的是(  )
A.微信上網絡傳言很多,我不相信
B.上網收集各種資料信息,分析甄別信息真偽后思考判斷
C.對豎立的掃把受力分析,根據掃把豎立需要的條件來推斷
D.改天再用掃把來做該實驗:根據實驗結果判斷這個說法的對錯
【解答】解:AB、網上傳播的信息很多,有真的也有假的,不能一概而論都不相信,而是應對資料相關信息加以收集并對信息進行甄別和判斷后做出相應的結論,故A錯誤,B正確;
C、掃把能夠豎起來,說明受力平衡,對掃把進行受力分析,看能否滿足平衡力的條件,即可知道掃把是否真的能豎立起來,故C正確;
D、傳言表示只有這一天掃把能夠立起來,那么可以在第二天重新做這個實驗,觀察實驗結果進行驗證,故D正確。
故選:A。
(2023 舟山一模)如圖所示的是北京冬奧會單板滑雪大跳臺比賽中運動員在空中運動時的情境,此時他所受重力的方向是沿圖中 向下的方向。(選填“OA”、“OB”或“OC”。其中,OA垂直于滑雪板,OB沿豎直方向,OC平行于滑雪板。)
【解答】解:重力的方向總是豎直向下的,所以運動員在空中運動時所受重力的方向是沿圖中OB向下的方向。
故答案為:OB。
(2023 江干區校級模擬)在“探究物體所受重力的大小與質量的關系”實驗中,課堂上甲、乙兩位同學做了如下實驗:
(1)如圖所示,甲同學用彈簧測力計測量鉤碼所受重力大小,讀數時他讓鉤碼保持靜止狀態,根據 知識可知,此時鉤碼所受的重力大小和它受到的拉力大小相等,實驗數據記錄在下表中。根據實驗數據該同學可以得出結論:
鉤碼個數 1 2 3 4 5
質量m/g 50 100 150 200 250
重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
(2)乙同學則取了質量不同的蘋果、小木塊、小鐵球各一個,并分別用天平和彈簧測力計測出了它們的質量和重力,來探究物體所受重力大小與質量的關系,你認為乙同學的做法是否合理?答: 。
A.不合理,因為他沒有用同種物質的物體做實驗
B.不合理,因為他沒有使物體的質量成倍變化
C.合理,因為他同樣可以得到物體所受重力大小與質量的關系
D.合理,因為他的操作比甲同學更簡便
【解答】解:
(1)當彈簧測力計和物體處于靜止狀態時,物體受力平衡,由二力平衡知識知,即彈簧秤向上的拉力與物體的重力相等,此時彈簧秤的示數等于物體所受的重力的大小;
(2)要探究物體所受重力的大小與質量的關系,必須改變物體的質量,蘋果、小木塊、小鐵球的材料不同,不影響探究結果。所以乙同學的做法合理,故選C。
故答案為:(1)二力平衡; (2)C。
題型三 牛頓第一定律 慣性
(2024 余姚市模擬)一輛靜止在公路上的吊車如圖所示,可以啟動車輛,在向左勻速行駛過程中吊鉤的狀態應該是(  )
A.B.C. D.
【解答】解:車輛在向左勻速行駛過程中,吊鉤由于慣性也保持勻速運動,受力平衡,重力與鋼絲繩的拉力方向相反,由于重力的方向豎直向下,所以吊鉤的狀態應該是在豎直方向上,故B正確。
故選:B。
(2024 拱墅區二模)如圖所示為汽車安全帶的工作原理,其中質量較大的擺錘和T形硬桿組成了一個可以繞固定轉軸轉動的杠桿。據汽車內設置安全帶的目的和其結構分析,下列說法正確的是(  )
A.汽車靜止不動時不能順利拉動安全帶
B.汽車水平勻速運動時不能順利拉動安全帶
C.當汽車突然緊急剎車時安全帶會被鎖上而不能拉動
D.當汽車突然向前加速時安全帶會被鎖上而不能拉動
【解答】解:AB、安全帶能在人尚未移動時拉緊軟帶,將乘員緊緊地綁在座椅上,起到緩沖保護作用,故汽車靜止不動時能順利拉動安全帶,水平勻速運動時也能順利拉動安全帶,故A、B錯誤;
CD、為了起到安全作用,汽車突然向前加速或緊急剎車時,安全帶會被鎖上而不能拉動,故C正確,D錯誤。
故選:C。
(2024 鄞州區二模)如圖所示,在豎直平面內用輕質細線懸掛一個小球,將小球拉至A點,使細線處于拉直狀態,由靜止開始釋放小球,不計摩擦,小球可在A、B兩點間來回擺動。當小球擺到B點時,細線恰好斷開,同時假如所有力都消失,則小球將(  )
A.沿BD方向運動 B.沿BE方向運動
C.沿BC方向運動 D.在B點保持靜止
【解答】解:由于小球被靜止釋放,不計摩擦,它可在A、B兩點間來回擺動。當小球擺到B點時,小球速度恰好為零,此時小球所受力全部消失,據牛頓第一定律可知,此時小球將保持靜止狀態,故D正確。
故選:D。
題型四 摩擦力
(2024 嘉興二模)使用真空吸盤掛鉤時,只要擠出吸盤內空氣,吸盤就能牢牢“吸”在磁磚表面。小科分別將漏勺與刷子掛在a和b兩吸盤的掛鉤上(如圖),漏勺的質量比刷子的質量大,若不計吸盤質量,下列有關說法正確的是(  )
A.吸盤a受到的摩擦力與漏勺的重力是一對平衡力
B.吸盤a受到的摩擦力大于吸盤b受到的摩擦力
C.吸盤b只受到墻面的摩擦力與刷子的拉力
D.將吸盤內的空氣多擠出點,其受到的摩擦力變大
【解答】解:A.吸盤a受到的摩擦力與漏勺的重力作用在不同物體上,因而不是一對平衡力,故A錯誤;
B.若不計吸盤質量,重力忽略,吸盤a受到的摩擦力等于漏勺的拉力,吸盤b受到的摩擦力等于刷子的拉力,由于漏勺的質量比刷子的質量大,拉力較大,故吸盤a受到的摩擦力大于吸盤b受到的摩擦力,故B正確;
C.若不計吸盤質量,重力忽略,吸盤b豎直方向受到墻面的摩擦力與刷子的拉力,水平方向受大氣壓力和墻壁的支持力,故C錯誤;
D.將吸盤內的空氣多擠出點,其受到的摩擦力仍等于物體的拉力,大小不變,故D錯誤。
故選:B。
(2024 紹興模擬)科學課上,教師演示了一個有趣的小實驗。將一根長筷子插入蘋果中(如圖甲),然后將筷子提起,豎直懸在空中,用錘子不斷輕敲筷子上端,發現蘋果不斷的往上爬升(如圖乙)。下列說法正確的是(  )
A.蘋果往上爬升,說明它具有慣性
B.提著筷子的手受到的摩擦力方向始終豎直向上
C.敲擊時,錘子對筷子的力與筷子對錘子的力是一對平衡力
D.靜止時,蘋果受到的重力和筷子對蘋果的靜摩擦力是一對相互作用力
【解答】解:A、將一根長筷子插入蘋果中,然后將筷子提起,豎直懸在空中,用錘子不斷輕敲筷子上端,筷子受力而向下運動,蘋果具有慣性保持靜止,蘋果相對于筷子向上運動了,發現蘋果不斷的往上爬升。說明蘋果具有慣性,故A正確;
B、手提筷子,有向上運動的趨勢,故受到的摩擦力向下,故B錯誤;
C、敲擊時,錘子對筷子的力與筷子對錘子的力作用在不同物體上,不是平衡力,故C錯誤;
D、靜止時,受力平衡,蘋果受到的重力和筷子對蘋果的靜摩擦力是一對平衡力,故D錯誤。
故選:A。
(2024 杭州模擬)如圖,物體甲在壓力F1的作用下靜止在豎直墻面上;物體乙在拉力F2的作用下在水平面上做勻速直線運動。若力F1和F2同時增大,則兩物體受到的摩擦力大小會(  )
A.甲不變,乙不變 B.甲不變,乙增大
C.甲增大,乙不變 D.甲增大,乙增大
【解答】解:如圖,物體甲在壓力F1的作用下靜止在豎直墻面上,受力平衡,摩擦力等于物體甲的重力,當壓力F1增大,仍靜止,摩擦力仍等于物體重力,重力不變,摩擦力不變;物體乙在拉力F2的作用下在水平面上做勻速直線運動,受力平衡,摩擦力等于推力F2,若力F2增大,由于滑動摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關,兩者都不變,則滑動摩擦力不變,則兩物體受到的摩擦力大小會都不變。故A正確,BCD錯誤。
故選:A。
題型五 簡單的受力分析
(2024 浙江模擬)寧波棟社國際機場用傳送帶為顧客運送行李,主要有水平運送和沿斜面運送兩種形式,如圖所示,甲為水平傳送帶,乙為傾斜傳送帶。當行李隨傳送帶一起勻速運動時,關于甲和乙傳送帶上的行李受到的摩擦力,下列說法正確的是(  )
A.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力為0,乙受到的摩擦力沿斜面向下
B.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力為0,乙受到的摩擦力沿斜面向上
C.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向下
D.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向上
【解答】解:甲傳送帶上的行李隨傳送帶一起勻速運動的過程中,行李與傳送帶之間相對靜止,沒有相對運動的趨勢,因此不受摩擦力的作用,甲傳送帶上的行李所受的摩擦力等于零;
乙傳送帶上的行李隨傳送帶一起勻速運動的過程中,行李與傳送帶之間相對靜止,但行李有向下運動的趨勢,則行李在運動中受到的摩擦力方向沿傳送帶向上。
故選:B。
(2024 西湖區模擬)如圖所示,光滑的地面上有一足夠長的木板,在木板的右端固定著一個滑輪(不計繩與滑輪間的摩擦),木板上面放置一個小木塊,小木塊一端連接著彈簧測力計。當拉力F為10N時,木板向右做勻速直線運動,然后把拉力增大到20N時,下列分析錯誤的是(  )
A.彈簧測力計的示數為20N
B.小木塊將保持靜止
C.木板仍向右做勻速直線運動
D.以木板為參照物,小木塊將向左運動
【解答】解:當拉力F為10牛時,由于使用動滑輪拉動木板,所以木板受到的拉力是20N,木板進行勻速直線運動,木板受到的摩擦力是20N,地面是光滑的,所以木板受到20N的摩擦力是木塊施加的,由于物體間力的作用是相互的,所以木塊受到木板的摩擦力是10N,木塊相對豎直的墻面是靜止的,所以彈簧測力計示數是20N.
當拉力F為20牛時,木板受到向右的拉力變為40N,木塊對木板的壓力不變,接觸面粗糙程度不變,滑動摩擦力保持20N不變,所以木板向右進行加速運動。木塊受到的摩擦力不變。木塊相對豎直墻面處于靜止狀態,彈簧測力計示數保持20N不變。故C錯誤,ABD正確。
故選:C。
(2024 甌海區校級模擬)粗糙的水平桌面上,放一物體A,在A的兩邊用輕繩通過定滑輪吊著B,C兩個物體,已知GB=15N,VB=1.0×10﹣3m3,GC=10N,g=10牛/kg。開始時把B物體浸沒水中,如圖所示,整個裝置保持靜止,現拔出容器底部的小木塞,緩緩放水直至物體B完全露出水面的過程中,整個裝置還是保持靜止不動,在不計定滑輪與輕繩之間的摩擦的情況下,有關物體A在放水過程中的受力情況,以及下列說法正確的是(  )
A.A物體受到摩擦力的大小范圍是0N≤f≤5N
B.A物體受到摩擦力的方向始終水平向右
C.A物體受到摩擦力的方向開始水平向左后變為水平向右
D.A物體始終受到5個力的作用
【解答】解:A、B浸沒在水中時受到的浮力:F浮最大=ρgVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N,B浸沒在水中(或B完全漏出水)時摩擦力最大,由平衡條件可知,最大摩擦力:f=GC﹣(GB﹣F浮最大)=10N﹣(15N﹣10N)=5N,最小摩擦力為零,則A物體受到摩擦力的大小范圍是0N≤f≤5N,故A正確;
B、B浸沒在水中時,A受到的摩擦力水平向右,B完全漏出水平A受到的摩擦力水平向左,故B錯誤;
C、由B的分析可知,A受到的摩擦力向水平向右,后水平向左,故C錯誤;
D、當B受到的浮力F浮=5N時,兩繩子對A的拉力大小相等,都是10N,A不受摩擦力,此時A受到4個力的作用,故D錯誤;
故選:A。
基礎鞏固
(2023 臨海市模擬)如圖,用大小相同的力,分別在不同位置按圖示方向開門,最容易的是(  )
A.B. C. D.
【解答】解:根據生活經驗知,力距離轉軸越遠越容易把門打開,四幅圖中,C、D兩圖的力距離轉軸最遠,但D圖中力的作用線通過門的轉軸,無法將門打開,因此C圖中的力最容易將門打開,故C正確。
故選:C。
(2023 衢州三模)如圖,小科用腳踢足球,使靜止在場地上的足球滾動起來,下列關于“腳踢球的力”說法正確的是(  )
A.改變了球的運動狀態
B.比球撞擊腳的力先產生
C.大于球撞擊腳的力
D.與球撞擊腳的力是平衡力
【解答】解:A、用腳踢足球,使靜止在場地上的足球滾動起來,是腳踢球的力改變了球的運動狀態,故A正確;
B、腳踢球的力與球撞擊腳的力同時產生,同時消失,故B錯誤;
CD、腳踢球的力與球撞擊腳的力是相互作用力,大小相等,故CD錯誤。
故選:A。
(2024 海曙區模擬)小球A靜止放在光滑車廂底板上(設車廂底板足夠長),如圖所示。當車廂受到水平向右的力F作用時,車廂從靜止開始在水平地面上做速度越來越大的直線運動,則小球A相對于地面的運動情況是(  )
A.做勻速直線運動
B.作與車廂同方向速度越來越大的直線運動
C.處于靜止狀態
D.作與車廂反方向速度越來越大的直線運動
【解答】解:對小球受力分析可知,車內的小球只受豎直方向的重力和支持力,這兩個力是一對平衡力,小球所受合外力為零,所以無論車廂如何運動,小球相對于地面仍然處于靜止狀態。
故選:C。
(2024 甌海區模擬)飛機沿水平方向在有風的空中勻速飛行,風速穩定。在飛機上每隔相同的時間投擲一枚炸彈,炸彈離開飛機后落在水平地面上,則下列說法正確的是(  )
A.若飛機逆風飛行,則相鄰炸彈的落地點間距逐漸減小
B.若飛機順風飛行,則相鄰炸彈的落地點間距逐漸增大
C.無論飛機逆風還是順風飛行,相鄰炸彈的落地點間距都將逐漸增大
D.無論飛機逆風還是順風飛行,相鄰炸彈的落地點間距都保持不變
【解答】解:飛機沿水平方向在有風的空中勻速飛行,風速穩定。在飛機上每隔相同的時間投擲一枚炸彈,炸彈投放時的間隔距離相等,炸彈由于慣性保持原來的狀態繼續運動,但受重力而下落,由于每個炸彈受到的阻力是相同的,其運動路徑都是相同的,炸彈離開飛機后落在水平地面上的間隔距離也是相等的,與風向和風速大小無關。
故選:D。
(2024 西湖區模擬)如圖中,一段彈簧固定在水平桌面上(如圖甲所示),將一個小球放在彈簧上使其處于靜止狀態(如圖乙所示)、用豎直向下的力F壓小球至如圖丙的位置,然后撤去力F,小球向上運動到A點后下落(如圖丁所示)、不計空氣阻力的影響。則從撤去力F到小球運動到A點的過程中,下列說法中正確的是(  )
A.小球一直做減速運動
B.小球在A點速度為零,合力為零
C.小球離開彈簧時的速度最大
D.小球離開彈簧前,受到的合力先減小后增大
【解答】解:由題意可知,乙圖中小球受到的重力等于彈簧的彈力;
當將小球壓縮至丙圖時,彈力大于重力,若撤去力F,則小球會向上做加速運動,到乙圖位置時,彈力等于重力,此時速度最大,再向上運動時,向上的彈力小于向下的重力,則小球向上做減速運動;
小球離開彈簧后受向下的重力而做減速運動,到達最高點時速度為零;
A、由上述分析可知,從撤去力F到小球運動到A點的過程中,小球先加速后減速,故A錯誤;
B、小球到達A點速度為零,但此時受力不平衡,所以不是平衡狀態,不處于靜止狀態,故B錯誤;
C、在乙圖位置時,小球的速度最大,故C錯誤;
D、撤去力F,小球從開始上升到乙圖位置的過程中,向上的彈力大于向下的重力,但彈力減小,由F合=F彈﹣G可知合力減小;到乙圖位置時,彈力等于重力,則合力為零;從乙圖位置到達到甲位置的過程中,向上的彈力小于向下的重力,但彈力減小,由F合=G﹣F彈可知合力增大;
由此可知,小球離開彈簧前,其受到的合力先減小后增大,故D正確。
故選:D。
(2024 浙江模擬)第19屆亞運會在杭州舉行,“霹靂舞”首次成為競賽項目。如圖是霹靂舞表演中的一個靜止動作,此時與運動員受到的重力是一對平衡力的是(  )
A.運動員對地面的壓力
B.地面對運動員的支持力
C.運動員對地球的吸引力
D.運動員受到的靜摩擦力
【解答】解:A、運動員受到的重力與運動員對地面的壓力方向相同,作用在不同的物體上,不是一對平衡力,故A不合題意;
B、運動員受到的重力與地面對運動員的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上,是一對平衡力,故B符合題意;
C、運動員受到的重力與運動員對地球的吸引力作用在不同的物體上,不是一對平衡力,故C不合題意;
D、運動員處于靜止狀態,與地面間沒有相對運動的趨勢,不存在靜摩擦力,故D不合題意。
故選:B。
(2024 瑞安市模擬)無人機運輸物資是疫情期間非常常用的一種方式。如圖為掛有重物的無人機,無人機定點懸停時,下列說法正確的是(  )
A.無人機的重力與空氣的推力是一對平衡力
B.無人機的重力與空氣的推力是相互作用力
C.重物的重力與繩子對重物的拉力是一對平衡力
D.重物的重力與繩子對重物的拉力是相互作用力
【解答】解:A、空氣的推力大小等于無人機與重物的重力之和,因此,無人機的重力與空氣的推力大小不同,不是一對平衡力,故A錯誤;
B、無人機的重力與空氣的推力作用在同一物體上,且大小不同,因此不是一對相互作用力,故B錯誤;
CD、重物的重力與繩子對重物的拉力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上、作用在同一物體上,是一對平衡力,不是相互作用力,故C正確、D錯誤。
故選:C。
(2024 杭州三模)如圖所示,建筑工人使用夾磚器(取磚工具)夾住磚塊豎直提起后靜止在空中。下列說法正確的是(  )
A.磚塊的重力與手對夾子的拉力是一對平衡力
B.磚塊的重力與夾子對磚塊的摩擦力是一對平衡力
C.磚塊對夾子的摩擦力與夾子對磚塊的摩擦力是一對平衡力
D.夾子對磚塊的壓力越大,磚塊受到的摩擦力越大
【解答】解:A.磚塊的重力與手對夾子的拉力不是作用在同一物體上,不是一對平衡力,故A錯誤;
B.磚塊靜止受力平衡,磚塊的重力與夾子對磚塊的摩擦力,大小相等,作用在同一物體、同一直線上,方向相反,是一對平衡力,故B正確;
C.磚塊對夾子的摩擦力與夾子對磚塊的摩擦力不是作用在同一物體上,不是一對平衡力,故C錯誤;
D.磚塊靜止受力平衡,摩擦力與重力平衡,大小相等,夾子對磚塊的壓力越大,磚塊受到的摩擦力仍等于重力,重力不變,摩擦力不變,故D錯誤。
故選:B。
(2024 椒江區一模)小科用一塊較長的木板N、木塊M及彈簧測力計研究滑動摩擦力的影響因素。如圖甲所示,他先將N水平放置,用彈簧測力計拉著M在N上做勻速直線運動,讀出測力計示數并記為Fm;如圖乙所示,將N的一端支起,仍然用彈簧測力計拉著M沿N斜向上做勻速直線運動,再次讀出測力計的示數并記為F。下列分析不正確的是(  )
A.將N一端支起后,改變了M對N的壓力大小
B.甲實驗中,M受到的拉力與滑動摩擦力是一對平衡力
C.乙實驗中,M受到的拉力與滑動摩擦力的大小不相等
D.兩個實驗中,M受到的滑動摩擦力大小相等
【解答】解:A、物體放置在水平面與斜面上時,壓力等于重力,將N一端支起后,壓力小于重力,故將N一端支起后,改變了M對N的壓力大小,故A正確,不符合題意;
B、當在水平面上勻速拉動木塊時,木塊所受的摩擦力與拉力是一對平衡力,則f甲=F拉甲,故B正確,不符合題意;
C、由于小木塊有向下運動的趨勢,故乙圖中拉力的大小等于重力的一個分力加上滑動摩擦力,故C正確,不符合題意;
D、滑動摩擦力與接觸面粗糙程度和壓力大有關,甲、乙兩圖木塊對木板壓力不同,故受到的滑動摩擦力大小不相等,故D錯誤,符合題意。
故選:D。
能力提升
(2024 黃巖區二模)為了探究滑動摩擦力大小與什么因素有關,小黃先用彈簧測力計拉動磁鐵在玻璃上做勻速直線運動,再在玻璃下方放置鐵片重復上述實驗,比較兩者拉力大小。這個方案探究影響滑動摩擦力大小的因素是(  )
A.質量大小 B.壓力大小
C.接觸面粗糙程度 D.接觸面積大小
【解答】解:用彈簧測力計拉動磁鐵在玻璃上做勻速直線運動,此時彈簧測力計的拉力等于磁鐵受到的滑動摩擦力;在玻璃下方放置鐵片后,玻璃和鐵片對磁鐵的壓力增大,磁鐵受到的滑動摩擦力增大,彈簧測力計的拉力增大,這個方案探究影響滑動摩擦力大小的因素是壓力大小,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
(2024 嘉善縣一模)小明同學在探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關的實驗中,進行了如下的改進,如圖甲所示,長、寬、高均不相同的長方體木塊,a表面和b表面粗糙程度相同,c表面和d表面粗糙程度相同,且a表面比c表面更為粗糙。
(1)將下表面d放在由電動機驅動的水平傳送帶上如圖乙所示,電動機順時針勻速轉動后,彈簧測力計的示數如圖丙所示,若增大通過電動機的電流,則彈簧測力計的示數將 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)仍將下表面d放在傳送帶上,且在木塊上放置不同質量的砝碼進行實驗,繪制出摩擦力與壓力之間的關系如圖丁中A所示。將b表面放在傳送帶上重復上述實驗得到的實驗圖像可能為 (選填“①”或“②”)。
(3)小明為了探究“滑動摩擦力大小與受力面積大小關系”,可選擇a表面與 表面放在傳送帶上進行實驗。
【解答】解:(1)由題知,木塊放置在水平傳送帶上,左端細繩通過定滑輪與彈簧測力固定,所以電機順時針勻速轉動時,木塊處于靜止狀態,
若增大電機轉動的速度,木塊對傳送帶的壓力和與傳送帶的接觸面粗糙程度不變,所以木塊所受的摩擦力不變;
(2)在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大,故①是較粗糙的上表面貼放在傳送帶上進行實驗時得到的實驗圖象,所以①圖像是較為粗糙的b表面;
(3)探究滑動摩擦力與接觸面積的關系時,應控制壓力大小和接觸面的粗糙程度不變,只改變接觸面積,所以應該選擇接觸面粗糙程度相同的b表面進行上述操作。
故答案為:(1)不變;(2)①;(3)b。
(2024 金華三模)同學們在學習摩擦力時先根據書本上的實驗步驟做“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗。
(1)如圖1的甲、乙、丙所示,用彈簧測力計沿水平方向分別拉動木塊做 運動;
(2)甲、乙、丙對應的彈簧測力計示數分別為F1、F2、F3,則F1、F2、F3的大小關系為 ;
(3)為了便于讀數,將實驗進行了改進如圖A,木塊相對地面靜止時彈簧示數如圖B所示,則木塊受到的摩擦力大小為 N;
(4)小科改變傳送帶速度,根據實驗數據繪制的速度與時間(v﹣t)和拉力與時間(F﹣t)的關系圖像,如圖C、D所示,分析圖像可知,滑動摩擦力的大小與物體運動速度大小無關,原因是: 。
【解答】解:(1)用彈簧測力計沿水平方向拉著木塊做勻速直線運動,物體水平方向上受到平衡力的作用,根據二力平衡的條件,彈簧測力計的示數等于摩擦力的大小;
(2)如圖1中甲、乙、丙所示,乙、丙中壓力相同,丙中接觸面粗糙,滑動摩擦力較大,F2<F3;
甲、乙比較,接觸面粗糙相同,乙中壓力大,滑動摩擦力大,F2>F1,故比較彈簧測力計示數F1、F2、F3的大小關系為:F1<F2<F3;
(3)木塊相對地面靜止時,木塊在水平方向上受到彈簧測力計的拉力、水平向左的摩擦力的作用,這兩個力時一對平衡力,大小相等;由圖可知,彈簧測力計的分度值為0.1N,示數為4.0N,所以此時木塊受到的摩擦力大小為4.0N;
(4)根據圖像可知,在速度不同時,摩擦力的大小是相同的,即滑動摩擦力的大小與物體運動速度大小無關,當速度發生變化時,壓力和接觸面粗糙程度不變,滑動摩擦力的大小不變。
故答案為:(1)勻速直線;(2)F1<F2<F3;(3)4;(4)當速度發生變化時,壓力和接觸面粗糙程度不變,滑動摩擦力的大小不變。
(2024 上城區一模)如圖水平桌面上有一弧形彎道。小鋼球從A端滾入,若保持速度大小不變,從B端離開,它在AB段運動時,受力是否平衡? (選填“是”或“否”)。若它離開B的瞬間,所有外力都消失,小鋼球會沿著 (選填“a”、“b”“c”或“d”)方向運動。
【解答】解:在AB段運動時,物體做曲線運動,速度的方向時刻變化,其狀態不斷改變,故受力不平衡;
若它離開B的瞬間,所有外力都消失,由牛頓第一定律可知,小鋼球將沿著曲線的切線方向即b方向做勻速直線運動。
故答案為:否;b。
如圖,三個物塊重均為100N,小球P重20N,與3連接的繩子水平,作用在物塊2的水平力F=20N,三個物體處于靜止狀態,則物塊3受 個力作用,1和2之間的摩擦力是 N。2和3之間的摩擦力是 N。3與桌面間摩擦力為 N。
【解答】解:整個系統平衡,物塊1靜止,對其受力分析可知水平方向上不受力,所以1和2之間的摩擦力為0;
物塊2靜止,對其受力分析可知水平方向上受到的拉力F和物塊3對它的摩擦力為一對平衡力,由二力平衡條件可知2和3之間的摩擦力等于拉力F,是20N;
對三條繩子的連接點受力分析,受豎直向下的拉力(其大小等于小球P的重力大小)、水平向左的拉力和斜向右上的拉力,如圖:
由圖中幾何關系可知,T1和T2的合力大小等于T1,根據平衡條件,有T1=T3=G=20N;
由相互作用力的特點可知物體3受到繩子水平向右的拉力為20N;
對物塊3分析可知,水平方向受繩子向右的拉力和物塊2向左的靜摩擦力,這兩個力大小相等,所以二力平衡,所以物塊3與桌面之間的摩擦力為0;物塊3受重力、桌面的支持力、繩的拉力、物塊2的壓力和摩擦力5個力的作用。
故答案為:5;0;20;0。
受蒙古氣旋和冷空氣影響,2010年3月19日至20日,我國出現今年以來最強的一次沙塵暴天氣過程。金華也出現了多年不見的浮塵天氣,空氣質量為“重污染”。所謂沙塵暴可簡化為如下情景:快速向上刮起的大風將大量沙塵顆粒揚起后懸浮在空中(不動),這時風對沙塵的作用力與沙塵的重力平衡,其作用力大小可近似表達為FρSv2,其中ρ為空氣密度,S為沙塵顆粒的橫截面積,v為風速。如果沙粒的密度ρ沙為3×103千克/米3,沙粒半徑r為2.5×10﹣4米,地面的空氣密度ρ0為1.25千克/米3,那么要形成沙塵暴現象,地面的風速至少為 米/秒。(沙粒可近似看成球體,且體積Vπr3)。
【解答】解:沙塵顆粒受到的重力為G=mg=ρ沙Vg=ρ沙,
由題知,風對沙塵的作用力為FρSv2,
在地面附近空氣密度ρ0=1.25kg/m3,
沙塵顆粒揚起后懸浮在空中(不動),這時風對沙塵的作用力與沙塵的重力平衡,
由二力平衡條件得G=F,即:ρ沙ρ0πr2v2,
則v4m/s;
故答案為:4。
(2023 杭州模擬)如圖甲所示,在粗糙的斜面底部固定一個可伸縮的輕質彈簧,現將質量為m的物塊左側由高度為ha的A點沿斜面向下壓縮彈簧至高度為hb的B點并由靜止釋放,物塊沿斜面向上滑動,最終靜止在斜面上高度為hd的D點:
若換成表面光滑、其他條件完全相同的斜面,仍將質量為m的木塊左側從A點沿斜面向下壓縮彈簧至B點由靜止釋放(如圖乙所示),物塊沿斜面向上滑至高度為hc的最高處C后。在斜面上的BC兩點間來回滑動。
已知斜面上AB的長度為S1,AD的長度為S2,AC的長度為S3,則:
(1)甲圖中,物塊離開彈簧后,沿斜面向上滑動最終靜止在D點的過程中受到的摩擦力方向為 。(選填“向上”,“向下”或“先向下后向上”)
(2)甲圖中物塊沿斜面向上滑動時受到的摩擦力大小為 。(用字母表示)
(3)乙圖中,若把物塊換成材料相同,質量為2m的大物塊,仍將彈簧壓縮到B點后重復上述過程,則大物塊沿斜面向上滑動到的最高位置與C點相比將 。(“變高”“變低”或“不變”)
【解答】解:(1)甲圖中,物塊離開彈簧滑到D點的過程中,物塊相對于斜面向上運動,物塊受到的滑動摩擦力的方向與物塊的相對運動方向相反,即滑動摩擦力沿斜面向下;
當物塊靜止在D點時,物塊相對于斜面有向下運動的趨勢,物塊受到靜摩擦力作用,且靜摩擦力的方向與物塊相對運動趨勢的方向相反,即靜摩擦力沿斜面向上;
故物塊所受摩擦力的方向是先向下后向上;
(2)根據能量守恒定律,甲圖中,物塊由B運動至D的過程中,彈簧具有的能量用于克服重力和摩擦力做功,則有:E彈簧=﹣(WG+Wf);
又由功的計算公式可得:WG=mg(hd﹣hb)、Wf=f×BD=f(s1+s2);
即E彈簧=﹣mg(hd﹣hb)﹣f(s1+s2)……①;
在乙圖中,彈簧的壓縮量與甲圖相同,物塊在由B運動至C的過程中,彈簧具有的能量全部用于克服重力做功,則有:E彈簧=﹣WG′=﹣mg(hc﹣hb)……②;
整理①②兩式得:mg(hc﹣hb)﹣mg(hd﹣hb)=f(s1+s2),即mg(hc﹣hd)=f(s1+s2);
解得:f;
(3)在乙圖中,用質量為2m的大物塊替換原來的物塊m,釋放壓縮的彈簧后彈簧具有的能量也是全部用于克服重力做功,則有:E彈簧=﹣WG″=﹣2mg(hc′﹣hb)……③;
比較②③兩式可得:因為重力變大,所以上升的高度變小,hc′<hc,即大物塊沿斜面向上運動的最高位置要比C點低。
故答案為:(1)先向下后向上;(2);(3)變低。
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第一部分 物質科學
第15講 運動和力
01考情透視·目標導航
02知識導圖·思維引航
03考點突破·考法探究
考點一 力
考點二 重力
考點三 牛頓第一定律
考點四 二力平衡
考點五 摩擦力
04題型精研·考向洞悉
題型一 力的基本內容
題型二 重力 重心
題型三 牛頓第一定律 慣性
題型四 摩擦力
題型五 簡單的受力分析
05分層訓練·鞏固提升
基礎鞏固
能力提升
考點要求 課標要求 考查頻次 命題預測
運動和力 1、列舉生活中常見的力(如重力、摩擦力、彈力),并能說明其意義。 2、會測量力的大小,并用力的圖示來表示力的三要素 3、描述牛頓第一定律,能用慣性解釋有關的常見現象 4、舉例說明二力平衡的條件,以及力是物體運動狀態變化的原因。 24年考查2分 1.力的基礎概念主要在選擇題、填空題中考查,偶爾在簡答題中考查;涉及的主要考點有:力的相互作用、施力物體和受力物體的判斷、力的作用效果、力的三要素;一般結合生產、生活實際或新信息為背景材料進行命題. 2.重力方向的應用、彈簧測力計的使用和讀數;常結合生產、生活和科技事件進行命題.單考較少,主要結合力學其他知識綜合考查. 3.牛頓第一定律和慣性涉及的主要考點有:慣性的理解、慣性現象判斷、慣性的應用、利用慣性解釋現象、驗證慣性存在的實驗.常結合體育運動、交通和航天科技進行命題.或結合力學其他知識綜合考查. 4.二力平衡主要的考查內容有:平衡力和相互作用力的判斷,有關物體受力分析的作圖,利用二力平衡計算摩擦力及判斷物體的運動狀態.命題常結合生產、生活中的情景進行考查或與其他的力學知識綜合考查.主要在選擇題、填空題和作圖題中考查、偶爾在計算題中涉及. 5.摩擦力主要的考查內容有:摩擦力的理解、改變摩擦力大小的方法、受力分析、利用二力平衡知識計算摩擦力或判斷摩擦力的方向,判斷物體的運動狀態等;命題常結合生產、生活和科技材料單獨考查或與其他力學知識綜合考查.摩擦力主要在選擇題和填空題中考查,偶爾在計算題中涉及;
考點一 力
一、力的概念
1.力
(1)力是物體對物體的 。用符號 表示。
(2)力的單位:國際單位制中力的單位是牛頓簡稱 ,用 表示。
2.對力的理解
(1)力是物體對物體的作用,產生力的作用總要有 (一個是施力物體,一個是受力物體),單獨一個物體不會產生力的 ,離開物體更不會有力的作用
(2) “對”字前面的物體,我們常把它叫 (因為它施加了力),“對”字后面的物體,我們把它叫 。有力存在時,一定有施力物體和受力物體。
(3)相互接觸的物體之間 產生力的作用,如并排放在水平桌面上的兩個物塊,它們之間如無相互擠壓,則兩個物塊間無力的作用。沒有接觸的兩個物體之間也 有力的作用(如磁鐵吸引鐵屑),因此是否接觸不是判斷物體間是否有力作用的依據。
3.力的作用是相互的
(1)力的物質性。力是物體對物體的作用,一個物體受到力,一定有另外的物體對它施加了力,只要有力的作用,一定有 和 ,力不能離開物體而單獨存在。
(2)力的相互性。任何物體之間力的作用都是 。一個物體施力的同時也受力。這樣的力稱為作用力和反作用力。
(3)作用力與反作用力(相互作用力)特點是:大小 、方向 且在 上,作用在 上。
二、力的作用效果
1.力的作用效果有兩個:一是改變物體的形狀,使物體發生 ;二是改變物體的 。
2.對力的作用效果的理解
力可以改變物體的運動狀態,不表示“有力作用在物體上時,物體的運動狀態一定會發生改變”。如用力推靜止的汽車,汽車仍然靜止,此時雖然有力作用在物體上,但汽車的運動狀態沒有改變。
3.物體的運動狀態是否改變一般指:物體的運動 是否改變(速度大小的改變)和物體的運動 是否改變。
三、力的三要素與力的示意圖
1.力的大小、方向和作用點都會 力的作用效果。力的 、 、 叫做力的三要素。
(1)力的三要素均能影響力的作用效果,當其中的任何一個要素 時,力的作用效果就會隨之 ;
(2)因為力的三要素決定了力的作用效果,所以我們要描述一個力時,就必須指明該力的三個要素。
2.力的示意圖
(1)概念:在物理學中,通常用一條帶 的 表示力。在受力物體上沿著力的方向畫一條線段,在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向,在線段的起點(或終點)表示力的 。這種表示力的方式叫做力的示意圖(運用了模型法)。
(2)畫力的示意圖
①先確定 :這是最重要的一步。如圖,小車是受力物體。
②在受力物體上找出力的 :若已知受力物體和施力物體,作用點一般在它們接觸的地方;若施力物體未知,作用點一般畫在受力物體的幾何中心。如圖。
③最后沿力的方向畫一條帶 的線段,標出力的符號、數值和單位。力的作用點可以在線段的起點,也可以在線段的終點;同一圖中,力 ,表示該力的線段 ;線段要用實線;線段末端標出力的符號,有時還需用數值和單位標出力的大小。
(2024 甌海區一模)如圖所示,是梧田老街的鳳凰飛天秀,假設鳳凰正沿直線朝斜右下方勻速運動。用G表示鳳凰所受的重力,F表示空氣對它的作用力,下列四幅圖中能表示此過程中“鳳凰”受力情況的是(  )
A. B.
C. D.
考點二 重力
一、重力
1.重力的概念
(1)萬有引力:宇宙間任何兩個物體都存在 的力,這就是萬有引力。
(2)重力:地面附近的物體,由于地球的 而受的力叫重力。重力的符號是G。
(3)重力的特點
1)地面附近的 物體,無論固體、液體、氣體都受地球的吸引;
2)重力特指地球對物體的 ;
3)重力的施力者是 ,受力者是 。
(4)日常生活中說的“物體有多重”中的“重”指的是物體的 。物理學中說的“物重”指的是物體的重力。這是生活語言和物理語言的區別。
2.重力的大小
(1)現象探究:質量的大小和質量的關系
(2)重力的大小:通常把重力的大小叫 。
(3)物體重力大小與其質量的關系為 ,其中重力G的單位是N,質量m的單位是kg,g的單位是 。g取 N/kg,粗略計算時取10N/kg。
g=9.8N/kg表示的物理意義:質量為1kg的物體受到的重力大小為9.8N。
(3)使用公式G=mg時應注意以下幾點:
①公式中各物理量都必須使用國際單位;
②要會將公式進行變形,能靈活運用。如已知物體的重力求質量時,可將公式G=mg變形為。
3.重力的方向
(1)現象探究:重力的方向
圖示
現象 將小球用細線懸掛在支架上,將裝置放在水平面上,靜止時發現懸線豎直向下 將同樣的裝置與水平面成一角度α,靜止時發現懸線豎直向下
歸納 重力的方向總是豎直向下的
(2)對重力方向的理解
1)重力的方向總是 ,而不是垂直向下。
2)重力的方向不受其他作用力的影響,與物體的運動狀態及位置無關。
(3)重力方向的應用
人們在一根線下吊一重物,就做成了一根鉛垂線。因為重力方向始終豎直向下,所以鉛垂線靜止時總豎直向下,故用鉛垂線可以檢查工作臺面是否水平,墻壁上的畫是否掛正等。
鉛垂線與臺面垂直,說明臺面水平 畫的豎邊沒與鉛垂線平行,說明畫沒掛正
二、重心
(1)概念:地球吸引物體的每一部分,物體的各部分都受到重力的作用。但是,對于整個物體,重力的作用的表現就好像它作用在某一點上,這個點叫做物體的 。重心實際上是物體各部分受到重力作用的等效作用點。
(2)重心的位置
1)形狀規則、質量分布均勻的物體,它的重心在它的 處,如圖所示。
2)質量分布不均勻的物體,重心的 除與物體的形狀有關外,還跟物體的質量 有關。如圖所示是空杯、少半杯水、大半杯水時杯子和水重心大致位置。
3)物體的重心不一定在物體上。如質量分布均勻的圓環的重心在環的中心處,不在環上。
4)重心的位置與物體所在的位置及運動狀態 。
5)為了研究問題方便,在受力物體上畫力的示意圖時,常把力的作用點畫在 上。
(3)穩度:穩度就是物體的穩定程度,穩度越大,物體就越不容易傾倒。
提高穩度的方法:一是 支持面,二是 重心。
【新素材】(2024 溫州模擬)如圖所示,人坐在吊椅上靜止時,人與吊椅作為整體受到的重力方向用圖中的粗線箭頭表示,其中正確的是(  )
A. B.
C. D.
考點三 牛頓第一定律
一、牛頓第一定律
1.歷史上關于運動和力的觀點
(1)亞里士多德:力是維持物體運動的原因。
(2)伽利略:力是 物體運動狀態的原因。
2.牛頓第一定律: 物體在 時, 靜止狀態或勻速直線運動狀態。
(1)“一切”表明定律對所有物體都是適用的;
(2)“沒有受到力的作用”包含兩層意思:一是理想情況,物體沒有受到任何力的作用;二是物體受到的各個力相互抵消,相當于 。這是定律成立的條件;
(3)“總保持”表面物體不受力時只有兩種狀態,要改變這兩種狀態物體必須受到力的作用;
(4)“或”即兩種狀態居其一,不能 存在。
3.對牛頓第一定律的理解
(1)揭示了“力”的本質,說明了“物體運動需要力來維持”的觀點是錯誤的。力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態的原因。
(2)揭示了力與運動的關系:物體不受力或受力平衡時,運動狀態不變;而物體受非平衡力時,運動狀態會發生變化。
(2)牛頓第一定律不是實驗定律,而是在大量經驗事實的基礎上,通過進一步的 而概括出來的。由于從牛頓第一定律得出的一切推論都經受住了實踐的檢驗,因此它已經成為公認的物理學基本定律之一。
二、慣性
1.慣性:牛頓第一定律說明,任何物體不受力時,都會保持靜止或勻速直線運動狀態,即一切物體都有保持 的 ,我們把這種性質稱為慣性,所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。
2.慣性與力的區別
慣性 力
產生機制 物體因為具有質量而具有的 物體間相互作用
物理意義 慣性是物體的一種屬性 物體對物體的作用
產生條件 始終具有,與外界條件無關 物體間有相互作用時才有,一個物體不會產生力
構成要素 沒有方向、沒有作用點,只有大小。大小與質量有關,但大小沒有具體數值,也沒有單位 有大小、方向、作用點;大小由具體的數值和單位
效果 保持物體運動狀態不變 改變物體的運動狀態
總結 慣性和力本質不同,慣性不是力,因此,把慣性說成“慣性力”“物體受到慣性作用”或“由于慣性作用”都是錯誤的,正確的表述應該為“物體由于慣性”或“物體因為具有慣性”。
三、慣性的利用與防止
一切物體都有慣性,因此生活中會見到很多與慣性有關的現象。在這些現象中,有的對我們有害,我們應想辦法防止;有的對我們有利,我們可以充分利用。
(1)慣性的應用:調高、助跑跳遠、拍打灰塵、甩落傘上的雨滴等都利用了慣性。
(2)防止慣性帶來的危害:為了防止汽車緊急剎車時乘員由于慣性而被撞傷,駕駛員和乘客必須使用安全帶;車輛行駛中要保持車距、限制車速、禁止超載等。
(2024 寧波模擬)如圖所示,在同一水平面上,將兩個表面粗糙程度相同、質量不同(mP>mQ)的長方體鐵塊P、Q按照甲、乙、丙、丁四種方式放置,分別在水平力F1、F2、F3、F4的作用下做勻速直線運動。則(  )
A.F1=F3 B.F3=F4 C.F1+F2>F3 D.F4>F3
考點四 二力平衡
一、力的合成
1.一個力如果它的作用效果跟幾個力的 相同。這個力就叫做那幾個力的 。求幾個力合力的過程叫力的 。
2.同一直線上二力的合成
(1)同一直線上同方向二力的合力,大小等于這兩個力大小 ,方向與這兩個力的方向 。記作:F=F1+F2。
(2)同一直線上相反方向的兩個力的合力,大小等于兩個力大小 的絕對值,方向和 的那個力的方向相同。記作F=|F1-F2|。
二、平衡狀態與平衡力
1.平衡狀態:物體處于 或 的狀態叫平衡狀態。
2.二力平衡:一個物體同時受到二個力的作用時,如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態,那么這兩個力就 ,我們稱之為二力平衡。
3.平衡力
(1)若物體在幾個力作用下保持 ,我們就把這幾個力為 ,這幾個力的合力 。牛頓第一定律中“沒有受到力的作用”,可以理解為“物體受到了平衡力”的作用。
(2)懸掛著的電燈能保持靜止,是因為電燈受到重力和燈繩對它的拉力是一對平衡力(圖甲);在平直公路上做勻速直線運動的汽車,受到向前的牽引力和地面、空氣對它向后的阻力,這時牽引力和阻力是一對平衡力(圖乙)。桌面上的書保持靜止,書受到的重力和桌面對書的支持力是一對平衡力(圖丙)。
甲 乙 丙
4.物體受平衡力與物體不受力的區別
(1)從運動狀態上看,受平衡力與不受力對物體的運動狀態而言是 的,物體都處于靜止狀態或勻速直線運動狀態。
(2)從物體是否發生形變看,物體不受外力時,不發生 ;物體受平衡力時雖然運動狀態不變,但會發生形變。
三、二力平衡的判斷
1.概念辨析法:看兩個力是否滿足二力平衡的所有條件,是否作用在同一物體上,是否大小相等,是否方向相反,是否在同一直線上,滿足以上條件的兩個力彼此平衡。
根據二力平衡條件判斷。只要兩個力“同體、等值、反向、共線”,那么,這兩個力就是一對平衡力。
2.狀態分析法:根據物體運動狀態來判斷。若物體只受兩個力的作用,且處于平衡狀態(靜止或勻速直線運動),則這兩個力一定是平衡力。
四、平衡力與相互作用力
作用力和反作用力 相互平衡的兩個力
示意圖
相同點 大小 相等 相等
方向 相反,且在同一直線上 相反,且在同一直線上
區別 作用對象 分別作用在兩個物體上 共同作用在同一物體上
作用時間 同時產生,同時消失 一個力消失,另一個力可以存在
力的作用效果 作用力和反作用力分別作用在不同物體上,一般產生不同的效果 兩個力共同作用在同一物體上,使物體保持平衡
(2024 海曙區模擬)春晚舞蹈詩劇《只此青綠》再現了中國古代畫作《千里江山圖》的盛景。圖甲中左側表演者呈現出一個優美且難度極大的后仰動作,其簡化圖如圖乙所示。人后仰平衡且靜止時,雙腳的著地點可看作A點和B點,兩個點都受到地面支持力,下列說法正確的是(  )
A.表演者受到重力的作用線一定經過B點
B.表演者受到重力的作用線可能經過B點
C.表演者受到重力的作用線可能經過B點右側
D.表演者受到重力的作用線一定經過A點和B點之間
考點五 摩擦力
一、摩擦力
1.認識:阻礙物體相對運動的力
相互接觸的物體的兩個面,有時用肉眼看起來很光滑,但是放到顯微鏡下觀察,就會發現實際上像如圖所示的那樣是凹凸不平的。在壓力的作用下,這些凹凸不平的部位會相互嚙合,當兩者發生相對滑動時,嚙合部分就會彼此阻礙,產生阻礙作用。兩個相互接觸的物體,當它們做相對運動(或有相對運動趨勢)時,在接觸面產生一種阻礙相對運動(或相對運動趨勢)的力,這種力叫做摩擦力。
2.滑動摩擦力的定義
兩個相互 的物體,當它們之間有 時,在接觸面上產生一種阻礙 的力,這種力叫做摩擦力。
3.摩擦力產生的條件
(1)兩物體相互接觸,且接觸面 ;
(2)兩物體之間發生 或具有相對運動的 ;
(3)兩物體之間相互擠壓發生 ,接觸面上有壓力產生。
這三個條件缺一不可。
4.滑動摩擦力和靜摩擦力
(1)當兩個相互接觸的物體發生 時,在接觸面上會產生滑動摩擦力;
(2)當兩物體沒有發生相對運動,但有相對運動 時,在接觸面上會產生靜摩擦力,如用力推箱子但未推動時,雖然箱子處于靜止狀態,但箱子在推理作用下已有了“要發生”相對運動的趨勢,此時地面對箱子的摩擦力就是靜摩擦力。
5.摩擦力的作用效果
摩擦力的作用總是 物體 (或相對運動趨勢)。“相對運動”(“或相對運動趨勢”)是以相互接觸的物體作為參照物的。
6.摩擦力的作用點
實際上,摩擦力是作用在這個物體 上的,但為了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一個點上,可以把這個點等效在接觸面上,也可以取在物體的 上。
二、增大或減小摩擦的方法
1.有益摩擦和有害摩擦
(1)摩擦有時是有益的。如用手拿物體時,手與物體間的摩擦;人行走時,鞋底與地面間的摩擦;剎車時,剎車裝置的摩擦以及車輪與地面間的摩擦等。
(2)摩擦有時是有害的。如機器運轉時各部件之間的摩擦會使機器磨損,進而使機器喪失原有的精度和功能等。
2.增大或減小摩擦的方法
類別 方法 應用舉例
增大有益摩擦 增大接觸面間的壓力 自行車車閘
增大接觸面的粗糙程度 汽車、拖拉機、自行車車輪上有凹凸不平的花紋,運動員往手上涂防滑粉
變滾動摩擦為滑動摩擦 火車、汽車在緊急剎車時,制動系統使車輪變滾動為滑動
減小有害摩擦 減小接觸面的壓力 推動熄火的汽車使其再次啟動時,讓車內乘客都下車以減小車重
減小接觸面的粗糙程度 冰壺比賽中用冰壺刷擦冰
變滑動摩擦為滾動摩擦 輪滑鞋
使接觸面分離 給機械部件加潤滑油,氣墊船、磁懸浮列車
相對運動方向的理解
“相對運動方向”不是“運動方向”。水平地面上的物體前進時,物體相對地面向前運動(相對運動方向向前),物體受到地面對它向后的摩擦力(摩擦力方向向后);人走路時,腳向后蹬地,腳相對于地面有向后運動的趨勢,地面給鞋底的摩擦力方向向前,有利于人向前運動。
摩擦力有時阻礙運動,有時有利于運動,無論哪種情況,摩擦力的方向與相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反。
(2024 慈溪市一模)如圖所示為一木塊在水平推力的作用下在粗糙水平桌面上運動時的頻閃照片,所用閃光燈每隔相等時間閃亮一次,相機拍下此時木塊的位置,下列說法正確的是(  )
A.木塊運動過程中受到平衡力的作用
B.以桌面為參照物木塊一定向右運動
C.如木塊向左運動,則木塊受到的摩擦力越來越小
D.如木塊向右運動,則木塊受到的推力大于摩擦力
題型一 力的基本內容
(2023 海曙區校級一模)小華發現很多食品包裝袋設計成“鋸齒”形狀,他猜想袋口做成“鋸齒”形狀可減小撕開時用力的大小,為驗證猜想,以下設計方案最佳的是(  )
A.撕開多種不同“鋸齒”狀包裝袋,比較所用力大小
B.多位同學在包裝袋任意位置撕開,交流比較用力的大小
C.先后在“鋸齒”狀位置和平邊位置撕開包裝袋,比較用力大小
D.分別撕開“平邊”狀和“鋸齒”狀的不同材質包裝袋,比較用力大小
(2023 鹿城區三模)如圖是研究阻力對物體運動影響的實驗裝置,小車自斜坡甲處靜止滑下,運動到丙處靜止。當小車滑到乙處時受力情況正確的是(  )
A.B. C. D.
(2023 杭州二模)如圖所示,甲、乙兩人分別用100牛頓的水平拉力拉繩,第一次,兩人都站地上,“拔河”處于相持狀態,第二次甲站在一平板小車上,乙站在地面上則下列分析正確的是(  )
A.兩次的彈簧秤讀數都等于100牛頓
B.兩次的彈簧秤讀數都等于200牛頓
C.第二次乙會贏得“拔河”比賽,因為地面給乙的摩擦力大于100牛頓
D.第二次乙會贏得“拔河”比賽,因為地面給乙的摩擦力小于100牛頓
題型二 重力 重心
【新素材】(2023 南潯區一模)如圖是今年2月11日微信朋友圈中出現的一種傳言。針對這一網絡傳言,同學們討論時紛紛表達了自己的觀點,其中你不贊同的是(  )
A.微信上網絡傳言很多,我不相信
B.上網收集各種資料信息,分析甄別信息真偽后思考判斷
C.對豎立的掃把受力分析,根據掃把豎立需要的條件來推斷
D.改天再用掃把來做該實驗:根據實驗結果判斷這個說法的對錯
(2023 舟山一模)如圖所示的是北京冬奧會單板滑雪大跳臺比賽中運動員在空中運動時的情境,此時他所受重力的方向是沿圖中 向下的方向。(選填“OA”、“OB”或“OC”。其中,OA垂直于滑雪板,OB沿豎直方向,OC平行于滑雪板。)
(2023 江干區校級模擬)在“探究物體所受重力的大小與質量的關系”實驗中,課堂上甲、乙兩位同學做了如下實驗:
(1)如圖所示,甲同學用彈簧測力計測量鉤碼所受重力大小,讀數時他讓鉤碼保持靜止狀態,根據 知識可知,此時鉤碼所受的重力大小和它受到的拉力大小相等,實驗數據記錄在下表中。根據實驗數據該同學可以得出結論:
鉤碼個數 1 2 3 4 5
質量m/g 50 100 150 200 250
重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
(2)乙同學則取了質量不同的蘋果、小木塊、小鐵球各一個,并分別用天平和彈簧測力計測出了它們的質量和重力,來探究物體所受重力大小與質量的關系,你認為乙同學的做法是否合理?答: 。
A.不合理,因為他沒有用同種物質的物體做實驗
B.不合理,因為他沒有使物體的質量成倍變化
C.合理,因為他同樣可以得到物體所受重力大小與質量的關系
D.合理,因為他的操作比甲同學更簡便
題型三 牛頓第一定律 慣性
(2024 余姚市模擬)一輛靜止在公路上的吊車如圖所示,可以啟動車輛,在向左勻速行駛過程中吊鉤的狀態應該是(  )
A.B.C. D.
(2024 拱墅區二模)如圖所示為汽車安全帶的工作原理,其中質量較大的擺錘和T形硬桿組成了一個可以繞固定轉軸轉動的杠桿。據汽車內設置安全帶的目的和其結構分析,下列說法正確的是(  )
A.汽車靜止不動時不能順利拉動安全帶
B.汽車水平勻速運動時不能順利拉動安全帶
C.當汽車突然緊急剎車時安全帶會被鎖上而不能拉動
D.當汽車突然向前加速時安全帶會被鎖上而不能拉動
(2024 鄞州區二模)如圖所示,在豎直平面內用輕質細線懸掛一個小球,將小球拉至A點,使細線處于拉直狀態,由靜止開始釋放小球,不計摩擦,小球可在A、B兩點間來回擺動。當小球擺到B點時,細線恰好斷開,同時假如所有力都消失,則小球將(  )
A.沿BD方向運動 B.沿BE方向運動
C.沿BC方向運動 D.在B點保持靜止
題型四 摩擦力
(2024 嘉興二模)使用真空吸盤掛鉤時,只要擠出吸盤內空氣,吸盤就能牢牢“吸”在磁磚表面。小科分別將漏勺與刷子掛在a和b兩吸盤的掛鉤上(如圖),漏勺的質量比刷子的質量大,若不計吸盤質量,下列有關說法正確的是(  )
A.吸盤a受到的摩擦力與漏勺的重力是一對平衡力
B.吸盤a受到的摩擦力大于吸盤b受到的摩擦力
C.吸盤b只受到墻面的摩擦力與刷子的拉力
D.將吸盤內的空氣多擠出點,其受到的摩擦力變大
(2024 紹興模擬)科學課上,教師演示了一個有趣的小實驗。將一根長筷子插入蘋果中(如圖甲),然后將筷子提起,豎直懸在空中,用錘子不斷輕敲筷子上端,發現蘋果不斷的往上爬升(如圖乙)。下列說法正確的是(  )
A.蘋果往上爬升,說明它具有慣性
B.提著筷子的手受到的摩擦力方向始終豎直向上
C.敲擊時,錘子對筷子的力與筷子對錘子的力是一對平衡力
D.靜止時,蘋果受到的重力和筷子對蘋果的靜摩擦力是一對相互作用力
(2024 杭州模擬)如圖,物體甲在壓力F1的作用下靜止在豎直墻面上;物體乙在拉力F2的作用下在水平面上做勻速直線運動。若力F1和F2同時增大,則兩物體受到的摩擦力大小會(  )
A.甲不變,乙不變 B.甲不變,乙增大
C.甲增大,乙不變 D.甲增大,乙增大
題型五 簡單的受力分析
(2024 浙江模擬)寧波棟社國際機場用傳送帶為顧客運送行李,主要有水平運送和沿斜面運送兩種形式,如圖所示,甲為水平傳送帶,乙為傾斜傳送帶。當行李隨傳送帶一起勻速運動時,關于甲和乙傳送帶上的行李受到的摩擦力,下列說法正確的是(  )
A.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力為0,乙受到的摩擦力沿斜面向下
B.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力為0,乙受到的摩擦力沿斜面向上
C.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向下
D.甲傳送帶上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向上
(2024 西湖區模擬)如圖所示,光滑的地面上有一足夠長的木板,在木板的右端固定著一個滑輪(不計繩與滑輪間的摩擦),木板上面放置一個小木塊,小木塊一端連接著彈簧測力計。當拉力F為10N時,木板向右做勻速直線運動,然后把拉力增大到20N時,下列分析錯誤的是(  )
A.彈簧測力計的示數為20N
B.小木塊將保持靜止
C.木板仍向右做勻速直線運動
D.以木板為參照物,小木塊將向左運動
(2024 甌海區校級模擬)粗糙的水平桌面上,放一物體A,在A的兩邊用輕繩通過定滑輪吊著B,C兩個物體,已知GB=15N,VB=1.0×10﹣3m3,GC=10N,g=10牛/kg。開始時把B物體浸沒水中,如圖所示,整個裝置保持靜止,現拔出容器底部的小木塞,緩緩放水直至物體B完全露出水面的過程中,整個裝置還是保持靜止不動,在不計定滑輪與輕繩之間的摩擦的情況下,有關物體A在放水過程中的受力情況,以及下列說法正確的是(  )
A.A物體受到摩擦力的大小范圍是0N≤f≤5N
B.A物體受到摩擦力的方向始終水平向右
C.A物體受到摩擦力的方向開始水平向左后變為水平向右
D.A物體始終受到5個力的作用
基礎鞏固
(2023 臨海市模擬)如圖,用大小相同的力,分別在不同位置按圖示方向開門,最容易的是(  )
A.B. C. D.
(2023 衢州三模)如圖,小科用腳踢足球,使靜止在場地上的足球滾動起來,下列關于“腳踢球的力”說法正確的是(  )
A.改變了球的運動狀態
B.比球撞擊腳的力先產生
C.大于球撞擊腳的力
D.與球撞擊腳的力是平衡力
(2024 海曙區模擬)小球A靜止放在光滑車廂底板上(設車廂底板足夠長),如圖所示。當車廂受到水平向右的力F作用時,車廂從靜止開始在水平地面上做速度越來越大的直線運動,則小球A相對于地面的運動情況是(  )
A.做勻速直線運動
B.作與車廂同方向速度越來越大的直線運動
C.處于靜止狀態
D.作與車廂反方向速度越來越大的直線運動
(2024 甌海區模擬)飛機沿水平方向在有風的空中勻速飛行,風速穩定。在飛機上每隔相同的時間投擲一枚炸彈,炸彈離開飛機后落在水平地面上,則下列說法正確的是(  )
A.若飛機逆風飛行,則相鄰炸彈的落地點間距逐漸減小
B.若飛機順風飛行,則相鄰炸彈的落地點間距逐漸增大
C.無論飛機逆風還是順風飛行,相鄰炸彈的落地點間距都將逐漸增大
D.無論飛機逆風還是順風飛行,相鄰炸彈的落地點間距都保持不變
(2024 西湖區模擬)如圖中,一段彈簧固定在水平桌面上(如圖甲所示),將一個小球放在彈簧上使其處于靜止狀態(如圖乙所示)、用豎直向下的力F壓小球至如圖丙的位置,然后撤去力F,小球向上運動到A點后下落(如圖丁所示)、不計空氣阻力的影響。則從撤去力F到小球運動到A點的過程中,下列說法中正確的是(  )
A.小球一直做減速運動
B.小球在A點速度為零,合力為零
C.小球離開彈簧時的速度最大
D.小球離開彈簧前,受到的合力先減小后增大
(2024 浙江模擬)第19屆亞運會在杭州舉行,“霹靂舞”首次成為競賽項目。如圖是霹靂舞表演中的一個靜止動作,此時與運動員受到的重力是一對平衡力的是(  )
A.運動員對地面的壓力
B.地面對運動員的支持力
C.運動員對地球的吸引力
D.運動員受到的靜摩擦力
(2024 瑞安市模擬)無人機運輸物資是疫情期間非常常用的一種方式。如圖為掛有重物的無人機,無人機定點懸停時,下列說法正確的是(  )
A.無人機的重力與空氣的推力是一對平衡力
B.無人機的重力與空氣的推力是相互作用力
C.重物的重力與繩子對重物的拉力是一對平衡力
D.重物的重力與繩子對重物的拉力是相互作用力
(2024 杭州三模)如圖所示,建筑工人使用夾磚器(取磚工具)夾住磚塊豎直提起后靜止在空中。下列說法正確的是(  )
A.磚塊的重力與手對夾子的拉力是一對平衡力
B.磚塊的重力與夾子對磚塊的摩擦力是一對平衡力
C.磚塊對夾子的摩擦力與夾子對磚塊的摩擦力是一對平衡力
D.夾子對磚塊的壓力越大,磚塊受到的摩擦力越大
(2024 椒江區一模)小科用一塊較長的木板N、木塊M及彈簧測力計研究滑動摩擦力的影響因素。如圖甲所示,他先將N水平放置,用彈簧測力計拉著M在N上做勻速直線運動,讀出測力計示數并記為Fm;如圖乙所示,將N的一端支起,仍然用彈簧測力計拉著M沿N斜向上做勻速直線運動,再次讀出測力計的示數并記為F。下列分析不正確的是(  )
A.將N一端支起后,改變了M對N的壓力大小
B.甲實驗中,M受到的拉力與滑動摩擦力是一對平衡力
C.乙實驗中,M受到的拉力與滑動摩擦力的大小不相等
D.兩個實驗中,M受到的滑動摩擦力大小相等
能力提升
(2024 黃巖區二模)為了探究滑動摩擦力大小與什么因素有關,小黃先用彈簧測力計拉動磁鐵在玻璃上做勻速直線運動,再在玻璃下方放置鐵片重復上述實驗,比較兩者拉力大小。這個方案探究影響滑動摩擦力大小的因素是(  )
A.質量大小 B.壓力大小
C.接觸面粗糙程度 D.接觸面積大小
(2024 嘉善縣一模)小明同學在探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關的實驗中,進行了如下的改進,如圖甲所示,長、寬、高均不相同的長方體木塊,a表面和b表面粗糙程度相同,c表面和d表面粗糙程度相同,且a表面比c表面更為粗糙。
(1)將下表面d放在由電動機驅動的水平傳送帶上如圖乙所示,電動機順時針勻速轉動后,彈簧測力計的示數如圖丙所示,若增大通過電動機的電流,則彈簧測力計的示數將 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)仍將下表面d放在傳送帶上,且在木塊上放置不同質量的砝碼進行實驗,繪制出摩擦力與壓力之間的關系如圖丁中A所示。將b表面放在傳送帶上重復上述實驗得到的實驗圖像可能為 (選填“①”或“②”)。
(3)小明為了探究“滑動摩擦力大小與受力面積大小關系”,可選擇a表面與 表面放在傳送帶上進行實驗。
(2024 金華三模)同學們在學習摩擦力時先根據書本上的實驗步驟做“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗。
(1)如圖1的甲、乙、丙所示,用彈簧測力計沿水平方向分別拉動木塊做 運動;
(2)甲、乙、丙對應的彈簧測力計示數分別為F1、F2、F3,則F1、F2、F3的大小關系為 ;
(3)為了便于讀數,將實驗進行了改進如圖A,木塊相對地面靜止時彈簧示數如圖B所示,則木塊受到的摩擦力大小為 N;
(4)小科改變傳送帶速度,根據實驗數據繪制的速度與時間(v﹣t)和拉力與時間(F﹣t)的關系圖像,如圖C、D所示,分析圖像可知,滑動摩擦力的大小與物體運動速度大小無關,原因是: 。
(2024 上城區一模)如圖水平桌面上有一弧形彎道。小鋼球從A端滾入,若保持速度大小不變,從B端離開,它在AB段運動時,受力是否平衡? (選填“是”或“否”)。若它離開B的瞬間,所有外力都消失,小鋼球會沿著 (選填“a”、“b”“c”或“d”)方向運動。
如圖,三個物塊重均為100N,小球P重20N,與3連接的繩子水平,作用在物塊2的水平力F=20N,三個物體處于靜止狀態,則物塊3受 個力作用,1和2之間的摩擦力是 N。2和3之間的摩擦力是 N。3與桌面間摩擦力為 N。
受蒙古氣旋和冷空氣影響,2010年3月19日至20日,我國出現今年以來最強的一次沙塵暴天氣過程。金華也出現了多年不見的浮塵天氣,空氣質量為“重污染”。所謂沙塵暴可簡化為如下情景:快速向上刮起的大風將大量沙塵顆粒揚起后懸浮在空中(不動),這時風對沙塵的作用力與沙塵的重力平衡,其作用力大小可近似表達為FρSv2,其中ρ為空氣密度,S為沙塵顆粒的橫截面積,v為風速。如果沙粒的密度ρ沙為3×103千克/米3,沙粒半徑r為2.5×10﹣4米,地面的空氣密度ρ0為1.25千克/米3,那么要形成沙塵暴現象,地面的風速至少為 米/秒。(沙粒可近似看成球體,且體積Vπr3)。
(2023 杭州模擬)如圖甲所示,在粗糙的斜面底部固定一個可伸縮的輕質彈簧,現將質量為m的物塊左側由高度為ha的A點沿斜面向下壓縮彈簧至高度為hb的B點并由靜止釋放,物塊沿斜面向上滑動,最終靜止在斜面上高度為hd的D點:
若換成表面光滑、其他條件完全相同的斜面,仍將質量為m的木塊左側從A點沿斜面向下壓縮彈簧至B點由靜止釋放(如圖乙所示),物塊沿斜面向上滑至高度為hc的最高處C后。在斜面上的BC兩點間來回滑動。
已知斜面上AB的長度為S1,AD的長度為S2,AC的長度為S3,則:
(1)甲圖中,物塊離開彈簧后,沿斜面向上滑動最終靜止在D點的過程中受到的摩擦力方向為 。(選填“向上”,“向下”或“先向下后向上”)
(2)甲圖中物塊沿斜面向上滑動時受到的摩擦力大小為 。(用字母表示)
(3)乙圖中,若把物塊換成材料相同,質量為2m的大物塊,仍將彈簧壓縮到B點后重復上述過程,則大物塊沿斜面向上滑動到的最高位置與C點相比將 。(“變高”“變低”或“不變”)
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