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第八講運動和力 1 通過實驗 認識牛頓第一定律 并能用慣性解釋自然界和生活中的有關現(xiàn)象 2 知道二力平衡的條件 了解物體運動狀態(tài)變化的原因 3 通過實驗 探究并了解影響摩擦力大小的因素 知道增大和減小摩擦的方法 4 能用力的示意圖進行簡單的受力分析 初速度 小 小 恒定不變的速度永遠運動下去 靜止 勻速直線運動 保持原來運動狀態(tài) 質量 質量 提示 對任何物體 無論是運動還是靜止 都具有慣性 慣性不是力 不能把慣性說成是 慣性力 受到慣性作用 或 克服物體的慣性 一般只能說 具有慣性 靜止 勻速直線運動 同一 相等 相反 同一 相對滑動 接觸面 相對 相反 靜 滑動滾動 二力平衡 勻速直線 壓力 接觸面的粗糙程度 大 粗糙 提示 分析是否存在摩擦力 關鍵看是否滿足摩擦力產生的條件 例如在水平傳送帶上的物體隨傳送帶一起做勻速直線運動 物體不受摩擦力 摩擦力的方向不一定和物體的運動方向相反 有時也和物體的運動方向相同 如自行車后輪受到的摩擦力 摩擦力有時起動力作用 如人走路 壓力 粗糙程度 滑動摩擦 壓力 粗糙程度 滾動摩擦 彼此分開 慣性 慣性 向前運動 慣性 受到重力作用 等于 豎直向上 增大壓力 增大接觸面的粗糙程度 減小摩擦 變滑動摩擦為滾動摩擦 減小摩擦 例1 2015 洛陽中招模擬 如圖所示 小車從斜面上某一高度由靜止開始滑下 撞擊靜止于水平木板的木塊 不計空氣阻力 則下列說法正確的是 A 木塊被撞后在木板上前進的過程中所受摩擦力越來越小B 小車從開始下滑到撞擊木塊后靜止的過程中機械能先變大后變小C 若木板的表面光滑且足夠長 最終木塊的動能將保持不變D 木塊對木板的壓力和木板對木塊的支持力是一對平衡力 解析 A 木塊被撞后在木板上前進的過程中雖然做減速運動 但其質量不變 即對木板的壓力不變 接觸面的粗糙程度不變 故摩擦力不變 故A錯誤 B 由于小車和斜面 木板間存在摩擦力 所以小車從開始下滑到撞擊木塊后靜止的過程中 機械能會轉化成內能 故機械能減小 故B錯誤 C 根據(jù)牛頓第一定律可知 木板的表面光滑且足夠長 最終木塊將永遠做勻速直線運動 故其動能將保持不變 故C正確 D 木塊對木板的壓力和木板對木塊的支持力不是作用在同一物體上 所以不是一對平衡力 故D錯誤 故選C 答案 C 方法歸納 當表面光滑且水平方向不受拉力 推力時 即水平方向不受任何外力 則可用牛頓第一定律 例2 2015 綿陽 一個蘋果靜止在水平桌面上 下列說法正確的是 A 蘋果受到的重力與蘋果對桌面的壓力是一對平衡力B 蘋果受到的重力與桌面對蘋果的支持力是一對平衡力C 蘋果受到的重力小于桌面對蘋果的支持力D 桌面對蘋果的支持力大于蘋果對桌面的壓力 解析 蘋果受到的重力與蘋果對桌面的壓力不是作用在一個物體上 所以不是一對平衡力 A錯誤 蘋果受到的重力與桌面對蘋果的支持力 大小相等 方向相反 并且作用在一個物體上 作用在一條直線上 所以是一對平衡力 B正確 C錯誤 桌面對蘋果的支持力與蘋果對桌面的壓力是一對相互作用力 大小相等 方向相反 作用在不同物體上 D錯誤 應選B 答案 B 方法歸納 平衡力和相互作用力的區(qū)別 是否作用于同一個物體 例3 2014 濰坊 多選 如圖所示 在同一水平面上 有表面粗糙程度相同 質量不同 mP mQ 的兩個木塊 按照甲 乙 丙 丁四種方式放置 分別在水平力F1 F2 F3和F4的作用下 做勻速直線運動 則下列關系式正確的是 A F1 F2B F2F4D F3 F4 解析 如圖甲 乙 丙 丁所示的物體和組合體在水平方向和豎直方向均受到平衡力作用 在水平方向上 物體做勻速直線運動時 受平衡力作用 推力與摩擦力大小相等 而摩擦力的大小只與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關 與接觸面積的大小無關 由題意和題圖可知 f1P f2Q f3P Q f4P Q F1 F2 F2 F3 F3 F4 因此B D正確 答案 BD 方法歸納 物體在接觸面上滑動時 如果壓力和接觸面的粗糙程度相同 滑動摩擦力的大小不變 滑動摩擦力的大小與物體運動的速度 與接觸面的接觸面積等因素無關 實驗一探究阻力對物體運動的影響命題點1 在水平面上鋪上不同材料的物體的目的是 2 讓小車從斜面同一高度滑下的目的是 3 實驗采用 法 4 得出結論是通過實驗 的方法 例1 2014 賀州 用如圖所示的裝置做研究 阻力對物體運動的影響 實驗 改變小車受到的阻力 使小車到達水平面的初速度相同 控制變量 推理 1 實驗時 讓小車從斜面 高度滑下 目的是使小車到達水平面時具有相同的初速度 2 如圖所示的三種情況 小車在 表面滑行時運動狀態(tài)最容易改變 3 結論 表面越光滑 小車運動的距離越遠 說明小車受到的阻力越 速度減小得越 推理 如果運動的物體不受力 它將做 解析 1 使小車從同一高度滑下的目的是使小車滑到水平面上時具有相等的初速度 2 小車在不同材料表面滑行的距離不同 說明小車在不同材料的表面上受到的阻力不同 由圖示可知 小車在毛巾表面上滑行的距離最短 即滑行時運動狀態(tài)最容易改變 3 從實驗事實可知 小車受到的阻力越小 速度變化越慢 運動狀態(tài)變化越慢 由此可知 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 如果運動的物體不受力 則物體運動狀態(tài)不變 做勻速直線運動 答案 1 同一 2 毛巾 3 小慢勻速直線運動 方法歸納 本題應用控制變量法 熟練應用控制變量法 分析清楚圖示情景是正確解題的關鍵 控制變量法 受摩擦阻力 3 一切物體在沒有受到力的作用時 總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài) 實驗二探究二力平衡的條件命題點1 實驗中 選用較輕卡片的目的是忽略卡片的 對實驗的影響 2 實驗中 選取卡片受平衡力時所處的狀態(tài) 靜止狀態(tài) 3 實驗中定滑輪的作用是 4 實驗時 將卡片扭動一個角度后釋放的目的是研究二力是否作用在 5 實驗中 用剪刀剪開卡片的目的是研究二力是否作用在 實驗結論 作用在同一物體上的兩個力 如果大小相等 方向相反 并且作用在同一直線上 這兩個力就彼此平衡 重力 改變力的方向 同一條直線上 同一物體上 例2 2015 盤錦 在 探究二力平衡條件 的活動中 主要是通過探究力對物體的作用效果來實現(xiàn)探究目的 1 如圖 甲裝置是探究二力平衡條件的一種方法 實驗中通過改變砝碼的 來探究二力大小的關系 通過扭轉小車松手后觀察小車的狀態(tài) 來探究二力是否 2 小明發(fā)現(xiàn)用圖甲裝置無法完成全部探究過程 又設計了圖乙所示的裝置 在卡片平衡時 用剪刀將卡片從中間剪開 并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象 由此可以得到二力平衡的又一個條件 把硬紙板支撐起來 不再與桌面接觸的目的是 解析 1 小車兩端通過滑輪各掛一個砝碼 兩個砝碼由于重力通過繩子對小車施加了兩個相反方向的拉力 拉力的大小等于砝碼的重力 砝碼的質量越大 拉力就越大 可通過調整砝碼質量 來改變拉力的大小 小車轉過一個角度 小車兩端的拉力就不在一條直線上 小車就會轉動 說明了不在同一直線上的兩個力不能平衡 2 用剪刀把小紙片剪兩半 兩個拉力不再作用在同一物體上 紙片向兩邊運動 把物體放在水平桌面上 物體和水平桌面之間存在摩擦力 摩擦力會對實驗產生影響 把硬紙板支撐起來 不再與桌面接觸的目的是減小摩擦力對實驗結果的影響 答案 1 質量作用在同一條直線上 2 作用在同一物體上減小摩擦 力 對實驗的影響 方法歸納 探究二力平衡的條件時 要注意從二力平衡的四個條件進行分析 力的大小 兩個力不在同一條直線上時 不作用在同一物體上的兩個力 實驗三研究影響滑動摩擦力大小的因素命題點1 實驗中要水平勻速拉動物體 此時物體所受的拉力與摩擦力是一對平衡力 彈簧測力計顯示的拉力大小就 摩擦力 2 會正確使用彈簧測力計 并會讀數(shù) 3 實驗時用到的物理方法 4 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪摩擦力隨壓力變化的圖象關系 5 觀察圖象得出以下關系 控制接觸面的粗糙程度不變 得出摩擦力的大小與壓力的大小成 控制壓力的大小不變 得出接觸面越粗糙 摩擦力 等于 控制變量法 正比 越大 例3 2015 樂山 實驗小組要探究 滑動摩擦力的大小與什么因素有關 他們猜想影響滑動摩擦力大小的因素可能有 接觸面所受的壓力大小 接觸面的粗糙程度 接觸面積的大小 通過下圖所示實驗操作驗證這些猜想 1 實驗中應該用彈簧測力計水平 拉動木塊在長木板上滑動 這樣做是根據(jù) 知識得出拉力等于摩擦力 從而測出木塊所受的摩擦力的大小 2 如果要驗證猜想 應該選擇 兩幅圖所示的實驗步驟來操作 根據(jù)圖中彈簧測力計的示數(shù)可得出結論 在其他因素相同的情況下 滑動摩擦力越大 3 要驗證猜想 將木塊切去一半 重復甲的操作過程 如圖丁所示 比較甲和丁的實驗結果 于是小明得出結論 滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關 你認為他的結論 填 可靠 或 不可靠 理由是 解析 1 實驗中應該用彈簧測力計水平勻速拉動木塊在長木板上滑動 這時拉力和摩擦力是一對平衡力 大小相等 2 要探究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關系 需使壓力大小和接觸面積大小相同 改變接觸面的粗糙程度 所以應選擇甲圖和丙圖 由圖知 在其他因素相同的情況下 接觸面越粗糙 滑動摩擦力越大 3 要探究摩擦力大小與接觸面積的大小的關系 需使壓力大小和接觸面的粗糙程度相同 改變接觸面積的大小 而將木塊切去一半 則在接觸面積變化的同時 壓力也發(fā)生了變化 所以得出錯誤結論 答案 1 勻速二力平衡 2 甲和丙接觸面越粗糙 3 不可靠沒有控制壓力大小不變 方法歸納 探究 滑動摩擦力的大小與什么因素有關 的實驗時 注意對控制變量法的理解和應用 1 2 壓力大小 接觸面的粗糙程度