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力是改变物体运动状态的原因(一)
学业内容构架
内容要求
(对应课标P37)
(1)知道对物体机械运动的描述是相对于参照物来说的，同一运动如果选择不同的参照物，所得出的对运动的描述可能是不同的。能描述物体运动的快慢，了解速度的定义和单位，能用速度描述物体的运动，能用速度公式进行简单计算。
(2)能描述力的概念，知道力的作用是相互的，能说出力的作用效果；会测量力的大小，能用力的图示来表示力的三要素。初步认识常见的几种力(重力、摩擦力、弹力)，并能说明其意义。
(3)能描述牛顿第一定律，能说出惯性的定义，并能用惯性解释有关的常见现象；能分析物体受到的力，能举例说明力是物体运动状态变化的原因，能解释力和运动之间的关系。
(4)能说明二力平衡作用下的物体的运动状态：静止或匀速直线运动；能举例说明二力平衡的条件，能用力与运动的关系解释和解决生活中简单的力学问题。
内容要点
要点1　机械运动的相对性
(一)机械运动
1. 机械运动：物体位置随时间的变化。
2. 比较物体运动快慢的四种方法：①比较相同时间内通过的路程；②比较通过相同的路程所用的时间；③比较路程和时间的 　比值　；④比较时间和路程的比值。
比值　
(二)参照物
1. 判断物体运动或静止时被选作标准的物体叫做参照物。
2. 参照物的选择可以是任意的，当物体被选为参照物后，就假定它是静止的。
3. 为了方便，我们常用地面做参照物。
(三)运动和静止的相对性
物体的运动和静止是 　相对　的。如果选择的参照物不同，描述同一物体的运动状态时，结论也可能不一样。
相对　
(四)速度
1. 定义：物体在单位时间内通过的路程叫速度。速度可以定量地描述物体运动的快慢。
2. 公式：速度＝，即v＝。
3. 国际单位：米/秒(m/s)。
常用单位：千米/时(km/h)。
常见单位间的换算：1 m/s＝3.6 km/h。
(五)匀速直线运动和变速直线运动
1. 匀速直线运动是最简单的机械运动，是指物体速度快慢不变、沿着直线的运动。
2. 描述变速直线运动时可用平均速度来描述物体运动的快慢，即＝。
【典例展示】
例1　2024年3月20日，我国鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场发射升空，共同升空过程中，下列说法正确的是(　A　)
A. 以鹊桥二号为参照物，长征八号是静止的
B. 以地球为参照物，鹊桥二号是静止的，长征八号是运动的
C. 以月球为参照物，鹊桥二号是静止的，长征八号是运动的
D. 以太阳为参照物，鹊桥二号是运动的，长征八号是静止的
A
例2　P、Q是同一直线上相距12m的两点，甲、乙两小车同时经过P点向Q点做直线运动，它们的s－t图象分别如图(a)(b)所示。则(　D　)
D
A. 甲车速度为2m/s
B. 甲车速度小于乙车速度
C. 乙车先到达Q点
D. 甲车到达Q点时，甲、乙两车相距4m
要点2　常见的力
1. 力是 　物体　对 　物体　的作用，物体间力的作用是 　相互　的。力的单位是 　牛顿(N)　。
2. 力的作用是相互的：一个物体对另一个物体施加力的同时，另一个物体也对该物体施加一个反作用力，这两个力是相互作用力。相互作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在两个物体上。
3. 力的作用效果：使物体发生 　形变　或 　改变物体的运动状态　。
物体　
物体　
相互　
牛顿(N)　
形变　
改变物体的运动状态　
4. 常见的力
(1)重力
产生：由于地球吸引而使物体受到的力。
大小：与物体的质量成 　正比　。
计算公式：G＝mg，g＝9.8 N/kg。
g的意义：质量为1kg的物体受到的重力为9.8N。
方向： 　竖直向下　。
作用点：重心。
判断重心位置的方法：①对于质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心；②对于质量分布不均匀、形状不规则的物体，可以用“悬挂法”“支撑法”来确定物体重心位置。
正比　
竖直向下　
(2)摩擦力
产生：物体相互接触并挤压，接触面粗糙，发生相对运动或者有相对运动的趋势，在表面产生一种阻碍相对运动或者相对运动趋势的力，叫做摩擦力。
分类：静摩擦力，滑动摩擦力，滚动摩擦力。
大小：静摩擦力的大小取决于与之平衡的力的大小；滑动摩擦力大小与接触面间的 　粗糙程度　和接触面间的 　压力大小　有关，f＝μFN(f为滑动摩擦力，μ为摩擦因数，FN为接触面间的压力大小)。相同条件下：f最大静摩擦＞f滑＞f滚。
方向：与物体相对运动或者相对运动趋势方向 　相反　。
作用点：接触面间。
粗糙程度　
压力大小　
相反　
摩擦的利弊、增大与减小摩擦的方法：生产生活中经常需要利用摩擦，如没有摩擦汽车不能行驶、人无法走路，但有时摩擦又会产生热量、磨损机器等。所以我们要增大有利摩擦，减少有害摩擦。①增大摩擦的方法：增大 　压力　，增大 　接触面粗糙程度　，变 　滚动　为 　滑动　；②减小摩擦的方法：减小 　压力　，接触面 　光滑　些，加 　润滑油　，变 　滑动　为 　滚动　等。
压力　
接触面粗糙程度　
滚动　
滑动　
压力　
光滑　
润滑油　
滑
动　
滚动　
(3)弹力
产生：物体受外力作用发生弹性形变后，撤去外力，物体恢复原来形状产生的力，叫做弹力。
条件：相互接触，发生弹性形变。
大小：在弹性限度内，物体形变越大，产生的弹力越大。形变消失，弹力也消失。
方向：指向物体恢复原状的方向。轻绳的弹力方向沿绳指向绳收缩的方向。压力、支持力的方向总跟接触面垂直，指向被压或者被支持的物体。
作用点：接触面间。
常见的弹力：压力、拉力、推力、支持力等。
5. 力的测量及示意图
(1)测量力的仪器是 　测力计　，实验室常用的是 　弹簧测力计　。原理：利用弹簧在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力大小成正比。使用弹簧测力计时要注意：①观察 　量程　和 　分度值　；②调零，使指针对准面板的零刻度线；③测量力的大小时，注意弹簧测力计轴线方向和所测力应在同一条直线上，观察时，视线必须与刻度盘 　垂直　。
(2)力的三要素：力的 　大小　、 　方向　和 　作用点　。
(3)力的图示法：用一根带箭头、有标度的线段来表示力的三要素。
(4)力的示意图：用一根只带箭头的线段表示力的方向、力的作用点。
测力计　
弹簧测力计　
量程　
分度值　
垂直　
大小　
方向　
作用点　
【典例展示】
例3　2024年春季，整个湖北省受冻雨灾害影响。如图所示，为保障市民安全出行，志愿者们正在清理道路冰雪，他们采用增大压力的方法来增大摩擦的是(　D　)
D
A. 路面撒盐
B. 在路面上铺防滑垫
C. 穿鞋底粗糙的橡胶鞋
D. 铲雪时握紧铲子，防止铲子滑落
例4　重力是由于地球吸引而产生的，在南半球的人认为受到的重力方向相对所在地面来说竖直向下，同理在北半球的人认为受到的重力方向是 　竖直向下　(选填“竖直向下”或“竖直向上”)，中国很多地方有“怪坡”景点，在“怪坡”上“车倒爬，水倒流”：科学家实地测量某一怪坡发现，怪坡的“坡顶”比“坡底”还要低，但受周围参照物的影响产生了错觉，由此可见，科学测量才能弄清真相，如图所示，车轮在此怪坡上受到重力的方向应为 　A　(选填字母)。
竖直向下　
A　
例5　如图甲所示，在粗糙水平地面上向右运动的物体，受到方向不变的水平拉力F作用，F大小与时间t的关系如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图象可知：当t＝4s时，物体受到的摩擦力为 　4　N；当t＝6s时，物体处于 　静止　(选填“匀速”“变速”或“静止”)状态，此时物体受到的摩擦力 　3　N。
4　
静止　
3　
要点3　牛顿第一定律(又叫惯性定律)
1. 牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持 　静止　或 　匀速直线运动　状态。
2. 惯性：物体保持 　匀速直线运动　状态或 　静止　状态的性质叫做惯性。惯性是物体本身固有的一种属性，惯性的大小只与物体的 　质量　有关，而与其他因素无关，一切物体任何时候、任何状态下都有惯性。
3. 牛顿第一定律是通过实验事实和科学归纳推理得出的，它不可能用实验来直接验证。
静止　
匀速直线运动　
匀速直线运动　
静止　
质量　
[说明]
1. 阻力对物体运动的影响：让同一小车从同一斜面的 　同一高度　自由滑下(控制变量法)，是为了使小车滑到斜面底端时有相同的 　速度　。阻力的大小用小车在木板上滑动的距离的长短来体现(转换法)。
2. 牛顿第一定律是指物体在不受外力作用时的状态，而惯性是物体保持原来状态的一种性质，所以牛顿第一定律与惯性是有区别的。一切物体都具有惯性。
3. 惯性不是力，不能说“惯性力”的作用，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的形状、速度、物体是否受力等因素无关。
同一高度　
速度　
【典例展示】
例6　利用如图所示的装置，探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一高度由静止滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的 　速度　相同。
(2)实验通过观察 　A　(选填字母)来反映阻力对物体运动的影响。
A. 小车滑行的距离
B. 接触面的粗糙程度
速度　
A　
(3)由实验可以知道，小车在 　木板　(选填“棉布”或“木板”)表面上运动时，速度减小得慢。
(4)下列对此实验的分析或推理正确的是 　B　(选填字母)。
A. 实验中运动的小车会停下来，说明运动要靠力来维持
B. 如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来
木板　
B　
(5)实验完成后，同学们在一起讨论运动和力的关系，其中观点正确的是 　D　(选填字母)。
A. 物体受力，运动状态一定改变
B. 物体不受力，一定会保持静止
C. 物体运动，一定受到力的作用
D. 物体运动状态改变，一定受力
D　
要点4　二力平衡
1. 物体 　静止　或 　匀速直线运动　时，称为处于平衡状态。物体处于平衡状态时，受到的力叫平衡力。
2. 二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，如果 　大小相等　、
　方向相反　、 　作用在同一直线上　(同物、等大、反向、共线)，这两个力就相互平衡。
静止　
匀速直线运动　
大小相等
方向相反　
作用在同一直线上　
[说明]
1. 在判断物体受平衡力时，先判断物体在什么方向(水平方向还是竖直方向)处于平衡状态，然后才能判断物体在什么方向受到平衡力。
2. 解题的过程中，常常被忽略的一个条件是一对平衡力中的两个力必须作用在同一个物体上。
3. 力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。
【细节解读】
二力平衡条件的应用
1. 根据受力情况判断物体的运动状态
当物体不受任何力作用时或受到平衡力作用时，物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。当物体受非平衡力作用时，物体的运动状态一定发生改变。
2. 根据物体的运动状态判断物体的受力情况
当物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)时，物体不受力或受到平衡力。当物体处于非平衡状态(加速或减速运动、方向改变)时，物体受到非平衡力的作用。
3. 力和运动的关系
当物体所受合力不为0时：
(1)当物体所受外力方向与物体运动方向相同时，则物体做加速运动；若物体刚开始时静止，在此情况下仍做加速运动。
(2)当物体所受外力方向与物体运动方向相反时，则物体做减速运动。
(3)当物体所受外力方向与物体运动方向不在同一条直线上时，则物体做曲线运动。
【典例展示】
例7　如图所示是水上乐园飞行表演，表演者双脚站在向下喷水的踏板上，水柱将人向上顶起，人在空中时而加速上升，时而急速翻滚，时而加速下降，还能在空中竖直悬停。下列说法不正确的是(　B　)
B
A. 踏板向下喷水，人向上升起，利用了物体间力的作用是相互的原理
B. 加速上升过程中，表演者处于平衡状态
C. 加速下降过程中，若人所受力全部消失，人将做匀速直线运动
D. 人在空中竖直悬停时，人受到的重力和踏板对人的支持力是一对平衡力
例8　如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。
(1)把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 　大小相等　。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 　方向相反　。
大小相等　
方向相反　
(2)把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车 　扭转回来　，这说明相互平衡的两个力作用在 　同一直线上　。
(3)实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较 　大　的砝码进行实验(选填“大”或“小”)。
扭转回来　
同一直线上　
大　

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