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第七章　力　运动和力
一级主题 内容要求 情境素材
运动和 相互作用 机械运 动和力 1.通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。 2.能述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。 3.通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象 1.通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢,也可以改变物体的形状。
2.分析静止在水平桌面上杯子的受力情况。
3.了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验,体会科学推理在科学研究中的作用。
4.运用惯性,解释当汽车急刹车、转弯时,车内可能发生的现象,讨论系安全带等保护措施的必要性
实验探究 测量类学生必做实验 用弹簧测力计测量力 探究类学生必做实验 探究滑动擦大小与哪些因素有关 一、力的描述
1.定义:力是物体对物体的　 　。
2.单位:力的单位是　 　,符号为　 　。
3.力的作用效果
(1)可以使物体发生　 　。
(2)可以改变物体的　 　。
4.力的三要素:大小、　 　、作用点,它们都影响力的　 　。
5.力的示意图:用一条　 的线段表示力,在线段末端画一个箭头表示力的　 　,线段的起点或终点表示力的　 　,在同一个图中,力越大,线段就越　 　。
作用
牛顿
N
形变
运动状态
方向
作用效果
带箭头　
方向
作用点
长
6.力的相互性:力是物体对物体的　 　,物体间力的作用是　 　的。
注意:(1)力不能离开物体而存在,且至少要涉及两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体,且施力物体同时也是受力物体。
(2)常考的力的估测
①托起两个鸡蛋所用的力大约为1 N。
②一个中学生的重力约为500 N。
③一瓶矿泉水的重力约为5 N。
作用
相互
1.如图所示,用力捏橡皮泥,压和拉弹簧,发现它们都发生了形变,说明力可以改变物体的　
2.如图所示,磁铁吸引小球,使小球沿曲线运动,说明力可以改变物体的
　
3.越靠近门轴推门越费力,说明不仅力的　 　、　 　影响力的作用效果,而且力的　 　也会影响力的作用效果
形状
运动状态
大小
方向
作用点
二、三种类型的力
1.弹力
(1)定义:物体由于发生　 　而产生的力。
(2)测量——弹簧测力计
①原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力　 　,弹簧伸长量越长。
②使用:先观察　 　、分度值、指针是否　 　。测量时力的方向与弹簧的轴线方向　 　。
2.重力
弹性形变
定义 由于　 吸引而使物体受到的力。重力的施力物体是　 　,地球上的一切物体都受到重力的作用
大小 物体所受重力的大小跟物体的　 　成　 　比,即G=　 　,式中g=9.8 N/kg,粗略计算时可取g=10 N/kg
方向 　 　,指和物体所处的水平面垂直向下的方向
作用点 重力在物体上的作用点叫做　 　,物体的重心和物体的形状、材料是否均匀有关,质地均匀、形状规则的物体的重心在它的　 　上
越大
量程
指零
一致
地球　
地球
质量
正
mg
竖直向下
重心
几何中心
注意:竖直向下与垂直向下
“竖直向下”指垂直于水平面向下,而“垂直向下”是指垂直于某个面向下,这个面不一定是水平面。如果这个面是斜面(如图所示),这时竖直向下和垂直向下就是两个不同的方向。所以,我们不能把重力方向说成“垂直向下”。
3.摩擦力
(1)定义:两个相互接触的物体,当它们　 　时,在接触面上产生的一种　 　的力。
(2)方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向　 　。
(3)影响滑动摩擦力大小的因素:一是　 　,二是　 　,与接触面的面积无关。
(4)增大摩擦力的方法:增大　 、增大接触面的粗糙程度、变　 　为滑动等。
(5)减小摩擦力的方法:减小压力、减小　 　、变滑动为滚动、使接触面分离等。
注意:摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,与物体相对运动或相对运动的趋势的方向相反,但不一定是阻碍物体运动的力(阻力);摩擦力有时是物体运动的动力,如我们在路上行走,摩擦力向前,提供了动力。
相对滑动或有相对运动趋势
阻碍相对运动
相反
压力的大小
接触面的粗糙程度
压力　
滚动
接触面的粗糙程度
4.圆筒测力计的分度值是0.1 N,则其读数为　 N;条形盒测力计的分度值是　 　N,其读数为　 　N
5.图甲是靠　 　来增大摩擦的,图乙是靠　 _
　来增大摩擦的,图丙中,在冰壶运动中运动员是通过　 _
　来减小摩擦的
1.5　
0.05
1.2
增大压力
增大接触面的粗糙
程度
减小接
触面的粗糙程度
三、牛顿第一定律　惯性
1.牛顿第一定律
(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持　 　或　 　状态。
(2)含义:物体的运动不需要力来　 　,力是改变物体运动状态的原因。
2.惯性
(1)定义:物体保持原来　 　不变的性质。
(2)性质:惯性是物体本身的一种属性,其大小只与物体的　 　有关,而与物体运动的状态和速度的大小无关。
(3)应用
①利用:跳远前助跑、洗衣机脱水、拍打衣服尘土、撞击锤柄,使锤头紧套在锤柄上等。
静止状态
匀速直线运动
维持
运动状态(静止或匀速直线运动)
质量
②防止:系好安全带、汽车的安全气囊、开车时保持车距、乘公共汽车时拉好手环、易碎品周围垫塑料泡沫、自行车拐弯要减速,防止摔倒等。
注意:一切物体在任何情况下都具有惯性;惯性不是力,所以不能说“物体受惯性”“物体受到惯性作用”“惯性力”,只能说物体具有惯性。
6.小华在玩滑板车,向后蹬地时,受到的摩擦力方向向　 　,滑板车上的轮子的作用是变滑动为　 　,　 　摩擦力;滑动时,收起脚后,他由于具有　 ,继续向前运动;但由于受到　 　的作用,会慢慢停下来;假如他运动过程中,受到的外力突然消失,则小华将做
　 运动
前
滚动
减小
惯性
阻力
匀速直线　
四、二力平衡
定义 物体受到两个力作用时,如果能保持静止或匀速直线运动状态,称为二力平衡
条件 两个力作用在　 上,大小　 ,方向　 　,并且作用在　 　上
应用 (1)推断受力情况:已知一个力的大小和方向,确定另一个力的大小和方向。
(2)判断运动状态:受平衡力的物体可能静止,也可能做匀速直线运动
同一物体
相等
相反
同一直线
注意:一个物体在施加力的同时也一定受到另外一个物体力的作用,这两个力是一对相互作用力,大小相等、方向相反、作用在两个物体上,且作用在同一条直线上。
7.为减小　 　,应选用光滑的水平桌面,为使实验效果明显,应选用质量　 　的小车;为探究平衡力是否在　 　上,应将小车扭转一个角度
摩擦
较小
同一直线
考点一　 力的描述
[典例1] (2022成都)甜水面是成都的传统美食,制作的关键是做出有筋道的面条。用上等面粉加盐和水,揉匀后静置半小时,用擀面杖擀成面皮,再切成适当宽度的面条,然后两手抓住面条用力拉长。下列关于上述过程中的说法不正确的是(　 　)
A.揉捏面团时,面团既是受力物体也是施力物体
B.面团被擀制成面皮,力改变了面团的运动状态
C.手推擀面杖来回运动,力改变了擀面杖的运动状态
D.用手拉长面条,面条受力的同时,手也受到力
B
易错点1:有学生认为揉面团时,面团受到手对面团的力,手是施力物体,面团是受力物体,忽略了力的作用是相互的。
易错点2:有学生认为用手拉长面条时,是面条受力,手没有受力。
[变式1] (2022内江)如图所示,右边小船上的人用力撑开左边那一只小船,结果两只小船将向
　 　(选填“相同”或“相反”)方向移动,这说明力的作用是　 　的。
相反
相互
考点二　 惯性及其应用
[典例2] (2022自贡)小强和爷爷周末乘车到某风景区去游玩,下列有关惯性的说法正确的是(　　)
A.小强和爷爷都系上安全带,是为了减小汽车行驶中人的惯性
B.汽车紧急刹车时,小强向前倾,是由于受到惯性力的作用
C.驾驶员踩刹车后,汽车仍向前滑行了一段距离,是由于汽车具有惯性
D.高速公路严禁超速,是因为汽车速度越大,惯性越大
C
易错点1:有些同学不明确系上安全带的目的是防止惯性带来的危害,误认为是为了减小人的惯性。
易错点2:有些同学不明确惯性是一种性质,是物体本身具有的,误认为成惯性是一种力,错误地理解为汽车紧急刹车时,小强向前倾,是由于受到惯性力的作用导致错选。
易错点3:有些同学误认为影响惯性大小的因素与物体运动的速度有关,认为物体运动速度越大,具有的惯性越大,错选D。
[变式2] (2022广州)如图所示,列车停在平直轨道上,车厢中小球b静止,忽略桌面对b的摩擦及空气的影响。列车启动后,下列选项中的情况可能出现的是(　 　)
A
A B C D
考点三　 平衡力的理解
[典例3] (2022安徽)小张测量体重时,静止时体重计对他的支持力为F1,他对体重计的压力为F2,他受到的重力为G,则(　 　)
A.F2与G是一对平衡力
B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F2是一对相互作用力
D.F1与G是一对相互作用力
C
易错点:不能分辨出相互作用力和平衡力,有同学认为F1和F2是一对平衡力,从而错选B。
[变式3] (2022南充)粗糙水平面上一木箱重200 N,当用50 N的水平推力推木箱时,木箱静止不动,此时木箱受到水平方向的摩擦力为　 N;当用100 N的水平推力推木箱时,木箱恰能做匀速直线运动;当用150 N的水平推力推木箱时,木箱受到水平方向的摩擦力为　 N。
50　
100　
平衡力与相互作用力的异同
异同 平衡力 相互作用力
相同点 大小 相等 方向 相反,且在同一条直线上 不 同 点 作用对象 同一物体 两个物体
作用时间 没有关系 同时产生,同时消失
作用效果 物体一定处于平衡状态 物体不一定处于平衡状态
示意图例
考点四　 力与运动的关系
[典例4] (2022连云港)关于力和运动,下列说法正确的是(　 　)
A.物体受到力的作用时运动状态一定改变
B.在平衡力作用下物体一定处于静止状态
C.手拉长橡皮筋,说明力可以使物体发生形变
D.绕操场匀速转动的玩具电动车处于平衡状态
C
思路点拨:力和运动的关系
[变式4] (2022衡阳)2022年女足亚洲杯决赛中,中国女足在0比2落后的情况下完成逆转,以3比2力克韩国队夺冠,时隔16年重登亚洲之巅,在足球比赛中,下列说法正确的是(　 　)
A.足球在空中飞行过程中不受力的作用
B.足球在空中下落过程中惯性变大
C.足球在地面上越滚越慢,说明运动需要力来维持
D.守门员飞身扑住了飞向球门的足球,说明力可以改变物体运动状态
D
实验1　阻力对物体运动的影响
1.实验方法
(1)控制变量法:实验中,让小车每次都从斜面顶端同一高度由静止滑下的目的是保证小车
　 相同。
(2)转换法:通过观察小车　 　来反映阻力对小车运动的影响。
2.为了让小车在竖直方向上所受重力和支持力相平衡,必须保证小车在　 　面上运动,从而只探究阻力对物体运动的影响。
3.在实验中,小车运动到斜面底端后能继续运动的原因是小车　 　。
到达斜面底端的速度　
在水平面上运动的距离
水平
具有惯性
4.在实验中,小车最后总是停下来是因为小车　 　。
5.实验中改变阻力的方法:在水平桌面铺上　 　的物体(如毛巾、棉布、木板等)。
6.实验结论:小车受到的阻力越小,小车运动得　 ,速度减小得　 　。
7.实验中假设水平面光滑无阻力,小车将保持　 　状态;可见,力不是维持物体运动的原因,而是　 　物体运动状态的原因。
8.牛顿第一定律不是直接由实验得出,是通过符合逻辑的　 　得出的正确结论。
9.小车在沿水平面运动时受重力、支持力、　 　力的作用。
10.小车从斜面顶端滑下的过程中的能量转化:　 　能转化为　 　能。
受到阻力
粗糙程度不同
越远　
越慢
匀速直线运动
改变
推理
摩擦
重力势
动
[例题]如图所示是“探究阻力对物体运动的影响”的实验装置。
[基础练]
(1)实验时,如图甲所示将棉布铺在　 　(选填“斜面”“水平木板”或“斜面和水平木板”)上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;如图乙所示,去掉棉布,再次让小车从　 　滑下,观察小车滑行的距离。
(2)实验中改变小车所受阻力大小,是通过改变　 　来实现的。
(3)由实验可以看出,运动速度相同的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离　 　。
推理可知:如果小车运动时不受阻力,它将　 　。
(4)在大量经验事实的基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括出了牛顿第一定律,所以牛顿第一定律不是直接由实验得出的,而是通过符合逻辑的　 得出的正确结论。
水平木板
斜面顶端由静止
水平面的粗糙程度
变大
保持匀速直线运动
推理　
(5)在我们已学的物理知识中,也有用到这种“实验—推理”的研究方法,如　 　(列举一例即可)。
(6)牛顿第一定律告诉了我们物体的运动　 　(选填“需要”或“不需要”)力来维持,一切物体都有保持原来　 　不变的性质。
[拓展练]
(7)实验时让同一小车从同一斜面的同一高度由静止下滑,其目的是使小车到达水平面时的　 　相同,这种研究问题的方法是　 (选填“微小量放大”“模型”或“控制变量”)法。
(8)小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的力有　 　,其合力为　 　;在水平方向受到摩擦力,这个力对小车运动状态的影响是　 　。
(9)实验中,小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是P1,P2,则P1　 　(选填“>”“<”或“=”)P2。
真空不能传声
不需要
运动状态
速度
控制变量　
重力和支持力
零
降低小车的速度
>
(10)小明还想探究“动能的大小与速度的关系”,并进行了如图丙所示实验。
①让同一小车从同一斜面上的　 　(选填“相同”或“不同”)高度由静止滑下,撞击木块,观察木块移动的距离,并得出结论。
②实验中发现两次木块移动距离都较近,于是用木板代替毛巾进行实验。这样就可以在　 　相同时,通过减小接触面的　 　来减小木块与平面的滑动摩擦力,使木块移动距离较远,实验现象更明显。
(11)通过上面的探究后,小明思考了如下的问题:如图丁所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将　 　(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。
不同
丁
压力
粗糙程度
静止
实验2　探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.测量滑动摩擦力的原理:　 　。
2.实验方法
(1)控制变量法:①控制　 　大小不变,只改变　 　,探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系;②控制　 　相同,只改变　 　,探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(2)转换法:用弹簧测力计沿水平方向　 　拉动木块,通过弹簧测力计的示数来反映滑动摩擦力的大小。
3.若要探究滑动摩擦力的大小与接触面积之间的关系,应控制压力与接触面的粗糙程度不变,可让　 　木块分别侧放、平放、竖放在同一水平长木板上,拉动木块做匀速直线运动;发现弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
二力平衡
压力
接触面的粗糙程度
接触面的粗糙程度
压力大小
同一
匀速
4.若要探究滑动摩擦力的大小与物体的运动速度之间的关系,可保持其他因素不变,用弹簧测力计拉着木块在水平长木板上以不同的速度　 运动,观察弹簧测力计示数的变化;发现弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力的大小与木块的运动速度无关。
匀速　
5.由于匀速拉动弹簧测力计不容易操作,容易造成弹簧测力计的示数不稳定,可以利用如图所示的装置进行改进;该装置的优点:不一定要　 　拉动长木板,弹簧测力计示数稳定,便于　 　。
6.实验结论:滑动摩擦力的大小跟接触面所受的　 　和接触面的　 　有关;在接触面的粗糙程度相同时,　 越大,滑动摩擦力越大;在压力相同时,接触面越　 　,滑动摩擦力越大。
匀速
读数
压力
粗糙程度
压力　
粗糙
[例题] 小君同学在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,做了如图所示的操作。
[基础练]
(1)实验中小君应该用弹簧测力计拉着木块在接触面上做　 　运动,根据　 　知识可知,木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)比较如图乙、丙所示实验可得出的结论是　 _
　。
(3)如果小君想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,他应选择　 　两次实验进行探究。
匀速直线
二力平衡
在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力
越大
甲、乙
(4)小君把木块沿竖直方向截掉一部分后,继续图甲的操作,测得摩擦力减小,由此得出结论:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他探究过程中存在的问题是　 　,改进方法是　 　。(木块各表面粗糙程度相同)
[拓展练]
(5)小君刚开始拉木块时,他的水平拉力逐渐增大,但木块仍静止,木块所受的摩擦力　 　(选填“变大”“变小”或“不变”);木块被拉动,且越来越快,小君读出某一时刻弹簧测力计的示数为2 N,他认为这时摩擦力的大小为2 N,他操作中的错误是　 　。
(6)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示,将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力方向
　 　,大小为　 　N。这样改进的好处是　 _
　 。
没有控制压力相等
将木块不同侧面放在木板上,做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数
变大
木块未做匀速直线运动
水平向右
1.4
不需要拉动木板做匀速直线运动,便于实验操
作,弹簧测力计静止,便于读数
(7)小芳在做图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为　 　N。
(8)刚开始小君做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图戊所示,木块的速度随时间变化的图象如图己所示,则木块在第7 s时的摩擦力为　 　N。
1.4
3
(9)在实验结束后,小明改用拉力传感器水平拉动木块由静止变为匀速直线运动,得到了拉力F随时间t的变化关系如图己所示,0～3 s时木块处于静止状态。分析图象可知:当木块所受的拉力F= 4.1 N,则木块受到摩擦力的大小为　 　。
A.4.1 N
B.4 N
C.4 N或者4.1 N
C
1.(2022绥化)下列有关力的说法中,正确的是(　 　)
①力是物体对物体的作用　
②物体不发生形变也能产生弹力　
③物体的重心总在物体上　
④相互平衡的两个力一定作用在同一物体上
⑤物体的运动需要力来维持　
⑥摩擦力可以为物体的运动提供动力
A.①②③ B.①④⑤
C.②⑤⑥ D.①④⑥
D
2.(2022宜昌)在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中,我国一选手从50 m高的跳台由静止出发,在空中完成了一次超高难度的1 620度旋转,获得金牌。下列说法正确的是(　 　)
A.她在空中受到重力和惯性力的作用
B.她离开轨道末端时速度越大,惯性越大
C.她的惯性越大,上升的高度越高
D.她运动到最高点时仍具有惯性
3.(2022眉山)小江和同学们参加劳动实践活动,下列关于在基地种菜的过程中涉及到的有关物理现象的分析正确的是(　 　)
A.静止在地面上的桶没有惯性
B.人行走时鞋底受到的摩擦力是滑动摩擦力
C.人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力
D.静止在水平地面上的桶受到的重力和支持力是一对平衡力
D
D
4.(2022长沙)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(　 　)
A.戴防滑手套
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
5.(2022自贡)如图所示,用5 N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动,物体B相对地面静止不动,弹簧测力计示数为2 N,下列说法正确的是(　 　)
A.必须使木板A做匀速运动才能测出B受到的摩擦力
B.A对B的摩擦力大小为2 N,方向水平向右
C.B对A的摩擦力大小为3 N,方向水平向右
D.地面对A的摩擦力大小为3 N,方向水平向右
D
B
6.(2022无锡)如图所示,用力打击一摞棋子中间的一个,该棋子由静止开始沿水平方向飞出,这表明力可以改变物体的　 　。上面的棋子由于　 　要保持原来的静止状态,同时,这些棋子因为受到　 　的作用,又落到下面的棋子上。
运动状态
7.(2022达州)如图所示,用手握住装有水的杯子静止在空中,杯子　 　(选填“具有”或“不具有”)惯性;杯子所受摩擦力的方向为　 　;若喝掉杯中一部分水后,仍按如图方式保持静止,则杯子所受摩擦力　 　(选填“增大”“不变”或“减小”)。
惯性
重力
具有
竖直向上
减小
8.(2022聊城)如图所示,玩具小车沿斜面向上运动,请做出小车所受重力的示意图。
答案:如图所示
9.(2022武汉)某同学用如图所示的实验装置探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)两次实验中让同一辆小车从同一斜面　 　滑下,目的是使小车到达水平面的初速度相同。
(2)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力　 　,向前滑行的距离变大。伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果物体受到的阻力　 ,速度就不会减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
(3)两次实验中,小车在水平面上最终都会静止下来,说明力可以改变物体的　 　。
同一高度由静止
变小
为零　
运动状态
10.(2022广元)在“探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系”的实验中。
甲 乙
(1)为了测量滑动摩擦力的大小,实验小组组装了如图甲所示的装置。实验中,水平拉动弹簧测力计,使木块做匀速直线运动,弹簧测力计示数　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)木块受到滑动摩擦力的大小,其中依据的实验原理是　 　。
等于
二力平衡
(2)上述实验中,拉动木块做匀速直线运动时,容易出现弹簧测力计示数不稳定的现象,为了解决这个问题,实验小组设计了如图乙所示的实验装置。把粗糙程度均匀的长木条放在水平桌面上,木块放在长木条上,弹簧测力计一端固定,另一端与木块相连,且保持水平状态。
①将一个重力G=2 N的木块放在长木条上,一位同学水平向左拉动长木条,另一位同学在木块相对桌面　 　时,记录弹簧测力计的示数F。
②再将相同的木块逐次逐个叠放在木块上,多次实验,并将数据填入下表中:
静止
木块的重力G/N 2 4 6 8 10
弹簧测力计的示数F/N 0.8 1.6 2.4 3.2 4.0
分析实验数据可知,在接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与压力大小成　 　。
正比

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