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第5课　运动和力
一、机械运动的相对性
(一)机械运动
1.机械运动：一个物体相对于另一个物体在空间位置上的变化。
2.比较物体运动快慢的两种方法：比较相同时间内通过的路程或比较通过相同的路程所用的时间。
(二)参照物
判断物体运动或静止时被选作标准的物体叫做参照物。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。选择不同的参照物来分析同一物体的运动情况，会得出不同的结论，所以运动和静止是相对的。
(三)运动和静止是相对的
分析同一物体的运动情况，选择不同的参照物，会得出不同的结论，所以运动和静止是相对的。
(四)速度
1.速度的概念：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.速度的计算公式：速度＝，即v＝。
3.速度的单位：米/秒，符号：m/s。常用单位还有：千米/时，符号：km/h。常见单位间的换算：1m/s＝3.6km/h。
4.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。
二、牛顿第一定律(惯性定律)
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)，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.牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
3.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过推理概括出来的。
4.物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。惯性是一切物体的属性。一切物体在任何时候、任何状态下都具有惯性。
【知识拓展】
1.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。
2.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均无关。
3.探究力对物体运动状态改变的影响：小车在水平面上运动距离越远，说明外力对小车的运动状态改变得越慢。
三、二力平衡
1.物体处于静止或匀速直线运动状态时，称为平衡状态。物体处于平衡状态时，受到的力叫平衡力。
2.二力平衡的条件：作用在一个物体上的两个力，如果______
________，__________，并且____________________(同物、等大、反向、同线)，那么这两个力就相互平衡。
大小
相等
方向相反
作用在同一条直线上
3.二力平衡条件的应用
(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(静止或匀速直线运动)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、方向发生改变)时，物体受到非平衡力的作用。
四、运动和力的关系
【知识拓展】
1.在判断物体是否受平衡力时，要注意运动的方向性，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。
4.物体是否受平衡力作用，需要分析是否能保持原来的运动状态。物体运动的瞬间速度为0，但如果不能保持静止状态，则受力不平衡。
5.物体在非平衡力作用下，不能保持静止状态或匀速直线运动状态，向较大力的方向作加速运动。
[杭州校级模拟]如图所示是小平周末同家人出门在路上行驶时的两个画面，不能用于判断小平(甲车中)正在
运动的参照物是(　　)
类型一　机械运动的相对性
A.路面
B.路旁的广告牌
C.驾驶车辆的爸爸
D.旁边经过的车辆乙
C
跟踪训练1 [浙江十二校联考]如果没有参照物，则不能
对物体的运动状态进行准确描述。下列说法正确的是(　　)
A.只能选择静止的物体作为参照物
B.选择不同的参照物来描述同一个物体的运动状态，可能得出不同结论
C.地球同步卫星围绕地球飞行时，以地面为参照物，卫星是运动的
D.人在上升的电梯中，以地面为参照物，人是静止的
B
如图所示是小球下落过程中每隔相等时间曝光一次所得的照片，其中小球运动的参照物可以是________________，比较小球在相等时间内通过的__________，可知小球的速度越来越__________。
类型二　速度的分析与计算
地面(合理即可)
路程
大
跟踪训练2 [嘉兴南湖区一模]如图甲所示，交警利用无人机对高速公路通行情况进行实时监测。无人机上安装有摄像机，在
飞行过程中，以地面为参照物，摄像机是__________的(选填
“运动”或“静止”)。图乙所示是无人机上升到某高度后水
平飞行的v－t图像，它在第20s时的速度为__________m/s。
运动
10
小科骑自行车时发现，在不同的路面上，停止踩脚踏板，车都能继续运动一段距离。于是小科作出了以下猜想。
猜想一：车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关。
猜想二：车运动的距离可能与车速有关。
为验证猜想，他用丝绸、棉布、小球、斜面和长木板进行模拟实验，如图所示。
类型三　探究牛顿第一定律
(1)验证猜想一，应分别将丝绸、棉布铺在__________上(选填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”)，并完成实验。
(2)请用所给的器材，设计一个验证猜想二的实验方案(要求简要
叙述实验步骤和预期实验结果)：___________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
长木板
先后三次将小球从斜面的不同高度处静止释放，测量并记录小球在粗糙程度相同的水平面上运动的距离。如果三次小球在粗糙程度相同的水平面上运动的距离不同，说明小球在水平面上的运动距离与速度有关
(3)小科实验结束后反思，若探究“阻力对物体运动的影响”，那么可以通过比较起始速度相同的同一小球，在不同水平面上
运动的距离或_________________________________________来判断阻力对物体运动的影响。
时间(或小球速度改变的快慢，合理即可)
跟踪训练3 [山海联盟联考]小科在实验室按图示进行探究牛顿第一定律的实验，三次都让小车从同一斜面同一高度由静止下滑。
(1)实验中可以通过__________________________来判断三种不同表面对小车产生的摩擦力(阻力)的大小。
小车在水平面上运动的距离
(2)根据实验现象，并经过科学推理可得出结论：____________ ___________________________________________。
(3)小杭做这个实验时，把毛巾、棉布从斜面一直铺到水平面，
请判断该操作是否合理并说明理由：______________________ ____________________________。
运动的物体不受外力作用时，将做匀速直线运动(合理即可)
不合理，没有控制小车到达水平面时的初速度相同
[杭州拱墅区一模改编]地震时，震源的振动同时以横波和纵波两种形式向外传播，两种波在地壳中的传播速度并不一样；纵波到达时，人会感到上下颠簸，横波到达时，人会感到左右摇摆。台湾花莲发生地震时，某监测站测得两种地震波传播时距离(s)与时间(t)的关系图像如图甲所示，回答下列问题：
类型四　探究二力平衡的条件
(1)花莲地震发生时，杭州等地有明显震感。地震波到达时，正在教室上课的小乐先感觉到房子__________(选填“左右摇摆”或“上下颠簸”)，教室的吊灯在横波到达时发生明显的晃动，
若某时刻吊灯状态如图乙所示，在图中相应位置画出吊灯所受
重力示意图(A为吊灯重心)，该吊灯受力__________(选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)若某监测站测得此次地震的两种波先后到达的时间差为10s，
则震源到该监测站的距离为__________km。
上下颠簸
不平衡
90
【答案】 (1)如答图所示。
【解析】 (1)根据图甲可知，相同时间内纵波通过的距离大于横波，因此纵波先到达小乐所在的教室，则小乐先感觉房子上下颠簸。重力的方向竖直向下，作用在物体的重心上，据此画出吊灯所受重力的示意图。此时吊灯在晃动，不处于静止或匀速直线运动状态，受力不平衡。(2)根据图甲可知，v纵＝
＝10s，解得s＝90km。
跟踪训练4 [台州中考]为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。
(1)选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是__________
________________________。
(2)将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要
满足的条件是_____________________，物体才处于静止状态。
减小研究
对象的自重对实验的影响
作用在同一条直线上
(3)如图乙所示，启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续
这项研究的目的是______________________________________ ____________________________________________。
探究作用在运动中的物体上的两个力的大小满足什么条件时，物体才能保持匀速直线运动
[宁波海曙区一模]如图
所示是我国宇航员在太空失重环境下演
示的钢球碰撞实验：实验中右侧钢球质
量为m0，处于悬空静止状态；左侧选用
了6种质量不同的钢球，其质量大小关
系为m1＞m2＞m3＞m4＞m5＞m6(m4＝m0)。将左侧钢球均以速度v0向右推出，正面撞击右侧钢球，记录撞击后两球的运动状态，撞击后左侧钢球速度大小关系为v1＞v2＞v3，v5＞v6。实验中钢球均无旋转、无相互摩擦。
类型五　运动和力的关系
实验 次数 左侧钢球 质量 右侧钢 球质量 左侧钢球撞 击后运动状态 右侧钢球撞击
后运动状态
1 m1 m0 向右运动，速度v1 向右运动
2 m2 m0 向右运动，速度v2 向右运动
3 m3 m0 向右运动，速度v3 向右运动
4 m4 m0 ▲ 向右运动
5 m5 m0 向左运动，速度v5 向右运动
6 m6 m0 向左运动，速度v6 向右运动
(1)原来静止的右侧钢球被撞击后会运动起来，说明__________
_______________。
(2)根据1、2、3三组实验数据可知：当左侧钢球质量大于右侧钢球质量时，左侧钢球撞击后的运动方向与原运动方向__________。
(3)请根据上表实验数据合理推测：第4次实验中，左侧钢球撞
击后的运动状态为__________(选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。
力能改变
物体的运动状态
相同
静止
跟踪训练5 [杭州中考]小金用脚将足球踢出，足球在地面上
运动了一段距离后停下。下列分析错误的是(　　)
A.踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的
B.球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性
C.球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用
D.球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将立即静止
D
【解析】 根据牛顿第一定律可知，一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。球在运动过程中速度不为0，若此时一切外力突然消失，球将以当前速度做匀速直线运动。
[湖州二模]某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作的水火箭如图甲所示，并进行飞行高度测试实验。水火箭的结构如图乙所示。
类型六　根据运动和力的综合解答
将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。
(1)使水火箭运动状态发生改变的施力物体是______________。
(2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为
测量_________________________来间接反映这个高度。
水(或水和空气)
水火箭在空中上升的时间
(3)如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞，到C处达到最高点的运动情况，照相机每隔0.2s曝光一次，从拍摄
的照片可以看出，判断水火箭运动情况是_____________(选填“匀
速直线运动”或“变速直线运动”)，并说明理由：_____________
_______________________________。
变速直线运动
水火箭在相
同时间间隔内通过的距离不相等
(4)如表所示是水火箭的部分评价量表：
评价 指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t≥6s 火箭能顺利升空，在空中的上升时间3s≤t＜6s 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t＜3s或不能升空
如图丁所示是小组同学实验时记录的水火箭的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由：______________________________________________ ____________________。
优秀。该水火箭在空中顺利上升，且上升时间为8s，符合优秀的评价指标
【方法指导】
应用运动和力的关系分析问题的两种基本步骤：
1.①确定研究对象；②判断运动状态；③进行受力分析。
2.①确定研究对象；②进行受力分析；③判断运动状态。

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