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第8课时　牛顿第一定律　二力平衡　摩擦力　同一直线上二力的合成
【本课时知识结构】
过 基 础
1．牛顿第一定律：一切物体总保持________________状态或________状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
匀速直线运动
知识点　 　牛顿第一定律
静止
注意　1．力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因。
2．牛顿第一定律不是直接由实验得出的，而是在实验的基础上推理概括出来的。
2．惯性：物体保持原来________________状态或________状态的性质；惯性的大小只与物体的________有关。
匀速直线运动
静止
质量
注意　1．一切物体都有惯性。
2．惯性不是力，不能说“惯性力”“受到惯性”“受到惯性的作用”，只能说“具有惯性”或“由于惯性”。
1．力的合成
(1)合力：如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。
(2)同一直线上二力的合成
知识点　 　同一直线上二力的合成与二力平衡
方向关系 示意图(F1＞F2) 合力的大小 合力的方向
同向 F合＝__________ 与F1(F2)相同
反向 F合＝__________ 与F1(较大的力)相同
F1＋F2
F1－F2
2．二力平衡
(1)平衡状态：物体在力的作用下处于________状态或____________ ______状态。处于平衡状态的物体受到的合力为0。
静止
匀速直线
运动
同一
相等
相反
同一
(3)平衡力与相互作用力的比较
一对平衡力 一对相互作用力
示意图
不同点 作用在________物体上 作用在________物体上
相同点 等大、反向、共线 同一
不同
3．力与运动的关系
(1)物体受平衡力 物体运动状态不变(保持静止或匀速直线运动状态)
(2)物体受非平衡力 物体运动状态改变(合力方向与物体运动方向相同→物体速度变大；合力方向与物体运动方向相反→物体速度变小)
1．概念：两个相互________的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
接触
知识点　 　滑动摩擦力
注意　两物体没有发生相对运动，但有相对运动趋势时，产生的力是静摩擦力。
3．方向：与物体相对运动的方向________。
4．影响滑动摩擦力大小的因素
粗糙
相对运动
相反
大
大
5．增大或减小摩擦的方法
目的 方法
增大摩擦 ①________压力；②________接触面的粗糙程度
减小摩擦 ③________压力；④________接触面的粗糙程度；用滚动代替滑动；使接触面分开
增大
增大
减小
减小
过 易 错
易错点　 　根据运动状态判断物体受力情况
例1　(2025花都区一模)如图1所示，一小球沿着虚线方向做匀速直线运动，若小球只受到两个力的作用，下列能正确表示小球的受力情况的是 (　　)
A
图1
当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体一定受平衡力。
易错点　 　根据惯性现象判断物体的运动状态
例2　(2025广州改编)某种汽车安全带控制装置如图2甲，摆锤竖直悬挂时，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动，由此可判断汽车静止或正常行驶；如图乙，摆锤摆起时，锁棒锁定棘轮，安全带不能被拉动。
图2
(1)若汽车最开始静止，则由图甲到图乙说明汽车____________(选填“向西启动”或“向东启动”)。
(2)若汽车最开始匀速行驶，则由图甲到图乙说明汽车______(选填字母)。
A．向东行驶时紧急刹车
B．向西行驶时紧急刹车
C．向东行驶时紧急加速
向西启动
A
【解析】(1)略；(2)当汽车匀速行驶时，由图甲到图乙，汽车相对于摆锤向西运动。AC．若汽车向东匀速行驶，与汽车相对于摆锤运动的方向相反，则汽车在减速刹车，故A正确、C错误；B．若汽车向西匀速行驶，与汽车相对于摆锤运动的方向相同，则汽车应该在加速，而不是刹车，故B项错误。
结合惯性分析物体运动状态的方法：
易错点　 　混淆平衡力和相互作用力
例3　如图3所示，人坐在吊椅(椅面水平)上静止时，下列说法正确的是 (　　)
A．人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对平衡力
B
图3
B．人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力
C．吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力
D．人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
辨别平衡力和相互作用力的方法：
易错点　 　判断摩擦力的大小和方向
例4　(2025从化区一模改编)如图4甲，水平地面上的一木块受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小和物体的速度v与时间t的关系分别如图乙、丙所示。
图4
(1)0～2 s内，木块处于________(选填“运动”或“静止”)状态，木块所受摩擦力的大小为_____N。
(2)t＝5 s时，木块做________________，所受滑动摩擦力的大小为_____N。
静止
1
匀速直线运动
2
(3)2～4 s内，木块所受滑动摩擦力的大小与第5 s时所受摩擦力的大小________(选填“相等”或“不相等”)，判断的依据是_____________ _________________________________________________________。
相等
压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以木块所受滑动摩擦力的大小不变
例5　如图5所示，在爬杆比赛中，若小明匀速向上爬的过程中受到的摩擦力为f1；沿杆匀速下滑的过程中受到的摩擦力为f2(忽略空气阻力)。有关f1、f2的方向，下列说法正确的是(　　)
A．f1、f2均竖直向下
B．f1竖直向上，f2竖直向下
C．f1、f2均竖直向上
D．f1竖直向下，f2竖直向上
C
图5
1．判断摩擦力的大小和方向，首先要判断是静摩擦力还是滑动摩擦力：
类型 大小 方向
静摩擦力 利用二力平衡求大小 与相对运动趋势的方向相反
滑动 摩擦力 根据压力大小和接触面的粗糙程度这两个因素变化分析其大小变化；当物体处于平衡状态时，可利用二力平衡求大小 与相对运动的方向相反
2．摩擦力方向与相对运动(趋势)的方向相反，并不一定与物体运动方向相反，也可能与物体运动方向相同，充当动力。如随倾斜传送带上行的物体，受到的摩擦力为其动力，方向与相对传送带运动趋势的方向相反，与自身运动方向相同。
过 实 验
实验　 　探究二力平衡的条件(教材重点实验)
例1　在“探究二力平衡的条件”实验中：
(1)当物体处于静止状态或________________状态时，它受到的力是相互平衡的。
(2)如图6所示，你认为利用水平桌面上的装置______(选填“甲”或“乙”)进行实验更科学，主要原因是______________________________。
匀速直线运动
图6
甲
可以减小摩擦力对实验的影响
(3)实验中，通过调整____________________来改变小车两侧所受拉力的大小。
(4)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____________。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____________。
托盘中砝码的质量
图6
大小相等
方向相反
(5)保持两托盘内砝码的质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，小车________(选填“能”或“不能”)平衡，这一操作是为了探究________________________________________。
(6)为减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较______(选填“大”或“小”)的砝码进行实验。
不能
图6
相互平衡的两个力是否作用在同一直线上
大
实验　 　探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关(课标必做实验)
例2　在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验中，同学们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：①接触面所受的压力；②接触面的粗糙程度。根据猜想，同学们设计了如图7所示的实验，其中木块各个面的粗糙程度相同。
图7
(1)为了测量摩擦力，同学们用弹簧测力计水平拉动木块，使木块沿水平长木板做____________运动，此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小________。
匀速直线
相等
(2)同学们进行了甲、乙、丙三次实验，请根据实验现象，将下面记录实验数据的表格补充完整。
实验序号 实验条件 弹簧测力计示数F/N
甲 木块 较光滑的木板 _______
乙 木块上放一个砝码 较光滑的木板 _______
丙 木块 较粗糙的木板 _______
1.8
2.2
2.6
①通过比较__________两次实验，可验证猜想①，得出的结论是当接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力________。
②通过比较__________两次实验，可验证猜想②，得出的结论是______________________________________________。
甲、乙
实验序号 实验条件 弹簧测力计示数F/N
甲 木块 较光滑的木板 _______
乙 木块上放一个砝码 较光滑的木板 _______
丙 木块 较粗糙的木板 _______
越大
甲、丙
当压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大
(3)有同学认为滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关，于是设计了以下两种实验方案：
A．将木块竖直切去一半，如图丁，重复(1)的操作过程，比较甲和丁中弹簧测力计的示数；
B．将木块侧放，如图戊，重复(1)的操作过程，比较甲和戊中弹簧测力计的示数。
你认为更合理的实验方案是______(选填“A”或“B”)，原因是________________________________________。
B
A方案没有控制木块对接触面的压力相同
(4)小杨将实验装置改进成如图8所示的样子，拉动水平木板A向右加速运动时，木块B受到的摩擦力方向是____________，当木块B相对地面静止时，弹簧测力计的示数________(选填“大于”“小于”或“等于”)木块B受到的滑动摩擦力。
水平向右
图8
等于
过 考 点
考点　 　牛顿第一定律　惯性
1．图9是某同学跳远过程的示意图。若该同学跳到最高点时受到的力全部消失，则他会 (　　)
A．静止　
B．竖直下落
C．继续做曲线运动　
D．向右做匀速直线运动
D
图9
2．(2025南武中学二模)如图10所示，在一起交通事故中，车头受到汽车所载水泥管的冲击，严重挤压变形。下列关于事故原因的判断正确的是 (　　)
A
图10
A．是汽车紧急刹车造成的，说明水泥管具有惯性
B．是汽车突然加速造成的，说明水泥管具有惯性
C．是汽车紧急刹车造成的，说明汽车具有惯性
D．是汽车突然加速造成的，说明汽车具有惯性
3．(2022广州)如图11，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
图11
【解析】列车停在平直轨道上，车厢中小球b静止，列车启动后，车厢由于受到牵引力的作用而改变了运动状态，忽略桌面对小球b的摩擦及空气的影响，小球b在水平方向上没有受到力的作用，由于具有惯性将保持静止，故小球b相对于路灯a的位置不发生改变，故A选项正确，BCD选项错误。故选A。
考点　 　二力平衡　同一直线上二力的合成
4．下列是某物体在不同运动状态下的频闪照片(每隔0.1 s拍摄一次)，箭头表示物体的运动方向，其中物体可能受到平衡力作用的是 (　　)
B
5．(2024黄埔区期末改编)如图12甲所示，缆车沿着索道斜向上做匀速直线运动，其示意图如图乙所示。若车厢的重力为G，吊杆对车厢的拉力为F1，车厢对吊杆的拉力为F2，不计空气阻力，下列说法正确的是 (　　)
A．F1与G的合力不为0
B．F1的方向为沿着索道斜向上
C．F1与F2是一对平衡力
D．F1与F2是一对相互作用力
D
图12
【解析】AB．缆车沿着索道斜向上做匀速直线运动，处于平衡状态，且只受重力G和拉力F1的作用，故F1与G是一对平衡力，这两个力大小相等，方向相反。所以F1与G的合力为0，F1的方向与重力G的方向相反，竖直向上，故AB错误；CD．F1为吊杆对车厢的拉力，F2为车厢对吊杆的拉力，这两个力为一对相互作用力，故C错误，D正确。故选D。
6．雨滴在竖直下落的过程中，受到重力和空气阻力的作用，其中空气阻力会随着雨滴下落速度的增大而增大。若一雨滴所受重力为6×10－4 N，其从A点竖直下落至D点的过程如图13甲所示，其中雨滴在BD段匀速下落。
答图1
图13
(1)请在图乙的方框内画出雨滴经过C点时的受力示意图(用黑点表示雨滴)。
如答图1所示
(2)雨滴在AB段某时刻所受阻力为2×10－4 N，则该时刻雨滴所受合力大小为___________N，合力的方向为____________，雨滴的速度大小将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
4×10－4
竖直向下
变大
考点　 　摩擦力
7．(2024广州)如图14，把吸盘压在竖直的玻璃墙上，挤出空气，它就“吸”在玻璃墙上静止不动，则吸盘所受的摩擦力 (　　)
A．方向竖直向下　
B．方向竖直向上
C．大于其所受的重力　
D．小于其所受的重力
B
图14
8．(2025番禺区一模改编)装有水的容器在大小为10 N，方向向右的恒力F作用下沿水平方向运动，如图15甲所示，在MN段容器中的水少于OP段。容器在MN和OP段所受的摩擦力分别为f1、f2，对应的速度—时间图像如图乙所示。下列判断正确的是 (　　)
A．f1＝f2　 B．f1＞f2
C．f1＜f2　 D．OP段和MN段的水平地面粗糙程度相同
图15
A
【解析】由题图乙可知，容器在MN段与在OP段均做匀速直线运动，则其在水平方向上所受的拉力大小等于摩擦力大小，由于拉力大小不变，故f1＝f2＝10 N，故A正确，BC错误；MN段容器中的水少于OP段，故容器对水平地面的压力较小，由于f1＝f2，故MN段水平地面的粗糙程度较大，故D错误。故选A。
9．(2025天河中学二模)将一块粗糙的木板竖直固定起来，用大小为10 N的压力F1把一块重为6 N 且表面粗糙程度相同的木块压在木板上，木块以速度v1匀速下滑，如图16甲所示。若将木板水平放置，用同样大小的压力F2作用在同一木块上，在拉力F3的作用下木块以速度v2向右匀速运动，如图乙所示，已知v1＝v2。
图16
(1)若图甲中木块受到的摩擦力为f1，图乙中木块受到的摩擦力f2，则f1______f2 (选填“＞”“＜”或“＝”)。
＜
(2)若图乙中同时撤去F2和F3，则木块________(选填“会”或“不会”)立即静止，此时木块所受的摩擦力f3与f2相比将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
不会
变小
图17
10．(2022广州节选)如图17甲，工人将重500 N的货物推入静止的货柜中(忽略空气阻力)。在货柜的水平底面上，货物受到水平向右大小为100 N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1 s，在B点撤去F，货物继续运动0.5 s停在D点。
(1)用“　”表示货物，在图乙的方框中画出货物在C点的受力示意图。
图17
如答图2所示
答图2
(2)货物到达A点时开始计时，请在图丙中画出0～1.2 s内货物所受摩擦力的大小随时间变化的图像。
如答图3所示
答图3
参考答案
过基础
知识点1　1．匀速直线运动　静止
2．匀速直线运动　静止　质量
知识点2　1．(2)F1＋F2　F1－F2
2．(1)静止　匀速直线运动　(2)同一　相等　相反　同一
(3)同一　不同
知识点3　1．接触　2．①粗糙　③相对运动　3．相反　
4．①大　②大　5．①增大　②增大　③减小　④减小
过易错
例1　A
例2　(1)向西启动　(2)A
【解析】(1)略；(2)当汽车匀速行驶时，由图甲到图乙，汽车相对于摆锤向西运动。AC．若汽车向东匀速行驶，与汽车相对于摆锤运动的方向相反，则汽车在减速刹车，故A正确、C错误；B．若汽车向西匀速行驶，与汽车相对于摆锤运动的方向相同，则汽车应该在加速，而不是刹车，故B项错误。
例3　B
例4　(1)静止　1　(2)匀速直线运动　2
(3)相等　压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以木块所受滑动摩擦力的大小不变
例5　C
过实验
例1　(1)匀速直线运动　 (2)甲　可以减小摩擦力对实验的影响
(3)托盘中砝码的质量　(4)大小相等　方向相反
(5)不能　相互平衡的两个力是否作用在同一直线上　(6)大
例2　(1)匀速直线　相等
(2)1.8　2.2　2.6　①甲、乙　越大　②甲、丙　当压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大
(3)B　A方案没有控制木块对接触面的压力相同
(4)水平向右　等于
过考点
1．D　2．A
3．A　【解析】列车停在平直轨道上，车厢中小球b静止，列车启动后，车厢由于受到牵引力的作用而改变了运动状态，忽略桌面对小球b的摩擦及空气的影响，小球b在水平方向上没有受到力的作用，由于具有惯性将保持静止，故小球b相对于路灯a的位置不发生改变，故A选项正确，BCD选项错误。故选A。
4．B
5．D　【解析】AB．缆车沿着索道斜向上做匀速直线运动，处于平衡状态，且只受重力G和拉力F1的作用，故F1与G是一对平衡力，这两个力大小相等，方向相反。所以F1与G的合力为0，F1的方向与重力G的方向相反，竖直向上，故AB错误；CD．F1为吊杆对车厢的拉力，F2为车厢对吊杆的拉力，这两个力为一对相互作用力，故C错误，D正确。故选D。
6．(1)如答图1所示　(2)4×10－4　竖直向下　变大
答图1
7．B
8．A　【解析】由题图乙可知，容器在MN段与在OP段均做匀速直线运动，则其在水平方向上所受的拉力大小等于摩擦力大小，由于拉力大小不变，故f1＝f2＝10 N，故A正确，BC错误；MN段容器中的水少于OP段，故容器对水平地面的压力较小，由于f1＝f2，故MN段水平地面的粗糙程度较大，故D错误。故选A。
9．(1)＜　(2)不会　变小
10．(1)如答图2所示　 (2)如答图3所示
答图2
答图3

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