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专题十一 力 弹力 重力 摩擦力
课程要求
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1、通过常见实例或实验，了解重力、弹力和摩擦力，认识力的作用效果。
2、用示意图描述力。会测量力的大小。
基础知识梳理
基础知识梳理
一、力及其描述
1.力
（1）定义：力是物体对物体的作用。用字母F来表示
（2）单位：牛顿，简称牛，符号是N。托起两个鸡蛋所用的力大约是1N。
注意：①力不能脱离物体而单独存在。
②产生力的作用与是否接触无关。
2.力的作用效果
力的作用效果有两种：力能改变物体的形状，使它发生形变；力可以改变物体的运动状态。
注意：
（1）力的作用效果的两个方面可以同时发生，也可以单独发生。
（2）物体运动状态的改变分为三种情况：①仅速度大小发生改变；②仅运动方向发生改变；③速度大小和运动方向同时改变。
3.力的三要素及示意图
（1）力的三要素：力的大小、方向、作用点
（2）力的示意图：在受力物体上沿着力的方向画一条线段，在线段末端画一个箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。
注意：力越大，线段应该越长。如果知道力的大小，就要在力的示意图旁边用数字和单位表示出来。
4.力的作用是相互的
一个物体对另一个物体施力时，另一个物体也同时对它施加力的作用。
注意：相互作用力大小相等，方向相反，作用在两个不同的物体上，且作用在同一直线上。物体间的两个相互作用力同时产生、同时消失。
二、弹力与弹簧测力计
1、弹力
（1）定义：物体由于发生弹性形变而产生的力
（2）大小：与物体的弹性强弱和形变程度的大小有关
（3）方向：与施力物体发生弹性形变的方向相反
（4）常见弹力：压力、拉力、支持力等
2、弹簧测力计
（1）原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越大。弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比，所以弹簧测力计上的刻度是均匀的。
（2）使用：
①沿弹簧的轴线方向轻拉几次，检查指针、弹簧和外壳之间是否有过大摩擦
②认清量程、分度值
③检查零点（调零）：检查指针是否指零刻度线，如果未指零刻度线，要先调零；若调不到零刻度线上，则应记好零点误差
④拉力的方向与弹簧的轴线方向一致，以免挂钩杆与外壳之间产生过大摩擦
⑤读数时，视线要与指针所对的刻度线垂直
三、重力
1、重力
由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，通常用字母G表示。
2、重力的大小
（1）公式：G=mg，其中G表示重力
（2）单位：单位是N，g是一个常数，在地面附近，g=9.8N/kg。
3、重力的方向
重力的方向总是竖直向下的；“竖直向下”是指与水平面垂直向下的方向
4、重心
定义：地球吸引物体的每一部分。但是，对于整个物体，重力作用的表现就好像它作用在某一个点上，这个点叫做物体的重心。
说明：
（1）形状规则、质量分布均匀的物体的重心在它的几何中心。
（2）质量分布不均匀的物体，重心的位置与物体的形状和物体的质量分布情况有关
（3）物体的重心不一定在物体上，如质量分布均匀的圆环的重心在圆环的圆心上，而不在圆环上。
（4）为了研究问题方便，在受力物体上画力的示意图时，常常把力的作用点画在重心上。
四、摩擦力
1.滑动摩擦力
（1）定义：两个相互接触的物体，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，这种力叫做滑动摩擦力。
（2）摩擦力产生条件：①接触面不光滑；②两物体相互接触且产生压力；③两物体间发生相对运动或有相对运动的趋势。（三个条件必须同时具备）
（3）方向：摩擦力的方向一定与物体相对运动（或相对动趋势）方向相反，而不是与运动方向相反，有时与运动方向相同。
（4）作用效果：总是阻碍物体之间的相对运动或相对运动趋势。
（5）三种摩擦
①静摩擦：两个相互接触的物体将要发生而尚未发生相对运动时产生的摩擦
②滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上相对滑动时产生的摩擦
③滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦
2.影响滑动摩擦力大小的因素
滑动摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
3.摩擦的利用与防止
（1）增大摩擦力的方法：①增大压力②使接触面更粗糙③边滚动为滑动
（2）减小摩擦力的方法：①减小压力②使接触面更光滑③边滑动为滚动④使接触面分离。
经典例题解读
经典例题解读
1.使用弹簧测力计时，下列注意事项中错误的是( )
A.使用前必须检查指针是否指在零刻度线处
B.使用中，弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
C.所测力的大小不能超出测量范围
D.弹簧测力计必须竖直放置，不得倾斜
答案：D
解析：A.每次使用弹簧测力计时都要观察指针是否指在零刻度线处，故A正确，不符合题意；
B.使用中，弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦，否则会影响实验的结果，故B正确，不符合题意；
C.加在弹簧测力计上的力，不能超出弹簧测力计的测量范围，否则会损坏弹簧测力计，故C正确，不符合题意；
D.测量力的大小时，只要保证力的方向与弹簧的轴线一致即可，不一定竖直放置，故D错误，符合题意。
故选D。

2.图6-2-7中甲、乙、丙、丁四根弹簧完全相同，甲、乙左端固定在墙上，图中所示的力F均为水平方向，大小相等，丙、丁所受的力均在一条直线上。四根弹簧在力的作用下均处于静止状态，其长度分别是。下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
答案：B
解析：由题图可知，图甲和图丙中的力都会使弹簧伸长，图乙和图丁中的力都会使弹簧压缩。在图甲中，墙对弹簧施加的力等于F，方向水平向左，所以图甲和图丙中弹簧的受力情况相同，效果相同，故弹簧伸长的长度相同，所以；在图乙中，墙对弹簧施加的力等于F，方向水平向右，所以图乙和图丁中弹簧的受力情况相同，效果相同，故弹簧缩短的长度相同，所以。

3.小明的质量是50kg，当他站在地面上时受到的重力的方向是______________，大小是_________N，与重力相平衡的力是________ _。
答案：竖直向下;500;支持力
解析：小明站到地面上时受到的重力的方向是竖直向下的，重力的大小。
与重力相平衡的力是支持力。

4.形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的_____上.如图所示为质量分布均匀但形状不规则、带有小孔的薄木板，请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它的重心.
（1）操作方法：________________.
（2）判断方法：________________为薄木板的重心.
（3）实验中没有利用到的物理知识：________.（填写序号）
①二力平衡的条件
②重力的方向是竖直向下的
③重力的大小跟物体质量成正比
答案：几何中心
（1）用细棉线系住薄木板的一小孔，悬挂在铁架台上，用笔和刻度尺沿细棉线画出过小孔的竖直线；同理，画出过另一小孔的竖直线
（2）与的交点
（3）③
解析：薄木板静止时，薄木板受到的拉力和重力是一对平衡力，由二力平衡的条件可知，拉力和重力作用在同一直线上，又由于重力的方向是竖直向下的，因此重心一定在沿细棉线画出的竖直线上；系住不同的小孔将薄木板悬挂，画出两条竖直线，两条线的交点就是薄木板重心的位置.
5.“低碳生活,绿色出行”,如今自行车成为了人们在短距离出行时更加青睐的交通工具.如图给出的选项中,能够减小摩擦的是( )
A.给自行车轴加润滑油
B.自行车脚踏板表面粗糙不平
C.轮胎上有凸起的条纹
D.刹车时用力捏紧车闸
答案：A
解析：A、给自行车轴加润滑油，在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力；故A符合题意；
B、自行车脚踏板表面粗糙不平，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．故B不合题意；
C、轮胎上有凸起的条纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．故C不合题意；
D、刹车时用力捏紧车闸，在接触面的粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力；故D不合题意．
6.小明在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，提出了以下猜想.
猜想一：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度有关.
猜想二：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关.
猜想三：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关.
小明通过如图所示的实验验证猜想.验证猜想二和猜想三的实验数据如下表.
次数
1
2
3
4
5
接触面
木板
木板
木板
棉布
毛巾
压力/N
1.0
1.5
2.0
1.0
1.0
弹簧测力计示数/N
0.4
0.6
0.8
0.5
0.6
回答下列问题.
（1）实验中，小明用弹簧测力计水平拉着木块在水平面上做匀速直线运动，其目的是使滑动摩擦力的大小_______（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计的示数.
（2）为验证猜想一，小明用弹簧测力计水平拉着木块沿水平方向以不同的速度在木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计示数相同，说明滑动摩擦力的大小与速度_______.
（3）分析_______次实验可验证猜想二，在接触面不变的条件下，滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小_______.
（4）分析1、4、5次实验，小明得出，在压力相同的条件下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，老师提出小明的实验设计应加以改进，应控制在_______相同的条件下粗糙程度不同.
【拓展】小明完成实验后，将长木板一端支起，用弹簧测力计沿平行斜面方向向上拉着木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为0.92 N，则木块对木板的压力为_______N.已知木板长0.5 m，支起的高度为0.3 m，木块重1 N.
答案：（1）等于
（2）无关
（3）1、2、3；成正比
（4）接触面材料
【拓展】0.8
解析：（3）依据控制变量法的要求，若要探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系，应控制接触面的粗糙程度相同，因此应选用1、2、3次实验中的实验数据进行比较，分析得出，在接触面的粗糙程度不变时，滑动摩擦力的大小与接触面所受压力大小成正比；
（4）小明控制压力一定，分别拉动木块沿粗糙程度不同的平面运动，以探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响情况，由于接触面的材料分别是木板、棉布、毛巾，不符合控制变量法的要求，故应改为使用材料相同但粗糙程度不同的接触面进行实验；
【拓展】木块从底端沿斜面向上做匀速直线运动到顶端时，弹簧测力计的拉力做的功为总功，克服摩擦力做的功为额外功，克服木块重力做的功为有用功，则，即；由于其他条件一定时，滑动摩擦力与压力成正比，且在木板上运动时，压力与摩擦力的比值为，则当摩擦力为0.32 N时，压力为.
方法技巧点拨
方法技巧点拨
一、施力物体与受力物体的判断
1、弹力
（1）施力物体：产生形变的物体。如：书本放在桌子上，桌子因为受力产生向下的形变，对书本有向上的支持力。则桌子为施力物体。
（2）受力物体：与施力物体接触的物体。如：书本放在桌子上，桌子对课本的支持力中，桌子为施力物体，与其接触的书本即为受力物体。
2、重力
（1）施力物体：相对于地球上的物体，重力的施力物体为地球。
（2）受力物体：地球上的物体受到重力，物体本身即为受力物体。
3、摩擦力
施力物体：无论哪种摩擦力，物体所受摩擦力均来自于与物体所接触的接触面。
二、力的方向的判断
1、弹力
（1）支持力、压力：弹力方向与接触面垂直，并从施力物体指向受力物体。
（2）弹簧弹力：当弹簧处于拉伸状态，弹力由两端指向弹簧中点；当弹簧处于压缩状态，弹力有弹簧中点指向两端。
2、重力
重力方向一直为“竖直向下”与水平面垂直。
3、摩擦力
摩擦力的方向与受力物体的运动趋势方向相反。
运动趋势的判断方法：把接触面想象成光滑平面，在光滑平面上的运动方向即为运动趋势方向。

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