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力与运动
力、力与运动专题
主备人:
一、同步知识梳理
同向、共线的两个力的合力:
F合=F1+F2
合力
合力方向同F1、F2方向相同等效法备注:
合力这一部分可以稍微提一下
反向、共线的两个力的合力F合=F大-F小
合力方向与较大的力方向相同
力与运动
静止
不受外力
牛顿第一定律:
描述不受外力理想情况下的运动状态
不变
惯性:
物体保持运动状态不变的性质。
与质量有关,与是否运动、速度无关
匀直运动
F合=0
相当于不受力
大小相等
运动状态
受平衡力
方向相反
在一条直线上
在同一个物体上
改变
F合≠0
物体受不平衡力
加速运动―――――F合方向与运动方向相同
减速运动―――――F合方向与运动方向相反
曲线运动―――――F合方向与运动方向不共线
二、同步题型分析
题型1:
二力平衡
例1:
小明学习了力的知识后,对静止在水平桌面上的文具盒进行分析.下列说法正确的是( )
A.文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
B.文具盒对桌面的压力与文具盒的重力是一对平衡力
C.文具盒的重力与桌面对文具盒的支持力是一对平衡力
D.以上三对力中没有一对是平衡力
解析:
A、文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力,故A不正确;
B、文具盒对桌面的压力与文具盒的重力,这两个力方向相同且作用在两个物体上,不符合二力平衡条件,不是一对平衡力,故B不正确;
C、文具盒的重力与桌面对文具盒的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,是一对平衡力,故C正确;
D、C选项正确,故D不正确.
答案:
C.
例2:
下列四种情形中,属于二力平衡的是( )
A.
B.
C.
D.
解析:
A、图中两个力虽然大小相等、方向相反、在同一直线上,但是两个力是作用在两个物体上,故不是平衡力;
B、图中两个力大小相等、方向相反、在同一直线上,还作用在同一物体上,故是一对平衡力.
C、很显然,图中两个力大小不等,故不是平衡力;
D、图中两个力虽然大小相等、方向相反、作用在同一物体上,但两个力不在同一直线上,故不是平衡力;
答案:
B.
题型2:
牛顿第一定律
例1:
如图所示,一个小球在一段光滑弧形斜槽AB上运动,当小球A运动到B时,小球所受的全部外力突然消失,那么小球将( )
A.做匀速直线运动B.立即停止运动C.运动越来越慢D.运动越来越快
解析:
由牛顿第一运动定律可知,物体不受外力时将保持原来的运动状态不变,因此让小球从A点静止释放,运动到B点时,若一切外力全部消失,则小球的运动状态不会改变,故小球将做匀速直线运动.
答案:
A.
例2:
根据实验事实和一定的理论推理,揭示自然规律是研究科学的重要方法.如图所示,从斜面上同一高度下滑的小车.①在铺有毛巾的水平面上,运动路程很短;②如果在没有摩擦的水平面上,将做匀速直线运动;③如果在较光滑的水平面上,运动路程很长;④在铺有棉布的水平面上,运动路程较短;⑤在水平平整的木板表面上,运动路程较长.则下面的判断和排列次序正确的是( )
A.事实①④⑤,推论②③B.事实①④⑤,推论③②
C.事实①②③,推论④⑤D.事实①③②,推论⑤④
解析:
由题目给出的五个步骤可以看出,该实验的思路是令小车从斜面的同一高度下滑(控制小车到达平面时的初速度相同),然后逐步减小平面的粗糙程度,观察小车滑行的距离,进而推测出平面较光滑和绝对光滑时,小车的滑行情况,最后总结得出结论;
根据这个思路,可以判断出:
该实验的排序为:
①④⑤③②;
其中,可以通过实验观察到的是①④⑤,由推论得出的结论是③②.
答案:
B.
例3:
在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等),让校车自斜面顶端静止开始滑下.观察同一小车从同一高度滑下后,在不同表面上运动的距离如图所示.
(1)结论:
平面越光滑,小车运动的距离越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢.
(2)推理:
如果运动物体不受力,它将永远做匀速直线运动.
解析:
比较小车在不同接触面上运动的距离,可发现平面越光滑,小车运动距离越远,说明所受阻力越小,速度减小得越慢.当阻力为零时,小车将沿直线匀速运动下去.
答案:
(1)远,;小;慢;
(2)匀速直线运动.
题型3:
力与运动的关系
例1:
下列是发生在我们身边的常见物理现象,其中解释正确的是( )
A.放在水平讲台上的书处于静止状态,因为它所受重力和支持力是一对平衡力
B.推课桌时会运动,而不用力推就会停下来,说明力是物体产生运动的原因
C.足球在空中沿曲线飞行,是因为受到重力和踢力的共同作用
D.竖直上抛的足球飞行到最高处时,如果所有力突然消失,足球将保持匀速直线运动状态
解析:
A、书受重力和支持力的作用,处于静止状态,所以重力和支持力是一对平衡力,A正确;
B、推课桌时会运动,而不用力推就会停下来,是因为受到阻力作用的原因,力是改变物体运动的原因,所以B错误;
C、足球在空中飞行不受踢力作用,所以C错误;
D、竖直上抛的足球飞行到最高处时,速度为零,如果所有力突然消失,足球将保持静止状态,所以D错误.
答案:
A.
例2:
A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
甲图中两物体均处于静止状态;乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以6m/s的速度做匀速直线运动.比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是( )
A.三种情况下,A在水平方向都不受力
B.三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同
C.甲中A在水平方向不受力,乙、丙中A在水平方向都受力但受力不同
D.甲中A在水平方向不受力,乙、丙中A在水平方向都受力但受力相同
解析:
甲图中,物体A和B都静止在水平桌面上,在水平方向上处于静止状态,受到的合力为零,所以物体A水平方向不受力;
乙图中,物体A和B一起做匀速直线运动,物体B受到拉力和摩擦阻力的作用,二力平衡;物体A水平方向上不受拉力作用,因此也不受摩擦力的作用,所以物体A水平方向不受力;
丙图中,尽管速度增大,物体A和B仍然一起做匀速直线运动,分析过程与乙图相同,物体A在水平方向仍然不受力.
答案:
A.
例3:
关于力和运动的关系,下列说法中正确的是( )
A.力是维持物体运动的原因B.物体只要运动就需要力的作用
C.力是改变物体运动状态的原因D.物体受到力的作用,运动状态一定改变
解析:
A、力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故A错误.
B、物体的运动不需要力来维持,故B错误.
C、力是改变物体运动状态的原因,说法正确,故C正确.
D、如果物体受到平衡力的作用,将处于平衡状态,运动状态不变,故D错误.
答案:
C.
三、课堂达标检测
检测题1:
某次演练中,直升机悬停于高空,一伞兵(含伞)跳伞后竖直降落,其速度v与时间t的关系如图所示,在0~t3内,下列判断中正确的是( )
A.伞兵受到的重力先变大、再变小后保持不变B.伞兵受到的阻力先变大、再变小后保持不变
C.伞兵的惯性先变大、再变小后保持不变D.伞兵受到的大气压强先变大、再变小后保持不变
解析:
A、伞兵下落过程中,受到的重力不变,A错误;
B、从图象中可以看出0~t1,速度在增大,受到的重力大于阻力;从t1~t2,速度在减小,受到的重力小于阻力;从t2~t3,速度不变,重力等于阻力,重力不变,所以阻力先变大、再变小后保持不变,B正确;
C、伞兵的质量不变,惯性不变,C错误;
D、下落过程,随着高度的降低,大气压将增大,D错误.
答案:
B
检测题2:
探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图所示.
(1)实验时,每次必须使小车从斜面的同一高度滑下,这样做的目的是让小车具有相同的初速度;
(2)下表是一组同学记录的实验数据,分析表中内容可知:
水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车前进的距离就越远;
接触面
毛巾
棉布
木板
阻力的大小
大
较大
较小
小车移动的距离s/cm
18.3
22.6
26.7
(3)小丽同学通过上面的探究学习,思考了一个问题:
当自己荡秋千运动到右侧最高点时,如果自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?
她做出了以下猜想,你认为其中准确的是A.(图中的黑点表示小丽同学)
检测题3:
人站在水平地面上时,保持静止,受到重力和支持力的作用,这两个力的施力物体分别是地球和地面.这两个力的关系是平衡力(选填“平衡力”、“作用力和反作用力”).悬挂在楼板下的电灯,受到地球对它的重力和电线对它的拉力作用,这两个力的关系是平衡力(选填“平衡力”、“作用力和反作用力”).
解析:
(1)静止站在水平地面上的人处于平衡状态,受到地球所给的重力和地面的支持力,是一对平衡力;
(2)悬挂在楼板下的电灯处于平衡状态,受到地球对它的重力和电线对它的拉力是一对平衡力.
答案:
重;支持;地球;地面;平衡力;重力;拉力;平衡力.
一、专题精讲
二力平衡
1、二力平衡及平衡的条件
物体受到两个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力相互平衡.
二力平衡条件:
作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡.
2、平衡力和相互作用力的区别
“力是物体间的相互作用”的含义是两个物体间只要有作用就必然出现一对作用力与反作用力.如何判断两个力是相互作用力还是平衡力呢?
关键看这两个力的受力体是一个物体,还是两个物体.若这两个力的受力体在一个物体上且物体处于平衡状态,那么这两个力就是一对平衡力;若受力体是两个物体,则这是一对相互作用力.
惯性
物体的这种保持原来匀速直线运动状态或静止的性质叫做惯性。
1、惯性是一切物体固有的属性。
一切物体不管是否受力,不管它是否运动和怎样运动,都具有惯性;
2、惯性定律是物体不受力时的一种运动规律;
3、物体的惯性会在物体受力改变状态表现出来,由此形成的现象称惯性现象;
4、惯性不是力,描述惯性现象时应该说“由于物体具有惯性”,不能说“受惯性(力)的作用”;
5、惯性有大小,惯性大小是指外力改变物体运动状态的难易程度。
大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
例1:
如图甲所示,纸带穿过打点计时器(每隔一定时间在纸带上打下一个点)与一木块左端相连,木块在弹簧测力计作用下沿水平桌面(纸面)向右运动时,就能在纸带上打出一系列的点.图乙中①和②是打点计时器先后打出的两条纸带,与其对应的测力计的示数分别为F1、F2,木块运动的速度分别为v1、v2,那么( )
A.F1<F2,v1<v2B.F1=F2,v1<v2C.F1=F2,v1>v2D.F1>F2,v1>v2
解析:
由纸带上的点可知,相同时间内纸带运动的距离是相等的,速度是一定的,做的是匀速直线运动,相同的时间内第二个纸带运动的距离长,速度大,用关系式表示为v1<v2;和纸带连接的木块也是做匀速直线运动的,木块受到弹簧测力计的拉力和摩擦力就是一对平衡力;木块在不同的速度下,对地面的压力和地面的粗糙程度是一定的,摩擦力也就是相等的,拉力也就是相等的,用关系式表示为F1=F2.
答案:
B.
例2:
小明在用单摆做动能和势能转化的实验中,感到小球往返摆动的时间很有规律.于是猜想,小球往返摆动一次的时间可能与小球的质量、摆长l以及摆动的幅度s有关.小明用图所示的装置,对猜想进行探究.
(1)用一小球,使其摆动,记下小球往返摆动次数和所用的时间;在摆长不变的条件下,用质量不同的小球,重复实验.这一次实验小明探究的问题是:
往返一次的时间跟质量的关系,实验中小明可能忽视的一个因素是:
小球摆动的幅度应保持不变,为了准确测量小球往返摆动一次的时间,小明采取的测量方法是:
测量小球往返摆动次数为10次或20次的时间,然后求平均.
(2)若小球摆动到最低点时,绳的拉力和重力同时消失,小球将做匀速直线运动(填小球运动情况)(不计空气阻力).
解析:
(1)小球往返一次的时间可能跟质量、摆长、摆动幅度有关.在摆长不变的条件下,用质量不同的小球,重复实验.就是研究往返一次的时间跟质量的关系,但是根据控制变量法可知:
一定保持摆长和摆动幅度相同.所以小明可能忽视的一个因素是:
小球摆动的幅度应保持不变,这样实验才可能更接近实际;
为了准确测量小球往返摆动一次的时间,小明采取的测量方法是:
测量小球往返摆动次数为10次或20次的时间,然后求平均.
(2)根据牛顿第一定律我们知道,物体不受外力作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变;因此当小球摆动到最低点时,绳的拉力和重力同时消失,小球将做匀速直线运动.
答案:
(1)往返一次的时间跟质量的关系;小球摆动的幅度应保持不变;测量小球往返摆动次数为10次或20次的时间,然后求平均.
(2)做匀速直线运动.
例3:
“让我们荡起双桨,小船儿推开波浪,海面倒映着美丽的白塔,四周环绕着绿树红墙,小船轻轻飘荡在水中,迎面吹来了凉爽的风…“大多数同学是唱着这支优美的歌曲长大的.请根据这段歌词回答下列问题.
(1)风使同学们感到凉爽,主要原因是流动的空气加快了人身上汗液的蒸发.
(2)倒映的自塔是光反射而形成的虚像.
(3)小船静止在水面上时,它受到重力和浮力的作用,这两个力是一对平衡力.
(4)船桨向后划水,船向前运动,说明物体间力的作用是相互的.
解析:
(1)流动的空气加快了人身上汗液的蒸发,而蒸发吸热,使人感到凉爽;
(2)倒映的白塔是白塔在水面成的像,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,是虚像;
(3)小船在水面上,受到浮力和重力的作用,因为船静止处于平衡状态,受到的重力和浮力是一对平衡力;
(4)船桨向后划水,给水一个向后的力,水会给桨一个向前的力,所以船向前运动,这说明物体间力的作用是相互的.
答案:
(1)蒸发;
(2)反;虚;(3)平衡力;(4)前;相互.
二、专题过关
检测题1:
如图所示,弹簧测力计下挂着铁块P,其正下方的水平地面上放着一块条形磁铁Q,P和Q均处于静止状态。
已知P和Q的重力分别为G和3G,若弹簧测力计的示数为2G,则下列说法正确的是()
A.P对弹簧测力计的拉力大小为G
B.P对Q的吸引力和地面对Q的支持力大小分别为G和2G
C.P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对平衡力,大小均为G
D.弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力是一对平衡力,大小分别均为2G
答案:
B
检测题2:
一根绳子的最大承受拉力为4000 N.现在有甲、乙两队用此绳来进行拔河比赛,若两队都用大约3 000 N的拉力,则绳子将不会被拉断(填“会”“不会”).若甲队胜了乙队,则在比赛过程中,甲队对绳子的拉力等于(填“小于”“大于”“等于”)乙队对绳子的拉力.
解析:
绳子的最大承受拉力为4000N,所以两队都用大约3000N的拉力拉时,绳子将不会被拉断;
两队之间的力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,所以甲队对绳子的拉力等于乙队对绳子的拉力,之所以甲队获胜,是因为甲队的摩擦力较大;
答案:
不会,等于.
检测题3:
如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至A点,使细线处于拉直状态,由静止开始释放小球,不计摩擦,小球可在A、B两点间来回摆动.当小球摆到B点时,细线恰好断开,则小球将()
A
.在B点保持静止B.沿BE方向运动C.沿BC方向运动D.沿BD方向运动
答案:
B
三、学法提炼
1、专题特点:
(1)区分开平衡力和相互作用力
(2)理解惯性的实质
2、解题方法:
解释惯性现象时,分以下步骤:
(1)物体原来处于什么状态;
(2)由于外力作用使之相关联的物体运动状态如何改变;
(3)物体由于惯性仍然保持原来的状态。
3、注意事项:
(1)平衡力是作用在同一个物体上,相互作用力是作用在两个物体上
(2)惯性和惯性定律不同,二者不可混淆,惯性不是力,力是物体对物体的作用,力是物体间相互作用产生的。
一、能力培养
探究:
二力平衡的条件
两个力大小相等两个力方向相反
两个力在同一直线上作用在同一个物体上
综合题1:
在“探究二力平衡条件”的活动中,主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的的。
如图所示是可供选择的两种探究方案。
(1)图甲的探究方案中研究对象是小卡片,图乙的探究方案中研究对象是 。
(2)小明选择了图甲所示的探究方案。
他将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后,就在两线端挂上钩码。
这是用于探究两个力的
和 对物体平衡的影响;
(3)探究活动中还要求要把小卡片转过一个角度,然后再松手。
这样做的目的是用于探究不在 上的两个力对物体平衡的影响。
(4)两个探究方案相比较,你认为哪个方案的探究过程对实验结论的影响小一些?
为什么?
答案:
(1)小木块
(2)大小、方向(3)同一直线(4)甲 纸片没有摩擦力对二力大小关系的影响
综合题2:
学习了同一直线上二力的合成知识后,小林想如果作用在物体上的二力不在同一直线上,而是互成一定的夹角,那么合力F的大小与两个分力F1、F2的大小,是否还有F等于F1+F2的关系昵?
于是他应用教材中学过的方法,对此进行了探究.
(1)如图12所示,橡皮筋原长为AB,通过两个弹簧测力计对橡皮筋施加互成一定夹角的两个力F1和F2,使橡皮筋伸长到C,记录此时F1、F2的大小,撤去力F1和F2后,用一个弹簧测力计对橡皮筋施加一个力F的作用,为了使这个力F的作用效果与那两个力F1、F2的作用效果 ,应使橡皮筋 ,记录此时F的大小.
(2)先后两次改变F1和F2的夹角,重复步骤
(1),得到三次突验的数据如下表所示:
实验序号
F1/N
F2/N
F1和F2的夹角
合力F/N
1
4
5
θ1
8.7
2
4
5
θ2
8.3
3
4
5
θ3
7.8
备注:
θ1<θ2<θ3
分析实验数据可知,当两个力在不同一直线上时,其合力大小F F1-F2,且在F1、F2大小不变的情况下,合力F的大小随着F1与F2夹角的增大而 。
答案:
(1)相同 仍然伸长到C
(2)不等于 减小
二、能力点评
学法升华既小结
一、知识收获
1、二力平衡、平衡条件
2、牛顿第一定律、惯性定律
3、力是改变物体的运动
二、方法总结
1、观察法:
通过日常生活中观察到的运动与静止的现象进行分析思考来推理力与运动之间的关系。
理解牛顿第一定律、二力平衡等。
2、实验法:
在研究牛顿第一定律、惯性、二力平衡等知识时都要通过实验探究,通过对实验数据的分析,归纳出正确结论。
3、科学推理法:
在实验基础上,采用科学推理法,研究物体运动和力之间的关系,抽象出在不受理的情况下,物体的运动状态。
如本章的牛顿第一定律就是在实验的基础上,经过对实验数据进行分析,再次基础上进行推理建立的。
4、控制变量法:
在“探究二力平衡的条件”和“探究阻力对物体运动的影响”的实验中,要采用控制变量法。
课后作业
作业1:
当你坐在一辆行驶的汽车中,突然感觉汽车座椅的靠背在向前推你,这时汽车正在:
()
A.匀速行驶 B.加速行驶 C.减速行驶 D.正在转弯
答案:
B
作业2:
台球日益成为人们喜爱的运动项目。
下列关于台球受力及运动的说法,其中错误的是 ()
A.台球对桌面的压力与桌面对台球的支持力相互平衡
B.球杆击球时,杆对球的力与球对杆的力是相互作用力
C.击打球的不同部位,球的旋转方向不同,表明力的作用效果与力的作用点有关
D.运动
的台球在碰到桌边后会改变运动方向,表明力可以改变物体的运动状态
答案:
A
作业3:
.如图4所示,下列物体受力示意图中,物体能处于平衡状态的是()
答案:
C
作业4:
在“探究二力平衡条件的实验”中,小红与小明的实验装置分别如图21甲、乙所示.
(1)实验中应让研究对象处于 状态.
(2)小明的实验方案与小红的相比
A.有效地克服了研究对象与支承面之间的摩擦力对实验的影响B.有效地克服了研究对象与支承面之间的支持力对实验的影响
C.有效地克服了二力不在一条直线上的弊端D.有效地减小了研究对象的质量对实验的影响
(3)图乙所示实验中,小卡片的质量要尽可能 .在小卡片静止时,小明将小卡片顺时针转一个角度,松手后小卡片将会 (选填“旋转”或“翻转”),此现象说明二力平衡时两个力必须 .
(4)小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究,发现两个力的大小还有较小的差距.你认为形成差距的原因是 (答出一条即可).
答案:
(1)静止
(2)A (3)小 旋转 在同一直线上 (4)绳与滑轮之间有摩擦
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