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苏科版九年级物理学习共同体中考复习专题 《第9章 力与运动》考点梳理(无答案)
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第九章力与运动知识梳理
9.1 二力平衡
知识点解读
一、什么是平衡
1.物体在几个力的作用下保持静止或匀速直线运动,我们就说该物体处于平衡状态。
物体的平衡
匀速直线运动
匀速转动
静平衡
动平衡
2.物体的平衡状态可分为:⑴平动平衡;⑵转动平衡。其中的平动平衡包括:①物体保持静止状态;②物体保持匀速直线运动。转动平衡包括:①物体处于静止状态;②物体匀速转。
二、二力平衡
1.当物体在两个力的作用下处于平衡状态(保持静止或匀速直线运动)时,这两个力就相互平衡,简称二力平衡;若物体在三个力的作用下处于平衡状态时,这三个力就相互平衡,简称为三力平衡;……类推。
2. 二力平衡的条件:当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上时,两个力才能平衡。
二力平衡
同体——作用在同一物体上
共线——两个力作用在同一直线上
等值——两个力大小相等
反向——两个力方向相反
⑴条件小结:
⑵和相互作用力(作用力和反作用力)的区分
作用力和反作用力
异体——作用在相互作用的两个物体上
共线——两个力作用在同一直线上
等值——两个力大小相等
反向——两个力方向相反
⑶牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
三、运动图像的识别和应用
1.物体在处于运动状态时,其速度或位置可能在不断的变化,因此可采用图像法加以研究。常用的图像有速度—时间图像()和路程—时间图像()。
⑴速度()—时间图像()图像:在平面直角坐标系中,用纵轴(向上的方向)表示物体运动的速度,用横轴(水平向右的方向)表示运动的时间,这样可以反映出物体运动时的速度随着时间变化的规律。
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
50
40
30
20
10
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
5
4
3
2
1
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
A B C
v/m·s-1
t/s
0 2 4 6 8 10 12
15
12
9
6
3
v/m·s-1
t/s
0 5 10 15 20 25
25
20
15
10
5
D E
以上的几个运动图像中,物体的运动情况分别是:
A.物体的速度为15m/s并且保持不变,做匀速运动,直到第5秒末;
B.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第5秒时的速度为15m/s,做加速运动;
C.物体从15m/s开始减速,到第5秒时静止(速度0),做减速运动;
D.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第4秒时的速度为9m/s,此阶段做加速运动;从第4秒到第12秒时物体的速度保持为9m/s不变,做匀速运动;
E.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第15秒时的速度为25m/s,此阶段做加速运动,但速度的变化不是均匀变化;
⑵路程(s)—时间图像()图像:在平面直角坐标系中,用纵轴(向上的方向)表示物体通过的路程,用横轴(水平向右的方向)表示运动的时间,这样可以反映出物体运动时的路程随着时间变化的规律。
s/m
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
s/m
t/min
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
500
400
300
200
100
s/m
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
A B C
s/m
t/s
0 3 6 9 12 15
25
20
15
10
5
s/km
t/h
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
250
200
150
110
50
D E
以上的几个运动图像中,物体的运动情况分别是:
A.物体从起点(路程为0)开始运动,第5秒时的路程为25m,做匀速运动;
B.物体从起点(路程为0)开始运动,第5秒时的路程为15m,做匀速运动;
C.物体从起点(路程为0)开始运动,第1min时的路程为300m,此阶段做匀速运动,从第1min开始到第2.5min时路程仍为300m,即物体在此阶段静止;
D.物体从某位置(距起点路程为250km)开始运动,到第1.5h时运动到另一位置(距起点路程为150km),所通过的路程为100km,此阶段做匀速运动,从第1.5h开始到第2.5h时位置不变,即物体在此阶段静止。
E.物体从起点(路程为0)开始运动,到第12秒时的路程为25m,此阶段做变速运动。
习题精练
1.如图1所示,自行车轮有凹凸不平的花纹,目的是_________________________,当自行车在水平地面上作匀速直线运动时,自行车所受到的重力和____________________是一对平衡力.
图1 图2 图3
2.如图2所示,我国的“八一飞行表演队”跳伞员在从飞机上跳下,当降落伞打开后,运动员匀速下落时,受到的阻力 重力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
3.在南京学苑楼下的装修工地,一建筑工人用F1=50N的水平推力推小车,使小车在水平地面上以0.5m/s的速度匀速前进了15m,小车受到的阻力f为 N;当第二名工人推着该小车以1.5m/s的速度匀速前进时,第二名工人的推力F2 F1(选填“>”、“<”或“=”)。
4.如图3。全体划桨手在鼓声的号令下有节奏地齐力向后划水,龙舟就快速前进匀速前进,这是因为 ,此时龙舟受到的推力___________(选填“大于”、“等于”、或“小于”)龙舟受到的水的阻力。
5.为了研究物体的运动状态与受力情况之间的关系,用钩码(重1牛)、测力计、打点计时器和纸带等进行实验。实验中,先将钩码挂在已调好的测力计下,且处于静止状态,如图4(a)所示。接着,在钩码的下端固定纸带,并使纸带穿过打点计时器,然后分别三次拉动钩码竖直向上运动,每次拉动过程中,观察到一段时间内测力计示数是不变的,纸带上的点记录了这段时间内钩码的运动情况,三次实验如图4(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图中的测力计示数和对应的纸带,归纳得出初步结论。
由图(a)与(b)与(c)可得 。
由图(a)与(d)或(b)与(d)或(c)与(d)可得 。
v/m·s-1
t/s
0 2 4 6 8 10 12
15
12
9
6
3
乙
甲
图4 图5
6.有甲、乙两个物体,在力的作用下做水平直线运动,其速度时间图象如图5所示。由图可知,两物体运动过程中水平方向上的受力情况是( )
A.两物体都受平衡力作用 B.两物体都受不平衡力作用
C.甲受平衡力作用,乙受不平衡力作用 D.甲受不平衡力作用,乙受平衡力作用
7.小熊猫能够轻松地倒挂在竹子上,当它倒挂在竹子上静止时,下列说法正确的是( )
A.竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
B.小熊猫对竹子的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
C.小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是一对平衡力
D.小熊猫很轻,其重力不需要平衡就能静止在空中
8.体育课上有爬绳和爬杆两种运动,某同学先后以相同的姿势顺着杆和绳匀速向上爬,则下列说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力一样大
B.因为绳子粗糙,所以爬绳时受到的摩擦力更大
C.因为爬绳时手握杆的力要大些,故爬杆时受到的摩擦力最大
D.若爬绳和爬杆的速度不同,则速度大的摩擦力更大
9.作用在一个物体上的两个力的三要素如果完全相同,那么这两个力( )
A.一定是一对平衡力
B.可能是一对平衡力
C.不可能是一对平衡力
D.一定是一对相互作用力
10.热气球下吊着一个小重物G,在空气中做匀速直线运动,若不计空气阻力和风力影响,而小重物G恰能沿MN方向斜向上升,则图8所示中气球和小重物G在运动中所处位置正确的是( )
M
N
M
N
M
N
M
N
A B C D
图8
11.小丽、小兰等同学以弹簧测力计为主要器材进行几个小实验,并思考回答了几个问题。
9-甲
⑴如图9-甲,小丽运用弹簧测力计测量物体所受的重力,观察到弹簧测力计的示数为3.5N,则物体的重力为 N,运用的知识是 。
⑵小兰用力提着弹簧测力计匀速上升的过程中,观察到测力计的示数为( )
A.大于3.5N B.等于3.5N C.小于3.5N D.无法确定
⑶小兰用力提着弹簧测力计加速下降的过程中,观察到测力计的示数为( )
A.肯定大于3.5N B.肯定等于3.5N
C.可能等于3.5N D.可能等于1.5N
9-乙
⑷如图9-乙所示,小丽同学用力拉弹簧测力计上的圆环,小兰同学用力拉弹簧测力计上的挂钩,使其在水平位置处于静止状态。若小兰所用的拉力为6N,则弹簧测力计的示数应为 N,小丽所用拉力为 N。
12.如图10所示,放在M、N两水平桌面上的P、Q两物体,分别在FP=5N、
FQ=3N的水平拉力作用下做匀速直线运动,可以确定( )
A.桌面M一定比桌面N粗糙
B.P的速度一定大于Q的速度
C.P的质量一定大于Q的质量
D.P受到的摩擦力一定大于Q受到的摩擦力
图10
图11
13.如图11所示,在水平桌面上的生日蛋糕的重力为5N,静止不动。请思考回答下面的问题:
⑴生日蛋糕在重力之外,肯定受到另一个力作用。
①请描述这个力的大小、方向和施力物体 ,
②重力和这个力的三要素之中肯定相同的是力的 ,肯定不同的是力的 。
⑵生日蛋糕放在桌面上时,桌面肯定要受到蛋糕的压力,压力和蛋糕在重力 (属于/不属于)相互作用力,压力和支持力之间的关系为 (相互作用的力/平衡力)。
14.体重为490N的某同学用双手握住竖直的木杆匀速上攀,他所受的摩擦力( )
图12
A.等于490N,方向竖直向下 B.等于490N,方向竖直向上
C.大于490N,方向竖直向下 D.小于490N,方向竖直向上
15.在水平放置的测力计上放着一个重50N的箱子,重500N的某同学站在箱子 中时,测力计的示数为 ,若该同学用250N的力竖直向上推箱顶,如图12所示,则此时测力计的示数为 。
图13
铁块
N S
16.如图13所示,在水平地面上,一条形磁铁附近的一铁块处于静止状态。下
列说法正确的是( )
A.铁块受到的重力和铁块对地面的压力是一对平衡力
B.地面对铁块的支持力和铁块受到的重力是一对平衡力
图14
C.磁铁对铁块有吸引力而铁块对磁铁没有吸引力
D.磁铁对铁块有吸引力大于铁块对磁铁没有吸引力
17.如图14所示,静止在水平路面上的小车,其支架的杆子上固定一铁球,关于杆子给铁球的力的方向,下列说法正确的是( )
A.沿杆子 B.垂直于杆子
C.竖直向上 D.沿杆子与竖直方向之间的某一方向
图15
18.我们知道两个物体间力的作用是相互的,当把其中的一个力称为作用力时,另一个力就叫做反作用力。牛顿第三定律告诉我们:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
如图15所示,是在“探究滑动摩擦力大小”的实 验中,用弹簧测力计测量摩擦力大小的示意图。当水平拉动物体A 匀速运动时,弹簧测力计的示数F'(即弹簧所受A 的拉力)就表示物体A 所受摩擦力f 的大小,即F'= f。 请你依据牛顿第三定律和二力平衡的条件对此加以证明。
图16
19.在“探究二力平衡的条件”实验中,小明选择了如图16的装置,把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码。
⑴实验中选择小卡片的目的是 (填“考虑”、“不考虑”)
小卡片的重力;探究两个力大小关系时,应该观察细线两端所
挂钩码的个数。
⑵为了探究两个平衡力是否在同一条直线上,进行如下操作:
(填“挤压”、“翻转”或“旋转”)小卡片,松手后观察小卡
片是否平衡。
⑶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)。
20.在探究“二力平衡条件”的实验中:
图17
(1)甲、乙两组同学分别选择器材后,设计组装的实验装置如图17所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理,其原因是:________________________________________________________。
(2)在探究力的大小对二力平衡的影响时,利用了定滑轮能够改变力的方向的特点,并通过调整______________________________________来改变F1和F2的大小。
(3)保持F1与F2相等,用手将小车扭转到图18中的位置,松手后,小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时,两个力必须满足哪个条件?_____________________ ______________________________________________。
图18
9.2 牛顿第一定律
知识点解读
一、亚里士多德关于力与运动的理论
1.理论来源:认真细致的观察
用力推桌子,桌子就运动;风吹树摇。——力是使物体运动的原因。
推力消失后,桌子就停止了运动;风停树止。——力是维持物体运动的原因。
2.错误根源:缺乏全面缜密的思考
桌子受了哪些力的作用?这些力的三要素如何?
二、探究阻力对物体运动的影响
1.实验器材:小车、斜面、木板、玻璃板、棉布等
2.实验设计
实验要点
目的或意图
研究方法
小车从斜面上高度相同的地方释放
小车到水平轨道上时具有相同的速度
控制变量法
用不同的物体作为轨道
使小车受到的阻力不同
测量小车运动的路程
小车运动状态的变化的快慢程度
转换法
依次放置棉布、木板、玻璃
使小车所受阻力不断减小
为推理作准备
3.实验数据处理
①实验基础:当小车所受阻力减小时,小车运动的路程变大,小车运动状态变化程度减缓
推理:若小车不受阻力,小车运动路程无限大(小车一直运动下去),小车运动状态不变
以上就是伽利略的斜面实验思路。
②另一位物理学家笛卡儿从类似的实验得出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
③牛顿在总结前人结论的基础上,提出了牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。也就是当物体不受外力作用时,总处于平衡状态。牛顿第一定律又叫惯性定律。
三、怎样理解牛顿第一定律
1.适用范围:一切宏观物体——大到宇宙中的天体、小到细微的尘埃;
原来静止——保持静止
原来运动——归一为匀速直线运动
保持平衡状态
2.定律条件:不受外力作用;思考一下,在地球上能否找到满足这样的条件的物体呢?是否意味着牛顿第一定律就是错误的?
3.物体的运动:保持运动状态不变
四、关于惯性
1.惯性的定义:物体具有保持运动状态不变的性质称为惯性。
2.哪些物体有惯性?
一切物体在任何情况下都具有惯性,不管物体受不受力、是否运动、运动状态是否改变。所以说惯性是物体的物理属性。
3.惯性和什么因素有关?
物体的惯性只和物体的质量有关,和物体的速度大小无关,和物体是否运动无关,和物体是否受力无关。一句话,我们可以认为惯性和物体质量以外的其他因素都无关。
4.惯性和惯性定律(牛顿第一定律)的区别
项目
惯性定律
惯性
条件
不受外力作用
任何条件
实质
物体遵循的运动规律
物体固有的属性
5.有关惯性的常见错误说法
物体的“惯性”只有当物体的运动状态发生改变或要发生改变时才表现出来,不能认为没有表现出惯性现象的物体就没有惯性;惯性不是力,不能说“惯性力”、“受到惯性作用”、“惯性大于阻力”或“推力小于惯性”等等。
6.有关惯性的现象解释
以拍打灰尘为例,首先确定研究对象(灰尘),指出研究对象的原来状态(处于静止),再说明发生的变化(拍打衣服使衣服突然运动起来),强调由于惯性,研究对象(灰尘)仍保持原来的运动状态(静止),所以灰尘就脱离了衣服。
五、物体运动状态的不变和改变
1.物体运动状态不变:运动速度和运动方向都不发生改变,一般包括静止状态和匀速直线运动状态。
2.物体运动状态改变:物体运动速度或运动方向有一个发生改变,都称为运动状态的改变。
习题精练
1.我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功将北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。有关卫星的说法不正确的是( )
A.卫星竖立在发射架上时受到了平衡力的作用
B.点火升空瞬间卫星的受到的推力大于自身的重力
C.上升过程中卫星的运动状态不断变化
D.卫星进入预定轨道后绕地球做匀速运动,卫星受到的是平衡力作用。
2.下列现象中,与物理所说的“惯性”有关的是( )
A.绝大多数人用右手写字 B.向日葵具有“向日”的特性
C.脱离树枝的苹果总是落向地面 D.“助跑”有利于跳远的成绩
3.《中华人民共和国道路交通安全法》规定:坐在汽车前排的司机和乘客都应系好安全带,这是为了减轻在下列哪种情况时可能对人身造成的伤害( )
A.汽车车速太慢 B.汽车紧急刹车 C.汽车缓慢启动 D.汽车突然加速
4.关于惯性,下列说法正确的是( )
A.只有不受任何力的物体才有惯性 B.汽车的运动速度越大惯性也越大
C.汽车只有在紧急刹车时才有惯性 D.物体在任何情况下都具有惯性
图1
5.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②③ B.事实①④⑤,推论③②
C.事实①②③,推论④⑤ D.事实①③②,推论⑤④
6.在冬奥会女子500米短道速滑决赛中,世界纪录保持者王濛又以43秒048夺得冠军,成为蝉联冬奥金牌中国第一人。下列说法正确的是( )
A.王濛踮起后脚尖做起跑姿势时对冰面的压强变小
B.王濛匀速滑行时对冰面的压力与冰面对她的支持力是一对平衡力
C.王濛加速冲刺时运动状态不变
D.王濛冲过终点后继续滑行是因为她具有惯性
7.关于图2中所示的情景,下列说法正确的是( )
图2
A.踢出去的足球虽然会继续“飞行”,但它总会停下来,说明物体的运动必须有力维持
B.跳远运动员助跑可以提高成绩,是利用了身体的惯性
C.男孩水平用力推车但没推动,是因为他的推力小于车所受的阻力
D.蹦蹦杆跃到最高点时,动能最大,速度最大
8.竖直向上抛出的物体能在空中向上运动一段时间才落下来,这是因为( )
A.物体有惯性,同时受到重力作用
B.物体的惯性大于它所受到的阻力
C.物体向上的惯性力大于向下的阻力
D.物体受到一个向上的作用力
9.小明在体育考试时见到了下列的一些现象,其中不能用惯性知识解释的是( )
A.小华不小心在跑道上摔了一跤
B.在起跑时,都用脚向后用力蹬地
C.在投掷实心球时,球离开手后会继续向前运动
D.参加50m×2往返跑测试的同学跑到终点后想立即停下来却办不到
10.下列有关惯性的说法正确的一组是( )
①小明没有推动静止的汽车,是由于汽车具有惯性
②火车刹车后不能马上停下来,是由于火车具有惯性
③高速飞行的子弹具有惯性,穿入木头静止后惯性消失
④将锤子的木柄在硬地上撞击几下,锤头便套紧了,利用了物体的惯性
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
11.物体表现出惯性的现象是常见的。下列事例中,属于利用惯性的是( )
图2
图2
A.甲图中汽车突然起动时,人会后仰 B.乙图中飞船返回舱落地前打开降落伞
C.丙图中离弦的箭继续飞行 D.丁图中汽车撞车时,安全气囊打开
图3
12.如图3所示,现代汽车除了前、后排座位都有安全带外,还安装有安全气囊系统,这主要是为了减轻下列哪种情况出现时,可能对人身造成的伤害( )
A.汽车速度太慢
B.汽车转弯
C.汽车突然启动
D.汽车前端发生严重撞击
13.以下关于惯性的说法正确的是( )
A.高速运动的物体不容易停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大
B.用相同的水平力,分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大
C.匀速行驶中的客车突然刹车,乘客向前倾,这是由于惯性所引起的
D.物体不受外力作用时才有惯性
14.妈妈做饭,小军在旁边仔细观察时,联想到许多物理知识,其中错误的是( )
图3
A.泼水时,盆留在手中,水由于惯性飞出去了
B.把鸡蛋向碗沿一撞,鸡蛋就破了,是利用了力的相互作用
C.饺子上捏出了漂亮的花边,是力改变了物体的形状
D.静止在水平桌面上的电饭锅受到的重力和它对桌面的压力是一对平衡力
15.物理知识渗透于我们的生活,以下警示语中与惯性知识无关的是( )
A、汽车后窗贴有“保持车距” B、公路旁立有“雨天路滑,减速慢行”
C、交通规则上写有“行车时系好安全带” D、公共场所标有“禁止吸烟”
16.小雨同学通过绳子拉着一石块在水平桌面上做匀速圆周运动,假设它受到的力全都消失,则该石块将( )
A.做匀速直线运动 B.继续做匀速圆周运动
C.落到地面上 D.立即停止运动
17.在高速公路上发生一起两车相撞事故,其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出,撞穿前挡风玻璃。汽车碰撞时,乘客由于具有 ,直接从座位上向前“飞”出;汽车行驶的速度越大,危险性就增大,因此汽车行驶要限速。
18.汽车车轮的外表面上有凹凸不平的花纹,这是为了 。某同学用水平推力推停在平直公路上的汽车,没能推动,这时推力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)汽车所受的阻力。快速行驶的汽车刹车后,由于 ,还会继续前进一段距离。
19.当衣服上粘了灰尘后,用手拍打一下,灰尘就会飞离衣服,这是因为 具有惯性的缘故。
20.匀速直线行驶的汽车,关闭发动机后,由于 仍能在水平路面上滑行,最终停下来是因为 。
21.许多交通事故造成的损失与伤害,是与物体具有惯性有关的。为了减少此类事故的发生,在公路交通管理中有许多要求和措施。就你所知,填写出任意一条。
22.我国女子冰壶队首次出征冬奥会即获铜牌。如图5所示,冰壶离手后继续向前运动是因为冰壶具有 ;冰壶相互撞击后改变了运动方向,说明冰壶受到 的作用。
23.用图14所示的实验装置研究运动和力的关系。
(1)让小车从斜面滑下后沿水平面运动,是为了使小车在竖直方向上受到的 力和 力相平衡,其作用效果相互抵消,相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
(2)每次都让小车从同一斜面的 位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到底端时具有相同的速度。
(3)比较图14 中小车在不同表面滑行的最大距离,可以得出:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越 ,小车运动的越 。
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:运动物体不受外力时,它将 。
毛巾表面
棉布表面
木板表面
图10
24.在探究“力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上分别铺上分别粗糙程度不同的毛巾、棉布、玻璃,让小车自斜面顶端从静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图11所示。
(1)实验时小车每次都从斜面顶端滚下,是为了让小车在这些物体表面开始运动的_________________相同。
(2)由图示可知,小车在玻璃上运动的距离最________________,这说明小车受到的阻力越______________,速度减小得越慢。
(3)根据这个实验推理:若水平物体表面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么小车将一直保持________________________。
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9.1 二力平衡
知识点解读
一、什么是平衡
1.物体在几个力的作用下保持静止或匀速直线运动,我们就说该物体处于平衡状态。
物体的平衡
匀速直线运动
匀速转动
静平衡
动平衡
2.物体的平衡状态可分为:⑴平动平衡;⑵转动平衡。其中的平动平衡包括:①物体保持静止状态;②物体保持匀速直线运动。转动平衡包括:①物体处于静止状态;②物体匀速转。
二、二力平衡
1.当物体在两个力的作用下处于平衡状态(保持静止或匀速直线运动)时,这两个力就相互平衡,简称二力平衡;若物体在三个力的作用下处于平衡状态时,这三个力就相互平衡,简称为三力平衡;……类推。
2. 二力平衡的条件:当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上时,两个力才能平衡。
二力平衡
同体——作用在同一物体上
共线——两个力作用在同一直线上
等值——两个力大小相等
反向——两个力方向相反
⑴条件小结:
⑵和相互作用力(作用力和反作用力)的区分
作用力和反作用力
异体——作用在相互作用的两个物体上
共线——两个力作用在同一直线上
等值——两个力大小相等
反向——两个力方向相反
⑶牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
三、运动图像的识别和应用
1.物体在处于运动状态时,其速度或位置可能在不断的变化,因此可采用图像法加以研究。常用的图像有速度—时间图像()和路程—时间图像()。
⑴速度()—时间图像()图像:在平面直角坐标系中,用纵轴(向上的方向)表示物体运动的速度,用横轴(水平向右的方向)表示运动的时间,这样可以反映出物体运动时的速度随着时间变化的规律。
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
50
40
30
20
10
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
5
4
3
2
1
v/m·s-1
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
A B C
v/m·s-1
t/s
0 2 4 6 8 10 12
15
12
9
6
3
v/m·s-1
t/s
0 5 10 15 20 25
25
20
15
10
5
D E
以上的几个运动图像中,物体的运动情况分别是:
A.物体的速度为15m/s并且保持不变,做匀速运动,直到第5秒末;
B.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第5秒时的速度为15m/s,做加速运动;
C.物体从15m/s开始减速,到第5秒时静止(速度0),做减速运动;
D.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第4秒时的速度为9m/s,此阶段做加速运动;从第4秒到第12秒时物体的速度保持为9m/s不变,做匀速运动;
E.物体从静止(速度0)开始,速度逐渐增大,到第15秒时的速度为25m/s,此阶段做加速运动,但速度的变化不是均匀变化;
⑵路程(s)—时间图像()图像:在平面直角坐标系中,用纵轴(向上的方向)表示物体通过的路程,用横轴(水平向右的方向)表示运动的时间,这样可以反映出物体运动时的路程随着时间变化的规律。
s/m
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
s/m
t/min
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
500
400
300
200
100
s/m
t/s
0 1 2 3 4 5 6
25
20
15
10
5
A B C
s/m
t/s
0 3 6 9 12 15
25
20
15
10
5
s/km
t/h
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
250
200
150
110
50
D E
以上的几个运动图像中,物体的运动情况分别是:
A.物体从起点(路程为0)开始运动,第5秒时的路程为25m,做匀速运动;
B.物体从起点(路程为0)开始运动,第5秒时的路程为15m,做匀速运动;
C.物体从起点(路程为0)开始运动,第1min时的路程为300m,此阶段做匀速运动,从第1min开始到第2.5min时路程仍为300m,即物体在此阶段静止;
D.物体从某位置(距起点路程为250km)开始运动,到第1.5h时运动到另一位置(距起点路程为150km),所通过的路程为100km,此阶段做匀速运动,从第1.5h开始到第2.5h时位置不变,即物体在此阶段静止。
E.物体从起点(路程为0)开始运动,到第12秒时的路程为25m,此阶段做变速运动。
习题精练
1.如图1所示,自行车轮有凹凸不平的花纹,目的是_________________________,当自行车在水平地面上作匀速直线运动时,自行车所受到的重力和____________________是一对平衡力.
图1 图2 图3
2.如图2所示,我国的“八一飞行表演队”跳伞员在从飞机上跳下,当降落伞打开后,运动员匀速下落时,受到的阻力 重力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
3.在南京学苑楼下的装修工地,一建筑工人用F1=50N的水平推力推小车,使小车在水平地面上以0.5m/s的速度匀速前进了15m,小车受到的阻力f为 N;当第二名工人推着该小车以1.5m/s的速度匀速前进时,第二名工人的推力F2 F1(选填“>”、“<”或“=”)。
4.如图3。全体划桨手在鼓声的号令下有节奏地齐力向后划水,龙舟就快速前进匀速前进,这是因为 ,此时龙舟受到的推力___________(选填“大于”、“等于”、或“小于”)龙舟受到的水的阻力。
5.为了研究物体的运动状态与受力情况之间的关系,用钩码(重1牛)、测力计、打点计时器和纸带等进行实验。实验中,先将钩码挂在已调好的测力计下,且处于静止状态,如图4(a)所示。接着,在钩码的下端固定纸带,并使纸带穿过打点计时器,然后分别三次拉动钩码竖直向上运动,每次拉动过程中,观察到一段时间内测力计示数是不变的,纸带上的点记录了这段时间内钩码的运动情况,三次实验如图4(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图中的测力计示数和对应的纸带,归纳得出初步结论。
由图(a)与(b)与(c)可得 。
由图(a)与(d)或(b)与(d)或(c)与(d)可得 。
v/m·s-1
t/s
0 2 4 6 8 10 12
15
12
9
6
3
乙
甲
图4 图5
6.有甲、乙两个物体,在力的作用下做水平直线运动,其速度时间图象如图5所示。由图可知,两物体运动过程中水平方向上的受力情况是( )
A.两物体都受平衡力作用 B.两物体都受不平衡力作用
C.甲受平衡力作用,乙受不平衡力作用 D.甲受不平衡力作用,乙受平衡力作用
7.小熊猫能够轻松地倒挂在竹子上,当它倒挂在竹子上静止时,下列说法正确的是( )
A.竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
B.小熊猫对竹子的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
C.小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是一对平衡力
D.小熊猫很轻,其重力不需要平衡就能静止在空中
8.体育课上有爬绳和爬杆两种运动,某同学先后以相同的姿势顺着杆和绳匀速向上爬,则下列说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力一样大
B.因为绳子粗糙,所以爬绳时受到的摩擦力更大
C.因为爬绳时手握杆的力要大些,故爬杆时受到的摩擦力最大
D.若爬绳和爬杆的速度不同,则速度大的摩擦力更大
9.作用在一个物体上的两个力的三要素如果完全相同,那么这两个力( )
A.一定是一对平衡力
B.可能是一对平衡力
C.不可能是一对平衡力
D.一定是一对相互作用力
10.热气球下吊着一个小重物G,在空气中做匀速直线运动,若不计空气阻力和风力影响,而小重物G恰能沿MN方向斜向上升,则图8所示中气球和小重物G在运动中所处位置正确的是( )
M
N
M
N
M
N
M
N
A B C D
图8
11.小丽、小兰等同学以弹簧测力计为主要器材进行几个小实验,并思考回答了几个问题。
9-甲
⑴如图9-甲,小丽运用弹簧测力计测量物体所受的重力,观察到弹簧测力计的示数为3.5N,则物体的重力为 N,运用的知识是 。
⑵小兰用力提着弹簧测力计匀速上升的过程中,观察到测力计的示数为( )
A.大于3.5N B.等于3.5N C.小于3.5N D.无法确定
⑶小兰用力提着弹簧测力计加速下降的过程中,观察到测力计的示数为( )
A.肯定大于3.5N B.肯定等于3.5N
C.可能等于3.5N D.可能等于1.5N
9-乙
⑷如图9-乙所示,小丽同学用力拉弹簧测力计上的圆环,小兰同学用力拉弹簧测力计上的挂钩,使其在水平位置处于静止状态。若小兰所用的拉力为6N,则弹簧测力计的示数应为 N,小丽所用拉力为 N。
12.如图10所示,放在M、N两水平桌面上的P、Q两物体,分别在FP=5N、
FQ=3N的水平拉力作用下做匀速直线运动,可以确定( )
A.桌面M一定比桌面N粗糙
B.P的速度一定大于Q的速度
C.P的质量一定大于Q的质量
D.P受到的摩擦力一定大于Q受到的摩擦力
图10
图11
13.如图11所示,在水平桌面上的生日蛋糕的重力为5N,静止不动。请思考回答下面的问题:
⑴生日蛋糕在重力之外,肯定受到另一个力作用。
①请描述这个力的大小、方向和施力物体 ,
②重力和这个力的三要素之中肯定相同的是力的 ,肯定不同的是力的 。
⑵生日蛋糕放在桌面上时,桌面肯定要受到蛋糕的压力,压力和蛋糕在重力 (属于/不属于)相互作用力,压力和支持力之间的关系为 (相互作用的力/平衡力)。
14.体重为490N的某同学用双手握住竖直的木杆匀速上攀,他所受的摩擦力( )
图12
A.等于490N,方向竖直向下 B.等于490N,方向竖直向上
C.大于490N,方向竖直向下 D.小于490N,方向竖直向上
15.在水平放置的测力计上放着一个重50N的箱子,重500N的某同学站在箱子 中时,测力计的示数为 ,若该同学用250N的力竖直向上推箱顶,如图12所示,则此时测力计的示数为 。
图13
铁块
N S
16.如图13所示,在水平地面上,一条形磁铁附近的一铁块处于静止状态。下
列说法正确的是( )
A.铁块受到的重力和铁块对地面的压力是一对平衡力
B.地面对铁块的支持力和铁块受到的重力是一对平衡力
图14
C.磁铁对铁块有吸引力而铁块对磁铁没有吸引力
D.磁铁对铁块有吸引力大于铁块对磁铁没有吸引力
17.如图14所示,静止在水平路面上的小车,其支架的杆子上固定一铁球,关于杆子给铁球的力的方向,下列说法正确的是( )
A.沿杆子 B.垂直于杆子
C.竖直向上 D.沿杆子与竖直方向之间的某一方向
图15
18.我们知道两个物体间力的作用是相互的,当把其中的一个力称为作用力时,另一个力就叫做反作用力。牛顿第三定律告诉我们:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
如图15所示,是在“探究滑动摩擦力大小”的实 验中,用弹簧测力计测量摩擦力大小的示意图。当水平拉动物体A 匀速运动时,弹簧测力计的示数F'(即弹簧所受A 的拉力)就表示物体A 所受摩擦力f 的大小,即F'= f。 请你依据牛顿第三定律和二力平衡的条件对此加以证明。
图16
19.在“探究二力平衡的条件”实验中,小明选择了如图16的装置,把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码。
⑴实验中选择小卡片的目的是 (填“考虑”、“不考虑”)
小卡片的重力;探究两个力大小关系时,应该观察细线两端所
挂钩码的个数。
⑵为了探究两个平衡力是否在同一条直线上,进行如下操作:
(填“挤压”、“翻转”或“旋转”)小卡片,松手后观察小卡
片是否平衡。
⑶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)。
20.在探究“二力平衡条件”的实验中:
图17
(1)甲、乙两组同学分别选择器材后,设计组装的实验装置如图17所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理,其原因是:________________________________________________________。
(2)在探究力的大小对二力平衡的影响时,利用了定滑轮能够改变力的方向的特点,并通过调整______________________________________来改变F1和F2的大小。
(3)保持F1与F2相等,用手将小车扭转到图18中的位置,松手后,小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时,两个力必须满足哪个条件?_____________________ ______________________________________________。
图18
9.2 牛顿第一定律
知识点解读
一、亚里士多德关于力与运动的理论
1.理论来源:认真细致的观察
用力推桌子,桌子就运动;风吹树摇。——力是使物体运动的原因。
推力消失后,桌子就停止了运动;风停树止。——力是维持物体运动的原因。
2.错误根源:缺乏全面缜密的思考
桌子受了哪些力的作用?这些力的三要素如何?
二、探究阻力对物体运动的影响
1.实验器材:小车、斜面、木板、玻璃板、棉布等
2.实验设计
实验要点
目的或意图
研究方法
小车从斜面上高度相同的地方释放
小车到水平轨道上时具有相同的速度
控制变量法
用不同的物体作为轨道
使小车受到的阻力不同
测量小车运动的路程
小车运动状态的变化的快慢程度
转换法
依次放置棉布、木板、玻璃
使小车所受阻力不断减小
为推理作准备
3.实验数据处理
①实验基础:当小车所受阻力减小时,小车运动的路程变大,小车运动状态变化程度减缓
推理:若小车不受阻力,小车运动路程无限大(小车一直运动下去),小车运动状态不变
以上就是伽利略的斜面实验思路。
②另一位物理学家笛卡儿从类似的实验得出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
③牛顿在总结前人结论的基础上,提出了牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。也就是当物体不受外力作用时,总处于平衡状态。牛顿第一定律又叫惯性定律。
三、怎样理解牛顿第一定律
1.适用范围:一切宏观物体——大到宇宙中的天体、小到细微的尘埃;
原来静止——保持静止
原来运动——归一为匀速直线运动
保持平衡状态
2.定律条件:不受外力作用;思考一下,在地球上能否找到满足这样的条件的物体呢?是否意味着牛顿第一定律就是错误的?
3.物体的运动:保持运动状态不变
四、关于惯性
1.惯性的定义:物体具有保持运动状态不变的性质称为惯性。
2.哪些物体有惯性?
一切物体在任何情况下都具有惯性,不管物体受不受力、是否运动、运动状态是否改变。所以说惯性是物体的物理属性。
3.惯性和什么因素有关?
物体的惯性只和物体的质量有关,和物体的速度大小无关,和物体是否运动无关,和物体是否受力无关。一句话,我们可以认为惯性和物体质量以外的其他因素都无关。
4.惯性和惯性定律(牛顿第一定律)的区别
项目
惯性定律
惯性
条件
不受外力作用
任何条件
实质
物体遵循的运动规律
物体固有的属性
5.有关惯性的常见错误说法
物体的“惯性”只有当物体的运动状态发生改变或要发生改变时才表现出来,不能认为没有表现出惯性现象的物体就没有惯性;惯性不是力,不能说“惯性力”、“受到惯性作用”、“惯性大于阻力”或“推力小于惯性”等等。
6.有关惯性的现象解释
以拍打灰尘为例,首先确定研究对象(灰尘),指出研究对象的原来状态(处于静止),再说明发生的变化(拍打衣服使衣服突然运动起来),强调由于惯性,研究对象(灰尘)仍保持原来的运动状态(静止),所以灰尘就脱离了衣服。
五、物体运动状态的不变和改变
1.物体运动状态不变:运动速度和运动方向都不发生改变,一般包括静止状态和匀速直线运动状态。
2.物体运动状态改变:物体运动速度或运动方向有一个发生改变,都称为运动状态的改变。
习题精练
1.我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功将北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。有关卫星的说法不正确的是( )
A.卫星竖立在发射架上时受到了平衡力的作用
B.点火升空瞬间卫星的受到的推力大于自身的重力
C.上升过程中卫星的运动状态不断变化
D.卫星进入预定轨道后绕地球做匀速运动,卫星受到的是平衡力作用。
2.下列现象中,与物理所说的“惯性”有关的是( )
A.绝大多数人用右手写字 B.向日葵具有“向日”的特性
C.脱离树枝的苹果总是落向地面 D.“助跑”有利于跳远的成绩
3.《中华人民共和国道路交通安全法》规定:坐在汽车前排的司机和乘客都应系好安全带,这是为了减轻在下列哪种情况时可能对人身造成的伤害( )
A.汽车车速太慢 B.汽车紧急刹车 C.汽车缓慢启动 D.汽车突然加速
4.关于惯性,下列说法正确的是( )
A.只有不受任何力的物体才有惯性 B.汽车的运动速度越大惯性也越大
C.汽车只有在紧急刹车时才有惯性 D.物体在任何情况下都具有惯性
图1
5.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②③ B.事实①④⑤,推论③②
C.事实①②③,推论④⑤ D.事实①③②,推论⑤④
6.在冬奥会女子500米短道速滑决赛中,世界纪录保持者王濛又以43秒048夺得冠军,成为蝉联冬奥金牌中国第一人。下列说法正确的是( )
A.王濛踮起后脚尖做起跑姿势时对冰面的压强变小
B.王濛匀速滑行时对冰面的压力与冰面对她的支持力是一对平衡力
C.王濛加速冲刺时运动状态不变
D.王濛冲过终点后继续滑行是因为她具有惯性
7.关于图2中所示的情景,下列说法正确的是( )
图2
A.踢出去的足球虽然会继续“飞行”,但它总会停下来,说明物体的运动必须有力维持
B.跳远运动员助跑可以提高成绩,是利用了身体的惯性
C.男孩水平用力推车但没推动,是因为他的推力小于车所受的阻力
D.蹦蹦杆跃到最高点时,动能最大,速度最大
8.竖直向上抛出的物体能在空中向上运动一段时间才落下来,这是因为( )
A.物体有惯性,同时受到重力作用
B.物体的惯性大于它所受到的阻力
C.物体向上的惯性力大于向下的阻力
D.物体受到一个向上的作用力
9.小明在体育考试时见到了下列的一些现象,其中不能用惯性知识解释的是( )
A.小华不小心在跑道上摔了一跤
B.在起跑时,都用脚向后用力蹬地
C.在投掷实心球时,球离开手后会继续向前运动
D.参加50m×2往返跑测试的同学跑到终点后想立即停下来却办不到
10.下列有关惯性的说法正确的一组是( )
①小明没有推动静止的汽车,是由于汽车具有惯性
②火车刹车后不能马上停下来,是由于火车具有惯性
③高速飞行的子弹具有惯性,穿入木头静止后惯性消失
④将锤子的木柄在硬地上撞击几下,锤头便套紧了,利用了物体的惯性
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
11.物体表现出惯性的现象是常见的。下列事例中,属于利用惯性的是( )
图2
图2
A.甲图中汽车突然起动时,人会后仰 B.乙图中飞船返回舱落地前打开降落伞
C.丙图中离弦的箭继续飞行 D.丁图中汽车撞车时,安全气囊打开
图3
12.如图3所示,现代汽车除了前、后排座位都有安全带外,还安装有安全气囊系统,这主要是为了减轻下列哪种情况出现时,可能对人身造成的伤害( )
A.汽车速度太慢
B.汽车转弯
C.汽车突然启动
D.汽车前端发生严重撞击
13.以下关于惯性的说法正确的是( )
A.高速运动的物体不容易停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大
B.用相同的水平力,分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大
C.匀速行驶中的客车突然刹车,乘客向前倾,这是由于惯性所引起的
D.物体不受外力作用时才有惯性
14.妈妈做饭,小军在旁边仔细观察时,联想到许多物理知识,其中错误的是( )
图3
A.泼水时,盆留在手中,水由于惯性飞出去了
B.把鸡蛋向碗沿一撞,鸡蛋就破了,是利用了力的相互作用
C.饺子上捏出了漂亮的花边,是力改变了物体的形状
D.静止在水平桌面上的电饭锅受到的重力和它对桌面的压力是一对平衡力
15.物理知识渗透于我们的生活,以下警示语中与惯性知识无关的是( )
A、汽车后窗贴有“保持车距” B、公路旁立有“雨天路滑,减速慢行”
C、交通规则上写有“行车时系好安全带” D、公共场所标有“禁止吸烟”
16.小雨同学通过绳子拉着一石块在水平桌面上做匀速圆周运动,假设它受到的力全都消失,则该石块将( )
A.做匀速直线运动 B.继续做匀速圆周运动
C.落到地面上 D.立即停止运动
17.在高速公路上发生一起两车相撞事故,其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出,撞穿前挡风玻璃。汽车碰撞时,乘客由于具有 ,直接从座位上向前“飞”出;汽车行驶的速度越大,危险性就增大,因此汽车行驶要限速。
18.汽车车轮的外表面上有凹凸不平的花纹,这是为了 。某同学用水平推力推停在平直公路上的汽车,没能推动,这时推力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)汽车所受的阻力。快速行驶的汽车刹车后,由于 ,还会继续前进一段距离。
19.当衣服上粘了灰尘后,用手拍打一下,灰尘就会飞离衣服,这是因为 具有惯性的缘故。
20.匀速直线行驶的汽车,关闭发动机后,由于 仍能在水平路面上滑行,最终停下来是因为 。
21.许多交通事故造成的损失与伤害,是与物体具有惯性有关的。为了减少此类事故的发生,在公路交通管理中有许多要求和措施。就你所知,填写出任意一条。
22.我国女子冰壶队首次出征冬奥会即获铜牌。如图5所示,冰壶离手后继续向前运动是因为冰壶具有 ;冰壶相互撞击后改变了运动方向,说明冰壶受到 的作用。
23.用图14所示的实验装置研究运动和力的关系。
(1)让小车从斜面滑下后沿水平面运动,是为了使小车在竖直方向上受到的 力和 力相平衡,其作用效果相互抵消,相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
(2)每次都让小车从同一斜面的 位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到底端时具有相同的速度。
(3)比较图14 中小车在不同表面滑行的最大距离,可以得出:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越 ,小车运动的越 。
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:运动物体不受外力时,它将 。
毛巾表面
棉布表面
木板表面
图10
24.在探究“力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上分别铺上分别粗糙程度不同的毛巾、棉布、玻璃,让小车自斜面顶端从静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图11所示。
(1)实验时小车每次都从斜面顶端滚下,是为了让小车在这些物体表面开始运动的_________________相同。
(2)由图示可知,小车在玻璃上运动的距离最________________,这说明小车受到的阻力越______________,速度减小得越慢。
(3)根据这个实验推理:若水平物体表面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么小车将一直保持________________________。
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