专题08 运动和力（知识梳理+典例+练习）-2024中考《物理》复习资料（教师版）

第第页专题08运动和力一、思维导图二、新课标要求2.2.3通过常见事例或实验，了解摩擦力。2.2.4知道二力平衡条件。2.2.5通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。三、知识梳理与典例一、牛顿第一定律1.阻力对物体运动的影响（1）两种观点古希腊哲学家亚里士多德的观点：如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力撤掉，物体就会停止运动。即物体的运动需要力来维持（选填“需要”或“不需要”）。物理学家伽利略通过理想实验，运用逻辑推理，认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用（选填“需要”或“不需要”）。（2）结论运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。2.牛顿第一定律（1）牛顿第一定律的建立过程①伽利略结论意大利物理学家伽利略通过斜面小球实验认识到运动物体受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动时间越长，物体的运动不需要力来维持。他又进一步推论，若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。②笛卡尔观点法国物理学家笛卡尔对伽利略的观点又进行了补充：运动的物体在不受外力的情况下，它将速度不变、方向不变的永远运动下去，即作匀速直线运动。③英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上，对大量的实验事实进行了深入研究，总结出牛顿第一定律。（2）牛顿第一定律的内容一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。（3）对牛顿第一定律的理解①“一切物体”说明该定律对所有物体都是普遍适用的，没有特例，不论固体、液体，还是气体都适用。②“没有受到力的作用”是指定律成立的条件。“没有受到力的作用”包含两层意思：一是该物体确实没有受到任何外力的作用，这是一种理想化的情况，实际上，不受任何外力作用的物体是不存在的；二是该物体所受力的合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的作用效果。③“或”指两种状态必居其一，不能同时存在。也就是说，物体如果没有受到力的作用，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体将保持原来的速度大小和方向继续做匀速直线运动。④牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括出来的。由该定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。⑤牛顿第一定律说明了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，若不受力，则运动状态不改变；反之，如果物体的运动状态发生了改变，则物体一定受到了力的作用。二、惯性1.探究惯性现象（1）分析生活中一些与惯性有关的现象。①当汽车急刹车时，人会向前倾。分析：当汽车刹车时，人的脚部与车厢接触停止运动，但是人体的上部分仍要保持它原来的运动状态（选填“运动”或“静止”），所以会向前倾。②如图所示，把一个鸡蛋放在硬纸板上，硬纸板放在杯口上。快速水平击打硬纸板时，发现硬纸板上的鸡蛋没有跟着纸板飞走，而是落入水杯中。分析：硬纸板受到击打力的作用，由静止变为运动，纸片上的鸡蛋不受击打力作用，仍保持原来的静止状态（选填“运动”或“静止”），在重力作用下落入杯中。③运动员投篮时，当把篮球投出后，篮球继续向前飞。分析：当把篮球投出后，篮球离开手时，仍要保持它原来的运动状态（离开手时的速度），所以会继续向前飞（选填“运动”或“静止”）。（2）总结物体不受力的作用时，会保持原来的静止状态或运动状态，这是物体固有的一种性质。2.惯性（1）惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做惯性。（2）对惯性的理解①惯性的普遍性：一切物体在任何情况下都具有惯性。②惯性大小的决定因素：惯性的大小是由物体的质量决定的，质量越大，惯性越大，而与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等外界因素无关。③惯性与牛顿第一定律的区别惯性是物体本身的一种属性，而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的运动定律。任何物体在任何情况下都具有惯性，牛顿第一定律只有物体不受力时才成立。（3）区分惯性与力惯性力性质不同惯性是物体自身的性质，始终具有；与外界条件无关力是物体对物体的作用，物体间有相互作用时才会产生力要素不同惯性只有大小，且大小只与质量有关，没有方向力不仅有大小，还有方向和作用点效果不同保持物体运动状态不变改变物体的运动状态表述不同应说“由于惯性”“具有惯性”，不能说成“惯性力”“受到惯性”“受到惯性作用”等应说“受到力”“施加力”“在力的作用下”等3.利用惯性解释有关现象（1）实例分析①跑动中的人，脚被绊住，会向前倒。分析：跑动中的人整个身体向前运动，当脚被绊住后停止运动，而上半身由于惯性，仍要保持原来的运动状态，继续向前运动，所以人向前摔倒。②如图所示，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。分析：静止的小球没有受到击打力的作用。有保持原有静止状态的性质，所以没有随金属片飞出，而是落入支座上的凹槽中。（2）解释惯性现象的步骤：①首先确定研究对象是哪个物体；②明确该物体原来所处的状态（运动还是静止）；③该物体（或物体的某一部分）由于外力作用，运动状态发生怎样的改变；④最后确定该物体（或物体的其他部分）由于惯性要保持原来的运动状态，会出现怎样的现象。4.惯性的利用在生活中，应用惯性的一些实例。（1）跳远或跳高跳远或跳高运动员快速助跑后，飞身一跃，利用自身的惯性，在空中继续前进，以提高成绩。（2）锤头变紧的方法锤子的锤头变松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧套在锤柄上，这是因为锤柄突然停止时，锤头由于惯性会继续向下运动，这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。（3）投铅球、篮球、标枪运动员在投铅球、篮球、标枪时，尽量提高物体脱离手时的运动速度，当物体离开手之后由于具有惯性，将保持这个速度运动下去，所以物体离开手时的速度越大，运动的越远。5.惯性的危害和防止惯性有时也会给人带来危害，为防止惯性带来的危害，人们采取了一些保护措施。例如交通事故的发生，多数是由于惯性造成的。所以乘坐交通工具时，司机和乘客要系安全带；车辆行驶要限载限速；车辆行驶要保持距离；汽车要安装安全气囊等。【例题1】物理学的发展推动了科学技术的创新和革命。下列对于运动和力的说法中错误的是（）A．物体受到力的作用时，它的运动状态不一定会发生改变B．亚里士多德认为“力是维持物体运动状态的原因”，这个观点是错误的C．牛顿第一定律是力学的基本定律之一，它能够通过现代实验手段直接验证的D．伽利略采用实验和推理相结合的方法，发展了人类的科学思维方式和科学研究方法【答案】C.【解析】A．物体受非平衡力时，运动状态改变，受平衡力时运动状态不变，故A正确，A不符合题意；B．亚里士多德认为物体只要运动就需要力来维持，没有力运动物体就会慢慢停下来，力是维持物体运动的原因，亚里士多德观点忽略了阻力对物体运动的影响，由牛顿第一定律可知物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，故B正确，B不符合题意；C．牛顿第一定律是力学的基本定律之一，成立条件是物体不受任何外力的作用，而现实生活中没有不受任何外力的物体，所以牛顿第一定律是在实验的基础上，结合推理得出来的，故C错误，C符合题意；D．伽利略对理想斜面的研究采用把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来的方法，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，故D正确，D不符合题意。故选C.【例题2】在2022年北京冬奥会冰壶混双比赛中，中国队顺利击败美国队，如图女冰壶运动员推出冰壶后，冰壶仍能继续向前，是因为（）A．冰壶受到惯性作用B．冰壶受到了惯性力C．冰壶的惯性变小了D．冰壶本身具有惯性【答案】C.【解析】ABD．惯性不是力，而是一种保持原来运动状态不变的性质，故不能说收到惯性的作用，或受到惯性力，应该说具有惯性或由于惯性等，冰壶仍能继续向前，是因为冰壶具有惯性，有保持原来向前运动的状态不变的性质。故AB不符合题意，D符合题意。C．惯性大小只与质量有关，冰壶向前运动过程中，质量不变，则惯性不变，故C不符合题意。故选D。【例题3】忽略空气阻力，从A点斜向上抛出后的小球在空中的运动轨迹如图所示。（1）抛出后的小球由于________。A．不受力，运动状态发生改变B．不受力，运动状态不发生改变C．受到重力作用，运动状态发生改变D．受到推力作用，运动状态发生改变（2）如图所示，若小球运动到B点，突然所有外力消失，请在图中画出小球的运动轨迹。【答案】C.【解析】（1）抛出后的小球，不受推力，因为推力是弹力的一种，是接触力，而在空中，没有接触，故不受推力，在地球上的任何一个物体都受到了重力，故小球受到力重力，运动状态发生了改变，故C符合题意；ABD不符合题意。故选C。（2）若小球运动到B点，突然所有外力消失，小球由于惯性会沿着原来的运动方向一直做匀速直线运动，故运动路径如下：【例题4】2022年3月23日下午空间站“天宫课堂”，宇航员完成了太空抛物实验。实验中，只见王亚平把冰墩墩正对着叶光富手的方向顺手一推，只见冰墩墩稳稳地沿着原来抛出去的方向，一路飘到了同伴叶光富的手里。如图，冰墩墩在太空中处于失重状态，在空中不受力的作用，它在空中飞行做___________运动；这个小实验直接验证了__________定律，也说明物体的运动_______（选填“需要”或“不需要”）力来维持。【答案】匀速直线运动，牛顿第一，不需要。【解析】一切物体在任何情况下都有惯性，即任何物体都有保持原来运动状态的性质。冰墩墩原来与手一起运动，离开手后，由于惯性，继续运动；冰墩墩不受力，不会改变运动状态。故离开手后运动的冰墩墩做匀速直线运动。这个实验证明：运动的物体，如果不受力，会保持匀速直线运动——这是牛顿第一定律的内容。同时，不受力的冰墩墩，还能在空中做匀速直线运动，这说明运动不需要力来维持。三、平衡状态与平衡力1.常见物体的受力分析（1）静止在桌面上的杯子：受到的力有重力G与桌面的支持力F。（2）悬挂的电灯：电灯受到的力有重力G与绳子的拉力F。（3）匀速下落的跳伞运动员：运动员受到的力有重力G与空气的阻力F。（4）水平匀速前进的小汽车在竖直方向上受到的力有：汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向上受到的力有：牵引力F、空气与地面的阻力f。归纳：牛顿第一定律是在理想状况下成立的，而在现实中，当一个物体受几个力作用时，也能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。2.平衡状态与平衡力（1）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡，物体处于平衡状态。（2）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。（3）二力平衡：当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。四、二力平衡的条件1.二力平衡的条件作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面：一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。2.求力的大小和判断力的方向物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。（1）分析静止在水平面上的物体的受力情况因物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，支持力的大小等于重力的大小F=G，支持力的方向竖直向上。（2）用弹簧测力计测量物体所受重力的原理因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以物体重力的大小等于拉力的大小G=F。2.判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有：（1）在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。（2）在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动；②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做加速直线运动；③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”）3.找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如用悬挂法找薄板的重心。4.运动和力的关系物体受到平衡力的作用，运动状态不发生改变，即保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态发生改变，即运动的速度或方向发生改变（均选填“发生”或“不发生”）。5.区别“平衡力”和“相互的力”（1）实例分析一本书静止在水平桌面上时，分析书、桌面的受力情况。如图甲所示，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面对书的支持力F是一对平衡力。如图乙所示，书对桌面的压力F'和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。（2）“平衡力”与“相互的力”的区别一对平衡力一对相互作用力相同点大小相等大小相等方向相反方向相反作用在同一直线上作用在同一直线上不同点作用在同一物体上分别作用在两个物体上【例题5】下列物体中，正在受到平衡力作用的是（）A．竖直向上抛出的橡皮 B．随观光电梯一起匀速上升的游客C．沿光滑斜坡滚下的小球D．正在匀速转向行驶的汽车【答案】B.【解析】A．竖直向上抛出的橡皮，受到竖直向下的空气阻力和重力，两个力方向相同，不是平衡力，故A不符合题意；B．随观光电梯一起匀速上升的游客做匀速直线运动，属于平衡状态，受平衡力的作用，故B符合题意；C．沿光滑斜坡滚下的小球，速度越来越大，不是平衡状态，故C不符合题意；D．匀速转向行驶的汽车，运动方向改变，不是平衡状态，不受平衡力的作用，D不符题意。故选B.【例题6】如图所示是谷爱凌在自由式滑雪大跳台中的精彩表现，下列说法正确的是（）A．选手从静止开始下滑，说明力是维持物体运动状态的原因B．选手在空中完成旋转动作时重力消失C．选手落地后继续滑行一段距离是因为选手具有惯性D．选手在水平面时，滑板对雪地的压力和雪地对滑板的支持力是一对平衡力【答案】C【解析】A．选手从静止开始下滑，是因为受到重力的作用运动状态发生了变化，说明力是改变物体运动状态的原因，故A错误；B．选手在空中完成旋转动作时仍然受到重力的作用，重力不会消失，故B错误；C．选手落地后继续滑行一段距离是因为选手具有惯性，仍要保持原来的运动状态，故C正确；D．选手站立时，滑板对雪地的压力和雪地对滑板的支持力是作用在不同物体上的两个力，不是一对平衡力，故D错误。故选C.【例题7】建筑工地上的起重机匀速吊起一个质量为100kg的工件，则起重机的钢丝绳对物体的拉力的大小和方向分别为（）A．100N，方向竖直向上 B．980N，方向竖直向下C．100N，方向竖直向下 D．980N，方向竖直向上【答案】D【解析】工件的重力G=mg=100kg×9.8N/kg=980N由于此时工件处于匀速直线运动状态，即处于平衡状态，故此时所受的拉力和重力是一对平衡力，所以工件受到的拉力F拉=G=980N，方向竖直向上。故选D.五、摩擦力1.摩擦力的概念两个相互接触的物体，当它们有相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面上会产生一种阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力。2.摩擦力的三要素（1）作用点：摩擦力实际上是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，一般情况下把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效点取在接触面上，也可以取在物体的重心上。（2）方向：摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。（3）大小：当物体做匀速直线运动或保持静止时，受到的摩擦力大小可利用二力平衡条件求解。六、滑动摩擦力1.滑动摩擦力滑动（2）产生的原因：相互接触的两个物体表面总是凹凸不平的，在压力作用下这些凹凸不平的部位会相互啮合。当两个物体做相对滑动时，啮合部位就会产生阻碍相对运动的作用，产生滑动摩擦力。（3）产生的四个条件①两个物体相互接触；②两个物体相互挤压；③两个物体发生相对运动；④两个接触面不光滑。四个条件缺一不可。（4）方向：滑动摩擦力的方向是与物体间相对运动的方向相反的。如图所示，人推箱子向右滑动时，箱子相对于地面向右运动时，受到的滑动摩擦力方向向左。2.测量滑动摩擦力（1）原理：二力平衡。（2）测量方法如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，此时读出弹簧测力计的示数F，即为滑动摩擦力的大小。（3）原理分析：由于木块在长木板上做匀速直线运动，在水平方向上木块受到的滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力。由二力平衡条件可知，木块受到的拉力和滑动摩擦力大小相等，所以读出弹簧测力计的示数，即为滑动摩擦力的大小。3.影响滑动摩擦力大小的因素滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。七、静摩擦与滚动摩擦1.静摩擦力（1）概念：当两个物体具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力。（2）静摩擦力现象：例如手握杯子，杯子由于受到重力，杯子相对于手有往下掉的趋势，但是没有掉下来，是因为手对杯子有一个向上的静摩擦力。（3）静摩擦力的方向人走路时，脚（鞋底）向后蹬地面，相对于地面有向后的运动趋势，地面会对脚有一个向前的静摩擦力f，人靠这个静摩擦力前进（均选填“后”或“前”）。静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。（4）静摩擦力的大小①根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。手握瓶子处于静止状态，瓶子受到重力G和静摩擦力f的作用，该二力是一对平衡力，所以大小相等：f=G。②水平推物体时，静摩擦力存在一个最大值，称为最大静摩擦力，它等于使物体刚要运动时所需要的最小外力；根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。人推箱子没有推动，箱子在水平方向上受到推力F和静摩擦力f的作用，该二力是一对平衡力，所以大小相等：f=F。2.滚动摩擦力（1）概念：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫作滚动摩擦力。（2）产生原因：物体滚动时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用。（3）生活中的滚动摩擦（4）滚动摩擦小于滑动摩擦如图所示，木块在木板上滑动时，弹簧测力计示数比较大。在木块下面垫上铅笔时，再拉动木块，弹簧测力计示数变小。由此说明滚动摩擦小于滑动摩擦。八、摩擦的利用与防止1.增大有益摩擦的方法（1）增大物体间的压力例如打开瓶盖时用力、拔河比赛时、用力握紧绳子、自行车刹车时用力捏车闸（图甲）、用橡皮擦去错误的字时要用力等等。（2）使接触面粗糙例如要上杠的运动员手上擦镁粉（图乙）、鞋底凹凸不平的花纹、结冰的路面撒沙等。（3）变滚动摩擦为滑动摩擦汽车急刹车时，车轮在路面滑动，把滚动变为滑动，增大了轮胎与地面间的摩擦，使车容易停下来。2.减小有害摩擦的方法许多情况下摩擦是有害的，人们常常设法减小它。减小摩擦的方法：（1）减小压力例如，推比较重的木箱时，把物品拿出一部分，减小压力，摩擦力也变小。（2）使接触面光滑：接触面越光滑，摩擦力越小（如上图丙）。（3）变滑动摩擦为滚动摩擦因为滚动摩擦小于滑动摩擦，所以使物体间的滑动摩擦变为滚动摩擦时，可以减小摩擦。（4）使接触面分离两个互相接触的摩擦面彼此离开可以减小摩擦。例如向机器里加润滑油、气垫船等。滚动轴承加润滑油气垫船【例题8】如图甲所示，物体甲重40N，被F甲=60N的水平压力压在竖直墙壁上保持静止，如图乙所示。物体乙重60N，在35N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动。则物体甲受到的摩擦力f甲为____N，物体乙受到的摩擦力f乙为_____N。【答案】40，35.【解析】以物体甲为研究对象，甲物体在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，由于甲物体静止，因此这两个力是一对平衡力，大小相等，所以f甲=G甲=40N以乙物体为研究对象，乙物体在水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，由于乙匀速向右运动，因此拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以f乙=F乙=35N【例题9】如图所示，请画出木块从斜面上滑下时所受重力和摩擦力的示意图。【答案】见右图。【解析】木块所受重力方向竖直向下；木块从斜面上滑下时，摩擦力平行于斜面向上，作用点都画在木块的重心上。如图所示。【例题10】随着人们生活水平的不断提高，自行车功能正从代步转变为健身其构造中包含许多物理原理，例如：在轮胎上刻花纹来增大摩擦，下列四种改变摩擦力的方法与该例相同的是（）A．自行车刹车时捏紧刹把B．溜冰时穿旱冰鞋C．体操运动员在手上涂镁粉D．运动员击球时用力握球拍【答案】C.【解析】在轮胎上刻花纹，是通过增大接触面的粗糙程度，来增大摩擦的。AD．自行车刹车时捏紧刹把、运动员击球时用力握球拍，都通过增大压力来增大摩擦，故AD不符合题意；B．溜冰时穿旱冰鞋通过变滑动为滚动来减小摩擦的，故B不符合题意；C．体操运动员在手上涂镁粉，是通过增大接触面的粗糙程度，来增大摩擦的，故C符合题意。故选C.【例题11】质量为20kg的物体在水平向右推力F的作用下，在水平地面上向右做匀速直线运动。若物体受到的滑动摩擦力大小为重力的0.2倍，g取10N/kg，求：（1）物体受到的重力G。（2）物体受到的推力F。（3）若突然发现前方遇到障碍物，马上改用大小为80N的水平拉力使物体减速。求在减速的过程中，物体受到的摩擦力f的大小是多少?【答案】（1）200N；（2）40N；（3）40N。【解析】（1）物体受到的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N（2）由二力平衡条件可知，物体受到的推力F=f=0.2G=0.2×200N=40N（3）在减速的过程中，由于物体对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以，物体受到的摩擦力也不变，大小仍为40N。四、实验专题一、探究阻力对物体运动的影响【设计实验】让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面的粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。【实验器材】小车、长木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。【进行实验与收集证据】（1）在水平木板上铺上毛巾，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离。（2）在水平木板上铺上棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离。（3）让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在更光滑的木板表面上滑行的距离。（4）实验记录表表面材料阻力大小小车运动距离小车速度减小情况毛巾大最短比较快棉布中比较长比较慢木板小最长最慢【分析与论证】对物体运动的阻碍程度反映物体所受阻力的大小。小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是因为受到阻力的作用。小车受到的阻力越小，滑行的距离越大，速度减小得越慢。对上述实验结论进一步推理可得出：如果运动的物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。由此可以说明伽利略的说法是正确的，即物体的运动不需要力来维持。【实验结论】运动物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动得越远。若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。【交流与讨论】（1）实验方法①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，目的是使小车到斜面底端时具有相同的初速度；②科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动。（2）对小车受力情况进行分析小车在水平面上运动时，在竖直方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，对物体的运动没有影响；在水平方向上受到阻力的作用，是非平衡力，所以做减速直线运动。（3）选用小车而不选用木块的原因：在相同的条件下，小车受到的阻力较小，实验现象明显。二、探究二力平衡的条件【提出问题】二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系?它们在一条直线上吗?【实验设计】如下图，将小车放在光滑的水平桌面上，使小车在水平方向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究，分别改变这两个力的大小（通过改变砝码的质量）、方向、是否共线（通过扭转小车实现）和是否同体（通过分别拉2辆小车实现），由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保持静止状态。【实验器材】木板、小车、砝码多个、细线、定滑轮、弹簧测力计、等质量小盘2个。【进行实验并收集数据】（1）如实验装置图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面上，安装好实验装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。（2）在两边的托盘里放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。（3）将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察小车的运动情况（乙图）。（4）控制二力的大小不变，方向相反，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动情况（丙图）。（5）控制二力的大小不变，方向相反，保持二力在同一直线上，用细线把两个小车的挂钩连在一起，用剪刀把细线剪断，观察小车的运动情况（丁图）。（6）实验记录序号力的大小力的方向是否在同一直线上是否作用在同一物体上小车是否平衡1不相等相反是是否2相等相反是是是3相等相同是是否4相等相反不是是否5相等相反是不是否【分析与论证】（1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘中砝码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。（2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力方向相反。（3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一条直线上。（4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。【实验结论】二力平衡的条件作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。【交流与评估】（2）本实验设计的优点是：可以不考虑物体的重力对实验的影响。（3）实验中，桌面必须水平，否则小车的重力会影响实验。（4）实验中，如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大。（5）方案二：用小卡片探究二力平衡的条件①该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。②当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。③本方案选用硬纸片的原因是减小摩擦对实验的影响，但还受重力，因此对实验结论也有影响。三、研究影响滑动摩擦力大小的因素【提出问题】滑动摩擦力的大小与什么因素有关?【猜想假设】在地面上推箱子前行时，箱子越重，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；地面越粗糙，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。【实验设计】（2）实验方法：①控制接触面的粗糙程度不变，通过加减砝码改变木块对木板的压力，探究滑动摩擦力与压力的关系。②控制压力不变，改变木板的粗糙程度，探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。【进行实验与收集数据】（1）如图甲所示，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力；（2）如图乙所示，在木块上放上砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时滑动摩擦力；（3）如图丙所示，换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持放在木块上的砝码不变，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出弹簧测力计的示数，测出此时的滑动摩擦力大小。（4）实验数据表次数压力大小程度接触面粗糙程度摩擦力（N）1小光滑22大光滑33大粗糙4【分析论证】（3）实验结论滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【交流与评估】（1）实验中的探究方法①控制变量法：探究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力。探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时，控制压力不变，改变接触面的粗糙程度。②转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。（2）实验中要水平拉动木块做匀速直线运动，才能保证滑动摩擦力的大小等于拉力大小。实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下：把木块位于长木板上，用弹簧测力计拉住木块的一端，弹簧测力计的另一端固定。改进后，水平向左拉动长木板，当木块保持静止时，木块处于平衡状态，此时无论长木板是否做匀速直线运动，都可以保证拉力的大小始终等于滑动摩擦力的大小。【实验拓展】（1）探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系①把木块平放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F1；②把木块侧放在木板上，用弹簧测力计拉木块匀速运动，读出拉力F2。③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论：在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关（选填“有关”或“无关”）。（2）探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度的关系①把木块与砝码放在木板上面，以比较小的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F1。②保持压力、粗糙程度都相同，以比较大的速度拉动木块做匀速直线运动，读出这时的拉力F2。③比较F1和F2的大小发现相等，故可得出结论：在接触面粗糙程度和压力大小相同时，滑动摩擦力的大小与运动速度的大小无关（选填“有关”或“无关”）。【例题1】用如图所示的装置“探究阻力对物体运动的影响”。（1）实验过程中，让同一小车从同一斜面、同一高度由静止滑下，其目的是使小车进入水平面时的______相同；（2）让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动，最终小车静止时的位置如图所示，可观察到小车在______表面滑行的距离最远，由此可得出：小车受到的阻力越____，速度减小越慢。进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，将保持________运动状态；（3）冰雪天气路面湿滑，阻力较小，结合该实验结论，开车时应才能保证行驶安全（写出一个合理答案即可）。【答案】（1）速度；（2）木板，小，匀速直线；（3）减速慢行。【解析】（1）实验中，为了使小车到达水平面时速度相同，让小车在同一斜面上从同一高度由静止滑下。（2）在不同材料的表面上，小车滑行的距离是不同的，在表面光滑的木板上滑行的距离最长，在最粗糙的毛巾上滑行的距离最短，可见小车在毛巾上运动受到的摩擦力最大，在木板上运动受到的摩擦力最小，以上实验表明：小车受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动的距离越远；进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持匀速直线运动状态。（3）雪天气路面湿滑，阻力较小，开车时应减速慢行才能保证行驶安全，否则刹车时汽车运动的距离较大，容易发生追尾事故。【例题2】如图所示是小明探究“二力平衡条件”时的实验情景。（1）如图甲，小明将系于小车两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小车上的两个拉力方向_____，并通过调整__________来改变拉力的大小；（2）实验中在线两端挂上质量相等的钩码时，小车处于静止状态，说明二力平衡时，两个力__________；（3）当小车平衡时，将小车扭转一个角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。设计这一实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须作用在____________；（4）图乙实验中撕掉胶带是为了探究二力平衡的两个力必须作用在______物体上。【答案】（1）相反，钩码的个数；（2）大小相等；（3）同一条直线上；（4）同一。【解析】（1）小车两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小车施加了两个相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，因此，通过调整钩码的个数可改变拉力的大小。（2）当左、右两盘中的砝码质量相等时，木块处于静止状态，说明二力平衡时，两个力的大小相等。（3）当小车平衡时，将小车转过一个角度，松手后小车不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力是否作用在同一条直线上。（4）撕掉胶带，两个力作用在不同的物体上，观察物体是否静止，若静止则二力平衡的两个力不需要作用在同一个物体上，若物体运动，表示二力平衡的两个力必须作用在同一物体上。【例题3】学校走廊水平处用的是抛光的地砖，而在斜坡处却使用表面更为粗糙的地砖，如图甲所示。小杨认为地砖表面的粗糙程度可能会影响摩擦力的大小，于是设计了如下实验对其进行了探究；（1）用弹簧测力计拉动木块在图乙中的地砖上做__________运动就能测出滑动摩擦力的大小，此时摩擦力的大小是_______N；（1）用弹簧测力计拉动木块在图乙中的地砖上做__________运动就能测出滑动摩擦力的大小，此时摩擦力的大小是_______N；（2）继续用弹簧测力计拉动上述实验中的木块在图丙中的地砖上做相同的运动，读出弹簧测力计的示数恰好和图乙中一样，由此得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度无关。你认为小杨得出的结论是否可靠？______，理由是_________；（3）重新修改了实验方案后，他用弹簧测力计拉同一木块在不同的水平地砖上进行了测量，实验情景如图丁、戊所示。对比这两次测量数据可知_____（选填“丁”或“戊”）图的地砖表面更粗糙。【答案】（1）匀速直线，3.2；（2）不可靠，没有控制压力大小相同；（3）戊。【解析】（1）木块在水平地砖上做匀速直线运动，在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，由二力平衡条件可知，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小，由图乙可知，弹簧测力计示数为3.2N，即摩擦力大小为3.2N。（2）探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，要控制压力大小相同，改变接触面粗糙程度，图乙中木块对水平支持面的压力大小等于木块的重力大小，图丙中木块对水平支持面的压力小于木块的重力，所以两次实验没有控制压力大小相同，故得出的结论是不可靠的。（3）观察图丁、戊发现，木块对水平支持面的压力大小相同，图戊中弹簧测力计示数较大，即图戊中滑动摩擦力较大，由于在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，所以图戊中接触面粗糙。五、综合练习1.如图所示是小明在滑滑板车的场景，用力蹬地滑板车加速向前滑行，停止用力后会慢慢停下来。若不计空气阻力，对此现象分析正确的是（）A．在滑行过程中，相对于滑板车，小明是运动的B．停止用力后，滑板车能继续向前滑行是因为滑板车受到惯性力的作用C．滑板车受到的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力D．不蹬地时，滑板车会慢慢停下来，说明力是改变物体运动状态的原因【答案】D.【解析】A．在滑行过程中，相对于滑板车，小明的位置保持不变，因而是静止的，故A错误；B．小明停止用力后，滑板车能继续向前滑行是因为滑板车具有惯性，仍要保持原来的运动状态，但惯性不是力，不能说惯性力，故B错误；C．滑板车受到的重力、地面对滑板车的支持力等于滑板车与人的总重力大小不相等，不是一对平衡力，故C错误；D．不蹬地时，滑板车会慢慢停下来，是因为摩擦阻力改变了滑板车的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因，故D正确。2.如图甲是探究“阻力对物体运动的影响”实验装置。下列与此实验有关的说法错误的是（）A．实验中每次让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车到达水平面的速度大小相等B．实验中改变木板表面的粗糙程度是为了改变运动的小车所受的阻力大小C．根据实验现象及进一步推理，如果小车运动时不受阻力，它将做匀速直线运动D．如图乙所示，小球从A点由静止释放摆动到右侧最高点C时，若小球所受的力全部消失，可判断小球将做匀速直线运动【答案】D.【解析】A．根据控制变量法可知，实验中每次让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车到达水平面的速度大小相等，故A正确，不符题意；B．接触面越粗糙，小车运动时受到的阻力越大，实验中改变木板表面的粗糙程度是为了改变运动的小车所受的阻力大小，故B正确，不符题意；C．根据实验现象知，接触面粗糙程度越小，小车在水平面运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越长，据此进一步推理，如果小车运动时不受阻力，小车通过的距离无限远，将做匀速直线运动，故C正确，不符题意；D．如图乙所示，小球从A点由静止释放摆动到右侧最高点C时，小球处于静止状态，若小球所受的力全部消失，根据牛顿第一定律，可判断小球将静止，故D错误，符合题意。故选D.3.如图所示，汽车上配有安全带和头枕，司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时，对乘车人员起主要保护作用的分别是（）A．头枕、头枕 B．安全带、安全带C．安全带、头枕 D．头枕、安全带【答案】D.【解析】小车突然加速时，车速变大，人由于惯性要保持原来的运动状态，人的头部会向后仰，“头枕”对人有保护作用；当汽车紧急刹车时，人的下半身随车静止，而上半身由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动，所以人会向前倾，所以需要系安全带以保证安全。故ABC不符合题意，D符合题意。4.生活中有的摩擦是有用的，有的摩擦是有害的，下列情况属于减小摩擦的是（）A．甲图：自行车刹车时用力捏车闸B．乙图：体操运动员上器械前，手上要涂防滑粉C．丙图：在冰壶运动中，运动员不断擦拭冰面D．丁图：矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹【答案】C。【解析】A．自行车刹车时用力捏车闸，是利用增大压力的方式使刹车片紧紧压在轮毂上，从而增大刹车片与轮毂之间的摩擦使车的速度减小，故A不符合题意；B．体操运动员上器械前，手上要涂防滑粉，这是利用防滑粉增大手和器械之间接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故B不符题意；C．在冰壶运动中，运动员不断反复擦拭冰面，冰面因摩擦生热使部分冰熔化成水，从而使冰面更加光滑，减小了摩擦，故C符合题意；D．矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹是为了在拧开瓶盖时不打滑，这是利用增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故D不符合题意。5.第24届冬季奥运会于2022年2月4日在北京举行，冰壶为正式比赛项目之一。如图所示，当冰壶在冰面上滑动时（）A．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力是一对平衡力B．冰面对冰壶的支持力与冰壶对冰面的压力是一对平衡力C．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力是一对相互作用力D．冰壶受到的重力与冰面对冰壶的支持力是一对平衡力【答案】D.【解析】A．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力作用在两个物体上，故不是一对平衡力，故A不符合题意；B．冰面对冰壶的支持力与冰壶对冰面的压力作用在两个物体上，故不是一对平衡力，故B不符合题意；C．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力方向相同，故不是一对相互作用力，故C