第6 6讲运动和力的关系考点一考点二考点三图解物理考点考点一牛顿第一定律与惯性牛顿第一定律与惯性1.伽利略斜面实验(1)三次实验小车都从斜面顶端滑下的目的是使小车到达水平面的初速度相同。(2)实验结论:在同样条件下,平面越光滑,小车的速度减小得越慢,前进得越远。(3)伽利略的推论:在理想情况下,如果表面绝对光滑,小车将做匀速直线运动。考点一考点二考点三图解物理2.牛顿第一定律(1)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。(2)说明: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。方法技巧(1)物体不受力是不可能的,所以牛顿第一定律不可能用实验来直接证明,牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的。(2)物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态;原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动。考点一考点二考点三图解物理3.惯性(1)概念:物体保持运动状态不变的性质。(2)说明:惯性大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大。规律总结(1)一切物体在任何情况下都有惯性。惯性与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等均无关。(2)惯性不是力,而是物体自身的一种属性,因此在惯性前加上“产生”“出现”“受到”“克服”等词都是错误的,惯性的正确用词是“具有惯性”“由于惯性”等。(3)惯性越大,物体的运动状态越难改变。考点一考点二考点三图解物理考点考点二二力平衡二力平衡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,就说这几个力相互平衡,物体处于平衡状态。2.二力平衡与相互作用力的比较考点一考点二考点三图解物理3.力和运动状态变化的关系 考点一考点二考点三图解物理考点考点三摩擦力摩擦力1.定义:两个互相接触的物体,当它们要发生或已发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力。2.分类:滑动摩擦力、滚动摩擦力、静摩擦力。3.方向:与物体相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反。4.影响滑动摩擦力大小的相关因素:接触面的粗糙程度和压力大小。压力越大、接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。5.增大摩擦力的方法:(1)增大压力(例如刹车时用力捏闸);(2)增大接触面粗糙程度(例如雪天路面撒炉渣、鞋底的花纹);(3)变滚动为滑动(因为在相同条件下,滚动摩擦小于滑动摩擦)。6.减小摩擦力的方法:(1)减小压力;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动为滚动(例如滚动轴承);(4)使接触面彼此分开(例如气垫、磁浮列车)。考点一考点二考点三图解物理特别提示(1)摩擦力不一定起阻力作用,有时起动力作用,例如人走路,若不打滑,脚相对地面有向后运动的趋势,地对脚一个向前的摩擦力,成为人向前的动力。(2)摩擦力的方向与物体相对运动(或运动趋势)相反,而不是和物体的运动方向相反。考点一考点二考点三图解物理考点一考点二考点三图解物理考点一考点二考点三图解物理考点一考点二考点三图解物理考法1考法2考法3考法考法1惯性和惯性定律惯性和惯性定律典题典题1下列关于惯性的说法正确的是()A.太空中的宇航员不具有惯性B.物体运动时具有惯性,静止时不具有惯性C.汽车在转弯时减速,是为了防止惯性带来的危害D.运动员起跑时用力蹬地,是为了增大惯性提高成绩答案: C解析: 一切物体都有惯性,因此太空中的宇航员在太空舱中仍然有惯性,故A错误;一切物体都有惯性,惯性是物体固有的属性,静止的物体和运动的物体都有惯性,故B错误;汽车在转弯时如果不减速慢行,会由于惯性继续保持原来的方向运动,易造成侧翻等事故的发生,故汽车在转弯时减速,是为了防止惯性造成的伤害,故C正确;运动员起跑时用力蹬地只是让人能向上跳起,利用了物体间力的作用是相互的,不是应用了惯性,故D错误。考法1考法2考法3方法归纳惯性常考的内容主要是惯性定义及其与质量的关系以及生活中的惯性现象,牛顿第一定律考查的内容主要是基本内容及其应用条件。惯性与惯性定律的比较如下:考法1考法2考法3对应练对应练1下列事例中,属于减小惯性的不利影响的是(B)A.撞击锤柄下端,可以使锤头紧套在锤柄B.小型客车驾驶员和前排乘客必须使用安全带C.通过拍打窗帘清除它上面的浮灰D.标枪运动员为取得好成绩,掷标枪前需要助跑解析锤头松动时,撞击锤柄是为了利用惯性的有利影响,从而使锤头套紧,故A不符合题意;驾驶员系安全带是为了防止由于惯性而被撞伤,属于防止惯性的不利影响,故B符合题意;拍打窗帘时,灰尘由于惯性作用保持原来的静止状态,从而脱离窗帘,是利用惯性的有利影响,故C不符合题意;标枪运动员掷标枪前助跑,是利用惯性的作用以取得更好的成绩,是惯性的有利影响,故D不符合题意。考法1考法2考法3对应练对应练2如图所示,小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时,如果小球受到的外力突然全部消失,那么小球的运动状态将是(A)A.匀速直线运动B.立即停止运动C.速度越来越快D.速度越来越慢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,因此小球沿弧形斜槽从A点运动到水平轨道的B点时,如果小球受到的外力突然全部消失,则小球的运动状态不会改变,即小球将做匀速直线运动。考法1考法2考法3对应练对应练3(2017湖南岳阳)图示为小明在足球比赛中射门时的情景,在射门过程中(C)A.脚对球施加了力,而球对脚没有力的作用B.球受的重力的方向始终水平向前C.球离开脚后继续向前是因为球具有惯性D.球的运动状态始终不变考法1考法2考法3考法考法2二力平衡二力平衡典题2(2017江苏盐城)每年都有一大批丹顶鹤从北方迁徙到盐城市滩涂越冬。如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,此过程中,空气对它作用力的方向()A.竖直向上B.竖直向下C.与运动方向相同 D.与运动方向相反考法1考法2考法3答案:A解析:丹顶鹤沿直线朝斜向下方向匀速滑翔时,做匀速直线运动,处于平衡状态,空气对它的作用力与其重力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以空气对它作用力的方向竖直向上,故选A。方法归纳判断一对平衡力的关键是两个力满足“同体、等大、共线、反向”。考法1考法2考法3对应练对应练4箱子静止在水平地面上,工人沿水平方向用力推箱子,但没推动,则与推力相平衡的力是(D)A.箱子受到的重力B.箱子对地面的压力C.地面对箱子的支持力D.地面对箱子的摩擦力解析由于箱子未动静止,处于平衡状态,因此竖直方向上的重力和支持力是一对平衡力,水平方向上的推力和摩擦力也是一对平衡力,故A、B、C错误,D正确。考法1考法2考法3对应练对应练5汽车停放在水平路面上,下列属于平衡力的是(C)A.汽车受到的重力和地球对汽车的引力B.汽车受到的重力和汽车对路面的压力C.汽车受到的重力和路面对汽车的支持力D.路面对汽车的支持力和汽车对路面的压力解析汽车受到的重力和地球对汽车的引力不在同一直线上,不是一对平衡力,故A错误;汽车受到的重力和汽车对路面的压力,作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故B错误;汽车受到的重力和路面对汽车的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故C正确;路面对汽车的支持力和汽车对路面的压力,作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故D错误。考法1考法2考法3特别提示注意区分一对平衡力和一对“作反力”(作用力与反作用力的简称):作反力是相互作用的两个物体之间同时发生的一对相互作用力,其特点是“异体、等大、共线、反向”。路面对汽车的支持力和汽车对路面的压力是一对“作反力”。考法1考法2考法3对应练对应练6如图所示,甲、乙两物体在水平桌面上处于静止状态,关于它们受力的说法正确的是(D)A.甲对乙的压力与桌面对乙的支持力是一对相互作用力B.乙物体受到甲、乙两物体的重力和桌面的支持力C.乙物体受到的重力与桌面的支持力是一对平衡力D.乙物体受到重力、甲物体的压力和桌面的支持力解析甲对乙压力的大小等于甲重力的大小,桌面对乙支持力的大小等于甲、乙的重力和,因此二力不是相互作用力,故A错误;因为乙处于静止状态,因此乙物体受甲的压力、重力和桌面的支持力,故B错误,D正确;乙物体受到的重力与桌面的支持力,二力大小不相等,因此不是平衡力,故C错误。考法1考法2考法3考法考法3摩擦力摩擦力典题典题3如图所示的四个实例中,属于增大摩擦力的是()考法1考法2考法3思路导引审先通读题干,明确此题主要考查增大摩擦力的方法。析给自行车车轴加润滑油、轴承间安装钢柱和气垫船底和水面间加空气垫,都是减小摩擦力的有效方法。所以A、C、D不符合题意,选项B正确。判根据以上分析,选项B正确。答案:B方法归纳对于摩擦力的考查,主要有摩擦力的改变以及根据二力平衡对物体进行受力分析。明确增大或减小摩擦力的方法,并且识记相对应的实例是解决此类问题的好方法。考法1考法2考法3对应练7(2017山东泰安)如图所示,C是水平地面,A、B是两个长方形物块,F是作用在物块B上的沿水平方向的力,物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知,关于A、B间摩擦力Ff1和B、C间摩擦力Ff2的分析中,正确的是(B)A.Ff1=0,Ff2=0 B.Ff1=0,Ff20C.Ff10,Ff2=0 D.Ff10,Ff20考法1考法2考法3对应练8(2016江苏无锡)教室的门关不紧,常被风吹开。小明在门与门框之间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是(C)A.门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用B.门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力C.塞入硬纸片是通过增大压力来增大摩擦D.塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦解析被风吹开是因为门的滑动摩擦力很小,很容易克服摩擦将门吹开,故A错误;门没被吹开,说明此时的摩擦力为静摩擦力,风吹门的力等于摩擦力,故B错误;塞入硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大摩擦,故C正确,D错误。考法1考法2考法3对应练9在自动化生产线上,常用传送带运送工件,如图所示,工件与传送带一起向右匀速运动时,关于工件受力,下列说法中正确的是(D)A.工件受摩擦力,方向水平向右B.工件受摩擦力,方向水平向左C.工件所受到的重力与工件对传送带的压力是一对相互作用力D.工件对传送带的压力与传送带对工件的支持力是一对相互作用力考法1考法2考法3解析因为工件与传送带一起匀速运动,所以它们之间没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,则工件没有受到摩擦力的作用,故A、B错误;工件所受到的重力与工件对传送带的压力的方向都是向下的,而一对相互作用力的方向是相反的,所以它们不是一对相互作用力,故C错误;工件对传送带的压力与传送带对工件的支持力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,且作用在两个物体上(即压力作用在传送带上,支持力作用在工件上),故这两个力是一对相互作用力,故D正确。考法1考法2考法3对应练10用5N的水平拉力使木块在水平桌面上做匀速直线运动,现改用10N的水平拉力使木块仍在这一水平桌面上运动,此时木块受到的滑动摩擦力大小是(C)A.大于5N且小于10NB.10NC.5ND.无法判断解析木块在水平桌面上做匀速直线运动时,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力是5N,所以滑动摩擦力大小为5N;当改用10N的水平拉力使木块仍在这一桌面上运动时,压力大小和接触面粗糙程度不变,则滑动摩擦力大小保持5N不变,故C正确。考法1考法2考法3对应练11如图,在光滑的水平面上叠放着甲、乙两个木块,甲木块用一根细绳拴在左边固定的竖直板上,现在用力把木块乙从右端匀速地抽出来,所用的力F=15N,则甲、乙两木块所受的摩擦力是(D)A.甲为零,乙受向右的15N的力B.甲和乙都受向右15N的力C.甲和乙都受向左15N的力D.甲和乙都是15N,甲受向右的力,乙受向左的力考法1考法2考法3解析木块乙向右端匀速运动可以得知,木块乙处于平衡状态,故受平衡力的作用,其中在水平方向受拉力F和甲对其向左的摩擦力作用,根据二力平衡的条件可以判断,乙木块受到的摩擦力为15N,方向水平向左。木块甲静止,木块甲处于平衡状态,所以甲受平衡力的作用,在水平方向受细绳对其向左的拉力与乙对其向右的摩擦力作用,摩擦力的大小为15N,故选D。命题点1命题点2命题点命题点1探究阻力对物体运动的影响探究阻力对物体运动的影响1.实验器材:小车、斜面、光滑木板、毛巾、棉布、小旗。2.实验操作过程:让小车从斜面的同一高度滑下,毛巾表面、棉布表面、木板三种粗糙程度不同的表面;利用小旗,标出三次小车运动的距离。3.现象:小车在越光滑的表面,通过距离越长,运动距离越长;在越粗糙的表面通过的距离越短,运动距离越短。4.推理:小车在绝对光滑的物体表面上,将一直做匀速直线运动。结论: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。命题点1命题点2典题1(2018山东济宁)用如图1的实验装置,让静止的小车从斜面的同一高度滑下,观察并记录小车在三种不同木板水平面上运动的距离,探究阻力对物体运动的影响。命题点1命题点2(1)图2是对在水平面上运动小车进行的受力分析,其中正确的是;(2)小易按照“毛巾棉布木板”的顺序进行实验,实验记录如下表。分析比较表中内容,可得出的初步结论是:小车受到的摩擦力越小,运动距离;深入分析发现,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,由此进一步推理得出的结论是;(3)早在17世纪初期,意大利物理学家(填写科学家名字)就通过实验和科学推理的方法研究过力和运动的关系。命题点1命题点2答案:(1)B(2)远匀速直线运动(3)伽利略解析:(1)小车在水平面上做减速直线运动,受力不平衡,在竖直方向上受重力和支持力,水平方向只受水平向左的摩擦力,故B正确;(2)小车在三个木板水平面上运动时,水平面越光滑,说明水平面粗糙程度越小,小车受到的摩擦阻力越小,小车运动的距离越远。由上述实验可推理得:如果运动的物体在没有受到力的作用时,将做匀速直线运动。(3)意大利物理学家伽利略通过实验和科学推理的方法研究力和运动的关系。方法归纳方法归纳 探究阻力对物体运动的影响实验中,水平面的粗糙程度影响了阻力的大小,要注意掌握控制变量法和科学推理法的应用,探究中要注意小车是同一小车,小车在同一高度滑下的目的是使小车在水平面上的初速度相同。命题点1命题点2命题点命题点2探究影响滑动摩擦力大小的因素探究影响滑动摩擦力大小的因素1.实验器材:木板(四个面分别粘有砂纸、棉布、绒布、纸)、立方体木块(三个面粘有不同面积的同种材料)、木板、钩码、弹簧测力计、细线等。2.实验原理:二力平衡条件。实验时要水平匀速拉动物体,匀速拉动物体时,物体所受的拉力与摩擦力是一对平衡力,这样测力计示数的大小就等于滑动摩擦力的大小。命题点1命题点23.实验操作过程:(1)测量方法:把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计水平拉木块,使木块匀速运动,读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。改变不同的接触面和压力,如甲、乙、丙图所示,进行实验。(2)弹簧测力计读数:在拉动过程中进行读数。(3)观察实验得出实验结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。结论:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度大小等无关。命题点1命题点2典题2在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,做了如图所示的实验。为了测定滑动摩擦力的大小,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其在水平桌面上做运动。根据滑动摩擦力与拉力是一对(选填“平衡力”或“相互作用力”),可知滑动摩擦力的大小与拉力大小相等,为了探究滑动摩擦力的大小与压力的关系,应比较两图;为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,应比较两图。命题点1命题点2命题点1命题点2答案:匀速直线平衡力乙、丙甲、乙解析:在实验中,用弹簧测力计拉着木块时,应水平地拉动,使它在水平面上做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数,两个力是一对平衡力,这种测摩擦力的方法是间接测量法;要探究滑动摩擦力与压力的关系,需要保持接触面粗糙程度一定,改变压力大小,所以选择乙、丙两图;要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,需要保持压力一定,改变接触面粗糙程度,所以选择甲、乙两图。方法归纳方法归纳 影响滑动摩擦力大小的相关因素有压力和接触面的粗糙程度,探究其相关因素是个多因素问题,采用控制变量法。实验中如何控制变量、如何拉动弹簧测力计、实验数据处理及结论得出是最常见的考试动向。123456789101.(2016甘肃省卷)如图所示,用水平力F=30N,按住一重力G=10N的木块在竖直墙壁上,当木块沿竖直方向匀速下滑时,木块受到的摩擦力的大小是(D)A.40NB.30NC.20ND.10N解析: 木块沿竖直方向匀速下滑时,其处于平衡状态,所以其在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力,木块受到的重力是10N,由于摩擦力与重力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知摩擦力大小也等于10N,故D正确。123456789102.(2017甘肃天水)上体育课时,涵涵同学看到操场上的以下物理现象,其中解释不正确的是(A)A.地面上滚动的足球越滚越慢,是由于足球的惯性越来越小B.跳远的同学在起跳时用力蹬地是因为力的作用是相互的C.球拍击打羽毛球,改变羽毛球的运动方向,说明力能改变物体的运动状态D.穿运动鞋跑步不易滑倒是利用运动鞋底部凹凸不平的花纹来增大摩擦123456789103.(2017甘肃兰州)在平直的路面上用10N的力沿水平方向推物体,物体静止不动。增大推力使物体开始运动,当推力为30N时,物体做匀速直线运动。撤去推力后,物体运动速度逐渐减小,下列判断正确的是(D)A.用10N的力沿水平方向推物体时,物体所受摩擦力为零B.撤去推力后,物体所受摩擦力逐渐减小C.物体运动速度减小的过程中,所受摩擦力逐渐增大D.物体在该路面运动时所受摩擦力大小始终不变123456789104.(2017甘肃兰州)关于平衡力和相互作用力,下列说法正确的是(C)A.物体受平衡力作用时,运动状态可能会改变B.静止在地面上的物体所受的重力和它对地面的压力是一对相互作用力C.拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力D.跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对平衡力123456789105.(2018甘肃兰州)下列关于运动和力的说法中正确的是(B)A.物体运动的方向与其所受合力的方向一定相同B.射出枪口的子弹利用惯性继续向前飞行C.电梯匀速上升时,电梯对人的支持力和人对电梯的压力是一对平衡力D.熟透的苹果落到地面,说明地球对苹果的引力大于苹果对地球的引力123456789106.(2017甘肃省卷)下列关于力与运动的关系说法正确的是(B)A.自行车从斜坡冲下来时不容易停下来,说明速度越大惯性越大B.物体不受力的情况下也能运动C.做曲线运动的物体,受到的力也可能是平衡力D.只受一对平衡力而匀速运动的物体,若去掉其中一个力,则物体的运动速度一定增大123456789107.(2016甘肃省卷)球员争顶后顶出的球在上升过程中受到非平衡力(选填“平衡力”或“非平衡力”)作用,足球最后会落回地面是因为受重力的作用。解析: 球被顶出后,由于球具有惯性,继续向上运动,上升过程中,速度越来越慢,且运动方向不断发生变化,受力不平衡;由于地球周围的一切物体都受重力作用,而重力的方向总是竖直向下的,因此足球最后落回地面是因为受到重力的作用。123456789108.(2015甘肃省卷)如图所示,一个重为40N的物体放在水平地面上,在水平向右的10N的拉力F作用下,沿水平面向右做匀速直线运动,运动过程中物体受到的摩擦力Ff=10N。解析: 物体在水平地面上匀速直线运动,属于平衡状态,那么拉力与摩擦力属于一对平衡力,由平衡条件得,摩擦力大小等于拉力大小等于10N,则摩擦力大小为10N。123456789109.如图所示,O为乒乓球的重心,请在图中分别作出乒乓球竖直上升、下落过程中的受力示意图。(乒乓球在运动过程中均受空气阻力Ff的作用,不计空气的浮力)答案:如图所示:解析: 乒乓球上升和下落过程中,受到重力和空气阻力的作用,重力的方向总是竖直向下,阻力的方向与乒乓球运动方向相反,即当乒乓球上升时,阻力的方向竖直向下,当乒乓球下降时,阻力的方向竖直向上。由此可作出乒乓球的受力示意图。1234567891010.(2018甘肃兰州)如图所示,物体A随平板车在水平地面上向右匀速运动,作出物体A的受力示意图。