物理总第二板块 物质、运动和相互作用 第9课时 牛顿第一定律 二力平衡 摩擦力

第第9课时牛顿第一定律二力平衡摩擦力课时牛顿第一定律二力平衡摩擦力第二板块物质、运动和相互作用第二板块物质、运动和相互作用目目 录录 CONTENTS过 基 础过 考 点过 易 错过 中考过 实 验过 基 础一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律(9年年7考，考，2017、2016、2015、2013、2011、2010、2009年考年考)1英国科学家英国科学家牛顿牛顿在前人研究成果的基础上概括出牛顿第在前人研究成果的基础上概括出牛顿第一定律。一定律。2牛顿第一定律：一切物体在牛顿第一定律：一切物体在_的作用时，的作用时，总保持总保持_状态或状态或_状态。状态。3牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理得出的，牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理得出的，因此因此_(选填选填“能能”或或“不能不能”)用实验直接验证。用实验直接验证。没有受到力没有受到力 静止静止 匀速直线运动匀速直线运动 不能不能 注意注意该研究方法是理想实验法，在研究真空不能传声的该研究方法是理想实验法，在研究真空不能传声的实验中也用到该方法。实验中也用到该方法。4牛顿第一定律间接说明：力牛顿第一定律间接说明：力不是维持不是维持物体运动状态的原物体运动状态的原因，而是因，而是改变改变物体运动状态的原因。物体运动状态的原因。5牛顿第一定律又称牛顿第一定律又称惯性惯性定律。定律。6惯性：一切物体都有保持原来运动状态惯性：一切物体都有保持原来运动状态_的特的特性。惯性的大小跟物体的性。惯性的大小跟物体的_有关，即有关，即_越大，惯越大，惯性越大。性越大。不变不变 质量质量 质量质量 7惯性的利用与防范：惯性的利用与防范：(1)利用：拍打衣服灰尘、体育比赛中的各种投掷项目、跳利用：拍打衣服灰尘、体育比赛中的各种投掷项目、跳远运动员快速助跑以提高成绩等。远运动员快速助跑以提高成绩等。(2)防范：交通工具必须配备刹车系统、汽车司机和前排乘防范：交通工具必须配备刹车系统、汽车司机和前排乘客配备安全带等。客配备安全带等。二、二力平衡二、二力平衡(9年年5考，考，2017、2016、2015、2014、2011年年考考)1力的平衡和平衡状态：物体受几个力的作用时保持力的平衡和平衡状态：物体受几个力的作用时保持_或或_状态，则这几个力相互平衡，物体状态，则这几个力相互平衡，物体处于处于平衡平衡状态。状态。2定义：作用在定义：作用在_物体上的两个力，如果大小物体上的两个力，如果大小_、方向、方向_，并且作用在，并且作用在_直线上，这两直线上，这两个力就彼此平衡。个力就彼此平衡。静止静止 匀速直线运动匀速直线运动 同一同一 相等相等 相反相反 同一条同一条 巧记巧记二力平衡的条件：同体、共线、等大、反向。二力平衡的条件：同体、共线、等大、反向。 三、力与运动的关系三、力与运动的关系1“力是力是改变物体运动状态改变物体运动状态的原因的原因”，而不是维持物体运，而不是维持物体运动的原因。运动的物体会停下来，是因为它受到动的原因。运动的物体会停下来，是因为它受到阻阻力力的缘故。的缘故。2物体在非平衡力作用下运动状态将物体在非平衡力作用下运动状态将_，如：减，如：减速、加速、运动方向改变。物体受平衡力作用或速、加速、运动方向改变。物体受平衡力作用或不受力不受力时，物时，物体的运动状态将体的运动状态将_。改变改变 不不知识拓展知识拓展物体受力不为物体受力不为0时：时：1力与运动方向在一条直线上，改变速度的大小；力与运动方向在一条直线上，改变速度的大小；2力与运动方向不在一条直线上，改变运动方向力与运动方向不在一条直线上，改变运动方向(运动轨迹运动轨迹为曲线为曲线)。四、摩擦力四、摩擦力(9年年5考，考，2016、2015、2013、2012、2010年考年考)1概念：两个相互概念：两个相互接触接触的物体，当它们的物体，当它们相对滑动相对滑动(或有相对或有相对滑动的趋势滑动的趋势)时，在接触面上产生一种时，在接触面上产生一种阻碍阻碍相对运动相对运动(或相对运或相对运动趋势动趋势)的力，这种力叫做滑动摩擦力的力，这种力叫做滑动摩擦力(静摩擦力静摩擦力)。2摩擦力产生的条件：摩擦力产生的条件：(1)两物体两物体直接接触直接接触，且接触面，且接触面有弹力有弹力；(2)两物体的接触面两物体的接触面_；(3)两物体间发生两物体间发生_或有或有相对运动相对运动的趋势。的趋势。粗糙粗糙 相对运动相对运动 3影响因素：影响因素：(1)滑动摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关滑动摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关(研究方研究方法：控制变量法法：控制变量法)_相同时，压力越大，滑动摩擦力越相同时，压力越大，滑动摩擦力越_；_相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越_。(2)静摩擦力的大小与其相平衡的力有关，可用静摩擦力的大小与其相平衡的力有关，可用“二力平二力平衡衡”求解。求解。接触面粗糙程度接触面粗糙程度 大大 压力压力 大大 4方向：与相对运动或相对运动趋势的方向方向：与相对运动或相对运动趋势的方向相反相反。5增大或减小滑动摩擦力的方法增大或减小滑动摩擦力的方法目的目的方法方法实例实例增大增大摩摩擦力擦力增大增大_擦黑板时用力；用力捏闸刹擦黑板时用力；用力捏闸刹车车增大接触面的增大接触面的_结冰的路面撒煤渣；鞋底、结冰的路面撒煤渣；鞋底、轮胎有花纹；防滑链轮胎有花纹；防滑链减小减小摩摩擦力擦力_ 压力压力减小接触面的减小接触面的_给轴承加润滑剂给轴承加润滑剂使接触面彼此分开使接触面彼此分开磁悬浮列车、气垫船磁悬浮列车、气垫船压力压力 粗糙程度粗糙程度 减小减小 粗糙程度粗糙程度 过 易 错易错易混点易错易混点对牛顿第一定律的理解对牛顿第一定律的理解练习练习过考点过考点1题题例例1(2017临沂模拟临沂模拟)如图如图1所示，所示，一只猫在桌边将桌布从鱼缸下拉出，鱼一只猫在桌边将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸向右滑离水平桌面，若鱼缸刚要滑出缸向右滑离水平桌面，若鱼缸刚要滑出桌面时所有的外力全部消失，则鱼缸将桌面时所有的外力全部消失，则鱼缸将( )C图图1 A沿竖直方向向下落到地面沿竖直方向向下落到地面B失去惯性失去惯性C沿水平方向向右做匀速直线运动沿水平方向向右做匀速直线运动D沿曲线落到地面沿曲线落到地面技巧规律技巧规律1.牛顿第一定律一个条件对应两个状态。一个牛顿第一定律一个条件对应两个状态。一个条件：不受力受平衡力的作用；两个状态：静止原静止，仍条件：不受力受平衡力的作用；两个状态：静止原静止，仍静止、匀速直线运动原运动，仍原速原方向运动。静止、匀速直线运动原运动，仍原速原方向运动。2.反向应用反向应用判断物体是否处在平衡状态：关键看下一判断物体是否处在平衡状态：关键看下一时刻运动状态是否变化。物体做匀速直线运动，一定处在平时刻运动状态是否变化。物体做匀速直线运动，一定处在平衡状态；物体速度为零却不一定处在平衡状态。衡状态；物体速度为零却不一定处在平衡状态。例例2(原创原创)下列关于惯性的说法正确的是下列关于惯性的说法正确的是( )A高速行驶的火车不容易停下来，说明速度越大惯性越大高速行驶的火车不容易停下来，说明速度越大惯性越大B宇宙飞船在太空中运行时没有惯性宇宙飞船在太空中运行时没有惯性C战斗机在空战时，抛掉副油箱是为了减小惯性，提高飞战斗机在空战时，抛掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性行的灵活性D抛出去的篮球受到惯性的作用还会在空中运动一段时间抛出去的篮球受到惯性的作用还会在空中运动一段时间 易错易混点易错易混点惯性、力和惯性定律惯性、力和惯性定律练习练习过考点过考点3题题 C知识点睛知识点睛1惯性是物体保持原来运动状态不变的固有性质，而不是惯性是物体保持原来运动状态不变的固有性质，而不是力。力。(不能把惯性说成惯性力，更不能与力的大小进行比较不能把惯性说成惯性力，更不能与力的大小进行比较)2一切物体在任何情况下都具有惯性。一切物体在任何情况下都具有惯性。3惯性只与质量有关：质量大，惯性就大，运动状态难改惯性只与质量有关：质量大，惯性就大，运动状态难改变；反之，惯性就小，运动状态易改变。变；反之，惯性就小，运动状态易改变。例例3(2017宜昌改编宜昌改编)木块静止在水平桌面上，此时木块受木块静止在水平桌面上，此时木块受到的摩擦力为到的摩擦力为_N；小红用；小红用1 N的水平力拉该木块，没有的水平力拉该木块，没有拉动，此时木块受到的摩擦力为拉动，此时木块受到的摩擦力为_N；将拉力增大为；将拉力增大为2 N时，木块开始做匀速直线运动，此时木块受到的摩擦力为时，木块开始做匀速直线运动，此时木块受到的摩擦力为_N；再将拉力增加到；再将拉力增加到5 N，则此时木块受到的摩擦力为，则此时木块受到的摩擦力为_N，木块做，木块做_(选填选填“加速加速”“”“匀速匀速”或或“减减速速”)运动。运动。易错易混点易错易混点摩擦力的方向及大小摩擦力的方向及大小练习练习过考点过考点11、14题题 0122加速加速 技巧规律技巧规律求摩擦力的大小实际上就是求与该摩擦力相平求摩擦力的大小实际上就是求与该摩擦力相平衡的力的大小。因而解答此类问题，可先确定哪一个力与待求衡的力的大小。因而解答此类问题，可先确定哪一个力与待求的摩擦力平衡，则待求的摩擦力大小就等于该平衡力的大小。的摩擦力平衡，则待求的摩擦力大小就等于该平衡力的大小。例例4(2017江西江西)如图如图2所示，用弹簧测力计拉着木块在水平所示，用弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是面上做匀速直线运动，下列说法正确的是( ) 易错易混点易错易混点二力平衡和相互作用力二力平衡和相互作用力练习练习过考点过考点6、7题题C图图2 A木块受到的摩擦力和弹簧测力计对木块的拉力是一木块受到的摩擦力和弹簧测力计对木块的拉力是一对平衡力对平衡力B木块对弹簧测力计的拉力和弹簧测力计对木块的拉木块对弹簧测力计的拉力和弹簧测力计对木块的拉力是一对平衡力力是一对平衡力C木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力是一木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力是一对相互作用力对相互作用力D木块对弹簧测力计的拉力和手对弹簧测力计的拉力木块对弹簧测力计的拉力和手对弹簧测力计的拉力是一对相互作用力是一对相互作用力知识点睛：知识点睛：平衡力与相互作用力平衡力与相互作用力(1)相同点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上；相同点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上；(2)不同点不同点(最明显的区别最明显的区别)：平衡力作用在一个物体上，相互：平衡力作用在一个物体上，相互作用力作用在两个物体上。作用力作用在两个物体上。技巧规律技巧规律判断二力是否平衡的方法判断二力是否平衡的方法(1)二力平衡条件；二力平衡条件；(2)是否处于平衡状态是否处于平衡状态(静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动)，注意速度为零，注意速度为零的物体并非一定静止。的物体并非一定静止。过 实 验例例1为了探究为了探究“阻力对物体运动的影响阻力对物体运动的影响”，我们做了如图，我们做了如图3所示的实验。所示的实验。实验一实验一 探究阻力对物体运动的影响探究阻力对物体运动的影响图图3 (1)实验中反映实验中反映“阻力对物体运动的影响阻力对物体运动的影响”的方法是：比较的方法是：比较_。这是这是_法法(填物理方法填物理方法)。(2)让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在竖直方向上受到的竖直方向上受到的_和和_相平衡，其作用效果相相平衡，其作用效果相互抵消，相当于小车只受水平方向上的互抵消，相当于小车只受水平方向上的_作用。作用。小车在不同表面上运动的距离小车在不同表面上运动的距离 转换转换 支持力支持力 重力重力 摩擦力摩擦力 (3)实验中每次均让小车从同一斜面、同一实验中每次均让小车从同一斜面、同一_、由静、由静止开始滑下，目的是：止开始滑下，目的是：_ _。(4)每次实验中，为了让小车在水平面上受到不同的阻力，每次实验中，为了让小车在水平面上受到不同的阻力，采用的做法是：采用的做法是：_。(5)实验表明：表面越光滑，小车运动的距离越实验表明：表面越光滑，小车运动的距离越_(选填选填“远远”或或“近近”)，这说明小车受到的阻力越这说明小车受到的阻力越_(选填选填“大大”或或“小小”)，速度减小得越，速度减小得越_(选填选填“快快”或或“慢慢”)。高度高度 使小车每次在水平面上开始滑行时使小车每次在水平面上开始滑行时 速度大小相等速度大小相等 使水平面的粗糙程度不同使水平面的粗糙程度不同 远远小小 慢慢 (6)推论：如果有一种推论：如果有一种“路面路面”材料比玻璃更光滑，则小车材料比玻璃更光滑，则小车运动的路程将运动的路程将_(选填选填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)在在玻璃上运动的路程，小车的运动状态改变更玻璃上运动的路程，小车的运动状态改变更_(选填选填“快快”或或“慢慢”)。(7)若在实验时，发现小车在棉布和玻璃上都冲出了水平板若在实验时，发现小车在棉布和玻璃上都冲出了水平板面，改进方法是面，改进方法是_。大于大于 慢慢 降低小车在斜面上的高度降低小车在斜面上的高度 (8)实验结果能证明实验结果能证明_(选填序号选填序号)。A物体运动需要力物体运动需要力B力可以改变物体的运动状态力可以改变物体的运动状态C牛顿第一定律牛顿第一定律(9)推理：本实验中，如果运动物体不受力，运动状态是推理：本实验中，如果运动物体不受力，运动状态是_。可进一步推导出牛顿第一定律：一切物。可进一步推导出牛顿第一定律：一切物体在体在_时，总保持时，总保持_。牛顿第一。牛顿第一定律定律_(选填选填“能能”或或“不能不能”)直接由实验得出，原因直接由实验得出，原因是：是：_。B匀速直线运动匀速直线运动 不受外力不受外力 静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动 不能不能 接触面不可能绝对光滑接触面不可能绝对光滑 (10)本实验应用到的科学方法是本实验应用到的科学方法是_ _。控制变量法、科学推理控制变量法、科学推理 法、理想实验法、转换法法、理想实验法、转换法 (11)根据实验推论，小丽猜想：当自己荡秋千运动到最高点根据实验推论，小丽猜想：当自己荡秋千运动到最高点时 ， 如 果 自 己 受 到 的 力 全 部 消 失 ， 自 己 的 运 动 状 态 是时 ， 如 果 自 己 受 到 的 力 全 部 消 失 ， 自 己 的 运 动 状 态 是_。(选填序号，图中的黑点表示小丽同学选填序号，图中的黑点表示小丽同学)D(12)若要利用该实验装置探究动能的影响因素，还需增加的若要利用该实验装置探究动能的影响因素，还需增加的器材是器材是_。一个木块、两个质量不同的小球一个木块、两个质量不同的小球 例例2如图如图4所示是所示是“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关关”的实验。的实验。实验二实验二 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【2010年考年考】图图4 (1)实验过程中，弹簧测力计应沿实验过程中，弹簧测力计应沿_方向拉着物块方向拉着物块A做做_运动。根据二力平衡可知，弹簧测力计的拉力等运动。根据二力平衡可知，弹簧测力计的拉力等于于_的大小。的大小。水平水平 匀速直线匀速直线 滑动摩擦力滑动摩擦力 (2)在某次实验中正确拉动弹簧测力计，其指针位置如图在某次实验中正确拉动弹簧测力计，其指针位置如图5，则物块所受的滑动摩擦力则物块所受的滑动摩擦力f1为为_N；若使物块向右加速运；若使物块向右加速运动，则摩擦力动，则摩擦力f2_f1(选填选填“”“”“”或或“”)。1.6 图图5 (3)分析图分析图4甲、乙可知，在甲、乙可知，在_相同时，相同时，_越大，滑动摩擦力越大。越大，滑动摩擦力越大。(4)分析图分析图4甲、丙，发现弹簧测力计的示数甲、丙，发现弹簧测力计的示数F1F3，说，说明：明：_一定时，一定时，_，滑动摩擦力越大。，滑动摩擦力越大。(5)通过上述实验得出结论：滑动摩擦力的大小跟通过上述实验得出结论：滑动摩擦力的大小跟_的大小和接触面的的大小和接触面的_有关。有关。接触面粗糙程度接触面粗糙程度 压力压力 压力压力 接触面越粗糙接触面越粗糙 压力压力 粗糙程度粗糙程度 (6)有同学探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系：有同学探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系：实验设计如图实验设计如图6所示，数据记录如下表。所示，数据记录如下表。(匀速拉动弹簧测力匀速拉动弹簧测力计计)放置方式放置方式木块对木板木块对木板的压力的压力/N弹簧测力计弹簧测力计的示数的示数/N滑动摩擦力滑动摩擦力/N平放平放104.04.0侧放侧放104.04.0切去一半后平放切去一半后平放52.02.0比较比较_实验数据，可得出正确结论：滑动摩擦力的实验数据，可得出正确结论：滑动摩擦力的大小与接触面积大小与接触面积_。图图6 无关无关 (7)小丽同学对实验装置进行改动，如图小丽同学对实验装置进行改动，如图7所示，重复实验，所示，重复实验，发现效果更好，弹簧测力计是静止的，比较容易读出数据。实发现效果更好，弹簧测力计是静止的，比较容易读出数据。实验中，小丽同学验中，小丽同学_(选填选填“一定一定”或或“不一定不一定”)要匀速要匀速拉动长木板，原因是拉动长木板，原因是_。图图7 不一定不一定 滑动摩擦力与物体运动速度无关滑动摩擦力与物体运动速度无关 例例3如图如图8所示，是小明探究所示，是小明探究“二力平衡的条件二力平衡的条件”的实验的实验装置。装置。实验三探究二力平衡的条件实验三探究二力平衡的条件图图8 (1)实验中用小车代替木块的原因是实验中用小车代替木块的原因是_ _。(2)实验中通过改变砝码的实验中通过改变砝码的_来探究二力大小的关来探究二力大小的关系。系。(3)当小车处于静止状态或当小车处于静止状态或_状态时，我们便状态时，我们便可认为它受到的力是相互平衡的。可认为它受到的力是相互平衡的。用小车可以减小摩擦用小车可以减小摩擦 力对实验的影响力对实验的影响 质量质量 匀速直线运动匀速直线运动 (4)小明发现：同时向左盘和右盘加入一个相等质量的砝码小明发现：同时向左盘和右盘加入一个相等质量的砝码时，小车处于静止状态。此时，他总结出二力平衡的条件之一时，小车处于静止状态。此时，他总结出二力平衡的条件之一为：两个力大小相等。这种做法是否科学？为：两个力大小相等。这种做法是否科学？_，原因是，原因是_。(5)将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状，这说明两个力必须作用在原状，这说明两个力必须作用在_上，物体才能平上，物体才能平衡。衡。不科学不科学 一次实验不能得出普遍规律，应进行多次实验一次实验不能得出普遍规律，应进行多次实验 同一直线同一直线 (6)进一步实验，得出二力平衡的完整条件是进一步实验，得出二力平衡的完整条件是_ _。(7)某次实验时，在左盘放入某次实验时，在左盘放入2 N的砝码，右盘放入的砝码，右盘放入1.5 N的砝的砝码时，小车静止，此时小车受到的码时，小车静止，此时小车受到的_(选填选填“可能可能是是”“”“是是”或或“不是不是”)平衡力。这个现象与二力平衡条件不完平衡力。这个现象与二力平衡条件不完全相符，你认为产生此现象的原因可能是全相符，你认为产生此现象的原因可能是_，小车受到的这个力大小应该是小车受到的这个力大小应该是_N，方向，方向_。同时作用同时作用 在一个物体上、大小相等、方向相反，并且在同一直线上在一个物体上、大小相等、方向相反，并且在同一直线上 是是 实验中存在摩擦力实验中存在摩擦力 0.5 水平向右水平向右 【实验改进实验改进】利用如图利用如图9甲所示的实验器材，也可以完成甲所示的实验器材，也可以完成该实验。该实验。图图9 (8)在实验中应使用在实验中应使用_(选填选填“轻轻”或或“重重”)卡片。卡片。(9)当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后小卡当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后小卡片片_(选填选填“能能”或或“不能不能”)平衡；此步骤是为了探究平衡；此步骤是为了探究_。(10)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在完成以上操作后，下一步的操作是完成以上操作后，下一步的操作是_。轻轻不能不能 两个力不在同一条直线上是否能够平衡两个力不在同一条直线上是否能够平衡 用剪刀将纸片剪开用剪刀将纸片剪开 (11)利用图利用图9乙装置乙装置_(选填选填“能能”或或“不能不能”)探究探究二力平衡的条件。二力平衡的条件。(12)如果完全忽略摩擦等因素的影响，用手指水平向右轻弹如果完全忽略摩擦等因素的影响，用手指水平向右轻弹一下原本静止在滑轮之间某处的小卡片一下原本静止在滑轮之间某处的小卡片(钩码始终不着地钩码始终不着地)，则，则小卡片将做小卡片将做_(选填选填“加速加速”“”“减速减速”或或“匀速匀速”)直线直线运动，直至碰上右侧的滑轮。运动，直至碰上右侧的滑轮。能能匀速匀速 过 考 点1A2.3.C4.B5惯性力的作用是相互的安全气囊惯性力的作用是相互的安全气囊6150 000150 000不变不变7.C8.C9.A10. 303011 5 竖直向上竖直向上512. 0.5 惯性惯性 0.6 13 1 静止静止 2 改变改变14如图如图1所示所示15A16.如图如图2所示所示图图1 图图2 17.如图如图3所示所示图图3 过 中 考1(1)(2)(3)2.C3.D4.A5.D6.等于等于7如图如图4所示所示图图4 8(1)受到阻力受到阻力(2)永远向右做匀速直线运动永远向右做匀速直线运动9解：解：由由vt图像可知：图像可知：712 s内自行车做匀速直线运内自行车做匀速直线运动，摩擦阻力大小等于动力，即动，摩擦阻力大小等于动力，即fF30 N10解解：由题可知，汽车受到的阻力由题可知，汽车受到的阻力f是车重的是车重的0.16倍，所倍，所以阻力：以阻力：f0.16 G0.16 mg0.161 500 kg10 N/kg2 400 N因为小汽车做水平匀速直线运动因为小汽车做水平匀速直线运动所以牵引力：所以牵引力：Ff2 400 N