資源簡介

七年級下冊科學競賽輔導教學案
第8講 慣性定律、力的平衡、摩擦力
一、知識梳理：
知識梳理
一、慣性和慣性定律
1.一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。物體不受力時，原來靜止的物體將保持靜止狀態(tài)；原來運動的物體,不管原來做什么運動,物體都將做勻速直線運動。物體做勻速直線運動可以不需要力，即力與運動狀態(tài)無關，所以力不是產(chǎn)生或維持運動的原因。
2.牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎上，通過進一步推理而概括出來的，且經(jīng)受住了實踐的檢驗，所以已成為大家公認的力學基本定律之一。但是我們周圍不受力是不可能的，因此不可能用實驗來直接證明牛頓第一定律。
3.物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。慣性是物體的一種屬性。一切物體在任何情況下都有慣性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關，與物體是否受力、受力大小、是否運動、運動速度等均無關。
二、力的平衡
1.物體在受到兩個力的作用時，如果能保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，那么這兩個力相互平衡，簡稱二力平衡。
2.二力平衡的條件：二力作用在同一物體上、大小相等、方向相反、二力作用在同一條直線上。可簡單概括為：同物、等大、反向、同線。
3.應用二力平衡條件解題時要畫出物體受力的示意圖。畫示意圖時要注意：①先畫重力，然后看物體與那些物體接觸，就可能受到這些物體的作用力；②畫圖時還要考慮物體的運動狀態(tài)。
三、摩擦力
1.兩個互相接觸的物體，當它們要發(fā)生或已發(fā)生相對運動時，就會在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這個力就叫摩擦力。
2.摩擦力可分為靜摩擦力和動摩擦力兩類，動摩擦力又可分為滑動摩擦力和滾動摩擦力兩類。
3.摩擦力的方向：摩擦力的方向與物體相對運動的方向或運動趨勢相反，有時起阻力作用，有時起動力作用。
4.摩擦力的大小應通過受力分析，結(jié)合二力平衡求得。在相同條件（壓力、接觸面粗糙程度相同）下，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。
5.增大摩擦力的方法有：增大壓力、使接觸面變粗糙、變滾動為滑動。減小摩擦力的方法有：減小壓力、使接觸面變光滑、變滑動為滾動（滾動軸承）、使接觸面彼此分開（加潤滑油、氣墊、磁懸浮）。
易考點
1.牛頓第一定律的實驗分析（探究阻力對物體運動的影響），慣性的應用分析。
2.二力平衡的實驗分析，二力平衡與相互作用力的判別。
3.利用二力平衡原理分析滑動摩擦力的大小的影響因素。
二、經(jīng)典例題簡析
考點一 牛頓第一定律的應用
例1、如圖所示，在一輛表面光滑的小車上，放有質(zhì)量分別為m1、m2的兩個小球，隨小車一起勻速運動。當小車突然停止運動，其他阻力不計，假設小車無限長，則兩個小球（ ）。
A.一定相碰
B.一定不相碰
C.若m1＞m2，則肯定相碰
D.若m1＜m2，則一定不相碰
思路點撥：小車停止前，兩個小球和小車一起做勻速直線運動，并且兩個小球和小車具有共同的速度；當小車突然停止時，由于小球在光滑接觸面上，所以兩個小球由于慣性還要保持原來大小不變的速度做勻速直線運動，因此兩個小球間的距離不變，一定不會相碰，故選B。
參考答案：B
方法歸納：由牛頓第一定律可知，當物體不受任何外力作用時，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
易錯誤區(qū)：質(zhì)量大的物體慣性大，這只是原來的運動狀態(tài)不易改變而已，這不影響本題中兩個小球原來的運動狀態(tài)。
考點二 判斷二力平衡
例2、【肇慶】汽車在平直公路上勻速行駛，下列說法中正確的是（ ）。
A.汽車對地面的壓力和地面對汽車的支持力是一對平衡力
B.汽車的重力和它所受到的阻力是一對平衡力
C.汽車對地面的壓力和汽車的重力是一對平衡力
D.汽車的牽引力和它所受的阻力是一對平衡力
思路點撥：汽車對地面的壓力作用在地面上，地面對汽車的支持力作用在汽車上，二者不是作用在同一物體上，所以它們不是一對平衡力，故選項A錯誤；汽車的重力和它所受到的阻力，不是作用在同一條直線上，所以它們不是一對平衡力，故選項B錯誤；汽車對地面的壓力和汽車的重力，其方向都是豎直向下，而二力平衡要求兩個力的方向相反，故選項C錯誤；汽車的牽引力和它所受的阻力，大小相等、方向相反、作用在同一個物體上、且作用在同一條直線上，符合二力平衡條件，故選項D正確。
參考答案：D
考點三 二力平衡的應用
例3、科學家常用探空氣球測量氣象數(shù)據(jù)（如圖所示）。氣球在空氣中上升或下降運動時會受到空氣向上的浮力（F浮）作用，同時還會受到空氣的摩擦阻力（f）。某探空氫氣球掛上儀器總重G1為28N時，正好勻速上升。當該氫氣球掛上另一組儀器總重G2為32N時，氫氣球卻勻速下降。假設該氫氣球上升或下降時所受的浮力和重力不變，則該氫氣球所受空氣的浮力是 N，所受空氣的阻力為 N。
思路點撥：當氫氣球勻速上升時，阻力與重力都向下，浮力向上，根據(jù)受力平衡有：F浮=G1+f。
當氫氣球勻速下降時，阻力與浮力都向上，重力向下，根據(jù)受力平衡有：F浮=f=G2。
即
解得
參考答案：30 2
三、中考鏈接
考點四 力與圖像的結(jié)合分析
例4、【桂林】小明經(jīng)常與同學進行爬桿比賽，如圖甲所示。在某次比賽中，小明向上爬的速度-時間圖像如圖乙所示，但他所受摩擦力-時間圖像漏畫了一部分，如圖丙所示。若將之補充完整，應是（ ）。
甲 乙 丙
A. B. C. D.
思路點撥：人爬桿時受到了豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力這兩個力的作用。由圖乙可知：0～t1時間內(nèi)，人加速向上運動，所以F＞G；t1～t2時間內(nèi)，人在做勻速直線運動，所以人受到的重力和摩擦力是一對平衡力，即F=G；t2～t3時間內(nèi)，人在減速向上運動，所以F＜G，故圖像C符合題意。
參考答案：C
考點五 摩擦力的大小
例5、【杭州】如圖所示，用水平力推靜止在水平地面上的大木箱，沒有推動。這時，木箱受到的（ ）。
A.推力小于摩擦力 B.推力和摩擦力大小一定相等
C.推力一定小于重力 D.推力和摩擦力方向相同
思路點撥：物體靜止或做勻速直線運動時，處于平衡狀態(tài)，所受到的力是一對平衡力，此時推力和摩擦力大小相等，方向相反，作用在同一物體上。
參考答案： B
例、小雨和小風分別做“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗。
（1）小雨做了如圖甲所示的實驗，在實驗過程中，用彈簧測力計沿水平方向拉著木塊做勻速直線運動。
甲 乙
①根據(jù) 的原理可知木塊受到的滑動摩擦力與拉力的大小相等。
②由圖甲中A、B所示的實驗，可知 。
③為了探究滑動摩擦力與壓力大小的關系，應比較圖甲中的 兩圖。
（2）小風將實驗裝置改進為如圖乙所示的裝置：將彈簧測力計一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拉著長木板沿水平地面向右運動。
①寫出裝置改進以后的一條好處： 。
②將木塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉硪话耄纱诵★L得出滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小。你認為他得出的這一結(jié)論 （填“正確”或“不正確”），原因是 。
思路點撥：（1）測量摩擦力大小的原理是當物體做勻速直線運動時，物體受力平衡，即此時物體所受的拉力和摩擦力是一對平衡力。探究影響滑動摩擦力大小的因素時，實驗中要控制變量，即除了要研究的因素不同外，其他因素都須相同。（2）該實驗中若用彈簧測力計拉木塊運動，控制木塊勻速運動的難度較大，而做非勻速運動時會有一個額外的力去改變物體的運動狀態(tài)，使得彈簧測力計的讀數(shù)不穩(wěn)定。保持木塊相對靜止而拉動下面的木板，則不存在上述問題，此時的彈簧測力計讀數(shù)相對穩(wěn)定。
參考答案：（1）①二力平衡 ②當壓力大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大 ③B、C （2）①不需要木板做勻速直線運動，便于實驗操作 ②不正確 沒有控制壓力一定
四、中考真題
1.【永州】如圖所示，在探究“阻力對物體運動的影響”的實驗中，下列說法中正確的是（ ）。
A.實驗中不需要控制小車每次到達斜面底端時速度相同
B.小車最終會停下來說明力是維持物體運動狀態(tài)的原因
C.如果小車到達水平面時所受外力全部消失，小車將做勻速直線運動
D.小車停止運動時慣性也隨之消失
(第1題) （第2題）
2.【濰坊】如圖所示，錘子的錘頭變松了，人們常用撞擊錘柄下端的方法使錘頭緊套在錘柄上。下列說法中，正確的是（ ）（多選）。
A.錘柄下端受到撞擊時，錘柄比錘頭先停止運動
B.錘柄下端受到撞擊時，錘頭比錘柄先停止運動
C.這利用了錘頭的慣性，錘頭質(zhì)量越大越容易套緊
D.這利用了錘柄的慣性，錘柄質(zhì)量越小越容易套緊
3.【連云港】下列關于力和運動的說法中，正確的是（ ）。
A.人推墻的力和墻對人的力是一對平衡力
B.靜止的物體不受摩擦力，運動的物體才受摩擦力
C.給正在運動的物體再施加一個力，物體就會比原來運動得更快
D.在平直軌道上勻速行駛的火車車廂里，豎直向上跳起的人仍將落回原處（不計空氣阻力）
5.【鹽城】如圖所示，放手后紙片不能保持靜止，這樣的操作是為了探究物體在平衡狀態(tài)下所受的兩個力（ ）。
A.大小是否相等
B.方向是否相反
C.是否作用在同一物體上
D.是否作用在同一直線上
6.【鎮(zhèn)江】如圖甲所示，靜止在水平面上的物塊，受水平拉力F作用，F(xiàn)隨時間t的變化關系如圖乙所示，從t=0開始，小兵每隔2s記錄的物塊位置和時刻如圖丙所示。下列說法中，正確的是（ ）。
甲 乙 丙
(第6題)
A.0~4s內(nèi)，物塊受到的摩擦力為4N
B.8~10s內(nèi)，物塊受到的摩擦力為6N
C.t=10s時，物塊的速度一定小于5m/s
D.若在第16秒時撤去水平拉力F，物塊將做勻速直線運動
8.【德陽】如圖所示，物體A處于靜止狀態(tài)，物體B在拉力的作用下向右加速運動。請在圖中畫出物體A所受的摩擦力f和支持力N的示意圖（力的作用點圖中已標出）。
(第8題) (第9題)
9.如圖所示的裝置處于靜止狀態(tài)，細繩和彈簧測力計的質(zhì)量忽略不計，不考慮細繩與滑輪之間的摩擦。
（1）兩端掛的重物各為10N，則彈簧測力計的示數(shù)為 N，小車受到的合力為 N。
（2）若小車與桌面之間存在摩擦，右側(cè)鉤碼加到15N時，小車仍靜止，則此時摩擦力大小為 N，摩擦力方向為 。
10.【梧州】小明同學在探究“阻力對物體運動影響”的實驗時，利用如圖甲所示的裝置，實驗中該同學先后三次將同一小車放在同一斜面上的同一高度，然后分別用不同的力推了一下小車，使其沿斜面向下運動，先后在水平桌面上鋪上毛巾、棉布、木板，使水平面的粗糙程度越來越小，觀察小車移動的距離，從而得出阻力和運動的關系。

甲 乙 丙 丁
(第10題)
（1）在實驗操作中有一處明顯的錯誤是（不必解釋錯誤的原因） 。
（2）小明用正確方法做了三次實驗，小車分別停在如圖乙、丙、丁所示的位置上。由此可以得出結(jié)論：在初速度相同的條件下，水平面越光滑，小車受到的阻力越 ，小車運動的距離越 。
（3）實驗結(jié)束后，小明和小華進行了交流，為什么在實驗中不可能觀察到小車在水平面上做勻速直線運動的情形呢？原因是 。
五、自我挑戰(zhàn)
1.如圖所示為摩托車做飛躍障礙物的表演時的情景。表演過程中，為了減小向前翻車的危險，下列說法中正確的是（ ）。
A.應該前輪先著地 B.應該后輪先著地
C.應該前、后輪同時著地 D.哪個車輪先著地與翻車的危險沒有關系
(第1題) (第2題)
2.如圖所示，把一根木棒斜靠在墻上處于靜止狀態(tài)，此時木棒受到重力、墻和地面對木棒的支持力和摩擦力的作用。請在圖中畫出木棒受到的力的示意圖。
4.如圖甲所示，用一拉力傳感器（能感應力的大小的裝置）水平向右拉一水平面上的木塊，A端的拉力均勻增加，0～t1時間內(nèi)木塊保持靜止狀態(tài)，木塊運動后改變拉力，使木塊在t2后處于勻速直線運動狀態(tài)。計算機對數(shù)據(jù)進行處理后，得到拉力隨時間的變化圖線如圖乙所示。請回答下列問題：
甲 乙 丙
（第4題）
（1）當用F=5N的水平拉力拉靜止的木塊時，木塊所受摩擦力的大小為 N；若用F=6N的水平拉力拉木塊，木塊所受摩擦力的大小為 N。
（2）如圖丙所示，為研究滑動摩擦力F滑大小與接觸面受到的壓力F壓大小的關系，在重為17N的木塊上每次增加1N重的砝碼，分別用水平拉力F使木塊做勻速直線運動。實驗測得的數(shù)據(jù)如下表所示：
木塊對水平面的壓力F壓/N 17 18 19 20 21
水平拉 5.1 5.4 5.7 6.0 6.3
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，得出滑動摩擦力F滑大小與接觸面受到的壓力F壓大小的關系式為 。

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