第 9 課時 牛頓第一定律二力平衡 UNIT FIVE 考點知識聚焦考點一牛頓第一定律 靜止古人觀點 人物 觀點亞里士多德 力是維持物體運(yùn)動的原因;注:這種觀點是錯誤的伽利略 物體的運(yùn)動不需要力來維持牛頓 一切物體在沒有受到力的作用時,總保持或 狀態(tài)勻速直線運(yùn)動 考點知識聚焦 （續(xù)表）探究課題:阻力對物體運(yùn)動的影響實驗裝置探究方法 、轉(zhuǎn)換法實驗過程 使小車從斜面同一高度滑下,其目的是使小車到達(dá)水平面時的相同; 在這一實驗中需要改變的是接觸面的,做法是分別將毛巾、棉布、木板鋪在水平面上,分別進(jìn)行實驗; 實驗中可通過觀察小車在水平面運(yùn)動的遠(yuǎn)近來顯示阻力對物體運(yùn)動的影響 得出結(jié)論 平面越光滑,小車運(yùn)動的距離,這說明小車受到的阻力越小,速度減小得 控制變量法 速度粗糙程度 距離越遠(yuǎn)越慢 考點知識聚焦 （續(xù)表）進(jìn)行推理 如果運(yùn)動的物體不受力,它將永遠(yuǎn)做運(yùn)動牛頓第一定律 物體在時,總保持對牛頓第一定律的理解 牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上,通過進(jìn)一步推理而概括出來的,不能用實驗來直接證明牛頓第一定律; 牛頓第一定律的內(nèi)涵:物體不受力,原來靜止的物體將保持狀態(tài),原來運(yùn)動的物體,不管原來做什么運(yùn)動,物體都將做; 牛頓第一定律告訴我們:物體做勻速直線運(yùn)動可以(選填“需要”或“不需要”) 力,即力與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān),所以力(選填“是”或“不是”)產(chǎn)生或維持運(yùn)動的原因,而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 勻速直線一切 沒有受到力的作用 靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)靜止勻速直線運(yùn)動不需要不是 考點知識聚焦考點二慣性定義 物體保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)理解 慣性是物體的固有,一切物體在任何情況下都有慣性慣性不是力,力有三要素,慣性只有大小;所以我們對慣性進(jìn)行描述時,只能說某物體“具有”或“由于”慣性,而不能說某物體“受到”或“產(chǎn)生了”慣性慣性的大小只與物體的有關(guān),質(zhì)量大,物體的慣性就,運(yùn)動狀態(tài)就不容易改變;與物體是否受力、是否運(yùn)動、運(yùn)動快慢、是否失重等均無關(guān) 利用 跳遠(yuǎn)運(yùn)動員快速助跑以提高跳遠(yuǎn)成績;用力撞擊錘柄下端使錘頭緊套在錘柄上;拍打衣服灰塵;體育比賽中的各種投擲項目等危害及防止 危害:大多數(shù)的交通事故、絆倒等;防止:汽車司機(jī)和前排乘客系安全帶屬性質(zhì)量 大 考點知識聚焦考點三二力平衡1.二力平衡平衡狀態(tài) 物體受到幾個力作用時,保持或狀態(tài),我們就說這幾個力相互平衡,這時物體處于平衡狀態(tài)二力 平衡 定義 物體在受到兩個力的作用時,如果能保持狀態(tài)或狀態(tài),稱為二力平衡探究課題:二力平衡的條件 裝置設(shè)計實驗 實驗裝置如圖甲所示,實驗中通過改變砝碼的來探究二力的大小關(guān)系;通過扭轉(zhuǎn)小車松手后觀察小車狀態(tài),來探究二力是否在靜止 勻速直線運(yùn)動靜止 勻速直線運(yùn)動數(shù)量同一直線上 考點知識聚焦二力平衡 得出結(jié)論 作用在同一物體上的兩個力,如果大小、方向,并且作用在,這兩個力就彼此平衡速記:同體、等大、反向、共線實驗改進(jìn) 如圖乙所示,把小車換成硬紙板,同時增加一把剪刀,便于探究;把硬紙板支撐起來,不再與桌面接觸的優(yōu)點是應(yīng)用 已知一個力的大小和方向,確定另一個力的大小和方向。 判斷物體是否處于平衡狀態(tài)或?qū)ふ沂刮矬w處于平衡狀態(tài)的方法: 應(yīng)用 a.物體不受力,應(yīng)保持_狀態(tài);b.物體受一個力,運(yùn)動狀態(tài),這是力產(chǎn)生的效果;物體受平衡力時,應(yīng)保持狀態(tài)平衡力與相互作用力比較 相同點: ; ; 。不同點:平衡力作用在物體上,相互作用力作用在物體上 （續(xù)表）相等 相反 同一直線上平衡力必須作用在同一物體上減小摩擦對實驗的影響靜止或勻速直線運(yùn)動改變 靜止或勻速直線運(yùn)動大小相等 方向相反 作用在同一直線上一個 兩個 考點知識聚焦 （續(xù)表）力的合成 同一直線上的兩個力F1和F2,若它們沿同一方向作用在同一物體上,則兩個力的合力大小為,方向沿相反方向作用在同一個物體上的兩個力F 1和F2,F1F2,則這兩個力的合力大小為,方向F1+F2 與F1(或F2)方向相同F(xiàn)1-F2 與F1(或較大的力)方向相同 考點知識聚焦2.力和運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系 考點知識聚焦/知識縱橫/ 慣性與慣性定律(牛頓第一定律)的區(qū)別項目 慣性 慣性定律(牛頓第一定律)區(qū)別 慣性是物體本身的一種屬性 慣性定律是物體不受力或受平衡力作用時遵循的運(yùn)動規(guī)律無論物體是否受力,無論處于何種運(yùn)動狀態(tài),物體都具有慣性 慣性定律的成立是有條件的,即只有物體在不受力或受平衡力作用時才成立 例1 2018濟(jì)寧用如圖9-1所示的實驗裝置,讓靜止的小車從斜面的同一高度滑下,觀察并記錄小車在三種不同水平面上運(yùn)動的距離,探究阻力對物體運(yùn)動的影響。圖9-1(1)圖9-2是對在水平面上運(yùn)動的小車進(jìn)行的受力分析,其中正確的是。圖9-2熱點考向探究探究一 牛頓第一定律 B (2)小易按照“毛巾棉布木板”的順序進(jìn)行實驗,實驗記錄如下表所示。熱點考向探究接觸面 小車受到的摩擦力的大小 小車在水平面上的運(yùn)動距離s/cm毛巾 大 23.1棉布 較大 37.5木板 小 85.6分析比較表中內(nèi)容,可得出的初步結(jié)論是:小車受到的摩擦力越小,運(yùn)動距離。深入分析發(fā)現(xiàn):小車受到的阻力越小,速度減小得越慢。由此進(jìn)一步推理可得出的結(jié)論是_ 越遠(yuǎn)若運(yùn)動的物體不受阻力時,物體將做勻速直線運(yùn)動 (3)早在17世紀(jì)初期,意大利物理學(xué)家(填寫科學(xué)家名字)就通過實驗和科學(xué)推理的方法研究過力和運(yùn)動的關(guān)系。熱點考向探究 伽利略 熱點考向探究【變式】小球在沒有空氣阻力的情況下,沿?zé)o摩擦軌道運(yùn)動。(1)如圖9-3甲所示,小球從A點靜止釋放,小球到達(dá)C點時速度是否為零?。圖9-3 是 熱點考向探究(2)將軌道BC段改為水平,如圖乙所示,小球仍從A點靜止釋放,小球經(jīng)過M點時的機(jī)械能(選填“大于”“小于”或“等于”)其在A點的機(jī)械能。以小球經(jīng)過M點時為計時起點,在圖9-4中大致畫出小球在MN段運(yùn)動的速度-時間圖像。 圖9-4 等 于 熱點考向探究例2 2018成都系安全帶可以減小因汽車緊急剎車對人員造成的傷害,下列說法正確的是()A.剎車時人的慣性會消失B.剎車時人的慣性會增大C.剎車時人會受到向前的慣性力D.剎車時人由于慣性會向前傾探究二慣性 D 熱點考向探究【變式】如圖9-5所示,一個圓柱狀的輕質(zhì)紙筒順著一個傾斜的木板滾下。離開板后,不計空氣阻力,紙筒受到的作用,紙筒將落到(選填“A側(cè)”“B點”或“C側(cè)”)。圖9-5重力 A側(cè) 熱點考向探究例3 2017江西如圖9-6所示,用彈簧測力計拉著木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動,下列說法正確的是()圖9-6A.木塊受到的摩擦力和彈簧測力計對木塊的拉力是一對平衡力B.木塊對彈簧測力計的拉力和彈簧測力計對木塊的拉力是一對平衡力C.木塊對水平面的壓力和水平面對木塊的支持力是一對相互作用力D.木塊對彈簧測力計的拉力和手對彈簧測力計的拉力是一對相互作用力探究三二力平衡和相互作用力 熱點考向探究【答案】C【解析】木塊受到的摩擦力沿水平方向向左,彈簧測力計對木塊的拉力與水平面有一夾角,即兩個力不在同一直線上,所以不是一對平衡力,A錯誤。木塊對彈簧測力計的拉力和彈簧測力計對木塊的拉力是一對相互作用力,B錯誤。木塊對水平面的壓力的施力物體是木塊,受力物體是水平面;水平面對木塊的支持力的施力物體是水平面,受力物體是木塊,所以這兩個力是一對相互作用力,C正確。木塊對彈簧測力計的拉力和手對彈簧測力計的拉力是一對平衡力,D錯誤。 熱點考向探究【變式1】2018揚(yáng)州小華同學(xué)在科技館觀摩自行車走鋼絲表演后回家做了一個模型,如圖9-7所示,下列說法正確的是 () 圖9-7A.自行車的重力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力B.自行車和所掛物體總重力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力C.自行車對鋼絲的壓力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力 D.自行車對繩的拉力與所掛物體的重力是一對平衡力B 熱點考向探究【變式2】2017揚(yáng)州某同學(xué)從滑梯上勻速下滑(如圖9-8),圖9-9中能正確表示滑梯對該同學(xué)作用力F的方向的是 () 圖9-8 圖9-9 【答案】A【解析】該同學(xué)受豎直向下的重力、滑梯對其的支持力和摩擦力。即支持力和摩擦力都是滑梯施加的,由于勻速下滑,則這兩個力的合力與重力平衡,故滑梯對該同學(xué)的作用力F方向豎直向上,大小與該同學(xué)的重力相等。 熱點考向探究例4 2018廣安關(guān)于力和運(yùn)動,下列說法中正確的是()A.物體勻速轉(zhuǎn)彎一定受到非平衡力的作用B.豎直下落的小球越來越快,小球的慣性越來越大C.物體受到力運(yùn)動狀態(tài)一定改變,不受力運(yùn)動物體很快會停下來D.靜止在水平地面上的物體所受的重力和它對地面的壓力是一對平衡力探究四力與運(yùn)動的關(guān)系 【答案】A【解析】物體勻速轉(zhuǎn)彎,物體的運(yùn)動狀態(tài)一直在改變,此時物體一定受到非平衡力的作用,A正確。物體慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體的速度大小無關(guān),B錯誤。物體受到力的作用其運(yùn)動狀態(tài)不一定改變,不受力的作用時,運(yùn)動的物體將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,不會停下來,C錯誤。靜止在水平地面上的物體所受的重力和地面對它的支持力是一對平衡力,D錯誤。 熱點考向探究【變式】如圖9-10所示,在細(xì)桿上固定兩片葉片便制成了玩具“竹蜻蜓”。用手搓動細(xì)桿,竹蜻蜓就能騰空而起。關(guān)于它的運(yùn)動和受力,下列說法正確的是 ()圖9-10A.竹蜻蜓上升的是由于受到的空氣浮力的作用B.上升過程中葉片會越轉(zhuǎn)越慢C.在上升過程中,竹蜻蜓的運(yùn)動狀態(tài)保持不變D.上升到最高點時,受到的力是平衡力 B 熱點考向探究例5 初高銜接科學(xué)研究表明:空氣對運(yùn)動物體的阻力與物體速度的大小有關(guān),物體速度越大,其受到的空氣阻力越大。若不考慮雨滴質(zhì)量的變化和風(fēng)速的影響,雨滴由云層向地面下落的過程中,其運(yùn)動情況是先做運(yùn)動,后做運(yùn)動。(均選填“加速”“減速”或“勻速”) 【答案】加速勻速【解析】當(dāng)雨滴由云層向地面下落的過程中,一開始重力大于阻力,所受合力方向向下,向下加速運(yùn)動,速度越來越快,但受到的阻力也越來越大,當(dāng)阻力與重力相等時,所受合力為0,開始做勻速運(yùn)動。 熱點考向探究實驗突破突破1 探究阻力對物體運(yùn)動的影響【考點歸納】(1)小車從同一斜面、同一高度滑下的目的:使小車到達(dá)水平面的速度相同(控制變量法)。(2)改變接觸面的粗糙程度(水平面鋪材料不同的物體)的目的:改變阻力大小。(3)小車運(yùn)動到斜面底端后繼續(xù)運(yùn)動是因為小車具有慣性。(4)通過比較小車在水平面上運(yùn)動距離的長短來判斷小車在水平面上所受阻力的大小。小車所受阻力越小,速度減小得越慢,運(yùn)動的距離越遠(yuǎn);用到了轉(zhuǎn)換法。 (5)小車運(yùn)動到水平面時的受力分析:豎直方向受到的重力和支持力,是一對平衡力;水平方向只受阻力。 熱點考向探究(6)實驗過程中小車能量的轉(zhuǎn)化:重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能。(7)通過實驗探究得出:力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。(8)實驗推理:若小車不受阻力,小車的速度將不再減小并將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動。 熱點考向探究例1 2018廣東改編在探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”的實驗中,如圖9-11所示。圖9-11(1)讓同一小車從斜面上同一位置由靜止開始下滑,目的是。(2)實驗中同一小車在木板表面上運(yùn)動的距離最長,表明它在該表面受到的阻力最。(3)假設(shè)水平面絕對光滑,小車不受任何阻力,則它會在水平面上做運(yùn)動。使小車到達(dá)斜面底部時的速度相同小勻速直線 熱點考向探究(4)用圖丙所示裝置,讓同一小車從斜面的不同高度由靜止開始下滑,則還可以探究小車的(選填序號)關(guān)系。重力勢能與質(zhì)量重力勢能與高度動能與質(zhì)量動能與速度(5)如圖9-12所示,用彈簧測力計水平拉著木塊在長木板上做勻速直線運(yùn)動,此時彈簧測力計的示數(shù)為N。 圖9-12 0.8 熱點考向探究(6)在不同水平面上用彈簧測力計水平拉著同一木塊做勻速直線運(yùn)動,可探究木塊的(選填序號)關(guān)系?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c接觸面的粗糙程度滑動摩擦力的大小與壓力大小 熱點考向探究 實驗拓展(7)由上述實驗可知,力(選填“能”或“不能”)改變物體的運(yùn)動狀態(tài),運(yùn)動(選填“需要”或“不需要”)力來維持。(8)在此基礎(chǔ)上,牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果概括出牛頓第一定律,請問:牛頓第一定律(選填“能”或“不能”)直接由實驗得出。 圖9-13(9)通過上面的探究后,小明又思考了以下的問題。如圖9-13所示,擺球從A點由靜止釋放擺到右側(cè)最高點C點 時,如果擺球所受的力忽然全部消失,則擺球?qū)?選填“往回擺”“靜止”或“做勻速直線運(yùn)動”)。 能 不需要 不能靜止 熱點考向探究突破2 探究二力平衡的條件【考點歸納】(1)選擇小車而不選擇木塊的原因:減小摩擦力對實驗造成的影響。(2)實驗中選用較輕卡片的目的:可忽略卡片的重力對實驗的影響。(3)定滑輪的作用:改變力的方向、減小摩擦力。(4)選擇靜止作為研究狀態(tài):勻速直線運(yùn)動狀態(tài)不好控制。(5)控制變量法的運(yùn)用。(6)作用在同一物體上的兩個力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直線上,這兩個力就是一對平衡力。 熱點考向探究例2 2017揚(yáng)州改編在“探究二力平衡的條件”活動中:圖9-14(1)如果物體只受到兩個力的作用,且處于狀態(tài),說明這兩個力是相互平衡的。由此,小明提出,能否利用如圖9-14甲所示的實驗裝置來探究二力平衡的條件?(2)小華認(rèn)為,若采用小明的方案,必須測出物體所受的和的大小來進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn),在小明的方案中,只能根據(jù)相互作用的關(guān)系直接測出的大小,在未知二力平衡條件的前提下,另一個力 無法直接測量,所以這一方案無法實施下去。靜止或勻速直線運(yùn)動拉力 重力拉力 熱點考向探究(3)為此,兩位同學(xué)不斷改進(jìn)并先后設(shè)計了三個實驗方案,如圖乙所示,請你判斷出他們改進(jìn)的先后順序:(用字母表示),這樣的改進(jìn)是為了減小對實驗的影響。(4)圖丙是最終確定的實驗方案。此方案中,由于,故卡片的重力可忽略不計。BAC 摩擦力卡片的重力遠(yuǎn)小于鉤碼的重力 熱點考向探究 實驗拓展(5)小華將系于小卡片(重力忽略不計)兩對角的線分別跨過左右支架上的滑輪,在線的兩端掛上鉤碼,使作用在小卡片上的兩個拉力方向,并通過調(diào)整來改變拉力的大小。(6)當(dāng)小卡片平衡時,小華將小卡片轉(zhuǎn)過一個角度,松手后小卡片(選填“能”或“不能”)平衡。設(shè)計此實驗步驟的目的是探究。(7)為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡,在圖丙所示情況下,小華下一步的操作是。(8)如果將兩邊的鉤碼掛在卡片其中一端的同一掛鉤上,可以發(fā)現(xiàn)卡片不會靜止,這表明二力平衡必須滿足這一條件。 (9)通過上述過程可知:作用在同一物體上的兩個力,只有當(dāng)大小、方向,且作用在同一條直線上時,這兩個力才彼此平衡。 相反 鉤碼的數(shù)量 不能不在同一直線上的兩個力能否平衡把小卡片剪成兩半方向相反 相等 相反