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文檔簡介
第八章運(yùn)動和力
思維導(dǎo)圖
甲
乙
阻力對運(yùn)動的影響
牛頓木板
第
一牛頓第一定律內(nèi)容
定
律慣性:物體保持原運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)
慣性物體的一種屬性。質(zhì)量大,慣性大
慣性的利用與防范
平衡平衡狀態(tài)與平衡力
二力條件平衡條件:
平衡
二力平衡條件的應(yīng)用
運(yùn)
動
摩擦種類滑動、滾動、靜摩擦
力滑動摩影響因素:
-摩擦力擦力程度與壓力
摩
S擦的
與
用
T利增大有益摩擦的方法
止
.防減小有害摩擦的方法
F、F2
同一直線上的兩個力,若方
向相同,,合力方
力的向與兩個力的方向相同。
合成同一直線上的兩個力,若方八,
向相反,,合力方
向與較大力的方向一致。
第一節(jié)牛頓第一運(yùn)動定律
一、阻力對物體運(yùn)動的影響
1.歷史上的兩種觀點(diǎn)
(1)古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為:如果要使一個物體持續(xù)運(yùn)動,就必須對它施加力的作用;如果這
個力撤掉,物體就會停止運(yùn)動。即物體的運(yùn)動需要力來維持(選填“需要”或“不需要”)。
(2)物理學(xué)家伽利略通過理想實驗,運(yùn)用邏輯推理,認(rèn)為:物體的運(yùn)動不需要力來維持,運(yùn)動的物體
之所以停下來,是因為受到了阻力的作用(選填“需要”或“不需要”)。
2.實驗探究:阻力對物體運(yùn)動的影響
【設(shè)計實驗】讓小車從同一斜面上的同一高度由靜止自由滑下,如圖所示,改變水平面表面的粗糙程
度,使其對小車運(yùn)動的阻力不相同。第一次在水平面上鋪毛巾,第二次鋪棉布,第三次將棉布去掉,只剩
下木板,比較小車每次在水平面上滑行的距離。
【實驗器材】小車、長木板、斜面、棉布、毛巾、玻璃板、刻度尺等。
【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】
(1)在水平木板上鋪上表面最粗糙的毛巾,讓小車從斜面頂端由靜止滑下,觀察小車在阻力較大的毛
巾表面上滑行的距離。
(2)在水平木板上鋪上表面較粗糙的棉布,讓小車從斜面上同一位置由靜止滑下,觀察小車在阻力較
小的棉布表面上滑行的距離。
(3)讓小車從斜面上同一位置由靜止滑下,觀察小車在更光滑的木板表面上滑行的距離。
(4)實驗記錄表
表面阻力小車運(yùn)動小車速度
材料大小距離減小情況
毛巾大最短比較快
棉布中比較長比較慢
木板小最長最慢
【實驗分析】
對物體運(yùn)動的阻礙程度反映物體所受阻力的大小。小車在不同材料的平面上最終停下來的原因是因為
受到阻力的作用。小車受到的阻力越小,滑行的距離越大,速度減小得越慢。
對上述結(jié)論進(jìn)一步推理可得:如果運(yùn)動的物體受到的阻力為零,速度就不會減小,物體將以恒定不變
的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。由此可以說明伽利略的說法是正確的,即物體的運(yùn)動不需要力來維持。
【實驗結(jié)論】運(yùn)動物體受到的阻力越小,速度減小得越慢,運(yùn)動得越遠(yuǎn)。如果運(yùn)動的物體受到的阻力
為0,速度就不會減小,物體將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。
【交流與討論】
(1)實驗方法
①控制變量法:每次實驗中,都控制小車從斜面上同一高度處由靜止釋放,目的是使小車到斜面底端
時具有相同的初速度;
②科學(xué)推理法:若小車不受阻力時,小車的速度將不會減小,將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動。
(2)對小車受力情況進(jìn)行分析
小車在水平面上運(yùn)動時,在豎直方向受重力和支持力,這兩個力相互平衡,對物體的運(yùn)動沒有影響;
在水平方向上受到阻力的作用,是非平衡力,所以做減速直線運(yùn)動。
(3)選用小車而不選用木塊的原因:在相同的條件下,小車受到的阻力較小,實驗現(xiàn)象明顯。
二、牛頓第一定律
1.牛頓第一定律的建立過程
(1)伽利略結(jié)論:意大利物理學(xué)家伽利略通過斜面小球?qū)嶒炚J(rèn)識到運(yùn)動物體受到的阻力越小,速度減
小的越慢,運(yùn)動時間越長,物體的運(yùn)動不需要力來維持。他又進(jìn)一步推論,若沒有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾
下去。
(2)笛卡爾觀點(diǎn):法國物理學(xué)家笛卡爾對伽利略的觀點(diǎn)又進(jìn)行了補(bǔ)充:運(yùn)動的物體在不受外力的情況
下,它將速度不變、方向不變的永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,即作勻速直線運(yùn)動。
(3)英國著名物理學(xué)家牛頓在伽利略等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上,對大量的實驗事實進(jìn)行了深入研究,總
結(jié)出牛頓第一定律。
2.牛頓第一定律
(1)內(nèi)容:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種運(yùn)
動狀態(tài)。
(2)對牛頓第一定律的理解
①“一切物體”說明該定律對所有物體都是普遍適用的,沒有特例,不論固體、液體,還是氣體都適
用。
②“沒有受到力的作用”是指定律成立的條件?!皼]有受到力的作用”包含兩層意思:一是該物體確
實沒有受到任何外力的作用,這是一種理想化的情況,實際上,不受任何外力作用的物體是不存在的;二
是該物體所受力的合力為零,它的作用效果可以等效為不受任何外力作用時的作用效果。
③“或”指兩種狀態(tài)必居其一,不能同時存在。也就是說,物體如果沒有受到力的作用,原來靜止的
物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),原來運(yùn)動的物體將保持原來的速度大小和方向繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動。
④牛頓第一定律不是實驗定律,而是在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上,通過進(jìn)一步的推理概括出來的。由該
定律得出的一切推論,都經(jīng)受住了實踐的檢驗,因此它已經(jīng)成為公認(rèn)的物理學(xué)基本定律之一。
⑤牛頓第一定律說明了力和運(yùn)動的關(guān)系:力不是維持物體運(yùn)動的原因,而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原
因。若物體不受力,則運(yùn)動狀態(tài)不改變;反之,如果物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了改變,則物體一定受到了力的
作用。
三、慣性
1.探究慣性現(xiàn)象
(1)分析生活中一些與慣性有關(guān)的現(xiàn)象。
①當(dāng)汽車急剎車時,人會向前傾。
分析:當(dāng)汽車剎車時,人的腳部與車廂接觸停止運(yùn)動,但是人體的上部分仍要保持它原來的運(yùn)動狀
態(tài),所以會向前傾(選填“運(yùn)動”或“靜止”)。
②如圖所示,把一個雞蛋放在硬紙板上,硬紙板放在杯口上??焖偎綋舸蛴布埌鍟r,發(fā)現(xiàn)硬紙板上
的雞蛋沒有跟著紙板飛走,而是落入水杯中。
分析:硬紙板受到擊打力的作用,由靜止變?yōu)檫\(yùn)動,紙片上的雞蛋不受擊打力作用,仍保持原來的靜
止?fàn)顟B(tài)(選填“運(yùn)動”或“靜止”),在重力作用下落入杯中。
③運(yùn)動員投籃時,當(dāng)把籃球投出后,籃球繼續(xù)向前飛。
分析:當(dāng)把籃球投出后,籃球離開手時,仍要保持它原來的運(yùn)動狀態(tài)(離開手時的速度),所以會繼
續(xù)向前飛(選填“運(yùn)動”或“靜止”)。
(2)探究歸納:物體會保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動狀態(tài),這是物體固有的一種性質(zhì)。
2.慣性
(1)定義:物體保持原來勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),我們把這種性質(zhì)叫作慣性。
(2)對慣性的理解
①慣性的普遍性:一切物體在任何情況下都具有慣性。
②慣性大小的決定因素:慣性的大小是由物體的質(zhì)量決定的,質(zhì)量越大,慣性越大,而與物體的形
狀、運(yùn)動狀態(tài)、所處位置、受力情況等外界因素?zé)o關(guān)。
③慣性與牛頓第一定律的區(qū)別:慣性是物體本身的一種屬性,而牛頓第一定律是物體不受力時遵循的
運(yùn)動定律。任何物體在任何情況下都具有慣性,牛頓第一定律只有物體不受力時才成立。
(3)區(qū)分慣性與力
項目慣性力
性質(zhì)慣性是物體自身的性質(zhì),始終具力是物體對物體的作用,物體間
不同有;與外界條件無關(guān)有相互作用時才會產(chǎn)生力
要素慣性只有大小,且大小只與質(zhì)量力不僅有大小,還有方向和作用
不同有關(guān),沒有方向點(diǎn)
效果
保持物體運(yùn)動狀態(tài)不變改變物體的運(yùn)動狀態(tài)
不同
應(yīng)說“由于慣性”“具有慣
表述應(yīng)說“受到力”“施加力”“在
性”,不能說成“慣性力””受
不同力的作用下”等
到慣性”“受到慣性作用”等
3.解釋慣性現(xiàn)象
(1)實例分析
①跑動中的人,腳被絆住,會向前倒。
分析:跑動中的人整個身體向前運(yùn)動,當(dāng)腳被絆住后停止運(yùn)動,而上半身由于慣性,仍要保持原來的
運(yùn)動狀態(tài),繼續(xù)向前運(yùn)動,所以人向前摔倒。
②如圖所示,撥動簧片,把小球與支座之間的金屬片彈出時,小球并沒有隨金屬片飛出。
分析:靜止的小球沒有受到擊打力的作用。有保持原有靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),所以沒有隨金屬片飛出,而
是落入支座上的凹槽中。
(2)解釋慣性現(xiàn)象的步驟
①首先確定研究對象是哪個物體;②明確該物體原來所處的狀態(tài)(運(yùn)動還是靜止);③該物體(或物
體的某一部分)由于外力作用,運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生怎樣的改變;④最后確定該物體(或物體的其他部分)由于
慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài),會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象。
4.慣性的利用實例
(1)跳遠(yuǎn)或跳高:跳遠(yuǎn)或跳高運(yùn)動員快速助跑后,飛身一躍,利用自身的慣性,在空中繼續(xù)前進(jìn),以
提高成績。
(2)錘頭變緊的方法: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,這是
因為錘柄突然停止時,錘頭由于慣性會繼續(xù)向上運(yùn)動,這樣錘頭就會牢牢地套在錘柄上了。
靠自身慣性,繼續(xù)向前運(yùn)動利用慣性套緊錘頭投籃
(3)投鉛球、籃球、標(biāo)槍:運(yùn)動員在投鉛球、籃球、標(biāo)槍時,盡量提高物體脫離手時的運(yùn)動速度,當(dāng)
物體離開手之后由于具有慣性,將保持這個速度運(yùn)動下去,所以物體離開手時的速度越大,運(yùn)動的越遠(yuǎn)。
5.慣性的危害和防止
慣性有時也會給人帶來危害,為防止慣性帶來的危害,人們采取了一些保護(hù)措施。例如交通事故的發(fā)
生,多數(shù)是由于慣性造成的。所以乘坐交通工具時,司機(jī)和乘客要系安全帶;車輛行駛要限載限速;車輛
行駛要保持距離;汽車要安裝安全氣囊等。
第二節(jié)二力平衡
一、二力平衡的條件
1.現(xiàn)象探究
(1)如圖甲所示,懸掛的小球靜止。受到的力有有重力G與繩子的拉力■拉。
(2)如圖乙所示,水平桌面上靜止的物體。受到的力有重力G與桌面的支持力除支。
(3)如圖丙所示,勻速下落的跳傘運(yùn)動員。運(yùn)動員受到的力有重力G與空氣的皿尸阻。
(4)如圖丁所示,小車在推力作用下沿水平面向右做勻速直線運(yùn)動。在豎直方向上受到的力有:汽車
的重力G、地面的支持力N;在水平方向上受到的力有:牽引力F、空氣與地面的阻力f。
探究歸納:牛頓第一定律是在理想狀況下成立的,而在現(xiàn)實中,當(dāng)一個物體受幾個力作用,當(dāng)作用效
果相互抵消時,也能保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),即運(yùn)動狀態(tài)不變。
2.平衡力與平衡狀態(tài)
(1)物體受到幾個力作用時,如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),我們就說這幾個力相互平衡,物體
處于平衡狀態(tài)。
(2)二力平衡:當(dāng)物體受到兩個力的作用時,如果物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),我們就說這兩
個力相互平衡,簡稱二力平衡。
3.實驗探究:二力平衡的條件
【實驗設(shè)計】如下圖,將小車放在光滑的水平桌面上,使小車在水平方向上受兩個力的作用。采用控
制變量法進(jìn)行探究,分別改變這兩個力的大?。ǜ淖冹畲a的質(zhì)量)、方向、是否共線(扭轉(zhuǎn)小車實現(xiàn))和
是否同體(分別拉2輛小車實現(xiàn)),由靜止釋放小車,觀察小車在什么條件下會保持靜止?fàn)顟B(tài)。
【實驗器材】木板、小車、祛碼多個、細(xì)線、定滑輪、彈簧測力計、等質(zhì)量小盤2個。
【進(jìn)行實驗并收集數(shù)據(jù)】
(1)如實驗裝置圖甲所示,將小車放在光滑的水平桌面上,安裝好實驗裝置。在兩邊的托盤里分別放
上質(zhì)量不相等的祛碼,觀察小車的運(yùn)動情況。
(2)在兩邊的托盤里放上質(zhì)量相等的祛碼,觀察小車的運(yùn)動情況。
(3)將連接小車右側(cè)托盤的細(xì)線掛于小車左側(cè)掛鉤處,使二力的方向同時向左,觀察小車的運(yùn)動情況
(乙圖)。
(4)控制二力的大小不變,方向相反,把小車在水平桌面上扭轉(zhuǎn)一個角度后釋放,觀察小車的運(yùn)動情
況(丙圖)。
(5)控制二力的大小不變,方向相反,保持二力在同一直線上,用細(xì)線把兩個小車的掛鉤連在一起,
用剪刀把細(xì)線剪斷,觀察小車的運(yùn)動情況(丁圖)。
(6)實驗記錄
力的力的是否在同一是否作用在小車是否平
序號
大小方向直線上同一物體上衡
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
【分析與論證】
(1)比較表中實驗序號1與2可知,要使小車保持靜止,必須使兩托盤中祛碼的質(zhì)量相等,說明二力
平衡的條件之一是兩個力的大小相等。
(2)比較表中實驗序號2與3可知,當(dāng)二力方向相反時,小車靜止;當(dāng)二力均向左拉,即方向相同
時,小車的運(yùn)動狀態(tài)改變,說明二力平衡的條件之一是兩個力方向相反。
(3)比較表中實驗序號2與4可知,當(dāng)把小車扭轉(zhuǎn)一個角度,使二力不在同一條直線上時,小車運(yùn)動
狀態(tài)發(fā)生了改變。而小車重新恢復(fù)到原來的靜止?fàn)顟B(tài)時,二力在同一條直線上,說明二力平衡的條件之一
是兩個力作用在同一條直線上。
(4)比較表中實驗序號2與5可知,當(dāng)二力作用在同一物體上時,小車靜止;當(dāng)二力作用在不同物體
上時,小車的運(yùn)動狀態(tài)改變,說明二力平衡的條件之一是兩個力作用在同一物體上。
【實驗結(jié)論】二力平衡的條件
作用在同一物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,并且在同一條直線上,這兩個力就彼此平
衡。記憶口訣:“同體、等大、反向、共線”。
【交流與評估】
(1)本實驗中選用了小車而不選用木塊,是為了減小摩擦給實驗帶來的誤差。
(2)本實驗設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是:可以不考慮物體的重力對實驗的影響。
(3)實驗中,桌面必須水平,否則小車的重力會影響實驗。
(4)實驗中,如果兩側(cè)的祛碼個數(shù)不相等但小車仍然處于靜止?fàn)顟B(tài),則原因是小車受到桌面的靜摩擦
力比較大。
(5)方案二:用小卡片探究二力平衡的條件
①該方案以小卡片為研究對象,鉤碼通過定滑輪對卡片施加力的作用。
②當(dāng)兩線端所掛鉤碼質(zhì)量相等時,小卡片靜止;當(dāng)兩線端所掛鉤碼質(zhì)量不等時,小卡片運(yùn)動;把小卡
片轉(zhuǎn)過一個角度,松手時,小卡片轉(zhuǎn)動;用剪刀把小卡片從中間剪開,松手時,小卡片運(yùn)動。
③本方案選用硬紙片的原因是減小摩擦對實驗的影響,但還受重力,因此對實驗結(jié)論也有影響。
二、二力平衡條件的應(yīng)用
1.確定力的大小和判斷力的方向
物體在兩個力的作用下處于平衡狀態(tài),已知一個力的大小和方向,我們可以根據(jù)二力平衡條件求另一
個力的大小和方向。
(1)分析靜止在水平面上的物體的受力情況:如圖甲所示,因物體靜止,所以物體所受的重力G與
地面對它的支持力/支是一對平衡力,則此二力大小相等、方向相反、作用在同一直線上,支持力的大小
等于重力的大小尸=G支,支持力的方向豎直向上。
(2)用彈簧測力計測量物體所受重力的原理:如圖乙所示,因為物體靜止,所以物體所受的重力G
與彈簧測力計對它的拉力廠是一對壬衡力,則此二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,所以物
體重力的大小等于拉力的大小G=F。
2.判斷物體的運(yùn)動狀態(tài)(平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài))
如圖丙所示,水平路面上向左運(yùn)動的小車受到的力有:在豎直方向上受到的力有:重力G、地面支持
力N,是一對平衡力。在水平方向上有汽車發(fā)動機(jī)的牽引力E和地面與空氣的阻力人
(1)若牽引力等于阻力產(chǎn)寸;則二力平衡,小車向左做勻速直線運(yùn)動;
(2)若牽引力大于阻力/>了,二力不平衡,小車向左做加速直線運(yùn)動;
(3)若牽引力小于阻力尸<力二力不平衡,小車向左做減速直線運(yùn)動。(以上均選填“勻速”、
“加速”或“減速”)
3.找重心:利用二力平衡,可以找不規(guī)則物體的重心,例如前邊學(xué)的用懸掛法找薄板的重心。
4.運(yùn)動和力的關(guān)系:物體受到平衡力的作用,運(yùn)動狀態(tài)不發(fā)生改變,即保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動
狀態(tài)。物體受到非平衡力的作用,運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,即運(yùn)動的速度或方向發(fā)生改變(均選填“發(fā)生”或
“不發(fā)生”)。
5.區(qū)別''平衡力”和“相互的力”
(1)實例分析:如圖甲所示,一本書靜止在水平桌面上時,書所受重力G和桌面對書的支持力如是
一對平衡力。如圖乙所示,書對桌面的壓力PN'和桌面對書的支持力瓜是一對相互作用力。
(2)“平衡力”與“相互的力”的區(qū)別
一對平衡力一對相互作用力
大小相等大小相等
相同點(diǎn)方向相反方向相反
作用在同一直線上作用在同一直線上
不同點(diǎn)作用在同一物體上分別作用在兩個物體上
第三節(jié)摩擦力
一、摩擦力
1.三種摩擦
【現(xiàn)象探究】摩擦的存在及分類
實例感知和原因
①手掌壓在桌面上向前滑動
■「感覺桌面對手的前進(jìn)有一種阻礙作用
'UJU'
②如圖所,尺,在桌但1上用力拉動牙刷發(fā)現(xiàn)刷毛彎曲的方向與牙刷運(yùn)動的方向
--------1相反,說明桌面對刷毛的運(yùn)動有一種阻
礙作用
③如圖所示,草坪上滾動的足球
草坪上滾動的足球會慢慢停下來,說明
草坪對足球的運(yùn)動有一種阻礙作用
④如圖所示,靜止在斜面上的物體
物體能靜止在斜面上沒有下滑,說明斜
面對物體的下滑有一種阻礙作用
【探究歸納】相互接觸的兩個物體,表面不光滑,在壓力作用下,凹凸不平的部位就會相互嚙合,當(dāng)
二者做相對運(yùn)動時,嚙合部位就會彼此阻礙,產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動的力。
(1)靜摩擦:一個物體在另一個物體的表面上有相對運(yùn)動趨勢時產(chǎn)生的摩擦。
(2)滑動摩擦:一個物體在另一個物體的表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦。
(3)滾動摩擦:一個物體在另一個物體的表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦。
2.摩擦力
(1)摩擦力:接觸面阻礙物體相對運(yùn)動的力統(tǒng)稱為摩擦力。常用字母/表示。
(2)產(chǎn)生摩擦力的條件
①兩個物體互相接觸并互相擠壓;②兩個物體的接觸面必須都是粗糙的;③有阻礙物體相對運(yùn)動或相
對運(yùn)動趨勢的特征。
(3)摩擦力的方向:總是沿接觸面的切線方向。
3.滑動摩擦力
(1)定義:兩個相互接觸的物體,當(dāng)它們相對滑動時,在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動的力,這
種力叫作滑動摩擦力。
(2)產(chǎn)生的原因:相互接觸的兩個物體表是凹凸不平的,在壓力作用下這些凹凸不平的部位會相互嚙
合。當(dāng)兩個物體做相對滑動時,嚙合部位就會產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動的作用,產(chǎn)生滑動摩擦力。
(3)方向:滑動摩擦力的方向是與物體間相對運(yùn)動的方向根反的。如圖所示,人推箱子向右滑動時,
箱子相對于地面向右運(yùn)動時,受到的滑動摩擦力方向向左。
滑動摩擦力f
(4)測量滑動摩擦力
①原理:二力平衡。
②測量方法:如圖所示,用彈簧測力計水平拉動木塊,使它沿長木板做勻速直線運(yùn)動,此時讀出彈簧
測力計的示數(shù)尸,即為滑動摩擦力的大小。
V
摩擦力/勿易力拉力口
////////////////////////
③原理分析:由于木塊在長木板上做勻速直線運(yùn)動,在水平方向上木塊受到的滑動摩擦力和彈簧測力
計的拉力是一對平衡力。由二力平衡條件可知,木塊受到的拉力和滑動摩擦力大小相笠,所以讀出彈簧測
力計的示數(shù),即為滑動摩擦力的大小。
4.靜摩擦力
(1)概念:當(dāng)兩個物體具有相對運(yùn)動趨勢時,在接觸面上產(chǎn)生阻礙物體間發(fā)生相對運(yùn)動的力,叫作靜
摩擦力。
(2)靜摩擦力的方向
例如手握杯子,杯子由于受到重力,杯子相對于手有往下掉的趨勢,但是沒有掉下來,是因為手對杯
子有一個向上的靜摩擦力。人走路時,腳(鞋底)向后蹬地面,相對于地面有向后的運(yùn)動趨勢,地面會對
腳有一個向前的靜摩擦力力人靠這個靜摩擦力前進(jìn)(均選填“后”或“前”)。
所以,靜摩擦力的方向與物體間相對運(yùn)動趨勢的方向相反。
靜摩擦
運(yùn)
動
趨
勢
向
下
(3)靜摩擦力的大?。焊鶕?jù)二力平衡條件可求靜摩擦力的大小。例如,手握瓶子處于靜止?fàn)顟B(tài),瓶子
受到重力G和靜摩擦力f的作用,該二力是一對平衡力,所以大小相等/=Go
二、研究影響滑動摩擦力大小的因素
【提出問題】滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)?
【猜想假設(shè)】在地面上推箱子前行時,箱子越重,推起來越費(fèi)力,由此可猜想滑動摩擦力大小可能與
接觸面間的壓力有關(guān);地面越粗糙,推起來越費(fèi)力,由此可猜想滑動摩擦力大小可能與接觸面的粗糙程度
有關(guān)。
【實驗設(shè)計】
(1)實驗器材:彈簧測力計、帶掛鉤的長方體木塊、木板3塊(粗糙程度不同)、祛碼等。
(2)實驗方法:控制變量法。
控制接觸面的粗糙程度不變,通過加減祛碼改變木塊對木板的壓力,探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系。
控制壓力不變,改變木板的粗糙程度,探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。
【進(jìn)行實驗與收集數(shù)據(jù)】
(1)如圖甲所示,用彈簧測力計勻速拉動木塊,使它沿水平長木板滑動,讀出彈簧測力計的示數(shù),從
而測出木塊與長木板之間的滑動摩擦力;
(2)如圖乙所示,在木塊上放上祛碼,用彈簧測力計勻速拉動木塊,使它沿水平長木板滑動,讀出彈
簧測力計的示數(shù),測出此時滑動摩擦力;
(3)如圖丙所示,換用材料相同但表面粗糙的長木板,保持放在木塊上的祛碼不變,用彈簧測力計勻
速拉動木塊,使它沿水平長木板滑動,讀出彈簧測力計的示數(shù),測出此時的滑動摩擦力大小。
(4)實驗數(shù)據(jù)表
次數(shù)壓力大小程度接觸面粗糙程度摩擦力(N)
1小光滑2
2大光滑3
3大粗糙4
【分析論證】
(1)在1與2次實驗中,接觸面的粗糙程度不變,改變壓力,可得出結(jié)論:接觸面的粗糙程度一定
時,壓力越大,滑動摩擦力越大。
(2)在2與3次實驗中,壓力不變,接觸面的粗糙程度不同,可得出結(jié)論:在壓力一定時,接觸面越
粗糙,滑動摩擦力越大。
(3)實驗結(jié)論
滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)。接觸面的粗糙程度一定時,壓力越大,滑動摩擦
力越大。在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
【交流與評估】
(1)實驗中的探究方法
①控制變量法:探究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系時,控制接觸面的粗糙程度不變,改變物塊對接
觸面的壓力。探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系時,控制壓力不變,改變接觸面的粗糙程
度。
②轉(zhuǎn)換法:通過讀取彈簧測力計的示數(shù)來間接測量滑動摩擦力的大小。
(2)實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運(yùn)動,才能保證滑動摩擦力的大小等于拉力大小。
實驗中很難控制水平勻速拉動彈簧測力計,所以會導(dǎo)致彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定。因此,將實驗方案
改進(jìn)如下:把木塊位于長木板上,用彈簧測力計拉住木塊的一端,彈簧測力計的另一端固定。
改進(jìn)后,水平向左拉動長木板,當(dāng)木塊保持靜止時,木塊處于平衡狀態(tài),此時無論長木板是否做勻速
直線運(yùn)動,都可以保證拉力的大小始終等于滑動摩擦力的大小。
【實驗拓展】
(1)探究滑動摩擦力的大小與接觸面積的關(guān)系
①把木塊平放在木板上,用彈簧測力計拉木塊勻速運(yùn)動,讀出拉力
②把木塊側(cè)放在木板上,用彈簧測力計拉木塊勻速運(yùn)動,讀出拉力/2。
平放側(cè)放
③比較B和尸2的大小發(fā)現(xiàn)相等,故可得出結(jié)論:在接觸面粗糙程度和壓力大小相同時,滑動摩擦力
的大小與接觸面積的大小無關(guān)(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
(2)探究滑動摩擦力的大小與物體運(yùn)動速度的關(guān)系
①把木塊與祛碼放在木板上面,以比較小的速度拉動木塊做勻速直線運(yùn)動,讀出這時的拉力人。
②保持壓力、粗糙程度都相同,以比較大的速度拉動木塊做勻速直線運(yùn)動,讀出這時的拉力巳。
③比較西和3的大小發(fā)現(xiàn)相等,故可得出結(jié)論:在接觸面粗糙程度和壓力大小相同時,滑動摩擦力
的大小與運(yùn)動速度的大小楚(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
三、摩擦的利用與防止
1.有益摩擦和有害摩擦
(1)摩擦有時是有益的。如用手拿物體時,手與物體間的摩擦;人行走時,鞋底與地面間的摩擦;剎
車時,剎車裝置的摩擦以及車輪與地面間的摩擦等。
(2)摩擦有時是有害的。如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時各部件之間的摩擦?xí)箼C(jī)器磨損,進(jìn)而使機(jī)器喪失原有的精度
和功能等。
2.增大或減小摩擦的方法
類別方法應(yīng)用舉例
打開瓶蓋時用力、自行車剎車時用力捏車
增大接觸面間的壓力
閘、用橡皮擦去錯誤的字時要用力
增大有要上杠的運(yùn)動員手上擦鎂粉、鞋底凹凸不平
增大接觸面的粗糙程度
益摩擦的花紋、在結(jié)冰的路面車輪纏繞鐵鏈
汽車緊急剎車時,車輪在路面滑動,把滾動
變滾動摩擦為滑動摩擦
變?yōu)榛瑒?/p>
推比較重的木箱時,把物品拿出一部分,減
減小接觸面的壓力
小壓力,摩擦力也變小
減小有
減小接觸面的粗糙程度冰壺比賽中用冰壺刷擦冰
害摩擦
變滑動摩擦為滾動摩擦輪滑鞋、圓珠筆尖的滾珠
使接觸面分離給機(jī)械部件加潤滑油,氣墊船、磁懸浮列車
第四節(jié)同一直線上二力的合成
一、力的合成
1.合力:如果一個力(F)單獨(dú)作用的效果與幾個力共同作用的效果相同,這個力就叫作那幾個力的
合力,組成合力的每一個力(如尸1和巳)叫作父力。
2.力的合成:求幾個力合力的過程叫作力的合成。
3.合力與分力的理解
(1)同時性:幾個分力必須是同時作用在同一個物體上。
(2)非共存性:對物體進(jìn)行受力分析時,考慮了合力,就不能再考慮分力,考慮了分力,就不能再考
慮合力。
(3)等效性:合力并不是分力的總和,而應(yīng)從力的作用效果來判斷,運(yùn)用等效替代的思想,它可以替
代那幾個分力,即合力的實質(zhì)為分力的“等效力”。
二、同一直線上二力的合成
1.實驗:同一直線上二力的合成
【實驗器材】支架、橡皮筋、小圓環(huán)、細(xì)繩、兩個彈簧測力計。
【實驗步驟】
(1)如圖甲所示,將橡皮筋一端固定,另一端與小圓環(huán)相連。把兩個彈簧
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