第7章運動和力思維導圖知識點一力一、力1.概念：力是物體對物體的作用，用F表示。2.施力物體與受力物體發(fā)生作用的兩個物體，一個是施力物體，另一個是受力物體。施力物體與受力物體同時存在。3.產(chǎn)生力的條件：至少要有兩個物體；物體間要有相互作用。（1）相互接觸的物體不一定有力的作用；（2）不接觸的物體之間可能有力的作用，如空中的物體受到的重力，磁鐵吸引鐵球的力等。4.力的單位（1）國際單位：力的單位是牛頓（牛），用符號N表示。（2）感知一些力的大小：托起兩個雞蛋用力約1N；拿起物理課本用力約2N；拿起500ml瓶裝礦泉水用力約5N；托起一個籃球所用的力約為5N；一名中學生對地面的壓力約500N。二、力的作用效果1.力可以使物體發(fā)生形變。如拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等。2.力可以改變物體的運動狀態(tài)。運動狀態(tài)的改變包括由靜止到運動，由運動到靜止，速度大小或運動方向發(fā)生變化。三、力的三要素和力的示意圖1.力的三要素：力的大小、方向、作用點叫作力的三要素。2.理解力的三要素（1）任何一個力都有大小、方向和作用點三個因素。（2）力的三要素中，當其中的任何一個要素改變時，力的作用效果就會隨之改變。（3）因為力的三要素決定了力的作用效果，所以我們描述一個力時，就必須指明該力的三要素。四、力的示意圖1.力的示意圖：物理學中通常用一條帶箭頭的線段來表示力，這樣的圖稱為力的示意圖。2.畫力的示意圖的步驟（1）確定研究對象，即受力物體；（2）確定力的作用點，作用點一定在受力物體上，可以在受力物體的中心，也可以在與施力物體接觸表面的中心。（3）確定力的方向：從力的作用點沿力的方向畫一條線段，在線段末端畫上箭頭表示力的方向。（4）確定力的大小：從力的作用點沿力的方向所畫線段的長度表示力的大小，同一物體上受到多個力時，線段的長度應(yīng)與力的大小成比例。注意在箭頭旁標出力的符號，要標上數(shù)值和單位。如圖表示的是人用200牛的力沿圖中所示方向拉小車時該力的示意圖。力的示意圖力的作用是相互的五、力的作用是相互的1.物體間力的作用是相互的。例如，人穿上旱冰鞋推墻時，對墻施加了一個向右的作用力；同時人后退，表明墻對人也施加了一個向左的作用力。大量事例說明：當一個物體對另一個物體施力的同時，另一個物體也同樣對它施加力的作用，這兩個力是同時發(fā)生的，也就是說：物體間力的作用是相互的。2.理解力的相互性（1）施力物體與受力物體物體間力的作用是相互的，說明施力物體、受力物體是相對而言的，施力物體和受力物體也是同時存在的，要確定是施力物體，還是受力物體，一般由研究對象來決定。例如，我們研究放在桌面上的書受到的支持力，書就是受力物體，支持書的桌面就是施力物體；要研究書對桌面的壓力，則桌面為研究對象，即桌面是受力物體，書是施力物體。（2）相互作用力的同時性：物體間力的相互作用是同時產(chǎn)生、同時消失的，沒有先后之分。例如，運動員用腳踢球的過程，球受到腳的力的作用，同時腳也受到球的力的作用；當球飛離腳時，球不受腳的作用力，同時腳也不受球的作用力（均選填“受”或“不受”）。（3）物體間的相互作用力的性質(zhì)是相同的，但各有各的作用效果。3.作用力與反作用力（拓展）物體間力的作用是相互的，彼此間的力分別叫做作用力與反作用力。作用力與反作用力的大小相等，方向相反，且在同一條直線上，但分別作用在兩個物體上。該規(guī)律也叫牛頓第三定律（高中）。4.利用力的相互性解釋有關(guān)現(xiàn)象（1）火箭升空：火箭對噴出的燃氣有向下的推力，因為物體間力的作用是相互的，所以燃氣會對火箭有一個向上的反推力，使火箭加速向上運動（均選填“上”或“下”）。（2）走路：人走路時，腳用力向后方蹬地，對地面有向后的力的作用，同時地面對腳產(chǎn)生一個反向的向前的作用力，人在這個反向作用力的作用下前行。（3）游泳：人游泳時，手用力向后方劃水，對水有向后的力的作用，同時水對人產(chǎn)生一個向前的作用力，人在這個反向作用力的作用下前行。知識點二彈力與力的測量一、彈力1.彈性形變和彈性（1）彈性形變：手壓氣球，氣球會變形；手壓彈簧，彈簧會縮短；手拉橡皮筋，橡皮筋會伸長。物體形狀的改變，叫作形變。如果形變的物體在撤去外力后能恢復原狀，那么該物體所發(fā)生的這種形變叫作彈性形變。（2）彈性：物體受力時會發(fā)生形變，不受力時又恢復原來的形狀，物體的這種性質(zhì)叫作彈性。例如彈簧、氣球等發(fā)生的形變。物體的彈性有一定的限度，超過這個限度，撤去力后物體也不能恢復原狀。例如使用彈簧時不能超過它彈性限度，否則會使彈簧損壞。（3）塑性：有些物體，形變后不能自動地恢復到原來的形狀，物體的這種特性叫作塑性。例如橡皮泥、鋁線等發(fā)生的形變。2.彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。3.對彈力的理解（1）彈力產(chǎn)生的條件：一是兩物體直接接觸；二是物體間要發(fā)生彈性形變。二者缺一不可。彈力是接觸力，物體間不接觸不會產(chǎn)生彈力，但相互接觸的物體間不一定產(chǎn)生彈力。（2）常見的彈力：我們平時所說的推力、拉力、壓力和支持力，都屬于彈力的范圍。（3）彈力的大小：在彈性限度內(nèi)，物體彈性形變程度越大，其產(chǎn)生的彈力越大。（4）彈力的施力物體與受力物體：彈力是由于物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的，因此彈力的施力物體是發(fā)生形變的物體，受力物體是與它接觸使其形變的物體。（5）彈力的方向：物體間的彈力方向都與接觸面垂直，與物體形變的方向相反，即與物體恢復原狀的方向相同，或與使物體發(fā)生形變的力的方向相反。實例分析：以足球放在木板上為例，分析足球和木板間發(fā)生的彈力情況。以足球為研究對象：因為足球使木板發(fā)生了彈性形變，木板要恢復原狀，所以會對足球產(chǎn)生一個豎直向上的彈力，習慣叫支持力F支。以木板為研究對象：因為木板使足球發(fā)生了彈性形變，足球要恢復原狀，所以會對木板有一個豎直向下的彈力，習慣叫壓力F壓。因為物體形變的方向與水平面垂直，所以足球放在水平木板上時，足球和木板間的彈力方向都與水平面垂直。（6）幾種常見的彈力①壓力：作用點在被壓物體的表面，方向垂直于接觸面指向被壓物體。②繩的拉力：作用點在繩與被拉物體的接觸點上，方向沿著繩子指向繩子收縮的方向。支持力：作用點在支持物體與被支持物體的接觸面上，方向垂直于接觸面，指向被支持物體。A對斜面的壓力繩子的拉力斜面對物體的支持力二、彈簧測力計1.測力計：測量力的大小的工具叫作測力計。人們制造了多種類型的測力計，廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)和科學實驗中。物理實驗室中常用的測力計是彈簧測力計。2.彈簧測力計（1）彈簧測力計的構(gòu)造：彈簧測力計的主要構(gòu)造有彈簧、指針、刻度盤、掛鉤等。如圖所示是實驗室常用的一些彈簧測力計。一些彈簧測力計（2）彈簧測力計的使用方法①認清量程和分度值：加在彈簧測力計上的力不允許超過它的最大測量值，否則會損壞彈簧測力計。如圖所示，彈簧測力計的量程為0?5N，分度值為0.2N，示數(shù)為3.6N。②檢查零刻度線：檢查彈簧測力計的指針是否指在零刻度線上，若不在，調(diào)節(jié)彈簧測力計，使指針與零刻度線重合。③沿彈簧的軸線方向輕輕來回拉動掛鉤幾次，放手后觀察指針能否回到零刻度線的位置，以防彈簧卡殼。④拉力的方向與彈簧的軸線方向一致，以免掛鉤桿與外殼之間產(chǎn)生過大的摩擦。⑤讀數(shù)時，視線要與指針對應(yīng)的刻度線垂直。⑥記錄數(shù)據(jù)要帶單位。讀數(shù)時不需要估讀。⑦待測的力（物體）一定要在彈簧測力計的掛鉤一端，嚴禁倒掛。3.實驗“探究彈簧測力計的測力原理”【設(shè)計實驗】本實驗需要研究彈簧的伸長量與拉力的關(guān)系，拉力的改變通過在彈簧下每次增加兩個鉤碼（每個鉤碼對彈簧的拉力均為0.5N）來實現(xiàn)；彈簧的伸長量通過利用刻度尺測量彈簧的長度得出，裝置如圖所示。【實驗器材】彈簧、鉤碼（數(shù)個）、鐵架臺、刻度尺等。【進行實驗】實驗次數(shù)實驗次數(shù)1234567拉力F/N0123456彈簧伸長量ΔL/cm00.400.801.701.602.002.40（1）將彈簧懸掛在支架上，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度L0，即原長，記入表格中；（2）在彈簧下掛2個鉤碼，通過刻度尺讀出彈簧的伸長量△L，記入表格中。（3）在彈簧下每次增加2個鉤碼，通過刻度尺讀出每次彈簧的總伸長量，記入表格中。（4）實驗完成后，將所有鉤碼取下，觀察彈簧的形狀。【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，以拉力F為橫坐標，彈簧的伸長量ΔL為縱坐標，畫出彈簧伸長量ΔL與彈簧受到的拉力F的關(guān)系圖象。【分析論證】分析圖像可知，在0～6N的范圍內(nèi)，圖像是一條過原點的傾斜的直線，說明彈簧的伸長量與拉力的大小成正比。【實驗結(jié)論】通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，在彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長，且彈簧的伸長量與彈簧受到的拉力成正比，這就是彈簧測力計的測力原理。【交流與評估】當彈簧超過彈性限度時，彈簧的伸長量與所受拉力不再成正比關(guān)系，撤去外力，彈簧也無法恢復到原來的形狀。4.材料的力學性能（1）材料的力學性能材料的力學性能，是指材料受力時的變形行為及其抵抗破壞的能力，通常包括彈性與塑性、脆性與韌性等。無論是何種材料，一般受力時都要發(fā)生形變。有的會發(fā)生彈性形變，有的會發(fā)生塑性形變。不同材料發(fā)生彈性形變、塑性形變的難易程度不同。有些材料當受力達到一定值時，會發(fā)生突然斷裂，且無明顯的塑性形變，這種性質(zhì)叫做脆性。例如，輕輕一掰，餅干就會變成碎片。（2）新材料隨著科技的發(fā)展，人們逐漸發(fā)明了很多具有特殊力學性能的新材料。有的材料雖然很輕，而且強度很高，例如鋁合金、碳纖維等。有的合金材料還具有形狀記憶功能，用這種材料制作的產(chǎn)品，經(jīng)過冷卻，可以揉做一團，等到受熱后，形狀會自動恢復。知識點三重力一、重力1.定義：由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力，常用字母G表示，重力的單位為N。2.重力的特點（1）重力的施力物體是地球，受力物體是地球附近的物體。（2）普遍性：地球附近的所有物體都受到重力的作用。不論它是運動還是靜止，不論它是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài)，都要受到重力的作用。（3）非接觸性：重力是非接觸力，空中的飛機、樹上的蘋果都受到重力。（4）不等性：重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力不是地球的吸引力，它只是地球吸引力的一個分力。二、重力的大小1.實驗探究：重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系【猜想與假設(shè)】通常我們感覺到物體的質(zhì)量越大，就越重。因此可作出猜想：物體所受的重力與質(zhì)量存在一定的關(guān)系，物體的質(zhì)量越大，所受的重力越大。【實驗思路】要測量物體所受的重力，可以將物體懸掛在彈簧測力計上，當物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)等于物體所受重力的大小。物體的質(zhì)量既可以用天平測量，也可以選用已知質(zhì)量的物體作為被測物體。最后根據(jù)測量結(jié)果找出重力跟質(zhì)量的關(guān)系。測量鉤碼所受的重力探究重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系【實驗過程】（1）把1個50g的鉤碼掛在彈簧測力計的掛鉤上，當鉤碼靜止時，讀出彈簧測力計的示數(shù)，即為鉤碼所受的重力，記錄在表格中。實驗序號123456鉤碼的質(zhì)量m/kg0.050.10.150.20.250.3鉤碼的重力G/N0.51.01.52.02.53.0重力跟質(zhì)量的比值N/kg（2）用同樣的方法分別測出2個、3個、4個、5個、6個鉤碼所受的重力，記錄在表格中。【分析論證】（1）數(shù)據(jù)處理：以質(zhì)量為橫坐標、重力為縱坐標建立坐標系。描點連線，畫出G-m圖象。（2）歸納結(jié)論：①由實驗數(shù)據(jù)可知，當質(zhì)量成倍增加時，重力也成倍增加，重力與質(zhì)量的比值不變。②由G-m圖像可知，圖像是一條過原點的傾斜直線，這是正比例函數(shù)圖像，說明物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。【實驗結(jié)論】物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比，其比值約為9.8Nkg。如果用G表示重力，m表示質(zhì)量，g表示重力與質(zhì)量的比值，地球附近的物體所受的重力跟它的質(zhì)量之間的關(guān)系可以寫成g=G/m。2.重力的計算（1）公式：G=mg。G表示重力，單位是牛頓（N）；m表示質(zhì)量，單位是千克（kg）；g=9.8N/kg，表示質(zhì)量為1kg的物體在地球上受到的重力為9.8N。（2）關(guān)于g的說明①g=9.8N/kg是通常的取值，在地球上的不同位置，其值略有不同，但一般不考慮其變化，精確度要求不高時，也可以取g=10N/kg。②在其他星球上，物體也會受到重力作用，g值與在地球上不同，比如在月球上g月球=g地球/6。（3）使用公式G=mg時應(yīng)注意以下兩點：①公式中各物理量都必須用國際單位制單位。②會將公式正確變形，并能靈活運用。如已知物體的重力求質(zhì)量時，可將G=mg變形為m=G/g。3.重力和質(zhì)量比較物理量重力G質(zhì)量m概念由于地球的吸引而使物體受到的力物體所含物質(zhì)的多少影響因素物體所受的重力與質(zhì)量成正比質(zhì)量是物體的屬性，與形狀、狀態(tài)、位置無關(guān)單位Nkg方向豎直向下無方向測量工具天平、秤彈簧測力計聯(lián)系G=mg4.一些物體的重力大小：一瓶500ml可樂的重力約5N；物理課本的重力約2N；一個籃球重力約5N；一個中學生的重力約500N。三、重力的方向1.重力的方向總是豎直向下。“豎直向下”理解為與水平面垂直指向地心，不能說成“垂直向下”。2.重力方向豎直向下的應(yīng)用（1）檢查是否豎直：例如建筑工人在砌墻時常利用懸掛重物的細線來確定豎直方向，這是因為懸線的方向與重力方向在同一直線上，用這種原理來檢查墻壁是否豎直，或檢查裝飾畫是否豎直，這種懸掛重物的細線叫做鉛垂線，如圖甲所示。檢查是否豎直簡易水平儀（2）檢查是否水平：用如圖乙所示自制水平儀（由倒T形平板與鉛垂線組成），檢查時將水平儀放在物體表面上，若鉛垂線與水平板上的中心刻線（圖中紅色標記）重合，則說明物體表面是水平的，若鉛垂線偏向刻線的右側(cè)，則表明物體表面左高右低。（選填“高”或“低”）四、重心1.重心：物體的每一部分都受到重力作用，對于整個物體，重力作用的表現(xiàn)作就好像它作用在某一個點上，這個點叫作物體的重心。2.對重心的理解（1）重心是一個物體各部分受到的重力作用的等效作用點。（2）形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，其重心在它的幾何中心上。（3）質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心的位置除與物體的形狀有關(guān)外，還與物體的質(zhì)量分布有關(guān)。（4）物體的重心不一定在物體上。比如均勻鐵環(huán)的重心不在環(huán)上，而在圓心處，如圖所示。（5）重心的位置與物體所在位置、放置狀態(tài)及運動狀態(tài)無關(guān)。（6）有時為了研究問題方便，在受力物體上畫力的示意圖時，常把力的作用點畫在重心上。同一物體受到幾個力時，作用點也都畫在重心上。3.確定重心的方法（1）懸掛法確定重心：如圖甲所示，先在A點把薄板懸掛起來，薄板靜止時，所受的重力方向與懸繩的拉力方向在同一豎直線上，所以薄板的重心一定在通過A點的豎直線l1上。然后在B點把薄板懸掛起來（圖乙），同理知，薄板的重心一定在通過B點的豎直線l2上，l1和l2的交點就是薄板重心的位置。甲乙丙（2）支撐法確定重心：如圖丙所示，把物體放在手指上，仔細調(diào)節(jié)物體，使其在手指上達到一個平衡狀態(tài)，物體的重心與支點在同一條豎直線上，在支點的上方。知識點四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F1和F2）叫作分力。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：探究同一直線上二力的合成【實驗器材】支架、橡皮筋、小圓環(huán)、細繩、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。把兩個彈簧測力計分別通過細繩與小圓環(huán)相連后，沿水平方向向右拉橡皮筋，將小圓環(huán)拉至O點，標記下此時小圓環(huán)的位置，并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1、F2。（2）只用一個彈簧測力計拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點，記下彈簧測力計的示數(shù)F合。改變拉力F1、F2的大小，多做幾次實驗。將F合與F1、F2的示數(shù)進行比較，并分析F合與F1、F2方向的關(guān)系。甲乙（3）如圖乙所示，用兩個彈簧測力計沿相反的方向水平拉橡皮筋，標記下此時小圓環(huán)的位置O'，并記下兩個彈簧測力計的示數(shù)F1'、F2'。（4）再用一個彈簧測力計將小圓環(huán)拉到O'點，記下彈簧測力計的示數(shù)F'合。改變拉力F1'、F2'的大小，多做幾次實驗。將F'合與F1'、F2'的示數(shù)進行比較，并分析F'合與F1'、F2'方向的關(guān)系。F1/NF2/NF/NF1與F2同向大小：大小：大小：方向：方向：方向：F1與F2反向大小：大小：大小：方向：方向：方向：實驗結(jié)論：同一直線上的兩個力，如果方向相同，合力的大小等于這兩個力的大小之和，合力的方向與這兩個力的方向相同；如果方向相反，合力的大小等于這兩個力的大小之差，合力的方向與較大的力的方向一致。【交流討論】（1）只有同一物體所受的力才可合成。（2）不同性質(zhì)的力也可以合成。（3）研究方法：在研究物理問題時，有時為了使問題簡化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果，比如用合力替代各個分力，這種研究方法叫作等效替代法。物體受到幾個力作用時，其產(chǎn)生的效果與一個力的作用效果相同。所以我們在研究力的時候，既可以用一個力替代幾個力，也可以用幾個力替代一個力，只要這種替代能保持同樣的效果。2.物體所受合力與運動狀態(tài)間的關(guān)系（1）靜止在水平桌面上的物體：如圖甲所示，花瓶在豎直方向上受到的力有重力G與桌面支持力F，因為這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以這兩個力的合力是F合=G-F=0。結(jié)論：靜止的物體，所受的合力為0。甲乙丙（2）勻速運動的物體：如圖乙所示，勻速下落的跳傘運動員在豎直方向上受到的力有重力G與空氣的阻力f，這兩個力是一對平衡力，大小相等，這兩個力的合力是F合=G-f=0。結(jié)論：勻速運動的物體，所受的合力為0。（3）分析水平面上運動的物體。如圖丙所示，水平面上運動的小汽車。①若牽引力等于阻力，則合力為0，二力平衡，小車向左做勻速直線運動；②若牽引力大于阻力，則合力不為0，方向與小車運動方向相同，小車向左做加速直線運動；③若牽引力小于阻力，則合力不為0，方向與小車運動方向相反，小車向左做減速直線運動。知識點五二力平衡一、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F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F支。甲乙丙丁（3）如圖丙所示，勻速下落的跳傘運動員。運動員受到的力有重力G與空氣的阻力F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，當一個物體受幾個力作用，當作用效果相互抵消時，也能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，即運動狀態(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。采用控制變量法進行探究，分別改變這兩個力的大小（改變砝碼的質(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狀態(tài)。【實驗器材】木板、小車、砝碼多個、細線、定滑輪、彈簧測力計、等質(zhì)量小盤2個。【進行實驗并收集數(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)量不相等的砝碼，觀察小車的運動情況。（2）在兩邊的托盤里放上質(zhì)量相等的砝碼，觀察小車的運動情況。（3）將連接小車右側(cè)托盤的細線掛于小車左側(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，用細線把兩個小車的掛鉤連在一起，用剪刀把細線剪斷，觀察小車的運動情況（丁圖）。（6）實驗記錄序號力的大小力的方向是否在同一直線上是否作用在同一物體上小車是否平衡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，必須使兩托盤中砝碼的質(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，當二力方向相反時，小車靜止；當二力均向左拉，即方向相同時，小車的運動狀態(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，小車運動狀態(tài)發(fā)生了改變。而小車重新恢復到原來的靜止狀態(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，當二力作用在同一物體上時，小車靜止；當二力作用在不同物體上時，小車的運動狀態(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】（2）本實驗設(shè)計的優(yōu)點是：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)的砝碼個數(shù)不相等但小車仍然處于靜止狀態(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當兩線端所掛鉤碼質(zhì)量相等時，小卡片靜止；當兩線端所掛鉤碼質(zhì)量不等時，小卡片運動；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。甲乙丙（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F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F=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F是一對平衡力，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)動機的牽引力F和地面與空氣的阻力f。（1）若牽引力等于阻力F=f，則二力平衡，小車向左做勻速直線運動；（2）若牽引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小車向左做加速直線運動；（3）若牽引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小車向左做減速直線運動。（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，例如前邊學的用懸掛法找薄板的重心。4.運動和力的關(guān)系：物體受到平衡力的作用，運動狀態(tài)不發(fā)生改變，即保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。物體受到非平衡力的作用，運動狀態(tài)發(fā)生改變，即運動的速度或方向發(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FN是一對平衡力。如圖乙所示，書對桌面的壓力FN'和桌面對書的支持力FN是一對相互作用力。甲乙（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相同點大小相等大小相等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作用在同一物體上分別作用在兩個物體上知識點六摩擦力一、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有一種阻礙作用②如圖所示，在桌面上用力拉動牙刷發(fā)現(xiàn)刷毛彎曲的方向與牙刷運動的方向相反，說明桌面對刷毛的運動有一種阻礙作用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，當二者做相對運動時，嚙合部位就會彼此阻礙，產(chǎn)生阻礙相對運動的力。（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動的力統(tǒng)稱為摩擦力。常用字母f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有阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的特征。（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，當它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，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。當兩個物體做相對滑動時，嚙合部位就會產(chǎn)生阻礙相對運動的作用，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動的方向相反的。如圖所示，人推箱子向右滑動時，箱子相對于地面向右運動時，受到的滑動摩擦力方向向左。（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動，此時讀出彈簧測力計的示數(shù)F，即為滑動摩擦力的大小。③原理分析：由于木塊在長木板上做勻速直線運動，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等，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：當兩個物體具有相對運動趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生阻礙物體間發(fā)生相對運動的力，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動趨勢，地面會對腳有一個向前的靜摩擦力f，人靠這個靜摩擦力前進（均選填“后”或“前”）。所以，靜摩擦力的方向與物體間相對運動趨勢的方向相反。（3）靜摩擦力的大小：根據(jù)二力平衡條件可求靜摩擦力的大小。例如，手握瓶子處于靜止狀態(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f=G。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】（2）實驗方法：控制變量法。控制接觸面的粗糙程度不變，通過加減砝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，在木塊上放上砝碼，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，保持放在木塊上的砝碼不變，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22大光滑33大粗糙4【分析論證】（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，所以會導致彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定。因此，將實驗方案改進如下：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。改進后，水平向左拉動長木板，當木塊保持靜止時，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動，讀出拉力F1；②把木塊側(cè)放在木板上，用彈簧測力計拉木塊勻速運動，讀出拉力F2。③比較F1和F2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動速度的關(guān)系①把木塊與砝碼放在木板上面，以比較小的速度拉動木塊做勻速直線運動，讀出這時的拉力F1。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動，讀出這時的拉力F2。③比較F1和F2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動速度的大小無關(guān)（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。如機器運轉(zhuǎn)時各部件之間的摩擦會使機器磨損，進而使機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)用舉例增大有益摩擦增大接觸面間的壓力打開瓶蓋時用力、自行車剎車時用力捏車閘、用橡皮擦去錯誤的字時要用力增大接觸面的粗糙程度要上杠的運動員手上擦鎂粉、鞋底凹凸不平的花紋、在結(jié)冰的路面車輪纏繞鐵鏈變滾動摩擦為滑動摩擦汽車緊急剎車時，車輪在路面滑動，把滾動變?yōu)榛瑒訙p小有害摩擦減小接觸面的壓力推比較重的木箱時，把物品拿出一部分，減小壓力，摩擦力也變小減小接觸面的粗糙程度冰壺比賽中用冰壺刷擦冰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械部件加潤滑油，氣墊船、磁懸浮列車知識點七牛頓第一運動定律一、阻力對物體運動的影響1.歷史上的兩種觀點（1）古希臘哲學家亞里士多德認為：如果要使一個物體持續(xù)運動，就必須對它施加力的作用；如果這個力撤掉，物體就會停止運動。即物體的運動需要力來維持（選填“需要”或“不需要”）。（2）物理學家伽利略通過理想實驗，運用邏輯推理，認為：物體的運動不需要力來維持，運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）實驗記錄表表面材料阻力大小小車運動距離小車速度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)論進一步推理可得：如果運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運動下去。由此可以說明伽利略的說法是正確的，即物體的運動不需要力來維持。【實驗結(jié)論】運動物體受到的阻力越小，速度減小得越慢，運動得越遠。如果運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運動下去。【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科學推理法：若小車不受阻力時，小車的速度將不會減小，將永遠做勻速直線運動。（2）對小車受力情況進行分析小車在水平面上運動時，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：意大利物理學家伽利略通過斜面小球?qū)嶒炚J識到運動物體受到的阻力越小，速度減小的越慢，運動時間越長，物體的運動不需要力來維持。他又進一步推論，若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h滾下去。（2）笛卡爾觀點：法國物理學家笛卡爾對伽利略的觀點又進行了補充：運動的物體在不受外力的情況下，它將速度不變、方向不變的永遠運動下去，即作勻速直線運動。（3）英國著名物理學家牛頓在伽利略等科學家研究的基礎(chǔ)上，對大量的實驗事實進行了深入研究，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動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種運動狀態(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。“沒有受到力的作用”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