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第7讲第2课时牛顿第一定律、二力平衡(讲本word)

来源:个人技术集锦
第2课时 牛顿第一定律、二力平衡

牛顿第一定律及惯性

1.探究阻力对物体运动的影响

(1)实验结论:在相同条件下,平面越光滑,小车所受的阻力越__小__,速度变化越__慢__,前进得越__远__. (2)伽利略推论:在理想情况下,如果水平面绝对光滑,物体将__以恒定不变的速度永远运动下去__. 2.牛顿第一定律

(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持__静止__状态或__匀速直线运动__状态.

(2)理解:①该结论是由实验推理概括出来的;②“总保持静止状态或匀速直线运动状态”是指物体不受外力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动;③力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因.

3.惯性

(1)定义:一切物体都有__保持原来运动状态不变__的性质,我们把这种性质称为惯性.

(2)影响因素:惯性的大小与物体的__质量__有关,与物体的运动状态和速度大小无关.物体的__质量__越大,其运动状态越难以改变,我们就说它的惯性越大.

(3)理解:①任何物体,无论是运动还是静止,都具有惯性.②惯性不是力,不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性”,一般只能说“具有惯性”.

(4)利用:如拍打衣服上的尘土、体育比赛中的各种投掷项目、助跑等. (5)危害:如刹车倾倒、走路滑倒和绊倒等.

【图片解读】图1

1.如图1,降落伞匀速下降时,相对于地面是__运动__的;在降落伞匀速下降时,人和伞受到的重力和伞受到的阻力是一对__平衡力__;人和伞在匀速下降过程中,动能__不变__,重力势能__减小__,机械能__减小__.

2.如图2,锤子的锤头松了,人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头紧紧套在锤柄上.撞击时,锤柄停止运动,锤头由于__惯性__会继续向下运动,从而牢牢套在锤柄上.用力撞击锤柄使之突然静止,说明__力是改变物体运动

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状态的原因__.图2

3.如图3,弹簧片把小球与支座间的木片打出去,小球却落在支座上,没有飞出去,原因是小球具有__

惯性__.图3

二力平衡

1.平衡状态:指物体保持__静止__或__匀速直线运动__状态. 2.二力平衡

(1)定义:物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡.

(2)条件:①同物:两个力作用在同一个物体上;②等大:两个力大小相等;③反向:两个力的方向相反;④共线:两个力在同一条直线上.

(3)注意:二力平衡要求四个条件同时具备、缺一不可.

【提示】 (1)判断两个力是否平衡既可利用二力平衡的条件来判断,也可以根据物体在力的方向上是否处于平衡状态来判断.

(2)平衡力和相互作用力的区别

类型 不同点 作用在同一个物体上 不一定为同性质的力 其中一个力消失,另一个力不受影同时产生,同时消失 响 一对平衡力 分别作用在两个物体上 一定为同性质的力 一对相互作用力 相同点,大小相等、方向相反、在同一条直线上【图片解读】

1. 如图所示,跳水运动员站在跳板上静止时,她受到的__重__力和__支持__力是一对平衡力,运动员将跳板

压弯,说明力可以改变物体的__形状,压弯的跳板将运动员弹开,这一过程是把弹性势能转化为__动__能.

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重难点 惯性的理解及应用

(多选)(2020·河北)关于惯性,下列说法正确的是(CD) A.惯性是改变物体运动状态的原因

B.运动员起跑时用力蹬地,是利用惯性提高速度

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C.汽车驾驶员和乘客系安全带,是为了防止由于惯性带来的危害

D.锤柄下端在石墩上撞击几下,松动的锤头就紧套在锤柄上,这是利用了锤头的惯性

【拓展训练1】 (2020·黑龙江)轿车除了安全带以外,还有一种安全装置“头枕”,对人起保护作用.如图所示,“头枕”主要是防止以下哪种情况对人体造成伤害(D)

A.紧急刹车 B.左右转弯 C.前方碰撞 D.后方追尾

拓展训练1图

【拓展训练2】 重为20 N的篮球,当竖直向上抛出到达最高点时,速度为__0__m/s;若此时重力消失,篮球将__静止__.如图所示,当斜向上抛出到达最高点时,重力为__20__N,若此时重力消失,篮球将__水平向右做匀速直线运动__.

拓展训练2图

实验1 探究阻力对物体运动的影响 【命题点】 1.实验装置图

2.实验方法

(1)转换法(通过小车在①__水平面上运动的距离__来判断阻力的大小).

(2)控制变量法(让小车从斜面同一高度由静止自由下滑,控制小车到达水平面的②__初速度__相同;通过改变

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水平面的粗糙程度改变阻力的大小).

(3)实验推理法(由实验推理出,若物体不受阻力时,物体的速度将不会减小,即永远做③__匀速直线__运动). 3.交流反思

(1)小车运动到斜面底端后继续运动的原因(小车具有④__惯性__). (2)小车最终在水平面停下来的原因(小车受到阻力的作用). (3)在运动过程中的能量转化.

实验结论:一切物体在没有受到力的作用时,总保持⑤__静止__或⑥__匀速直线运动__状态.

(2019·乐山)小秋为探究“运动与力的关系”,设计了如图1所示的斜面实验.让同一小车滑到接触面分

别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离.

图1

(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的__同一高度__滑下,这种研究问题的方法是__控制变量__(填“微小量放大”“模型”或“控制变量”)法.

(2)比较甲、乙、丙三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越__远__(填“远”或“近”),说明小车运动的速度改变得越__慢__(填“快”或“慢”).

(3)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上__做匀速直线运动__.说明物体的运动__不需要__(填“需要”或“不需要”)力来维持.

(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律.该定律__C__. A.能用实验直接验证

B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确 C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的

(5)小车到达水平面后会继续向前运动,请在图2中画出小车在木板上运动时受力的示意图.

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解:

图2

(6)运动的小车在木板上最终停下来,是因为小车在水平方向上受__非平衡力__(填“平衡力”“非平衡力”或“不受力”).

(7)小明同学通过上面的探究学习了解到的知识,思考了一个问题: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,自己将会处于怎样的运动状态?他做出了以下猜想,你认为其中正确的是__D__.(图中的黑点表示小明同学)

A.做匀速圆B.做匀速直C.继续来D.保持静 周运动线运动回摆动止状态实验2 探究二力平衡的条件 【命题点】 1.实验装置图

2.实验器材

(1)实验中选择小车和光滑桌面的原因(减小①__摩擦力__对实验带来的影响). (2)定滑轮的作用(改变②__力__的方向). 3.实验方法:控制变量法.

(1)研究平衡的两个力是否在同一直线上(保持小车两端所受拉力大小相等,将物体扭转一定的角度,观察小车是否处于平衡状态).

(2)研究平衡的两个力是否大小相同(保持两个力在同一直线上,但两边钩码的数目不同,观察小车是否处于平衡状态).

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(3)研究平衡的两个力是否作用在同一个物体上(保持两个力大小相等,且作用在同一直线上,让两个力同时作用在不同的物体上,观察物体是否处于平衡状态).

4.交流反思

(1)实验中选择静止作为研究状态的原因(匀速直线运动状态不好控制,不便于操作). (2)让两个力作用在不同物体上的方法(使用两辆小车或用剪刀剪断卡片). (3)进行多次实验的目的(得出普遍规律).

实验结论:二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力,大小③__相等__、方向④__相反__,且作用在⑤__同一条__直线上.

(2020·常德)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图甲所示.

(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,说明一对平衡力的__大小相等__;但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入质量不等的砝码,木块仍然保持静止状态,则产生这一现象的原因是__木块与桌面间存在摩擦力__.

(2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将__转动回来__,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定__在同一直线上__.

(3)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5 N的砝码,则弹簧测力计的示数为__B__. A.10 N B.5 N C.0 N

(4)实验结束后小明又对实验进行了改进,设计了如图乙所示的实验方案,大家讨论后觉得小明的方案更好,原因是__卡片的重力可以忽略不计,对实验的影响更小__.

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(5)在图乙的基础上继续实验,为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡时,小明的操作应该是__将卡片剪成两半__并观察卡片能否静止.

(6)实验中小明发现卡片两端的滑轮不在同一高度,则实验结果__可信__(填“可信”或“不可信”).

1.(2020·杭州)惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是(D) A.物体运动状态改变时才有惯性 B.物体速度越大惯性也越大 C.静止或匀速运动的物体没有惯性 D.物体受力或不受力时都具有惯性

2.生活中人们常常利用物体的惯性.下列描述正确的是(D) A.标枪运动员通过助跑提高成绩,利用了运动员自身的惯性 B.紧固锤头时撞击锤柄的下端,利用了锤柄的惯性 C.拍打窗帘清除上面的浮灰,利用了窗帘的惯性 D.将脸盆里的水泼出去,利用了水的惯性

3.(2019·襄阳)木块在压力F的作用下静止在如图所示位置,则下列各组力属于平衡力的是(B)

A.木块所受的压力和木块对墙壁的压力 B.木块所受的重力和木块所受的摩擦力 C.木块所受的支持力和木块所受的摩擦力 D.木块对墙壁的压力和墙壁对木块的支持力

4.(2020·云南)歼-20是中国第五代隐身重型歼击机,其最大飞行速度为2.8马赫,即15 ℃空气中声速的2.8倍(15 ℃空气中声速340 m/s).歼击机以最大飞行速度飞行100 s运动的路程为__95_200__m.通常,进入战斗状态前 第 8 页 共 9 页

歼击机丢掉副油箱以减小惯性,使运动状态__容易__(填“容易”或“不容易”)改变.

5.(2020·黔西南州)如图甲所示,小明参加高山速降滑雪运动,滑雪板板尾从A点开始加速下滑并越过C点.

(1)小明通过AB段与通过AC段的平均速度的关系为vAB__<__(填“<”“>”或“=”)vAC.

(2)通过雪道后,小明将从2 m高的水平台阶滑出,如图乙所示.若此刻小明受到的力全部消失,其运动轨迹将是图乙中的__B__(填“A”“B”或“C”).

6.(2019·德阳)如图,雨燕沿虚线方向匀速自由飞翔,在图中画出雨燕所受重力和空气对它的作用力的示意图.

解:

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