初中物理 08 运动和力:牛顿第一定律、摩擦力、力平衡
一、牛顿第一定律(惯性定律)——力与运动的基础
历史背景:亚里士多德曾认为“力是维持物体运动的原因”(如推箱子时,推力消失箱子就停止),但伽利略通过“斜面实验”推翻这一观点,最终牛顿总结出牛顿第一定律。
实验基础(伽利略斜面实验):
让小球从同一斜面同一高度滑下,观察小球在不同粗糙程度的水平面上滑行的距离——水平面越光滑(阻力越小),小球滑行距离越远。由此推理:若水平面绝对光滑(不受阻力),小球将以恒定速度永远运动下去。
牛顿第一定律内容: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,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
关键解读:
1. “没有受到力的作用”是理想情况(现实中不存在绝对不受力的物体),但可理解为“物体所受合力为0”(如物体受平衡力时,等效于不受力);
2. 物体的运动状态(静止或匀速直线运动)不需要力来维持,力的作用是“改变物体的运动状态”(如使静止的物体运动、使运动的物体速度变大/变小或改变方向);
3. 物体具有“保持原有运动状态”的性质,这一性质称为惯性(因此牛顿第一定律也叫惯性定律)。
惯性:
定义:物体保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质,是物体的固有属性(一切物体在任何情况下都有惯性,与物体的质量、运动状态、是否受力无关)。
影响因素:惯性大小只与物体的质量有关——质量越大,惯性越大(如货车比小汽车质量大,刹车时货车更难停下,惯性更大);质量越小,惯性越小(如乒乓球比篮球质量小,更容易改变运动状态,惯性更小)。
生活中的惯性现象:
利用惯性:拍打衣服除尘(灰尘由于惯性保持静止,脱离衣服)、跳远助跑(人起跳后由于惯性继续向前运动,跳得更远)、投掷铅球(铅球离开手后由于惯性继续飞行);
防止惯性危害:开车系安全带(避免刹车时人由于惯性向前冲,造成伤害)、汽车安装安全气囊(碰撞时缓冲人因惯性的冲击)、限速行驶(质量一定时,速度越大,惯性带来的危害越大)。
二、二力平衡——物体保持静止或匀速直线运动的条件
力的合成:物体受多个力时,可等效为一个“合力”(若合力为0,物体等效于不受力)。初中阶段重点研究“二力平衡”(物体受两个力的情况)。
平衡状态:物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,称为平衡状态(此时物体运动状态不变)。
二力平衡条件:物体在两个力的作用下处于平衡状态时,这两个力必须同时满足以下4个条件(缺一不可):
1. 大小相等;2. 方向相反;3. 作用在同一直线上;4. 作用在同一物体上。
记忆口诀:“等大、反向、共线、同体”。
二力平衡与相互作用力的区别(易混淆点):
核心区别是“受力物体是否相同”:
二力平衡:两个力作用在同一物体上(如静止在桌面的书,受到的重力<地球对书>和支持力<桌面对书>,均作用在书上);
相互作用力:两个力作用在两个不同物体上(如书对桌面的压力<书对桌面>和桌面对书的支持力<桌面对书>,分别作用在桌面和书上)。
二力平衡的应用:
1. 判断物体是否受平衡力:若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体受平衡力(合力为0);
2. 计算未知力大小:若物体受平衡力,已知一个力的大小,可确定另一个力的大小(如用弹簧测力计匀速拉物体,拉力等于摩擦力;静止的物体,重力等于支持力)。
三、摩擦力(阻碍相对运动的力)
定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或有相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,称为摩擦力,用符号“f”表示。
产生条件(三个缺一不可):
1. 两个物体相互接触;
2. 接触面粗糙(光滑接触面无摩擦力);
3. 物体间有相对运动或相对运动趋势。
摩擦力的分类:
1. 静摩擦力:物体有相对运动趋势但未发生相对运动时产生的摩擦力(如推桌子但没推动,桌子与地面间的摩擦力;手握瓶子静止,手与瓶子间的摩擦力)。
特点:静摩擦力大小“随外力变化而变化”,始终等于使物体产生相对运动趋势的外力(如推桌子的力为5N,桌子未动,静摩擦力为5N;推桌子的力变为10N,桌子仍未动,静摩擦力变为10N),直到外力超过“最大静摩擦力”,物体开始运动,静摩擦力变为滑动摩擦力。
2. 滑动摩擦力:物体发生相对滑动时产生的摩擦力(如用黑板擦擦黑板,黑板擦与黑板间的摩擦力;滑冰时冰刀与冰面间的摩擦力)。
特点:滑动摩擦力大小“只与压力大小和接触面粗糙程度有关”,与物体的运动速度、接触面积大小无关。
3. 滚动摩擦力:物体发生相对滚动时产生的摩擦力(如汽车轮胎与地面间的摩擦力;滚珠轴承间的摩擦力)。
特点:在相同条件下,滚动摩擦力远小于滑动摩擦力(因此汽车用轮子行驶、轴承用滚珠,都是为了“变滑动为滚动,减小摩擦力”)。
影响滑动摩擦力大小的因素(实验结论):
1. 压力大小:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大(如用更大的力压黑板擦,擦黑板时更费力,说明摩擦力变大);
2. 接触面粗糙程度:压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大(如在水泥地上拉箱子比在光滑地板上拉更费力,说明摩擦力变大)。
摩擦力的方向:与物体的相对运动方向(或相对运动趋势方向)相反(注意:不是与“物体的运动方向”相反,可能与运动方向相同,是动力)。
例:人走路时,脚向后蹬地(脚有向后的相对运动趋势),地面对脚的静摩擦力向前(与人体运动方向相同,是使人前进的动力);物体在传送带上随传送带匀速上升,物体有向下的相对运动趋势,传送带对物体的静摩擦力向上(与物体运动方向相同,是动力)。
增大和减小摩擦力的方法(结合影响因素):
增大摩擦力:1. 增大压力;2. 增大接触面粗糙程度;3. 变滚动为滑动。
如,刹车时用力踩刹车(增大压力);鞋底有花纹(增大粗糙程度);汽车紧急刹车时轮子抱死(变滚动为滑动)
减小摩擦力:1. 减小压力;2. 减小接触面粗糙程度;3. 变滑动为滚动;4. 使接触面分离(加润滑油、气垫、磁悬浮)
如,搬运重物时用滚木(变滑动为滚动);给自行车轴加润滑油(使接触面分离);磁悬浮列车(使接触面分离)
生活中的摩擦力现象及解释(按类型分类)
静摩擦力(物体有相对运动趋势但未发生相对运动时,接触面产生的阻碍趋势的摩擦力,方向与相对运动趋势相反,大小随外力变化)
1. 手握住杯子不掉落:手握住杯子时,杯子因重力有向下滑落的趋势,手与杯子接触面产生向上的静摩擦力。静摩擦力大小等于杯子的重力,当手握得越紧,最大静摩擦力增大,更能防止杯子滑落,确保杯子稳定在手中。
2. 人站在斜坡上不滑动:人站在斜坡上时,受重力分力影响有沿斜坡向下滑动的趋势,鞋底与斜坡地面间产生沿斜坡向上的静摩擦力。该静摩擦力平衡重力的分力,使人能稳定站立在斜坡上,不发生滑动(若斜坡过陡或地面光滑,静摩擦力不足则会滑动)。
3. 推静止的桌子未推动:用较小的力推静止在地面的桌子时,桌子有沿推力方向运动的趋势,地面与桌子底部接触面产生与推力方向相反的静摩擦力。此时静摩擦力大小等于推力,两者平衡,桌子保持静止;当推力超过最大静摩擦力时,桌子才会开始滑动。
4. 筷子夹起食物:用筷子夹菜或夹丸子时,食物有从筷子间滑落的趋势,筷子与食物接触面产生静摩擦力。通过手指对筷子施加压力,增大静摩擦力,使静摩擦力大于食物的重力,从而将食物稳定夹起,避免掉落。
5. 传送带输送货物:传送带匀速运动时,放置在传送带上的货物有相对于传送带向后滑动的趋势,传送带与货物间产生向前的静摩擦力。该静摩擦力推动货物随传送带一起运动,若传送带加速,静摩擦力会增大以维持货物与传送带的相对静止(直至达到最大静摩擦力)。
6. 黑板擦擦黑板时不打滑:用黑板擦擦黑板时,黑板擦有相对于黑板滑动的趋势(尤其在用力较小时),黑板擦与黑板间产生静摩擦力。静摩擦力确保黑板擦能贴合黑板表面,通过调整手的压力增大静摩擦力,避免黑板擦打滑,从而有效清除字迹。
7. 汽车启动时车轮不打滑:汽车启动时,发动机带动车轮转动,车轮与地面接触点有向后滑动的趋势,地面对车轮产生向前的静摩擦力。该静摩擦力作为动力,推动汽车向前运动,若地面光滑(如结冰路面),静摩擦力不足则车轮会打滑,汽车难以启动。
8. 攀岩者手脚抓附岩壁:攀岩者在岩壁上攀爬时,手脚与岩壁接触点有向下滑动的趋势,接触面产生向上的静摩擦力。攀岩者通过调整手脚姿势、增大接触压力,使静摩擦力大于自身重力的分力,从而稳定抓附在岩壁上,防止坠落。
9. 行李箱静止在斜面上:将行李箱放在倾斜的台阶或斜坡上时,行李箱有沿斜面下滑的趋势,轮子(或箱体)与斜面间产生沿斜面向上的静摩擦力。静摩擦力平衡行李箱重力的分力,使行李箱保持静止,若斜面角度增大,静摩擦力会随之增大(直至达到最大值)。
10. 钢笔夹在笔记本上不掉落:将钢笔夹在笔记本封面或书页间时,钢笔有向下滑落的趋势,钢笔夹与纸张接触面产生向上的静摩擦力。钢笔夹的弹性使接触面产生压力,进而产生静摩擦力,静摩擦力平衡钢笔的重力,确保钢笔稳定夹在笔记本上。
滑动摩擦力(物体发生相对滑动时,接触面产生的阻碍滑动的摩擦力,方向与相对滑动方向相反,大小与压力和接触面粗糙程度相关)
1. 擦黑板时黑板擦与黑板的摩擦:用黑板擦擦黑板时,黑板擦相对于黑板发生滑动,接触面产生与滑动方向相反的滑动摩擦力。滑动摩擦力使黑板擦能蹭掉黑板上的粉笔字迹,接触面越粗糙(如黑板表面有纹理)、手施加的压力越大,滑动摩擦力越大,擦拭效果越好。
2. 滑冰时冰刀与冰面的摩擦:滑冰者滑行时,冰刀相对于冰面发生滑动,冰刀与冰面间产生滑动摩擦力。由于冰面光滑且冰刀与冰面接触面积小,滑动摩擦力较小,使滑冰者能轻松在冰面上滑行;同时,滑动摩擦力也能帮助滑冰者调整方向(通过改变冰刀角度增大局部摩擦力)。
3. 用抹布擦桌子:用抹布擦拭桌面污渍时,抹布相对于桌面发生滑动,接触面产生滑动摩擦力。滑动摩擦力能将桌面上的灰尘、污渍蹭掉,通过增大手对抹布的压力(或选择粗糙的抹布),可增大滑动摩擦力,提高清洁效率。
4. 汽车刹车时刹车片与车轮的摩擦:汽车刹车时,刹车片被挤压与车轮(或刹车盘)接触,两者发生相对滑动,产生滑动摩擦力。滑动摩擦力阻碍车轮转动,使车轮转速降低,进而使汽车减速直至停止,刹车片与车轮间的压力越大,滑动摩擦力越大,刹车效果越明显。
5. 削铅笔时刀片与铅笔的摩擦:用铅笔刀削铅笔时,刀片相对于铅笔发生滑动,刀片与铅笔木质(及笔芯)接触面产生滑动摩擦力。滑动摩擦力帮助刀片切断铅笔的木质纤维,使铅笔逐渐被削尖,刀片越锋利、施加的压力越大,滑动摩擦力越易切断纤维,削笔更顺畅。
6. 小孩滑滑梯时身体与滑梯的摩擦:小孩从滑梯上滑下时,身体相对于滑梯发生滑动,身体与滑梯表面产生滑动摩擦力。滑动摩擦力阻碍小孩的下滑运动,使下滑速度不会过快(若滑梯表面光滑,滑动摩擦力小,下滑速度会加快),滑梯表面的粗糙程度会影响滑动摩擦力大小,进而影响下滑体验。
7. 用砂纸打磨木材:用砂纸打磨木材表面时,砂纸相对于木材发生滑动,砂纸表面的粗糙颗粒与木材间产生滑动摩擦力。滑动摩擦力能磨掉木材表面的凸起、毛刺,使木材表面变得平整光滑,砂纸越粗糙、施加的压力越大,滑动摩擦力越大,打磨效率越高。
8. 拖行李箱时箱体与地面的摩擦(无轮或轮子损坏时):当行李箱轮子损坏或直接拖动无轮箱体时,箱体底部相对于地面发生滑动,接触面产生滑动摩擦力。滑动摩擦力阻碍行李箱的移动,由于箱体与地面接触面积大且地面粗糙,滑动摩擦力较大,拖动时需消耗较大力气(有轮子时为滚动摩擦,阻力远小于滑动摩擦)。
9. 钢笔写字时笔尖与纸张的摩擦:用钢笔(或圆珠笔、铅笔)写字时,笔尖相对于纸张发生滑动,笔尖与纸张间产生滑动摩擦力。滑动摩擦力使笔尖能在纸张上留下痕迹(钢笔通过墨水附着,铅笔通过石墨粉末附着),若纸张过于光滑(如光面纸),滑动摩擦力小,字迹易模糊;纸张粗糙则滑动摩擦力适中,字迹更清晰。
10. 洗衣服时手搓衣物的摩擦:手洗衣服时,双手揉搓衣物,衣物纤维间发生相对滑动,接触面产生滑动摩擦力。滑动摩擦力能将衣物上的污垢与纤维分离,通过增大揉搓力度(增大压力)或使用肥皂(增加接触面粗糙程度),可增大滑动摩擦力,提高去污效果。
滚动摩擦力(物体滚动时,接触面因形变产生的阻碍滚动的摩擦力,方向与滚动方向相反,大小远小于相同条件下的滑动摩擦力)
1. 汽车行驶时车轮与地面的摩擦:汽车正常行驶(非刹车状态)时,车轮在地面上滚动,车轮与地面接触点产生滚动摩擦力。滚动摩擦力阻碍车轮的滚动,但由于滚动摩擦阻力远小于滑动摩擦,汽车只需较小的动力就能维持行驶,若车轮抱死(停止滚动变为滑动),阻力会急剧增大,导致车辆失控。
2. 推带轮行李箱时轮子的摩擦:推带轮行李箱时,行李箱的轮子在地面上滚动,轮子与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力较小,因此推动带轮行李箱比拖动无轮箱体更省力,轮子的材质(如橡胶轮)和地面平整度会影响滚动摩擦力大小(光滑地面滚动摩擦更小)。
3. 自行车骑行时车轮与地面的摩擦:自行车正常骑行时,前轮和后轮均在地面上滚动,与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力阻碍车轮滚动,但阻力较小,骑行者只需蹬踏踏板提供动力即可克服阻力前进;转弯时,通过调整车身倾斜角度改变滚动摩擦力的方向,实现方向控制。
4. 滚珠轴承的摩擦:自行车轮轴、汽车轴承等部件中装有滚珠(或滚柱),当轴转动时,滚珠在轴与轴承外圈间滚动,产生滚动摩擦力。滚动摩擦力远小于轴与轴承直接滑动的摩擦,因此装有滚珠轴承的部件转动更顺畅,磨损更小,延长使用寿命。
5. 小孩玩的皮球在地面滚动:皮球被踢后在地面上滚动,皮球与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力阻碍皮球的滚动,使皮球的速度逐渐减小,最终停止;若地面光滑(如瓷砖地面),滚动摩擦力小,皮球滚动距离更远;地面粗糙(如草地),滚动摩擦力大,滚动距离更近。
6. 超市购物车移动时轮子的摩擦:推动超市购物车时,购物车的轮子在地面上滚动,轮子与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力较小,即使购物车内装有较多商品,也能轻松推动;若轮子卡顿(如轮子变形),滚动摩擦会增大,推动时更费力。
7. 滚轮鼠标在桌面滑动:滚轮鼠标底部的滚轮(或光电滚轮)在桌面滚动时,与桌面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力使滚轮能稳定滚动,进而实现鼠标指针的移动,桌面的平整度和粗糙度会影响滚动摩擦力,光滑的桌面更利于滚轮顺畅滚动。
8. 压路机压路时轮子的摩擦:压路机工作时,巨大的轮子在地面上滚动,轮子与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力配合压路机的重量,将地面压实(如路基、路面压实),轮子的重量越大,滚动摩擦力对地面的压力越大,压实效果越好。
9. 玩具车在地面行驶时轮子的摩擦:玩具车(如遥控玩具车、发条玩具车)行驶时,车轮在地面上滚动,与地面间产生滚动摩擦力。滚动摩擦力较小,玩具车的动力(如电机、发条)能轻松克服阻力,使玩具车在地面上行驶;若地面有障碍物,滚动摩擦会瞬间增大,可能导致玩具车停止或改变方向。
10. 搬运货物时使用的滚筒摩擦:搬运沉重货物(如大型箱子、木板)时,在货物下方垫上圆柱形滚筒(如钢管、专用滚筒),货物通过滚筒在地面上移动,滚筒与地面、滚筒与货物间均产生滚动摩擦力。滚动摩擦力较小,因此推动货物比直接拖动货物更省力,减少货物与地面的磨损。
例题1:牛顿第一定律的理解(力与运动的关系) 题目:关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A. 物体只有在不受力时,才具有惯性
B. 物体的运动需要力来维持,没有力的作用,物体就会静止
C. 物体不受力时,总保持静止或匀速直线运动状态
D. 物体受力时,一定改变运动状态
解析:A(惯性是物体固有属性,任何情况下都有惯性,与是否受力无关,错误);B(力不是维持运动的原因,物体不受力时可能匀速直线运动,错误);C(符合牛顿第一定律内容,正确);D(物体受平衡力时,合力为0,运动状态不变,错误)。
答案:C
例题2:惯性现象判断(利用惯性) 题目:下列生活现象中,属于利用惯性的是( )
A. 汽车刹车时,乘客身体向前倾
B. 洗衣机脱水时,水由于惯性被甩出
C. 人踩到西瓜皮时,容易向前滑倒
D. 高速行驶的汽车遇到紧急情况,不易停下
解析:A(刹车时乘客前倾是惯性带来的危害,不是利用,错误);B(脱水时,衣服随桶转动,水由于惯性保持原来运动状态被甩出,属于利用惯性,正确);C(踩到西瓜皮滑倒是惯性危害,错误);D(汽车不易停下是惯性大的表现,不是利用,错误)。
答案:B
例题3:惯性大小的影响因素(质量) 题目:下列物体中,惯性最大的是( )
A. 质量为50g的鸡蛋 B. 质量为2kg的篮球
C. 质量为50kg的中学生 D. 质量为2000kg的汽车
解析:惯性大小只与质量有关,质量越大,惯性越大。选项中汽车质量最大(2000kg),因此惯性最大。
答案:D
例题4:二力平衡条件判断(同体、等大、反向、共线) 题目:一个木块静止在水平桌面上,下列各对力中,属于平衡力的是( )
A. 木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力
B. 木块的重力和桌面对木块的支持力
C. 木块的重力和木块对桌面的压力
D. 木块的重力和木块对地球的吸引力
解析:A(压力作用在桌面,支持力作用在木块,是相互作用力,不是平衡力,错误);B(重力和支持力均作用在木块上,大小相等、方向相反、作用在同一直线,是平衡力,正确);C(重力作用在木块,压力作用在桌面,受力物体不同,不是平衡力,错误);D(重力是地球对木块的力,吸引力是木块对地球的力,是相互作用力,错误)。
答案:B
例题5:二力平衡的应用(计算未知力) 题目:用弹簧测力计沿水平方向匀速拉一个重5N的木块,使它在水平桌面上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为2N,则木块受到的滑动摩擦力为( )
A. 5N B. 2N C. 3N D. 7N
解析:木块匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向受两个力:弹簧测力计的拉力(2N,水平向前)和滑动摩擦力(水平向后),这两个力是平衡力,大小相等,因此滑动摩擦力为2N(重力与支持力是竖直方向的平衡力,与水平方向摩擦力无关)。
答案:B
例题6:二力平衡与相互作用力的区别(受力物体) 题目:下列关于二力平衡和相互作用力的说法,正确的是( )
A. 二力平衡的两个力,作用在两个不同物体上
B. 相互作用力的两个力,作用在同一物体上
C. 书对桌面的压力和桌面对书的支持力,是相互作用力
D. 书的重力和桌面对书的支持力,是相互作用力
解析:A(二力平衡作用在同一物体,错误);B(相互作用力作用在两个物体,错误);C(压力作用在桌面,支持力作用在书,是相互作用力,正确);D(重力和支持力作用在书,是平衡力,错误)。
答案:C
例题7:摩擦力的产生条件(三个条件) 题目:下列情况中,两物体之间存在摩擦力的是( )
A. 两个光滑的铅块紧压在一起,静止不动
B. 一个木块静止在光滑的水平面上,另一个木块在它上方滑动
C. 两个静止的木块放在光滑的水平桌面上,彼此接触但未挤压
D. 一个木块在粗糙的水平桌面上,用手推它,木块未动
解析:A(接触面光滑,无摩擦力,错误);B(下方木块与水平面光滑,无摩擦力,错误);C(无相对运动/趋势,且可能光滑,无摩擦力,错误);D(木块与桌面接触、粗糙,有相对运动趋势,存在静摩擦力,正确)。
答案:D
例题8:摩擦力的分类(静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦) 题目:下列现象中,属于滑动摩擦力的是( )
A. 用手握住瓶子,瓶子静止时,手与瓶子间的摩擦力
B. 用圆珠笔写字时,笔尖与纸间的摩擦力
C. 用黑板擦擦黑板时,黑板擦与黑板间的摩擦力
D. 汽车行驶时,车轮与地面间的摩擦力
解析:A(瓶子静止,有趋势,是静摩擦力,错误);B(圆珠笔笔尖是滚珠,滚动,是滚动摩擦力,错误);C(黑板擦滑动,是滑动摩擦力,正确);D(车轮滚动,是滚动摩擦力,错误)。
答案:C
例题9:影响滑动摩擦力大小的因素(压力、粗糙程度) 题目:在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,下列操作能增大滑动摩擦力的是( )
A. 减小物体对接触面的压力
B. 使接触面变光滑
C. 在物体上加重物,增大压力
D. 使物体的运动速度变大
解析:滑动摩擦力与压力和粗糙程度有关。A(减小压力,摩擦力变小,错误);B(接触面光滑,摩擦力变小,错误);C(增大压力,摩擦力变大,正确);D(速度与滑动摩擦力无关,错误)。
答案:C
例题10:摩擦力的方向(与相对运动方向相反) 题目:人走路时,脚与地面间的摩擦力方向是( )
A. 向前(与人体运动方向相同)
B. 向后(与人体运动方向相反)
C. 向上(竖直方向)
D. 向下(竖直方向)
解析:人走路时,脚向后蹬地,脚有向后的相对运动趋势,地面阻碍脚向后运动,因此对脚的静摩擦力方向向前,与人体运动方向相同(是前进的动力)。
答案:A
例题11:增大摩擦力的方法(生活实例) 题目:下列措施中,目的是增大摩擦力的是( )
A. 给自行车的车轴加润滑油
B. 行李箱底部安装滚轮
C. 轮胎上刻有凹凸不平的花纹
D. 磁悬浮列车悬浮行驶
解析:A(加润滑油使接触面分离,减小摩擦,错误);B(滚轮变滑动为滚动,减小摩擦,错误);C(花纹增大接触面粗糙程度,增大摩擦,正确);D(悬浮使接触面分离,减小摩擦,错误)。
答案:C
例题12:减小摩擦力的方法(生活实例) 题目:下列做法中,为了减小摩擦力的是( )
A. 拔河比赛时,运动员用力蹬地面
B. 自行车刹车时,用力捏刹车闸
C. 给门轴上的合页加润滑油
D. 鞋底和轮胎上都有凹凸不平的花纹
解析:A(用力蹬地增大压力,增大摩擦,错误);B(捏刹车闸增大压力,增大摩擦,错误);C(加润滑油使接触面分离,减小摩擦,正确);D(花纹增大粗糙程度,增大摩擦,错误)。
答案:C
例题13:牛顿第一定律的实验推理(伽利略斜面实验) 题目:伽利略的斜面实验中,若水平面绝对光滑(不受阻力),则小球从斜面滑下后,将( )
A. 立即停止运动
B. 速度越来越慢,最终停止
C. 以恒定速度永远运动下去
D. 速度越来越快
解析:斜面实验推理:水平面越光滑,阻力越小,小球滑行越远。若绝对光滑(无阻力),小球不受力,根据牛顿第一定律,将保持匀速直线运动,永远运动下去。
答案:C
例题14:平衡状态的判断(静止或匀速直线运动) 题目:下列物体中,处于平衡状态的是( )
A. 正在加速上升的电梯
B. 正在减速行驶的汽车
C. 正在匀速转弯的自行车
D. 正在匀速直线上升的热气球
解析:平衡状态是静止或匀速直线运动(运动状态不变)。A(加速,速度变大,状态变,错误);B(减速,速度变小,状态变,错误);C(转弯,方向变,状态变,错误);D(匀速直线,状态不变,正确)。
答案:D
例题15:静摩擦力的特点(随外力变化) 题目:用10N的力推一个静止在粗糙水平面上的桌子,桌子未动;若用15N的力推它,桌子仍未动。下列说法正确的是( )
A. 10N推桌子时,桌子不受摩擦力
B. 15N推桌子时,桌子受到的摩擦力为15N
C. 15N推桌子时,桌子受到的摩擦力大于10N推时的摩擦力
D. 桌子受到的摩擦力大小始终等于推力大小
解析:桌子未动,受静摩擦力,静摩擦力等于推力。A(10N推时,静摩擦力10N,错误);B(15N推时,静摩擦力15N,正确);C(15N推时摩擦力15N,10N推时10N,确实更大,正确);D(静摩擦力随推力变化,始终等于推力,正确)。
答案:BCD
例题16:摩擦力与运动状态的关系(匀速时平衡) 题目:一个物体在水平方向的拉力作用下,在粗糙的水平面上做匀速直线运动,若拉力突然减小,则物体接下来的运动状态是( )
A. 继续匀速直线运动
B. 速度变大,做加速运动
C. 速度变小,做减速运动
D. 立即停止
解析:匀速时,拉力等于滑动摩擦力(平衡)。拉力减小后,拉力<滑动摩擦力(滑动摩擦力与压力、粗糙程度有关,不变),合力方向与运动方向相反,物体速度变小,做减速运动。
答案:C
例题17:惯性的应用与危害(安全常识) 题目:下列做法中,为了防止惯性危害的是( )
A. 运动员跳远前助跑
B. 司机开车时系安全带
C. 用手拍打衣服,去除灰尘
D. 投掷标枪时,标枪离开手后继续飞行
解析:A(助跑利用惯性,错误);B(系安全带防止刹车时人因惯性向前冲,是防止危害,正确);C(拍打衣服利用惯性除尘,错误);D(标枪飞行利用惯性,错误)。
答案:B
例题18:二力平衡的条件应用(判断是否平衡) 题目:一个物体受两个力作用,下列情况中,这两个力一定不平衡的是( )
A. 物体静止不动
B. 物体做匀速直线运动
C. 物体做曲线运动
D. 物体做匀速圆周运动
解析:平衡状态是静止或匀速直线运动(受平衡力)。A、B是平衡状态,受平衡力;C(曲线运动,方向变,状态变,受非平衡力);D(匀速圆周运动,方向时刻变,状态变,受非平衡力)。
答案:CD
例题19:滑动摩擦力的计算(利用二力平衡) 题目:一个重10N的木块,在2N的水平拉力作用下,在水平桌面上做匀速直线运动,若将拉力增大到3N,木块受到的滑动摩擦力为( )
A. 10N B. 3N C. 2N D. 5N
解析:匀速时,拉力=滑动摩擦力=2N。滑动摩擦力与压力(木块重力不变,压力不变)和粗糙程度(桌面不变)有关,拉力增大到3N后,这两个因素不变,滑动摩擦力仍为2N(此时拉力>摩擦力,木块加速运动)。
答案:C
例题20:运动和力的综合判断(多知识点) 题目:下列说法中,正确的是( )
A. 物体不受力时,一定处于静止状态
B. 物体受平衡力时,一定处于匀速直线运动状态
C. 物体的惯性越大,运动状态越难改变
D. 滑动摩擦力的大小与物体的接触面积大小有关
解析:A(不受力时可能匀速直线运动,错误);B(受平衡力时可能静止,错误);C(惯性大,保持原有状态能力强,运动状态难改变,正确);D(滑动摩擦力与接触面积无关,错误)。
答案:C
物理基础
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