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第09讲 运动和力【讲义】（2-4分）（原卷版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 牛顿第一定律 4
考点二 二力平衡 7
考点三 摩擦力 11
题型归纳，技巧点拨 15
01 探究阻力对物体运动的影响 15
02 牛顿第一定律及应用 16
03 惯性及应用 17
04 平衡力和平衡状态 17
05 二力平衡条件及应用 18
06 探究二力平衡条件 18
07 摩擦力的概念 19
08 利用运动图像求摩擦力 19
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素 20
10 摩擦力的利用与防止 22
课标要求 2.2.3通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力，认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。 2.2.4能用示意图描述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。 2.2.5通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
考查内容 一、牛顿第一定律； 二、二力平衡； 三、摩擦力
考点分布 考查频率 命题趋势
01 探究阻力对物体运动的影响 ☆☆ 《运动和力》是力学部分的重点内容，也是学生学习过程中较难的部分，所以对本单元的考查大都是以生活中人类活动为题材，把生活中的常见物理现象与力学知识相结合，即考查了力学概念和规律，又体现理论与实践相结合。为此，在备考中，考生应注重力学概念和规律在实际生活中的应用。 本单元常考题型有：选择题、填空题、实验探究题、简答题和综合题等。 主要命题点有：对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、分析物体的受力、画力的示意图、摩擦力的概念、生活中的摩擦力、利用物体运动状态分析物理受到的摩擦力、生活中利用和防止摩擦力的现象、探究阻力对物体运动的影响、探究二力平衡的条件、探究滑动摩擦力大小的影响因素等
02 牛顿第一定律及应用 ☆☆☆
03 惯性及应用 ☆☆☆
04 平衡状态与平衡力 ☆☆
05 二力平衡条件及应用 ☆☆☆
06 探究二力平衡条件 ☆☆
07 摩擦力的概念 ☆☆☆
08 利用图像求摩擦力 ☆☆
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素 ☆☆☆☆
10 摩擦力的利用与防止 ☆☆☆
考点一 牛顿第一定律
一、阻力对物体运动的影响
1.运动是否需要力来维持
生活中，人们常用这样的体验：让静止的物体动起来，要对它施加力，要使它不停下来，需要对它不断施力。据此，古希腊哲学家亚里士多德认为，运动要靠力来维持。2000年后，意大利物理学家伽利略认真研究这些现象后，发现了不易察觉的阻力的作用，纠正了亚里士多德根据直觉经验得出的结论。
2.实验探究：阻力对物体运动的影响
猜想与假设 阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验 取一辆小车，让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下（控制变量法：控制滑上水平面时速度相同）。依次在水平面上铺上毛巾、棉布、木板（控制变量法：使水平面的粗糙程度不同），观察小车的运动情况，并记下其停止的位置。
实验器材 小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
实验过程 （1）在水平面上铺上表面最粗糙的毛巾，让小车从斜面上适当位置由静止滑下，观察小车在毛巾表面上运动的距离； （2）撤去毛巾，铺上表面较粗糙的棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在棉布表面上运动的距离； （3）撤去棉布，铺上较为光滑的木板，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在木板表面上运动的距离。
实验记录 接触面小车受到阻力大小小车运动的距离小车速度减小的情况毛巾表面较大较近很快棉布表面较小较远较快木板表面最小最远较慢
分析与论证 小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远
科学推理 假设水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，小车的速度将不会减小，它将以恒定不变的速度永远运动下去，即如果运动物体不受力的作用，它将做匀速直线运动。
二、牛顿第一定律
牛顿第一定律 内容：物体在时，静止状态匀速直线运动状态
释义：（1）“一切”表明定律对所有物体都是适用的；（2）“没有受到力的作用”包含两层意思：一是理想情况，物体没有受到任何力的作用；二是物体受到的各个力相互抵消，相当于不受力。这是定律成立的条件；（3）“总保持”表明物体不受力时只有两种状态，要改变这两种状态物体必须受到力的作用；（4）“或”即两种状态居其一，不能同时存在
对牛顿第一定律的理解 一切物体都有保持运动状态不变的性质，说明物体的运动不需要力来维持，不受任何力的作用时，原来运动的物体，将保持匀速直线运动状态，原来静止的物体将保持静止
牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验，因此它已经成为公认的物理学基本定律之一
三、惯性
1.惯性：牛顿第一定律说明，任何物体不受力时，都会保持静止或匀速直线运动状态，即一切物体都有保持原来运动状态的性质，我们把这种性质称为惯性，所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
（1）惯性是物体本身的一种属性，物体的惯性大小只与物体的质量的大小有关，质量越大，惯性越大。
（2）一切物体在任何情况下都有惯性，与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等无关。
2.惯性与力的区别
惯性 力
产生机制 物体因为具有质量而具有的 物体间相互作用
物理意义 惯性是物体的一种属性 物体对物体的作用
产生条件 始终具有，与外界条件无关 物体间有相互作用时才有，一个物体不会产生力
构成要素 没有方向、没有作用点，只有大小。大小与质量有关，但大小没有具体数值，也没有单位 有大小、方向、作用点；大小由具体的数值和单位
效果 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态
总结 惯性和力本质不同，惯性不是力，因此，把惯性说成“惯性力”“物体受到惯性作用”或“由于惯性作用”都是错误的，正确的表述应该为“物体由于惯性”或“物体因为具有惯性”
3.惯性的利用与惯性危害的防止
利用 用手柄的下端撞击其他物体，手柄受力停止运动，锤头由于惯性继续向下运动，这样反复多次后，锤头就套紧了
跳远运动员助跑获得很大的速度后飞身一跃，靠自身的惯性在空中继续前进
防止 为了防止汽车紧急刹车时驾驶员和乘客由于惯性向前运动撞上其他物体，驾驶员和乘客必须使用安全带
高速行驶中的车辆，刹车时由于惯性会继续运动较长的距离。为了安全，道路上急转弯路段都要严格限制车辆行驶的速度
【例1】（2024·湖南岳阳·二模）2024年2月16日在韩国釜山进行了世界乒乓球团体赛，如图所示。下列说法中正确的是（ ）。
A．在空中运动的乒乓球不受重力作用
B．乒乓球上升到最高点时受平衡力作用
C．乒乓球被击打的过程中，说明力可以改变物体的运动状态
D．乒乓球被击打后继续前进是因为受到了惯性力的作用
【变式1-1】（2024·湖北武汉·模拟预测）图甲是小盛同学探究“阻力对物体运动的影响”的实验。
(1)三次实验中，均保持小车从同一斜面同一位置由静止下滑，小车每次停止时的位置如图甲所示，由三次实验可以看出，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车滑行的距离就越远，速度减小得越慢。在此实验基础上通过推理可知观点 （选填“A”或“B”）是正确的。
A．物体的运动不需要力来维持
B．力是维持物体运动的原因
(2)小盛又将小车系上细线，分别倒放、立放在铺有不同材料的水平木板上，用测力计拉动小车，探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，实验如图乙所示。
①实验中，沿水平方向匀速直线拉动测力计，根据 原理可测出滑动摩擦力的大小。
②比较第4、5两次实验可得结论： 。
③小芳同学利用身边的器材将小盛的实验方法进行了改进，实验装置如图丙所示：将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向右运动。此实验中 （选填“需要”或“不需要”）拉动长木板做匀速直线运动。
【变式1-2】（2024·河南商丘·模拟预测）如图所示是一名中学生在体育测试时投掷实心球的情景，下列说法正确的是（ ）。
A．在空中上升过程中，实心球做的是匀速直线运动
B．在空中下降过程中，实心球运动速度越来越慢
C．在地上滚动最终停下来，说明力能改变物体的运动状态
D．停止运动后，具有的惯性将会立即消失
【变式1-3】（2024·江苏淮安·模拟预测）在2022年北京冬奥会上，我国运动员在短道速滑项目中取得了优异成绩。如图1，某运动员在一次比赛中正在水平方向沿直线加速追赶对手。此过程中，他受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）作用，他的惯性 （选填“变大”“变小”或“不变”），重力 （填“做功”、“不做功”），运动员受到的支持力是由于 （选填“冰面”或“运动员的脚”）发生弹性形变产生的。如图2，运动员射箭时，绷直的弦被手拉弯，说明力使物体发生了 ；放手后，射出的利箭最终会落地，这是因为利箭受到 的作用。如图3为一种“水上飞行器”精彩表演，通过操纵水柱喷射方向，人可以实现悬停、翻滚、飞行等各种复杂的动作，说明力力的作用效果与力的 有关。
考点二 二力平衡
一、平衡力和平衡状态
平衡状态 静止状态、匀速直线运动状态
平衡力 物体在几个力作用下保持平衡状态，我们就把这几个力为平衡力
二力平衡 一个物体同时受到二个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就彼此平衡，我们称之为二力平衡
二力平衡条件 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”
（1）物体受平衡力作用时，几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力。
（2）若物体处于静止或匀速直线运动状态，则物体不受力或受平衡力的作用，如搬而未起、推而不动时，物体受力情况随发生改变，但仍处于静止状态，其受力仍然平衡。
二、实验探究二力平衡的条件
提出问题 二力平衡的条件是什么？
设计实验 实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。
实验器材 滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。
实验步骤 （1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左右两盘中砝码质量相等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1
分析与论证 当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡
实验结论 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”。
▲拓展培优改进实验：用卡片探究二力平衡的条件 为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于轻质小卡片（重力可以忽略不计）两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。
三、二力平衡条件的应用
1.确定力的大小和方向
根据二力平衡条件，如果知道了平衡力中一个力的大小、方向，就可确定另外一个力的大小和方向。
如图所示，为弹簧测力计测物重时的简化原理图。挂在弹簧测力计下的物块处于静止状态时，物块所受弹簧拉力和物块重力是一对平衡力，大小相等。若弹簧测力计显示的拉力为5N，则可知物块重力为5N。
2.根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况 运动状态
物体不受力时 静止或做匀速直线运动
物体受力时 受平衡力 静止或做匀速直线运动
受非平衡力 运动状态改变：从静止到运动、从运动到静止、速度变化、运动方向变化等
3.根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态 受力情况
静止 受平衡力作用或不受力
匀速直线运动 受平衡力作用或不受力
运动状态改变 一定受到非平衡力作用
教材深挖 1.当作用在一个物体上的几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力。 2.同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。 3.同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。 4.平衡力的合力为零。需注意的是，相互作用力是作用在两个物体上的，不能求合力。
【例2】（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下面是同学们在学校进行运动时的场景，有关其原理的分析中，正确的是（ ）。
A．立定跳远起跳时用力蹬地，这利用了物体间力的作用是相互的
B．投篮时，空中飞行的篮球一定受到平衡力
C．拔河比赛时，赢的一方对绳子施加的拉力更大
D．雪地足球赛中踢出去的足球由于受到惯性力的作用，继续向前运动
【变式2-1】（2024·海南海口·模拟预测）停放在水平地面上的汽车，此时（ ）。
A．车的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
B．车的重力与地面的压力是相互作用力
C．车的支持力与地面的压力是一对平衡力
D．车的重力与地面对车的支持力是相互作用力
【变式2-2】（2024·广西桂林·一模）嫦娥五号探测器在环月轨道中，着陆器和上升器组合成组合体，负责月面着陆并完成采样。如图是组合体已经在月球表面着陆的情景，下列说法正确的是（ ）。
A．组合体着陆后，着陆器相对于上升器是静止的
B．组合体着陆后，静止在月球表面时受力不平衡
C．组合体着陆后，静止时受到的重力和支持力是一对平衡力
D．月球上嫦娥五号探测器的质量为零
【变式2-3】（2024·山东德州·二模）在探究“二力平衡的条件”的实验中，某同学采用的实验装置如图甲所示：
(1)在图甲中，当物体处于 状态或匀速直线运动状态时，我们认为它受到的力是平衡力；
(2)实验时，小明发现当向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用，这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态。请你帮助小明分析一下，出现这种现象的原因是 ，这时木块在水平方向受到的力是 （选填“平衡”或“不平衡”）的；
(3)如图乙是优化后的实验方案，该同学选用轻质小卡片，好处是 ；
①A图中的小卡片处于静止状态；
②将B图中的小卡片扭转过一个角度后，保持两个 拉力的方向相反，此时小卡片处于静止状态，松开手小华是通过观察到小卡片 现象，来判断小卡片受到的两个拉力不是平衡力；
③A图中的小卡片处于静止状态时，小华为了探究“只有作用在同一个物体上的两个力”才有可能是平衡力，接下来小华需要进行怎样的操作： 。
考点三 摩擦力
一、摩擦力
认识摩擦力 两个相互接触的物体，当它们做相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面产生一种阻碍相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力
摩擦力产生的条件 （1）接触面粗糙
（2）两物体相互接触并相互挤压（产生压力）
（3）两物体间发生相对运动或有相对运动趋势
摩擦力的作用效果 摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）
摩擦力的作用点 摩擦力是作用在两物体接触面上的，但为了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一个点上
摩擦力的方向 总是与物体相对运动或相对运动趋势方向相反
摩擦力的分类 （1）滑动摩擦力：一个物体在另一个物体上面滑动时产生的摩擦力； （2）滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力； （3）静摩擦力：两个相互接触的物体，当它们要发生而未发生相对运动时，在它们的接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力
（1）相对运动方向的理解：“相对运动方向”不是“运动方向”。水平地面上的物体前进时，物体相对地面向前运动（相对运动方向向前），物体受到地面对它向后的摩擦力（摩擦力方向向后）；人走路时，脚向后蹬地，脚相对于地面有向后运动的趋势，地面给鞋底的摩擦力方向向前，有利于人向前运动。
摩擦力有时阻碍运动，有时有利于运动，无论哪种情况，摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势的方向相反；
（2）判断摩擦力方向的三种方法
由摩擦力概念判断 摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
由假设法判断 此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦，分析两物体的相对运动情况，然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向
由二力平衡条件判断 一对平衡力的方向相反，可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力方向来判断摩擦力的方向
二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素
提出问题 滑动摩擦力大小与哪些因素有关？
猜想与假设 （1）滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力有关； （2）滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
实验原理 用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，这样读出弹簧测力计的示数，就可以知道滑动摩擦力的大小（滑动摩擦力大小不能直接测量，是根据二力平衡知识间接测量出的）
制订计划与设计实验 影响滑动摩擦力大小的因素有多个，因此在探究过程中要应用控制变量法，如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度不变；在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时，应控制压力不变
实验步骤 （1）如图甲所示，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使其在较光滑的长木板上匀速滑动，记下此时弹簧测力计的示数，其示数大小等于滑动摩擦力的大小。 （2）如图乙所示，在木块上放砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小； （3）如图丙所示，在长木板上铺上较粗糙的毛巾，保持木块上砝码不变，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
实验数据 实验序号实验条件摩擦力f/N压力情况接触面情况1等于木块的重力木板表面较光滑0.92等于木块和砝码的总重力木板表面较光滑1.63等于木块和砝码的总重力表面较粗糙2.1
分析与论证 （1）由实验1、2可知，接触面粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，即滑动摩擦力越大； （2）由实验2、3可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大。
实验结论 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
2.注意事项
（1）实验时所用的木板要足够长，以保证木块在木板上滑动时由匀速直线运动的过程；
（2）实验时应保持拉动弹簧测力计的方向与长木板平行；
（3）实验中要做到匀速拉动木块不好实现，建议采用如下操作：将弹簧测力计的挂钩与木板相连，拉环处固定，拉动长木板进行实验（如图所示），这样不但方便读数，而且长木板也不需要做匀速直线运动。
三、摩擦的利用与防止
1.有益摩擦和有害摩擦
（1）摩擦有时是有益的。如用手拿物体时，手与物体间的摩擦；人行走时，鞋底与地面间的摩擦；刹车时，刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
（2）摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损，进而使机器丧失原有的精度和功能等。
2.增大或减小摩擦的方法
类别 方法 应用举例
增大有益摩擦 增大接触面间的压力 自行车车闸
增大接触面的粗糙程度 汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹，运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦 火车、汽车在紧急刹车时，制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦 减小接触面的压力 推动熄火的汽车使其再次启动时，让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度 冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦 轮滑鞋
使接触面分离 给机械部件加润滑油，气垫船、磁悬浮列车
【例3】（2024·贵州黔东南·一模）热爱劳动的阳阳用毛刷清洗家中的地垫，清洗过程中，毛刷水平向右移动，地垫始终保持静止，如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．地垫始终保持静止，所以水平方向不受力
B．地垫始终保持静止，所选参照物是地面
C．毛刷移动速度越快，所受摩擦力越大
D．地垫对毛刷的摩擦力方向为水平向左
【变式3-1】（2024·山东德州·二模）自行车在轮胎上刻花纹来增大摩擦，下列四种改变摩擦力的方法与该例相同的是（ ）。
A．自行车刹车时捏紧把 B．脚凳表面凹凸不平
C．运动员击球时用力握球拍 D．车轴处装有滚动轴承
【变式3-2】（2024·黑龙江佳木斯·二模）如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，其拉力随时间变化的F-t图象和速度随时间变化的v-t图象分别如图乙、丙所示。则当时，物体受到的摩擦力大小为 N；当时，物体受到的摩擦力大小为 N。
【变式3-3】（2024·四川乐山·二模）如图在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的三次实验分别如图中的甲、乙、丙所示。实验时，用弹簧测力计拉木块在水平木板（或毛巾）上做 运动，根据 知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)在实验操作甲中，滑动摩擦力的大小为 。
(3)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时，利用图中甲、乙两组数据比较得出：“压力越大，滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗？说出你的理由： 。
(4)从图中甲、丙两组数据比较，你能得出的结论是：在压力一定时，接触面越粗糙动摩擦力 。
(5)假设要是没有摩擦力我们的生活会怎样（至少写出两条） ； 。
01 探究阻力对物体运动的影响
1．（2024·湖南）如图所示，探究“阻力对物体运动的影响”实验中，保持同一小车每次从斜面同一高度由静止滑下，只改变水平木板表面的粗糙程度，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）。
A．小车在水平木板上运动过程中只受摩擦力的作用
B．小车在粗糙程度不同的水平木板表面滑行的距离相同
C．水平木板表面越粗糙，该小车在水平木板上运动时所受的摩擦力越大
D．该实验能直接验证当物体受到的阻力为零时，物体将一直做匀速直线运动
2. （2024·广西）在课间踢毽子的活动中，如图所示，踢出的毽子在上升过程中（ ）。
A 具有惯性 B. 受力平衡
C. 受到的重力增大 D. 重力势能越来越小
02 牛顿第一定律及应用
【点拨】 （1）判断物体的运动状态： 当物体不受外力作用时：（1）动者恒动。即原来运动的物体在没有受到外力作用时，将保持匀速直线运动状态；（2）静者恒静。即原来静止的物体在没有受到外力作用时，将保持静止状态。 （2）运动和力的关系：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．（2024·四川广元）同学们在一起讨论“运动和力”的关系，下列四名同学的观点，正确的是（ ）。
A．甲同学：足球只有受力才能运动
B．乙同学：汽车转弯过程中，运动状态不断改变
C．丙同学：跳远要助跑，因为速度越大惯性越大
D．丁同学：牛顿第一定律是由实验直接得出来的
4．（2024·山东菏泽）2024年5月29日，世联赛中国澳门站中国女排3∶1战胜对手，取得开门红，如图是比赛现场画面。在比赛中蕴含的物理知识，下列说法正确的是（ ）。
A．排球在空中上升是因为受到惯性作用
B．排球上升到最高点时不受力的作用
C．排球在空中下降时动能向重力势能转化
D．排球在地面上滚动一段距离后停下来，说明力可以改变物体的运动状态
03 惯性及其应用
【点拨】 惯性是物体本身的一种属性，即物体保持原有运动状态不变的性质，其大小只和质量有关，与物体的运动状态以及是否受力都无关。另外，还需要注意惯性不是力，因而描述惯性时不能与“受到”、“作用”等词搭配使用，更不能说“惯性力”。 （1）解释生活中惯性的现象的步骤：一、确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或物体的哪一部分；二、确定被研究对象原来处于什么状态；三、说明物体的运动状态要发生怎样的变化；四、由于惯性，研究对象要保持原来的什么状态，结果会出现什么现象。 （2）从“结果”出发，判断惯性的利用与惯性危害的防止：判断是利用惯性还是防止惯性的危害，可以从结果出发。若有了惯性，结果是对我们有利的，则相应措施属于利用惯性；若有了惯性，而不加以预防时，结果是对我们有害的，则相应措施属于防止惯性带来的危害。
5．（2024·江苏扬州）坐在轿车后排的市民也应自觉系上安全带。系安全带可减小下列哪种情况发生时对乘客的伤害（ ）
A．快速启动 B．匀速行驶 C．紧急刹车 D．缓慢加速
6．（2024·宁夏）运动员用力踢足球，足球飞出，说明力可以改变物体的 ，踢出去的足球继续前进是因为足球具有 ，足球最终会落到地面上，是由于受到 力的作用。
04 平衡力和平衡状态
【点拨】 （1）平衡状态：平衡状态包括静止和匀速直线运动两种状态。物体在弯曲轨道上做速度大小不变的运动时，速度方向在不断变化，物体的运动状态变化，物体受到非平衡力作用。 （2）平衡力和相互作用力 平衡力与相互作用力的相同点可简记为：“等大、反向、共线”，而平衡力“同体”，即平衡力作用在同一物体上时物体平衡；相互作用力“异体”，即相互作用力作用在相互作用的两个物体上，相互作用力的描述一般都带有A对B，B对A的特征。
7．（2024·上海）物理王坐电梯回家时，电梯匀速上升。若他对电梯的压为F1，电梯对他的支持力为F2，他受到的重力为G，则下列判断中正确的是（ ）。
A．F1>G B．F2>G
C．F1和F2是平衡力 D．F2和G是平衡力
8. （2024·天津）在如图所示的实验情景中，小钢球受到平衡力作用的是（ ）。
A. 沿斜面滚下的钢球 B. 静止在金属片上的钢球
C. 在水中下沉的钢球 D. 在空中自由下落的钢球
05 二力平衡条件的应用
9．（2024·宁夏）如图所示，和是物体所受的两个力，其中受力情况属于二力平衡的是( )。
A． B．
C． D．
选择理由： 。
10. （2024·湖北武汉）2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，返回舱在落地前的某段时间内沿竖直方向匀速下落，若降落伞和返回舱受到的重力分别为和，降落伞对返回舱的拉力为F，空气对返回舱的阻力为f，则下列关系式正确的是（ ）。
A. B. C. D.
06 探究二力平衡条件
11．（2024·四川成都）在“探究二力平衡的条件”实验中，同学们设计了如图所示的甲、乙两种实验方案。小张同学认为乙方案更合理，理由是乙方案中使用小车时 对实验的影响更小，可以忽略不计。实验中同学们认定小车在水平方向受力平衡，所依据的现象是小车 。
12．（2024·江苏盐城）下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是（ ）。
A． B．
C． D．
07 摩擦力的概念
【点拨】 （1）产生摩擦力必须同时满足三个条件：（1）接触面粗糙；（2）接触并相互挤压；（3）发生相对运动或有相对运动趋势。 （2）根据二力平衡判断摩擦力的大小和方向：1）确定研究对象的运动状态为平衡状态；2）分析摩擦力以外的力的大小和方向；3）根据平衡力的条件（大小相等、方向相反）来判断摩擦力的大小和方向。 （3）静摩擦力的大小和方向：静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等、方向相反，故静摩擦力会随着外力的变化而变化，不是定值。 ★易错警示 “推了但没有推动”的两种误区：1）“没推动”就是推力太小，小于物体所受静摩擦力；2）“没推动”就是不受摩擦力。 正确理解：1）“没推动”=“物体静止”=“物体受力平衡”，即推力大小等于摩擦力；2）“没推动”，物体只是没有相对运动，但存在相对运动趋势，此时有静摩擦力。
13．（2024·江苏盐城）如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空，主要是为了减小列车所受（ ）。
A．浮力 B．重力 C．阻力 D．支持力
14．（2024·山东烟台）（多选）劳动课上，小明用不同的方式搬运一个放在水平地面上的箱子。下列说法正确的是（ ）。
A．甲图：水平用力推箱子，当箱子没有被推动时，推力小于摩擦力
B．甲图：水平用力推箱子，当箱子匀速直线运动时，推力等于摩擦力
C．乙图：当箱子和平板车一起匀速直线运动时，箱子和平板车之间存在摩擦力
D．乙图：平板车下边装有轮子是为了减小摩擦
08 运用运动图像求摩擦力
【点拨】 结合运动图像分析摩擦力的大小 （1）分析运动物体所受滑动摩擦力时，若物体做匀速直线运动，则可根据二力平衡知识直接解答； （2）若物体做加速运动或减速运动，此时物体不处于平衡状态，则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化（一般均不变），若不变，则滑动摩擦力的大小不变。
15. （2024·黑龙江龙东）（多选）如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，物体0~3s静止，3~6s速度由0变为1m/s，6~9s以1m/s的速度做匀速直线运动，拉力随时间变化关系如图2所示。下列选项正确的是（ ）。
A. 0~3s受到的摩擦力大小为2N
B. 3~6s受到的摩擦力大小为6N
C. 6~9s受到的摩擦力大小为4N
D. 6~9s物体通过的路程1m
16．（2024·湖北孝感·三模）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其图像和图像分别如图乙、丙所示，由图像可知，0~3s内，地面对箱子的摩擦力 箱子所受的推力，大小为 N。时，箱子受到的摩擦力是 N。
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素
17．（2024·四川成都）小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”，实验器材如下：长木板（上下表面粗糙程度不同）、长方体木块（每个面粗糙程度都相同，长宽高不等）、弹簧测力计。
（1）实验过程中，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块（如图），目的是为了让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 。
（2）小成在实验探究时利用下表收集数据，你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系。
长木板不同表面 弹簧测力计示数/N
一个木块 两个木块重量
光滑表面
粗糙表面
（3）小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，她改变接触面积的操作是 。
（4）小成发现匀速拉动木块时，不好控制且不方便读数，于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点，设计了改进方案（如下表所示），你认为应该采用哪个方案？答： 。
方案一：用绳子将木块连接到墙上后，通过弹簧测力计拉动下面的长木板 方案二：用绳子将木块连接到墙上后，通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板 方案三：通过弹簧测力计将木块连接到墙上后，直接拉动下面的长木板
18. （2024·广西）在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，先后把木块放在长木板上，水平向右拉动木块，当木块匀速运动时，读出弹簧测力计的示数。
（1）如图甲，弹簧测力计示数为2N，根据________ 知识，木块受到的滑动摩擦力为________N；
（2）比较甲和乙实验，可得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的________有关；
（3）比较甲和丙实验，可得压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越________；
（4）许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹，是应用步骤（3）的结论来________ （选填“增大”或“减小”）鞋底与地面的摩擦。
10 摩擦力的应用与防止
【点拨】 摩擦力有其有利的方面，但也有不利的方面，回答此类问题应从影响摩擦力大小的因素方面考虑。 （1）减小摩擦的方法：（1）减小压力；（2）减小粗糙程度；（3）变滑动为滚动；（4）使接触面分离。 （2）增大摩擦的方法：（1）增大压力；（2）增大粗糙程度；（3）变滚动为滑动。
19. （2024·黑龙江龙东）下图所示的情景中，减小摩擦的是（ ）。
A. 自行车的车闸 B. 涂有防滑粉的手
C. 瓶盖上有竖条纹 D. 合页轴加油
20. （2024·天津）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小________。
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第09讲 运动和力【讲义】（2-4分）（原卷版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 牛顿第一定律 4
考点二 二力平衡 7
考点三 摩擦力 11
题型归纳，技巧点拨 15
01 探究阻力对物体运动的影响 15
02 牛顿第一定律及应用 16
03 惯性及应用 17
04 平衡力和平衡状态 17
05 二力平衡条件及应用 18
06 探究二力平衡条件 18
07 摩擦力的概念 19
08 利用运动图像求摩擦力 19
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素 20
10 摩擦力的利用与防止 22
课标要求 2.2.3通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力，认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。 2.2.4能用示意图描述力。会测量力的大小。了解同一直线上的二力合成。知道二力平衡条件。 2.2.5通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
考查内容 一、牛顿第一定律； 二、二力平衡； 三、摩擦力
考点分布 考查频率 命题趋势
01 探究阻力对物体运动的影响 ☆☆ 《运动和力》是力学部分的重点内容，也是学生学习过程中较难的部分，所以对本单元的考查大都是以生活中人类活动为题材，把生活中的常见物理现象与力学知识相结合，即考查了力学概念和规律，又体现理论与实践相结合。为此，在备考中，考生应注重力学概念和规律在实际生活中的应用。 本单元常考题型有：选择题、填空题、实验探究题、简答题和综合题等。 主要命题点有：对牛顿第一定律的理解、惯性的概念、生活中的惯性现象、平衡状态与平衡力、二力平衡条件、分析物体的受力、画力的示意图、摩擦力的概念、生活中的摩擦力、利用物体运动状态分析物理受到的摩擦力、生活中利用和防止摩擦力的现象、探究阻力对物体运动的影响、探究二力平衡的条件、探究滑动摩擦力大小的影响因素等
02 牛顿第一定律及应用 ☆☆☆
03 惯性及应用 ☆☆☆
04 平衡状态与平衡力 ☆☆
05 二力平衡条件及应用 ☆☆☆
06 探究二力平衡条件 ☆☆
07 摩擦力的概念 ☆☆☆
08 利用图像求摩擦力 ☆☆
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素 ☆☆☆☆
10 摩擦力的利用与防止 ☆☆☆
考点一 牛顿第一定律
一、阻力对物体运动的影响
1.运动是否需要力来维持
生活中，人们常用这样的体验：让静止的物体动起来，要对它施加力，要使它不停下来，需要对它不断施力。据此，古希腊哲学家亚里士多德认为，运动要靠力来维持。2000年后，意大利物理学家伽利略认真研究这些现象后，发现了不易察觉的阻力的作用，纠正了亚里士多德根据直觉经验得出的结论。
2.实验探究：阻力对物体运动的影响
猜想与假设 阻力可能是使物体运动速度减小的原因
制订计划和设计实验 取一辆小车，让它三次都从斜面的同一高度由静止滑下（控制变量法：控制滑上水平面时速度相同）。依次在水平面上铺上毛巾、棉布、木板（控制变量法：使水平面的粗糙程度不同），观察小车的运动情况，并记下其停止的位置。
实验器材 小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺等
实验过程 （1）在水平面上铺上表面最粗糙的毛巾，让小车从斜面上适当位置由静止滑下，观察小车在毛巾表面上运动的距离； （2）撤去毛巾，铺上表面较粗糙的棉布，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在棉布表面上运动的距离； （3）撤去棉布，铺上较为光滑的木板，让小车从斜面上同一位置由静止滑下，观察小车在木板表面上运动的距离。
实验记录 接触面小车受到阻力大小小车运动的距离小车速度减小的情况毛巾表面较大较近很快棉布表面较小较远较快木板表面最小最远较慢
分析与论证 小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远
科学推理 假设水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，小车的速度将不会减小，它将以恒定不变的速度永远运动下去，即如果运动物体不受力的作用，它将做匀速直线运动。
二、牛顿第一定律
牛顿第一定律 内容：物体在时，静止状态匀速直线运动状态
释义：（1）“一切”表明定律对所有物体都是适用的；（2）“没有受到力的作用”包含两层意思：一是理想情况，物体没有受到任何力的作用；二是物体受到的各个力相互抵消，相当于不受力。这是定律成立的条件；（3）“总保持”表明物体不受力时只有两种状态，要改变这两种状态物体必须受到力的作用；（4）“或”即两种状态居其一，不能同时存在
对牛顿第一定律的理解 一切物体都有保持运动状态不变的性质，说明物体的运动不需要力来维持，不受任何力的作用时，原来运动的物体，将保持匀速直线运动状态，原来静止的物体将保持静止
牛顿第一定律不是实验定律，而是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验，因此它已经成为公认的物理学基本定律之一
三、惯性
1.惯性：牛顿第一定律说明，任何物体不受力时，都会保持静止或匀速直线运动状态，即一切物体都有保持原来运动状态的性质，我们把这种性质称为惯性，所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
（1）惯性是物体本身的一种属性，物体的惯性大小只与物体的质量的大小有关，质量越大，惯性越大。
（2）一切物体在任何情况下都有惯性，与物体的形状、运动状态、所处位置、受力情况等无关。
2.惯性与力的区别
惯性 力
产生机制 物体因为具有质量而具有的 物体间相互作用
物理意义 惯性是物体的一种属性 物体对物体的作用
产生条件 始终具有，与外界条件无关 物体间有相互作用时才有，一个物体不会产生力
构成要素 没有方向、没有作用点，只有大小。大小与质量有关，但大小没有具体数值，也没有单位 有大小、方向、作用点；大小由具体的数值和单位
效果 保持物体运动状态不变 改变物体的运动状态
总结 惯性和力本质不同，惯性不是力，因此，把惯性说成“惯性力”“物体受到惯性作用”或“由于惯性作用”都是错误的，正确的表述应该为“物体由于惯性”或“物体因为具有惯性”
3.惯性的利用与惯性危害的防止
利用 用手柄的下端撞击其他物体，手柄受力停止运动，锤头由于惯性继续向下运动，这样反复多次后，锤头就套紧了
跳远运动员助跑获得很大的速度后飞身一跃，靠自身的惯性在空中继续前进
防止 为了防止汽车紧急刹车时驾驶员和乘客由于惯性向前运动撞上其他物体，驾驶员和乘客必须使用安全带
高速行驶中的车辆，刹车时由于惯性会继续运动较长的距离。为了安全，道路上急转弯路段都要严格限制车辆行驶的速度
【例1】（2024·湖南岳阳·二模）2024年2月16日在韩国釜山进行了世界乒乓球团体赛，如图所示。下列说法中正确的是（ ）。
A．在空中运动的乒乓球不受重力作用
B．乒乓球上升到最高点时受平衡力作用
C．乒乓球被击打的过程中，说明力可以改变物体的运动状态
D．乒乓球被击打后继续前进是因为受到了惯性力的作用
【变式1-1】（2024·湖北武汉·模拟预测）图甲是小盛同学探究“阻力对物体运动的影响”的实验。
(1)三次实验中，均保持小车从同一斜面同一位置由静止下滑，小车每次停止时的位置如图甲所示，由三次实验可以看出，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车滑行的距离就越远，速度减小得越慢。在此实验基础上通过推理可知观点 （选填“A”或“B”）是正确的。
A．物体的运动不需要力来维持
B．力是维持物体运动的原因
(2)小盛又将小车系上细线，分别倒放、立放在铺有不同材料的水平木板上，用测力计拉动小车，探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，实验如图乙所示。
①实验中，沿水平方向匀速直线拉动测力计，根据 原理可测出滑动摩擦力的大小。
②比较第4、5两次实验可得结论： 。
③小芳同学利用身边的器材将小盛的实验方法进行了改进，实验装置如图丙所示：将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向右运动。此实验中 （选填“需要”或“不需要”）拉动长木板做匀速直线运动。
【变式1-2】（2024·河南商丘·模拟预测）如图所示是一名中学生在体育测试时投掷实心球的情景，下列说法正确的是（ ）。
A．在空中上升过程中，实心球做的是匀速直线运动
B．在空中下降过程中，实心球运动速度越来越慢
C．在地上滚动最终停下来，说明力能改变物体的运动状态
D．停止运动后，具有的惯性将会立即消失
【变式1-3】（2024·江苏淮安·模拟预测）在2022年北京冬奥会上，我国运动员在短道速滑项目中取得了优异成绩。如图1，某运动员在一次比赛中正在水平方向沿直线加速追赶对手。此过程中，他受到 （选填“平衡力”或“非平衡力”）作用，他的惯性 （选填“变大”“变小”或“不变”），重力 （填“做功”、“不做功”），运动员受到的支持力是由于 （选填“冰面”或“运动员的脚”）发生弹性形变产生的。如图2，运动员射箭时，绷直的弦被手拉弯，说明力使物体发生了 ；放手后，射出的利箭最终会落地，这是因为利箭受到 的作用。如图3为一种“水上飞行器”精彩表演，通过操纵水柱喷射方向，人可以实现悬停、翻滚、飞行等各种复杂的动作，说明力力的作用效果与力的 有关。
考点二 二力平衡
一、平衡力和平衡状态
平衡状态 静止状态、匀速直线运动状态
平衡力 物体在几个力作用下保持平衡状态，我们就把这几个力为平衡力
二力平衡 一个物体同时受到二个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就彼此平衡，我们称之为二力平衡
二力平衡条件 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”
（1）物体受平衡力作用时，几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力。
（2）若物体处于静止或匀速直线运动状态，则物体不受力或受平衡力的作用，如搬而未起、推而不动时，物体受力情况随发生改变，但仍处于静止状态，其受力仍然平衡。
二、实验探究二力平衡的条件
提出问题 二力平衡的条件是什么？
设计实验 实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。
实验器材 滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。
实验步骤 （1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左右两盘中砝码质量相等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1
分析与论证 当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡
实验结论 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”。
▲拓展培优改进实验：用卡片探究二力平衡的条件 为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于轻质小卡片（重力可以忽略不计）两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。
三、二力平衡条件的应用
1.确定力的大小和方向
根据二力平衡条件，如果知道了平衡力中一个力的大小、方向，就可确定另外一个力的大小和方向。
如图所示，为弹簧测力计测物重时的简化原理图。挂在弹簧测力计下的物块处于静止状态时，物块所受弹簧拉力和物块重力是一对平衡力，大小相等。若弹簧测力计显示的拉力为5N，则可知物块重力为5N。
2.根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况 运动状态
物体不受力时 静止或做匀速直线运动
物体受力时 受平衡力 静止或做匀速直线运动
受非平衡力 运动状态改变：从静止到运动、从运动到静止、速度变化、运动方向变化等
3.根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态 受力情况
静止 受平衡力作用或不受力
匀速直线运动 受平衡力作用或不受力
运动状态改变 一定受到非平衡力作用
教材深挖 1.当作用在一个物体上的几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力。 2.同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。 3.同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。 4.平衡力的合力为零。需注意的是，相互作用力是作用在两个物体上的，不能求合力。
【例2】（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下面是同学们在学校进行运动时的场景，有关其原理的分析中，正确的是（ ）。
A．立定跳远起跳时用力蹬地，这利用了物体间力的作用是相互的
B．投篮时，空中飞行的篮球一定受到平衡力
C．拔河比赛时，赢的一方对绳子施加的拉力更大
D．雪地足球赛中踢出去的足球由于受到惯性力的作用，继续向前运动
【变式2-1】（2024·海南海口·模拟预测）停放在水平地面上的汽车，此时（ ）。
A．车的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
B．车的重力与地面的压力是相互作用力
C．车的支持力与地面的压力是一对平衡力
D．车的重力与地面对车的支持力是相互作用力
【变式2-2】（2024·广西桂林·一模）嫦娥五号探测器在环月轨道中，着陆器和上升器组合成组合体，负责月面着陆并完成采样。如图是组合体已经在月球表面着陆的情景，下列说法正确的是（ ）。
A．组合体着陆后，着陆器相对于上升器是静止的
B．组合体着陆后，静止在月球表面时受力不平衡
C．组合体着陆后，静止时受到的重力和支持力是一对平衡力
D．月球上嫦娥五号探测器的质量为零
【变式2-3】（2024·山东德州·二模）在探究“二力平衡的条件”的实验中，某同学采用的实验装置如图甲所示：
(1)在图甲中，当物体处于 状态或匀速直线运动状态时，我们认为它受到的力是平衡力；
(2)实验时，小明发现当向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用，这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态。请你帮助小明分析一下，出现这种现象的原因是 ，这时木块在水平方向受到的力是 （选填“平衡”或“不平衡”）的；
(3)如图乙是优化后的实验方案，该同学选用轻质小卡片，好处是 ；
①A图中的小卡片处于静止状态；
②将B图中的小卡片扭转过一个角度后，保持两个 拉力的方向相反，此时小卡片处于静止状态，松开手小华是通过观察到小卡片 现象，来判断小卡片受到的两个拉力不是平衡力；
③A图中的小卡片处于静止状态时，小华为了探究“只有作用在同一个物体上的两个力”才有可能是平衡力，接下来小华需要进行怎样的操作： 。
考点三 摩擦力
一、摩擦力
认识摩擦力 两个相互接触的物体，当它们做相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面产生一种阻碍相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫做摩擦力
摩擦力产生的条件 （1）接触面粗糙
（2）两物体相互接触并相互挤压（产生压力）
（3）两物体间发生相对运动或有相对运动趋势
摩擦力的作用效果 摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）
摩擦力的作用点 摩擦力是作用在两物体接触面上的，但为了研究方便可以把摩擦力的作用等效到一个点上
摩擦力的方向 总是与物体相对运动或相对运动趋势方向相反
摩擦力的分类 （1）滑动摩擦力：一个物体在另一个物体上面滑动时产生的摩擦力； （2）滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力； （3）静摩擦力：两个相互接触的物体，当它们要发生而未发生相对运动时，在它们的接触面上产生一种阻碍相对运动趋势的力
（1）相对运动方向的理解：“相对运动方向”不是“运动方向”。水平地面上的物体前进时，物体相对地面向前运动（相对运动方向向前），物体受到地面对它向后的摩擦力（摩擦力方向向后）；人走路时，脚向后蹬地，脚相对于地面有向后运动的趋势，地面给鞋底的摩擦力方向向前，有利于人向前运动。
摩擦力有时阻碍运动，有时有利于运动，无论哪种情况，摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势的方向相反；
（2）判断摩擦力方向的三种方法
由摩擦力概念判断 摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
由假设法判断 此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦，分析两物体的相对运动情况，然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向
由二力平衡条件判断 一对平衡力的方向相反，可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力方向来判断摩擦力的方向
二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素
提出问题 滑动摩擦力大小与哪些因素有关？
猜想与假设 （1）滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力有关； （2）滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
实验原理 用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，这样读出弹簧测力计的示数，就可以知道滑动摩擦力的大小（滑动摩擦力大小不能直接测量，是根据二力平衡知识间接测量出的）
制订计划与设计实验 影响滑动摩擦力大小的因素有多个，因此在探究过程中要应用控制变量法，如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度不变；在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时，应控制压力不变
实验步骤 （1）如图甲所示，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使其在较光滑的长木板上匀速滑动，记下此时弹簧测力计的示数，其示数大小等于滑动摩擦力的大小。 （2）如图乙所示，在木块上放砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小； （3）如图丙所示，在长木板上铺上较粗糙的毛巾，保持木块上砝码不变，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
实验数据 实验序号实验条件摩擦力f/N压力情况接触面情况1等于木块的重力木板表面较光滑0.92等于木块和砝码的总重力木板表面较光滑1.63等于木块和砝码的总重力表面较粗糙2.1
分析与论证 （1）由实验1、2可知，接触面粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，即滑动摩擦力越大； （2）由实验2、3可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大。
实验结论 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
2.注意事项
（1）实验时所用的木板要足够长，以保证木块在木板上滑动时由匀速直线运动的过程；
（2）实验时应保持拉动弹簧测力计的方向与长木板平行；
（3）实验中要做到匀速拉动木块不好实现，建议采用如下操作：将弹簧测力计的挂钩与木板相连，拉环处固定，拉动长木板进行实验（如图所示），这样不但方便读数，而且长木板也不需要做匀速直线运动。
三、摩擦的利用与防止
1.有益摩擦和有害摩擦
（1）摩擦有时是有益的。如用手拿物体时，手与物体间的摩擦；人行走时，鞋底与地面间的摩擦；刹车时，刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
（2）摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损，进而使机器丧失原有的精度和功能等。
2.增大或减小摩擦的方法
类别 方法 应用举例
增大有益摩擦 增大接触面间的压力 自行车车闸
增大接触面的粗糙程度 汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹，运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦 火车、汽车在紧急刹车时，制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦 减小接触面的压力 推动熄火的汽车使其再次启动时，让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度 冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦 轮滑鞋
使接触面分离 给机械部件加润滑油，气垫船、磁悬浮列车
【例3】（2024·贵州黔东南·一模）热爱劳动的阳阳用毛刷清洗家中的地垫，清洗过程中，毛刷水平向右移动，地垫始终保持静止，如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．地垫始终保持静止，所以水平方向不受力
B．地垫始终保持静止，所选参照物是地面
C．毛刷移动速度越快，所受摩擦力越大
D．地垫对毛刷的摩擦力方向为水平向左
【变式3-1】（2024·山东德州·二模）自行车在轮胎上刻花纹来增大摩擦，下列四种改变摩擦力的方法与该例相同的是（ ）。
A．自行车刹车时捏紧把 B．脚凳表面凹凸不平
C．运动员击球时用力握球拍 D．车轴处装有滚动轴承
【变式3-2】（2024·黑龙江佳木斯·二模）如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，其拉力随时间变化的F-t图象和速度随时间变化的v-t图象分别如图乙、丙所示。则当时，物体受到的摩擦力大小为 N；当时，物体受到的摩擦力大小为 N。
【变式3-3】（2024·四川乐山·二模）如图在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的三次实验分别如图中的甲、乙、丙所示。实验时，用弹簧测力计拉木块在水平木板（或毛巾）上做 运动，根据 知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)在实验操作甲中，滑动摩擦力的大小为 。
(3)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时，利用图中甲、乙两组数据比较得出：“压力越大，滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗？说出你的理由： 。
(4)从图中甲、丙两组数据比较，你能得出的结论是：在压力一定时，接触面越粗糙动摩擦力 。
(5)假设要是没有摩擦力我们的生活会怎样（至少写出两条） ； 。
01 探究阻力对物体运动的影响
1．（2024·湖南）如图所示，探究“阻力对物体运动的影响”实验中，保持同一小车每次从斜面同一高度由静止滑下，只改变水平木板表面的粗糙程度，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）。
A．小车在水平木板上运动过程中只受摩擦力的作用
B．小车在粗糙程度不同的水平木板表面滑行的距离相同
C．水平木板表面越粗糙，该小车在水平木板上运动时所受的摩擦力越大
D．该实验能直接验证当物体受到的阻力为零时，物体将一直做匀速直线运动
2. （2024·广西）在课间踢毽子的活动中，如图所示，踢出的毽子在上升过程中（ ）。
A 具有惯性 B. 受力平衡
C. 受到的重力增大 D. 重力势能越来越小
02 牛顿第一定律及应用
【点拨】 （1）判断物体的运动状态： 当物体不受外力作用时：（1）动者恒动。即原来运动的物体在没有受到外力作用时，将保持匀速直线运动状态；（2）静者恒静。即原来静止的物体在没有受到外力作用时，将保持静止状态。 （2）运动和力的关系：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．（2024·四川广元）同学们在一起讨论“运动和力”的关系，下列四名同学的观点，正确的是（ ）。
A．甲同学：足球只有受力才能运动
B．乙同学：汽车转弯过程中，运动状态不断改变
C．丙同学：跳远要助跑，因为速度越大惯性越大
D．丁同学：牛顿第一定律是由实验直接得出来的
4．（2024·山东菏泽）2024年5月29日，世联赛中国澳门站中国女排3∶1战胜对手，取得开门红，如图是比赛现场画面。在比赛中蕴含的物理知识，下列说法正确的是（ ）。
A．排球在空中上升是因为受到惯性作用
B．排球上升到最高点时不受力的作用
C．排球在空中下降时动能向重力势能转化
D．排球在地面上滚动一段距离后停下来，说明力可以改变物体的运动状态
03 惯性及其应用
【点拨】 惯性是物体本身的一种属性，即物体保持原有运动状态不变的性质，其大小只和质量有关，与物体的运动状态以及是否受力都无关。另外，还需要注意惯性不是力，因而描述惯性时不能与“受到”、“作用”等词搭配使用，更不能说“惯性力”。 （1）解释生活中惯性的现象的步骤：一、确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或物体的哪一部分；二、确定被研究对象原来处于什么状态；三、说明物体的运动状态要发生怎样的变化；四、由于惯性，研究对象要保持原来的什么状态，结果会出现什么现象。 （2）从“结果”出发，判断惯性的利用与惯性危害的防止：判断是利用惯性还是防止惯性的危害，可以从结果出发。若有了惯性，结果是对我们有利的，则相应措施属于利用惯性；若有了惯性，而不加以预防时，结果是对我们有害的，则相应措施属于防止惯性带来的危害。
5．（2024·江苏扬州）坐在轿车后排的市民也应自觉系上安全带。系安全带可减小下列哪种情况发生时对乘客的伤害（ ）
A．快速启动 B．匀速行驶 C．紧急刹车 D．缓慢加速
6．（2024·宁夏）运动员用力踢足球，足球飞出，说明力可以改变物体的 ，踢出去的足球继续前进是因为足球具有 ，足球最终会落到地面上，是由于受到 力的作用。
04 平衡力和平衡状态
【点拨】 （1）平衡状态：平衡状态包括静止和匀速直线运动两种状态。物体在弯曲轨道上做速度大小不变的运动时，速度方向在不断变化，物体的运动状态变化，物体受到非平衡力作用。 （2）平衡力和相互作用力 平衡力与相互作用力的相同点可简记为：“等大、反向、共线”，而平衡力“同体”，即平衡力作用在同一物体上时物体平衡；相互作用力“异体”，即相互作用力作用在相互作用的两个物体上，相互作用力的描述一般都带有A对B，B对A的特征。
7．（2024·上海）物理王坐电梯回家时，电梯匀速上升。若他对电梯的压为F1，电梯对他的支持力为F2，他受到的重力为G，则下列判断中正确的是（ ）。
A．F1>G B．F2>G
C．F1和F2是平衡力 D．F2和G是平衡力
8. （2024·天津）在如图所示的实验情景中，小钢球受到平衡力作用的是（ ）。
A. 沿斜面滚下的钢球 B. 静止在金属片上的钢球
C. 在水中下沉的钢球 D. 在空中自由下落的钢球
05 二力平衡条件的应用
9．（2024·宁夏）如图所示，和是物体所受的两个力，其中受力情况属于二力平衡的是( )。
A． B．
C． D．
选择理由： 。
10. （2024·湖北武汉）2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，返回舱在落地前的某段时间内沿竖直方向匀速下落，若降落伞和返回舱受到的重力分别为和，降落伞对返回舱的拉力为F，空气对返回舱的阻力为f，则下列关系式正确的是（ ）。
A. B. C. D.
06 探究二力平衡条件
11．（2024·四川成都）在“探究二力平衡的条件”实验中，同学们设计了如图所示的甲、乙两种实验方案。小张同学认为乙方案更合理，理由是乙方案中使用小车时 对实验的影响更小，可以忽略不计。实验中同学们认定小车在水平方向受力平衡，所依据的现象是小车 。
12．（2024·江苏盐城）下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是（ ）。
A． B．
C． D．
07 摩擦力的概念
【点拨】 （1）产生摩擦力必须同时满足三个条件：（1）接触面粗糙；（2）接触并相互挤压；（3）发生相对运动或有相对运动趋势。 （2）根据二力平衡判断摩擦力的大小和方向：1）确定研究对象的运动状态为平衡状态；2）分析摩擦力以外的力的大小和方向；3）根据平衡力的条件（大小相等、方向相反）来判断摩擦力的大小和方向。 （3）静摩擦力的大小和方向：静摩擦力总是与引起相对运动趋势的外力大小相等、方向相反，故静摩擦力会随着外力的变化而变化，不是定值。 ★易错警示 “推了但没有推动”的两种误区：1）“没推动”就是推力太小，小于物体所受静摩擦力；2）“没推动”就是不受摩擦力。 正确理解：1）“没推动”=“物体静止”=“物体受力平衡”，即推力大小等于摩擦力；2）“没推动”，物体只是没有相对运动，但存在相对运动趋势，此时有静摩擦力。
13．（2024·江苏盐城）如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空，主要是为了减小列车所受（ ）。
A．浮力 B．重力 C．阻力 D．支持力
14．（2024·山东烟台）（多选）劳动课上，小明用不同的方式搬运一个放在水平地面上的箱子。下列说法正确的是（ ）。
A．甲图：水平用力推箱子，当箱子没有被推动时，推力小于摩擦力
B．甲图：水平用力推箱子，当箱子匀速直线运动时，推力等于摩擦力
C．乙图：当箱子和平板车一起匀速直线运动时，箱子和平板车之间存在摩擦力
D．乙图：平板车下边装有轮子是为了减小摩擦
08 运用运动图像求摩擦力
【点拨】 结合运动图像分析摩擦力的大小 （1）分析运动物体所受滑动摩擦力时，若物体做匀速直线运动，则可根据二力平衡知识直接解答； （2）若物体做加速运动或减速运动，此时物体不处于平衡状态，则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化（一般均不变），若不变，则滑动摩擦力的大小不变。
15. （2024·黑龙江龙东）（多选）如图1所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，物体0~3s静止，3~6s速度由0变为1m/s，6~9s以1m/s的速度做匀速直线运动，拉力随时间变化关系如图2所示。下列选项正确的是（ ）。
A. 0~3s受到的摩擦力大小为2N
B. 3~6s受到的摩擦力大小为6N
C. 6~9s受到的摩擦力大小为4N
D. 6~9s物体通过的路程1m
16．（2024·湖北孝感·三模）如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，其图像和图像分别如图乙、丙所示，由图像可知，0~3s内，地面对箱子的摩擦力 箱子所受的推力，大小为 N。时，箱子受到的摩擦力是 N。
09 探究滑动摩擦力大小的影响因素
17．（2024·四川成都）小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”，实验器材如下：长木板（上下表面粗糙程度不同）、长方体木块（每个面粗糙程度都相同，长宽高不等）、弹簧测力计。
（1）实验过程中，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块（如图），目的是为了让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 。
（2）小成在实验探究时利用下表收集数据，你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系。
长木板不同表面 弹簧测力计示数/N
一个木块 两个木块重量
光滑表面
粗糙表面
（3）小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，她改变接触面积的操作是 。
（4）小成发现匀速拉动木块时，不好控制且不方便读数，于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点，设计了改进方案（如下表所示），你认为应该采用哪个方案？答： 。
方案一：用绳子将木块连接到墙上后，通过弹簧测力计拉动下面的长木板 方案二：用绳子将木块连接到墙上后，通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板 方案三：通过弹簧测力计将木块连接到墙上后，直接拉动下面的长木板
18. （2024·广西）在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，先后把木块放在长木板上，水平向右拉动木块，当木块匀速运动时，读出弹簧测力计的示数。
（1）如图甲，弹簧测力计示数为2N，根据________ 知识，木块受到的滑动摩擦力为________N；
（2）比较甲和乙实验，可得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的________有关；
（3）比较甲和丙实验，可得压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越________；
（4）许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹，是应用步骤（3）的结论来________ （选填“增大”或“减小”）鞋底与地面的摩擦。
10 摩擦力的应用与防止
【点拨】 摩擦力有其有利的方面，但也有不利的方面，回答此类问题应从影响摩擦力大小的因素方面考虑。 （1）减小摩擦的方法：（1）减小压力；（2）减小粗糙程度；（3）变滑动为滚动；（4）使接触面分离。 （2）增大摩擦的方法：（1）增大压力；（2）增大粗糙程度；（3）变滚动为滑动。
19. （2024·黑龙江龙东）下图所示的情景中，减小摩擦的是（ ）。
A. 自行车的车闸 B. 涂有防滑粉的手
C. 瓶盖上有竖条纹 D. 合页轴加油
20. （2024·天津）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小________。
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