初中物理競賽教程(基礎(chǔ)篇)第9講力與運(yùn)動(dòng)

1、第9講力與運(yùn)動(dòng)9.1學(xué)習(xí)提要9.1.1力的合成1 .合力與分力一個(gè)力單獨(dú)對(duì)物體作用效果與另外幾個(gè)力共同作用效果相同，可以把這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力，把那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。力的合成與分解是等效替代法的應(yīng)用。2 .同一直線上的兩個(gè)力的合成同向：合力 F=Fi+F2反向：合力F=|Fi-F2| （合力的方向與較大的那個(gè)力的方向一致）3 .1.2 摩擦力1 .平衡力當(dāng)物體在兩個(gè)力作用下，處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以把這兩個(gè)力叫做一對(duì)平衡力。2 .二力平衡條件作用在同一物體上的兩個(gè)共點(diǎn)力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直線上，這兩 個(gè)力就彼此平衡。根據(jù)二力合成可知，彼此平衡的兩個(gè)力合力為

2、零。3 .1.3牛頓第一定律1 .慣性物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。慣性是物體的一種屬性，物體慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)。2 .牛頓第一定律一切物體總保持原來的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止，這就是牛頓第一定律。這一定律是在大量事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過理想實(shí)驗(yàn)的方法，即進(jìn) 一步推理而概括得出的。3 .1.4力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持運(yùn)動(dòng)的原因。4 .1.5牛頓第三定律當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加一個(gè)力的作用時(shí)，它必然同時(shí)受到一個(gè)受力物體對(duì)它的反作用力的作用，且兩個(gè)力作用在同一直線上，大小相同，方向相

3、反，這就是牛頓第三定律。作用力與反作用力是兩個(gè)物體間的相互作用，并不是作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，所以不能對(duì)其進(jìn)行力的合成，兩個(gè)力的作用效果也不能抵消。9.2難點(diǎn)解釋9.2.1 對(duì)物體進(jìn)行受力分析的步驟1 .分析步驟首先要確定分析對(duì)象，把分析對(duì)象從整個(gè)物理情景中單獨(dú)隔離出來。然后可以按照從易到難的次序，先來確定物體所受的重力（除題目中指出物體的重力不 計(jì)，或輕桿、輕繩的重力均不計(jì)外）。接下來找出整個(gè)情景中與分析對(duì)象的物體，先后分析每個(gè)物體對(duì)研究對(duì)象的作用，通常會(huì)先對(duì)彈力進(jìn)行分析，判斷物體對(duì)研究對(duì)象是否存在彈力作用（無彈力，則此接觸面一定無摩擦力）；如果存在彈力作用的話，可根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件對(duì)

4、摩擦力進(jìn)行分析，判斷接觸 面是否粗糙，觀察相接觸的物體之間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。有時(shí)能夠先判斷出摩擦力存在，再根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件來確定物體間存在彈力作用。最后在分析判斷物體是否還受到拉力或其他作用力的作用。2 .說明對(duì)物體進(jìn)行受力分析， 在很多情況下可能難以直接分析全面，還要通過對(duì)它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的受理?xiàng)l件進(jìn)行綜合分析來確定。如利用平衡法來確定彈力和摩擦力（見例題精析），或利用對(duì)作用力的分析來確定反作用力。3 .2.2對(duì)牛頓第一定律的理解1 .物體受力情況與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系當(dāng)物體所受合外力為零時(shí)，它必然保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，反之，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必然發(fā)生變化，

5、或者速度的大小發(fā)生變化， 或者運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生變化， 或者二者 兼而有之。2 .慣性與慣性定律物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性，所以牛頓第一定律也叫慣性定律。9.3例題解析162.1.1 同一直線上二力合成的計(jì)算例1某人用50N豎直向上的力提起重 40N的物體，物體受到的合力為 N,方向是【點(diǎn)撥】同一直線上的二力合成問題，要先考慮二力的方向是相同還是相反?！窘馕觥课矬w受到豎直向上的提力和豎直向下的重力,方向相反，求這樣兩個(gè)力的合力,10N,方向是豎直向上。F=F2-Fi,合力方向與較大的力相同。物體受到的合力是【答案】10N,豎直向上2.1.2 用平衡法判定摩擦力例2如圖9-1所示

6、， 用50N的水平向右的力把重為 30N的木塊壓在豎直墻面上，這時(shí)如果木塊正好可以順墻面勻速向下滑動(dòng)，那么關(guān)于木塊與墻面之間的滑動(dòng)摩擦力，以下說法正確的（）A.大小為30N ,方向豎直向上|B.大小為80N ,方向豎直向下用“IC.大小為20N ,方向豎直向上D.大小為50N ,方向豎直向下【點(diǎn)撥】勻速向下運(yùn)動(dòng)，物體在豎直方向上合力為零。利用平衡法分析滑動(dòng)摩擦力的大 小。【解析】由于木塊順墻面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)， 所以可以判斷木塊受平衡力作用。 在豎 直方向上木塊只受重力和摩擦力， 則可以判斷這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力， 它們大小相等、方向 相反，所以f摩=G=mg=30N ,方向豎直向上?！敬鸢浮?/p>

7、A【反思】對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)，特別是在分析判斷物體所受摩擦力和彈力時(shí)， 有時(shí)條件不足以使用彈力和摩擦力的概念直接進(jìn)行分析判斷，此時(shí)可考慮利用力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系對(duì)物體進(jìn)行受力分析。2.1.3 滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算例3物體在拉力F1作用下，以1m/s的速度在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)改用拉力F2時(shí)，物體則以2m/s的速度在水平面上做勻速前進(jìn)，比較拉力F1和F2,可知（）A. Fi>F2B. Fi=F2C. Fi<F2D.均有可能【點(diǎn)撥】思考滑動(dòng)摩擦力的大小與何種因素相關(guān)【解析】物體不論是以1m/s還是以2m/s的速度在水平面做勻速運(yùn)動(dòng)，它都受平衡力的作用。拉力大

8、小都等于滑動(dòng)摩擦力的大小，而滑動(dòng)摩擦力的大小只決定于壓力和接觸面的粗糙程度，與速度大小無關(guān)。因而f產(chǎn)f2,則有Fl=F2。【答案】B【反思】解題時(shí)，要牢牢抓住物理概念和規(guī)律。 影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素只有壓力的 大小、物體表面的粗糙程度、材料的材質(zhì)，而與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。2.1.4 物體的平衡與摩擦力的判定例4如圖9-2所示，這兩個(gè)大小相等的力Fi和F2的作用下，質(zhì)量為m的木塊可以在兩塊長木板之間以0.1m/s的速度勻速向下滑落。保持兩個(gè)力Fi和F2的大小、方向均不變，能否讓木塊以0.2m/s的速度在木板間勻速向上滑動(dòng)？若能夠，則需要滿足什么條件？【點(diǎn)撥】請(qǐng)注意滑動(dòng)摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系?！?/p>

9、解析】物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由它受力的合力決定的,若物體處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則它一定是受平衡力作用，即合力為零。因此，討論此類問題首先要分析物體的受力情況。木塊水平方向受Fi和F2的作用，大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力；木塊在豎直方向受到豎直向下的重力 G的作用，將作向下運(yùn)動(dòng)或有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，那么木塊就會(huì)受到一個(gè)阻礙它運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的、豎直向上的摩擦力f的作用，題目中說明在 Fi和F2作用下木塊可以做勻速下滑，既然是“勻速”，則木塊所受的重力 G和摩擦力f也是一對(duì)平衡力，大小相等，即f=G=mg。滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的性質(zhì)以及壓力的大小有關(guān)，保持Fi和F2不變，則木塊滑動(dòng)時(shí)所受的摩擦力大小不變

10、，即滑動(dòng)摩擦力的大小總是等于mg。但是，摩擦力的方向要視運(yùn)動(dòng)情況而定，它總是與運(yùn)動(dòng)方向（或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）相反?！敬鸢浮磕苋裟緣K以0.2m/s的速度在木板間勻速上滑，則摩擦力方向應(yīng)是豎直向下，木塊受到豎 直向下的力是 G+F=2mg,如果要讓木塊勻速上滑，必須對(duì)木塊施加一個(gè)豎直向上的、大小 為2mg的推力（或拉力）T,使木塊在豎直方向上仍受平衡力作用，此時(shí)，只要給木塊一個(gè)初 始速度（豎直向上，0.2m/s）木塊就能以0.2m/s的速度勻速上滑?！痉此肌繌纳厦娣治隹芍?，對(duì)木塊作用需滿足的條件只與勻速滑動(dòng)的方向有關(guān)，而與勻速滑動(dòng)的速度大小無關(guān)。當(dāng)然，若不是勻速滑動(dòng)，情況就更復(fù)雜，這將在高中繼續(xù)學(xué)習(xí)。A卷

11、1 .物體處于平衡狀態(tài)的受力條件是 。2 .三個(gè)在同一直線上的力大小分別為6N、8N、14N,它們的合力最大為 N,最小為 N。3 .有一重力為10N的物體，在水平桌面上受到1N的水平拉力做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小為 N;要使該物體豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則所加豎直方向上的拉力為 N。4 .重力為50N的物體，受到10N水平向右的拉力，在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，檔拉力 突然撤銷時(shí)，此物體由于 繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)；此時(shí)，它受到的摩擦力為 No5 .如圖9-3所示， 質(zhì)量為50kg的物體A,放在粗糙 的水平桌面上，通過滑輪分別掛上物體 m1、m2,已知G1=200N, G2=300N ,

12、左右兩邊繩子對(duì)應(yīng)的拉力分別為T1和T2, A靜止在桌面上不動(dòng)（滑輪與繩子之間的摩擦忽略不計(jì)），物體共A受到個(gè)力作用，T1和T2的合力與 力是一對(duì)平衡力，桌面對(duì)物體A的支持力是 No （這些力的作用點(diǎn)都在重心上，g=10N/kg。）6 .即使在冰上滑動(dòng)的石塊，最后也會(huì)停下來，這是由于（）A.沒有力對(duì)它作用的原因B.冰面光滑的原因C.石頭遇到了阻力作用的與原因D.石頭的慣性逐漸減小的原因7 .正在運(yùn)動(dòng)的物體，所受的一切外力如果同時(shí)消失，那么將發(fā)生的現(xiàn)象是（）A.立即停下來8 .速度逐漸減小，最后停止C.開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.速度大小不變，方向可能改變8 .關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，下列幾種說法中正確的是

13、（）A.物體只有在力的作用下才能運(yùn)動(dòng)B.力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因C.力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因D.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因9 .對(duì)牛頓第一定律的理解，以下說法中錯(cuò)誤的是（）A. 一切物體都有慣性B.物體在任何時(shí)候都有慣性C.物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持D.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與力的作用無關(guān)10.如圖9-4所示，裝有適量水的玻璃杯口放上硬紙片，再將雞蛋放在硬紙片上，用手指突然抽去硬紙片，產(chǎn)生的結(jié)果是（）A.雞蛋隨紙片起運(yùn)動(dòng)"口-B.紙片、雞蛋和杯一起倒下C.紙片抽出，雞蛋落入杯內(nèi)水中D.紙片抽出，雞蛋和杯不動(dòng)11 .木塊放在水平桌面上，桌面對(duì)木塊的彈力跟木塊的重力是（）A. 一對(duì)大小相等、方向相

14、同的力B. 一對(duì)平衡力C. 一對(duì)作用力和反作用力D.作用在不同物體上的力12 .站在水平地面上的人處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列幾對(duì)力中，屬于平衡力的是（）A.人對(duì)地面的壓力和地面對(duì)人的支持力B.人受到的重力和人對(duì)地面的壓力C.人受到的重力和人對(duì)地球的引力D.人受到的重力和地面對(duì)人的支持力13 .用一力去推水平桌面的物體，但未能推動(dòng)，則下列說法正確的是（）A.推力小于物體所受的重力B.推力等于桌面對(duì)物體的摩擦力C.推力可能大于摩擦力D.推力一定小于摩擦力14 .甲、乙兩同學(xué)分別用20N的力拉彈簧測(cè)力計(jì)的兩端，如果沒有超過彈簧的彈簧限度，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是（）A. 0B. 10NC. 20ND. 40N1

15、5 .如圖9-5所示，一位同學(xué)握著一玻璃瓶，則下列判斷中正確的是（）A.握力適當(dāng)增大，手和瓶間的摩擦力增大B.握力適當(dāng)減小，手和瓶間的摩擦力減少圖A5C.握力適當(dāng)增大，手和瓶間的摩擦力不變D.握力適當(dāng)減少，手和瓶間的摩擦力增大16 .如圖9-6所示，物體A受到水平推力F的作用靜止不動(dòng)， 物體B在斜面上靜止不動(dòng)，球C在粗糙地面上靜止不動(dòng)，試畫出三個(gè)圖中物體所受力的示意圖。17 .質(zhì)量為2kg的小球在豎直下落過程中受到阻力的大小為4N,求這個(gè)小球下落過程中受到的合力。18 .重為5.0N的木塊放在水平桌面上，用 1.5N的水平拉力可以使它沿桌面勻速運(yùn)動(dòng)，求這 時(shí)木塊受到的摩擦力。19 . 一重60

16、0N的物體放在水平地面上，要使它從原地移動(dòng)，最小要 200N的水平推力，若 移動(dòng)后只需180N的水平推力即可維持物體勻速運(yùn)動(dòng)，求：（1）物體與地面間的最大靜摩擦力；（2）當(dāng)用250N的水平推力時(shí)，物體受到的摩擦力。20 .在研究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，小敏做了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn):(1) 用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；(2) 在原來的木塊上再加上一個(gè)祛碼，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊；(3) 取下祛碼，在木塊和桌面間鋪上一塊毛巾，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊;(4) 在木塊下面放幾支圓鉛筆，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊。得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 9-1所示。熹7r實(shí)監(jiān)序號(hào)彈贄黑力序示較 厚承力1 Z

17、o一_, .J11_g巾J0|3. 0L 一4 一二1鉗金Q. S1-J根據(jù)二力平衡條件完成表格的填寫； 分析表9-1中的實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與2可歸納出的結(jié)論是 分析表9-1中的實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1與3可歸納出的結(jié)論是 分析表9-1中的實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與4可歸納出的結(jié)論是1 .某物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則此時(shí)物體所受的合力大小為 No若把其中一個(gè)5N的力的方向沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過180。，而保持其大小不變，則此時(shí)物體所受的合力的大小變?yōu)?N。2 .小球重5N,豎直向上拋起后受到的阻力為1N,方向始終與小球的運(yùn)動(dòng)方向相反。小球豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)合力的大小為 N,豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合力大小為N。3 .圖9-7為

18、運(yùn)輸液體貨物的車，如果槽內(nèi)有一氣泡，當(dāng)車啟動(dòng)時(shí)，氣泡將向 運(yùn)動(dòng)； 剎車時(shí)，氣泡將向 運(yùn)動(dòng)(選填“前”或“后”)。0 9-4 .如圖9-8所示，在水平桌面上放一塊重為Ga=20N的木塊，木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)嶼=0.4 ,使這塊木塊沿桌面做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平拉力F為 N。如果再在木塊A上加一塊重為 Gb=10N的木塊B, B與A之間的動(dòng)摩擦因素 四二0.2,那么當(dāng)A、B兩 木塊一起沿桌面勻速滑動(dòng)時(shí)，對(duì)木塊 A的水平拉力應(yīng)為 No此時(shí)木塊B受到 A的摩擦力 N。5 . M是放在水平桌面上的物體，用繩和吊盤連成如圖9-9所示的裝置。當(dāng)在右盤中放入重 10N的物體，在左盤中放入重 3N的物 體時(shí)，M恰

19、向右勻速運(yùn)動(dòng)。如果要使物體向左做勻速運(yùn)動(dòng)，則 在左盤中應(yīng)再加入 N的物體。6 .物體受到在同一直線上的兩個(gè)力的作用，F(xiàn)i=5N, F2=3N,其合A. 一定等于8NB. 可能等于2NC. 可能大于8ND. 可能小于2N7 .某人騎自行車以一定的速度沿平直道路勻速前進(jìn)，當(dāng)他經(jīng)過某路口橫道線時(shí)從口袋里落下一串鑰匙，則鑰匙落地時(shí)的位置應(yīng)在（）A.正落在橫道線上8 .超過橫道線且在自行車的后方C.超過橫道線且在自行車的下方D.超過橫道線且在自行車的前方8.地球不自西向東自轉(zhuǎn)，跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員想利用這個(gè)自然現(xiàn)象跳得更遠(yuǎn)一些，下列結(jié)論中正確 的是（）A.自西向東跳最有利B.自東向西跳最有利C.由南向北跳最有利D

20、.無論向什么方向跳，效果都一樣9.水平放置的密閉玻璃管內(nèi)充有水，它的中間有一氣泡，若氣泡相對(duì)于水靜止，則玻璃管 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（）A. 一定靜止B. 一定勻速向右運(yùn)動(dòng)C.可能向左加速運(yùn)動(dòng)D.可能勻速向左運(yùn)動(dòng)10.在下列四種情況中，（a）在光滑地板上勻速滾動(dòng)的小球；（b）正在空中下落的石塊；（c）吊在天花板下的電燈；（d）用力推水平面上的物體，但沒推動(dòng)。其中只受到一對(duì)平衡力作用的（）A.與（d）B.與C. （b）與（d）D. （a）,與（d）11 .甲、乙兩塊磚疊放在一起，置于水平地面上靜止不動(dòng)，如圖9-10所示。以下有關(guān)這兩塊醇靜止原因的分析中，正確的是（）A.甲、乙共同靜止在地面上，是由于地面對(duì)

21、乙的摩擦力足夠大B.甲對(duì)乙的作用力與乙對(duì)甲的作用力大小相等是甲靜止的原因C.乙對(duì)甲的作用力與甲所受的重力大小相等是甲能夠保持靜止的原因D.甲對(duì)乙的作用力與地面對(duì)乙的支持力大小相等是乙保持靜止的原因用一口if 9 ；I12 .彈簧測(cè)力計(jì)置于光滑的水平桌面上，甲用大小為 F1的水平力拉測(cè)力計(jì)掛鉤，乙用大小為F2的水平力拉測(cè)力計(jì)圓環(huán)，結(jié)果彈簧測(cè)力計(jì)靜止不動(dòng)，且示數(shù)為10N;如圖9-11所示。由此可知（）A. F1 F2=10NB.F2F1=10NC.F1=F2=10ND.F1=F2=5N13 .如圖9-12所示，甲物體重 6N,乙物體重10N,彈簧測(cè)力計(jì)重力不計(jì)，則當(dāng)甲、乙兩物體靜止平衡時(shí)，彈簧測(cè)力

22、計(jì)的示數(shù)是（）A. 6N B.10N C.0N D.4N圖 ”口14 .如圖9-13所示，置于水平地面上白立柱質(zhì)量為M,有一質(zhì)量為 m的猴子從立柱上下滑。已知猴子沿立柱下滑時(shí)，受到摩擦力為f,則猴子下滑時(shí)立柱對(duì)地面的壓力為（）A. Mg B.Mg + f C.Mgf D. （M+m） g+f15 .假設(shè)體積相同的小球在空中下落時(shí)，受到的空氣阻力與其運(yùn)動(dòng)的速度成正比。兩個(gè)體積 相同、重力分別為 2N和3N的小球之間用最短細(xì)線相連，細(xì)線強(qiáng)度足夠大?，F(xiàn)將這兩 個(gè)小球從飄浮在空中的氣球上由靜止開始自由釋放；當(dāng)兩球勻速下降時(shí)，細(xì)線上的拉力 為（）A. 0N B.0.5N C.1N D.2.5N16 .如圖9-14所示，請(qǐng)畫出桿 AB靜止時(shí)受到的力（假設(shè)墻壁光滑）圖9717 .如圖9-15所示，物體乙放置在水平桌面上，在物體乙上疊放一物體甲，當(dāng)用一外力水平向右作用在甲上時(shí)，甲、乙物體均保持靜止不動(dòng)