题目内容

2.专题一  运动和力
(1)探究牛顿第一定律
过程实验中,为让小车到达水平面初速度相同,应使小车从斜面的相同填“相同”或“不同”)高度自由滑下 
画出小车沿斜面下滑时的受力示意图
 现象结论方法 现象:平面越光滑,小车距离越远,速度减小得越慢.
在实验现象基础上,加以推理可知:运动物体若不受力,将保持匀速直线运动状态.
这个过程中运用的科学方法是
科学推理法.
 问题讨论如果把小车换成木块,用弹簧测力计沿水平方向拉木块分别在毛巾、棉布、木板上做匀速直线运动,还可以探究摩擦力的大小跟接触面粗糙程度的关系
(2)探究二力平衡条件
 过程方法 向挂在小车两端的小盘中加质量相等的砝码时,小车保持静止;向两盘加不等质量的砝码时,发现小车开始运动.
通过上述现象,可得出结论:只有作用在同一个物体上的两个力,在大小相等、方向相反且作用在同一条直线上时,这两个力才能彼此平衡,这里运用了反证法.
 
 问题讨论 利用上述器材,外加沙子,还可以探究压力作用效果与压力大小的关系.
步骤:①将小桌正放在沙子上,观察并记录沙子的凹陷程度.
②再在小桌上放1个砝码、2个砝码,重复实验.③分析数据,归纳结论.
(3)运用知识解决问题:
①用盆泼水时,为什么盆停下,而水却自动泼出去?
答:用盆泼水时,盆和水都是向前运动的,当盆受力静止时,水由于惯性,继续向前运动,这样水就泼出去了,而盆留在手里.
②如图1所示,用水平向右的力将物体按在竖直墙面上,保持静止,画出物体所受力的示意图.
③上题中,减小压力,物体将沿墙面下滑,滑动摩擦力大小与压力大小关系如图2所示,若压力为20N时,物体沿墙面匀速下滑,则物体质量为100g.

分析 (1)①小车从同一斜面的相同高度由静止下滑,小车到达水平面时的速度相等;
②接触面越粗糙,摩擦阻力越大,速度减小得越快,相反,接触面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢,小车运动的距离越远;假设小车受到的摩擦阻力为零时,它将做匀速直线运动;本实验运用了科学推理的方法,也叫理想实验法;
③滑动摩擦力与物体间的压力、接触面的粗糙程度有关,在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大;
④小车沿斜面下滑时受重力、支持力和摩擦力的作用,摩擦力方向与物体运动方向相反;
(2)①作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,则这两个力是一对平衡力;
在物理实验中,常用的探究方法有:控制变量法、转换法、类比法、反证法等;
②压力的作用效果通过接触面的形变程度来反映出来.
(3)①先分析泼水时水和盆的运动状态,然后再根据任何物体都有惯性分析水后来的运动状态;
②物体静止时,受到力是平衡力,此物体在竖直方向上受到重力作用,在竖直方向上肯定有一个力与它平衡,这个力就是摩擦力,重力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上.水平方向上压力和支持力是二力平衡的;
③根据图象得出摩擦力与压力的关系,因为物体在竖直方向上受到重力、拉力和摩擦力,物体匀速向上运动,竖直方向受力平衡,故拉力与摩擦力和重力平衡;然后求出物体的质量.

解答 解:
(1)①为保证小车到达水平面时的速度相等,需让小车从相同高度滑下;
②由实验现象可知,水平面表面越粗糙,小车受到的摩擦阻力越大,它的速度减小得越快;
表面越光滑,摩擦阻力越小,它的速度减小得越慢,假设小车受到的摩擦阻力为零时,它将做匀速直线运动;
此结论是通过假设、推理得出的,这种实验方法称为科学推理法也叫理想实验法;
③把小车换成木块,用弹簧测力计沿水平方向拉木块分别在毛巾、棉布、木板上做匀速直线运动,还可以探究摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系;④小车沿斜面下滑时受重力、支持力和摩擦力的作用,摩擦力方向与物体运动方向相反;过重心作竖直向下的重力,过重心作沿斜面向上的摩擦力,过支点作垂直于斜面向上的支持力,如图所示:

(2)①若两盘砝码质量相等时,两边对小车的拉力相等,小车受力平衡,保持静止状态;若两盘砝码不相等,则两边对小车的拉力不等,小车受力不平衡,则小车的运动状态发生改变,开始运动;说明只有作用在同一物体上的两个力,在大小相等、方向相反且作用在同一直线上时,这两个力才能彼此平衡,该方法叫反证法;
②探究压力作用效果与压力大小的关系的实验中,通过观察沙子的凹陷程度来判断压力的作用效果,这属于转换法的运用;
(3)①泼水时,水和盆一起运动,盆在手的作用下静止,而水由于惯性还要保持原来向前的运动状态,所以水被泼出去了,而盆留在手里;
②物体受到水平向右的压力,水平向左的支持力,重力竖直向下,摩擦力竖直向上,在这几个力的作用下,物体处于静止状态,所以水平方向上压力和支持力是一对平衡力,大小相等,竖直方向上重力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,如图所示:

③由图2可知,滑动摩擦力和压力成正比,当压力为4N时,摩擦力为0.2N,所以f=0.05F压;压力为20N时,物体沿墙面匀速下滑,则物体受到的滑动摩擦力为:f=0.05×20N=1N;
物体匀速下滑,竖直方向受力平衡,故滑动摩擦力和重力平衡,则物体的重力G=f=1N,
所以物体的质量为:m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1N}{10N/kg}$=0.1kg=100g.
故答案为:
(1)相同;慢;匀速直线运动状态;科学推理;匀速直线;接触面粗糙程度;见上图;
(2)开始运动;大小相等;反证;沙子的凹陷程度;
(3)①惯性;向前运动;②见上图;③100.

点评 本题综合性强,考查了牛顿第一定律、二力平衡条件等实验,同时考查了惯性的应用、力的示意图的做法以及对图象的分析能力的考查.

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