第2章

力與空間探索第2節

運動與相互作用八上科學

ZJ1.了解牛頓第一定律的研究過程和牛頓第一定律的內容，知道力和運動之間的關系；了解慣性，能用慣性知識解釋有關的現象；了解二力平衡的含義和二力平衡滿足的條件，理解物體運動狀態變化的原因，并能用二力平衡條件解決相關的問題；了解摩擦力的普遍存在，確定摩擦力的概念，能正確區分滑動摩擦力與滾動摩擦力，掌握影響滑動摩擦力大小的因素，運用摩擦知識解釋相關的問題，建立和完善力的科學觀念。2.理解力并不是維持物體運動的原因而是改變物體運動狀態的原因，理解慣性的本質，理解二力平衡的條件，并能根據二力平衡條件判斷物體的運動狀態，理解摩擦力形成的條件和彈簧測力計測量摩擦力的方法，建立和提升相關的科學思維。3.通過探究實踐獲得改變物體運動狀態與受到外力之間的關系、體驗慣性現象的存在，提升分析能力得出二力平衡的條件，還有影響滑動摩擦力大小的因素，學習運用控制變量法進行實驗設計，培養觀察能力和分析概括能力。1.教材第67頁探索活動：探究阻力對物體運動的影響猜想與假設阻力可能是使物體運動速度減小的原因制訂計劃和設計實驗采用控制變量法，依次在水平木板上鋪上棉布、絲綢（使水平面的粗糙程度不同），取一輛小車，讓它三次都從斜面的同一高度由靜止滑下（控制小車到達水平面時速度相同）。觀察小車的運動情況，并記下其停止的位置實驗器材小車、斜面、絲綢、木板、棉布、刻度尺等實驗過程（1）在水平木板上鋪上表面粗糙的棉布，讓小車從斜面上適當位置由靜止滑下,觀察小車在棉布表面上運動的距離；（2）撤去棉布，鋪上表面較粗糙的絲綢，讓小車從斜面上同一位置由靜止滑下，觀察小車在絲綢表面上運動的距離；實驗過程（3）撤去絲綢，讓小車從斜面上同一位置由靜止滑下，觀察小車在木板表面上運動的距離________________________________________________________________________________實驗記錄____________________________________________________________________________________________________________________實驗結論水平面越光滑，小車運動時所受的阻力越小，運動的距離越遠，小車的速度減小得越慢猜想如果小車在水平面上運動時不受阻力作用，那么它將保持原來的速度和方向永遠地運動下去

（1）在實驗中，可通過調節斜面的傾角來調節小車速度的大小，避免小車沖出木板。（2）實驗中應由靜止釋放小車，讓小車自由滑下，不能用手推動小車。2.牛頓第一定律（1）人們認識力的過程科學家提出的觀點亞里士多德如果一個物體要持續運動,就必須有其他物體對它施加力的作用;如果這個力被撤去,物體就會停止運動伽利略如果物體在運動中不受力的作用，它的速度將保持不變笛卡兒如果運動物體不受任何力的作用，它將永遠沿原來的方向做勻速直線運動科學家提出的觀點牛頓運動的物體在不受任何外力作用時，總保持勻速直線運動狀態，而靜止的物體在不受外力作用時，總保持原來的靜止狀態（2）牛頓第一定律的內容

牛頓第一定律不是實驗定律，而是在大量經驗事實的基礎上，通過進一步的推理而概括出來的。由于從牛頓第一定律得出的一切推論都經受住了實踐的檢驗，因此它已經成為公認的科學基本定律之一。3.力和運動的關系：改變物體的運動狀態由牛頓第一定律可知，物體在不受力的作用時總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，所以，要改變物體的速度大小或運動方向，必須對物體施加力的作用。牛頓第一定律揭示了力與運動的關系，即力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動的原因。

教材第69頁1.小球受到豎直向下的重力作用，小球的受力方向和運動方向相同，速度越來越大。2.小球在向上運動時受到豎直向下的重力作用，小球的受力方向與運動方向相反，速度越來越小。3.沿斜上方拋出的小球，受到豎直向下的重力作用，小球的受力方向與運動方向不在一條直線上，小球做曲線運動,運動方向會發生變化。典例1

（諸暨期末）如圖虛線是炮彈的運行軌跡，當其運動到最高點時，若外力突然消失，則炮彈將(

)BA.處于靜止狀態

B.向左做勻速直線運動C.豎直向下做勻速直線運動

D.按原來的軌跡運動解析：炮彈運動到最高點時速度向左，此時若它受到的一切外力全部消失，它將保持原來的速度向左做勻速直線運動。1.慣性的概念：一切物體都具有保持原有的速度大小和運動方向的性質。物體有保持靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質，這種性質叫作慣性。因此，牛頓第一定律也叫作慣性定律。2.對慣性的認知普遍性一切物體在任何情況下都具有慣性。無論是固體、液體還是氣體，無論質量大小，無論是運動的還是靜止的，無論受力還是不受力，物體都具有慣性決定因素慣性只和物體的質量有關。物體的質量越大，慣性越大；質量越小，慣性越小與力的區別慣性是物體的一種固有屬性，它不是力，力是物體對物體的作用。因此不能說“慣性作用”“慣性力”，在慣性前面加“產生”“受到”“出現”“克服”等詞都是錯誤的3.生活中慣性的利用與危害實例現象解釋利用___________________________跳遠運動員快速助跑后、飛身一躍，能在空中繼續前進助跑之后，運動員因具有慣性會在空中繼續向前運動____________________________鐵錘的錘頭松了，人們在堅硬凳面上撞擊錘柄下端，錘頭就會緊套在錘柄上錘柄遇到凳面而突然停止，錘頭因具有慣性會繼續向下運動，進而牢牢地套在錘柄上實例現象解釋危害_______________________________人要拉住公交車上的扶手或吊環，以防公交車突然剎車或啟動而造成危險公交車突然剎車（或啟動），人因具有慣性會向前傾倒（或向后傾倒）

教材第69頁1.向右傾倒。向右拉動小車使小車和木塊一起向右運動，當小車突然停止運動時，小車上面的木塊的上部由于慣性繼續向右運動，下部受小車的阻力停止運動，所以會向右傾倒。2.不會。用手指彈擊卡片，卡片受力而運動，而硬幣由于慣性，仍然保持原來的靜止狀態，所以不會跟著飛出，而是落入杯中。3.點燃的蠟燭被吹熄滅。塑料瓶中的氣體受壓從瓶口急速射出，由于慣性氣流繼續向前運動，把點燃的蠟燭吹滅。

教材第70頁1.由于筷子被鐵錘敲打，筷子向下運動，但是土豆由于慣性，保持原來的靜止狀態，視覺效果就感覺土豆反而往上爬了。2.當人坐在汽車上跟汽車一起運動時，人和汽車保持向前運動的狀態，但是當遇到緊急情況時，汽車被制動減速，而人由于具有慣性仍然會保持向前運動的狀態，所以人會離開座位，只有系上安全帶后，人才會被安全帶束縛住，以防發生事故。4.慣性與牛頓第一定律的區別與聯系區別牛頓第一定律是描述物體不受外力作用時所遵循的運動規律，是有條件的，即只有在不受外力作用時才遵循；而慣性是物體的一種屬性，與物體是否受力等一切外在因素無關，任何時候都存在聯系因為人們把物體保持原有靜止狀態或勻速直線運動的性質叫作慣性，所以牛頓第一定律又被稱為慣性定律典例2

（麗水縉云中學期中）對生活中一些慣性現象的解釋如下：①水平公路上行駛的汽車關閉發動機后還能繼續前進一段距離，是因為汽車具有慣性；②跳遠運動員助跑起跳，是為了增大慣性；③小汽車配置安全氣囊，可以減小慣性帶來的危害。其中說法正確的是(

)BA.①②

B.①③

C.②③

D.①②③解析：慣性只與質量有關，因此跳遠運動員助跑起跳，不能增大慣性，②錯誤。1.二力平衡（1）二力平衡現象圖示__________________________________________________________________________（物體受力的作用時，運動狀態不一定就會發生變化）吊燈被勻速提起的貨物受力分析掛在天花板上的吊燈，受到向下的重力和電線對它向上的拉力貨物受到向下的重力和吊機對它向上的拉力狀態靜止勻速直線運動（2）二力平衡：一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，就說明這兩個力是平衡的（即二力平衡）。

物體保持靜止或勻速直線運動的狀態稱為平衡狀態。注意,“保持”一詞也很關鍵。豎直上拋的物體,到達最高點時有極為短暫的“靜止”,但不能保持,隨即就下落,所以豎直上拋的物體在最高點的狀態不能稱為平衡狀態。歸納總結物體的運動狀態與受力情況的關系（一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，即保持平衡狀態）典例3

下列物體受到平衡力的是(

)DA.空中自由下落的蘋果

B.豎直向上拋出的石子C.做勻速圓周運動的小球

D.勻速直線下降的跳傘運動員解析：選項分析AB選項分析CD2.二力平衡的條件（含教材第71頁“探索活動”）提出問題二力平衡時，這兩個力有什么特點？二力平衡的條件是什么？猜想與假設可能與兩個力的大小、方向、是否作用在同一直線上有關設計實驗改變小車兩側繩子拉力的大?。ㄍㄟ^改變砝碼的質量實現）、方向（通過扭轉小車實現），由靜止釋放小車，觀察小車在什么條件下會保持靜止狀態不變進行實驗圖示_________________________________________________________________________________________________操作（1）在兩邊的托盤中放不等重的砝碼（2）在兩邊的托盤中放等重的砝碼（3）在兩邊的托盤中放等重的砝碼，并將小車扭轉一個角度，使小車兩側繩子相互平行進行實驗現象放開小車后，小車將會向砝碼重的一側運動放開小車后，小車保持靜止放開小車后，小車將會旋轉進行實驗分析此時小車兩側受到的拉力方向相反，在同一直線上，但大小不相等，小車不能處于平衡狀態此時小車兩側受到的拉力大小相等，方向相反，在同一直線上，小車處于平衡狀態此時小車兩側受到的拉力大小相等，方向相反，但不在一條直線上，小車不能處于平衡狀態實驗記錄________________________________________________________________________________________________________________________實驗結論二力平衡的條件：作用在同一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且力的作用線在同一條直線上，那么這兩個力就相互平衡

（1）雖然上述結論是在物體靜止的情形中得出的，但它同樣適用于物體做勻速直線運動時的情形。（2）二力平衡是最簡單的一種受力平衡情形。當一個物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，我們也說這幾個力平衡，物體處于平衡狀態。典例4

如圖所示，下列物體受力示意圖中，物體能處于平衡狀態的是(

)CA.

B.

C.

D.

解析：選項是否作用在同一物體上是否大小相等是否方向相反是否作用在同一條直線上是否為一對平衡力A√√√B√√C√√√√√D√√√3.平衡力和相互作用力的異同平衡力相互作用力示意圖_____________________________________________________________________________相同點大小相等方向相反，且在同一條直線上平衡力相互作用力不同點作用對象作用在同一物體上分別作用在兩個物體上作用時間二力具有獨立性，當一個力消失或變化時，另一個力可能不變同時產生、同時消失作用效果兩個力作用在同一物體上，使物體保持平衡狀態兩個力分別作用在不同的物體上，產生不同的效果典例5

如圖所示，人坐在吊椅（椅面水平）上靜止時，下列說法正確的是(

)BA.人對吊椅的壓力和吊環對吊椅的拉力是一對平衡力B.人所受的重力和吊椅對人的支持力是一對平衡力C.吊椅所受的重力和吊椅對人的支持力是一對相互作用力D.人所受的重力和人對吊椅的壓力是同一個力

4.二力平衡條件的應用（1）判斷未知力的大小和方向①若物體只受兩個力的作用，且保持靜止或勻速直線運動狀態，那么這兩個力一定是一對平衡力，必定滿足“同體、等大、反向、共線”四個條件。知道其中一個力，即可求出另一個力。②物體在水平方向上受到一對作用力，在豎直方向上也受到一對作用力，若物體能保持靜止或勻速直線運動狀態，則水平方向的一對力是平衡力，豎直方向的一對力也是平衡力。知道一個力，即可求出對應的平衡力。（2）判斷物體的運動狀態若物體只受到兩個力，且這兩個力滿足“同體、等大、反向、共線”四個條件，那么可以判斷該物體一定處于靜止或勻速直線運動狀態。

豎直向上

1.摩擦力的存在（1）教材第72頁實踐活動：滑動摩擦力的存在實驗內容圖示現象及分析①用手推一下放在桌面上的木塊，使它運動起來，觀察木塊離開手后運動狀態有什么變化_________________________________運動的木塊最終在桌面上靜止，說明木塊受到桌面阻礙它運動的力（兩個相對運動的物體之間產生的摩擦力）實驗內容圖示現象及分析②用掃把從右往左清掃地面，感受施加給掃把的力，觀察掃把刷毛朝哪個方向彎曲__________________________________掃把刷毛朝右彎曲，說明刷毛受到地面阻礙它運動的力總結：兩個互相接觸的物體，當一個物體在另一個物體表面上滑動時，在它們的接觸面上會產生一種阻礙相對運動的力，這種力叫作滑動摩擦力。滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。（2）教材第73頁實踐活動：靜摩擦力的存在實驗內容圖示現象及分析紙杯中盛有米，米內插有筷子。將米壓緊后，豎直向上提筷子，觀察會出現什么現象_________________________筷子能將米和紙杯提起，說明米與筷子、米與紙杯之間存在摩擦力，摩擦力使筷子、米和紙杯保持相對靜止總結：兩個互相接觸的物體間有相對運動趨勢時，在它們的接觸面上產生阻礙物體間相對運動趨勢的力叫作靜摩擦力。（3）摩擦力的應用實例應用分析____________人走路時兩只腳的前后位置會交替變化、后腳離開地面前要蹬地，這時，地面會對它產生一個向前的摩擦力，正是這個力，人才得以向前運動；而前腳踩到地面時，地面會對它產生一個向后的摩擦力，正是這個力，才使腳停止了向前的運動_________________________神舟載人飛船返回艙進入大氣層時，外殼與空氣發生摩擦，產生的摩擦力對返回艙起到減速的作用

不但固體與固體之間會產生摩擦，固體、液體、氣體之間也會產生摩擦。典例7

下列四個情景中，把木塊放在粗糙表面上，木塊一定不受摩擦力的是(

)AA.木塊靜止B.木塊勻速運動C.木塊靜止D.木塊勻速下滑解析：A中木塊靜止在水平的粗糙面上,木塊與水平面間有擠壓,但是木塊與水平面沒有相對運動或相對運動趨勢,故不受摩擦力,A符合題意;B、C、D中三個木塊所在的接觸面都粗糙,三個木塊對接觸面都有擠壓,都與接觸面發生相對運動或有相對運動趨勢,所以都受摩擦力。2.影響摩擦力大小的因素（1）教材第74頁探究實踐：探究影響滑動摩擦力大小的因素提出問題滑動摩擦力的大小與哪些因素有關？猜想與假設（1）接觸面受到的壓力越大,摩擦力越大。（2）接觸面越粗糙,摩擦力越大實驗原理用彈簧測力計拉動木塊做勻速直線運動，此時木塊在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力為一對平衡力，這樣讀出彈簧測力計的示數，就可以知道滑動摩擦力的大小（摩擦力大小不能直接測量，是根據平衡力的特點間接得出的）制訂計劃與設計實驗影響滑動摩擦力大小的因素有多個，因此在探究過程中要用控制變量法，如探究壓力對滑動摩擦力大小的影響時，要保持接觸面的粗糙程度不變；在探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力大小的影響時，則應控制壓力不變實驗步驟（1）如圖甲所示，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊，使其在較光滑的長木板上勻速滑動，記下此時彈簧測力計的示數，其示數大小等于滑動摩擦力的大??；（2）如圖乙所示，在木塊上放砝碼，從而改變木塊對長木板的壓力，測出木塊勻速運動時受到的摩擦力大?。粚嶒灢襟E（3）如圖丙所示，在長木板上鋪上棉布，以增大接觸面的粗糙程度，測出木塊勻速運動時受到的摩擦力大小_________________________________________________________________________________________________________________________________實驗數據_________________________________________________________________________________________________________________________________分析論證（1）由實驗1、2可知，接觸面粗糙程度相同，壓力越大，彈簧測力計的示數越大，即滑動摩擦力越大；（2）由實驗1、3可知，壓力大小相同，接觸面越粗糙，彈簧測力計的示數越大，即滑動摩擦力越大得出結論滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小和接觸面的粗糙程度有關。當接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；當壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大（2）實驗注意事項①實驗時所用的木板要足夠長，以保證木塊在木板上滑動時有勻速直線運動的過程。②實驗時應保持彈簧測力計與長木板平行。③實驗中要做到勻速拉動木塊不好實現，可做如圖所示改進：將彈簧測力計的秤鉤與木塊相連，拉環處固定，拉動長木板進行實驗。這樣不但方便讀數，而且長木板也不用一定做勻速運動。

（1）實驗中當木塊勻速直線運動時所受的拉力和摩擦力大小_____，是一對______力。相等平衡解析：實驗時木塊做勻速直線運動，說明木塊所受的力是平衡的，所以在水平方向上木塊受到的拉力與滑動摩擦力大小相等,是一對平衡力