第四讲合力与牛顿第一运动定律
第四讲 合力与牛顿第一运动定律
1、合力的概念
如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那两个力的合力。或者说,如果一个物体同时受到两个力,产生的效果可以用一个力来代替,那么,能够代替那两个力作用效果的力,就叫做那两个力的合力。求两个力的合力叫做力的合成。
在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小,等于这两个力的大小之和,合力的方向跟两个力的方向相同;方向相反的两个力,合力的大小等于两力大小之差,合力的方向跟较大的那个力方向相同。
例1. 甲、乙两人共同拉一辆车,甲的拉力为600牛,乙的拉力为300牛,两人用力方向都朝东。如果让一个人来拉,作用效果与两个人拉相同,那么这个人一定要用力______牛,方向______。
3、伽利略斜面实验:
⑴三次实验小车都从斜面顶端滑下的目的是:保证小车开始沿着平面运动的速度相同。 ⑵实验得出得结论:在同样条件下,平面越光滑,小车前进地越远。
⑶伽利略的推论是:在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
⑷伽科略斜面实验的卓越之处不是实验本身,而是实验所使用的独特方法——在实验的基础上,进行理想化推理。(也称作理想化实验)它标志着物理学的真正开端。
4、牛顿第一定律:
⑴牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
⑵说明:
A、牛顿第一定律是在大量出来的,且经受住了实践的检验 所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是 我们周围不受力是不可能的,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。
B、牛顿第一定律的内涵:物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动.
C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力,即力与运动状态无关,所以力不是产生或维持运动的原因。
例:用图l4所示的实验装置研究运动和力的关系。
(1)让小车从斜面上滑下后沿水平面运动,是为了使小车在竖直方向上受到的 力和 力相平衡,其作用效果相互抵消,相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
(2)每次都让小车从同一个斜面的 位置由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的速度。
(3)比较图14中小车在不同表面滑行的最大距离,可以得出:在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越 ,小车运动的越 。
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得到:运动物体不受外力时,它将
5、惯性:
⑴定义:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
⑵说明:惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
例5:下列有关惯性的说法正确的是()
A.拍打衣服灰尘脱落,是由于灰尘有惯性B.小明没有推动静止的汽车,是由于汽车没有惯性C.跳远运动员要助跑后起跳,是为了增大惯性D.高速飞行的子弹穿入木头后静止,它的惯性就消失了
6、惯性与惯性定律的区别:
A、惯性是物体本身的一种,而惯性定律是遵循的运动规律。
B、任何物体在任何情况下都有惯性,(即不管物体受不受力、受平衡力还是非平衡力),物体受非平衡力时,惯性表现为“阻碍”运动状态的变化;惯性定律成立是有条件的。
☆人们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,请就以上两点各举两例(不要求解释)。答:利用:跳远运动员的助跑;用力可以将石头甩出很远;骑自行车蹬几下后可以让它滑行。防止:小型客车前排乘客要系安全带;车辆行使要保持距离;包装玻璃制品要垫上很厚的泡沫塑料。
课堂作业:
一. 填空题:
1. 原来作曲线运动的物体,突然去掉所有外力,物体作________运动。
2. 下面几种情况中利用惯性的是______(选填字母)
A. 用手拍身上衣服,可以去掉灰尘;B. 跳远运动员要助跑;
C. 汽车刹车时还要冲出一段路;D. 锤头松了,把锤柄的一端在地面上撞击几下就紧了。
3. 伽俐略对物体的运动研究结果是:如果物体在运动中不受任何力的作用,它的速度将________,物体将永远_________。
4. 一切物体在_______作用的时候,总保持__________和_____________,这就是_________定律。
5. 物体保持_____________的性质叫惯性,惯性是物体的_________属性,无论物体处于_______状态或______状态,都具有惯性。
6. 乘客面向车前进方向站在汽车里。当汽车突然起动时,乘客会倒向______,这说明物体具有__________。
7. 烧锅炉时工人用铲子送煤,当铲子停在炉前,煤由于_______继续运动而进入炉内。 8 同一直线上有三个力即5牛、7牛、12牛,则三个力合力最大为______,最小为______。
9. 一个力作用在物体上,它产生的效果跟两个力的共同作用效果______,这个力就叫做那两个力的合力。
10. 一辆汽车装满货物的总质量为5×103千克,在平直公路上由东向西行驶,汽车牵引力为8×103牛,汽车受到阻力为汽车总重力的0.1倍,则汽车在水平方向的合力大小为______牛,方向向______。
二. 选择题
1. 根据物体惯性的概念,下列说法中正确的是 [ ]
A. 一个物体静止不动时有惯性,受力运动时就失去惯性;B. 一个物体作匀速直线运动时有惯性,作变速直线运动时或曲线运动时就失去惯性; C. 一个物体在地球上有惯性,在离开地球很远的地方,因失去地球对它的吸引力,惯性也就失去了; D. 一切物体都有惯性。
2. 下面现象中,不是由于惯性原因的是 [ ]
A. 自行车从斜坡顶沿斜坡向下运动,速度不断增大;B. 房间里的家具,没人搬动总留在原处; C. 运动员跑到终点时不能立即停下来;
D. 站在行驶的公共汽车里的乘客,若汽车紧急刹车,人就要向前倾。
3. 在平直轨道上行驶的火车中悬挂一水壶,水壶突然向火车行驶的方向摆去,这现象说明火车 [ ]
A. 作匀速运动; B. 突然减速; C. 突然加速; D. 运动状态无法确定。
4. 人要从行驶的车中跳到地面上,为了避免摔倒,跳车人应该 [ ]
A. 向车行的反方向跳B. 向上跳;C. 向车行的方向跳,着地后立即向车行的方向跑几步;
D. 向与车行驶的垂直方向跳。
5. 有一热气球以一定的速度匀速竖直上升到某一高度时,从热气球里掉出一个物体,这个物体离开热气球后将 [ ]
A. 继续上升一段距离,然后下落;B. 立即下落;C. 以原来的速度永远上升;
D. 以上说法都不对。
6. 正在运动着的物体,若它所受的一切外力都同时消失,那么它将 [ ]
A. 立即停下来;B. 速度变慢逐渐停止;C. 速度大小不改变但方向改变;
D. 作匀速直线运动。
7. 用绳子拉小车在光滑水平面上运动,当绳子突然断裂后,小车的运动速度将[ ]
A. 变小; B. 不发生变化; C. 变大; D. 立即变为零。
8. 关于物体的惯性,下列说法中正确的是 [ ]
A. 物体在静止时的惯性比运动时的大;B. 物体的惯性随速度增大而增大;
C. 物体受到的力越大,它的惯性也越大;D. 物体的惯性大小跟它的运动状态、受力情况都没有关系。
9. 在一艘作匀速直线运动的轮船上,一小孩脸朝船行驶的方向坐在座位上,竖直向上抛出一个小球,小球落下时 [ ]
A. 落在小孩的前面; B. 落在小孩的后面; C. 落在小孩的手里; D. 无法确定。
10. 人站在行驶的公共汽车内,汽车突然刹车,人向前倾倒的原因是 [ ]
A. 汽车有惯性,所以人向前倒;B. 汽车刹车时,使人受到一个向前的力,所以人就向前倒;
C. 人有惯性,汽车刹车,人的脚停止运动,上身保持原有向前运动状态,所以人向前倒。
11. 在作匀速直线运动的火车车厢内,乘客把小球竖直向上抛出,小球落下的位置在抛出点的 [ ] A. 正后方; B. 正下方; C. 正前方。
12. 关于惯性,下列说法中正确的是 [ ]
A. 运动的物体有惯性,静止的物体没有惯性;B. 静止的物体有惯性,运动的物体没有惯性;
C. 不受到力的物体没有惯性,受到力的物体有惯性;
D. 惯性是物体的属性,一切物体不管运动和静止、受力和不受力都有惯性。
13. 一个运动着的物体,假定受到的一切力都消失,物体的运动状况是 [ ]
A. 立即停止; B. 先慢下来,然后停止;
C. 作匀速直线运动; D. 条件不足,无法判断
14. 坐在汽车里的人,感到椅背对自己有作用时,汽车的运动情况不可能的是 [ ]
A. 正在加速行驶; B. 正在起动; C. 正在刹车; D. 正在匀速爬上山坡
15. 如图所示,加在同一物体上的两个力F1、F2。F1=18牛,方向向右;F2=24牛,方向向左。现加第三个力F3,使三个力的合力为零,则第三个力F3的大小和方向是 [
]
A. 6牛,方向向左; B. 6牛,方向向右;C. 42牛,方向向左; D. 42牛,方向向右。
16. 两个力作用在物体上,且作用在一直线上。一个力方向朝东,另一个力方向朝西,那么
它们的合力方向一定是 [ ]
A. 朝东; B. 朝西; C. 缺少条件无法判断。
17. 三要素完全相同的两个力,则它们的合力一定 [ ]
A. 等于零; B. 不等于零; C. 缺少条件,无法判断。
18. 已知两个力F1、F2的合力大小为12牛,方向向正南,而其中一个力的大小为15牛,方向向正北,则另一个力F2的大小、方向是 [ ]
A. 27牛,方向向南; B. 27牛,方向向北; C. 3牛,方向向南; D. 3牛,方向向北。 19 两个作用在一条直线上的力F1、F2。当F1=18牛、F2=8牛,它们的合力是 [ ]
A. 一定是26牛; B. 一定是10牛; C. 26牛或10牛; D. 缺少条件,无法判断。
7. 如图表示作用在同一直线上的两个力,F1=6牛,F2=4牛,则它们的合力大小和方向是
[
]
A. 10牛,方向与F2方向相同;B. 10牛,方向与F1方向相同;
C. 2牛,方向与F2方向相同; D. 2牛,方向与Fl方向相同。
20. 马拉车向前的力是900N,车行驶时受到的阻力为650N,则车在水平方向上受到的合力大小是 [ ]
A. 900N B. 650N C. 1550N D. 250N
21. 有关合力概念错误的是 [ ]
A. 合力是从力作用效果上考虑的。B. 合力的大小总比分力大。
C. 合力的大小可以小于任何一个分力。 D. 考虑合力时就不用再考虑各分力了。
22. 物体在水平方向受到左、右两个力作用,已知F1向右,大小35N,其合力向右,大小为20N,则另一个力F2的大小、方向是 [ ]
A. 15N,向右 B. 55N,向右 C. 15N,向左 D. 55N,向左
23. 两人合力竖直向上抬起一个质量为50kg的物体,设每人用力大小相等,则每个人至少要用力的大小是 [ ]
A. 50kg B. 25kg C. 490N D. 245N
11.有一架飞机沿水平向左做匀速直线运动,每隔1秒钟从
飞机上轻轻释放一小球,当三只小球落下且均未落至地
面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的排列情
况应是下图中的哪一个:
7.一杯水放在列车内的水平桌面上,如果水面突然发生了
图5所示的变化,则列车的运动状态可能发生的变化是( )
①列车突然向右启动
②列车突然向左启动
③列车向右运动时突然刹车
④列车向左运动时突然刹车
A. ①或② B.①或③ C.②或③ 图5 D.②或④ 如
三. 实验题
把一叠硬币放在桌子上,用一根薄塑料尺贴着桌面迅速打击底部的分币。
(1)实验结果是被击中的硬币_________,其他硬币_________。
(2)对上述实验现象有以下几种解释,这几种解释都有错,请你在错的地方划一条横线。
A. 最下面的硬币受到外力作用,克服惯性,飞出去了;
B. 上面的硬币,没有惯性,所以静止不动;
C. 上面的硬币受到惯性作用,所以仍落在原处。
(3)实验结果的正确解释是:这堆硬币原来都处于静止状态,被击中的硬币由于受到塑料尺的________作用,________静止状态,飞出去,而其他硬币没有受到塑料尺的力作用,由于_________,保持原来的静止状态。
四. 说理题
1、正在行走的人踩到香蕉皮会向后倾倒,为什么?如果这个人正在跑步呢?
2、逆风骑自行车时,弯着身体,会省力些;雨天,撑伞逆风行走时,风速越大,行走越困难.这是因为受到空气阻力的作用.物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢?小明猜想可能与物体的迎风面积和风速有关.为验证以上猜想,小明选用了图15所示器材:可调速电风扇(高、中、低三档)、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车.
(1)小明设计了如图所示实验,用电风扇向小车及挡板吹风,模拟小车运动时受到的空气阻力.根据 的知识,通过弹簧测力计即可测出小车受到的空气阻力.(1分)
(2)小明在探究风速对小车所受空气阻力的影响时,保持迎风面积一定,测得数据如下:
通过对表中数据分析,可得出的结论是: .
(
3)小明还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响,请你帮他设计出主要的实验步骤: (4)你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有 (写出一个).
23.小宇在家观看汽车拉力赛的电视节目,发现汽车行驶速度
很快。其中途经一段“S”形弯道时,如图。他想:现场观
看的观众为了更安全,应站的位置是图中:
A.甲、丙
B.甲、丁
C.乙、丙
D.乙、丁