探究——运动和力的关系

运动和力的关系相关实验学习目标对应题号目标01探究加速度与物体受力、物体质量的关系新1，1，2，3，5，8，12，13，16，19，21，25目标02牛顿第二定律简单应用(图像解读)力学创新实验4，7，17，20，22，23，25目标03利用牛顿第二定律测量动摩擦因数6，9，10，11，14，15，19，241(2023·上海·统考高考真题)如图所示，是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置，实验过程中可近似认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力。

先测出钩码所受的重力为G，之后改变绳端的钩码个数，小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间Δt。

(1)实验中测出小车质量m车。

A．必须 B．不必(2)为完成实验还需要测量①；②。

(3)实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是。

(4)若导轨保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度a1，与不平行是加速度a2相比，a1a2。

(选填“大于”、“小于”或“等于”)【答案】B小车释放点到光电门的距离x遮光条的宽度d钩码有向下的加速度，拉力小于重力大于【详解】(1)[1]实验的研究研究加速度与力的关系，研究加速度与合力正比关系，只需控制小车质量不变即可，不须测出小车的质量。

故选B；(2)[2][3]小车经过光电门的速度为v=dΔt由运动学公式2ax=v2联立可得小车的加速度a=d22xΔt2所以需要测量小车释放点到光电门的距离x和遮光条的宽度d；(3)[4]钩码在重力和拉力作用下向下做匀加速运动，加速度方向竖直向下，根据牛顿第二定律可知钩码的拉力小于钩码的重力，而钩码的拉力大小等于小车绳子拉力的大小，所以实际小车受到的拉力小于钩码的总重力；(4)[5]本实验忽略摩擦力的影响时，细线平行时T=ma1若滑轮偏低导致细线与轨道不平行，受力方向如图所示由牛顿第二定律有T cosβ=ma2所以有a1>a22(2022·浙江·统考高考真题)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。

教学目标：1.熟悉力的概念，了解力对物体运动的影响；2.能够通过实验和观察，探究力对物体的影响并归纳总结；3.引导学生通过实践，培养动手动脑的能力，培养观察和实验的能力。

教学内容与步骤：一、导入（10分钟）1.导入问题：同学们，我们在日常生活中经常会用到力，力对物体有什么影响呢？2.引入力的概念：请学生回答力的定义。

介绍力是一种物体之间相互作用的力量，能够改变物体的形状、速度或方向。

3.引导问题：你们有没有观察过力对物体运动的影响呢？二、实验探究力对物体运动的影响（20分钟）1.实验1：利用弹簧秤测量拉力的大小和方向。

请同学们自行组队进行实验，记录实验数据。

2.实验2：利用斜面倾斜方式，观察物体受到斜面的作用力是如何影响物体的运动的。

同样，请同学们组队进行实验，记录实验数据。

三、实验结果讨论（15分钟）1.学生展示实验数据：请每个小组派一名代表上台展示实验结果。

2.教师引导讨论：根据实验结果，引导学生总结力对物体运动的影响。

可以探讨的问题有：拉力的大小和方向对物体的运动有何影响？斜面的作用力对物体运动有何影响？四、制作小海报总结力对物体运动的影响（30分钟）1.学生分组制作小海报：请学生根据讨论的内容，自行分组制作小海报，展示力对物体运动的影响。

要求包括图像和文字。

2.学生展示小海报：请每个小组派一名代表上台展示制作的小海报，并进行讲解。

五、知识巩固与拓展（15分钟）1.学生思考问题：通过学习和实验，你们还能想到哪些力对物体运动的影响呢？请学生回答并进行讨论。

2.更多拓展：可以引导学生思考重力、摩擦力、浮力等对物体运动的影响。

六、课堂小结与延伸（10分钟）1.教师进行课堂小结：本堂课我们通过实验探究力对物体运动的影响，并总结了拉力和斜面作用力对物体的影响。

2.延伸学习：鼓励学生在日常生活中多观察和实践，尝试寻找更多的力对物体运动的影响。

教学反思：1.设计实验环节要充分考虑学生的实际操作能力，保证实验顺利进行。

力与运动关系一、知识点1．力是物体间的相互作用，单位为牛顿（N）。

2．力的作用效果：改变物体的形状、改变物体的运动状态。

3．力的作用效果与力的大小，方向，作用点三个要素有关。

4．测量力的大小的工具叫测力计。

在弹性限度内，弹簧伸长的长度与弹簧受到的拉力成正比。

利用这一原理制成的测力计叫做弹簧测力计。

5．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。

6．地球上的物体受到的重力为G=m g。

7．滑动摩擦力的影响因素：压力与接触面的粗糙程度。

8．牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

9．惯性是指一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质。

惯性是一种性质，不是一种力。

10．力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动的原因。

11．同一直线上的二力合成：同向求和，方向同二力；异向求差，方向同大力。

12．二力平衡：同体、共线、反向、等值。

二、例题精讲【例1】★（2014•苏州）体育活动中蕴含很多物理知识，下列相关说法中正确的是（）A．用力扣杀排球时手感到疼痛，说明力的作用是相互的B．足球被踢出后仍能继续运动，是因为受到惯性力作用C．乒乓球被扣杀后飞向对方，说明力可以维持物体运动D．铅球落地后将地面砸了个坑，说明铅球受力发生了形变考点：力作用的相互性；力的作用效果；惯性；力与运动的关系．专题：运动和力．分析：（1）物体间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施力的同时，也受到另一个物体对它的作用力，所以，一个物体既是施力物体，同时也是受力物体．（2）物体都有保持原来运动状态的性质称之为惯性；（3）力是改变物体运动状态的原因．（4）力的作用效果有两个：一是力能改变物体的形状，二是力能改变物体的运动状态；运动状态的改变包括运动快慢（速度大小）和运动方向的改变．解答：解：A、用手击排球，手对球施加力，排球飞走了；同时手感到疼，说明排球对手也施加了力，这个现象表明：物体间力的作用是相互的．故A正确；B、足球被踢出后仍能继续运动，是因为足球具有惯性，仍要保持原来的运动状态，惯性不是力，不能说受到惯性力作用．故B错误；C、乒乓球被扣杀后飞向对方，说明力可以改变物体的运动状态，不是维持物体的运动状态，故C错误；D、铅球落地时将地面砸出了一个小坑，说明力可以使物体的形状发生改变，说明地面受力发生了形变，而不是铅球受力发生了形变，故D错误．故选A．【例2】★（2014•岳阳）用一水平推力推矿泉水瓶的下部，水瓶会沿桌面滑动，用同样大小的水平推力推矿泉水瓶的上部，水瓶会翻倒．这说明力的作用效果与（）A．力的大小有关B．力的方向有关C．力的作用点有关D．受力面积有关考点：力的三要素．专题：运动和力．分析：力的三要素有：力的大小、方向、作用点，它们都影响力的作用效果．解答：解：用手推矿泉水瓶的下部和上部，是力的作用点不同，使矿泉水瓶发生了不同的运动情况，说明力的作用效果与力的作用点有关．故ABD错误；C正确；故选C．【例3】★★（2014•无锡）我国第一位“太空教师”王亚平通过物理实验，展示了飞船内部物体在失重（相当于物体不受重力）情况下的物理现象，王亚平利用小球做了两次实验，第一次实验时，将小球偏离竖直位置后放手，第二次实验时，将小球偏离竖直位置后，在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力，下列四图表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况，其中符合实际的是（）A．甲、丙B．甲、丁C．乙、丙D．乙、丁考点：重力；力与运动的关系．专题：运动和力．分析：牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到任何力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态．惯性：物体总有保持原有运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性．一切物体都有惯性．是改变物体运动状态的原因．解答：解：飞船内部物体在失重（相当于物体不受重力）情况，第一次实验时，将小球偏离竖直位置后放手，小球不受任何外力，根据牛顿第一运动定律，小球处于静止状态，故甲图正确；第二次实验时，将小球偏离竖直位置后，在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力，由于惯性，小球继续保持匀速直线运动状态，又因为受到细线的拉力作用，所以小球做匀速圆周运动，故丁图正确；故选：B．【例4】★（2014•乐山）如图所示，水平公路上行驶的汽车中，有一竖直悬挂的拉手突然向后摆，以下说法正确的是（）A．汽车做匀速运动B．汽车突然减速运动C．汽车突然加速运动D．汽车的运动不能确定考点：惯性．专题：运动和力．分析：惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质．解答：解：车上悬挂的拉手开始随车一起向前运动，当汽车突然加速运动时，悬挂的拉手由于惯性仍保持原来的运动状态，所以会向后倾．故选C．【例5】★甲、乙、丙三位同学用同一个拉力器比试臂力，结果每个人都能把手臂撑直，则下列说法中正确的是（）A．甲乙丙所用拉力一样大B．丙的手臂长，所用拉力大C．乙的手臂粗，所用拉力大D．甲的体重大，所用拉力大考点：弹簧测力计及其原理．专题：重力、弹力、摩擦力．分析：力的作用效果有二：改变物体的形状，改变物体的运动状态．在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比．解答：解：甲、乙、丙三位同学用同一个拉力器比试臂力，结果每个人都能把手臂撑直，但手臂长度不同时，拉力器的变形程度不同，手臂越长，拉力器形变越大，受到的拉力越大．故选B．【例6】★★（2014•达州）弹簧测力计分别受到水平向左的F1和水平向右的F2的拉力作用，F1、F2均为3N，弹簧测力计静止时如图所示，下列说法正确的是（）A．弹簧测力计的示数为0N B．弹簧测力计的示数为6NC．F1、F2是一对相互作用力D．F1、F2是一对平衡力考点：弹簧测力计在力的相互性方面的应用．专题：基本仪器的使用专题．分析：因为力的作用是相互的，一个力不可能脱离开另一个力而单独存在，两个力分别向两边拉，与一端固定只拉另一端效果是相同的．解答：解：用两个方向相反的力向两端拉弹簧测力计，与只拉一端效果是相同的；因为物体间力的作用是相互的，拉一端时，另一端也必须有力的作用，因此，弹簧测力计不可能显示两边的拉力之和，而只会显示一个力的大小，即3N；因为F1、F2方向相反，都作用在弹簧测力计上且均为3N，弹簧测力计静止不动，所以F1、F2是一对平衡力．故选D．【例7】★★如图a所示的长为L的弹簧，其重力不计，将下端剪2/3后，在剩下的部分弹簧的下端挂上重物G1，然后把剪下的弹簧挂在重物G1下面，再在弹簧下面挂上重物G2；如图b所示．平衡后，上下两弹簧的伸长量相等，则G1和G2的关系为（）A．G1=G2B．G1=2G2C．G2=2G1D．G1=2G2/3考点：二力平衡条件的应用．专题：应用题；图析法．分析：把下面的弹簧看作由两个上面的弹簧组合而成，因此可以看出由三个完全相同的弹簧承担着物重；根据弹簧测力计的原理和力的传递性可判断出弹簧承受力的大小，从而可知G1和G2的关系．解答：解：由于上下两弹簧的伸长量相等；如果将下面弹簧看作由上面两个弹簧组合而成时，则下面每个弹簧的伸长量是上面弹簧伸长量的一半；因此下面两个弹簧的受到的拉力大小等于G2，而上面弹簧受到拉力的大小等于G1+G2，由于弹簧在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就越长；因此上面弹簧所受拉力的大小等于下面每个弹簧所受拉力大小的二倍，故有G1=G2．故选A．【例8】★（2011•厦门）2011年5月，科学家在太阳系外发现了适合地球生命居住的星球．该星球距离地球20光年，对物体的引力是地球的两倍．若把地球上质量15kg的物体放在该星球表面，其质量是_______kg，受到该星球的引力是_______N．（g=10N/kg）考点：重力的计算；质量及其特性．专题：应用题．分析：物体的质量不会随物体的位置的变化而变化，根据公式G=mg可求物体的重力．解答：解：在该星球表面，物体的质量不变，仍为15kg；收到该星球的引力为G=2mg=15kg ×2×10N/kg=300N．故答案为：15；300．【例9】★★（2013•常州）小明游览我市古迹文笔塔时，利用一根细棉线和一个小铁球，对一根立柱是否竖直展开实验探究，现象如图（甲）、（乙）所示．相对于立柱底端而言，该立柱顶端（）A．略向东南方向倾斜B．略向西南方向倾斜C．略向西北方向倾斜D．略向东北方向倾斜考点：重力的方向．专题：重力、弹力、摩擦力．分析：如果物体竖直时，一个重垂线和物体的边缘是平行的，物体倾斜时，重垂线和物体边缘有夹角，物体向哪个方向倾斜，重垂线下面的小球就偏向哪个方向．解答：解：如图，长方体的物体竖直放置时，重垂线挂在顶端，重垂线和物体边缘平行；长方体物体倾斜放置时，重垂线下面的小球偏向倾斜的一侧．由题干甲图知，物体向西倾斜，由乙图知，物体向南倾斜，所以立柱向西南倾斜．故选B．【例10】★★一辆小车在拉力F作用下沿水平地面匀速向左运动，其受力分析如图，下列说法正确的是（）A．重力G和F支是一对相互作用力B．拉力F和F支是一对平衡力C．拉力F和重力G是一对平衡力D．拉力F和摩擦力f是一对平衡力考点：平衡力和相互作用力的区分．专题：应用题；运动和力．分析：（1）物体处于静止或匀速直线运动状态时，则物体受平衡力作用；（2）二力平衡的条件：作用在同一物体上的力，并且大小相等、方向相反、作用在同一直线上．解答：解：因为小车在拉力F作用下沿水平地面匀速运动，所以物体受平衡力作用；A、重力G和F支是一对平衡力，故二力不是一对相互作用力；B、拉力F方向水平向左，F支的方向竖直向上，因此二力不是一对平衡力；C、拉力F方向水平向左，重力G的方向竖直向下，因此二力不是一对平衡力；D、拉力F和摩擦力f，作用在小车上，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，所以这两个力是一对平衡力．故选D．【例11】★★★如图所示，长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与水平面的夹角α逐渐变大），另一端不动，则铁块受到的摩擦力F随角度α的变化图线可能正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A．B．C．D．考点：摩擦力的大小．专题：重力、弹力、摩擦力．分析：根据木板抬起的过程中铁块的受力及状态的变化，通过受力分析可得出摩擦力随角度的变化．解答：解：铁块受到的摩擦力在开始到滑动过程为静摩擦力，f=mgsinθ，为正弦规律变化；而滑动后，f′=μmgcosθ，为余弦规律变化，而动摩擦力等于最大静摩擦力，故C正确；故选C．【例12】★★★A、B、C叠放在一起，在水平力F A=F B=10牛的作用下以相同的速度v沿水平方向向左匀速滑动，如图所示．那么此时物体B作用于A的摩擦力大小和作用于C的摩擦力大小分别为（）A．20牛，0牛B．20牛，10牛C．10牛，20牛D．10牛，0牛考点：二力平衡条件的应用；摩擦力的大小．专题：推理法．分析：（1）摩擦力产生的条件是两个物体相互接触，已经发生相对运动或者有相对运动的趋势；（2）分别对A、B、C三个物体在水平方向进行受力分析，根据物体的运动状态，结合二力平衡的知识进行分析，判断出摩擦力的大小．解答：解：物体A受到水平向右、大小为10N的拉力，因为处于静止状态，所以A受到B 对A水平向左、大小为10N的摩擦力作用；因为力的作用是相互的，因此A对B一个水平向右、大小也为10N摩擦力作用，由于B和A一起向左做匀速直线运动，并且B受到水平向左的力和A对B水平向右的摩擦力大小相等，因此C对B的摩擦力大小为零，即B对C的摩擦力大小也为零．故选D．【例13】★★★如图所示，当传送带静止不动时，物体从静止开始滑动，沿传送带从上端A点滑到下端B点所需时间为5分钟；则当皮带轮转动，传送带斜向上匀速运动时，物体从静止开始滑动，沿传送带从上端A点滑到下端B点所需时间为（）A．5分钟B．大于5分钟C．小于5分钟D．无法确定考点：摩擦力大小的影响因素；物体运动状态变化的原因．专题：动态预测题．分析：物体在滑动过程中所用的时间，取决于前后两次它的运动状态是否发生了变化．而运动状态的变化主要取决于物体与接触面之间的阻力的大小，因此，弄清二者之间的阻力非常关键．解答：解：物体两次受到的都是滑动摩擦力，无论物体与传输带相对速度是多大，只要滑动起来，摩擦力就不变了．也就是两次受力相同，运动过程也就相同，因此从A点滑到B点仍用5分钟的时间．故选A．【拓展题】（2014•龙江县二模）放在一辆足够长且表面光滑的平板车上的两个物体，随车一起在水平方向上做匀速直线运动，当车突然停止时，这两个物体在车上将会（不考虑空气阻力）（）A．一定不相碰B．一定相碰C．若两物体质量相等一定相碰D．若两物体质量不相等，一定相碰考点：牛顿第一定律．解析：两物体随车一起做匀速直线运动，当车突然停止时，由于惯性，两个物体仍会保持原来的速度和方向不变，继续向前运动一段距离，因此，它们一定不会相碰．答案：A（多选）下列说法中正确的是（）A．汽车突然开动时，站在汽车上的人会向后仰，是由于人具有惯性B．竖直抛向空中的石块，运动的越来越慢，是由于石块的惯性越来越小C．人沿水平方向推停在水平面上的车，车未动，车受到的推力与摩擦力是一对平衡力D．打乒乓球时，球拍对球施加力的同时球拍也受到球的作用力，这两个力的大小一定相等考点：惯性；平衡力的辨别；平衡力和相互作用力的区分．解析：A、因为原来汽车和乘客都处于静止状态，当汽车突然开动时，汽车向前运动，而人由于惯性还要保持原来的静止状态，所以人会向后倾倒．故A正确；B、竖直抛向空中的石块，运动的越来越慢，但质量不变，惯性不变，故B错误；C、人沿水平方向推停在水平面上的车，车未动，车受到的推力与摩擦力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于同一物体上，是一对平衡力．故C正确；D、打乒乓球时，球拍对球施加力的同时球拍也受到球的作用力，这两个力是相互作用力，所以大小一定相等．故D正确．答案：ACD（多选）下列说法中正确的是（）A．甲物体对乙物体施加力的同时，甲物体也一定受到了力的作用B．两个不接触的物体之间一定没有力的作用C．同一直线上两个力的合力，一定大于其中任意一个分力D．物体的运动状态发生改变，该物体一定受到力的作用考点：力与运动的关系；力作用的相互性；力的合成与应用．解析：A、甲物体对乙物体施加力的同时，由于物体间力的作用是相互的，因此甲物体也一定受到了力的作用，该选项说法正确；B、两个不接触的物体之间也可以有力的作用，例如磁铁和铁钉之间，不接触仍然有磁力的作用，该选项说法不正确；C、同一直线上两个力的合力，当方向相同时，合力等于两个分力之和，一定大于其中任意一个分力；但是当方向相反时，合力等于两个分力之差，可能小于其中的一个分力，该选项说法不正确；D、力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态发生改变，该物体一定受到力的作用，该选项说法正确．答案：ADa、b为截面完全相同的直角楔形物体，分别在垂直于斜边的恒力F1、F2作用下静止在相同的竖直墙面上，如图所示．下列说法正确的是（）A．a、b受力个数一定相等B．b受到的摩擦力小于a受到的摩擦力C．a、b所受摩擦力方向一定沿墙面向上D．F1、F2大小不一定相等考点：摩擦力的大小．解析：对a受力分析如图1：除摩擦力外的三个力不可能平衡，故一定有摩擦力．故a受四个力．除摩擦力外对b受力分析如图2：除摩擦力外，N，F2，mg三力有可能平衡．沿竖直方向和水平方向分解F2，设F2与竖直方向夹角为α则有：F2cosα=mg…①F2sinα=N…②由①得F2=…③（1）若，F2=没有摩擦力，此时b受3个力．（2）若F2＞，摩擦力向下，b受四个力．（3）若F2＜，摩擦力向上，b受四个力A、当F2=，b只受3个力．而a一定受四个力．故A错误B、由摩擦力公式得，f=μF N，f1=mg+F1cosα，f2=mg﹣F2cosα；f1﹣f2=（F1+F2）cosα＞0，b受到摩擦力小于a受到的摩擦力，故B正确．C、当F2=时，b受到的摩擦力为0，故C错误．—11—D 、F 1和F 2有可能相等，但也有可能不等，故D 正确．答案：BD（多选）如图所示，将两相同的木块a 、b 至于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a 、b 均静止．弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a 所受摩擦力F fa ≠0，b 所受摩擦力F fb =0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（）A ．F fa 大小不变B ．F fa 方向改变C ．F fb 仍然为零D ．F fb 方向向右考点：摩擦力的大小．解析：将右侧细绳剪断，则剪断瞬间，弹簧的弹力的大小不变，速度不能突变，故b 仍静止，弹簧对木块b 作用力方向向左，所以b 所受摩擦力F fb 方向应该向右；由于弹簧弹力不能发生突变，剪断瞬间，弹簧弹力不变，a 的受力的情况不变，所受摩擦力也不变，所以选项AD 正确．答案：AD。

第七节探究---运动和力的关系1、惯性：我们把物体保持不变的性质叫做惯性。

2、惯性定律：一切物体在没有受到作用的时候，总保持状态或状态，这个规律叫做牛顿第一定律，也成为惯性定律。

力是使物体发生变化的原因。

3、惯性是物体的一种固有性，一切物体都有，惯性的大小是由物体的决定的，与物体的运动状态、运动快慢、物体的形状、所处的空间、是否受力无关，物体的越大惯性越大。

惯性的大小可以通过改变物体的来加以改变。

4、惯性和惯性定律的区别：惯性定律是描述物体规律的，惯性是物体本身的一种性，惯性定律是有条件的，惯性是任何物体都具有的。

5、力和惯性的区别：力不是使物体运动的原因，力也不是维持物体运动状态的原因，维持物体运动状态不变的是惯性，力是改变物体的原因。

【知识点】惯性我们把物体保持的性质叫惯性。

一切物体都具有惯性，所以惯性是物体所固有的一种属性。

惯性的大小只与物体的有关，而与物体的运动状态和是否受力等无关。

【对应练习】【填空题】1、行驶的火车中，挂在行李架上的小包突然向前运动，说明火车正在行驶，若小包突然右摆，说明火车正在向转弯．2．(2011江苏泰州)如图10所示，用力击打鸡蛋下面的硬纸片，可以发现硬纸片被击飞而鸡蛋却落在杯中，鸡蛋没有飞出是因为鸡蛋具有；硬纸片被击飞说明力可以改变物体的。

3、摩托车在急驶的过程中是利用飞越障碍的．4、（09浙江雅戈尔）如图所示，在行驶的列车内的水平桌面上，放臵一个气泡水平仪，水平仪的气泡突然向前移动，由此可知，列车的运动状态发生可能发生的变化是加速（“加速”或“减速”）。

5（11〃三明）如图（a）所示，盛有水的烧杯随小车一起水平向右做匀速直线运动，当烧杯中的水面出现如图（b）所示的状态时，则小车此时正在做（迭填“加速”、“减速”或“匀速”）运动，做出上述判断的根据是水具有。

答案：减速惯性6．（2011年安徽省）沿东西方向直线运动的火车突然刹车，车箱里的乘客看到水平桌面上的小球朝着自己滚动过来(如图所示)，这是由于小球具有____的缘故。

探索篇•课题荟萃在“发射”与“回收”实验中，使滑块在水平的气垫导轨上做匀速直线运动，在某时刻将滑块上小槽里小球竖直弹入空中，观察到滑块继续前进，经过一小段时间后，小球仍然落到滑块上的小槽内。

在这个实验中，它仍向前运动，并最终落回到小槽中，也就是说小球向前的运动不需要力来维持。

2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出：必须有力作用在物体上，物体才能运动。

这种观点统治人们的思想有2000年，直到17世纪，意大利科学家伽利略，指出这种说法是错误的。

他通过“侦察”方法，发现了正确的线索，揭示现象的本质，成为物理学的福尔摩斯。

一、伽利略的研究1.伽利略的观点伽利略认为运动的车停下来是由于摩擦力的原因，运动物体减速的原因是摩擦力。

伽利略提出了自己的看法，他指出：物体一旦具有某一速度，如果没有减速的原因，这个速度将保持不变。

2.理想斜面实验从生活中获知，粗糙程度会影响物体的运动，当球从斜面上向下自由运动时，它的速度增大，而向上运动时，速度减小。

伽利略为了说明他对运动与力关系的认识，设计了理想斜面实验，装置图略。

小球沿左边的斜面从静止开始向下运动，小球将“冲”上右边的斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，减小右边斜面的倾角，小球在这个斜面上将达到同一高度，但这时它要运动得远些。

继续减小右边斜面的倾角，球达到同一高度时就会离得更远。

伽利略将此实验外推到将右边斜面放平，得到结论：球将永远运动下去，却不再需要什么力去推动。

这就是说，力不是维持物体运动的原因。

3.针和单摆实验伽利略对摆球摆动现象的实验观察，实验装置如下图：OOO1O1A B C D图1图2图1中摆球从某位置释放，做弧线运动，到达最低点，并继续向前做弧线运动，到达与释放处几乎等高的位置，图2摆球前段运动与图1相同，继续运动到摆线的一段被挡住后，摆球仍然能运动至与释放处几乎等高的位置。

图2中改变针的位置，小球都试图到达与释放处等高的位置。

实验中选密度大的摆球，可减小阻力对实验的影响。

伽利略在研究运动和力的关系时用到的方法1.引言1.1 概述概述：伽利略（Galileo Galilei）是意大利著名的数学家、物理学家和天文学家，同时也是科学方法论的先驱者之一。

他的学术贡献之一就是研究运动和力的关系，并提出了一种革命性的研究方法。

伽利略的方法在当时引起了广泛的关注，并为后来的科学研究奠定了基础。

伽利略的研究主要集中于物体的运动以及作用于物体上的力。

他通过自己设计和实施一系列的实验，系统地研究了物体在不同情况下的运动规律，如斜面上滚动的物体、自由落体等等。

他的实验方法基于准确的观测、精确的测量以及严谨的数学分析，使得他能够获得准确的结果。

伽利略的研究方法与传统的权威观点截然不同。

在当时，许多人相信自然界的运动是由神秘力量所决定的，而不可理解也不可预测。

然而，伽利略认为这种观点是错误的，他坚信运动和力之间存在着可测量的关系，可以通过科学方法予以研究和解释。

伽利略的方法不仅仅依赖于实验证据，他还运用了直观的思维和理性的推理来解释实验结果。

通过观察和思考，伽利略得出了许多重要结论，如自由落体的运动规律、惯性的概念以及斜面上物体的滑动规律等。

这些结论对于后来的物理学发展产生了深远的影响。

伽利略的方法对于科学研究的影响和意义是巨大的。

他的实验方法和思维方式成为了科学研究的范式，推动了科学方法的革新和发展。

他的成就在物理学、天文学以及其他领域都产生了深远的影响，为后来的科学家铺平了道路。

通过对伽利略的研究背景与实验方法的介绍，我们可以更好地理解他在运动和力关系研究中所采用的研究方法的重要性以及对科学发展的影响。

本文将在接下来的内容中详细探讨伽利略的研究背景和实验方法，并探讨他的成就对于现代科学的意义。

文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章的结构是指整篇文章按照一定的逻辑顺序组织和展示内容的方式。

一个良好的结构可以使读者更好地理解和接受文章的思想和论点。

本文分为引言、正文和结论三大部分，下面将详细介绍每个部分的内容和作用。

9.3 力和运动的关系知识点一 力的作用效果1．力虽然看不见，但力作用在物体上能产生一定的作用效果 (1)力可以改变物体的形状：作用在物体上的力可以使物体发生形状上的改变（形变）。

(2)力可以改变物体的运动状态：力可以使运动的物体变为静止，也可以使静止的物体变为运动，力还能使物体的运动方向发生改变。

物体的速度或方向发生改变就意味着其运动状态发生改变。

2．力的作用效果与力的大小、方向、作用点这三个因素有关运动员在足球比赛中踢出的“香蕉球”和“直线球”，其运动轨迹和旋转情况各不相同，这主要是由于踢球时用力的方向和作用点不同，从而产生了不同的效果。

【例题精析】【例1】下列过程中，有一个力的作用效果与其他三个不同类，它是 ( )A ．把橡皮泥捏成不同造型B ．进站的火车受阻力缓缓停下C ．苹果受重力竖直下落D ．用力把铅球推出【例2】如图9-3 -2所示，物体运动状态发生改变的是 （ ）【实战演练】1．贵州2台经常报道车祸的发生，大部分是酒驾所导致，交警常用酒精测试仪测驾驶员的酒精浓度，下列说法正确的是 ( )A ．车被撞变形说明力可以改变物体的运动状态B ．交警闻到味道是分子不停的作无规则的运动C ．力只能使物体发生形变D ．力只能改变物体的运动状态特别警示 (1)力是改变物体运动状态的原因，当物体的运动状态发生变化时，物体一定是受到了非平衡力的作用；(2)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体一定受到平衡力的作用；而“二力平衡”的条件是“同物、等大、反向、共线”，关键要抓住“同物”的条件。

2．以下是生活中常见的几种现象，其中因物体受力而改变运动状态的是：①用力揉面团，面团的形状发生改变；②篮球撞击篮板被弹回来；③用力握小皮球，球变瘪了；④一阵风把地面上的灰尘吹得漫天飞舞 ( )A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④知识点二 力与运动的关系1．力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态不需要力来维持 物体运动状态的维持，靠物体本身具有的惯性，因为一切物体都具有保持原来运动状态的性质。

力与运动的关系探究在物理学中，力与运动是密不可分的关系。

力是指可以改变物体状态的推动或拉动作用，而运动是指物体在空间中位置或状态的改变。

本文将探讨力与运动之间的关系，并从不同的角度加以分析。

一、牛顿第一定律牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出在没有外力作用时，物体将保持现有的状态，即保持静止或匀速直线运动。

换句话说，物体的运动状态不会自发地改变，除非有外力作用。

例如，当我们用力推动一个静止的球体时，球体在推力作用下开始运动。

同样地，如果我们给一个匀速运动的球体施加力，它的速度将发生改变，可能会加速或减速。

这一定律描述了力与物体运动之间的关系。

二、牛顿第二定律牛顿第二定律表达了力与物体运动之间的定量关系。

它可以用公式F=ma表示，其中F是物体所受的力，m是物体的质量，a是物体的加速度。

根据这个定律，物体的加速度正比于作用在物体上的力，反比于物体的质量。

这个定律可以用一个简单的例子来说明。

当我们用同样的力推动两个物体，质量较小的物体将比质量较大的物体有更大的加速度。

因为质量较大的物体对于同样的力具有更大的惯性，所以需要更大的力才能产生相同的加速度。

三、牛顿第三定律牛顿第三定律指出，任何作用力都有一个相等大小但方向相反的反作用力。

这一定律强调了力的相互作用性质。

例如，当我们踩踏地面时，我们对地面施加了向下的力，地面则对我们施加了向上的反作用力。

这种相互作用的力使得我们能够保持平衡，并且不会无限地下沉。

同样地，当我们划船时，我们通过划桨向后施加了一个向后的力，船则对我们施加了一个向前的反作用力，使得船向前运动。

四、力对运动的影响从牛顿的定律可以看出，力对物体的运动产生直接影响。

当一个物体受到一个力时，它将发生加速度的变化，进而导致速度或位置的改变。

另外，不仅大小和方向不同的力会对运动产生影响，不同的力施加方式也会导致不同的运动效果。

例如，当我们用一个恒定的力推动物体时，物体将产生匀加速运动。

而如果我们施加变化的力，物体的运动将变得复杂，可能产生加速度的变化或者非直线运动。

专题运动与力的关系第1节牛顿第一定律1、理解力与运动的关系。

（重点）2、理解牛顿第一定律，认识惯性与质量的关系。

（重点）3、惯性与质量的关系（难点）2.伽利略的斜面实验实验得出的结论是伽利略通过实验与合理猜想相结合的产物。

3.牛顿第一定律（1）定义：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

（2）惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。

4.惯性与质量①不受力时，惯性表现为“保持”“原来的”运动状态，有“惰性”的含义。

②受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变。

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系1、怎样测量物体的加速度。

（重点）2、平衡摩擦力和测量物体所受的合外力。

（重点）3、对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法。

（难点）4、指导学生选器材、设计方案、进行实验、作出图像、得出结论。

（难点）1.实验方法用控制变量法，保持物体的质量不变，测量物体在大小不同的力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系；保持力的大小不变，测量质量不同的物体在相同的外力作用下的加速度，探究加速度与物体质量的定量关系。

2.实验过程探究一：加速度与力的关系保持小车质量不变，改变力的大小，分别计算对应加速度的大小，并绘制F—a图像，根据图像为过原点的直线，可以确定加速度与力成正比例关系。

探究二：加速度与质量的关系 保持砝码质量不变，改变小车质量的大小，分别计算对应加速度的大小，并绘制m1—a 图像，根据图像为过原点的直线，可以确定加速度与质量成反比例关系。

结论：a 与F 成正比，a 与m 1成反比。

第3节 牛顿第二定律1.理解牛顿第二定律（重点）2.用牛顿第二定律求解瞬时加速度（难点）3.应用牛顿第二定律解决实际问题（难点）1.牛顿第二定律（1）定义：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

高中物理备考知识清单--运动和力的关系【思维导图】【知识清单】一、牛顿第一定律（一）理想实验的魅力1．亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。

2．伽利略的理想实验（1）斜面实验：如图所示，让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将“冲”上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将到达原来的高度．减小第二个斜面的倾角，小球运动的距离更长，但所达到的高度相同。

当第二个斜面最终变为水平面时，小球将永远运动下去。

（2）推理结论：力不是（选填“是”或“不是”）维持物体运动的原因。

3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

（二）牛顿第一定律1．牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2．运动状态改变即速度发生变化，有三种情况：（1）速度的方向不变，大小改变。

（2）速度的大小不变，方向改变。

（3）速度的大小和方向同时改变。

3．对牛顿第一定律的理解（1）定性揭示了力和运动的关系：①力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。

②物体不受外力时的运动状态：匀速直线运动状态或静止状态。

（2）揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性。

因此牛顿第一定律也叫惯性定律。

（3）牛顿第一定律是牛顿在总结前人工作的基础上得出的，是在理想实验的基础上加以科学抽象和逻辑推理得到的，但其得到的一切结论经过实践证明都是正确的。

（4）牛顿第一定律无法用实验直接验证．它所描述的是一种理想状态，即不受外力的状态。

4．惯性（1）物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性．牛顿第一定律也被叫作惯性定律．（2）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。

（三）惯性与质量物体惯性大小仅与质量有关，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与物体是否运动、运动快慢等因素均无关。

核心素养视角下中美高中物理教材的比较研究以 运动和力的关系 为例王宝成(南京航空航天大学苏州附属中学ꎬ江苏苏州２１５０００)摘㊀要:基于物理学科的核心素养ꎬ文章以中美两国物理教材中具有代表意义的 运动和力的关系 这一章节知识点作为主要研究对象ꎬ从情境创设㊁知识建构㊁实验设置和问题编制四个角度进行比较研究ꎬ明确了两版教材的优势与不足ꎬ指出教师在教学活动中应吸取的美版教材的优点ꎬ结合新人教版教材的特色ꎬ开展物理教学ꎬ有效地培养学生的物理核心素养.关键词:核心素养ꎻ中美教材ꎻ高中物理中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)３６－００８３－０３收稿日期:２０２３－０９－２５作者简介:王宝成(１９９２.９－)ꎬ男ꎬ安徽省淮北人ꎬ研究生ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.基金项目:苏州工业园区 十四五 教育科研课题 基于物理核心素养的中美高中主流物理教材的比较研究 (课题编号:ＳＹＫ２０２１００７)㊀㊀随着我国新课改的不断深化ꎬ创新优化各个学科的教材设计已成为重中之重.同时ꎬ不少教育工作者开始了国内与国外教材的比较探究工作ꎬ通过分析中外教材存在的异同ꎬ找到优化本国教学方案的路径.本文选择了国内２０１９年修订的新人教版高中物理教材和美国教材«物理:原理与问题»第二版ꎬ基于核心素养视角ꎬ比较分析运动和力相关内容呈现的异同点ꎬ希望能给高中物理教师们提供教学参考ꎬ促进学生物理核心素养的发展.１情境创设的比较分析物理概念的建立㊁规律的探究㊁定理的发现等都需要在真实的物理情境中完成.以«运动和力的关系»这一章节的教材为例ꎬ通过比较和提炼两版教材中关于物理情境的素材ꎬ我们可以发现ꎬ两者的章前部分㊁正文部分㊁章末部分都具有分析意义ꎬ具体对比见表１.从情境创设的数量上看ꎬ新人教版物理教材在章节初始阶段就加强了情境的导入.通过章前引言㊁名人名言㊁问题导入等形式引导学生主动思考ꎬ以问题为驱动力ꎬ进行主题式探究.而美版教材中的起步实验㊁物理在你身边也可以显化教学目标ꎬ从而让学生明确本章的大致内容.表１㊀中美两国教材 运动和力的关系 的情境创设数量对比版本中版美版类型章前部分章前引言名人名言问题导入背景概览内容提要起步实验物理在你身边正文部分思考与讨论拓展学习探究实验起步实验迷你实验物理实验物理挑战章末部分复习与提高测评数量１２１１㊀㊀引入环节ꎬ让学生能够对本章的重要内容有初步的了解ꎬ同时激发学生的内在学习动机ꎬ这种设置使教材内容逐步递进ꎬ结构清晰ꎬ更易理解ꎬ是一个极佳的编排方式[１].但在情境上的类型来看ꎬ美版教材列举了全部的学习内容和知识点ꎬ注重在知识３８形成的过程中创设情境.而新人教版教材更着重问题驱动教学ꎬ能在实际情境中激发学生的学习兴趣ꎬ有效落实物理核心素养.２知识构建的比较分析从知识构建方面对中美物理教材进行比对分析ꎬ有助于培养学生的科学思维ꎬ进一步提升学生的物理核心素养.通过比较中美物理教材中«运动和力的关系»这一章节的知识点编排情况ꎬ如图１㊁图２所示ꎬ我们可以发现两版教材在知识点的展开顺序具有一定的可比性:图１㊀美版物理教材中 运动和力的关系的知识点构建流程图２㊀新人教版物理教材中 运动和力的关系 的知识点构建流程对比发现ꎬ中美两国物理教材关于 运动和力的关系 板块都设置了多个章节内容ꎬ但是在展开顺序上有明显区别.从图中可以看出ꎬ美版教材在一维力章节中介绍了力和受力分析图㊁合力㊁加速度和力㊁牛顿第二定律㊁牛顿第一定律以及惯性和平衡状态６个小节ꎬ在二维力章节中又介绍了矢量㊁摩擦力㊁二维力.而新人教版教材中ꎬ在 运动和力的关系 这一章节内容开始之前ꎬ就先学习了上一章节相互作用 力的基本知识ꎬ进而开始下一章节牛顿第一定律㊁牛顿第二定律㊁牛顿运动定律的应用和超重与失重的学习.从总体上看ꎬ中美物理教材都采用了相同的知识编排结构ꎬ先简单介绍力学的相关知识ꎬ再详细分析牛顿运动定律的具体内容.而新人教版教材在上一章节以重力㊁弹力㊁摩擦力等常见力切入ꎬ再讲解力的示意图㊁力的分解与合成以及力的运算的相关知识点.因此ꎬ我们可以发现新人教版物理教材更注重知识点的系统性ꎬ强调知识架构的逻辑完整[２]ꎻ而美版教材在知识编排顺序方面ꎬ讲究循序渐进㊁由易到难ꎬ两者都符合学生的认知规律ꎬ在一定程度上均能提升学生的物理思维能力.３实验设置的比较分析实验是物理教学的重要基础ꎬ它能够锻炼学生的动手操作能力ꎬ提高科学探究水平ꎬ真实的物理实验探究是培养学生物理核心素养的有效途径[３].比较并提炼两版教材中«运动和力的关系»章节的相关物理实验可以发现ꎬ两版本教材在实验内容和实验环节均有差异.美版教材实验内容包括探究力㊁加速度和速度的关系㊁电梯里的力等ꎬ而新人教版教材涉及的实验包括探究加速度与力㊁质量的关系㊁用动力学方法测质量等多个物理实验.两者在这一章节的实验设计中ꎬ均选取了有关探究加速度与力㊁质量的关系的实验ꎬ但大部分实验内容还是有区别的.美版教材以探究定理和方法㊁研究经典物理知识为主ꎻ新人教版教材通过选择更贴近实际生活的实验内容ꎬ旨在让学生发现物理与生活之间的联系ꎬ锻炼学生在实际生活中应用各项物理知识的综合能力.实验环节部分见表２.从表２中可以看出ꎬ除了实验必备的基础环节:实验思路㊁实验方案㊁实验数据和实验结论外ꎬ美国教材中的②③⑥⑦⑨等实验环节都是国内教材中缺乏的.其中ꎬ安全警示主要是为了提示学生在使用过程中应当注意的安全守则ꎬ保证实验过程中不会出现安全事故.实验器材是为了让学生对实验所需要的器材提前准备ꎬ保证实验顺利完成ꎬ进一步拓展课本上的基础知识点.生活中的物理学可以帮助学生将所学的物理学知识灵活应用ꎬ在生活中完成知识点的闭环.物理在你身边则是４８利用互联网拓展学生所学知识ꎬ提高学生兴趣的同时丰富学生眼界.这些环节都可以让学生在进行物理实验时更有安全意识和责任感ꎬ培养学生严谨的科学态度ꎬ帮助学生形成科学探究方面的学科核心素养.表２㊀中美两版教材实验环节对比物理教材版本中版美版实验环节①实验思路②物理量的测量③实验方案选择④进行实验⑤数据分析⑥方法汇总①实验目标②安全警示③实验器材④实验步骤⑤分析㊁结论与应用⑥进一步探索⑦生活中的物理学⑧数据交流⑨物理在你身边４习题编制的比较分析习题是物理课本的重要内容ꎬ也是检验学生是否掌握知识点的核心关键[４].考虑到习题在物理教学中的重要指导意义ꎬ有必要从习题编制方面对中美教材进行比较分析.对比结果见表３.表３㊀中美两版教材中习题对比通过对比可以发现ꎬ相较于美版教材ꎬ新人教版教材中课中习题形式多样ꎬ且都是需要学生自主交流的开放性问题ꎬ可以有效开发学生的思维ꎻ而美版教材中的课中习题数量较多ꎬ且以传统习题为主ꎬ旨在培养学生正确的解题思维和严谨的科学态度.在课后习题板块中ꎬ新人教版物理教材课后习题数量明显少于美版教材.美版教材的课后习题数量众多ꎬ形式多样ꎬ也有较详细的种类划分ꎬ包括分析题㊁解释题㊁概念题㊁选择题㊁填空题㊁图解题ꎬ可以有效锻炼学生的计算能力和知识点掌握情况.设置过多的习题会降低学生学习兴趣ꎬ新人教版教材与实际结合较为紧密ꎬ虽然划分了不同层次但仍具有一定难度ꎬ着重考查学生的综合能力和物理核心素养.同时ꎬ新人教版教材在习题素材的选择上更加生活化ꎬ有利于激发学生的学习兴趣ꎬ习题的种类也更加的多样化ꎬ其中包含了生活中常见现象的解释性问题㊁实验综合性问题等ꎬ有利于培养学生多样化的科学思维方式.通过对比发现ꎬ中美高中物理教材在«运动和力的关系»这一章节的情境创设㊁知识构建㊁实验设置和习题编制四个方面差异明显ꎬ各有优缺.新人教版教材注重知识编排的系统性和逻辑思维的严谨性ꎻ美版教材实验环节相对丰富ꎬ注重实验的开放性.因此ꎬ核心素养视角下的中美高中物理教材的对比分析ꎬ有助于教师在实际教学过程中充分融合各版本教材的亮点ꎬ拓宽自己的教学思路ꎬ从而创造性开展物理教学.参考文献:[１]黄小敏.基于核心素养的中美高中物理教材比较研究[Ｄ].黄石:湖北师范大学ꎬ２０１９.[２]曾银标ꎬ徐斌ꎬ陈浩.对中美两套高中物理教材例㊁习题的比较分析[Ｊ].物理教学探讨ꎬ２０１５ꎬ３３(０５):７１－７４.[３]农艳鸯.中美高中物理教材中科学方法呈现方式比较研究[Ｄ].西安:陕西师范大学ꎬ２０１７.[４]廖伯琴ꎬ罗军兵ꎬ马兰ꎬ向娟.高中物理教材习题难度国际比较[Ｊ].物理教学探讨ꎬ２０１７ꎬ３５(１１):１－４.[责任编辑:李㊀璟]５８。