🛞 八年级下册 · 第8章《运动和力》

牛顿第一定律 → 二力平衡 → 摩擦力 · 阻力越小走得越远，力不是维持运动的原因

🎯 学习目标：通过斜面小车实验知道阻力对物体运动的影响；理解牛顿第一定律的内容和得出方法；知道什么是惯性，会用惯性解释生活现象。

1.1 探究：阻力对物体运动的影响点击切换表面

先点"▶ 播放"看毛巾表面，再依次点"棉布""木板"，比较小车停下的位置。

接触面阻力大小小车运动的距离
毛巾最大最短
棉布较大较长
木板最小最长
✅ 实验结论：平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远。
💡 科学推理（理想实验）：如果表面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将永远以恒定不变的速度做匀速直线运动。这个结论无法直接由实验得到，是在实验基础上科学推理出来的。
⚠️ 两处"控制变量"要记牢：①同一辆小车从斜面同一高度由静止滑下——保证到达水平面的初速度相同；②只改变水平面的材料——只让阻力这一个因素变化。

1.2 牛顿第一定律（惯性定律）推理得出

力不是维持运动的原因——这是本章最重要的观念转变。

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。
由于它揭示了一切物体都有惯性，所以又叫惯性定律。
  • "一切物体"：对所有物体都适用，没有例外；
  • "没有受到力的作用"：包括真的不受力，也包括物体受到的力相互平衡（合力为零）的情况；
  • "或"：原来静止的仍保持静止，原来运动的就以原来的速度做匀速直线运动，两种状态只能取其一，取决于物体原来的运动状态；
  • 牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过科学推理概括出来的，不能用实验直接验证。

亚里士多德（错误）

必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，运动的物体就会停下来。
他把"摩擦阻力"的影响忽略了。

伽利略 → 牛顿（正确）

运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力。力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
⚠️ 易错："物体不受力就一定静止" ✘ ——若物体原来在运动，不受力时会保持匀速直线运动。

1.3 惯性 与 惯性现象只与质量有关

惯性：物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。
要点内容
谁有惯性一切物体在任何情况下都有惯性：固体、液体、气体；运动的、静止的；受力的、不受力的
大小量度惯性的大小只由质量决定：质量越大，惯性越大
与速度无关惯性大小与速度无关！速度大只是"不容易停下来"的表现，不能说"速度越大惯性越大"
是性质不是力惯性是物体的一种属性，不是力。不能说"受到惯性作用""惯性力""物体产生惯性"，只能说"由于惯性""具有惯性"
现象惯性解释
汽车突然刹车，乘客向前倾人的下半身随车减速，上半身由于惯性保持原来的运动状态继续前进
汽车突然起步，乘客向后仰人的下半身随车前进，上半身由于惯性保持原来的静止状态
拍打衣服上的灰尘拍打使衣服运动，灰尘由于惯性保持静止，于是与衣服分离
锤头松了，把锤柄撞击地面锤柄突然停止，锤头由于惯性继续向下运动，于是套紧
跳远时要助跑起跳后人由于惯性保持向前的运动状态，可以跳得更远
📝 解释惯性现象的"四步答题模板"
① 明确研究对象原来的运动状态（原来跟谁一起运动/静止）；
② 指出某部分（或某物）因受力而改变了运动状态；
③ 另一部分由于惯性要保持原来的运动状态；
④ 说明结果（向前倾 / 向后仰 / 分离 / 套紧）。
注意用词："由于惯性"，绝不能写成"受到惯性力"。
⚠️ 在匀速直线行驶的火车上竖直向上跳起，人仍落回原处——因为人在水平方向由于惯性保持与火车相同的速度，人和车水平方向上没有发生相对位置的变化。
关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（　）
A 错：绝对光滑的表面不存在，无法直接实验验证；B 错：也可能做匀速直线运动；C 错：力是改变物体运动状态的原因。
下列关于惯性的说法中，正确的是（　）
一切物体任何情况下都有惯性，惯性大小只与质量有关，与速度、受力情况、运动状态都无关。限速是因为速度大时动能大、制动距离长，不是因为惯性变大。
🎯 学习目标：知道什么是平衡状态和平衡力；掌握二力平衡的四个条件；会用二力平衡的知识分析问题；能区分二力平衡与相互作用力。

2.1 力与运动关系总览承上启下

把第①节的牛顿第一定律与本节的二力平衡放在一起看，关系一目了然。

物体的受力情况物体的运动状态对应的物理规律
不受力（理想情况）保持静止　或　匀速直线运动牛顿第一定律：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
受平衡力（合力为零）保持静止　或　匀速直线运动（即平衡状态）二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
受非平衡力（合力不为零）运动状态发生改变：速度大小改变，或运动方向改变，或两者同时改变力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因

① 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。
物体受平衡力时的运动情况，与不受力时完全相同。

② 二力平衡的条件

同体（同一物体）、等大（大小相等）、反向（方向相反）、共线（同一直线）——四个条件缺一不可，此时合力为零。

③ 力与运动的关系

力是改变物体运动状态的原因。物体运动状态是否改变，取决于它受到的合力是否为零，而不是取决于是否受力。
✅ 一句话总结：合力为零（含不受力）→ 运动状态不变（静止或匀速直线运动）；合力不为零 → 运动状态改变。这就是牛顿第一定律与二力平衡的共同内核。

2.2 平衡状态 与 二力平衡的条件同体等大反向共线

注意：匀速直线运动也是平衡状态，此时合力为零，不需要力来"维持"运动。

平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态。
平衡力：物体处于平衡状态时所受的力叫平衡力，此时合力为零。
二力平衡：物体在两个力的作用下保持平衡状态。
二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

口诀：同体、等大、反向、共线

  • 同体——作用在同一个物体上；
  • 等大——两力大小相等；
  • 反向——两力方向相反；
  • 共线——两力在同一条直线上。
  • 四个条件缺一不可！

二力平衡的推论

  • 物体处于平衡状态 ⇔ 受平衡力（合力为零）；
  • 已知其中一个力，就能求出另一个力：大小相等、方向相反；
  • 物体静止或匀速直线运动 → 可用二力平衡求未知力；
  • 反之：不受力或受平衡力 → 保持静止或匀速直线运动。
常见情景一对平衡力关系
书静止在水平桌面上书受的重力 G 与桌面对书的支持力 F支F支 = G
吊灯静止悬挂灯受的重力 G 与绳的拉力 FF = G
汽车在水平路面匀速直线行驶（水平方向）牵引力 F 与阻力 fF = f
跳伞运动员匀速下降重力 G 与空气阻力 ff = G
木块被弹簧测力计水平匀速拉动拉力 F 与滑动摩擦力 ff = F

2.3 交互：逐条检验二力平衡的条件拖动滑块

四个滑块分别控制两力的大小、方向和是否共线，观察哪一条被破坏后就不再平衡。

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二力平衡条件：同体 + 等大 + 反向 + 共线　⇔　合力为零
是否平衡
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合力大小
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⚠️ 四个条件缺一不可。只要有一条不满足，两个力就不是平衡力，合力不为零，物体的运动状态一定会改变。
💡 两个力方向相反、大小相等但不在同一直线上时，物体会发生转动，同样不是平衡状态。

2.4 二力平衡 与 相互作用力的区别同体 or 异体

一对平衡力（如书的重力 G 与支持力 F支）

  • 作用在同一个物体上（都作用在书上）；
  • 大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
  • 两个力的性质可以不同（重力与弹力）；
  • 一个力消失，另一个力可以继续存在（抽走桌子，重力仍在）；
  • 合力为零，物体处于平衡状态。

一对相互作用力（如书对桌面的压力与桌面对书的支持力）

  • 分别作用在两个不同的物体上（一个在桌上，一个在书上）；
  • 大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
  • 两个力的性质一定相同（都是弹力）；
  • 同时产生、同时消失；
  • 不能求合力，因为不作用在同一个物体上。
比较项二力平衡相互作用力
作用物体同一个物体（同体）两个不同的物体（异体）
大小相等相等
方向相反相反
是否共线是是
力的性质可以不同一定相同
依赖关系一个消失，另一个可存在同生同灭
唯一区别看是否作用在同一个物体上！——
✅ 判断秘诀：只看一句话——两个力是不是作用在同一个物体上。同体 → 平衡力；异体 → 相互作用力。
📝 辨析：书静止在水平桌面上，涉及哪几对力？
① 平衡力：书受到的重力 G（地球施） 与 桌面对书的支持力 F支（桌面施）——都作用在书上。
② 相互作用力：书对桌面的压力 F压（作用在桌面上） 与 桌面对书的支持力 F支（作用在书上）。
③ 相互作用力：地球对书的重力 G 与 书对地球的吸引力。
数值上 G = F支 = F压，但"重力"与"压力"不是同一个力，也不是相互作用力！
一本书静止放在水平桌面上，下列各对力中属于平衡力的是（　）
平衡力必须作用在同一物体上。B 中两个力都作用在书上，等大反向共线 → 平衡力。C、D 是同一对相互作用力（分别作用在桌面和书上）；A 中两力分别作用在书和桌面上，也不是平衡力。
跳伞运动员在空中匀速竖直下降，运动员和伞的总重为 800 N，则他受到的空气阻力为（　）
匀速直线运动 → 处于平衡状态 → 重力与空气阻力是一对平衡力，大小相等、方向相反：f = G = 800 N，方向竖直向上。
🎯 学习目标：知道摩擦力的概念、方向和分类；通过实验探究知道滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度有关；知道增大和减小摩擦的方法。

3.1 摩擦力的概念、方向与分类阻碍"相对"运动

注意"相对"二字：判断方向时要先确定物体相对于接触面向哪边运动。

摩擦力：两个相互接触的物体，当它们相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动（或相对运动趋势）的力，这种力叫摩擦力，用 f 表示。
  • 产生条件：① 两物体相互接触并相互挤压（有压力）；② 接触面粗糙；③ 有相对运动或相对运动的趋势。三条缺一不可；
  • 方向：总是与物体相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，并沿着接触面；
  • 摩擦力不一定是阻力！它阻碍的是"相对"运动，有时正是动力（如人走路、传送带送货、汽车驱动轮受到的摩擦力）。
分类发生条件大小特点实例
静摩擦力有相对运动趋势但没有相对运动随外力变化，可由二力平衡求出用力推没推动的桌子；手握住杯子；传送带上随带匀速运动的货物
滑动摩擦力一个物体在另一个物体表面上滑动与压力大小和接触面粗糙程度有关拖动木箱；用橡皮擦字；滑滑梯
滚动摩擦力一个物体在另一个物体表面上滚动在压力相同时，远小于滑动摩擦力轮子、滚珠轴承
⚠️ 典型判断：用 20 N 的水平力推桌子没推动，桌子受到的静摩擦力 = 20 N（与推力平衡），不是由压力和粗糙程度决定；若把推力增大到 30 N 仍没推动，静摩擦力就变成 30 N。

3.2 探究：影响滑动摩擦力大小的因素拖动滑块

分别改变"压力"和"接触面"，看 f 怎样变化；再改变"接触面积"，会发现 f 完全不变。

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匀速直线拉动时：f = F拉（二力平衡）　影响 f 的因素：压力大小、接触面粗糙程度
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粗糙程度 μ
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滑动摩擦力 f = μF压
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匀速拉动时弹簧测力计示数 F
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结论：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关：压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
✅ 本演示按 f = μ F压 计算（μ 表示粗糙程度）。初中只需掌握定性结论。
⚠️ 滑动摩擦力的大小与接触面积无关，与运动速度无关，与拉力大小也无关（只要还在滑动）。
💡 实验要点：① 用控制变量法；② 必须沿水平方向匀速直线拉动木块，由二力平衡得 f = F拉；③ 匀速拉动很难控制，改进方法：固定木块、拉动下面的长木板，此时无论木板是否匀速，木块都处于静止（平衡）状态，读数更稳定。

3.3 增大与减小摩擦的方法生活应用

增大摩擦的方法

  • 增大压力：用力握紧瓶子、刹车时用力捏闸；
  • 增大接触面粗糙程度：轮胎和鞋底刻花纹、雪天在车轮上缠防滑链、体操运动员抹镁粉；
  • 变滚动为滑动：汽车紧急刹车时抱死车轮。

减小摩擦的方法

  • 减小压力：搬重物时减轻负载；
  • 使接触面更光滑：给机器上油、打磨表面；
  • 变滑动为滚动：装滚动轴承、给箱子装轮子；
  • 使接触面彼此分离：加润滑油、气垫船、磁悬浮列车。
生活实例目的采用的方法
自行车轮胎有花纹增大摩擦增大接触面粗糙程度
自行车轴承内装滚珠减小摩擦变滑动为滚动
自行车刹车时用力捏闸增大摩擦增大压力
给自行车链条加机油减小摩擦使接触面彼此分离
磁悬浮列车悬空行驶减小摩擦使接触面彼此分离
气垫船减小摩擦用气体把接触面隔开
📝 例题：用 5 N 的水平拉力使木块在水平桌面上做匀速直线运动。（1）此时摩擦力多大？（2）若拉力增大到 8 N，摩擦力变为多少？
（1）匀速直线运动 → 拉力与摩擦力是一对平衡力，f = F = 5 N。
（2）拉力增大到 8 N 后木块加速运动，但压力和接触面粗糙程度都没变，所以滑动摩擦力仍是 5 N（此时合力 = 8 N − 5 N = 3 N，方向与运动方向相同）。
牢记：f = F 只在匀速直线运动（或静止被拉着）时才成立，它是测量方法，不是决定因素。
⚠️ 假如没有摩擦：人无法走路、车无法行驶和刹车、钉子会从墙里掉出、笔无法握住、绳子打不成结。摩擦既有有害的一面，也有有益的一面。
关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　）
A、B 错：滑动摩擦力与速度、接触面积都无关；D 错：摩擦力方向与相对运动方向相反，摩擦力有时是动力（如人走路时脚受到向前的摩擦力）。
用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，示数为 3 N。下列判断正确的是（　）
匀速直线运动 → 拉力与摩擦力二力平衡，f = F = 3 N，方向与运动方向相反；C 错：加砝码后压力增大，摩擦力变大；D 错：压力和粗糙程度都没变，摩擦力仍为 3 N。