内容正文:
2024-2025学年苏科版物理八年级下学期期中复习知识串讲(培优版)【2024●新教材】
专题02 力
(知识梳理+易错点拨+重难点考点讲练+压轴题专练 共38题)
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:力的概念 2
知识点02:形变和弹力 2
知识点03:力的测量 3
知识点04:重力的大小和方向 4
知识点05:力的示意图 5
知识点06:摩擦力产生的条件和影响因素 5
知识点07:探究影响摩擦力大小因素实验 6
知识点08:摩擦力的利用和防止 7
知识点09:力的作用是相互性的 7
知识点10:作用力与反作用力 8
易错点拨 查漏补缺 8
重点难点 考点讲练 10
考点01:弹力的概念 10
考点02:弹簧测力计的原理 11
考点03:探究弹簧测力计的测力原理 11
考点04:探究重力的大小与质量的关系 12
考点05:重力的计算 13
考点06:重力的示意图 14
考点07:重力方向竖直向下的应用 14
考点08:摩擦力的大小 15
考点09:摩擦力的示意图 16
考点10:测量滑动摩擦力 16
考点11:探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验 17
考点12:增大有益摩擦的方法 18
考点13:减小有害摩擦的方法 18
考点14:力的相互性 19
压轴专练 拔尖冲刺 20
知识点01:力的概念
1.力的概念:力是物体对物体的作用。力的符号是F。
2.力产生的条件
(1)必须有两个或两个以下的物体。
(2)物体间必须有相互作用(可以不接触)。
3.力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”。
特别提醒
(1)力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在。
(2)力是物体对物体的作用,力的存在就至少需要两个物体。
(3)不接触也可以产生力:例如磁铁间的吸引力,受到的重力等。
知识点02:形变和弹力
1.形变:物体形状的改变叫作形变。
(1)如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状,那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。
(2)如果形变的物体在撤去外力后不能恢复原来形状,那么该物体所发生的这种形变叫作塑性形变。
特别提醒
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性。
2.弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的小小与弹性形变的小小有关;在弹性限度内,弹性形变越小,弹力越小。
特别提醒
弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
知识点03:力的测量
1.测量仪器:弹簧测力计。
2.弹簧测力计构造:弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。
(1)弹簧:显示力的小小。
(2)挂钩:挂被测物体。
(3)刻度盘:表示出刻度。
(4)指针:表示力的小小。
(5)吊环:便于手握。
(6)外壳:固定弹簧。
3.弹簧测力计原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
4.弹簧测力计使用之前
(1)拉动弹簧:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
(2)了解量程:知道测量力的最小范围(量程)是少少。
(3)明确分度值:了解弹簧测力计的刻度。知道每一小格,最小一格表示少少牛(N)。
(4)校零:检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
5.弹簧测力计使用之中
(1)不能超量程使用.(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外)(补充说明:因为超量程使用可能会损坏弹簧测力计,并且造成塑性形变,导致误差。而且超量程使用了,会导致测不出准确的力,比如一个6N的力,你用一个量程为5N的弹簧测力计测,指针指向5N,但是实际下是6N,就产生了误差。)
(2)同方向:测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线下,且弹簧不能靠在刻度盘下.
(3)视线要与刻度盘垂直
6.弹簧测力计使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
7.弹簧测力计的读数:待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
特别提醒
(1)弹簧测力计一端用力另一端固定和两端同时拉效果是相同的。
(2)将弹簧测力计测量物体重量的时候,物体处于平衡状态,那么弹簧测力计所受合力为0。
(3)读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的小格数和小格数,从而得出力的小小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带下单位。
知识点04:重力的大小和方向
1.重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
特别提醒
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2.重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
(1)重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。g的含义是质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球下与地球纬度高低有关,不同星球下g也不同,在地球下g=9.8N/kg)。
(2)对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一;根据物体的质量估测它的重力小小。例如:一个鸡蛋的质量在50g左右,两个鸡蛋的质量约100g,受到的重力约1N。
(3)探究重力大小跟什么因素有关的实验
测量工具:弹簧测力计和天平。
结论:物体所受重力与质量成正比。
g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越小。
特别提醒
重力与质量的区别与联系
(1)质量是指物体所含物质的多少,重力是指物体由于受到地球的吸引而产生的力。
(2)质量是物质的一种属性,与物体所处的状态、物体的形状、位置、温度无关;重力随地理位置的变化而发生变化。
(3)质量只有大小,没有方向,重力的方向总是竖直向下。
(4)质量通常用“m”表示,重力通常用“G”表示。
(5)质量的单位是国际单位制中的基本单位,“千克”(kg),重力的单位属于倒出单位,“牛顿”简称“牛”(N)。
(6)质量的测量工具是天平,重力是一种力,力的测量工具是弹簧测力计。
3.重力的方向:竖直向下(指向地心)。
特别提醒
1、重力的方向总是竖直向下的,竖直向下是指和物体所在处水平面垂直向下的方向,应注意“竖直向下”与“垂直向下”是有区别的,“垂直向下”是指垂直于某个平面向下;重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态无关。
2、重力的方向总是竖直向下的应用举例
(1)工人师傅在砌墙时,常常利用重锤线来检验墙身是否竖直。
(2)骑自行车时,遇到下坡路,即使不蹬自行车,车辆还能继续滑行。
(3)利用天平称量物体的重量。
(4)水平仪检测墙体是否水平。
知识点05:力的示意图
1.重力的作用点—重心:重力在物体下的作用点叫重心。
特别提醒
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心下。
(2)重心的位置不一定总在物体下,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(3)提高稳度的方法:一是增小支持面,二是降低重心。
2.力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
特别提醒
(1)力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变)。
3、力的示意图:用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
特别提醒
(1)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
知识点06:摩擦力产生的条件和影响因素
1.摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。
2.影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越小摩擦力越小,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越小。
3.静摩擦大小:静摩擦力是当相互接触的两个物体相对镜子,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
特别提醒
物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(镜子),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线下的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
知识点07:探究影响摩擦力大小因素实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件;
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验器材:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面。
3、器材作用及图像
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
4、实验步骤
步骤①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
步骤②在木块下面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板下面,保持木块下的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5、实验结论及应用
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越小,滑动摩擦力越小。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越小。
特别提醒
(1)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
知识点08:摩擦力的利用和防止
1.摩擦力的种类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体下发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对镜子时产生的摩擦力。
2.增小有益摩擦的方法
(1)增小接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做下花纹。
(2)增小压力,如骑自行车捏闸的力越小,摩擦力越小。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
3.减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
特别提醒
(1)解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可;例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力小;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增小或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增小或减小摩擦的方法与途径。
知识点09:力的作用是相互性的
1、力的作用是相互的:由于力是一个物体对另一个物体的作用,因此力不能脱离物体而存在;当我们讨论某一个力时,一定涉及两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体;施力物体在施力的同时也受到受力物体对它的作用,即施力物体同时也是受力物体。
特别提醒
(1)当受力物体受到一个力的作用时,同时也给施力物体一个力,这两个力互称为作用力与反作用力。
(2)相互作用的力一定是同性质的力。例如,压力和支持力都是弹力,物体和接触面间的摩擦力等等。
知识点10:作用力与反作用力
1.两个物体间的作用力与反作用力有以下特点
(1)大小相等,方向相反,作用在同一直线下,但是作用在两个物体下。
(2)同时产生,同时消灭,同时增小,同时减小。
(3)性质相同,如小孩对墙的力是推力,墙对小孩的力也是推力。
(4)施力物体和受力物体必须成对出现。
2.相互作用力的关系:大小相等,方向相反,作用在同一条直线下,作用在两个不同的物体下。(简记:等小、反向、共线、异物)。
特别提醒
(1)力是物体对物体的作用,只要有力的作用,就一定有施力物体和受力物体,一个物体对别的物体施加了力,它同时也受到其他物体对它的反作用力。
1.力是物体对物体的作用,力的产生至少涉及两个物体。
2.力不能脱离物体存在,力是物体对物体的作用,产生力的两个物体一定发生了作用。
3.受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的形态,物体的这种特性叫弹性。
4.如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状,那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。
5.两物体相互接触,且相互挤压时,才会产生弹力。
6.弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
7.确保每次实验前弹簧测力计的指针都指在零位。注意弹簧的弹性限度,避免超过其弹性范围。
8.弹簧测力计的原理:弹簧所受拉力越小弹簧的伸长就越长;在弹性限度内,弹簧的伸长与所受到的拉力成正比。
9.读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的小格数和小格数,从而得出力的小小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带下单位。
10.错误分析:
1)未调零:如果弹簧测力计在使用前未进行调零操作,且指针在零刻线的下方或下方,那么测量结果将会偏小或偏小。因为需要一定的外力才能使指针指到零刻度线,但这些力在刻度下并未体现出来。
2)超过量程:如果被测的力超过了弹簧测力计的量程,那么测力计将无法准确测出该力的小小,并且可能会导致测力计损坏。因此,在选择测力计时,应确保其量程能够满足测量需求。
3)测量方向不一致:如果被测力的方向与弹簧测力计的轴线方向不一致,那么测量结果将会产生误差。因此,在测量时,应确保力的方向与轴线方向保持一致。
4)读数错误:如果在读数时视线未与刻度盘垂直或与指针未相平,那么将会导致读数误差。因此,在读数时,应保持错误的视角和姿势。
11.地球附近的物体都受到重力作用。
12.重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。
13.重力的施力物体是地球。
14.在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。
15.物体所受的重力跟它的质量成正比。
16.在同一纬度处,随着海拔的增加,向心力增小,导致万有引力与向心力的合力减小,从而使g值减小。然而,当海拔不变时,纬度增加会导致向心力的相对半径减小,从而使向心力减小,合力增小,因此g值增小。
17.常见的重力估测:一个黑板擦约重为1N学生的重力约为500N、一个鸡蛋约重0.5N、物理教科书约重2N、铅笔约重0.05N、一头大象的重约50000N、一个篮球约重5N、一个苹果约重2N。
18.重力在物体下的作用点叫做重心,物体重心的位置和物体的形状、材料以及是否均匀有关。均匀、规则物体的重心在它的几何中心下。物体的重心可能不在物体下,如一个密度均匀的金属环的重心在环所形成圆的圆心下。
19.重心的位置并不是固定不变的。它随质量的分布变化而变化。如将一块质地均匀的圆铁饼偏离圆心的地方去掉一小块,则铁饼的重心就要发生变化。
20.力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果。
21.在研究问题是只改变其中需要研究的那一个量,而其余的量保持不变。
22.正确、有序的画出研究对象的受力示意图是先画出非接触的力,一般是重力;再找接触的力;然后检查所画的力,找到每一个力是否有施力物体;最后检查分析结果与物体所处状态是否相符。
23.摩擦力的产生需要满足三个条件:(1)两物体相互接触、挤压(2)接触面粗糙(3)两物体发生相对运动或相对运动趋势。
24.三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
25.影响摩擦力大小的两个因素:
1)摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越小摩擦力越小。
2)摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
26.判断滑动摩擦力的方向很容易,而静摩擦力的方向,除了利用定义还可以采用下面的方法进行判断:
1)假设法:产生静摩擦力的条件是物体间有相对滑动的趋势,静摩擦力的方向则与物体间相对滑动趋势的方向相反.因此要确定静摩擦力的方向,必须先要判断物体间相对滑动的趋势的方向。
所谓假设法就是假设接触面是光滑的,确定两物体的相对滑动方向,从而确定静摩擦力的方向。
2)用平衡条件判断:有些物体间的相对滑动趋势不明显,用假设法也不易判断静摩擦力的方向,但如果物体处于平衡状态.则可用物体平衡条件来判断物体是否受静摩擦力.其方向如何。
3)由运动状态判断:有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关,因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的摩擦力的方向。
27.影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
28.增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
29.减小摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动代替滑动。
30.相互性(相互作用力):任何两个物体之间的作用总是相互的,施力物体同时也一定是受力物体。
31.作用力和反作用力没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。
32.这一对力是作用在不同物体下,不可能抵消。
33.作用力和反作用力必须是同一性质的力。
34.相互作用力作用在两个物体下,各自产生效果,不能抵消。虽然大小相等,但效果不一定相同。例如,拔河时,承受力小的队伍破坏性更小。
考点01:弹力的概念
【例题精讲】现有两个大小相同、制作材料不同的小球,为了比较它们的弹性好坏,应选择下列中的哪一个方案?( )
A.手触摸小球,感觉哪一个球较软,软的小球弹性好
B.让两球从同一高处静止下落,反弹高的小球弹性好
C.把两球从同一高处向地面掷,反弹高的小球弹性好
D.把两球向墙壁扔去,反弹后离墙壁远的小球弹性好
【巩固训练一】如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,下列有关“弹簧形变产生的力”的描述正确的是( )
A.弹簧对手的拉力 B.手对弹簧的拉力
C.墙对弹簧的拉力 D.以上说法都不正确
考点02:弹簧测力计的原理
【例题精讲】如图所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时,正对刻度10,挂上100N重物时,正对刻度30.当弹簧挂50N重物时,自由端所对刻度应是 ;若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端悬挂的重物为 N。
【巩固训练一】如图,在使用弹簧测力计测量物体的重力时,没有应用到的知识是( )
A.二力平衡的条件
B.物体受到的拉力是由于弹簧发生弹性形变而产生的
C.在弹性限度内、弹簧的伸长量与所受的拉力成正比
D.物体所受的重力与质量成正比
考点03:探究弹簧测力计的测力原理
【例题精讲】如图“探究弹性细绳的伸长量与外力的定量关系”,R1和R2是固定在细绳上的两个标识,现将左端A固定,用弹簧测力计将右端B向右拉,R1、R2和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示,已知细绳始终处于弹性限度内。
(1)图乙中弹簧测力计的示数为 N;细绳对弹簧测力计的拉力是因为 (选填“细绳”或“弹簧测力计”)的形变产生的。
(2)由数据可知,在弹性限度内,弹性细绳是 (选填“均匀”或“不均匀”)伸长的,若将图丁中B端再向右拉动1cm,此时弹簧测力计示数F= N。
(3)A端不固定,手拉绳两端使绳处于伸长状态,当标识R1位于5cm处时,A端向左、B端向右,让绳两端沿绳所在直线方向同时匀速运动,要使R1仍位于5cm处,则A、B两端移动的速度之比vA:vB= 。
【巩固训练一】某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量Δx,根据多组测量数据作出的图线如图乙所示。
(1)当在两根橡皮筋上都悬挂重力为5N的物体时,橡皮筋A的伸长量比橡皮筋B的伸长量多 cm。
(2)分别用两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,则用橡皮筋 (选填“A”或“B”,下同)制成的测力计量程大,用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度高。
考点04:探究重力的大小与质量的关系
【例题精讲】在探究重力大小与质量的关系实验中,小明用如图所示的弹簧测力计测量物体的重力,该弹簧测力计的分度值为 N,图中所测物体的重力为 N。记录多次实验的质量、重力数据后,可通过以下两种方法分析数据,总结结论。方法一:计算重力与质量的 ,发现接近一个定值。方法二:作出 的关系图像,发现是正比例函数的图像。
【巩固训练一】在“探究重力与质量的关系”的实验中:
(1)使用弹簧测力计测重力前,应先将测力计在 方向调零。
(2)把钩码挂在弹簧测力计上,当钩码 时,弹簧测力计的示数等于钩码所受重力的大小。
(3)下表是研究物体所受的重力跟物体的质量的关系实验得到的数据。通过计算处理数据可以完成实验,则表格中(a)处的内容为 。
实验序号
质量m/kg
重力G/N
(a)
1
0.1
0.98
2
0.2
1.96
3
0.3
2.94
(4)根据表中数据可知:重力和质量的比值是g=9.8N/kg,以下描述正确的是 。
A.1kg=9.8kg
B.重1N的物体质量为9.8kg
C.质量为1kg的物体所受重力为9.8N
考点05:重力的计算
【例题精讲】如图所示,一铝质工件悬挂在弹簧测力计下,请根据所学知识完成下面的问题。
(1)求出该工件的质量;(g取10N/kg)
(2)若该工件的体积为200cm3,试通过计算判断工件是否空心()。
【巩固训练一】建筑工地需要400m3的沙石,为了估测沙石的密度,用一只空桶平装满一桶沙石,测得桶中的沙石质量为52kg,再用这只桶装满一桶水,测得桶中水的质量为20kg,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)桶中水的重力是多少?
(2)沙石的密度是多少?
考点06:重力的示意图
【例题精讲】重5N的木块放在斜面上静止不动,用力的示意图画出木块受的重力。
【巩固训练一】如图所示为小芳放风筝时的情景,O点为风筝的重心,请画出风筝所受重力的示意图。
考点07:重力方向竖直向下的应用
【例题精讲】为了纪念伟大的物理学家 对经典力学做出的巨大贡献,人们用他的名字命名力的单位。如图所示,建筑工人在砌墙时常用铅垂线来检查墙壁是否竖直,这是利用了 。
【巩固训练一】某兴趣小组在探究“影响物体重力大小的因素”和“判断重力方向”的实验中,进行了如下的实验探究。
(1)在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如表:
①在探究过程中,需要的测量工具有 、 。
②分析表中实验数据,得出的结论是: 。
③分析表中实验数据,图甲中能正确描述物体所受的重力大小G与质量m关系的图像是 (选填字母符号)。
被测物体
质量m(kg)
重力G(N)
(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
9.8
(2)该组同学在探究重力方向时,实验装置如图乙所示,操作如下:
①将该装置放在水平桌面上后,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向不变,剪断悬线OA,小球竖直下落。从以上实验现象分析得到:重力的方向总是 。
②建筑工人在砌墙时,用如图丙所示的水平仪检查砌的墙是否水平。若空气泡偏向A端,则表示A端墙面的位置 (选填“偏高”或“偏低”)。
考点08:摩擦力的大小
【例题精讲】如图所示,木块A和B叠放在水平地面上,在大小为10N的水平拉力F作用下A和B一起向右做匀速直线运动。地面对木箱B的摩擦力为 N,方向是 ,木块A (选填“受”或“不受”)摩擦力。
【巩固训练一】水平皮带传输装置如图所示,O1为主动轮,O2为从动轮。当主动轮顺时针匀速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上,开始时,物体在皮带上滑动,当它到达位置C后停止滑动,直到传送到目的地B端。在传送过程中,若皮带与轮不打滑,则关于物体受的摩擦力和图中P、Q两处(在O1、O2连线上)皮带所受摩擦力方向的正确说法是( )
①在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处皮带受向上的静摩擦力。
②在CB段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处皮带受向上的静摩擦力。
③在CB段物体不受静摩擦力,Q处皮带受向下的静摩擦力。
④在AC段物体受到水平向右的滑动摩擦力,P、Q两处皮带始终受向下的静摩擦力。
A.①③ B.③④ C.②③ D.①④
考点09:摩擦力的示意图
【例题精讲】如图,小刚正在用力水平向右推动木箱,画出木箱所受摩擦力的示意图。
【巩固训练一】如图所示木块从水平面冲上斜面并向上运动,用力的示意图画出这个过程中木块受到斜面的摩擦力。
考点10:测量滑动摩擦力
【例题精讲】如图甲所示,小明用弹簧测力计水平拉木块,使木块先后两次沿水平木板滑动相同的路程。如图乙所示是他两次拉动同一木块得到的路程随时间变化的图像。不计空气阻力,下列说法中错误的是( )
A.两次木块都做匀速直线运动
B.两次木块受到的摩擦力一样大
C.两次弹簧测力计的示数一样大
D.第2次弹簧测力计的示数更小
【巩固训练一】如图所示,用6N的水平拉力F拉动物体A在水平地面上向右匀速运动,物体B静止不动,弹簧测力计示数为2N,下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力大小为4N,方向水平向右
B.B对A的摩擦力大小为2N,方向水平向右
C.地面对A的摩擦力大小为4N,方向水平向左
D.地面对A的摩擦力大小为6N,方向水平向左
考点11:探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验
【例题精讲】在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的操作过程中,小明发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如图所示,此过程中,木块处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;木块受到桌面的支持力 (选填“大于”“等于”或“小于”)木块受到的重力。
(多选)【巩固训练一】如图所示,在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用F=6N的水平拉力拉木板B以1m/s的速度向左匀速直线运动,固定A的测力计示数如图。下列说法中正确的是( )
A.木板B对木块A的摩擦力大小为2.4N,方向水平向右
B.若小明以2m/s的速度拉动木板B,测力计示数会变大
C.木板B在运动的过程中受到地面的摩擦力为3.6N,方向水平向右
D.不添加任何器材,此装置还可研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系
考点12:增大有益摩擦的方法
【例题精讲】如图所示是我国古代劳动人民利用滚木巧妙移动巨石的情景。下列措施中,改变摩擦力大小的方法与此相同的是( )
A.给门轴的合页加润滑油
B.矿泉水瓶盖上刻有竖条纹
C.用力捏车闸可以使自行车更快地停下来
D.许多机器的转动部分都安装了滚动轴承
【巩固训练一】如图所示的四幅图中,下列说法错误的是( )
A.甲图,用力捏车闸是通过增大压力增大摩擦力
B.乙图,滚动轴承内圈与外圈之间用滚动代替滑动减小了摩擦力
C.丙图,冰壶运动员在刷冰时,使冰面刷得有坡度,从而冰壶滑得快
D.丁图,滴加润滑油是使接触面之间形成油膜来减小摩擦力
考点13:减小有害摩擦的方法
【例题精讲】向自行车转轴处加润滑油,是为了 (选填“增大”或“减小”)摩擦;运动着的自行车停下来,需要用力进行刹车,刹车采取的是 的方法来增大摩擦,此时刹皮与车轮间的摩擦是 (选填“有害”或“有利”)的。
【巩固训练一】盐城市区支付宝共享单车几乎遍布了每个小区,极大方便了市民的出行。自行车上为了减小摩擦的地方是( )
A.自行车把手为橡胶材质
B.自行车轮胎上刻有凹凸的花纹
C.在自行车轮轴处加润滑油
D.自行车刹车时用力捏闸
考点14:力的相互性
【例题精讲】2023年10月26日,搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F”运载火箭在酒泉(如图所示)发射成功。点火后,推动火箭离开发射底座向上运动的力的施力物体是( )
A.火箭的发动机 B.喷出的燃气
C.火箭下方的空气 D.火箭下方的底座
【巩固训练一】如图为嫦娥六号探测器着陆月球背面及智能采样情景。安全着陆发动机喷射“火焰”的方向与探测器运动方向 (选填“相同”、“相反”),这主要原理是利用 。专家推测在2024年6月25日嫦娥六号将携带2kg的月壤样品抵达地球,月壤样品从月球抵达地球其质量将 (“不变”或“变大”)。
1.物理老师上课时演示了一个实验,如图,将一细棒从苹果中间穿过,初始时细棒竖直、苹果静止,然后用铁锤猛地敲击棒的上端,对敲击过程中现象的描述,下列说法正确的是( )
A.苹果受到向下的摩擦力,相对细棒向上移动
B.苹果受到向下的摩擦力,相对细棒向下移动
C.苹果受到向上的摩擦力,相对细棒向上移动
D.苹果受到向上的摩擦力,相对细棒向下移动
2.关于力的概念,下列说法中错误的是( )
A.力是物体对物体的作用
B.物体的重心不一定在物体上
C.接触的物体间不一定有弹力
D.摩擦力一定阻碍物体的运动
3.下面关于力的几种说法中,正确的是( )
A.不接触的物体之间一定没有力的作用
B.施力物体同时一定也是受力物体
C.重力的作用点一定在物体上
D.摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
4.文明饲养宠物狗是每个爱狗人士需要做到的。其中要求:宠物狗外出时,必须用牵引绳牵引。此时狗受到的拉力的施力物体是( )
A.人 B.牵引绳 C.地球 D.狗
5.宋代《营造法式》记载对木梁的要求是“凡梁之大小,各随其广分为三分,以二分为厚。”即当矩形木梁横截面的高宽比为3:2时,它的承重能力最强。疯狂物理跨学科小组用图甲所示的方式测试木材的承重能力,实验过程中木材的形变都是弹性形变。
(1)三根用同种木材制成的木梁,长度、横截面积大小均相同,按图乙所示的三种方式使用,其中承重能力最强的是 (填序号);
(2)为提高木梁的承重能力,可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料,效果最好的粘贴位置是 ;
A.木梁的顶面
B.木梁的底面
C.木梁的侧面
D.效果都一样
(3)木材发生形变时,中间位置的形变量最大,一般用中间位置的形变量x来表示整段木材的形变量。木材的形变系数为E,其计算式为,其中l为木材的长度,h和b分别为木材横截面的高和宽,F为施加在木材上的压力。现代建筑设计要求木梁的形变量不大于木梁长度的,以保障房屋的安全。一根木梁长为4m,横截面高为0.1m,宽为0.06m,所用木材的形变系数为1×1010N/m2,则该木梁的最大承重为 N。
6.一个瓶身为圆柱形的玻璃瓶(厚度不计)内装有600g的水,将瓶盖盖好后正放和倒置时水面到瓶底的距离如图所示;现在向瓶内投入24个完全相同玻璃球(每个玻璃球质量为18g)后水面刚好与瓶口相平,玻璃瓶的容积是 cm3;玻璃球的密度是 g/cm3。一个玻璃球的重力为 N。(g=10N/kg)
7.利用弹簧做了如下两个小实验。如图甲所示,一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中,他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示,图中oa段和cd段为直线。则据此图可知,在ab段,小球所受重力 弹力(选填“大于”、“等于”或“小于”),弹力大于重力的时间段为 ;如图丙所示,A、B两根相同的轻弹簧,分别与物块的上下表面相连接,B弹簧的下端与地面连接。起初A弹簧处于自由长度,B弹簧的压缩长度为ΔL。现用手将A弹簧缓慢上提,使B弹簧承受物重的,B弹簧仍处于压缩状态,那么,A弹簧的上端应向上提起的距离为 。
8.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的A、B、C三个实验。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做 运动,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)相对于A实验,B实验中木块上加砝码是为了增大 (选填“砝码对木块”、“木块对木板”或“木板对桌面”)的压力,A、B两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关; 两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,这里使用的研究方法是: 。
(3)小明认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,于是他在上述A实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后进行探究,这种做法 (选填“正确”或“错误”),理由是 。
(4)小丽同学对实验装置进行改进,如图D所示,重复实验,发现效果更好。实验中,小丽同学 (一定/不一定)要匀速拉动长木板。
9.实验小组要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,他们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面所受的压力大小;②接触面的粗糙程度;③接触面积的大小。通过如图所示实验操作验证这些猜想:
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块时,必须让木块在水平方向上做 运动;
(2)如果要验证猜想②,应该选择 和 两幅图所示的实验步骤来操作,根据实验结果可得出结论:在其他因素相同的情况下, ,滑动摩擦力越大。
(3)要验证猜想③,将木块切去一半,重复甲的操作过程,如图丁所示。比较甲和丁的实验结果,于是小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论 (填“可靠”或“不可靠”),理由是 。
(4)多次改变砝码质量,重复实验,记录数据,作出木块受到的滑动摩擦力f与木块和长木板间压力F的关系图象如图戊中的①;在长木板上铺上毛巾重复上述实验,则f和F的关系图象可能为图丁中的 (选填“①”“②”或“③”);
(5)完成图甲所示实验时,小明进行了两次正确的操作,两次木块运动的速度分别为va、vb,所受的摩擦力分别为fa、fb。已知va>vb,则fa (选填“>”“<”或“=”)fb;
(6)在探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,小明发现甲、丙两次实验弹簧测力计示数差距较小,下列改进措施可行的有 。
A.增大丙实验中弹簧测力计的拉力
B.仅将丙实验中的木块换成质量更大的木块
C.仅将丙实验中的棉布换成粗糙程度更大的毛巾
D.在丙实验的木块上放一个与乙实验相同的砝码,并将弹簧测力计的示数与乙比较
10.一个体积为30cm3的铜球重力是0.89N。(铜的密度为8.9×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)请通过计算说明此球是实心的,还是空心的?
(2)若是空心的,则空心部分体积是多大?
(3)若将空心部分注满水后,整个铜球总重力是多少?
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:力的概念 2
知识点02:形变和弹力 2
知识点03:力的测量 3
知识点04:重力的大小和方向 4
知识点05:力的示意图 5
知识点06:摩擦力产生的条件和影响因素 5
知识点07:探究影响摩擦力大小因素实验 6
知识点08:摩擦力的利用和防止 6
知识点09:力的作用是相互性的 7
知识点10:作用力与反作用力 7
易错点拨 查漏补缺 8
重点难点 考点讲练 10
考点01:弹力的概念 10
考点02:弹簧测力计的原理 11
考点03:探究弹簧测力计的测力原理 12
考点04:探究重力的大小与质量的关系 14
考点05:重力的计算 16
考点06:重力的示意图 17
考点07:重力方向竖直向下的应用 17
考点08:摩擦力的大小 19
考点09:摩擦力的示意图 20
考点10:测量滑动摩擦力 21
考点11:探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验 22
考点12:增大有益摩擦的方法 23
考点13:减小有害摩擦的方法 25
考点14:力的相互性 25
压轴专练 拔尖冲刺 26
知识点01:力的概念
1.力的概念:力是物体对物体的作用。力的符号是F。
2.力产生的条件
(1)必须有两个或两个以下的物体。
(2)物体间必须有相互作用(可以不接触)。
3.力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”。
特别提醒
(1)力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在。
(2)力是物体对物体的作用,力的存在就至少需要两个物体。
(3)不接触也可以产生力:例如磁铁间的吸引力,受到的重力等。
知识点02:形变和弹力
1.形变:物体形状的改变叫作形变。
(1)如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状,那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。
(2)如果形变的物体在撤去外力后不能恢复原来形状,那么该物体所发生的这种形变叫作塑性形变。
特别提醒
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性。
2.弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的小小与弹性形变的小小有关;在弹性限度内,弹性形变越小,弹力越小。
特别提醒
弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
知识点03:力的测量
1.测量仪器:弹簧测力计。
2.弹簧测力计构造:弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。
(1)弹簧:显示力的小小。
(2)挂钩:挂被测物体。
(3)刻度盘:表示出刻度。
(4)指针:表示力的小小。
(5)吊环:便于手握。
(6)外壳:固定弹簧。
3.弹簧测力计原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
4.弹簧测力计使用之前
(1)拉动弹簧:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
(2)了解量程:知道测量力的最小范围(量程)是少少。
(3)明确分度值:了解弹簧测力计的刻度。知道每一小格,最小一格表示少少牛(N)。
(4)校零:检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
5.弹簧测力计使用之中
(1)不能超量程使用.(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外)(补充说明:因为超量程使用可能会损坏弹簧测力计,并且造成塑性形变,导致误差。而且超量程使用了,会导致测不出准确的力,比如一个6N的力,你用一个量程为5N的弹簧测力计测,指针指向5N,但是实际下是6N,就产生了误差。)
(2)同方向:测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线下,且弹簧不能靠在刻度盘下.
(3)视线要与刻度盘垂直
6.弹簧测力计使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
7.弹簧测力计的读数:待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
特别提醒
(1)弹簧测力计一端用力另一端固定和两端同时拉效果是相同的。
(2)将弹簧测力计测量物体重量的时候,物体处于平衡状态,那么弹簧测力计所受合力为0。
(3)读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的小格数和小格数,从而得出力的小小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带下单位。
知识点04:重力的大小和方向
1.重力:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
特别提醒
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2.重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
(1)重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。g的含义是质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球下与地球纬度高低有关,不同星球下g也不同,在地球下g=9.8N/kg)。
(2)对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一;根据物体的质量估测它的重力小小。例如:一个鸡蛋的质量在50g左右,两个鸡蛋的质量约100g,受到的重力约1N。
(3)探究重力大小跟什么因素有关的实验
测量工具:弹簧测力计和天平。
结论:物体所受重力与质量成正比。
g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越小。
特别提醒
重力与质量的区别与联系
(1)质量是指物体所含物质的多少,重力是指物体由于受到地球的吸引而产生的力。
(2)质量是物质的一种属性,与物体所处的状态、物体的形状、位置、温度无关;重力随地理位置的变化而发生变化。
(3)质量只有大小,没有方向,重力的方向总是竖直向下。
(4)质量通常用“m”表示,重力通常用“G”表示。
(5)质量的单位是国际单位制中的基本单位,“千克”(kg),重力的单位属于倒出单位,“牛顿”简称“牛”(N)。
(6)质量的测量工具是天平,重力是一种力,力的测量工具是弹簧测力计。
3.重力的方向:竖直向下(指向地心)。
特别提醒
1、重力的方向总是竖直向下的,竖直向下是指和物体所在处水平面垂直向下的方向,应注意“竖直向下”与“垂直向下”是有区别的,“垂直向下”是指垂直于某个平面向下;重力的方向不受其他作用力的影响,与物体的运动状态无关。
2、重力的方向总是竖直向下的应用举例
(1)工人师傅在砌墙时,常常利用重锤线来检验墙身是否竖直。
(2)骑自行车时,遇到下坡路,即使不蹬自行车,车辆还能继续滑行。
(3)利用天平称量物体的重量。
(4)水平仪检测墙体是否水平。
知识点05:力的示意图
1.重力的作用点—重心:重力在物体下的作用点叫重心。
特别提醒
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心下。
(2)重心的位置不一定总在物体下,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(3)提高稳度的方法:一是增小支持面,二是降低重心。
2.力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
特别提醒
(1)力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变)。
3、力的示意图:用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
特别提醒
(1)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
知识点06:摩擦力产生的条件和影响因素
1.摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。
2.影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越小摩擦力越小,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越小。
3.静摩擦大小:静摩擦力是当相互接触的两个物体相对镜子,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
特别提醒
物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(镜子),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线下的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
知识点07:探究影响摩擦力大小因素实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件;
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验器材:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面。
3、器材作用及图像
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
4、实验步骤
步骤①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
步骤②在木块下面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板下面,保持木块下的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5、实验结论及应用
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越小,滑动摩擦力越小。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越小。
特别提醒
(1)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
知识点08:摩擦力的利用和防止
1.摩擦力的种类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体下发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对镜子时产生的摩擦力。
2.增小有益摩擦的方法
(1)增小接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做下花纹。
(2)增小压力,如骑自行车捏闸的力越小,摩擦力越小。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
3.减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
特别提醒
(1)解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可;例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力小;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增小或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增小或减小摩擦的方法与途径。
知识点09:力的作用是相互性的
1、力的作用是相互的:由于力是一个物体对另一个物体的作用,因此力不能脱离物体而存在;当我们讨论某一个力时,一定涉及两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体;施力物体在施力的同时也受到受力物体对它的作用,即施力物体同时也是受力物体。
特别提醒
(1)当受力物体受到一个力的作用时,同时也给施力物体一个力,这两个力互称为作用力与反作用力。
(2)相互作用的力一定是同性质的力。例如,压力和支持力都是弹力,物体和接触面间的摩擦力等等。
知识点10:作用力与反作用力
1.两个物体间的作用力与反作用力有以下特点
(1)大小相等,方向相反,作用在同一直线下,但是作用在两个物体下。
(2)同时产生,同时消灭,同时增小,同时减小。
(3)性质相同,如小孩对墙的力是推力,墙对小孩的力也是推力。
(4)施力物体和受力物体必须成对出现。
2.相互作用力的关系:大小相等,方向相反,作用在同一条直线下,作用在两个不同的物体下。(简记:等小、反向、共线、异物)。
特别提醒
(1)力是物体对物体的作用,只要有力的作用,就一定有施力物体和受力物体,一个物体对别的物体施加了力,它同时也受到其他物体对它的反作用力。
1.力是物体对物体的作用,力的产生至少涉及两个物体。
2.力不能脱离物体存在,力是物体对物体的作用,产生力的两个物体一定发生了作用。
3.受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的形态,物体的这种特性叫弹性。
4.如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状,那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。
5.两物体相互接触,且相互挤压时,才会产生弹力。
6.弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
7.确保每次实验前弹簧测力计的指针都指在零位。注意弹簧的弹性限度,避免超过其弹性范围。
8.弹簧测力计的原理:弹簧所受拉力越小弹簧的伸长就越长;在弹性限度内,弹簧的伸长与所受到的拉力成正比。
9.读数时需要观察弹簧测力计的量程和分度值,这有助于准确读取测量值。接着,确定弹簧测力计的示数,这通常涉及到计算零刻度线至指针处的小格数和小格数,从而得出力的小小。视线应与刻度板面垂直,以确保读数的准确性。此外,记录数据时应带下单位。
10.错误分析:
1)未调零:如果弹簧测力计在使用前未进行调零操作,且指针在零刻线的下方或下方,那么测量结果将会偏小或偏小。因为需要一定的外力才能使指针指到零刻度线,但这些力在刻度下并未体现出来。
2)超过量程:如果被测的力超过了弹簧测力计的量程,那么测力计将无法准确测出该力的小小,并且可能会导致测力计损坏。因此,在选择测力计时,应确保其量程能够满足测量需求。
3)测量方向不一致:如果被测力的方向与弹簧测力计的轴线方向不一致,那么测量结果将会产生误差。因此,在测量时,应确保力的方向与轴线方向保持一致。
4)读数错误:如果在读数时视线未与刻度盘垂直或与指针未相平,那么将会导致读数误差。因此,在读数时,应保持错误的视角和姿势。
11.地球附近的物体都受到重力作用。
12.重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。
13.重力的施力物体是地球。
14.在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。
15.物体所受的重力跟它的质量成正比。
16.在同一纬度处,随着海拔的增加,向心力增小,导致万有引力与向心力的合力减小,从而使g值减小。然而,当海拔不变时,纬度增加会导致向心力的相对半径减小,从而使向心力减小,合力增小,因此g值增小。
17.常见的重力估测:一个黑板擦约重为1N学生的重力约为500N、一个鸡蛋约重0.5N、物理教科书约重2N、铅笔约重0.05N、一头大象重约50000N、一个篮球约重5N、一个苹果约重2N。
18.重力在物体下的作用点叫做重心,物体重心的位置和物体的形状、材料以及是否均匀有关。均匀、规则物体的重心在它的几何中心下。物体的重心可能不在物体下,如一个密度均匀的金属环的重心在环所形成圆的圆心下。
19.重心的位置并不是固定不变的。它随质量的分布变化而变化。如将一块质地均匀的圆铁饼偏离圆心的地方去掉一小块,则铁饼的重心就要发生变化。
20.力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果。
21.在研究问题是只改变其中需要研究的那一个量,而其余的量保持不变。
22.正确、有序的画出研究对象的受力示意图是先画出非接触的力,一般是重力;再找接触的力;然后检查所画的力,找到每一个力是否有施力物体;最后检查分析结果与物体所处状态是否相符。
23.摩擦力的产生需要满足三个条件:(1)两物体相互接触、挤压(2)接触面粗糙(3)两物体发生相对运动或相对运动趋势。
24.三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
25.影响摩擦力大小的两个因素:
1)摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越小摩擦力越小。
2)摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
26.判断滑动摩擦力的方向很容易,而静摩擦力的方向,除了利用定义还可以采用下面的方法进行判断:
1)假设法:产生静摩擦力的条件是物体间有相对滑动的趋势,静摩擦力的方向则与物体间相对滑动趋势的方向相反.因此要确定静摩擦力的方向,必须先要判断物体间相对滑动的趋势的方向。
所谓假设法就是假设接触面是光滑的,确定两物体的相对滑动方向,从而确定静摩擦力的方向。
2)用平衡条件判断:有些物体间的相对滑动趋势不明显,用假设法也不易判断静摩擦力的方向,但如果物体处于平衡状态.则可用物体平衡条件来判断物体是否受静摩擦力.其方向如何。
3)由运动状态判断:有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关,因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的摩擦力的方向。
27.影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
28.增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
29.减小摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动代替滑动。
30.相互性(相互作用力):任何两个物体之间的作用总是相互的,施力物体同时也一定是受力物体。
31.作用力和反作用力没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。
32.这一对力是作用在不同物体下,不可能抵消。
33.作用力和反作用力必须是同一性质的力。
34.相互作用力作用在两个物体下,各自产生效果,不能抵消。虽然大小相等,但效果不一定相同。例如,拔河时,承受力小的队伍破坏性更小。
考点01:弹力的概念
【例题精讲】现有两个大小相同、制作材料不同的小球,为了比较它们的弹性好坏,应选择下列中的哪一个方案?( )
A.手触摸小球,感觉哪一个球较软,软的小球弹性好
B.让两球从同一高处静止下落,反弹高的小球弹性好
C.把两球从同一高处向地面掷,反弹高的小球弹性好
D.把两球向墙壁扔去,反弹后离墙壁远的小球弹性好
解:
A、手触摸小球,感觉球的软硬,球的硬度不能决定弹性的大小,所以此方案无法比较。
B、将两球从相同高处静止下落,比较反弹的高度,它们反弹的高度能说明其弹性的大小,反弹高的小球弹性好,所以此方案可行;
C、把两球从同一高处向地面掷,球反弹的高度还与用力的大小有关,所以此方案无法比较;
D、把两球向墙壁扔去,比较反弹的距离,两球反弹的距离除与它们的弹性大小有关外,还与用力的大小有关,所以此方案无法比较;
故选:B。
【巩固训练一】如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,下列有关“弹簧形变产生的力”的描述正确的是( )
A.弹簧对手的拉力 B.手对弹簧的拉力
C.墙对弹簧的拉力 D.以上说法都不正确
解:一根弹簧,一端固定在竖直墙上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,弹簧发生了弹性形变,弹簧产生弹力,弹力的施力物体是弹簧,弹力的受力物体是人手和墙壁;所以弹簧形变产生的力,是弹簧对墙壁的拉力、弹簧对手的拉力,故A正确。
故选:A。
考点02:弹簧测力计的原理
【例题精讲】如图所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时,正对刻度10,挂上100N重物时,正对刻度30.当弹簧挂50N重物时,自由端所对刻度应是 20 ;若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端悬挂的重物为 40 N。
解:
(1)由题,挂上100N重物时弹簧的拉力F1=100N,伸长量ΔL1=30﹣10=20;当挂50N重物时,拉力为F2=50N,
因为在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比,
即,
,
解得ΔL2=10,
自由端所对刻度为10+10=20;
(2)若自由端所对刻线是18,弹簧伸长量ΔL3=18﹣10=8,
因为在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比,
即,
,
解得F3=40N,
弹簧下端悬挂的重物G=F3=40N。
故答案为:20;40。
【巩固训练一】如图,在使用弹簧测力计测量物体的重力时,没有应用到的知识是( )
A.二力平衡的条件
B.物体受到的拉力是由于弹簧发生弹性形变而产生的
C.在弹性限度内、弹簧的伸长量与所受的拉力成正比
D.物体所受的重力与质量成正比
解:弹簧测力计是根据在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比的关系制成的。
当将物体挂在弹簧测力计的挂钩上时,弹簧会对物体有力的作用。因物体间力的作用是相互的,物体也会对弹簧有力的作用,所以弹簧会发生弹性形变。
当物体静止在空中时,其处于平衡状态,则物体所受的拉力与重力是一对平衡力,所以我们可以通过刻度盘直接读出物体的重力大小。
由以上分析可知,在用弹簧测力计测量物体的重力时,选项A、B、C所述的知识都应用到了,选项D所述的知识没有应用到。
故选:D。
考点03:探究弹簧测力计的测力原理
【例题精讲】如图“探究弹性细绳的伸长量与外力的定量关系”,R1和R2是固定在细绳上的两个标识,现将左端A固定,用弹簧测力计将右端B向右拉,R1、R2和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示,已知细绳始终处于弹性限度内。
(1)图乙中弹簧测力计的示数为 1.6 N;细绳对弹簧测力计的拉力是因为 细绳 (选填“细绳”或“弹簧测力计”)的形变产生的。
(2)由数据可知,在弹性限度内,弹性细绳是 均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)伸长的,若将图丁中B端再向右拉动1cm,此时弹簧测力计示数F= 5 N。
(3)A端不固定,手拉绳两端使绳处于伸长状态,当标识R1位于5cm处时,A端向左、B端向右,让绳两端沿绳所在直线方向同时匀速运动,要使R1仍位于5cm处,则A、B两端移动的速度之比vA:vB= 2:1 。
解:(1)由图可知,刻度尺的分度值为1mm,由甲图可知,弹性细绳原长为3.00cm;
由图可知,弹簧测力计的分度值0.2N,由乙图可知,测力计的读数为1.6N;
细绳对弹簧测力计的拉力是因为细绳发生形变产生的;
(2)图乙中,弹性细绳长度为6.00cm,伸长了3.00cm,测力计的示数为1.6N,
图丙中,弹性细绳长度为9.00cm,伸长了6.00cm,测力计的示数为3.2N,
图丁中,弹性细绳长度为12.00cm,伸长了9.00cm,测力计的示数为4.8N,
由以上实验数据可知,在弹性限度内,弹性细绳是均匀伸长的,且伸长量与所受拉力成正比;
若将图丁中B端再向右拉动1cm,弹性细绳长度为13.00cm,伸长了10.00cm,伸长量与所受拉力成正比,弹力为5.3N,超出弹簧测力计范围,弹簧测力计示数为5N;
(3)由图甲可知,R2位于2.00cm时,R1位于1.00cm;
由图乙可知,R2位于4.00cm时,R1位于2.00cm;
由图丙可知,R2位于6.00cm时,R1位于3.00cm;
由图丁可知,R2位于8.00cm时,R1位于4.00cm;
综上可知,R1的长度是R2长度的一半,则当标识R2刚好位于刻度尺上7.00cm位置时,R1位于刻度尺上3.50cm位置
由图甲可知,R2左侧弹性细绳长度为2.00cm,右侧弹性细绳的长度为1.00cm;
由图乙可知,R2左侧弹性细绳长度为4.00cm,右侧弹性细绳的长度为2.00cm;
由图丙可知,R2左侧弹性细绳长度为6.00cm,右侧弹性细绳的长度为3.00cm;
由图丁可知,R2左侧弹性细绳长度为8.00cm,右侧弹性细绳的长度为4.00cm;
综上可知,R2左侧弹性细绳长度是右侧弹性细绳长度的2倍,
则A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动,若发现标识R2不动,由v可知,A、B两端的速度之比为2:1。
故答案为:(1)1.6;细绳;(2)均匀;5;(3)2:1。
【巩固训练一】某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量Δx,根据多组测量数据作出的图线如图乙所示。
(1)当在两根橡皮筋上都悬挂重力为5N的物体时,橡皮筋A的伸长量比橡皮筋B的伸长量多 5 cm。
(2)分别用两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,则用橡皮筋 B (选填“A”或“B”,下同)制成的测力计量程大,用橡皮筋 A 制成的测力计测量的精确程度高。
解:(1)由图乙可得,当拉力为5N时,A的伸长量是10cm,B的伸长量是5cm,故橡皮筋A的伸长量比橡皮筋B的伸长量多10cm﹣5cm=5cm;
(2)测力计是根据在弹性限度范围内,橡皮筋的伸长量与受到的拉力成正比的原理制成的,由图乙可知,A的量程为0﹣10N,B的量程为0﹣15N,则用橡皮筋B制成的测力计量程大;
由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力计测量的精确程度高。
故答案为:(1)5;(2)B;A。
考点04:探究重力的大小与质量的关系
【例题精讲】在探究重力大小与质量的关系实验中,小明用如图所示的弹簧测力计测量物体的重力,该弹簧测力计的分度值为 0.2 N,图中所测物体的重力为 2.6 N。记录多次实验的质量、重力数据后,可通过以下两种方法分析数据,总结结论。方法一:计算重力与质量的 比值 ,发现接近一个定值。方法二:作出 重力与质量 的关系图像,发现是正比例函数的图像。
解:由图可知,该弹簧测力计的分度值为0.2N,图中所测物体的重力为2.6N;
人们要通过分析才能得出结论,计算重力与质量的 比值,发现接近一个定值;通过描点连线,可知,图象为过原点的直线,故为正比例函数图象。
故答案为:0.2;2.6;比值;重力与质量。
【巩固训练一】在“探究重力与质量的关系”的实验中:
(1)使用弹簧测力计测重力前,应先将测力计在 竖直 方向调零。
(2)把钩码挂在弹簧测力计上,当钩码 静止 时,弹簧测力计的示数等于钩码所受重力的大小。
(3)下表是研究物体所受的重力跟物体的质量的关系实验得到的数据。通过计算处理数据可以完成实验,则表格中(a)处的内容为 重力/质量(N/kg) 。
实验序号
质量m/kg
重力G/N
(a)
1
0.1
0.98
2
0.2
1.96
3
0.3
2.94
(4)根据表中数据可知:重力和质量的比值是g=9.8N/kg,以下描述正确的是 C 。
A.1kg=9.8kg
B.重1N的物体质量为9.8kg
C.质量为1kg的物体所受重力为9.8N
解:(1)测量物体重力前,由于重力是竖直向下的,所以应将弹簧测力计在竖直方向调零;
(2)当物体静止时,物体受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等;所以,测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于静止状态;
(3)由表中数据可见:质量增大几倍,重力也相应的增大几倍,故表格第三列的标题应当为重力/质量(N/kg);
(4)根据表中数据可知:重力和质量的比值是g=9.8N/kg,意思是:质量为1kg的物体受到的重力大小为9.8N,故选C。
故答案为:(1)竖直;(2)静止;(3)重力/质量(N/kg);(4)C。
考点05:重力的计算
【例题精讲】如图所示,一铝质工件悬挂在弹簧测力计下,请根据所学知识完成下面的问题。
(1)求出该工件的质量;(g取10N/kg)
(2)若该工件的体积为200cm3,试通过计算判断工件是否空心()。
解:(1)图中测力计的分度值为0.1N,可知工件的重力为G=2.7N,质量m0.27kg=270g;
(2)已知,体积为V=200cm3的实心铝块质量为m=ρV=2.7g/cm3×200cm3=540g>270g,所以球是空心的。
答:(1)求出该工件的质量是270g;
(2)工件是空心的。
【巩固训练一】建筑工地需要400m3的沙石,为了估测沙石的密度,用一只空桶平装满一桶沙石,测得桶中的沙石质量为52kg,再用这只桶装满一桶水,测得桶中水的质量为20kg,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)桶中水的重力是多少?
(2)沙石的密度是多少?
解:(1)桶中水的重力G=m水g=20kg×10N/kg=200N,
(2)因桶装满一桶水时水的体积和桶的容积相等,
所以,桶的容积:
V=V水0.02m3;
用一只空桶平装满一桶沙石的体积:
V沙石=V=0.02m3,
沙石的密度:
ρ沙石2.6×103kg/m3。
答:(1)桶中水的重力是200N;
(2)沙石的密度是2.6×103kg/m3。
考点06:重力的示意图
【例题精讲】重5N的木块放在斜面上静止不动,用力的示意图画出木块受的重力。
解:由题知,木块所受重力大小为5N,重力的方向是竖直向下的,重力的作用点在重心O,据此作图,如下图所示:
【巩固训练一】如图所示为小芳放风筝时的情景,O点为风筝的重心,请画出风筝所受重力的示意图。
解:重力的方向是竖直向下的,从物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
考点07:重力方向竖直向下的应用
【例题精讲】为了纪念伟大的物理学家 牛顿 对经典力学做出的巨大贡献,人们用他的名字命名力的单位。如图所示,建筑工人在砌墙时常用铅垂线来检查墙壁是否竖直,这是利用了 重力的方向总是竖直向下 。
解:为了纪念伟大的物理学家牛顿对经典物理学做出的巨大贡献,人们用他的名字命名力的单位。建筑工人使用铅垂线是利用重力的方向总是竖直向下的来检验墙壁是否竖直。
故答案为:牛顿;重力的方向总是竖直向下。
【巩固训练一】某兴趣小组在探究“影响物体重力大小的因素”和“判断重力方向”的实验中,进行了如下的实验探究。
(1)在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如表:
①在探究过程中,需要的测量工具有 弹簧测力计 、 天平 。
②分析表中实验数据,得出的结论是: 物体所受的重力跟它的质量成正比 。
③分析表中实验数据,图甲中能正确描述物体所受的重力大小G与质量m关系的图像是 B (选填字母符号)。
被测物体
质量m(kg)
重力G(N)
(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
9.8
(2)该组同学在探究重力方向时,实验装置如图乙所示,操作如下:
①将该装置放在水平桌面上后,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向不变,剪断悬线OA,小球竖直下落。从以上实验现象分析得到:重力的方向总是 竖直向下的 。
②建筑工人在砌墙时,用如图丙所示的水平仪检查砌的墙是否水平。若空气泡偏向A端,则表示A端墙面的位置 偏高 (选填“偏高”或“偏低”)。
解:(1)①实验过程中,需要的测量工具有弹簧测力计和天平;
②根据表格中的实验数据,可得出:物体所受的重力跟它的质量成正比;
③表中物体受到重力与质量的比是一定值,物体所受重力的大小与质量的关系图像是过原点倾斜向上的直线,故选:B;
(2)①因为重力的方向总是竖直向下的,所以悬线OA由于受重力的作用就保持竖直方向不变;
剪断悬线OA,小球在竖直向下的重力作用下就会竖直向下运动;从以上实验现象分析得到:重力的方向总是竖直向下的。
②若检查所砌的墙面是否水平,经常用如图所示的水平仪检查,当液体中空气泡居中表示墙面水平,若空气泡在A端,则表示A端的墙面偏高,因为由于重力的原因,水会向低处流,气泡就往高处走;
故答案为:(1)①弹簧测力计;天平;②物体所受的重力跟它的质量成正比;③B;(2)①竖直向下的;②偏高。
考点08:摩擦力的大小
【例题精讲】如图所示,木块A和B叠放在水平地面上,在大小为10N的水平拉力F作用下A和B一起向右做匀速直线运动。地面对木箱B的摩擦力为 10 N,方向是 水平向左 ,木块A 受 (选填“受”或“不受”)摩擦力。
解:将两块木块看成一个整体,这个整体受到水平拉力和地面的摩擦力作用,处于平衡状态,这两个力是一对平衡力,所以地面对B的摩擦力f=F=10N,方向与水平拉力F的方向相反,即水平向左。
拉力作用在木块A上,木块B也随着A向前运动,说明两木块之间也有力的作用,即木块A也受到摩擦力。
故答案为:10;水平向左;受。
【巩固训练一】水平皮带传输装置如图所示,O1为主动轮,O2为从动轮。当主动轮顺时针匀速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上,开始时,物体在皮带上滑动,当它到达位置C后停止滑动,直到传送到目的地B端。在传送过程中,若皮带与轮不打滑,则关于物体受的摩擦力和图中P、Q两处(在O1、O2连线上)皮带所受摩擦力方向的正确说法是( )
①在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处皮带受向上的静摩擦力。
②在CB段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处皮带受向上的静摩擦力。
③在CB段物体不受静摩擦力,Q处皮带受向下的静摩擦力。
④在AC段物体受到水平向右的滑动摩擦力,P、Q两处皮带始终受向下的静摩擦力。
A.①③ B.③④ C.②③ D.①④
解:在AC段,物体受滑动摩擦力带动,相对于地面沿传送带向右做加速运动,相对于传送带向左运动,故所受摩擦力方向水平向右,O1为主动轮,又因为P所在的为主动轮,即轮子带着传送带运动,故传送带相对轮子有向上运动的趋势,可知P处皮带受到的静摩擦力的方向下,O2为从动轮,Q处皮带受向下的静摩擦力;故③④正确,①②错误。
故选:B。
考点09:摩擦力的示意图
【例题精讲】如图,小刚正在用力水平向右推动木箱,画出木箱所受摩擦力的示意图。
解:
由图知,小刚水平向右推木箱,地面阻碍木箱向右运动,所以木箱受到地面对它水平向左的摩擦力,力的作用点可以作用在木箱的重心处,如图所示:
【巩固训练一】如图所示木块从水平面冲上斜面并向上运动,用力的示意图画出这个过程中木块受到斜面的摩擦力。
解:由于物体是沿斜面向上运动,根据摩擦力与相对运动方向相反,故物体受到的摩擦力方向是平行斜面向下,作用点画在物体的重心;如图所示:
考点10:测量滑动摩擦力
【例题精讲】如图甲所示,小明用弹簧测力计水平拉木块,使木块先后两次沿水平木板滑动相同的路程。如图乙所示是他两次拉动同一木块得到的路程随时间变化的图像。不计空气阻力,下列说法中错误的是( )
A.两次木块都做匀速直线运动
B.两次木块受到的摩擦力一样大
C.两次弹簧测力计的示数一样大
D.第2次弹簧测力计的示数更小
解:由s﹣t图象可知,两次木块都做匀速直线运动,在通过的路程相同时,第一次用的时间比第二次用的时间少,根据v可知,木块第一次比第二次运动的速度大;
滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关;两次拉动同一木块沿水平木板滑动时,木块对木板的压力和接触面的粗糙程度都没有变化,故两次木块受到的摩擦力相等;因为木块做匀速直线运动,拉力与摩擦力平衡,所以两次的拉力相等,故ABC正确,故D错误。
故选:D。
【巩固训练一】如图所示,用6N的水平拉力F拉动物体A在水平地面上向右匀速运动,物体B静止不动,弹簧测力计示数为2N,下列说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力大小为4N,方向水平向右
B.B对A的摩擦力大小为2N,方向水平向右
C.地面对A的摩擦力大小为4N,方向水平向左
D.地面对A的摩擦力大小为6N,方向水平向左
解:
A、因B静止时处于平衡状态,水平方向受到测力计向左的拉力和A对B向右的摩擦力是一对平衡力,
所以,A对B水平向右的摩擦力fA对B=F示=2N,故A错误;
B、因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力,
所以,B对A的摩擦力方向水平向左,大小为2N,故B错误;
CD、因物体A做匀速直线运动时,受到水平向右的拉力和B对A向左的摩擦力、地面对A向左的摩擦力处于平衡状态,
所以,由力的合成可得:fB对A+f地=F,
则地面对A水平向左的摩擦力:f地=F﹣fB对A=6N﹣2N=4N,故C正确,D错误;
故选:C。
考点11:探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验
【例题精讲】在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的操作过程中,小明发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如图所示,此过程中,木块处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力 不是 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;木块受到桌面的支持力 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)木块受到的重力。
解:弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,如图所示,故此过程中,木块处于平衡状态;
因弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力不在同一直线上,根据二力平衡的条件,不是一对平衡力;
竖直方向上,物体受到斜向上的拉力,使得木块受到桌面的支持力小于木块受到的重力。
故答案为:平衡;不是;小于。
(多选)【巩固训练一】如图所示,在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用F=6N的水平拉力拉木板B以1m/s的速度向左匀速直线运动,固定A的测力计示数如图。下列说法中正确的是( )
A.木板B对木块A的摩擦力大小为2.4N,方向水平向右
B.若小明以2m/s的速度拉动木板B,测力计示数会变大
C.木板B在运动的过程中受到地面的摩擦力为3.6N,方向水平向右
D.不添加任何器材,此装置还可研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系
解:A、A在水平方向受平衡力作用,根据平衡条件,A受到的摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等、方向相反,因此A受到B的摩擦力的大小为2.4N,方向水平向左,故A错误;
B、根据滑动摩擦力的影响因素可知,A对B的压力和粗糙程度不变,受到的摩擦力不变,弹簧测力计的示数不变,弹簧测力计的示数与B的运动速度无关,故B错误;
C、A受到B的摩擦力的大小为2.4N,根据牛顿第三定律,B受到A的摩擦力的大小为2.4N,方向水平向右;
木板B在水平方向上受到向左的拉力和物体A对B的向右的摩擦力以及地面对B的向右的摩擦力,由于拉力F为6N,B受到A的摩擦力的大小为2.4N,则木板B受到的地面的摩擦力为f=F﹣2.4N=6N﹣2.4N=3.6N,水平向右,故C正确;
D、两物体间接触面的粗糙程度不变,在A上加减砝码可以改变物体间压力的大小,该装可以探究滑动摩擦力大小与压力的关系,故D正确。
故选:CD。
考点12:增大有益摩擦的方法
【例题精讲】如图所示是我国古代劳动人民利用滚木巧妙移动巨石的情景。下列措施中,改变摩擦力大小的方法与此相同的是( )
A.给门轴的合页加润滑油
B.矿泉水瓶盖上刻有竖条纹
C.用力捏车闸可以使自行车更快地停下来
D.许多机器的转动部分都安装了滚动轴承
解:用滚木巧妙地移动巨木是变滑动为滚动来减小摩擦,
A、给门轴的合页加润滑油,减小接触面的粗糙程度减小摩擦,故A错误;
B、矿泉水瓶盖上刻有竖条纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力,故B错误;
C、用力捏车闸可以使自行车更快地停下来,增大压力来增大摩擦,故C错误。
D、许多机器的转动部分都安装了滚动轴承,是用滚动代替滑动减小摩擦力,故D正确。
故选:D。
【巩固训练一】如图所示的四幅图中,下列说法错误的是( )
A.甲图,用力捏车闸是通过增大压力增大摩擦力
B.乙图,滚动轴承内圈与外圈之间用滚动代替滑动减小了摩擦力
C.丙图,冰壶运动员在刷冰时,使冰面刷得有坡度,从而冰壶滑得快
D.丁图,滴加润滑油是使接触面之间形成油膜来减小摩擦力
解:
A、用力捏车闸是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故A正确;
B、滚动轴承内圈与外圈之间用滚动代替滑动减小了摩擦力,故B正确;
C、冰壶运动员在刷冰,使冰面变光滑,减小接触面的粗糙程度,在压力一定时,减小了摩擦力,从而冰壶滑得快,故C错误;
D、滴加润滑油是通过使接触面之间形成油膜,使接触面彼此分离来减小摩擦力,故D正确。
故选:C。
考点13:减小有害摩擦的方法
【例题精讲】向自行车转轴处加润滑油,是为了 减小 (选填“增大”或“减小”)摩擦;运动着的自行车停下来,需要用力进行刹车,刹车采取的是 增大压力 的方法来增大摩擦,此时刹皮与车轮间的摩擦是 有利 (选填“有害”或“有利”)的。
解:(1)向自行车转轴处加润滑油,可以使接触面形成一层油膜,使接触面分离,从而减小摩擦;
(2)运动着的自行车停下来,需要用力进行刹车,这是在接触面的粗糙程度一定时,采取增大压力的方法来增大摩擦。此时刹皮与车轮间的摩擦是可以使车尽快停下,属有利摩擦。
故答案为:(1)减小;(2)增大压力;有利。
【巩固训练一】盐城市区支付宝共享单车几乎遍布了每个小区,极大方便了市民的出行。自行车上为了减小摩擦的地方是( )
A.自行车把手为橡胶材质
B.自行车轮胎上刻有凹凸的花纹
C.在自行车轮轴处加润滑油
D.自行车刹车时用力捏闸
解:
A、自行车把手为橡胶材质,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意;
B、自行车轮胎上刻有凹凸的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B不符合题意;
C、在自行车轮轴处加润滑油,是通过使接触面脱离来减小摩擦力的,故C符合题意;
D、自行车刹车时用力捏闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;故D不符合题意。
故选:C。
考点14:力的相互性
【例题精讲】2023年10月26日,搭载“神舟十七号”载人飞船的“长征二号F”运载火箭在酒泉(如图所示)发射成功。点火后,推动火箭离开发射底座向上运动的力的施力物体是( )
A.火箭的发动机 B.喷出的燃气
C.火箭下方的空气 D.火箭下方的底座
解:火箭喷出燃气时,给燃气一个向下的力,因为力的作用是相互的,所以燃气给火箭一个向上的力,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【巩固训练一】如图为嫦娥六号探测器着陆月球背面及智能采样情景。安全着陆发动机喷射“火焰”的方向与探测器运动方向 相同 (选填“相同”、“相反”),这主要原理是利用 力的作用是相互的 。专家推测在2024年6月25日嫦娥六号将携带2kg的月壤样品抵达地球,月壤样品从月球抵达地球其质量将 不变 (“不变”或“变大”)。
解:嫦娥六号探测器着陆月球表面时,其携用的发动机会向下喷射“火焰”,根据相互作用力的特点,燃气会给火星向上的推动力,使火星车减速,实现“软着陆”,因此喷射“火焰”的方向与下落方向相同;
质量不随位置的变化而变化,故月壤样品从月球抵达地球其质量将不变。
故答案为:相同;力的作用是相互的;不变。
1.物理老师上课时演示了一个实验,如图,将一细棒从苹果中间穿过,初始时细棒竖直、苹果静止,然后用铁锤猛地敲击棒的上端,对敲击过程中现象的描述,下列说法正确的是( )
A.苹果受到向下的摩擦力,相对细棒向上移动
B.苹果受到向下的摩擦力,相对细棒向下移动
C.苹果受到向上的摩擦力,相对细棒向上移动
D.苹果受到向上的摩擦力,相对细棒向下移动
解:由于在铁锤敲击棒的上端时,棒急速下降,而苹果由于惯性仍在原位置,苹果相对棒向上移动,受到的摩擦力方向向下。
故选:A。
2.关于力的概念,下列说法中错误的是( )
A.力是物体对物体的作用
B.物体的重心不一定在物体上
C.接触的物体间不一定有弹力
D.摩擦力一定阻碍物体的运动
解:A、力是物体对物体的作用,故A正确。
B、物体的重心不一定在物体上,故B正确。
C、只有相互接触且发生弹性形变的物体间才存在弹力,相互接触的物体间不一定有弹力存在,故C正确;
D、摩擦力可能阻碍物体的运动,也可能与物体运动方向相同,故D错误。
故选:D。
3.下面关于力的几种说法中,正确的是( )
A.不接触的物体之间一定没有力的作用
B.施力物体同时一定也是受力物体
C.重力的作用点一定在物体上
D.摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
解:A、处在地球表面及附近的物体都受到重力,不需要接触,故A错误;
B、发生力的作用时,施力物体与受力物体同时存在,力的作用是相互的,施力物体同时一定也是受力物体,故B正确;
C、重心是重力的作用点,但不一定在物体上(比如呼拉圈的重心就在物体以外),故C错误;
D、摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,而摩擦力的方向有可能与物体运动的方向相同,比如人走路时受到地面向前的摩擦力,故D错误。
故选:B。
4.文明饲养宠物狗是每个爱狗人士需要做到的。其中要求:宠物狗外出时,必须用牵引绳牵引。此时狗受到的拉力的施力物体是( )
A.人 B.牵引绳 C.地球 D.狗
解:狗受到的拉力是牵引绳牵引的,狗受到的拉力的施力物体是牵引绳,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
5.宋代《营造法式》记载对木梁的要求是“凡梁之大小,各随其广分为三分,以二分为厚。”即当矩形木梁横截面的高宽比为3:2时,它的承重能力最强。疯狂物理跨学科小组用图甲所示的方式测试木材的承重能力,实验过程中木材的形变都是弹性形变。
(1)三根用同种木材制成的木梁,长度、横截面积大小均相同,按图乙所示的三种方式使用,其中承重能力最强的是 ② (填序号);
(2)为提高木梁的承重能力,可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料,效果最好的粘贴位置是 B ;
A.木梁的顶面
B.木梁的底面
C.木梁的侧面
D.效果都一样
(3)木材发生形变时,中间位置的形变量最大,一般用中间位置的形变量x来表示整段木材的形变量。木材的形变系数为E,其计算式为,其中l为木材的长度,h和b分别为木材横截面的高和宽,F为施加在木材上的压力。现代建筑设计要求木梁的形变量不大于木梁长度的,以保障房屋的安全。一根木梁长为4m,横截面高为0.1m,宽为0.06m,所用木材的形变系数为1×1010N/m2,则该木梁的最大承重为 960 N。
解:(1)当矩形木梁横截面的高宽比为3:2时,承重能力最强,因此乙图的②承重能力最强。
(2)为提高木梁的承重能力,应在形变最大的位置粘贴一层抗拉伸的材料,由图甲可知,木梁的底面拉伸形变最大,所以应该贴在木梁的底面,故B正确,ACD不正确。
故选:B。
(3)当木梁的形变量等于木梁长度的时,木梁的承重最大。
根据,木梁的最大承重为。
故答案为:(1)②;(2)B;(3)960。
6.一个瓶身为圆柱形的玻璃瓶(厚度不计)内装有600g的水,将瓶盖盖好后正放和倒置时水面到瓶底的距离如图所示;现在向瓶内投入24个完全相同玻璃球(每个玻璃球质量为18g)后水面刚好与瓶口相平,玻璃瓶的容积是 800 cm3;玻璃球的密度是 2.16 g/cm3。一个玻璃球的重力为 0.18 N。(g=10N/kg)
解:根据可得,瓶内水的体积为;
因为左图中玻璃瓶下面为柱形,所以,根据V=Sh可得,玻璃瓶的底面积为;
右图中倒置时空白部分的体积为;
则玻璃瓶的容积为。
题意可知,玻璃球的总体积为;
玻璃球的总质量为m总玻璃球=24×18g=432g;
玻璃球的密度。
一个玻璃球的重力为。
故答案为:800;2.16;0.18。
7.利用弹簧做了如下两个小实验。如图甲所示,一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中,他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示,图中oa段和cd段为直线。则据此图可知,在ab段,小球所受重力 大于 弹力(选填“大于”、“等于”或“小于”),弹力大于重力的时间段为 t2~t4 ;如图丙所示,A、B两根相同的轻弹簧,分别与物块的上下表面相连接,B弹簧的下端与地面连接。起初A弹簧处于自由长度,B弹簧的压缩长度为ΔL。现用手将A弹簧缓慢上提,使B弹簧承受物重的,B弹簧仍处于压缩状态,那么,A弹簧的上端应向上提起的距离为 ΔL 。
解:当小球在空中时,它的速度匀速增加,当小球刚接触弹簧时,受到竖直向上的弹力,开始弹力小于重力,小球继续向下做加速运动;
当弹力等于重力时,小球的速度达到最大值,即t2时刻的速度最大;
小球继续向下运动,弹簧形变程度继续变大,弹力大于重力,小球做减速运动,到达最低点时的速度为0,即当时间为t3时速度为0;
接着小球在弹力的作用下向上加速,当弹力等于重力时即t4时刻的速度最大;
小球继续运动,弹力小于重力,小球向上做减速运动;
(2)B弹簧,一开始,重物压在B上,B形变ΔL,
当压力为重物G的时,根据胡克定律得:,
所以ΔL′ΔL,乙弹簧上端相对于原来的位置上升了Δh乙=ΔL﹣ΔL′=ΔL。
对于A弹簧,开始A弹簧拉力为零,
由于B弹簧原来受压力为G,后来受压力的G,则A弹簧的拉力为G,
所以A弹簧上端升高了Δh甲ΔL。
A弹簧应向上提起的距离为Δh=Δh甲+Δh乙ΔLΔLΔL。
故答案为:大于;t2~t4;ΔL。
8.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的A、B、C三个实验。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做 匀速直线 运动,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)相对于A实验,B实验中木块上加砝码是为了增大 木块对木板 (选填“砝码对木块”、“木块对木板”或“木板对桌面”)的压力,A、B两个实验说明滑动摩擦力的大小与 压力大小 有关; A、C 两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,这里使用的研究方法是: 控制变量法 。
(3)小明认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,于是他在上述A实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后进行探究,这种做法 错误 (选填“正确”或“错误”),理由是 没有控制压力大小不变 。
(4)小丽同学对实验装置进行改进,如图D所示,重复实验,发现效果更好。实验中,小丽同学 不一定 (一定/不一定)要匀速拉动长木板。
解:(1)实验中应用到弹簧测力计间接测量摩擦力的大小,实验过程中,应使物体水平向右做匀速直线运动,根据二力平衡条件,此时拉力与摩擦力是一对平衡力;
(2)实验中探究的是木块和木板间的摩擦力,因此B实验中木块上加砝码是为了增加木块对木板的压力。
A、B两个实验说明中,接触面粗糙程度相同,B中压力大,弹簧测力计的示数较大,说明滑动摩擦力也大,故滑动摩擦力的大小与压力有关;
研究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,要控制压力相同,故A、C两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,该过程中运用了控制变量法;
(3)研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,于是他在上述A实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后进行探究,这种做法错误,理由是没有控制压力大小不变;
(4)如图D所示,木块相对地面是静止的,由二力平衡,受到的拉力与摩擦力为平衡力,大小相等,故实验中,小丽同学不一定要匀速拉动长木板。
故答案为:(1)匀速直线;(2)木块对木板;压力大小;A、C;控制变量法;(3)错误;没有控制压力大小不变;(4)不一定。
9.实验小组要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,他们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面所受的压力大小;②接触面的粗糙程度;③接触面积的大小。通过如图所示实验操作验证这些猜想:
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块时,必须让木块在水平方向上做 匀速直线 运动;
(2)如果要验证猜想②,应该选择 甲 和 丙 两幅图所示的实验步骤来操作,根据实验结果可得出结论:在其他因素相同的情况下, 接触面越粗糙 ,滑动摩擦力越大。
(3)要验证猜想③,将木块切去一半,重复甲的操作过程,如图丁所示。比较甲和丁的实验结果,于是小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论 不可靠 (填“可靠”或“不可靠”),理由是 没有控制压力大小相等 。
(4)多次改变砝码质量,重复实验,记录数据,作出木块受到的滑动摩擦力f与木块和长木板间压力F的关系图象如图戊中的①;在长木板上铺上毛巾重复上述实验,则f和F的关系图象可能为图丁中的 ② (选填“①”“②”或“③”);
(5)完成图甲所示实验时,小明进行了两次正确的操作,两次木块运动的速度分别为va、vb,所受的摩擦力分别为fa、fb。已知va>vb,则fa = (选填“>”“<”或“=”)fb;
(6)在探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,小明发现甲、丙两次实验弹簧测力计示数差距较小,下列改进措施可行的有 CD 。
A.增大丙实验中弹簧测力计的拉力
B.仅将丙实验中的木块换成质量更大的木块
C.仅将丙实验中的棉布换成粗糙程度更大的毛巾
D.在丙实验的木块上放一个与乙实验相同的砝码,并将弹簧测力计的示数与乙比较
解:(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小。
(2)如果要验证猜想②,应控制压力大小相同,只改变接触面的粗糙程度,故应该选择甲和丙两幅图所示的实验步骤来操作,根据实验结果可得出结论:在其他因素相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)要验证猜想③,即摩擦力大小与接触面积的大小,要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,将木块切去一半,压力大小也变化了,于是小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关的结论是 不可靠,理由是:没有控制压力大小相同。
(4)在长木板上铺上毛巾,相同压力下,木块受到的摩擦力会更大,所以图像应该是②。
(5)物体受到的滑动摩擦力只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动快慢无关,所以木块两次运动时所受摩擦力相等。
(6)甲、丙两次实验弹簧测力计示数差距较小说明木块两次受到的摩擦力相差不大,因为探究的是接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响,所以可以改变丙实验中木块接触面的粗糙程度,和实验甲作比较;也可以改变丙中的压力大小,和实验乙作比较,故CD符合题意。
故选CD。
故答案为:(1)匀速直线;(2)甲、丙;接触面越粗糙;(3)不可靠;没有控制压力大小相同;(4)②;(5)=;(6)CD。
10.一个体积为30cm3的铜球重力是0.89N。(铜的密度为8.9×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)请通过计算说明此球是实心的,还是空心的?
(2)若是空心的,则空心部分体积是多大?
(3)若将空心部分注满水后,整个铜球总重力是多少?
解:(1)铜球的质量为:
,
铜的密度为:ρ=8.9×103kg/m3=8.9g/cm3,
由ρ可得,铜球中铜的体积为:
,
则铜球是空心的;
(2)空心部分体积是:
V空=V球﹣V=30cm3﹣10cm3=20cm3;
(3)由可得,注入水的质量为:
m水=ρ水V空=1g/cm3×20cm3=20g,
注入的水的重力为:
G水=m水g=20×10﹣3kg×10N/kg=0.2N,
整个铜球总重力是:
G总=G+G水=0.89N+0.2N=1.09N。
答:(1)此球是空心的;
(2)若是空心的,则空心部分体积是20cm3;
(3)若将空心部分注满水后,整个铜球总重力是1.09N。
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