专题01 力和机械(考点清单)-2024-2025学年八年级物理下学期期中考点大串讲(沪粤版2024)
2025-04-01
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2份
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82页
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 学案-知识清单 |
| 知识点 | 力的概念及性质,弹力,重力,摩擦力,简单机械及机械效率 |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 18.17 MB |
| 发布时间 | 2025-04-01 |
| 更新时间 | 2025-04-01 |
| 作者 | 物理怪老师课堂 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2025-04-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51361609.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题01 力和机械 考点清单
•考点1 力
•考点2 弹力
•考点3 重力
•考点4 摩擦力
•考点5 杠杆
•考点6 滑轮
考点1:力
1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.对力的理解:(1)力不能脱离物体而存在,发生力作用时,一定有两个物体存在。(2)有受力物体,一定有施力物体。(3)力的作用是相互的,相互作用力的大小相等,方向相反,作用在不同物体上,且同时存在,同时消失。(4)相互接触的物体不一定产生力的作用,没有接触的物体不一定没有力的作用。
3.力的两个作用效果:力可以改变物体的运动状态;力可以改变物体的形状。
说明:物体运动状态的改变是指物体运动速度大小的改变或者物体运动方向的改变。
4.力的符号和单位:力的符号:F;力的单位:牛顿简称牛,用N表示。托起两个鸡蛋所用的力大约1N。
考点2:弹力
1.弹性形变:指物体受力发生形变,不受力时还可以恢复到原来形状的现象。
2.弹力:物体发生弹性形变时受到的力叫弹力,弹力的大小与弹性形变的大小有关
3.力的测量:
(1)测量力的大小的工具:测力计,如弹簧测力计、握力计等。
(2)弹簧测力计:
A.原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
B.使用方法:
①看清量程;
②观察分度值;
③调零,指将指针调到正对零刻线。
④被测力一定要作用在挂钩上,且力的方向要沿着弹簧测力计的轴线。
⑤等弹簧测力计示数稳定后读数。
C.注意事项:
①所测的力不能超过测力计的量程;
②使用时,要防止指针或弹簧跟测力计的外壳发生摩擦。
D.有些物理量不宜直接观察,但它变化时引起其他物理量的变化却容易观察,用容易观察的量显示不宜观察的量,是制作测量仪器的一种思路。如弹簧测力计是用弹簧的伸长显示力的大小,这种科学方法叫“转换法”。
4.力的三要素:力的大小、方向、和作用点。
5.力的示意图:从力的作用点开始,沿力的方向画一根带箭头的线段,线段的长度表示力的大小、箭头的指向表示力的方向。
考点3:重力
1.重力的概念:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力,施力物体是地球。
2.重力的大小:可以用弹簧测力计直接测量。
3.公式 G=mg 表达了物体的质量和重力之间的关系,其中g=9.8N/kg 它表示 质量为1kg 的物体所受的重力为9.8N 。使用公式时质量m的单位一定要用 kg 。
4.重力的方向:竖直向下;其应用有:用重垂线检查墙是否竖直,或用水平仪检查表面是否水平。
5.重心:重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀,外形规则物体的重心,在它的几何中心上。如均匀细棒的重心在它的中点,球的重心在球心等。
6.物体的重心越低,物体的底面积越大,物体的稳定性就越好。
7.假如失去重力将会出现的现象如:
(1)抛出去的物体不会下落;(2)水不会由高处向低处流;(3)大气不会产生压强等。
考点4:摩擦力
1.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力,叫滑动摩擦力。
2.摩擦力产生的条件:
(1)两个物体互相接触;
(2)接触的两个物体之间存在着挤压;
(3)两个物体之间有相对运动的趋势,或已发生相对运动。
3.探究滑动摩擦力大小与什么因素有关:
(1)实验原理:二力平衡的条件。如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使木块匀速运动,读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
(2)探究滑动摩擦力与压力的关系:要保持接触面的粗糙程度相同(可以在同一个木板上滑动),改变压力(可以在木块上添加重物),结论是:在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系:要保持压力相同(可以用同一个木块),改变接触面的粗糙程度(可以在木板上分别铺上毛巾、棉布等),结论是:在压力相同时,接触面的越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)由前两结论可概括为:滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。该探究实验采用了控制变量法。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面的大小、运动速度大小无关。
4.增大摩擦力的方法:①增大压力;②使接触面变粗糙;③变滚动为滑动。
5.减小摩擦力的方法:①减小压力;②使接触面变光滑;③变滑动为滚动(滚动轴承);④使接触面彼此分开(如加润滑油、气垫、磁悬浮等)。
考点5:杠杆
1.杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆有直的、弯的,也有静的、动的等,有时是整个物体,有时是物体的一部分。
2.杠杆五要素——组成杠杆示意图。
(1)支点:杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。
(2)动力:使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。
说明:动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向一定相反。
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。
3.确定力臂的方法:一定,指确定支点;二画,指沿力的方向画一条直线即力的作用线;三引,指由支点向力的作用线引垂线,一般用虚线表示;四标,指从支点到垂足之间线段的长就是力臂,分别用l1或l2标出。
4.力臂有时在杠杆本身上,有时在杠杆之外。如果力的作用线经过支点则力臂为 0 (这种力对杠杆转动没有任何影响)。
5.研究杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。不要以为杠杆只有处于水平状态才算平衡,其实在倾斜状态,杠杆只要静止或匀速转动就算平衡。不过人们通常让杠杆在水平位置平衡,是因为这样做力臂恰好在杠杆上,方便测量。
(2)在实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(3)实验结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式F1l1=F2l2,也可写成:。
(4)解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远,将这两点连线;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
5.三种杠杆的特点:
名称
结构特征
特 点
应用举例
省力杠杆
动力臂大于阻力臂
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钳子、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
动力臂小于阻力臂
费力、省距离
筷子、镊子、铁锹、缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发和裁衣的剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力不费力
天平,定滑轮
考点6:滑轮
1.滑轮其实就是可旋转的杠杆,分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮:实质是等臂杠杆,使用定滑轮不能省力但是能改变力的方向。
3.动滑轮:(1)定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
(2)实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
(3)特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
4.滑轮组:
(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
(2)特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。
(3)处理滑轮组的问题,关键在于确定承担重物和动滑轮总重的绳子的段数n(只要与动滑轮牵连的绳子都算),在不考虑各种摩擦和绳重时,绳端的拉力;如果也不考虑动滑轮的重,则绳端的拉力。还要知道绳端移动的距离s是物体移动距离h的n倍,即s = nh。
5.在绕滑轮组时,先要确定n的大小,一是根据 (当计算值是小数时,n取大于此小数的最小整数)确定n;二是根据确定n;再根据“奇动(n为奇数先从动滑轮上结线)偶定(n为偶数先从定滑轮上结线)”的原则绕线。
注:s表示拉力(或绳端)移动的距离,h表示重物移动的距离。
考点1:力
【典例1】(23-24八年级上·吉林长春·期中)下列现象中力能使物体的运动状态发生改变的是( )
A.运动员将弓拉弯 B.运动员用头将飞来的足球顶飞
C.飞来的网球使网球拍的网变形 D.用力将拉力器拉长
【典例2】(23-24八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)如图所示是排球运动员击球时的情景,排球在空中飞行过程中,若忽略空气的作用,使它运动状态发生变化的施力物体是 ,这时排球受到 力(选填“一个”或“两个”)。
【典例3】(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)下图中力的作用效果与其他不同的是( )
A.弹簧被拉长 B.钢尺被拉弯
C.苹果从树上下落 D.气球被压扁
考点2:弹力
【典例4】(23-24八年级上·甘肃张掖·期中)如图所示的弹簧测力计的最小刻度是 牛,它的测量范围是 牛,图中弹簧秤对物体的拉力为 牛。
【典例5】(23-24八年级下·江苏南通·期中)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v1∶v2= 。
考点3:重力
【典例6】(23-24八年级下·广东深圳·期中)把在地球上质量为6kg的物体放到月球上,由于月球对物体的吸引力只有地球的,这时物体的重力为 N,质量是 kg。
【典例7】(23-24八年级下·陕西咸阳·期中)某大桥两端有如图所示的标志(t是“吨”的符号,25t表示桥梁最大能承受质量为25t的物体), 取g=10N/ kg,试求:
(1)根据标示牌所示,桥梁最大能承受的物体重力;
(2)若一辆自身质量为3吨的汽车,装有9m3的石头,已知ρ石头=2.7×103 kg/m3,通过判断这辆汽车能不能经过这座桥?
(3)若要安全通过此桥至少要卸下多少立方米的石头?
【典例8】(23-24八年级下·广东云浮·期中)阅读短文,回答文后问题。
失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力。”小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图23甲,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台。如图23乙所示,在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图23丙所示(已知小勇的实际质量为60kg,g取10N/kg)。课后小勇和同学们查资料还了解到:若电梯能更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。
(1)电梯静止时,小勇的重力是 N。
(2)根据图丙分析,小勇在 段时间内处于失重状态,此时秤台对小勇的支持力与小勇的重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力。
(3)物体处于完全失重状态,是指物体的______。
A.质量为零
B.重力为零
C.受到的支持力或拉力为零
(4)2023年10月26日,我国成功发射了“神舟十七号”飞船,实现了与“天宫”空间站的成功对接。火箭发射时,运载火箭将“神舟十七号”平地托起,直冲云天。它向后喷出的气流使自身受力上升,这是运用了力的作用是 的。
(5)在空间站内,所有物体处于失重状态,下列适宜给航天员进行体育锻炼的器材是 (选填字母)。
A.哑铃 B.弹簧拉力器 C.跑步机
考点4:摩擦力
【典例9】(23-24八年级下·江西萍乡·期中)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,小黄同学提出了以下猜想:
A、滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关;
B、滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关;
C、滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关。
小黄同学进行了如下图的甲、乙、丙三个实验探究过程:
(1)在实验中,小黄应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做 运动。根据 的条件可知,木块所受滑动摩擦力等于弹簧测力计示数;
(2)对比图中 两个探究过程,可以验证猜想C;
(3)在甲探究过程中,小黄正确操作,拉动物体时,测力计示数是2N,此时摩擦力为 N,若拉力增大到3N时,摩擦力为 N;
(4)实验探究中,小黄采用的实验探究方法是
A、类比法 B、科学推理法 C、控制变量法
【典例10】(23-24八年级下·四川泸州·期末)如图甲所示,小韩在光滑程度相同的水平地面,用水平向右的力推木箱,推力随时间变化情况如图乙所示,木箱各时段运动情况记录在表格如图所示表格中。对于这一过程,以下说法正确的是( )
时段
运动情况
0~3s
静止
3~6s
加速运动
6~9s
减速运动
9~12s
匀速直线运动
A.0~3s,木箱所受推力小于摩擦力
B.3~6s,木箱所受摩擦力为9N
C.6~9s,木箱处于平衡状态
D.3~12s,木箱所受摩擦力为6N
【典例11】(2025·江苏扬州·一模)如图甲所示,物体沿竖直墙壁下滑,t1时刻开始,在物体表面施加一个如图乙所示水平压力F,F的大小变化如图丙所示,假设墙壁足够高,则下列四幅关于物体受到摩擦力f大小变化的图像中正确的是( )
A. B. C. D.
考点5:杠杆
【典例12】(23-24八年级下·山东临沂·期中)如图所示,既不碰烧杯壁也不碰烧杯底的手指插入水中时,天平平衡。若将水指拿出,则天平( )
A.保持平衡 B.右端下沉 C.左端下沉 D.无法判断
【典例13】(23-24九年级上·江苏宿迁·期中)根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求,完成下列各题。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 调节(选填“左”或“右”)。
(2)要使图乙中杠杆在水平位置平衡,应在a处挂同样的钩码 个。
(3)小明同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离;与小组同学交流后,小华同学为了证明他的结论是错误的,于是做了如图丙的实验.将弹簧测力计由竖直地拉着变成倾斜地拉着,仍使杠杆在水平位置静止时,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。此实验 (选填“能”或”不能”)说明小明结论是错误的。
(4)而小军同学则利用图丁进行探究实验,测量出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因可能是 。
(5)在实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了 。
A.减小摩擦
B.获取多组实验数据归纳出物理规律
C.多次测量取平均值减小误差
D.使每组数据更准确
【典例14】(23-24八年级下·上海·期中)如图所示,如图所示的轻质杠杆OB,O为支点,OB长40厘米,AB长10厘米,B端所挂物体重为60牛,求:
(1)在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小和方向。
(2)若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物,求重物的悬挂点离O点的距离。
考点6:滑轮
【典例15】(23-24八年级·全国·期中)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的移动速度为多大?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力至少多大?
【典例16】(23-24八年级下·上海·期中)如图所示,用甲、乙两个轻质滑轮分别匀速提起重力为10牛的物体,能省力的是 滑轮(选填“甲”或“乙”);甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为 。若不计摩擦,F1的大小为 牛,A、B、C三根绳子中,所受最大的拉力与最小的拉力之比为 。
【典例17】(23-24八年级下·黑龙江七台河·期末)如图所示,物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,那么拉力F为 N,若拉力F端移动了2m,则物体A移动了 m。(不计滑轮和绳重及它们间的摩擦)
一、单选题
1.(23-24八年级下·广东深圳·阶期中)运动员的脚踢在球的恰当位置,球会划过一道弧线绕过守门员进入球门,这就是所谓的“香蕉球”。这里“恰当的位置”,从力的三要素分析是指力的( )
A.大小 B.方向 C.作用点 D.以上都是
2.(23-24八年级下·四川达州·期中)自行车是人们常用的代步工具,下列关于自行车的一些说法中错误的是( )
A.轮胎上刻有凸凹不平的花纹,是为了增大摩擦
B.刹车时用力捏闸,是为了增大摩擦
C.车轮的转轴处装有滚动轴承,是为了增大摩擦
D.在自行车的转动部分加润滑油,是为了减小摩擦
3.(23-24八年级·全国·期中)下图展示了几位同学使用弹簧测力计的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B.
C. D.
4.(24-25八年级下·全国·期中)生活中处处有物理,下列四个实例中为了减小摩擦的是( )
A.乒乓球拍贴有橡胶皮 B.行李箱下安装滚轮
C.皮带转动时将皮带绷紧 D.下雪天装防滑链
5.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)下面是对于日常生活中一些物理量的估计,其中符合实际的是( )
A.一支普通2B 铅笔的质量约为 500g B.一个中学生的体积约为 5000cm3
C.一个中学生的质量约为50kg D.物理课本的重力约 20N
6.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)小明用正确校零的弹簧测力计,以如图所示的方法测量甲、乙两个物体受到的重力,下列说法错误的是( )
A.该弹簧测力计的量程为0~5 N,分度值为0.2 N
B.利用该弹簧测力计不能测量质量为0.7 kg的物体所受的重力
C.甲物体重力为2 N,乙物体重力大于2 N
D.在中国空间站中,不能使用该弹簧测力计测量物体的重力
7.(23-24八年级下·河北秦皇岛·期中)如图所示是跳水运动员跳水的情景,下列说法不正确的是:( )
A.跳板将运动员弹起,说明力可以改变物体的运动状态
B.运动员对跳板施力同时也受力,说明力的作用是相互的
C.运动员对跳板的力和跳板对运动员的力,两个力的作用效果不同
D.跳板将运动员弹起,是因为跳板对运动员的力大于运动员对跳板的力
二、多选题
8.(23-24八年级下·山东聊城·期中)如图甲所示,一根弹簧在水平面上自由放置,左端固定在O点,它的原长为10cm,由于受到手对它的力的作用,在弹性限度范围内,它的长度发生了如图乙和丙所示变化。则( )
A.在图乙中,弹簧没有产生弹力的作用
B.在图乙中,弹簧作用在手上的弹力水平向右
C.在图丙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
D.在图丙中,手对弹簧的拉力和弹簧对手的拉力是一对相互作用力
9.(23-24八年级下·江西景德镇·期中)工人用如图所示的装置运送砂石,下列说法不正确的是( )
A.运送过程中拉力的大小是桶和砂石重力的一半
B.装置中的定滑轮相当于一个省力杠杆
C.绳子自由端下拉1m,桶上升2m
D.质量为65kg的工人利用该滑轮组不能提起150kg的砂石
10.(23-24八年级下·广西柳州·期中)如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A.4~6秒物体受到的摩擦力是2N
B.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
C.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
D.2~4秒,物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍
11.(23-24八年级下·广西柳州·期中)用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N的物体A水平向左移动2m,A受到地面对它的摩擦力为30N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦),下列说法中正确的是( )
A.拉力F为50N B.绳子自由端移动的距离为6m
C.A受到的摩擦力方向水平向右 D.拉力F为15N
三、填空题
12.(23-24八年级下·江苏镇江·期中)如图所示,水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系及物体运动的路程与时间的关系分别如图2、3所示,由图像可知,当t=0.5s时,物体受到的摩擦力为 N;当t=1.5s时,物体受到的摩擦力为 N,当t=2.5s时,物体运动的速度为 m/s。
13.(2020·宁夏·中考真题)如图是我们常用的燕尾夹,,当用力摁住点打开该夹子时,可把 点看作支点,此时夹子可近似看作 (填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
14.(23-24八年级下·甘肃平凉·期中)中国航天以勃发之气,实现了多个历史性突破。中国空间站已全面建成,航天员在空间站中与在地面上相比较,航天员的质量 (选填“变小”“变大”或“不变”);在太空中 (选填“能”或“不能”)进行有效的举重训练。
15.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)通常把物体所受重力的大小简称为物重。物体受到的重力大小跟它的质量成正比,用公式表示为G=mg;比值g=10N/kg,其物理意义为 。已知月球上物体所受重力为地球上的,如果一个人在地球上最多能举起重600N的物体,则他在月球上能举起物体的最大质量是 kg。
16.(23-24八年级下·广东江门·期中)2023年10月26日,我国成功发射了“神舟十七号”飞船,实现了与“天宫”空间站的成功对接,伴随着神舟十六号乘组打开舱门,神舟十七号的航天员乘组正式从飞船轨道舱进入空间站与之完成会师。
(1)发射时,运载火箭将“神舟十七号”平地托起,直冲云天。它向后喷出的气流使自身受力上升,这是运用了力的作用是 的,由于力可以改变物体的 ,火箭上升的速度越来越快。
(2)空间实验室长10.4m,质量为8.5t,在太空中处于失重状态,此时其质量为 kg。
(3)“神舟十七号”与“天宫”空间站进行对接成功后高速运行,此时彼此处于相对静止状态。航天员乘组进入空间站时,与在地球上相比,他们受到的重力 (选填“变大”“不变”或“变小”),因此在空间站内,下列适宜给航天员进行体育锻炼的器材是 (选填字母)。
A哑铃 B弹簧拉力器 C跑步机
17.(23-24八年级下·广东深圳·期中)如图所示,想让一根筷子在手中沿竖直方向保持相对稳定,分别采用了以下三种做法。其中,最容易做到的是图 (选填“甲”“乙”或“丙”),你的依据是 。
18.(23-24八年级下·广东清远·期中)小明用如图装置提升重为600N的物体,不计摩擦和滑轮自重,物体匀速上升时,它相对滑轮 (选填“A”或“B”)是静止的,此时人对绳子的拉力为 N,人将绳子拉过1m,物体上升 m。
19.(23-24八年级下·河南安阳·期中)如图所示的装置中,甲物体重5N,乙物体重3N。甲、乙两物体均保持静止状态,不计弹簧测力计自重以及绳与滑轮间的摩擦,则甲物体对地面的压力大小为 N;弹簧测力计的示数为 N。
四、作图题
20.(23-24八年级下·广东清远·期中)(1)如图,物体A 放在斜面上处于静止状态,在图中画出物体A 所受重力G和物体A 对斜面的压力F的示意图;
(2)请在图中画出F1和F2的力臂。
(3)如图,使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法。
五、实验题
21.(23-24八年级下·广东广州·期中)在探究“物体的重力大小跟物体质量的关系”的实验中,实验数据记录如下:
钩码的个数
1
2
3
4
5
钩码的质量(m/×10-2kg)
5
10
15
20
25
弹簧测力计的读数(G/N)
0.5
1
1.5
2
2.5
(1)分别用图甲、乙两种方式使用弹簧测力计测量钩码所受的重力,正确的握持方式是 (选填“甲”或“乙”)。测量时弹簧测力计与钩码均处于 状态。
(2)请在图丙中标出第3次测量时钩码重力的示数 ;
(3)请在图丁中画出G与m的关系图线 ;
(4)分析实验数据和图像可以得出的结论是: 。
22.(23-24八年级下·江西南昌·期中)小伟要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,他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。接下来小伟通过如图所示实验操作验证他的猜想:
(1)在实验中小伟应该用弹簧测力计水平 拉动木块在长木板上滑动,这样做是根据 的知识得出拉力的大小等于摩擦力的大小,从而测出木块所受的摩擦力的大小;
(2)如果小伟要探究猜想②,他应该选择 两幅图所示的实验步骤来操作,根据图中弹簧测力计的示数可得出结论:在其他因素相同的情况下, ,滑动摩擦力越大;
(3)小伟要探究猜想③,他将木块切去一半,重复甲的操作步骤,如图丁所示。他比较甲和丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论可靠吗?
答: (选填“可靠”或“不可靠”)。小伟在实验中存在的问题是 ;
(4)在某一次实验中,弹簧测力计用0.5N的水平拉力作用在木块上,木块恰好匀速直线运动;若保持其它条件不变,仅仅使弹簧测力计的水平拉力增大为0.8N时,木块受到的滑动摩擦力为 N。
23.(2024·湖北武汉·中考真题)某同学利用若干个质量为50g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并 ,达到平衡状态,如图所示。
(2)在杠杆左侧15cm刻度线处挂上4个钩码,在杠杆右侧挂上6个钩码,移动右侧钩码到 cm刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是 (填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”)。
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3N时,该拉力的作用点可能在杠杆 (填序号)刻度线处。
①左侧10cm ②右侧5cm ③右侧15cm
24.(22-23八年级下·上海·期中)某同学研究动滑轮的使用特点时,每次都匀速提起相同钩码(不计摩擦),实验步骤如图所示。
(1)使用动滑轮时,可以省一半力。根据(a)(b)两图可知,实验中所用动滑轮的重力为 牛;
(2)分析比较(b)、(c)和(d)三图可知,使用同一动滑轮匀速提起相同重物时 ;
(3)根据上述分析,如果家里安装日光灯,你认为图中更合理的是 。(选填“甲”或“乙”)
六、计算题
25.(23-24八年级下·重庆南川·期中)如图,小美同学每天骑电动自行车上学,小美和电动自行车的总质量为120kg,小美家到学校2400m,用时200s。求:
(1)小美和电动自行车受到的总重力为多少N?
(2)小美骑自行车的速度为多少m/s?
(3)若自行车车受到的阻力为车重的0.1倍,则自行车受到的阻力为多少N?
26.(23-24八年级下·内蒙古赤峰·期中)随着人们环保意识和健康意识的不断增强,骑自行车上班、上学已经成为一种时尚。质量是50kg的小明上学所骑的山地自行车如下图所示,他的山地自行车的相关数据如下表。小明家距学校1.5km,他骑车从家到学校用时5分钟。(g取10N/kg)求:
车架材料
碳纤维
车架体积
2500
车架质量/kg
4
整车质量/kg
10
(1)小明骑车上学的平均速度;
(2)碳纤维车架的密度;
(3)若这辆自行车在水平路面上行驶时受到的摩擦力是总重力的0.04倍,小明骑车时自行车受到的摩擦力是多少?
27.(23-24八年级下·江西南昌·期中)如图所示,一台小型起重吊车正在起吊重物,请解决下面三个问题:
(1)吊车的吊臂属于哪种类型的杠杆?为什么要在吊车上使用这种类型的杠杆?
(2)已知伸缩撑杆竖直向上的支持力F1与C点受到竖直向下的拉力F2的力臂之比与1∶5,当吊臂吊着200kg的货物处于静止状态时,伸缩撑杆对吊臂的支持力为多大?(g=10N/kg)
(3)吊臂在20s内将货物从地面送到9m高的位置,求货物在竖直方向上移动的速度。
28.(23-24九年级上·全国·期末)如图所示,将质量为,边长为的正方体合金块,用细线挂在轻质杠杆A点处,在B点施加与杠杆垂直的力时,杠杆在水平位置平衡,其中,(g取)求:
(1)合金块的重力;
(2)拉力的大小。
29.(23-24八年级下·安徽芜湖·期中)如图所示,在绳子承受的范围内,体重为500N的小明通过此滑轮组用200N的拉力在20s内将重为450N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的移动的速度为多少?
(3)在绳子承受的范围内,小明用此滑轮组提升的物体最大的重力是多少N?
七、综合题
30.(23-24八年级下·江苏淮安·期中)如图所示,气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体,孔状内有99.8%的空间。这种新材料密度仅,看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400℃的高温,若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原。
(1)从上述介绍中,判断气凝胶具有哪些优异的物理属性?请说出两点: 、 ;
(2)有人做过这样一个实验:在一金属块表面涂上体积为的气凝胶,结果在1kg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损,则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少?
(3)某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,重,若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶”的质量为多少(,钢的密度为)
31.(23-24八年级下·江苏无锡·期中)2023年7月20日,无锡经历大暴雨天气。小明为了测量当天的降水量,查阅资料得知,降水量是指一定时间内,从天空降落到地面上的雨水未经蒸发、渗透、流失,在地面上积累的深度,单位为mm。单位时间内的降水量称为降水量强度,小明将一个质量为200g、底面积为的柱状筒置于室外,雨停时,测得桶和雨水的总质量为5.2kg。已知雨水密度为。g取10N/kg。
(1)这些雨水的重力G为多少?
(2)小明测得本次的降水量为多少?
(3)已知本次降水时间为2h,则本次的平均降水强度为 mm/h。若当天下雨时有风,则测得的平均降水强度将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
八、科普阅读题
32.(23-24八年级下·广东茂名·期中)阅读短文,回答问题。
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的挡位时,自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大,而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小,为了达到更好的骑行效果,变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后车轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。
(1)自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦;刹车时是通过增大 来增大摩擦;
(2)后齿轮和后车轮组成一个 (选填“省力”、“费力”、“等臂”)杠杆;
(3)爬坡时,应将链条调整至半径较 (选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;
(4)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为30N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上,其半径为5cm,由于前齿轮与后齿轮由链条连接,所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同,若前齿轮的半径为15cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为 N;若人蹬脚踏板每秒转1周,则自行车的前进速度为 km/h()。
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专题01 力和机械 考点清单
•考点1 力
•考点2 弹力
•考点3 重力
•考点4 摩擦力
•考点5 杠杆
•考点6 滑轮
考点1:力
1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.对力的理解:(1)力不能脱离物体而存在,发生力作用时,一定有两个物体存在。(2)有受力物体,一定有施力物体。(3)力的作用是相互的,相互作用力的大小相等,方向相反,作用在不同物体上,且同时存在,同时消失。(4)相互接触的物体不一定产生力的作用,没有接触的物体不一定没有力的作用。
3.力的两个作用效果:力可以改变物体的运动状态;力可以改变物体的形状。
说明:物体运动状态的改变是指物体运动速度大小的改变或者物体运动方向的改变。
4.力的符号和单位:力的符号:F;力的单位:牛顿简称牛,用N表示。托起两个鸡蛋所用的力大约1N。
考点2:弹力
1.弹性形变:指物体受力发生形变,不受力时还可以恢复到原来形状的现象。
2.弹力:物体发生弹性形变时受到的力叫弹力,弹力的大小与弹性形变的大小有关
3.力的测量:
(1)测量力的大小的工具:测力计,如弹簧测力计、握力计等。
(2)弹簧测力计:
A.原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
B.使用方法:
①看清量程;
②观察分度值;
③调零,指将指针调到正对零刻线。
④被测力一定要作用在挂钩上,且力的方向要沿着弹簧测力计的轴线。
⑤等弹簧测力计示数稳定后读数。
C.注意事项:
①所测的力不能超过测力计的量程;
②使用时,要防止指针或弹簧跟测力计的外壳发生摩擦。
D.有些物理量不宜直接观察,但它变化时引起其他物理量的变化却容易观察,用容易观察的量显示不宜观察的量,是制作测量仪器的一种思路。如弹簧测力计是用弹簧的伸长显示力的大小,这种科学方法叫“转换法”。
4.力的三要素:力的大小、方向、和作用点。
5.力的示意图:从力的作用点开始,沿力的方向画一根带箭头的线段,线段的长度表示力的大小、箭头的指向表示力的方向。
考点3:重力
1.重力的概念:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力,施力物体是地球。
2.重力的大小:可以用弹簧测力计直接测量。
3.公式 G=mg 表达了物体的质量和重力之间的关系,其中g=9.8N/kg 它表示 质量为1kg 的物体所受的重力为9.8N 。使用公式时质量m的单位一定要用 kg 。
4.重力的方向:竖直向下;其应用有:用重垂线检查墙是否竖直,或用水平仪检查表面是否水平。
5.重心:重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀,外形规则物体的重心,在它的几何中心上。如均匀细棒的重心在它的中点,球的重心在球心等。
6.物体的重心越低,物体的底面积越大,物体的稳定性就越好。
7.假如失去重力将会出现的现象如:
(1)抛出去的物体不会下落;(2)水不会由高处向低处流;(3)大气不会产生压强等。
考点4:摩擦力
1.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力,叫滑动摩擦力。
2.摩擦力产生的条件:
(1)两个物体互相接触;
(2)接触的两个物体之间存在着挤压;
(3)两个物体之间有相对运动的趋势,或已发生相对运动。
3.探究滑动摩擦力大小与什么因素有关:
(1)实验原理:二力平衡的条件。如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使木块匀速运动,读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
(2)探究滑动摩擦力与压力的关系:要保持接触面的粗糙程度相同(可以在同一个木板上滑动),改变压力(可以在木块上添加重物),结论是:在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系:要保持压力相同(可以用同一个木块),改变接触面的粗糙程度(可以在木板上分别铺上毛巾、棉布等),结论是:在压力相同时,接触面的越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)由前两结论可概括为:滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。该探究实验采用了控制变量法。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面的大小、运动速度大小无关。
4.增大摩擦力的方法:①增大压力;②使接触面变粗糙;③变滚动为滑动。
5.减小摩擦力的方法:①减小压力;②使接触面变光滑;③变滑动为滚动(滚动轴承);④使接触面彼此分开(如加润滑油、气垫、磁悬浮等)。
考点5:杠杆
1.杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆有直的、弯的,也有静的、动的等,有时是整个物体,有时是物体的一部分。
2.杠杆五要素——组成杠杆示意图。
(1)支点:杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。
(2)动力:使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。
说明:动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向一定相反。
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。
3.确定力臂的方法:一定,指确定支点;二画,指沿力的方向画一条直线即力的作用线;三引,指由支点向力的作用线引垂线,一般用虚线表示;四标,指从支点到垂足之间线段的长就是力臂,分别用l1或l2标出。
4.力臂有时在杠杆本身上,有时在杠杆之外。如果力的作用线经过支点则力臂为 0 (这种力对杠杆转动没有任何影响)。
5.研究杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。不要以为杠杆只有处于水平状态才算平衡,其实在倾斜状态,杠杆只要静止或匀速转动就算平衡。不过人们通常让杠杆在水平位置平衡,是因为这样做力臂恰好在杠杆上,方便测量。
(2)在实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(3)实验结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式F1l1=F2l2,也可写成:。
(4)解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远,将这两点连线;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
5.三种杠杆的特点:
名称
结构特征
特 点
应用举例
省力杠杆
动力臂大于阻力臂
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钳子、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
动力臂小于阻力臂
费力、省距离
筷子、镊子、铁锹、缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发和裁衣的剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂
不省力不费力
天平,定滑轮
考点6:滑轮
1.滑轮其实就是可旋转的杠杆,分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮:实质是等臂杠杆,使用定滑轮不能省力但是能改变力的方向。
3.动滑轮:(1)定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
(2)实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
(3)特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
4.滑轮组:
(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
(2)特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。
(3)处理滑轮组的问题,关键在于确定承担重物和动滑轮总重的绳子的段数n(只要与动滑轮牵连的绳子都算),在不考虑各种摩擦和绳重时,绳端的拉力;如果也不考虑动滑轮的重,则绳端的拉力。还要知道绳端移动的距离s是物体移动距离h的n倍,即s = nh。
5.在绕滑轮组时,先要确定n的大小,一是根据 (当计算值是小数时,n取大于此小数的最小整数)确定n;二是根据确定n;再根据“奇动(n为奇数先从动滑轮上结线)偶定(n为偶数先从定滑轮上结线)”的原则绕线。
注:s表示拉力(或绳端)移动的距离,h表示重物移动的距离。
考点1:力
【典例1】(23-24八年级上·吉林长春·期中)下列现象中力能使物体的运动状态发生改变的是( )
A.运动员将弓拉弯 B.运动员用头将飞来的足球顶飞
C.飞来的网球使网球拍的网变形 D.用力将拉力器拉长
【答案】B
【解析】A.弓在运动员拉力作用下被拉弯,是其形状发生变化,故A不符合题意;
B.飞来的足球碰到运动员的头,在力的作用下其运动状态发生变化,故B符合题意;
C.网球拍受到网球的撞击力而发生形变,即网的形状发生变化,故C不符合题意;
D.拉力器在力的作用下变长,其形状发生了变化,故D不符合题意。
故选B。
【典例2】(23-24八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)如图所示是排球运动员击球时的情景,排球在空中飞行过程中,若忽略空气的作用,使它运动状态发生变化的施力物体是 ,这时排球受到 力(选填“一个”或“两个”)。
【答案】 地球 一个
【解析】[1]排球在空中飞行,因为忽略空气阻力,所以只受重力的作用,在重力的作用下,排球的运动状态发生改变,重力的施力物体是地球。
[2]在空中飞行,因为只受重力,所以排球受到一个力的作用。
【典例3】(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)下图中力的作用效果与其他不同的是( )
A.弹簧被拉长 B.钢尺被拉弯
C.苹果从树上下落 D.气球被压扁
【答案】C
【解析】弹簧被拉长、钢尺被拉弯、气球被压扁都是力改变了物体的形状;苹果从树上下落是力改变了物体的运动状态;则力的作用效果与其他三幅不同的是C,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
考点2:弹力
【典例4】(23-24八年级上·甘肃张掖·期中)如图所示的弹簧测力计的最小刻度是 牛,它的测量范围是 牛,图中弹簧秤对物体的拉力为 牛。
【答案】 0.2 0~5 2.4
【解析】[1][2][3]由图可知,弹簧测力计的最大测量值是5N,量程是0~5N;一大格表示1N,里面有5个小格,故其分度值为0.2N,即最小刻度是0.2N;图中弹簧秤对物体的拉力为
2N+2×0.2N=2.4N
【典例5】(23-24八年级下·江苏南通·期中)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v1∶v2= 。
【答案】(1)1.6 细绳 (2)均匀 5 (3)1∶2
【解析】(1)[1]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。
[2]细绳对弹簧测力计的拉力是因为细绳受力发生弹性形变后要恢复原状产生的弹力。
(2)[1][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,丁图中,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。每受到1.6N的拉力,伸长量为3.00cm,则伸长量为1cm时,拉力约为0.53N,则若将图丁中B端再向右拉动1cm,此时弹簧测力计示数将为
超过测力计量程,所以最终示数为5N。
(3)由图甲可知,R1左侧弹性细绳长度为1.00cm,右侧弹性细绳的长度为2.00cm;
由图乙可知,R1左侧弹性细绳长度为2.00cm,右侧弹性细绳的长度为4.00cm;
由图丙可知,R1左侧弹性细绳长度为3.00cm,右侧弹性细绳的长度为6.00cm;
由图丁可知,R1左侧弹性细绳长度为4.00cm,右侧弹性细绳的长度为8.00cm;
综上可知,R1左侧弹性细绳长度是右侧弹性细绳长度的一半,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R1不动,由可知,A、B两端的速度之比为1∶2。
考点3:重力
【典例6】(23-24八年级下·广东深圳·期中)把在地球上质量为6kg的物体放到月球上,由于月球对物体的吸引力只有地球的,这时物体的重力为 N,质量是 kg。
【答案】 10 6
【解析】[1]在地球上物体的重力为
月球对物体的吸引力为地球的,即
[2]质量是物质的属性,且质量不随位置、状态、形状、温度的变化而变化,因此该物体的质量不变,仍为6kg。
【典例7】(23-24八年级下·陕西咸阳·期中)某大桥两端有如图所示的标志(t是“吨”的符号,25t表示桥梁最大能承受质量为25t的物体), 取g=10N/ kg,试求:
(1)根据标示牌所示,桥梁最大能承受的物体重力;
(2)若一辆自身质量为3吨的汽车,装有9m3的石头,已知ρ石头=2.7×103 kg/m3,通过判断这辆汽车能不能经过这座桥?
(3)若要安全通过此桥至少要卸下多少立方米的石头?
【答案】(1);(2)不能;(3)
【解析】(1)由图示可知,桥梁最大能承受的重力
(2)石头的重力为
车和石头的总质量
因,所以这辆汽车不能经过这座桥。
(3)超载的石头的质量
至少要卸下的石头
【典例8】(23-24八年级下·广东云浮·期中)阅读短文,回答文后问题。
失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力。”小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图23甲,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台。如图23乙所示,在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图23丙所示(已知小勇的实际质量为60kg,g取10N/kg)。课后小勇和同学们查资料还了解到:若电梯能更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。
(1)电梯静止时,小勇的重力是 N。
(2)根据图丙分析,小勇在 段时间内处于失重状态,此时秤台对小勇的支持力与小勇的重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力。
(3)物体处于完全失重状态,是指物体的______。
A.质量为零
B.重力为零
C.受到的支持力或拉力为零
(4)2023年10月26日,我国成功发射了“神舟十七号”飞船,实现了与“天宫”空间站的成功对接。火箭发射时,运载火箭将“神舟十七号”平地托起,直冲云天。它向后喷出的气流使自身受力上升,这是运用了力的作用是 的。
(5)在空间站内,所有物体处于失重状态,下列适宜给航天员进行体育锻炼的器材是 (选填字母)。
A.哑铃 B.弹簧拉力器 C.跑步机
【答案】(1)600 (2)0~t1 不是 (3)C (4)相互 (5)B
【解析】(1)小勇的实际质量为60kg,小勇的重力
(2)[1]由材料可知,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象,由图丙可知,在0~t1阶段,小勇的质量为45kg,则此时对体重秤的压力小于重力,此时处于失重状态。
[2]失重状态下,压力小于重力,而压力与支持力是一对相互作用力,大小相等,所以支持力小于重力,支持力与重力不是一对平衡力。
(3)由失重现象定义可知,物体处于完全失重状态,是指物体(的)受到的支持力或拉力为零。故C符合题意。
故选C。
(4)运载火箭向后喷出的气流,气流使自身受力上升,这是运用了力的作用是相互的。
(5)物体处于失重状态时,物体(的)受到的支持力或拉力为零,则哑铃和跑步机不适合在失重状态下进行体育锻炼,而弹簧拉力器的弹力不受失重的影响,可以进行体育锻炼。故B符合题意。
故选B。
考点4:摩擦力
【典例9】(23-24八年级下·江西萍乡·期中)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,小黄同学提出了以下猜想:
A、滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关;
B、滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关;
C、滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关。
小黄同学进行了如下图的甲、乙、丙三个实验探究过程:
(1)在实验中,小黄应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做 运动。根据 的条件可知,木块所受滑动摩擦力等于弹簧测力计示数;
(2)对比图中 两个探究过程,可以验证猜想C;
(3)在甲探究过程中,小黄正确操作,拉动物体时,测力计示数是2N,此时摩擦力为 N,若拉力增大到3N时,摩擦力为 N;
(4)实验探究中,小黄采用的实验探究方法是
A、类比法 B、科学推理法 C、控制变量法
【答案】 匀速直线 二力平衡 甲、丙 2 2 控制变量法
【解析】(1)[1][2]实验中,应沿水平方向匀速拉动物体,使物体做匀速直线运动,由二力平衡知识可知,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)[3]为了探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应该控制接触面的粗糙程度相同,改变压力大小,故应该选甲、丙。
(3)[4]小黄用弹簧测力计水平匀速直线拉动物体时,弹簧测力计示数是2N,拉力是2N,根据二力平衡条件得,摩擦力大小等于拉力大小,所以摩擦力大小是2N。
[5]当拉力增大时,压力不变,接触面粗糙程度不变,摩擦力大小不变,所以摩擦力大小仍然是2N。
(4)[6]猜想滑动摩擦力大小跟物体的运动速度、接触面粗糙程度、压力大小有关,探究滑动摩擦力跟其中一个因素的关系时,应控制其它因素不变,这种方法是控制变量法。
【典例10】(23-24八年级下·四川泸州·期末)如图甲所示,小韩在光滑程度相同的水平地面,用水平向右的力推木箱,推力随时间变化情况如图乙所示,木箱各时段运动情况记录在表格如图所示表格中。对于这一过程,以下说法正确的是( )
时段
运动情况
0~3s
静止
3~6s
加速运动
6~9s
减速运动
9~12s
匀速直线运动
A.0~3s,木箱所受推力小于摩擦力
B.3~6s,木箱所受摩擦力为9N
C.6~9s,木箱处于平衡状态
D.3~12s,木箱所受摩擦力为6N
【答案】D
【解析】A.在0~3s时,木箱处于静止状态,推力和摩擦力是平衡力,推力等于摩擦力,故A错误;
B.在9~12s时,木箱做匀速直线运动,推力和摩擦力是平衡力,由图乙可知,此时推力是6N,则摩擦力大小是6N,3~6s,物体加速运动,物体受到的摩擦力是滑动摩擦力,压力和接触面的粗糙程度都不变,摩擦力不变,所以此时摩擦力大小是6N,故B错误;
C.在6~9s时,木箱减速运动,木箱处于非平衡状态,故C错误;
D.在3~12s时,木箱一直运动,受到的摩擦力是滑动摩擦力,压力和接触面的粗糙程度都不变,摩擦力不变,所以此时摩擦力大小是6N,故D正确。
故选D。
【典例11】(2025·江苏扬州·一模)如图甲所示,物体沿竖直墙壁下滑,t1时刻开始,在物体表面施加一个如图乙所示水平压力F,F的大小变化如图丙所示,假设墙壁足够高,则下列四幅关于物体受到摩擦力f大小变化的图像中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】物体沿竖直墙壁下滑,由于没有压力,所以滑动摩擦力为0;t1时刻开始,在物体表面施加一个水平压力F,由图丙可知,压力F是逐渐增大的;由于接触面的粗糙程度不变,压力变大,则滑动摩擦力从t1时刻开始变大,由于开始时,滑动摩擦力小于重力,随着压力的增大,滑动摩擦力会等于重力,然后大于重力,所以物体先做加速运动,后做减速运动;一段时间后,当t=t2时物体恰好在墙上静止,此时物体在竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,此时的静摩擦力要小于最大滑动摩擦力,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
考点5:杠杆
【典例12】(23-24八年级下·山东临沂·期中)如图所示,既不碰烧杯壁也不碰烧杯底的手指插入水中时,天平平衡。若将水指拿出,则天平( )
A.保持平衡 B.右端下沉 C.左端下沉 D.无法判断
【答案】B
【解析】天平左盘受到的力大小等于杯子、水的重力与手指受到的浮力之和;当手指拿出后,天平左盘受到的力等于杯子、水的总重力,由此可知,手指拿出后,天平左盘受到的力减小,所以天平右端下沉,故B正确,ACD错误。
故选B。
【典例13】(23-24九年级上·江苏宿迁·期中)根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求,完成下列各题。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 调节(选填“左”或“右”)。
(2)要使图乙中杠杆在水平位置平衡,应在a处挂同样的钩码 个。
(3)小明同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离;与小组同学交流后,小华同学为了证明他的结论是错误的,于是做了如图丙的实验.将弹簧测力计由竖直地拉着变成倾斜地拉着,仍使杠杆在水平位置静止时,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。此实验 (选填“能”或”不能”)说明小明结论是错误的。
(4)而小军同学则利用图丁进行探究实验,测量出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因可能是 。
(5)在实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了 。
A.减小摩擦
B.获取多组实验数据归纳出物理规律
C.多次测量取平均值减小误差
D.使每组数据更准确
【答案】 是 右 1 变大 能 没有考虑杠杆自身重力对实验的影响 B
【解析】(1)[1]物体处于静止状态或匀速转动状态时,处于平衡状态。由于图甲中的杠杆静止在图中所示位置,是平衡状态。
[2]根据杠杆平衡调节原则“右低将平衡螺母左调,左低将平衡螺母右调”,由图知道,杠杆的重心在支点左边,所以,应将平衡螺母右调,使重心右移,杠杆才能平衡。
(2)[3]设杠杆的分度值为L,一个钩码的重为G,根据杠杆平衡条件知道
F1×L1=F2×L2
即
2G×2L=nG×4L
解得n=1,即应在a处挂同样的钩码1个。
(3)[4][5]当弹簧测力计逐渐向左倾斜时,阻力和阻力臂不变,弹簧测力计拉力F的力臂变小,由杠杆平衡条件知道
F1×L1=F2×L2
实验,弹簧测力计的拉力变大;从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂,因此这个实验能说明小明的结论错误。
(4)[6]丁图杠杆受三个力:弹簧测力计对杠杆的拉力、杠杆重力、钩码对杠杆的拉力,但是小军没有考虑杠杆自身重力对实验的影响。
(5)[7]本实验多次测量的目的主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律,避免实验结论的偶然性和特殊性。
故选B。
【典例14】(23-24八年级下·上海·期中)如图所示,如图所示的轻质杠杆OB,O为支点,OB长40厘米,AB长10厘米,B端所挂物体重为60牛,求:
(1)在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小和方向。
(2)若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物,求重物的悬挂点离O点的距离。
【答案】(1)80牛,方向竖直向上;(2)9厘米
【解析】解:(1)在A点用力使杠杆水平平衡,当力的方向与杆垂直时力的力臂最大,此时有最小力,结合支点位置可判断得力的方向是垂直于杆且方向向上,即竖直向上。
根据杠杆平衡条件得
代数据得
可求得
(2)若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物
可求得距离为
答:(1)在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小是80N,方向竖直向上;
(2)若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物,重物的悬挂点离O点的距离为9厘米。
考点6:滑轮
【典例15】(23-24八年级·全国·期中)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的移动速度为多大?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力至少多大?
【答案】(1)120N;(2)0.3m/s;(3)250N
【解析】解:(1)由图可知,承担重物的绳子股数n=3,所以绳端的拉力为
变形可得,动滑轮的重力为
G动=3F-G=3×200N-480N=120N
(2)物体移动的速度为
自由端移动的速度为
;
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力
答:(1)动滑轮重为120N;
(2)绳自由端的移动速度为;
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力至少为250N。
【典例16】(23-24八年级下·上海·期中)如图所示,用甲、乙两个轻质滑轮分别匀速提起重力为10牛的物体,能省力的是 滑轮(选填“甲”或“乙”);甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为 。若不计摩擦,F1的大小为 牛,A、B、C三根绳子中,所受最大的拉力与最小的拉力之比为 。
【答案】 乙 1∶1 10 4∶1
【解析】[1][2]甲滑轮的轴固定不动,为定滑轮,其实质是等臂杠杆,甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为1∶1,不能省力;乙滑轮随物体一起运动,为动滑轮,其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆,可以省力。
[3]若不计摩擦,甲滑轮是定滑轮,不能省力,F1的大小为
F1=G=10N
[4]若不计摩擦,乙滑轮是动滑轮,轻质滑轮,不计滑轮的重力,F2的大小为
A绳子拉力
FA=F1=G=10N
B绳子拉力
FB=2F1=2G=2×10N=20N
C绳子拉力
FC=F2=5N
A、B、C三根绳子中,所受最大的拉力与最小的拉力之比
FB∶FC=20N∶5N=4∶1
【典例17】(23-24八年级下·黑龙江七台河·期末)如图所示,物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,那么拉力F为 N,若拉力F端移动了2m,则物体A移动了 m。(不计滑轮和绳重及它们间的摩擦)
【答案】 10 4
【解析】[1]图示滑轮为动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力、省一半的距离,已知弹簧测力计的示数为5N,不计滑轮和绳重及它们间的摩擦,则拉力等于弹簧测力计示数的两倍,即拉力
F=2F示=2×5N=10N
[2]因拉力端移动距离
则物体移动的距离
s物=2s=2×2m=4m
一、单选题
1.(23-24八年级下·广东深圳·阶期中)运动员的脚踢在球的恰当位置,球会划过一道弧线绕过守门员进入球门,这就是所谓的“香蕉球”。这里“恰当的位置”,从力的三要素分析是指力的( )
A.大小 B.方向 C.作用点 D.以上都是
【答案】C
【解析】球会划过一道弧线飞转过守门员而使球进入球门是因为击球的作用点不同造成的,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.(23-24八年级下·四川达州·期中)自行车是人们常用的代步工具,下列关于自行车的一些说法中错误的是( )
A.轮胎上刻有凸凹不平的花纹,是为了增大摩擦
B.刹车时用力捏闸,是为了增大摩擦
C.车轮的转轴处装有滚动轴承,是为了增大摩擦
D.在自行车的转动部分加润滑油,是为了减小摩擦
【答案】C
【解析】A.轮胎上刻有凸凹不平的花纹,是在压力一定的情况下,增大接触面的粗糙程度,增大摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.刹车时用力捏闸,即是在接触面的粗糙程度一定的情况下,增大压力,增大了摩擦力,故B正确,不符合题意;
C.车轮的转轴处装有滚动轴承,即变滑动为滚动,减小了摩擦力,故C错误,符合题意;
D.在自行车的转动部分加润滑油,这是在压力不变的情况下,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦,故D正确,不符合题意。
故选C。
3.(23-24八年级·全国·期中)下图展示了几位同学使用弹簧测力计的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】使用弹簧测力计测量力的大小时,拉力方向必须与弹簧轴线方向一致,并且要避免弹簧与外壳发生摩擦,由图可知ABC拉力方向与弹簧轴线方向一致,它们是正确的,D中拉力方向与弹簧轴线方向不一致,是错误的。
故选D。
4.(24-25八年级下·全国·期中)生活中处处有物理,下列四个实例中为了减小摩擦的是( )
A.乒乓球拍贴有橡胶皮 B.行李箱下安装滚轮
C.皮带转动时将皮带绷紧 D.下雪天装防滑链
【答案】B
【解析】A.乒乓球拍贴有橡胶皮,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A不符合题意;
B.行李箱下安装滚轮,是变滑动摩擦为滚动摩擦,从而大大减小摩擦,故B符合题意;
C.皮带传动时将皮带绷紧,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦,故C不符合题意;
D.下雪天汽车的轮胎上装有防滑链,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故D不符合题意。
故选B。
5.(22-23八年级下·陕西咸阳·期中)下面是对于日常生活中一些物理量的估计,其中符合实际的是( )
A.一支普通2B 铅笔的质量约为 500g B.一个中学生的体积约为 5000cm3
C.一个中学生的质量约为50kg D.物理课本的重力约 20N
【答案】C
【解析】A.一支普通铅笔的质量通常是非常轻的,一般为5g左右,故A不符合题意;
B.要估计一个中学生的体积,我们可以先估计他的质量(比如50kg)和密度(与水的密度相近,约为1.0×103kg/m3)。所以,一个中学生的体积约为
故B不符合题意;
C.在日常生活中,我们经常听到人们的体重以“斤”为单位,而1kg大约等于2斤。所以,一个中学生的质量约为50kg,即100斤,这是一个非常合理的估计。故C符合题意;
D.物理课本的质量约为200g,即0.2kg,重力约为
故D不符合题意。
故选C。
6.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)小明用正确校零的弹簧测力计,以如图所示的方法测量甲、乙两个物体受到的重力,下列说法错误的是( )
A.该弹簧测力计的量程为0~5 N,分度值为0.2 N
B.利用该弹簧测力计不能测量质量为0.7 kg的物体所受的重力
C.甲物体重力为2 N,乙物体重力大于2 N
D.在中国空间站中,不能使用该弹簧测力计测量物体的重力
【答案】C
【解析】A.由图示知,弹簧测力计的测量范围在0到5N,所以量程为0~5N,测力计每1N中有5个小格,每一小格为0.2N,所以测力计的分度值为0.2N,故A正确,不符合题意;
B.质量为0.7kg的物体所受的重力为
G=mg=0.7kg×10N/kg=7N
大于测力计的最大测量值,所以,利用该弹簧测力计不能测量质量为0.7kg的物体所受的重力,故B正确,不符合题意;
C.图甲中,物体的重力为
图乙物重为
故C错误,符合题意;
D.在空间站内物体处于失重状态,物体对弹簧测力计不产生拉力,不可以使用弹簧测力计测量物体重力,故D正确,不符合题意。
故选C。
7.(23-24八年级下·河北秦皇岛·期中)如图所示是跳水运动员跳水的情景,下列说法不正确的是:( )
A.跳板将运动员弹起,说明力可以改变物体的运动状态
B.运动员对跳板施力同时也受力,说明力的作用是相互的
C.运动员对跳板的力和跳板对运动员的力,两个力的作用效果不同
D.跳板将运动员弹起,是因为跳板对运动员的力大于运动员对跳板的力
【答案】D
【解析】A.跳板将运动员弹起,是因为跳板对运动员的力改变他的运动状态,说明力可以改变物体的运动状态,故A正确,A不符合题意;
B.运动员对跳板施力的同时也会受到跳板对运动员的力,由此说明力的作用是相互的,故B正确,B不符合题意;
C.跳板对运动员的力改变运动员的运动状态,运动员对跳板的力改变跳板的形状;两个力的作用效果不同,故C正确,C不符合题意;
D.跳板对运动员的力与运动员对跳板的力是一对相互作用力,大小相等,故D错误,D符合题意。
故选D。
二、多选题
8.(23-24八年级下·山东聊城·期中)如图甲所示,一根弹簧在水平面上自由放置,左端固定在O点,它的原长为10cm,由于受到手对它的力的作用,在弹性限度范围内,它的长度发生了如图乙和丙所示变化。则( )
A.在图乙中,弹簧没有产生弹力的作用
B.在图乙中,弹簧作用在手上的弹力水平向右
C.在图丙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
D.在图丙中,手对弹簧的拉力和弹簧对手的拉力是一对相互作用力
【答案】BCD
【解析】A.在图乙中,弹簧处于压缩状态,为了恢复原长,弹簧会产生弹力的作用,故A不符合题意;
B.力的作用是相互的,在图乙中,手对弹簧的作用力水平向左,弹簧作用在手上的弹力水平向右,故B符合题意;
C.在图丙中,弹簧处于拉伸状态,手对弹簧的作用力水平向右,弹簧作用在手上的弹力水平向左,故C符合题意;
D.在图丙中,手对弹簧的拉力和弹簧对手的拉力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在两物体上,故D符合题意。
故选BCD。
9.(23-24八年级下·江西景德镇·期中)工人用如图所示的装置运送砂石,下列说法不正确的是( )
A.运送过程中拉力的大小是桶和砂石重力的一半
B.装置中的定滑轮相当于一个省力杠杆
C.绳子自由端下拉1m,桶上升2m
D.质量为65kg的工人利用该滑轮组不能提起150kg的砂石
【答案】ABC
【解析】A.由图可知,滑轮组的动滑轮绕2段绳,不计动滑轮重和摩擦,运送过程中拉力的大小是桶和砂石重力的一半,题目中没有说不计动滑轮重和摩擦,所以运送过程中拉力的大小不是桶和砂石重力的一半,故A错误,符合题意;
B.定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力,故B错误,符合题意;
C.由图可知,滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2,所以桶上升的高度为绳子自由端移动距离的一半,即绳子自由端下拉1m,桶上升0.5m,故C错误,符合题意;
D.工人向下拉绳子时,绳子会对人施加向上的拉力,为避免人被绳子拉上去,所以人提供的最大拉力
F最大=G人=m人g=65kg×10N/kg=650N
不计绳重、动滑轮重和摩擦时,利用该滑轮组能提起的最大物重
G最大=2F最大=2×650N=1300N
则提升物体的最大质量
所以质量为65kg的工人利用该滑轮组不能提起150kg的砂石,故D正确,不符合题意。
故选ABC。
10.(23-24八年级下·广西柳州·期中)如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图所示,以下说法正确的是( )
A.4~6秒物体受到的摩擦力是2N
B.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
C.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
D.2~4秒,物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍
【答案】AD
【解析】AB.4~6秒,由v-t图可知,物体做匀速直线运动,二力平衡,根据F-t图可知,摩擦力大小等于拉力大小,为2N;2~4秒,由v-t图可知,物体在加速运动,物体受到的摩擦力大小等于滑动摩擦力,接触面粗糙程度和受到压力不变,大小仍为2N,故A正确,B错误;
C.0~2秒,物体没有推动,物体处于静止状态,是因为推力等于摩擦力,此时摩擦力为1N,故C错误;
D. 2~4秒,物体受到的摩擦力是2N,0~2秒物体受到的摩擦力是1N,所以2~4秒,物体受到的摩擦力是0~2秒物体受到的摩擦力的2倍,故D正确。
故选AD。
11.(23-24八年级下·广西柳州·期中)用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N的物体A水平向左移动2m,A受到地面对它的摩擦力为30N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦),下列说法中正确的是( )
A.拉力F为50N B.绳子自由端移动的距离为6m
C.A受到的摩擦力方向水平向右 D.拉力F为15N
【答案】CD
【解析】AD .由图可知,作用在动滑轮上绳子段数n=2,不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦,拉力的大小
故A错误,D正确;
B.绳子自由端移动的距离
故B错误;
C.摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,由于物体A向左运动,因此A受到的摩擦力方向水平向右,故C正确。
故选CD。
三、填空题
12.(23-24八年级下·江苏镇江·期中)如图所示,水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系及物体运动的路程与时间的关系分别如图2、3所示,由图像可知,当t=0.5s时,物体受到的摩擦力为 N;当t=1.5s时,物体受到的摩擦力为 N,当t=2.5s时,物体运动的速度为 m/s。
【答案】 2 4 1
【解析】【小题1】[1]由图3可知,当t=0.5s时,物体处于静止状态,所以推力与摩擦力相等,为2N。
[2]当t=1.5s时,物体做变速直线运动,处于不平衡状态,当t=2.5s时,物体做匀速直线运动,此时摩擦力和推力是一对平衡力,大小相等,可知摩擦力f=4N。又因为压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以当t=1.5s时,摩擦力也为4N。
[3]当t=2.5s时,物体做匀速直线运动,所以速度为
13.(2020·宁夏·中考真题)如图是我们常用的燕尾夹,,当用力摁住点打开该夹子时,可把 点看作支点,此时夹子可近似看作 (填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
【答案】 B 等臂
【解析】[1]当用力摁住C点打开该夹子时,AC是围绕B点转动的,故B为支点。
[2]由于AB=BC,故动力臂等于阻力臂,为等臂杠杆。
14.(23-24八年级下·甘肃平凉·期中)中国航天以勃发之气,实现了多个历史性突破。中国空间站已全面建成,航天员在空间站中与在地面上相比较,航天员的质量 (选填“变小”“变大”或“不变”);在太空中 (选填“能”或“不能”)进行有效的举重训练。
【答案】 不变 不能
【解析】[1]物体的质量不随位置改变而改变,航天员在空间站中与在地面上相比较,航天员的质量不变。
[2]在太空中,物体处于失重状态,航天员几乎不用力就可以举起物体,不能进行有效的举重训练。
15.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)通常把物体所受重力的大小简称为物重。物体受到的重力大小跟它的质量成正比,用公式表示为G=mg;比值g=10N/kg,其物理意义为 。已知月球上物体所受重力为地球上的,如果一个人在地球上最多能举起重600N的物体,则他在月球上能举起物体的最大质量是 kg。
【答案】 质量为1kg的物体所受的重力大小是10N 360
【解析】[1]重力常数的物理意义是:质量为1kg的物体所受的重力大小是10N。
[2]已知月球上物体所受重力为地球上的,物体的质量与位置无关,因此
同一个人在月球和地球上所举起物体的重力是相同的,他在月球上能举起物体的最大质量是
16.(23-24八年级下·广东江门·期中)2023年10月26日,我国成功发射了“神舟十七号”飞船,实现了与“天宫”空间站的成功对接,伴随着神舟十六号乘组打开舱门,神舟十七号的航天员乘组正式从飞船轨道舱进入空间站与之完成会师。
(1)发射时,运载火箭将“神舟十七号”平地托起,直冲云天。它向后喷出的气流使自身受力上升,这是运用了力的作用是 的,由于力可以改变物体的 ,火箭上升的速度越来越快。
(2)空间实验室长10.4m,质量为8.5t,在太空中处于失重状态,此时其质量为 kg。
(3)“神舟十七号”与“天宫”空间站进行对接成功后高速运行,此时彼此处于相对静止状态。航天员乘组进入空间站时,与在地球上相比,他们受到的重力 (选填“变大”“不变”或“变小”),因此在空间站内,下列适宜给航天员进行体育锻炼的器材是 (选填字母)。
A哑铃 B弹簧拉力器 C跑步机
【答案】(1)相互 运动状态;(2)8.5×103;(3)变小 B
【解析】(1)[1]运载火箭向后喷出的气流的同时,由于力的作用是相互的,火箭也受到气流向上的力的作用,运载火箭受力上升。
[2]由于力可以改变物体的运动状态,火箭在力的作用下上升的速度越来越快。
(2)由得,空间实验室的质量为
(3)[1]太空站内物体受到地球的引力比地球的小,则神舟十七号的航天员乘组进入空间站时,与在地球上相比,他们受到的重力变小。
[2]A.哑铃在太空站中几乎没有重力,无法起到锻炼作用,故A不符合题意;
B.在空间站中,弹簧拉力器要发生弹性形变,仍需要力的作用,可以起到锻炼作用,故B符合题意;
C.空间站中,人体无法正常行走或跑步,则无法应用跑步机进行锻炼,故C不符合题意。
故选B。
17.(23-24八年级下·广东深圳·期中)如图所示,想让一根筷子在手中沿竖直方向保持相对稳定,分别采用了以下三种做法。其中,最容易做到的是图 (选填“甲”“乙”或“丙”),你的依据是 。
【答案】 丙 见解析
【解析】[1][2]可将筷子视为杠杆,当筷子倾斜时,支点为筷子与手的接触点。物体和筷子的重力为其动力,手施加给筷子的力为阻力。当筷子略有倾斜时,重心越高,动力和动力臂的乘积越大,在阻力臂不变时,阻力更大,手能够感受到倾斜的方向性更强,便于手及时调整阻力方向使筷子处于竖直平衡状态。甲重心在筷子中间,乙重心偏下,丙重心偏上。所以丙最容易保持相对稳定。
18.(23-24八年级下·广东清远·期中)小明用如图装置提升重为600N的物体,不计摩擦和滑轮自重,物体匀速上升时,它相对滑轮 (选填“A”或“B”)是静止的,此时人对绳子的拉力为 N,人将绳子拉过1m,物体上升 m。
【答案】 A 300 0.5
【解析】[1]物体上升过程中,与A滑轮的相对位置不变,与B滑轮的相对位置改变,则它相对滑轮A是静止的,它相对滑轮B是运动的。
[2]图中滑轮组
不计摩擦和滑轮自重,此时人对绳子的拉力为
[3]人将绳子拉过1m,物体上升
19.(23-24八年级下·河南安阳·期中)如图所示的装置中,甲物体重5N,乙物体重3N。甲、乙两物体均保持静止状态,不计弹簧测力计自重以及绳与滑轮间的摩擦,则甲物体对地面的压力大小为 N;弹簧测力计的示数为 N。
【答案】 2 3
【解析】[1][2]弹簧测力计受到乙对它一个向右的拉力,这个拉力就等于乙的重力,弹簧秤的示数就等于这个拉力,即等于乙的重力3N;由于甲物体处于静止状态,并且甲受到重力、支持力和拉力的作用,则甲受到地面的支持力为
根据相互作用力,甲对地面的压力为
四、作图题
20.(23-24八年级下·广东清远·期中)(1)如图,物体A 放在斜面上处于静止状态,在图中画出物体A 所受重力G和物体A 对斜面的压力F的示意图;
(2)请在图中画出F1和F2的力臂。
(3)如图,使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)过物体A的重心画一条竖直向下的带箭头的线段,符号为G,即为重力的示意图;在斜面上选取物体A与接触面的中点为压力F的作用点,过压力F的作用点画一条垂直于斜面向下、带箭头的线段,符号为F,即为压力F的示意图,如图所示:
(2)过支点O作F1的垂线段,该垂线段为F1的力臂;作F2的反向延长线,过支点O作F2反向延长线的垂线段,该垂线段为F2的力臂,如图所示:
(3)要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以要从动滑轮绕起,依次绕过定滑轮、下面的动滑轮,再绕过另一个定滑轮,如图所示:
五、实验题
21.(23-24八年级下·广东广州·期中)在探究“物体的重力大小跟物体质量的关系”的实验中,实验数据记录如下:
钩码的个数
1
2
3
4
5
钩码的质量(m/×10-2kg)
5
10
15
20
25
弹簧测力计的读数(G/N)
0.5
1
1.5
2
2.5
(1)分别用图甲、乙两种方式使用弹簧测力计测量钩码所受的重力,正确的握持方式是 (选填“甲”或“乙”)。测量时弹簧测力计与钩码均处于 状态。
(2)请在图丙中标出第3次测量时钩码重力的示数 ;
(3)请在图丁中画出G与m的关系图线 ;
(4)分析实验数据和图像可以得出的结论是: 。
【答案】(1)甲 静止;(2);(3);(4)物体的重力的大小跟物体的质量成正比
【解析】(1)[1][2]弹簧测力计必须竖直拉动,物体的重力才等于弹簧测力计的拉力,所以正确的握持方式是甲,测量时弹簧测力计与钩码均处于静止状态。
(2)由表中数据可知,第3次测量时钩码重力为1.5N,在丙中标出,如下图所示:
(3)由表中数据,在坐标系中找出对应的点,然后连接起来,如下图所示:
(4)由上表可知,质量为原来的几倍,重力也为原来的几倍,即物体的重力的大小跟物体的质量成正比。
22.(23-24八年级下·江西南昌·期中)小伟要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,他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。接下来小伟通过如图所示实验操作验证他的猜想:
(1)在实验中小伟应该用弹簧测力计水平 拉动木块在长木板上滑动,这样做是根据 的知识得出拉力的大小等于摩擦力的大小,从而测出木块所受的摩擦力的大小;
(2)如果小伟要探究猜想②,他应该选择 两幅图所示的实验步骤来操作,根据图中弹簧测力计的示数可得出结论:在其他因素相同的情况下, ,滑动摩擦力越大;
(3)小伟要探究猜想③,他将木块切去一半,重复甲的操作步骤,如图丁所示。他比较甲和丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论可靠吗?
答: (选填“可靠”或“不可靠”)。小伟在实验中存在的问题是 ;
(4)在某一次实验中,弹簧测力计用0.5N的水平拉力作用在木块上,木块恰好匀速直线运动;若保持其它条件不变,仅仅使弹簧测力计的水平拉力增大为0.8N时,木块受到的滑动摩擦力为 N。
【答案】(1)匀速 二力平衡;(2)甲、丙 接触面越粗糙;(3)不可靠 没有控制压力相同;(4)0.5
【解析】(1)[1][2]实验中小伟应该用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块在长木板上滑动,根据二力平衡知识可得,拉力和摩擦力是一对平衡力,摩擦力等于拉力。
(2)[1]要探究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,需使压力大小和接触面积大小相同,改变接触面的粗糙程度,所以应选择甲图和丙图。
[2]由图知,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)[1][2]要探究摩擦力大小与接触面积的大小的关系,需使压力大小和接触面的粗糙程度相同,改变接触面积的大小,而小伟将木块切去一半,则在接触面积变化的同时,压力也发生了变化,所以得出错误结论。
(4)弹簧测力计用0.5N的水平拉力作用在木块上,木块恰好匀速直线运动,则木块受到的滑动摩擦力等于拉力,为0.5N。若保持其它条件不变,仅仅使弹簧测力计的水平拉力增大为0.8N时,由于压力的大小,接触面的粗糙程度没有改变,木块受到的滑动摩擦力仍为0.5N,只是木块将做加速运动。
23.(2024·湖北武汉·中考真题)某同学利用若干个质量为50g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并 ,达到平衡状态,如图所示。
(2)在杠杆左侧15cm刻度线处挂上4个钩码,在杠杆右侧挂上6个钩码,移动右侧钩码到 cm刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是 (填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”)。
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3N时,该拉力的作用点可能在杠杆 (填序号)刻度线处。
①左侧10cm ②右侧5cm ③右侧15cm
【答案】 静止 10 钩码对杠杆的拉力 ①③
【解析】(1)[1]杠杆静止时处于平衡状态,杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,杠杆处于水平平衡状态,便于测量力臂。
(2)[2]设一个钩码的重力为G,根据杠杆平衡条件
解得
L=10cm
则移动右侧钩码到10cm刻度线处时,杠杆重新在水平位置平衡。
[3]动力或阻力是作用在杠杆上使杠杆转动的力,则动力或阻力是钩码对杠杆的拉力。
(3)[4]一个钩码的重力
若使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件
代入数据后有
解得拉力力臂
若竖直使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,此时力臂等于该拉力的作用点到支点的距离,故①符合题意,若弹簧测力计倾斜,力臂小于该拉力的作用点到支点的距离,则③符合题意,则符合条件的为①③。
24.(22-23八年级下·上海·期中)某同学研究动滑轮的使用特点时,每次都匀速提起相同钩码(不计摩擦),实验步骤如图所示。
(1)使用动滑轮时,可以省一半力。根据(a)(b)两图可知,实验中所用动滑轮的重力为 牛;
(2)分析比较(b)、(c)和(d)三图可知,使用同一动滑轮匀速提起相同重物时 ;
(3)根据上述分析,如果家里安装日光灯,你认为图中更合理的是 。(选填“甲”或“乙”)
【答案】 0.2 见解析 甲
【解析】(1)[1]由图(a)可知,物体重力为
不计绳重和摩擦,由动滑轮的特点可得
则动滑轮的重力为
(2)[2]分析(b)、(c)和(d)三图可知,使用动滑轮匀速提起同一重物时,拉力与竖直方向的夹角不同,拉力的大小不同,并且拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大。
(3)[3]根据(2)得出的结论:拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大,由此可知,图乙绳子承受的拉力大,图甲绳子承受的拉力小,所以图甲更合理。
六、计算题
25.(23-24八年级下·重庆南川·期中)如图,小美同学每天骑电动自行车上学,小美和电动自行车的总质量为120kg,小美家到学校2400m,用时200s。求:
(1)小美和电动自行车受到的总重力为多少N?
(2)小美骑自行车的速度为多少m/s?
(3)若自行车车受到的阻力为车重的0.1倍,则自行车受到的阻力为多少N?
【答案】(1)1200N;(2)12m/s;(3)120N
【解析】(1)小美和电动自行车的总质量为120kg,小美和电动自行车受到的总重力
(2)小美家到学校2400m,用时200s,小美骑自行车的速度
(3)自行车车受到的阻力为车重的0.1倍,则自行车受到的阻力
26.(23-24八年级下·内蒙古赤峰·期中)随着人们环保意识和健康意识的不断增强,骑自行车上班、上学已经成为一种时尚。质量是50kg的小明上学所骑的山地自行车如下图所示,他的山地自行车的相关数据如下表。小明家距学校1.5km,他骑车从家到学校用时5分钟。(g取10N/kg)求:
车架材料
碳纤维
车架体积
2500
车架质量/kg
4
整车质量/kg
10
(1)小明骑车上学的平均速度;
(2)碳纤维车架的密度;
(3)若这辆自行车在水平路面上行驶时受到的摩擦力是总重力的0.04倍,小明骑车时自行车受到的摩擦力是多少?
【答案】(1)5m/s;(2);(3)24N
【解析】(1)由知道,小明骑车上学的平均速度
(2)由知道,碳纤维车架的密度
(3)人和车的总重
自行车受到的摩擦力
27.(23-24八年级下·江西南昌·期中)如图所示,一台小型起重吊车正在起吊重物,请解决下面三个问题:
(1)吊车的吊臂属于哪种类型的杠杆?为什么要在吊车上使用这种类型的杠杆?
(2)已知伸缩撑杆竖直向上的支持力F1与C点受到竖直向下的拉力F2的力臂之比与1∶5,当吊臂吊着200kg的货物处于静止状态时,伸缩撑杆对吊臂的支持力为多大?(g=10N/kg)
(3)吊臂在20s内将货物从地面送到9m高的位置,求货物在竖直方向上移动的速度。
【答案】(1)见解析;(2);(3)0.45m/s
【解析】(1)吊车的吊臂属于费力杠杆,使用的原因是车子上的空间比较小,而吊臂需要移动的空间比较大,只能采用省距离的机械,动力臂小于阻力臂,所以使用费力杠杆。
(2)吊臂吊起货物受到的拉力等于货物的重力,即
由得
解得伸缩撑杆对吊臂的支持力为。
(3)货物在竖直方向上移动的速度
28.(23-24九年级上·全国·期末)如图所示,将质量为,边长为的正方体合金块,用细线挂在轻质杠杆A点处,在B点施加与杠杆垂直的力时,杠杆在水平位置平衡,其中,(g取)求:
(1)合金块的重力;
(2)拉力的大小。
【答案】(1)60N;(2)20N
【解析】解:(1)合金块的重力
(2)已知
,
根据杠杆的平衡条件可得
则拉力的大小
答:(1)合金块的重力为;
(2)拉力的大小为。
29.(23-24八年级下·安徽芜湖·期中)如图所示,在绳子承受的范围内,体重为500N的小明通过此滑轮组用200N的拉力在20s内将重为450N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的移动的速度为多少?
(3)在绳子承受的范围内,小明用此滑轮组提升的物体最大的重力是多少N?
【答案】(1)150N;(2)0.3m/s;(3)1350N
【解析】(1)由图可知,承担物重的绳子股数为n=3,不计绳重和摩擦,则由
可得,动滑轮重
(2)物体上升的速度
绳自由端的移动的速度为
(3)在绳子承受的范围内,小明对绳子的最大拉力等于小明的体重,即
由
可得,小明用此滑轮组提升的物体最大的重力是
七、综合题
30.(23-24八年级下·江苏淮安·期中)如图所示,气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体,孔状内有99.8%的空间。这种新材料密度仅,看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400℃的高温,若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原。
(1)从上述介绍中,判断气凝胶具有哪些优异的物理属性?请说出两点: 、 ;
(2)有人做过这样一个实验:在一金属块表面涂上体积为的气凝胶,结果在1kg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损,则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少?
(3)某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,重,若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶”的质量为多少(,钢的密度为)
【答案】(1)密度小 弹性好;(2)0.12kg;(3)90kg
【解析】(1)[1][2]由文中信息可知,气凝胶的密度很小,将其压缩至很小体积之后也能迅速复原,说明气凝胶的弹性很好,最高能承受1400℃的高温,说明气凝胶的耐热性好。
(2)覆盖在金属块上的气凝胶质量
(3)飞机的体积
需“气凝胶”的质量为
31.(23-24八年级下·江苏无锡·期中)2023年7月20日,无锡经历大暴雨天气。小明为了测量当天的降水量,查阅资料得知,降水量是指一定时间内,从天空降落到地面上的雨水未经蒸发、渗透、流失,在地面上积累的深度,单位为mm。单位时间内的降水量称为降水量强度,小明将一个质量为200g、底面积为的柱状筒置于室外,雨停时,测得桶和雨水的总质量为5.2kg。已知雨水密度为。g取10N/kg。
(1)这些雨水的重力G为多少?
(2)小明测得本次的降水量为多少?
(3)已知本次降水时间为2h,则本次的平均降水强度为 mm/h。若当天下雨时有风,则测得的平均降水强度将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)50N;(2)100mm;(3)50 不变
【解析】(1)这些雨水的重力
G=mg=(5.2kg-200×10-3kg)×10N/kg=50N
(2)桶内雨水的体积为
小明测得本次的降水量为
(3)[1][2]本次的平均降水强度为
不论是雨是直落还是斜落,水桶口的面积不变,所以不影响积水量,因此若当天下雨时有风,则测得的平均降水强度将不变。
八、科普阅读题
32.(23-24八年级下·广东茂名·期中)阅读短文,回答问题。
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的挡位时,自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大,而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小,为了达到更好的骑行效果,变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后车轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。
(1)自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦;刹车时是通过增大 来增大摩擦;
(2)后齿轮和后车轮组成一个 (选填“省力”、“费力”、“等臂”)杠杆;
(3)爬坡时,应将链条调整至半径较 (选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;
(4)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为30N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上,其半径为5cm,由于前齿轮与后齿轮由链条连接,所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同,若前齿轮的半径为15cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为 N;若人蹬脚踏板每秒转1周,则自行车的前进速度为 km/h()。
【答案】 接触面的粗糙程度 压力 费力 大 144 25.92
【解析】(1)[1][2]增大摩擦的方式有增大压力和增大接触面的粗糙程度,自行车轮胎上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;刹车时是在接触面的粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦。
(2)[3]由题意可知,自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后齿轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径,此时动力臂小于阻力臂,是一个费力杠杆。
(3)[4]对于后轮的费力杠杆,动力是人通过链条传递给后轴的齿轮的力,动力臂是后齿轮的半径,自行车上坡时所受阻力变大,而阻力臂不变,因此增大动力臂可以减小所施加的动力,所以应换用半径较大的后齿轮会相对省力一些。
(4)[5]对于后车轮的杠杆来说,设链条对后齿轮的拉力为F链,根据杠杆平衡条件可得
解得:F链=240N。而链条对前齿轮的力与链条对后齿轮的力大小是一样的,所以对于前车轮的杠杆来说,设人蹬车的力为F,根据杠杆平衡条件可得
解得:F=144N。
[6]每秒脚踏一周则带动前齿轮转动一周,前齿轮周长为
链条移动的距离与后齿轮转动的路程均与前齿轮转动的路程相同,为0.9m,后齿轮的周长为
后轮转动的圈数与后齿轮转动的圈数相同,为
后轮的周长为
自行车的前进速度为
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