力学培优 -2024-2025学年人教版物理八年级下学期

课程主题 第2讲 运动和力 教学目标 能够利用力的相互性、惯性定律、力的合成完成受力分析 1、 牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律（俗称“牛一”） （1） 内容：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（统称“平衡状态”） （2） 理解： ①“一切”表示对所有物体都适用 ②“没有受到力的作用”有两层意思，一是物体没有受到任何外力的作用，二是物体受到的所有外力相互抵消 （叫做“合外力=0”，相当于不受力） ③“总保持”表明物体不受外力或合外力=0时一定处于平衡状态 ④“或”表明物体不受外力或合外力=0时只能处于平衡状态中的一种，无法同时存在 注意：1、牛顿第一定律是在前人研究结果的基础上推理得出的，不受外力属于理想情况，无法用实验直接验证 2、物体的运动不需要靠力来维持，物体的运动状态需要靠力来改变 2. “牛一”的应用推断 （1） 运动状态 受力情况 ①物体运动状态保持不变时（平衡状态），一定不受外力或合外力=0 ②物体运动状态在变化时（非平衡状态），一定受到外力且合外力≠0推断 （2） 受力情况 运动状态 ①物体不受外力或合外力=0时，一定处于平衡状态 （原来运动着的物体将保持匀速直线运动，原来静止的物体将保持静止） ②物体受到外力且合外力≠0时，一定处于非平衡状态 3. 惯性 （1） 什么是惯性？ “牛一”说明一切物体都有保持原来运动状态的性质，这种性质称为惯性，所以牛顿第一定律也称为惯性定律 （2） 关于惯性要注意什么？ ①惯性是物体自身的属性，惯性越大，其运动状态越难以改变 ②惯性的大小只与物体自身质量的大小有关，质量越大则惯性越大 ③一切具有质量的物体，在任何情况下都有惯性，与它的形状、运动状态、所处位置、受力情况都无关 ④惯性不是谁给予的，不能说物体“受到惯性力”、“获得惯性”或“得到惯性” （3） 惯性的利用及危害防止 ①利用惯性：跳远前助跑、撞击锤柄套紧锤头、使劲甩手把水甩掉、拍打衣服除去灰尘...... ②危害防止：系安全带、车辆保持行驶距离、运输玻璃制品时垫上很厚的泡沫、汽车超载时降低车速...... 【典例1-1】驾驶室驾驶员头后都有一个“头枕”，其作用能减小因车子 （选填“突然加速”或“紧急刹车”）而对驾驶员造成的伤害。 【典例1-2】如图所示，一个密闭的玻璃管放在平板车上，玻璃管中装有水，管中留有一个小气泡。如图所示，当向右做匀速直线运动的车碰到障碍物时，气泡向 运动；就水和气泡运动状态的变化情况进行分析，产生这种现象的根本原因是 。 【典例1-3】如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹不考虑空气阻力的影响，实心球离开手后能继续向前运动是由于实心球具有 。当实心球运动到最高点Q时，所受的外力全部消失，实心球将 （选填“静止”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”）。 【典例1-4】一个小球沿粗糙的斜面向上滚动，若滚到斜面顶端时速度为v，这时重力突然消失，请判断物体小球的运动情况是： ；你的理由是： 。 2、 力的合成 1. 合力及力的合成 （1）什么是合力？如果将几个力替换成单独某个力之后，作用效果完全不变，那么这个力就叫作那几个力的合力 （2）什么是力的合成？求几个力的合力的过程叫作力的合成 2. 同一直线上二力的合成 （1） 方向相同的两个力：合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同 （2）方向相反的两个力：合力的大小等于两个力的大小之差，合力的方向与较大的那个力方向一致 3. 不在同一直线上的二力合成 以两个力为邻边作平行四边形，两个力夹着的对角线就是合力，这就是平行四边形定则 【典例2-1】如图，物体受到的力都在同一直线上，请在右图作出物体受到的合力 （1） （2） 【典例2-2】如图，物体受到的力不在同一直线上，请在右图作出物体受到的合力 （1） （2） 3、 二力平衡的条件及应用 1. 什么是平衡力？物体在几个力的作用下处于平衡状态，就把这几个相互平衡的力叫做平衡力 2. 什么是二力平衡？物体只在两个力的作用下处于平衡状态，那么这两个力相互平衡，称为二力平衡 3. 探究二力平衡的条件 实验目的 探究二力平衡的条件 实验思路 要想找到物体在两个力作用下处于平衡状态时两个力之间的关系，应该先想办法在物体上施加两个力使物体平衡，然后在物体平衡时测量这两个力，看看这两个力之间存在怎样的关系 实验图 实验器材 小车、滑轮、托盘、钩码、棉线、水平桌面等 实验设计与分析 （1）通过定滑轮改变力的方向。 （2）通过改变钩码的数量来改变力的大小。 （3）尽量减小装置间的摩擦（小车和桌面），防止摩擦对实验的影响。 实验创新: （4）纸片质量要小，减小重力对实验的影响。 （5）两边的定滑轮高度不需要相同。 实验结论 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡 【典例3-1】如图所示的磁性黑板擦被吸在竖直黑板上，分析受力情况可知：黑板擦对黑板的压力与黑板擦受到黑板的支持力是一对 ；黑板擦受到的重力与黑板对黑板擦的摩擦力是一对 。 【典例3-2】某同学推着购物车在水平地面上做匀速直线运动，购物车内的物品相对于购物车处于 （选填“静止”或“运动”）状态，购物车受到的支持力与车对地面的压力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）。撤去推力后，小车由于 继续向前运动。 【典例3-3】停放在水平地面上的汽车，此时（　　） A．车的重力与地面对车的支持力是一对平衡力 B．车的重力与车对地面的压力是相互作用力 C．车受到的支持力与车对地面的压力是一对平衡力 D．车的重力与地面对车的支持力是相互作用力 【典例3-4】2024年3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面进行月球样品采集任务提供通讯支持。火箭发射过程中，下列说法正确的是（　　） A．以火箭为参照物，“鹊桥二号”是运动的 B．火箭在加速上升的过程中，运动状态发生了改变 C．火箭飞行方向发生改变时，受到平衡力的作用 D．加速上升过程中，“鹊桥二号”的惯性增大 1、关于惯性，下列说法正确的是（　　） A．洒水车在工作过程中，因为匀速直线行驶，所以惯性不变 B．运动员到达终点不能马上停下来，是由于运动员具有惯性 C．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转是为了防止惯性带来的危害 D．锤头松动时，撞击锤柄使锤头紧套在锤柄上，是由于惯性力的作用 2、一位旅客在匀速直线前进的动车上竖直向上跳起，这位旅客的落地点（不计空气阻力）（　　） A．在起跳点之后 B．在起跳点之前 C．仍在起跳点 D．无法确定 3、《中华人民共和国道路交通安全法》规定“机动车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带”。如图所示，系上安全带可防止由于惯性造成的伤害是（　　） A．汽车突然启动时，司乘人员向前撞击车身 B．汽车突然启动时，司乘人员向后撞击车身 C．汽车突然刹车时，司乘人员向前撞击车身 D．汽车突然刹车时，司乘人员向后撞击车身 4、如图所示，是从水平匀速飞行的轰炸机上先后投下的三颗炸弹，在无风、不计空气阻力的情况下（　　） A． B． C． D． 5、2月25日，在韩国釜山进行的2024年国际乒联釜山世界乒乓球团体锦标赛男子团体决赛中，中国队3比0战胜法国队，夺得冠军。下列说法正确的是（   ） A．击球时，球和球拍都会发生弹性形变 B．击球时，球拍对球的力和球对球拍的力是一对平衡力 C．乒乓球离开球拍继续运动，是因为受到惯性的作用 D．乒乓球最终会落到地面，是因为没有了力的作用 6、将重为G的物体挂于测力计下，使它以大小为v1的速度向上做匀速直线运动，后以大小为v2的速度向下做匀速直线运动，且v1>v2，已知前后两次测力计的示数分别为F1、F2，若不计空气阻力，则（　　） A．F1可能大于G B．F2可能小于G C．F1一定大于F2 D．F1一定等于F2 7、平直公路上有一辆公交车，图-1是车内拉环正面的示意图。图-2、图-3、图-4是该车内观察到的同一拉环在不同时刻侧面的情景，车头在拉环的左方，以下判断正确的是（    ） A．图-1中，车此时一定处于静止状态 B．图-2中，以吊带为参照物，拉环是运动的 C．图-3中，车此时可能在刹车礼让行人 D．图-4中，拉环此时所受重力与吊带对它的拉力是一对平衡力 1、在探究“二力平衡的条件”的实验中，某同学采用的实验装置如图甲所示： （1）在图甲中，当物体处于 状态或匀速直线运动状态时，我们认为它受到的力是平衡力； （2）实验时，小明发现当向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用，这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态。请你帮助小明分析一下，出现这种现象的原因是 ，这时木块在水平方向受到的力是 （选填“平衡”或“不平衡”）的； （3）如图乙是优化后的实验方案，该同学选用轻质小卡片，好处是 ； ①A图中的小卡片处于静止状态； ②将B图中的小卡片扭转过一个角度后，保持两个拉力的方向相反，此时小卡片处于静止状态，松开手小华是通过观察到小卡片 现象，来判断小卡片受到的两个拉力不是平衡力； ③A图中的小卡片处于静止状态时，小华为了探究“只有作用在同一个物体上的两个力”才有可能是平衡力，接下来小华需要进行怎样的操作： 。 2、 如图所示，水平传送带静止，传送带上有一木块，在水平拉力F作用下正匀速向右运动；此时拉力F （＞/=/＜）木块所受摩擦力。保持拉力不变，当木块运动到P点时，传送带突然沿逆时针方向运动，木块将做 （加速/匀速/减速）运动。 3、 如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力F的作用，其拉力随时间变化的F-t图象和速度随时间变化的v-t图象分别如图乙、丙所示。则当t=2s时，物体受到的摩擦力大小为 N；当t=4s时，物体受到的摩擦力大小为 N。 4、如图所示，A和B两个材料相同的硬质正方体分别以甲、乙、丙三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动，其速度关系是v1＜v2＜v3，下列说法中正确的个数为（　　） ①F1＜F2＜F3； ②F1=F2=F3； ③三种情况中A物体所受到的摩擦力大小关系为f2=f3＞f1； ④三种情况中B物体下表面所受到的摩擦力大小关系为f2＇＜f1＇＜f3＇。 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 5、如图所示，叠放在一起的方形物体A和B，在大小为的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动，则下列结论中正确的是（    ） A．甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为10N B．甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力 C．甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0，物体B受到的摩擦力为10N D．乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为10N，物体B受到的摩擦力为0 6、如图所示，木块A与平板小车一起在水平桌面上向左匀速运动，当小车受外力作用突然减速时，下列说法正确的是（　　） A．小车受外力突然减速，利用了二力平衡 B．小车减速时，木块A在小车平板上滑行，是因为受到惯性力的作用 C．木块A在小车平板上滑行时，木块A只受重力、支持力的作用 D．木块A在小车平板上滑行的过程中，木块A受到的滑动摩擦力不变 7、如图所示，足球在水平草地上向左减速滚动，请画出足球的受力示意图。（力的作用点画在足球的重心） 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第7讲 机械效率 教学目标 理解机械效率的含义，熟悉简单机械的机械效率的计算 1、 有用功、额外功和总功 1、有用功：指在不使用任何机械完成任务时必须做的功，表示为W有 2、额外功：指在使用机械完成任务时，因机械自身的结构或摩擦等问题而不得不多做的功，表示为W额 3、总功：指在使用机械完成任务时所做的功，数值上等于有用功与额外功之和，表示为W总=W有 + W额 4、结论：大量实验表明，现实中使用任何机械都无法省功，即总功总是大于有用功，额外功不可能为零注意：同一件事中，哪些是有用功哪些是额外功并非固定的，这需要根据任务目标才能确定。例如，用桶将水从水井中提上来，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是捞出掉入水井中的水桶，则克服桶重做的是有用功，而克服桶带出来的水的重力所做的功是额外功。 2、 机械效率 1、机械效率是指有用功与总功的比值，其反映了机械做功性能的优劣，表示为 η=W有/W总 2、需要注意： ①机械效率是一个比值，通常用百分数表示，没有单位 ②机械效率越高，则有用功占总功的比例就越大，但跟做了多少功没有关系，跟功率也没有关系 ③同一机械的机械效率不是固定不变的，在不同的做功过程中，同一机械的机械效率有可能不同 3、 简单机械的机械效率 1、杠杆的机械效率 如图2个杠杆，将重物缓慢提升高度h，杠杆重心变化高度H，竖向力F的作用点变化高度s ①支点处光滑、忽略杠杆重量： W有用=Gh，W额=0，W总=W有用+W额=Gh=Fs η====1 ②支点处光滑、考虑杠杆重量： 甲：W有用=Gh，W额=G杆H，W总=W有用+W额=Gh+G杆H=Fs η===<1 乙：W有用=Gh，W额=0，W总=W有用+W额=Gh=Fs+G杆H η====1 ③支点处粗糙、忽略杠杆重量： W有用=Gh，W额=Wf，W总=W有用+W额=Gh+Wf=Fs η===<1 ④支点处粗糙、考虑杠杆重量： 甲：W有用=Gh，W额=G杆H+Wf，W总=W有用+W额=Gh+G杆H+Wf=Fs η===<1 乙：W有用=Gh，W额=Wf，W总=W有用+W额=Gh+Wf=Fs+G杆H η===<1 2、滑轮组的机械效率 如图4个滑轮组，不计绳重及摩擦，将重物缓慢（匀速）提升高度h，绳子自由端移动距离s，因此 W有用=Gh，W额=G动h，W总=W有用+W额=Gh+G动h=Fs η==== ①图甲中，绳子自由端移动距离s=3h，则 η==== ②图乙中，绳子自由端移动距离s=2h，则 η==== ③图丙中，绳子自由端移动距离s=5h，则 η==== ④图丁中，绳子自由端移动距离s=4h，则 η==== 3、斜面的机械效率 如图2个斜面，用沿斜面向上的力F将重物缓慢（匀速）从底部移至顶部，移动距离s，提升高度h ①光滑斜面（图甲） W有用=Gh，W额=0，W总=W有用+W额=Gh=Fs η====1 ②粗糙斜面（图乙） W有用=Gh，W额=fs，W总=W有用+W额=Gh+fs=Fs η===<1 【典例1】“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　） A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功 C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功 【典例2】《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。借助辘轳汲水时，下列有关说法正确的是（　　） A．辘轳是一个动滑轮 B．克服水重和桶重做的功是有用功 C．增大转动摇把的速度不能提高辘轳的机械效率 D．通过现代科技改良后，可以将辘轳的机械效率提高到100% 【典例3】如图所示，用竖直向上的力F匀速拉动杠杆的右端，使重力为50N的物体缓慢升高0.1m，测得拉力大小F=24N，A端移动的距离为0.25m，在这一过程中，有用功为 J，额外功为 J，机械效率为 。（保留小数点后1位） 【典例4】如图所示，用手沿竖直方向匀速拉动一均匀杠杆提升一个重为G的物体缓缓上升，不计支点处摩擦。若使物体悬挂位置从O向A移动，则杠杆的机械效率与支点O到悬挂点B的距离L的关系可能符合下列图中的（    ） A． B． C． D． 【典例5】用一个滑轮组把同一个物体匀速提升同样的高度，经过改进提高机械效率后，则（　　） A．有用功减少，总功增多 B．有用功不变，总功减少 C．功率变大，机械做功更多 D．机械做功加快 【典例6】如图所示的小型起重机，某次吊起重为6×103N的物体，电动机的拉力为4×103N，用时20s，使物体上升了5m。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为6×104J B．拉力功率为2×103W C．做的总功为2×104J D．机械效率为66.7% 【典例7】房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为 。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有： （填写番号）①增加物体的重力  ②增加提升物体的高度  ③减小动滑轮的重力。 【典例8】同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示。 次序 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6% 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2% 4 4 0.1 1.3 0.5 （1）分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的，该次的机械效率η= ； （2）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与 无关； （3）通过比较 （填次序）两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高； （4）通过比较 （填次序）两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小； （5）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”，小明认为这句话是错误的。他是 （填次序）两次实验数据对照分析来判断的。 （6）为提高滑轮组机械效率，节约电能，根据以上结论和生活经验，你认为以下不可行的是______ A．减轻动滑轮重 B．增加所提物体重 C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度 【典例9】如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力为F2；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10N/kg。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为80%     ②汽车受到的摩擦力为150N ③汽车牵引力在4s内做的功为8×103J     ④汽车牵引力的功率为6000W A． 只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 【典例10】建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求： （1）物体上升的速度 （2）滑轮组的有用功 （3）滑轮组的机械效率 【典例11】如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 【典例12】如图所示，小明用400N的拉力平行于斜坡将重600N的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长L=2m，高h=1m，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。 1、如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置，弹簧测力计示数如图所示，钩码总重为1N，钩码上升高度为0.2m，弹簧测力计移动的竖直距离为0.6m。 则下列判断正确的是（　　） A．该杠杆为费力杠杆 B．人利用杠杆做的有用功为0.6J C．人利用杠杆做的额外功为0.4J D．杠杆的机械效率为66.7% 2、如图所示，重力 G=5N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4N作用下使物体匀速上升 h=0.6m，已知 B点沿竖直方向上升 s=1.2m，不计摩擦，求： （1）此杠杆的机械效率η （2）杠杆自身重力G的大小 3、如图所示，小刚在10s内把重320N的物体匀速提升了3m，若忽略摩擦和绳重以及滑轮的重，此时拉力是 N；若机械效率为80%，则拉力是 N。 4、如图是甘肃蓝天救援队利用滑轮组帮助受困司机拖车场景的简化图。已知汽车重为1.2×104N，汽车受到的阻力f为车重的0.1倍，救援人员用500N的拉力，拉着绳子自由端匀速前进了6m，则救援人员的拉力做功 J，滑轮组的机械效率为 。 5、在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。 （2）小组某同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。他的想法是不正确的，因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。 （3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中空白的两个数据填写完整。 （4）通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数 （选填“有关”或“无关”）。 （5）通过比较 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号） （6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）。 6、沿斜面把一个重50N的物体匀速拉上去，所用拉力F＝40N，斜面长5m，高3m，物体运动的速度为0.1m/s，则斜面的机械效率为 ，物体受到斜面对它的摩擦力为 N。 7、小明用如图所示的实验装置测斜面的机械效率，表格中是他收集的部分数据。 实验序号 斜面的倾斜程度 物块的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η 1 较缓 10 0.2 1 33.3% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 … … … … … … … (1)在实验1中，小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做 运动，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F= N； (2)在实验2中，斜面的机械效率为 %，此时物体所受摩擦力大小应该是 N。 8、在劳动实践活动中，小明在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重为600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L为6m，斜面高h为1.5m，斜面的机械效率为60%。则此过程中小明所做的有用功为 J，小明所用的推力大小为 N，货物受到斜面的摩擦力大小为 N，在高度h相同时，斜面L越长越 （选填“省力”或“费力”）。 1、如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 2、杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机械。如图所示，OA长20cm，OB长120cm，张宇同学竖直下压B端，重物被竖直匀速顶起10cm，已知重物质量为270kg，求： （1）若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力 （2）若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率 3、工人师傅用如图所示的装置将重为800N的货物在10s内匀速提升5m，已知滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重为 N，该过程中拉力做功的功率为 W。（不计绳重和摩擦） 4、如图甲，工人用250N的拉力将质量35kg的物体从地面运到楼上。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，20s时间内，工人做功的功率为 W，此装置的机械效率为 %（g取10N/kg）。 5、某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。但小组有同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，其他人认为他的想法不正确，因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响，静止时测出的机械效率将 （填“变大”或“变小”或“不变”）； （2）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）； （3）第4次实验的机械效率 η = ；通过比较3、4两次实验数据可得出结论： ； （4）若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为 J。（不计绳重） 6、小潜在探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关时，小潜提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关 B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜角有关 为了解决以上问题，小潜与几位同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录部分实验数据如表： 实验 次数 斜面倾角 θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面长s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 斜面的机械效率η 1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 ① 5.0 ② 2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% 3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应平行于斜面向上 拉动物块； （2）根据表格数据，第1次实验中②数据为 ； （3）分析实验1、2的数据，可以得出的结论，对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 （选填“无关”或“有关”）。分析实验2、3的数据，可验证小潜的猜想B是 （选填“正确”或“错误”）的。 7、如图甲所示，A、B是两个完全相同的物体，小明同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J。拉B物体的斜面的机械效率为 。 8、如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F的大小随时间变化关系如图丙所示。由此可知：箱子在斜面上运动的时间为 s；斜面的机械效率为 %；箱子在车厢中运动时受到的摩擦力大小为 N。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第4讲 浮力 教学目标 理解浮力公式的推导过程，掌握浮力的综合应用 1、 浮力基础 1. 探究影响浮力大小的因素 提出问题 浮力的大小跟哪些因素有关？ 猜想与假设 （1）游泳池里越往深水区走，所受的浮力越大，由此猜想：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关 （2）鸡蛋在纯水中会下沉，但在浓盐水中却能漂浮，由此猜想：浮力大小可能与液体的密度有关 （3）木头在水中漂浮，但铁块在水中下沉，由此猜想：浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关 进行实验 实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论 探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关 探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1 物体受到的浮力与液体的密度有关 探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关 探究归纳 浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关） （1）在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大 （2）在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大 2. 探究浮力的大小与排开液体所受的重力的关系 提出问题 物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系？ 猜想与假设 浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力 制定计划与设计实验 （1）使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力 （2）收集实验中石块排开的水，测出被排开的水所受的重力，比较浮力和杯排开的水的重力的大小 （3）换用不同质量的小石块，重复上面的实验，寻找规律 实验器材 弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等 进行实验 第一步：测出小石块的重力 第二步：测出空桶的重力 第三步：将溢水杯装满水（液面与溢水口平齐），把小石块缓慢（不要晃动，以免排开水量偏多）放入杯中，读出此时弹簧测力计的示数，并用小桶收集溢出的水 第四步：测出小桶和排开水的总重力，比较浮力和排开水的重力的关系 第五步：换用不同质量的小石块，重复上述步骤（多次实验，使结论更具普遍性），记录实验数据 记录数据 次数 小石块的重力/N 空桶的重力/N 弹簧测力计的示数/N 桶和水总重/N 浮力/N 排开水的重力/N 1 2.0 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 2 2.8 1.0 1.4 2.4 1.4 1.4 3 3.6 1.0 1.8 2.8 1.8 1.8 实验结论 浸在液体中的物体，受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等 3. 浮力的产生 当物体完全或不完全浸没在流体中时，下表面受到流体的压强总是比上表面的大，而侧面受到流体水平方向的 压强总是相互抵消，所以流体对物体的合力总是竖直向上，这个合力就是物体受到的浮力（若物块底部与容器 紧密接触，则物块不受浮力，但受到流体竖直向下的压力） 4. 计算浮力 （1） 称重法：将物体浸在液体中静止时，弹簧测力计拉力为F´，物体重力为G物，则F浮=G物-F´ （2） 阿基米德浮力公式： 2、 物体的浮沉条件 1. 物体的浮沉 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 处于动态，受非平衡力作用 可停留液体中任意深度 上浮过程的最终状态 下沉过程的最终状态 处于静态，受平衡力作用 2. 常见的漂浮问题 （1）物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力 （2）同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同 （3）同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小 （4）漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几 （5）将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力 3、 浮力的应用 1. 密度计原理及应用 （1）用途：测量液体的密度 （2）构造：密度计是一根上部标有刻度，形状特殊的玻璃管；管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银（如图所示）， 使密度计能够直立在液体中。 （3） 原理：密度计在液体中漂浮，所受浮力大小不变，都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知， 液体密度较大时，V排较小，密度计露出液体的体积较大，反之较小，因此密度计上的刻度值是上面小、下面 大，且刻度不均匀。 2. 轮船的原理 （1） 采用空心的办法，增大排开水的体积，增大轮船受到的浮力 （2）轮船的大小用排水量表示，轮船排水量 = 轮船满载时货物的质量 + 船身质量 （3）轮船航行时处于漂浮状态，只要轮船的重力不变，无论轮船是在海里还是在河里，它受到的浮力都不变，由 于海水、河水密度不同，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知， 轮船在海里航行时浸在水下的体积较小 3. 潜水艇的原理 （1） 靠改变自身重力，实现上浮和下沉 （2）浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的，所以其所受浮力始终不变；若要下沉，可吸水，使F浮<G； 若要上浮，可排水，使F浮>G。 （3）在潜水艇浮出水面的过程中，因为排开水的体积逐渐减小，所以浮力逐渐减小 4. 飞艇的原理 （1） 飞艇靠充入、压回密度较小的气体来实现升降 （2） F浮=ρ空气gV排可知，G=ρ气gV+G壳，当F浮>G，飞艇可升上天空，若要使飞艇降回地面，可以压缩部分气体回 到钢瓶，从而使排开空气的体积减小，浮力减小 （3） 对于热气球，加热时内部空气膨胀，一部分空气排出，球内空气密度变小，使浮力大于重力而上升；停止加 热，热空气冷却，使重力大于浮力而落地。 5. 浮力综合问题 （1） 柱状容器中的液面升降 （2） 液体中连接物块的绳子的拉力 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第6讲 简单机械 教学目标 理解杠杆、滑轮、斜面、轮轴的工作原理 1、 杠杆 1. 杠杆 （1） 什么是杠杆？ 任意形状的刚硬物体，在力的作用下能够绕着自身的某个点转动，那么这个物体就可以称为杠杆 （2） 杠杆五要素 支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示 动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示 阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示 动力臂：支点到动力作用线的距离，用字母l1表示 阻力臂：支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示 （3） 注意事项 ①在杠杆转动时，支点的位置相对杠杆自身是固定的 ②支点一定在杠杆上，如果同一杠杆的使用方法不同，那么支点的位置也可能不同 ③支点不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间 ④动力和阻力使杠杆转动的方向必然相反，但两种力的方向不一定相反 ⑤力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离 ⑥力臂可以在杠杆上,也可以不在杠杆上 ⑦若某个力的作用线通过支点，则该力的力臂为0 2. 杠杆的平衡条件 （1） 杠杆怎么样才叫平衡？当杠杆处于静止或绕支点匀速转动时，我们就说杠杆平衡了 （2） 探究杠杆的平衡条件 实验目的 探究杠杆的平衡条件 实验思路 1、杠杆所受的动力、阻力，以及动力臂、阻力臂都会影响杠杆的平衡，所以应该找出这四个量之间的关系 2、可以先保持杠杆一侧的两个量不变，如左侧的阻力和阻力臂，而改变另一侧的两个量，即右侧的动力和动力臂，然后再保持右侧的动力和动力臂不变，而改变左侧的阻力和阻力臂 3、综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系 实验图 实验器材 弹簧测力计、杠杆、钩码 实验设计与分析 （1）支点位置选择：杠杆的重心，以避免杠杆自重对实验产生影响 （2）使用前调节杠杆平衡，使其在水平位置静止，左高左调、右高右调（实验过程中不能调平衡螺母） （3）调节杠杆在水平位置平衡的原因：可以在杠杆上直接读出力臂的大小 （4）杠杆平衡的判断：杠杆静止或匀速转动 （5）用弹簧测力计代替钩码提供动力的好处：可以直接测出动力的大小，还可以提供不同方向的力 （6）弹簧测力计从竖直拉变成斜着拉，弹簧测力计示数的变化：力臂减小示数增大 （7）多次实验的目的：寻找普遍规律，避免偶然性 实验结论 动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1l1 = F2l2） （3） 杠杆的动态平衡分析 杠杆在动力和阻力的作用下处于平衡，若改变某个力或力臂，杠杆仍处于平衡，那么可根据杠杆的平衡条件去 判断其他力或力臂的变化。如图，轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物，在A端施加一个拉力F，逆时针缓 慢 改变拉力F的方向到图示虚线的位置，这个过程中杠杆始终在水平位置平衡。 分析：拉力F在缓慢转动的过程中，其力臂先增大后减小，杠杆始终在水平位置平衡，重物的重力及重力力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，F和它力臂的乘积始终等于重物的重力乘其力臂，所以F的大小先变小后变大。 （4） 使杠杆平衡的最小力（打破惯性思维） （5）多力情况下杠杆的平衡条件 3. 杠杆的分类及应用 （1） 根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆 （2） 不同的杠杆 名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 图示 力臂关系 l1 > l2 l1 < l2 l1 = l2 力的关系 F1 < F2 F1 > F2 F1 = F2 特点 省力但费距离 费力但省距离 不省力不费距离 应用举例 铡刀、瓶起子、手推车、钢丝钳、羊角锤、撬棒等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、扫帚、船桨等 天平、跷跷板、定滑轮 【典例1-1】如图是古代劳动人民用桔槔汲水的简化图，请画出杠杆上A点受到的拉力F1及其力臂l1。 【典例1-2】小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是（　　） A．定盘星是秤杆的支点 B．杆秤是一种等臂杠杆 C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡 D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小 【典例1-3】图是劳动实践课上使用劳动工具的场景，其中属于使用费力杠杆的是（    ） A．用扳手拧螺丝 B．挖地时举起锄头 C．用钢丝钳剪铁丝 D．园艺剪刀修剪树枝 【典例1-4】在“探究杠杆平衡条件”实验中： （1）请在图甲中画出F1的力臂l1； （2）F2的力臂l2为 cm。当F2的大小为1N时，F1竖直向上拉杠杆，仍使杠杆在水平位置平衡，F1= N； （3）小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤（自重不计），如图乙所示，要想增大杆秤的测量范围，你有哪些方法？ （写出一种方法即可），小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的，请你通过推理证实： （写出推理过程，涉及的物理量用图中字母表示）。 【典例1-5】如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，OB∶AB＝2∶1，在A点挂一个120N物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆水平平衡拉力为 N；若拉力F沿逆时针方向转动30°，杠杆仍处于平衡状态，拉力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 2、 滑轮及滑轮组 1. 定滑轮 （1）什么是定滑轮？可缠上绳子绕固定轴转动的轮子称为定滑轮 （2）定滑轮的本质：属于等臂杠杆，以转轴作为支点 （3）定滑轮的特点： ①不费力也不省力，但是能改变动力的方向 ②动力端的移动距离和移动速度分别等于阻力端的移动距离和移动速度 2. 动滑轮 （1） 什么是动滑轮？可缠上绳子绕轴转动，并且转轴能够拉着物体一起运动的轮子称为动滑轮 （2） 动滑轮的本质：当绳子两端拉力的夹角小于120°时是省力杠杆，以滑轮与固定端绳子的切入点作为支点 （3） 动滑轮的特点： ①两侧绳子相互平行时最省力，动力臂是阻力臂的两倍，能省一半的力，如此一来就无法改变动力的方向 ②最省力时，动力端的移动距离和移动速度分别是阻力端的移动距离和移动速度的两倍 3. 滑轮组 （1） 滑轮组的构成及优点：定滑轮和动滑轮组合起来就是滑轮组，这样既可省力又可改变力的方向，但费距离 （2） 滑轮组的连线问题 （3） 滑轮组的绳子段数问题 【典例2-1】如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　） A．F1＞F2 B．F3＞F4 C．F1＜F4 D．F1=F2=F3=F4 【典例2-2】将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60N，B重10N，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 【典例2-3】如图所示，一滑轮下端悬吊一个重100N的物体，滑轮重2N，在拉力F的作用下使物体G在2s内上升了4m，（绳的重力和摩擦不计），滑轮上升的速度是v= m/s，拉力F所做的功W= J。 【典例2-4】如图所示，物体A在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重为2N。当物体B重为8N时，它恰好能匀速下降。该装置中属于动滑轮的是 （选填“N”或“M”）。物体A所受的摩擦力为 N。 3、 其他简单机械 1. 斜面 （1） 光滑斜面 ①将物体缓慢或匀速地从B竖直提升到B’，需要对物体施加大小为Fb的力，提升高度h Fb对物体做的功为Fbh，这些功全部转化成为物体增加的重力势能Gh，则Fb = G ②将物体缓慢或匀速地从A沿斜面运动到A’，需要对物体施加大小为Fa的力，斜面长度为s Fa对物体做的功为 Fas，这些功全部转化成为物体增加的重力势能Gh，则Fas = Gh Fa = Gh/s 由于s > h，所以Fa < G = Fb，因此斜面是一种能够省力的机械 （2） 粗糙斜面 将物体缓慢或匀速地从斜面的底部移动到顶部，需要对物体施加大小为F的力，提升高度为h，斜面长度为s F对物体做的功为Fs，物体的重力势能增加了Gh，过程中滑动摩擦力f保持不变，所以f对物体做的功为 -fs 因此，F做的功一部分转化为物体的重力势能，另一部分与摩擦力做的负功相消，即 Fs - fs = Gh F = f + Gh/s 2. 轮轴 （1） 轮轴的结构：由具有共同转轴的大轮和小轮组成，通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴 （2） 轮轴的使用：通常将阻力沿着绳子传递到轮轴的轴上，将动力通过绳子传递到轮轴的轮上 （3） 轮轴的实质 ①当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，属于省力杠杆，但费距离 转轴是支点，动力的力臂等于轮的半径l1，阻力的力臂等于轴的半径l2 ②当阻力作用在轮上，动力作用在轴上时，属于费力杠杆，但省距离 转轴是支点，阻力的力臂等于轮的半径l1，动力的力臂等于轴的半径l2 （4） 轮轴的平衡 ①因为轮轴属于杠杆，所以当轮轴静止或匀速转动时，我们就说轮轴平衡了 ②当不计转轴的摩擦时，根据杠杆的平衡条件，要使轮轴平衡应满足 F1l1 = F2l2 【典例3-1】螺丝刀就是一个轮轴的实例，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上有螺纹，在我们学过的简单机械中它属于 ，螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【典例3-2】 用斜面将重600N的物体匀速拉上车，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，所用时间t=30s，则拉力F做功的功率为 W，此过程中物体受到的摩擦力为 N。请写一个“拉得更轻松”的措施： 。 1、用手提起重物时，前臂可简化为杠杆：桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下，绕肘关节（支点O）转动，如图所示。请在图中画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。 2、如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．核桃夹 D．钢丝钳 3、同学们利用蜡烛、细铁丝、杯子等制作了一个蜡烛“跷跷板”，如图甲。一端烛油滴下时，此端就上升，两端交替上下。为了寻找上述现象的原因，同学们用铁架台、杠杆（已在水平位置平衡）、质量相等的钩码等器材进行以下探究。 （1）图乙中杠杆水平平衡，分别改变一侧钩码的个数或悬挂位置，发现杠杆不再平衡。 小聪认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离 小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离 为判断谁的观点正确，同学们利用图丙中水平平衡的杠杆（OD>OA=OC）进行实验，保持B处悬挂钩码的个数和位置不变。 ①把A处悬挂的钩码改挂在C处，发现杠杆不再平衡。与A处相比，支点到力的作用点的距离 （选填“变小”“不变”或“变大”）； ②把A处悬挂的钩码改挂在D处，发现杠杆仍保持平衡，这两种情况下 的距离不变； ③由此初步判断 的观点是正确的； （2）明确影响因素后，同学们利用图乙的器材探究杠杆平衡的条件，将实验数据记录在设计的表格中。 实验次数 动力F1/N a 阻力F2/N b 1 1.0 10 2.0 5 2 1.5 5 0.5 15 3 2.0 15 1.5 20 ①表格中a处应填写的内容是 ； ②分析表中数据，得出杠杆平衡的条件是 ； ③若在图乙中杠杆两侧钩码下端各加挂一个钩码，杠杆 端下沉； （3）交替上下的蜡烛“跷跷板”，一端烛油滴下时，此端上升。原因是 。 4、据报道，一位物理老师在动物园内，使用如图所示的装置，用弹簧测力计称出了一头大象的重力。在称象过程中，他首先将铁笼系于钢梁上的B点，调节钢梁在水平位置平衡，消除钢梁、铁笼重力对平衡条件的影响，测得OA=7m，OB=0.07m。将大象引入铁笼，在A点用弹簧测力计竖直向下拉住钢梁的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得弹簧测力计的示数为200N，则下列说法错误的是（　　） A．该装置是一个省力杠杆 B．当A向右移动时，弹簧测力计的示数变大 C．这头大象的重力为20000N D．弹簧测力计竖直向下拉动1.5m，拉力做的功为450J 5、如图所示，用不同的滑轮提升重均为100N的物体，不计滑轮的重力、绳重和摩擦，拉动B物体的滑轮相当于 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”），FA= N；FB= N。 6、简单机械是人类在改造自然中运用机械工具的智慧结晶。如图甲所示是同学们常用的燕尾夹，它和滑轮一样，都可以看作是一个 ；图乙中的螺纹和盘山公路一样，都属于 （选填“滑轮”或"斜面”），手柄粗且螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 7、如图所示，甲物体200g，乙物体400g，弹簧测力计重力及摩擦均不计，则甲、乙两物体静止时，弹簧测力计的读数为 N，物体乙受到的合力为 N。 8、如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析正确的是（　　） A．0~10s内，箱子做加速运动 B．0~10s内，箱子所受摩擦力为600N C．10~20s内，推力F的功率为100W D．10~20s内，推力对箱子做的功为1600J 9、质量为12kg的物体放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体A以0.1m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，示数为2N，不计绳重、绳子的伸长及滑轮组内的摩擦，则绳子自由端的移动速度是 m/s，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N。 10、由于热胀冷缩，户外的导线在冬季会收缩。可以用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（G=200N）匀速上升的高度为0.2m（不考虑滑轮自重和绳重及摩擦）。可得F= N，‍拉力F做功= J。 1、为撬起大石头，小明以O为支点架好撬棒，如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头，请画出这个力的示意图。 2、用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（     ） A． B．C．D． 3、如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，其简化示意图如图2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。 （1）不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当 （选填“靠近”或“远离”）支点O； （2）若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 J。 4、从物理学角度来看， （选填“省力”或“费力”）杠杆因动力臂比阻力臂长，可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆，要使如图所示的秤杆在水平方向平衡应将秤砣向 端移动。 5、 如图所示，一个重力为6N、密度为6x103kg/m3的合金块，悬挂在轻质杠杆左端的A点，O为支点，OA长10cm，此时合金块浸没在某种液体中。杠杆右端B点吊着重力为0.7N的物体，OB长70cm，杠杆在水平位置平衡。不计绳重及转轴处摩擦，求： (1)合金块的体积； (2)杠杆左端A点受到绳子的拉力； (3)该液体的密度。 6、如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，GA=80N，GB=20N，A、B均为正方体，边长分别为20cm、10cm。在拉力F=30N的作用下，5s内，物体A、B一起向右匀速直线移动了3m。若不计滑轮和绳自重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法错误的是（　　） A．A与B之间的摩擦力为0 B．A对地面的压强为2500Pa C．绳子自由端移动的速度为1.2m/s D．拉力F做功的功率为30W 7、如图所示，盘山公路就相当于一个 （填机械名称），它能 （选填“省力”或“省距离”）。图甲汽车上陡坡时，司机常常换用 （选填“高”或“低”）速挡，这样做是因为在发动机的输出功率一定时，可以增大动力。图乙和丙是生活中常见的两种开瓶器，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 （选填“乙”或“丙”）。 8、如图所示，物体A以2cm/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，则绳子自由端拉动速度为 cm/s，若此时弹簧测力计的示数为5N，物体A在2s内克服摩擦力做的功为 J。（滑轮、弹簧测力计的重力及滑轮处的摩擦忽略不计） 9、工人用如图所示的滑轮组，将重为550N的货物以0.2m/s的速度匀速提升，所用拉力为200N（不计绳重和摩擦）。图中A滑轮的主要作用是改变 ，工人做功的功率是 W；若滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为300N，最多能匀速提起重为 N的物体。 10、如图所示为《墨经》中记载的古代提升重物工具“车梯”，车梯工作时相当于滑轮组。假设利用此车梯匀速提升重为500牛的物体上升4米，不计绳重、摩擦和滑轮自重，下列说法不正确的是（　　） A．提升物体时人对绳子的拉力为250牛 B．提升物体过程中绳端移动的距离为16米 C．图中①所指的部件相当于滑轮组中的动滑轮 D．提升物体过程中人拉绳子做功2000焦 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第5讲 功和机械能 教学目标 理解功、功率、机械能的内在含义 1、 功及其计算 1. 功的概念 （1） 做功：一个物体受到某个力的作用，且物体在该力的作用线上有发生移动，那这个力就对物体做了功 （2） 正功和负功：当物体在力的作用线上移动的方向与力的方向相同时，力对物体做正功，反之则做负功 （3） 功的单位：功的单位是焦耳，简称焦，符号是J 2. 功的计算和特殊单位 （1） 功的计算： ①正功的计算：力与受力物体在该力的方向上移动的距离的乘积，即 W = Fs ②负功的计算：力与受力物体在该力的反方向上移动的距离的乘积，即 W = -Fs （2）特殊单位：在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，则功的单位可以写为牛米（1J = 1N·m） 3. 功的注意事项 （1） 力与物体移动的距离必须对应于同一物体 （2） 力与物体移动的距离必须对应于同一时间段 （3） 力与物体移动的方向相互垂直时，力对物体不做功 （4） 当有几个力同时作用在同一物体上时，要根据题意明确是求哪个力的做功 （5） 做功多少与物体的运动形式无关，不管物体是做匀速运动还是变速运动，不管物体是在光滑平面上还是粗糙 平面上，做功的多少只由W＝Fs决定 （6） 力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。如向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运 动方向向上，对于该物体，我们说物体克服重力做功。 【典例1-1】起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停6s，起重机对重物做功情况是（     ） A．提升过程做了功，悬停过程做了功 B．提升过程不做功，悬停过程不做功 C．提升过程不做功，悬停过程做了功 D．提升过程做了功，悬停过程不做功 【典例1-2】擦黑板时，需用力压着黑板擦在黑板表面运动。在此过程中，黑板对黑板擦的支持力 ，黑板对黑板擦的摩擦力 。（均选填“做功”或“不做功”） 【典例1-3】小红先用100N的水平力推动水平地面上重500N的小车匀速直线前进5m，推力所做的功为 J。若用200N的水平力推动小车加速直线前进5m，则该加速过程中推力所做的功为 J。整个过程中，小车所受重力做的功为 J。 2、 功率及其计算 1. 功率 （1）定义：功与做功所用时间之比叫做功率（比值定义法），它在数值上等于单位时间内所做的功 （2）意义：功率表示做功的快慢，时间相同时做功多的做功快，做功相同时用时少的做功快 （3）单位：功率的基本单位是瓦特，简称瓦，符号是W，常用单位有kW（1kW=1000W） 2. 功率的计算和特殊单位 （1） P=W/t W是总功，t是时间段，根据此式计算得到的P不是瞬时功率，而是时间段t内的平均功率 （2） P=Fv ①根据力做功的定义，如果F恒定，则P=W/t=Fs/t，又因v=s/t，则P=Fv ②若t是时间段，则v是平均速度，此时P是平均功率 ③若t趋于0，则式子中的P、F、v分别是瞬时功率、瞬时力、瞬时速度 （3） 功率的特殊单位 ①根据P=W/t，若W的单位是焦、t的单位是秒，则P的单位是焦每秒（1 J/s=1 W） ②根据P=Fv，若F的单位是牛、v的单位是米每秒，则P的单位是牛米每秒（1 N·m/s=1 W） 3. 发动机功率问题 若汽车在水平面上以恒定的速度v直线行驶，根据力的平衡条件，汽车受到的阻力大小f等于发动机牵引力 的大小F，再根据P=Fv得到汽车的输出功率 【典例2-1】如图所示，物块在大小为F的拉力作用下，在时间t内沿拉力方向移动的距离为s，则此过程中拉力对物块做的功为 ，功率为 。（均用题中所给字母表示） 【典例2-2】在某次测试中，一款重为6.4×104N的超音速汽车以1260km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为1.8×105N，10s内汽车通过的路程是 m，牵引力做功的功率是 W，重力做功是 J。 【典例2-3】如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为P1、P2，关于它们之间的大小关系说法正确的是（　　） A．W1<W2 P1<P2 B．W1>W2 P1>P2 C．W1=W2 P1=P2 D．W1<W2 P1>P2 【典例2-4】“玉兔二号”月球车在月球表面留下属于中国的第一道印记。登月前，在水平地面上进行测试时，月球车15min匀速行驶了45m，则月球车行驶的速度为 m/s；月球车的质量为135kg，若车受到的阻力为车重的0.2倍，则月球车动力系统的功率为 W。（g取10N/kg） 【典例2-5】如图所示，在水平地面上，小明用10N的水平力推重为50N的木箱，在5s内匀速向右移动10m。在5s内小明对木箱做功的功率为 W，将拉力F增大为20N时，物体受到水平面的摩擦力将 （选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。 3、 动能和势能 1. 能量 （1） 能量的概念及单位 ①能量的概念：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能 ②能量的单位：在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J） （2） 功和能的关系 ①能量的多少表示物体做功本领的大小，一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越多 ②一个物体“能够做功”并不一定“要做功”，也不一定“正在做功”或“已经做功” ③具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能量 ④功是一个过程量，能是一个状态量 ⑤做功本质上是将不同形式的能量进行转化 2. 动能 （1）动能的概念：物体由于运动而具有的能叫做动能，一切运动的物体都具有动能 （2）探究影响物体动能的因素 实验目的 研究物体的动能与哪些因素有关 实验图 实验器材 刻度尺、带斜面的木板、质量不同的小球、木块 实验设计 与分析 （1）转换法：用木块被推移的距离反映小球的动能大小 （2）控制变量法： ①探究动能与速度的关系时，控制小球的质量不变，只改变小球进入水平面的速度(改变释放高度) ②探究动能与质量的关系时，控制小球的速度不变(释放高度不变)，只改变小球的质量 （3）木块最终停下的原因：受到木板摩擦力的作用 （4）能量转化： ①小球从斜面滚下时,重力势能主要转化为动能 ②小球随木块在水平面上运动至静止时，动能转化为内能 （5）改进：单摆小球由高处静止释放，在竖直位置撞击木块，使木块在固定木板上滑动 （6）科学推理：若水平木板绝对光滑,则物块将一直做匀速直线运动 实验结论 （1）当质量一定时，物体的速度越大，动能越大 （2）当速度一定时，物体的质量越大，动能越大 注意：动能涉及速度，描述运动就要确定参照物，因此比较两物体的动能大小时，要选择同一参照物；当物体的速度为0时，物体的动能就为0。 3. 重力势能 （1） 重力势能的概念：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能 （2）探究影响物体重力势能的因素 实验目的 研究影响重力势能大小的因素 实验图 实验器材 小方桌、沙箱、沙子、物体 实验设计 与分析 （1）转换法：小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多 （2）控制变量法： ①探究重力势能与高度的关系时，控制物体的质量不变，改变物体由静止释放的高度 ②探究重力势能与质量的关系时，控制物体从同一高度由静止释放，只改变物体的质量 （3）质量相等时，较高处物体使小方桌下陷的深度大，说明质量相等时，高度大的物体重力势能大 （4）高度相等时，质量大的物体使小方桌下陷的深度大，说明同一高度，质量大物体的重力势能大 实验结论 （1） 同一高度，物体的质量越大，重力势能越大 （2） 同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大 注意：物体具有重力势能，不能抛开地球而论，应说物体在其与地球共同组成的系统中具有重力势能； 高度是相对而言的，在计算重力势能之前，要先选取某个水平面作为0势能面（通常选择地面） 4. 弹性势能 （1） 弹性势能的概念：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能 （2） 影响物体弹性势能的因素：物体弹性形变的程度、物体的组成材料 （3）当物体不发生弹性形变时，弹性势能为0 【典例3-1】神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功。中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示。在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是（    ） A．重力势能增加，动能不变 B．重力势能减少，动能增加 C．重力势能增加，动能增加 D．重力势能不变，动能不变 【典例3-2】力和运动、功和能量是物理学的核心概念，它们之间存在着密切的联系。关于力和运动、功和能量之间的关系，下列说法错误的是（　　） A．运动的物体一定具有能量 B．物体受到力的作用，力一定对物体做功 C．做功的本质是能量的转化 D．功和能量的单位都是焦耳 【典例3-3】关于功和能，下列各种说法中正确的是（    ） A．高度大的物体势能一定大 B．速度大的物体动能一定大 C．物体具有做功的本领，就说它具有能 D．物体运动时的机械能一定比它静止时大 【典例3-4】如图所示，轻质弹簧左端固定，它自由伸长时，右端恰好位于 O 点，将弹簧右端固定在物体上并压缩到 A 点静止释放，物体沿水平面运动，经过 O 点，到达 B 点，然后往回运动到 C 点静止。其中AO>BO，则在上述运动过程中（　　） A．物体在A点时，弹簧弹性势能最大 B．物体在O点时，弹簧对物体弹力的方向向右 C．物体在B点时，弹簧产生的弹力最大 D．物体在C点静止时，受到弹簧的弹力为零 4、 机械能及其相互转化 1. 机械能 （1） 动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，在计算上机械能就是动能和势能的总和 （2） 某物体具有动能，可说它具有机械能，但一个物体具有机械能，却不一定具有动能，因为它可能只具有势能 （3） 一定要明确是研究谁的机械能，是这个物体还是那个物体的机械能？或是哪几个物体组成的系统的机械能？ （4） 讨论某几个物体组成的系统的机械能时，若有重力势能，那么这个系统就包含了地球在内 2. 机械能的转化 （1）在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化，比如从高处释放物体或向上抛出物体 （2）在一定条件下，动能和弹性势能可以互相转化，比如物体碰撞压缩弹簧或弹簧弹开物体 （3）机械能转化可以发生在同一个物体也可以发生在多个物体之间，例如： ①由高处落下的篮球在撞击地面发生了弹性形变过程中，球的动能转化为自身的弹性势能，球在恢复原状的过 程中，球的弹性势能转化为自身的动能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化 ②运动员进行蹦床表演时，运动员的动能和蹦床的弹性势能在两个物体间相互转化 （4）蹦床运动中的能量转化： （5）天体系统中的能量转化： 3. 机械能守恒 （1） 当系统受到的外力所做的总功恒为0时： ①若系统中只有动能和势能相互转化，那么系统的机械能总和将保持不变，即机械能守恒 ②若系统中有其他形式的能参与转化，那么系统的机械能总和将不守恒，例如系统中有内能参与转化 （当有滑动摩擦时，就有内能在增加） （2） 判断机械能如何变化 ①当系统的机械能守恒时，若动能和势能中的一种形式的能量减少，那么另一种形式的能量必然增加 示例（忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失） 判断依据 能的转化 速度 高度 形变 滚摆上升时 减小 增大 —— 动能转化为重力势能 过山车下降时 增大 减少 —— 重力势能转化为动能 水平运动的小球压缩弹簧时 减小 —— 增大 动能转化为弹性势能 弯弓射箭时 增大 —— 减小 弹性势能转化为动能 ②当系统受外力作用机械能不守恒时，分析动能和势能的变化，结合“机械能=动能+势能”判断机械能的变化 示例 动能变化 势能变化 机械能 水平路面上加速运动的小车 增大 不变 增大 水平路面上减速运动的小车 减小 不变 减小 匀速上升的热气球 不变 增大 增大 匀速下降的热气球 不变 减小 减小 斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小 汽车加速冲上斜面 增大 增大 增大 【典例4-1】如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 【典例4-2】如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能是守恒的，当卫星从远地点向近地点运动时，下列说法正确的是（     ） A．动能减小，重力势能增大 B．动能转化为重力势能 C．动能增大，重力势能减小 D．卫星的速度一直在减小 【典例4-3】小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（　　） A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大 1、在冰壶比赛中，运动员将冰壶掷出后，冰壶向前滑动过程中，冰壶的运动状态 （选填“改变”或“不变”），水平冰面对冰壶的支持力 （选填“做功”或“不做功”）。 2、如图所示，一个质量为200g的物体被大小为5N水平力压在竖直墙面时静止，水平力减为2.5N时刚好匀速下滑，此时物块受到的滑动摩擦力大小是 N，匀速下滑0.5m过程中水平力对物体做功是 J。（g取10N/kg） 3、 火箭搭载探测器加速升空过程中，探测器的动能 ，重力势能 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 4、在一次活动中，小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体A做匀速直线运动，如图所示是物体A两次运动的路程随时间变化的图像。下列判断正确的是（　　） A．物体A两次运动的速度：v1<v2 B．物体A两次所受的拉力：F1>F2 C．0~t1两人拉力对物体A所做的功：W1=W2 D．0~t1两人拉力对物体A做功的功率：P1>P2 5、在自由下落过程中物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC。如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在AC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（   ） A．2W1=W2 P1=P2 B．2W1=W2 P1>P2 C．2W1=W2 P1<P2 D．2W1≠W2 P1≠P2 6、风车是利用风力做功的装置，小明制作了一架小风车，风车转起来时，回形针能被提到一定高度，他想粗略测量风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。 (1)观察实验装置可知，小明是通过测量细线对 做功的功率来测量风车做功的功率的； (2)除了图中的实验器材，还必需的测量工具有： 、刻度尺和弹簧测力计； (3)实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止，此时风车对细线的拉力 （选填“等于”、“小于”或“大于”）回形针的重力。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针重力G，则风车做工的功率为P= ； (4)实验过程中，风车转动转轴处会有摩擦，这会使测得的风车功率与实际相比偏 （选填“大”或“小”）。 7、2024年4月25日，我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 8、在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小车从斜面上由静止滑下，撞击放在水平面上的木块，小车推动木块滑行一段距离后停止，实验过程如图所示。下列说法正确的是（    ） A．实验中木块被推出距离的远近反映小车动能的大小 B．由甲、乙两图可知，小车动能的大小与质量有关 C．由乙、丙两图可知，小车动能的大小与速度有关 D．小车从斜面上滑下其重力势能转化为动能，机械能增大 9、如图所示是“探究物体重力势能的大小与哪些因素有关”的实验装置，把小桌放在透明的沙箱中，让实心铁块从高处落下，撞击小桌。（实心铁块质量关系：mA=mB<mC） (1)实验探究的是 （选填“铁块”或“小桌”）的重力势能； (2)实验中通过 来反映物体重力势能的大小，这种物理研究方法叫做 法； (3)探究物体重力势能是否与质量有关，应比较图 两次的实验；比较图甲、乙两次实验可得出的结论是： 。 10、如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（    ） A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒 11、如图所示，从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在C点和F点的机械能相等 B．小球在C点和F点的动能相等 C．小球从E点到F点的过程中，机械能变小 D．小球在E点的动能不为零 1、如图所示是一辆无人配送车。若该无人配送车装运快递后的总重为6000N，在某小区的平直道路上匀速行驶了60m，用时40s，此过程中受到的牵引力为600N，轮胎与地面接触的总面积为。通过计算回答：该无人配送车在40s的时间里 (1)对水平地面的压强是多少？ (2)牵引力做功是多少？ (3)牵引力做功的功率是多少？ 2、如图甲所示是科技活动上的一款遥控汽车。小明遥控其运动的s-t图像如图乙所示，由图乙可知，遥控汽车在0~20 s做 （选填“匀速”或“变速”）直线运动；若40~50 s时遥控汽车牵引力做功的功率为10 W，则遥控汽车的牵引力为 N。 3、小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。 （1）用体重计测量自己的质量m； （2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h（人的重心上升的高度）； （3）用 （填测量器材）记录跳n次所用的时间t； （4）计算出跳绳时克服重力的平均功率P= 。（用实验步骤中的字母表示P，不要出现数字） 4、2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中（    ） A．重力势能和动能都增大 B．重力势能和动能都减小 C．重力势能减小，动能增大 D．重力势能增大，动能减小 5、小明观察到如图甲所示的组合式滑梯，各个滑梯的高度都有所不同，小朋友从不同的滑梯滑至底端时的快慢也有所不同，速度快的甚至会冲出滑梯摔在地上。这一现象引起了小明的思考：人沿滑梯滑至底端时速度的大小与什么因素有关呢？他猜想：与人开始下滑的起点高度有关。 小明用木块、硬纸板、垫块进行模拟实验，如图乙所示，纸板一端置于垫块上，另一端置于水平桌面上模拟滑梯，用纸板上从静止开始下滑的木块模拟人，通过观察木块在水平桌面上运动的距离来反映木块滑至底端O点时速度的大小，距离越长表明速度越大。请你回答下列问题： （1）若释放后木块保持静止，是因为木块受到沿纸板向 的摩擦力，若要让木块下滑，写出一种操作方法： ； （2）解决上述问题后继续探究，如图丙①所示，从纸板顶端释放木块，木块运动至桌面上的M点；如图丙②所示，从纸板中部释放木块，木块运动至桌面上的N点。比较木块两次在桌面上的运动距离，可以得出结论：木块沿纸板下滑的起点越高， ； （3）根据上述探究，小明认为，要保证人不因速度过大冲出滑梯，设计时可以考虑在滑梯底端再连接一段 方向放置的滑梯，结合上述实验现象和所学物理知识说明这样设计的必要性： （3） 结合你坐滑梯的经历，谈谈还有哪些因素可能会影响人沿滑梯下滑的快慢？（写出两个因素即可） 6、如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，A、B、C三个小球的大小相同，质量关系为mA=mB>mC。现让三个小球同时由静止释放，小球落到沙地上的状态如图中虚线球所示。 (1)由图可知，小球 （选填“A”“B”或“C”）的重力势能最大； (2)比较小球 ，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是：物体质量一定时， ，重力势能越大； (3)小球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 ； (4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小，甲同学用橡皮泥代替沙子，乙同学用海绵代替沙子，你认为更合适的方案是 （选填“甲”或“乙”）。 7、（多选）弹簧置于光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计，则先后两次（    ） A．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大 B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能 C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等 D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等 8、乐乐同学体重为500N，如图甲为该同学在操场上练习爬杆示意图，在某次爬杆训练中，沿杆竖直向上运动的图像如图乙所示，关于下列判断： ①6～15s时间内，该同学受到的摩擦力为500N ②6～15s时间内，该同学克服重力做功2700J ③6～15s时间内，摩擦力对该同学做功的功率为300W ④15～18s时间内，该同学减速下滑 其中正确的是（　　） A． ①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 9、如图所示，小球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止的a台面第一次向反弹后，到达最高点N；然后球从N点下降时，台面已升至b位置并保持静止，球经台面第二次反弹后，到达最高点P，小球整个过程的运动均在竖直方向。下列说法正确的是（　　） A．第一次反弹在上升过程中，突然撤去所有外力，小球将保持静止 B．点P的高度一定比点N低 C．第二次反弹上升过程中只有动能转化为重力势能 D．小球在N点的重力势能不可能等于在M点的重力势能 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第1讲 力 教学目标 掌握力的概念及性质，记住弹力、重力、摩擦力的特点 1、 力的概念及性质 1. 力的基本概念 （1） 什么是力？力指物体对物体的作用，通常用符号F表示 （2） 力依赖物体吗？因为力是物体对物体的作用，所以单独一个物体或离开物体都无法产生力 （3） 力有单位吗？在国际单位制中，力的基本单位是“牛顿”，简称“牛”，符号为“N” （4） 接触力：指物体之间必须接触才能产生的力（例如弹力、摩擦力） （5） 非接触力：指物体之间不接触也能产生的力（例如重力、磁力） 2. 力的作用效果 （1） 力可以使物体发生形变（形状发生变化） （2） 力可以改变物体的运动状态（速度的大小或方向发生变化） 3. 力的三要素 （1） 哪三个？力的大小、力的方向、力的作用点 （2） 改变力的任何一个要素，都会改变它的作用效果 4. 力的示意图 （1） 怎么画？从作用点（受力物体上）沿力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头 （2） 画的时候要注意：同一图中，力越大则线段要画的越长，并且要用实线；线段末端标出力的符号，有时还需 标出力的数值和单位 推车受到人水平向右的力 5. 力的相互性 （1） 物体之间力的作用是相互的，因此力总是成对出现，且这两个力必是同种类型的力 （2） 发生相互作用的两个物体，其中的任意一个既是施力物体也是受力物体 （3） 相互作用力同时产生、同时消失，没有先后、主次之分 （4） 相互作用力分别作用在两个物体上，且大小相等、方向相反、作用在同一直线上 推车受到人水平向右的力 人受到推车水平向左的力 【典例1-1】在电影《哪吒之魔童降世》中，哪吒在与敖丙决战时，使用混天绫快速舞动，以下关于混天绫的物理现象分析正确的是（ ） A．混天绫快速舞动时，混天绫的运动状态没有发生改变 B．哪吒舞动混天绫的力改变了混天绫的形状和运动状态 C．混天绫舞动时，以哪吒为参照物，混天绫是静止的 D．混天绫的质量会随着舞动速度的加快而增大 【典例1-2】关于力的概念，下列说法错误的是（　　） A．力不能脱离物体而存在 B．施力物体同时也是受力物体 C．两个不接触的物体间一定没有力的作用 D．物体间力的作用是相互的 【典例1-3】下列关于力的说法正确的是（　 　） A．一个物体也可能产生力 B．当一个物体是施力物体时，就不能是受力物体 C．力的作用效果与力的大小、方向、作用点、单位都有关 D．改变力的任何一个要素，都会改变它的作用效果 【典例1-4】在水平桌面上放着一本书，下列选项中的两个力是一对相互作用力的是（　　 ） A．书对地球的吸引力和课桌的重力 B．课桌对书的支持力和书对桌面的压力 C．课桌对书的支持力和书的重力 D．书的重力和书对桌面的压力 2、 弹力 1. 弹力基础 （1） 弹性和塑性 ①啥是弹性？物体受力发生形变，撤去力后自动恢复原状，这种形变叫弹性形变，物体的这种性质叫弹性 ②啥是塑性？物体受力发生形变，撤去力后不能自动恢复原状，这种形变叫塑性形变，物体的这种性质叫塑性 （2） 弹力的概念和常见的弹力 ①什么是弹力？物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力 ②常见的弹力有哪些？压力、支持力、推力、拉力等 （3） 怎么产生弹力？ 两个物体相互接触，并在接触处相互挤压或拉伸，使得两个物体发生弹性形变，从而产生一对弹力 （4） 弹力的三要素 ①弹力的大小：在物体的弹性限度内，其发生的弹性形变越大，产生的弹力就越大 ②弹力的方向：总是与物体形变的方向相反，与物体恢复形变的方向一致 ③弹力的作用点：接触面（可等效在接触面的中心点）或接触点 （5） 弹力的示意图 弹力方向辨别技巧： 1、无粘连的物体之间只能靠挤压产生弹力，挤压式弹力的方向总是垂直于接触面或物体在接触点处的切面 2、细绳只能靠拉伸产生弹力，拉伸细绳产生的弹力的方向总是沿着细绳收缩的方向 2. 弹簧 （1） 弹簧弹力的方向：拉伸或压缩弹簧，弹簧产生的弹力的方向沿着弹簧收缩或伸长的方向 （2）胡克定律：在弹性限度内，弹簧产生的弹力的大小与其伸长量或压缩量成正比，即 F=kx（k是劲度系数） 3. 弹簧测力计 （1） 它的刻度盘需要包含哪些信息？单位、量程、分度值 （2）它的使用原理是什么？在弹性限度内，弹簧的伸长量跟它受到的拉力成正比 （3）使用时要注意什么？ ①使用前观察量程和分度值（明确精度需求），待测力的大小不能超过量程 ②使用前检查指针是否指在零刻度线上，若不在，则需要校零 ③使用前沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次挂钩，放手后观察指针是否能回到零刻度线处，防止弹簧卡壳 ④测量时使弹簧轴线跟所测力的方向在同一直线上，弹簧不要靠在刻度盘上（避免因摩擦而影响测量的准确度） ⑤读数时应让视线垂直于刻度盘，记录数据时要带上单位 ⑥待测力要作用在弹簧测力计的挂钩一端 ⑦改变测量方向时（水平与竖直），因弹簧自身受到重力的影响，需要再次校零 【典例2-1】甲、乙两个弹簧测力计的量程相同，它们的弹簧长度相同，且劲度系数k甲＞k乙。当它们都在弹性限度内，分别挂相同质量的物体时（　　） A．甲弹簧测力计的伸长量较大 B．乙弹簧测力计的伸长量较大 C．两个弹簧测力计的伸长量一样大 D．无法比较它们的伸长量大小 【典例2-2】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，下列描述正确的是（　　） A．弹簧对墙的拉力是弹簧的弹力 B．弹簧对手的拉力使弹簧发生形变 C．手对弹簧的拉力是弹簧的弹力 D．手对弹簧的拉力和墙对弹簧的拉力是一对相互作用力 【典例2-3】在实践课上，同学们用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等，制作了一个如图所示的橡皮筋测力计，并利用已知质量的钩码进行标度，下列说法中正确的是（　　） A．所制作的测力计只能测量重力 B．牙膏盒上标记的刻度值应该“上小下大” C．制作时应在橡皮筋原长处标记测力计的“0”刻度线 D．用同样的钩码和不同的橡皮筋做成的测力计的量程和分度值都相同 【典例2-4】对A、B两根弹簧进行研究，记录它们受到拉力F的大小和它们的伸长，得到图甲“拉力F﹣伸长”的图像。用A、B弹簧做成外形相同的测力计，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．A、B量程相同，精确度相同 B．B测力计量程较大，精确度会较低 C．A、B串接起来能测量的最大力是15N D．A、B并联起来能测量的最大力是20N 3、 重力 1. 重力的概念 （1） 什么是重力？地表附近的物体由于受到地球的吸引而产生的力叫做重力，通常用字母G表示 （2） 物体都受到重力吗？地表附近的所有物体都会受到重力的作用，不管它是运动的还是静止的 （3） 重力有相互性吗？重力的施力物体是地球，地球吸引物体的同时，物体也吸引地球 2. 重力的三要素 （1）重力的大小：跟物体的质量成正比，即G=mg（重力G，质量m，重力与质量的比值g） （2）重力的方向：重力的方向总是竖直向下或垂直于水平面，与物体的运动状态及位置无关 （3）重力的作用点：物体的各部分都受到重力的作用，但表现上就好像作用在某一点，这个点叫做物体的重心， 重心是整个物体所受重力的等效作用点 注意：1、地球表面同一地点所有物体的g值都相同，赤道往两极方向纬度越高g值越大 2、通常g=9.8N/kg，粗略计算的时候g=10N/kg 3. 关于重心 （1）形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在它的几何中心处 （2）质量分布不均匀的物体，重心的位置与物体的形状及物体的质量分布都有关 （3）物体的重心不一定在物体上，如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处而不在环上 （4）重心的位置与物体所处的环境位置及运动状态无关 （5）为了方便研究问题，在受力物体上画力的示意图时，常把力的作用点画在重心上 确定物体重心位置的方法： 1、支撑法：用一个点支撑长条状物体，若物体能够平衡，则物体的重心就在支点的正上方 2、悬挂法：适用于薄板，用细线通过薄板上的某一点将其悬挂起来，当薄板静止时，用铅笔沿悬线在薄板上画出一道竖线，用细线再通过另一点把薄板悬挂起来，当薄板静止时，沿悬线在其上画出另一条竖线，则两道线的交点就是薄板的重心 4. 重力的示意图 【典例3-1】关于重力和重心，下列说法正确的是（ ） A．重心就是物体最重点 B．足球在空中飞行的过程不受重力作用 C．重力的施力物体是地球 D．物体的重心一定在物体上 【典例3-2】“水滴石穿”比喻力量虽小，但只要坚持，功到自然成。从物理的角度分析，下列说 法正确的是（　　） A．力改变了石头的形状 B．水滴冲击石头时，石头对水滴没有作用力 C．水滴加速下落过程，重力变大 D．水滴加速下落过程，处于平衡状态 【典例3-3】关于物体所受重力的三要素，下列说法正确的是（　　） ①重力的方向垂直水平面向下；②外形规则的物体，其重心在它的几何中心处； ③重心不一定在物体上；④质量相同的物体，其所受重力大小也一定相同。 A．①④ B．②④ C．①②③ D．①③ 【典例3-4】下列关于力的说法中正确的是（　　） A．有物体就一定存在力的作用 B．不相互接触的物体间也会产生弹力 C．地球附近的物体所受重力与其质量成正比 D．压力就是重力，物体越重，压力越大 4、 摩擦力 1. 摩擦力及其产生条件 （1） 什么是摩擦力？ 相互接触的两个物体，当它们做相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生一对阻碍相对运动或相对运动 趋势的力，这对力叫做摩擦力 （2） 怎么产生摩擦力？ 发生挤压的两个物体在接触处不光滑，且发生相对运动（产生的是滑动摩擦力）或有相对运动趋势（产生 的是静摩擦力） 2. 静摩擦力的三要素 （1） 静摩擦力的方向：总是与物体相对运动趋势的方向相反 （2） 静摩擦力的大小：静摩擦力的大小可从0开始变化，当接触处的压力及粗糙程度不变时，存在最大静摩擦力 （3） 静摩擦力的作用点：接触面（可等效在接触面的中心点）或接触点 3. 滑动摩擦力的三要素 （1） 滑动摩擦力的方向：总是与物体相对运动的方向相反 （2） 滑动摩擦力的大小：f滑=μFN，μ表示接触处的粗糙程度，FN表示接触处的压力大小 （3） 滑动摩擦力的作用点：接触面（可等效在接触面的中心点）或接触点 4. 摩擦的利用和防止 （1） 增大摩擦的方法：增大接触处的粗糙程度、增大接触处的压力 （2） 减小摩擦的方法：减小接触处的粗糙程度、减小接触处的压力 提示： 1、假设静摩擦力消失，物体将会往哪个方向运动，那么相反方向就是物体受到的静摩擦力的方向 2、有摩擦力必有弹力，摩擦力与对应弹力的作用点相同，方向相互垂直 【典例4-1】在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，某同学提出滑动摩擦力大小与接触面积有关。要验证这一猜想，可选取的两组对照实验是图中的（　　） A．（a）和（b） B．（a）和（d） C．（b）和（c） D．（c）和（d） 【典例4-2】某同学利用牙刷做探究滑动摩擦力的实验，当他在桌面上匀速拖动牙刷时，刷毛发生了如图所示的弯曲。下列对这一实验的分析正确的是（　　） A．刷毛弯曲程度越大说明牙刷受到的摩擦力越小 B．从刷毛弯曲方向可以判断牙刷受向右的摩擦力 C．仅增大拖动速度，刷毛受到摩擦力大小不变 D．由于桌面没有发生弯曲，所以它不受摩擦力 【典例4-3】关于质量、重力、弹力和摩擦力，下列说法中正确的是（ ） A．地面某位置处，物体的质量跟它受到的重力成正比 B．物体对地面的压力是由于地面发生弹性形变产生的 C．物体的重心一定在物体上，且重心的位置不能改变 D．物体间如果有摩擦力，就一定存在相互作用的弹力 【典例4-4】 如图所示为改进的“探究滑动摩擦力大小影响因素”的实验装置，在水平拉力的作用下，木板在水平桌面上匀速向右运动，同时木块相对于桌面静止，已知此时弹簧测力计示数为2N。滑轮摩擦力影响忽略不计。则下列说法中正确的是（ ） ①木块与木板之间的摩擦力为10N； ②木块与木板之间的摩擦力为2N； ③若木板速度变大，弹簧测力计示数不变； ④若木板速度变大，弹簧测力计示数变大； A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有②③正确 D．只有①④正确 1、以下说法正确的是（ ） A．小明和小浩掰手腕，小明赢了，说明小明对小浩的力更大 B．把足球踢飞出去，是力改变了足球的运动状态 C．坐在坚硬的石凳上，石凳纹丝不动，人对石凳的压力没有产生作用 D．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体 2、如图所示，用手拉弹簧使弹簧伸长，弹簧发生了弹性形变。关于该实验，下列说法中不正确的是（ ） A．说明力能改变物体的形状 B．在弹簧弹性限度内，拉弹簧的力越大，弹簧伸长越长 C．发生形变后的弹簧对手指产生弹力 D．手对弹簧的拉力和弹簧对手的拉力方向相同 3、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左拉伸弹簧的另一端，此时，“弹簧力图恢复原状而产生的力”是（　　） ①墙对弹簧施加的力 ②弹簧对墙施加的力 ③手对弹簧施加的力 ④弹簧对手施加的力 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 4、如图所示，一小球从空中由静止下落到竖直轻弹簧上，弹簧所受弹力的大小与弹簧形变长度成正比。则下列描述小球从刚接触弹簧到运动到最低点的过程中，小球受到弹簧的弹力、速度随离地高度和时间的关系图像中，可能正确的是（　　） A．①、④ B．①、③ C．②、④ D．②、③ 5、 如图所示，把三个完全相同的木块分别立放、侧放、平放在同一水平地面上，分别拉动木块使其做匀速直线运动，所需的拉力（ ） A. 最小 B．最小 C．最小 D．一样大 1、下列关于力的说法，正确的是（　　） A．力能够脱离物体单独存在 B．弹力是物体发生弹性形变而产生的力 C．物体受到的力全部作用在重心上 D．静止的物体一定不受摩擦力 2、 在下图中画出木棍受到半圆弧面的弹力 3、 在下图中画出木棍受到圆球的弹力 4、 已知A受到棱角的摩擦力f如下，请画出A受到棱角的弹力 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课程主题 第3讲 压强 教学目标 理解压强的基本概念，掌握流体压强的特点、流体压强与流速的关系 1、 压力与压强 1. 什么是压力？压力就是物体之间发生挤压时产生的弹力（弹力并不仅限于固体之间，流体之间、流体与固体之间的挤压也会产生弹力） 2. 探究影响压力作用效果的因素 实验目的 探究影响压力作用效果的因素 实验图 实验器材 海绵（材质软，压力作用效果更佳明显）、小桌和砝码。 实验设计与分析 （1）转换法：通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果 （2）控制变量法： ①探究压力的作用效果与压力大小的关系时，控制受力面积不变，只改变压力大小 ②探究压力的作用效果与受力面积的关系时，控制压力大小不变，只改变受力面积 （3）海绵凹陷说明：力可以使物体发生形变 （4）压力作用效果的物理表述：压强 实验结论 （1）受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显 （2）压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显 3. 压强的定义和单位 （1）什么是压强？压强是压力与受力面积之比，即（比值定义法），用来表示压力的作用效果 （2）当压力和受力面积的单位分别用牛、平方米时，压强的单位就是帕斯卡，简称帕，符号为“Pa” 4. 固体对固体的压强 （1） 固体之间发生挤压时产生的压力，视为是均匀地作用在接触面上的（即接触面上的压强处处相等） （2） 柱状固体对水平面的压强 （3） 固体叠加的情况 5. 改变压强的方法和应用 （1） 增大压强的方法及生活中的实例 ①压力一定时，减小受力面积：刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄，钉子，针 ②受力面积一定时，增大压力：自行车刹车时用力握住车闸，压路机的碾子质量很大 （2） 减小压强的方法及生活中的实例 ①压力一定时，增大受力面积：高楼大厦的墙基很宽，铁轨下铺有枕木 ②受力面积一定时，减小压力：现代建筑中常采用空心砖，车辆限载 【典例1-1】如图，把木板放在海绵上，木板上放一水杯，静止时木板保持水平。若水杯重为G1，木板重为G2，水杯底面积为S1，木板底面积为S2。下列说法正确的是（    ） A．水杯对木板的压力就是水杯受到的重力 B．水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是平衡力 C．水杯对木板的压强为G1/S1 D．木板对海绵的压强为G2/S2 【典例1-2】如图所示是“探究压力的作用效果与什么因素有关”的实验。 （1）B实验中，通过观察 来比较压力的作用效果； （2）比较C、D、E图三次实验，得出结论： ； （3）你认为 （填“能”或“不能”）通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系；A图中水瓶对砖块的压强pA和B图中水瓶对海绵的压强pB的大小关系为pA pB； （4）如图F所示，将两个完全相同的水瓶紧靠在一起，放在海绵上，压力作用效果与 图一样。 【典例1-3】如图，不同材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上，高度之比2︰1，底面积之比SA︰SB=1︰2，密度之比ρA︰ρB=1︰2，关于地面受到压力和压强关系正确的是（　　） A．FA︰FB=1︰1，pA︰pB=1︰1 B．FA︰FB=1︰2，pA︰pB=1︰1 C．FA︰FB=2︰1，pA︰pB=1：1 D．FA︰FB=2︰1，pA︰pB=1︰2 【典例1-4】黄海海平面是中国高程系统唯一基准面，在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑，标志着“高度从这里开始”，这座雕塑高6m，质量约为10t，它的四个支脚处在同一水平面上，每个支脚与地面的接触面积约为250cm2，它对地面的压强大约是（　　） A．4×106Pa B．1×106Pa C．1×102Pa D．1×105Pa 2、 液体压强 1. 探究液体内部压强的特点 实验目的 探究液体压强与哪些因素有关 实验图 实验器材 U形管压强计、烧杯、水、盐水 实验设计与分析 （1）转换法：通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小 （2）控制变量法： ①探究液体压强与深度的关系时，在同种液体中控制金属盒方向不变，改变金属盒的深度(图b、c)； ②探究液体压强与方向的关系时，在同种液体中控制金属盒的深度不变，改变金属盒方向(图c、d)； ③探究液体压强与密度的关系时，控制金属盒的方向和深度不变，选择不同的液体(图c、e) （3）实验前检查U形管压强计： ①检查U形管压强计的气密性：用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装 ②U形管内液面调平：不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装 （4）测量值小于计算值的原因：橡皮膜分担了压强（压力使橡皮膜发生了形变） （5）（更换不同液体）多次实验的目的：寻找普遍规律，避免偶然性 （6）压强计中的U型管不是连通器：有一端密封 实验结论 （1）同一液体中，深度越大，液体压强越大 （2）同一深度，液体密度越大，液体压强越大 （3）同一位置，液体向各个方向都有压强且大小相等 2. 剖析静态液体内部的压强 （1） 液体内部压强的大小和方向 在重力的作用下，液体内部的任意一点，对各个方向都有压强，且在同一点处对各个方向的压强大小都相同， 深度越深则压强越大 （2） 液体内部压强公式的推导：p=ρgh 3. 液体压强的计算和比较 （1） 液体在不同容器中对容器底部的压强和压力 （2） 容器对液体的压力和支持力 4. 连通器 （1） 什么是连通器？上端开口、下端连通的容器叫做连通器，生活中常见的连通器有： 茶壶的壶身和壶嘴连通，方便倒水 下水弯的U型“反水弯”，阻挡下水道的异味进入室内 锅炉水位计的玻璃管显示锅炉内水位 水塔将水送到千家万户 过路涵洞使水从道路一侧流到另一侧 养殖场的自动加水器可保持饮水槽内水位不变 船闸利用连通器原理实现船只通航 （2） 连通器的原理 【典例2-1】在“探究影响液体内部压强因素”实验中： (1)实验中使用的压强计如图甲所示．使用前用手指按压橡皮膜，是为了检查压强计的 。实验中，通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。 (2)比较乙、丙两图，可得结论：不同液体的相同深度处， 越大，液体压强越大。 (3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管（粗细相同），探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水，如图丁所示。 ①根据图丁中1、2和3号管的现象，可得液体压强大小与 有关。 ②为了探究液体长度对液体压强有无影响，用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知，液体压强与液体长度 。 【典例2-2】如图所示，水平桌面上放有两个完全相同的容器甲、乙，分别盛有质量相同的不同液体，液体的高度相同，则液体对甲、乙两容器底部的压强、和容器对水平桌面的压强、的关系是（  ） A．， B．， C．， D．， 【典例2-3】某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示，若ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg，水龙头关闭时，c处所受水的压强为（　　） A． B． C． D． 3、 大气压强 1. 大气压强 （1） 大气压强产生的原因：空气受到重力的作用并且具有流动性 （2） 证明大气压强存在的实验：马德堡半球实验 （3）首次测得大气压强数值的实验：托里拆利实验 2. 大气压的测量及标准大气压 （1） 托里拆利实验 测量方法 将一个约1m长、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住（如图甲所示），然后倒插在水银槽中（如图乙所示），放开手指，管内水银面下降到一定高度时不再下降，这时管内外水银面高度差约为760mm，水银处于静止状态（如图丙所示） 实验过程 丁图，玻璃管倾斜，水银柱长度变长，但竖直高度差不变 实验分析 玻璃管上端为真空，没有大气压，管外水银面的上方是空气，玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下 实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强，即p大气 = p水银 = ρ水银gh 交流讨论 我们通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示 p0 = ρ水银gh = 13.6×103kg/m3 × 9.8N/kg × 0.76m = 1.013×105 Pa 这个实验最早是由意大利科学家托里拆利完成的，所以该实验被称为托里拆利实验 （2） 托里拆利实验要注意什么？ ①玻璃管中要充满水银，不能混有气泡，若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内外水银面 的高度差会变小，使测得的大气压强值偏小 ②水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管内水银柱的长度，所以实验过程中，只要测量正确 （测量高度差），玻璃管是否倾斜并不影响实验结果 ③做该实验时，不宜选用粗管，否则将导致耗用水银多、不容易堵住玻璃管口、易漏气 ④管内水银柱的高度与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关 ⑤玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍微向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空 部分的体积，而水银柱的高度不变 ⑥若在管的顶端开一小孔，则玻璃管和水银槽构成连通器，管中液面会下降，最终管内外液面相平 3. 关于气压的常识 （1） 海拔越高大气压越小，气温越高大气压越小 （2）一般，晴天大气压比阴天高，冬天大气压比夏天高 （3）一切液体的沸点，都随液面上方气压的减小而降低（如在海拔高的山上煮饭煮不熟）、随气压的增大而升高（如 用高压锅煮饭熟的快） （4）我们没有感受到大气压，是因为人身体内外的空气相通，身体各部位内外受到的空气压力相同，内外平衡 （5）质量一定的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大，气体的体积越大压强越小 （6）在海波3000m内，每升高10m，大气压约减小100Pa （7）海平面附近的大气压约等于标准大气压 4. 大气压的应用 （1） 吸盘、钢笔吸墨水、吸管、抽水机、吸尘器、真空压缩包装袋…… （2） 活塞式抽水泵 【典例3-1】如图甲，小明将圆形厚壁玻璃瓶装满带颜色的水，用插有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口，双手戴着隔热手套用力挤压玻璃瓶，观察到细管中水面升高，这一现象说明力可以 ，把瓶中水倒出一部分，然后向细管内吹入少量气体，细管内水柱如图乙所示。将该装置从一楼拿到十楼，会发现细管内水面 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。 【典例3-2】如图为利用实验测量大气压值，若当地气压为一标准大气压，则图中h0＝ mm。实验过程中，若玻璃管的底部突然开了一个小孔，则管内水银柱的液面将 （选填“上升”“下降”或“不变”）。 【典例3-3】湾湾利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等用品测量某地的大气压强。方案如下： ①把注射器活塞推至注射器针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器针筒上的小孔；②如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器针筒，当注射器活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F；③读出注射器针筒的容积V；④用刻度尺测出……的长度L。据此方案回答问题： (1)将步骤④补充完整： 。 (2)若湾湾选用图乙中注射器B进行实验，当弹簧测力计被拉到最大读数时，注射器活塞仍没有滑动，于是她改用图乙中的 （选填“A”或“C”）注射器进行实验，得以成功。若V＝4.5cm3，L＝6cm，F＝6.9N，则她所测的大气压强p＝ Pa。 (3)若采用图丙的方式来测量大气压强，将会造成测量结果 （选填“偏大”“偏小”“不变”）。星星利用带拉环的吸盘，固定在墙上的平面镜，水、刻度尺、弹簧测力计来测量大气压强的大小。在实验时，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风，如图丁，则弹簧测力计拉掉吸盘时的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 4、 流体压强与流速的关系 1. 流体压强与流速的关系 2. 生活中的流体现象 （1）硬币上方沿水平方向吹气，硬币会向上跳起，并随着气流向前运动，飞跃障碍物 （2） 在两张纸之间向下吹气，观察到两张纸向中间靠拢 （3） 纸条一端贴近下嘴唇，用力向前方吹气，观察到纸条飘起 （4） 在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住，然后从漏管用力向下吹气，将手指移开，发现乒乓球掉不下来 （5） “香蕉球”：足球在飞行时快速旋转，旋转带动球面附近的空气一起流动，在旋转气流方向和迎面气流方向 相同的一侧，形成相对低压区，另一侧形成相对高压区，足球在两侧压力差的作用下发生偏转，沿弧线前进 （6） “气流喷壶”：水平管中的空气流速大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并 进入水平出水管，随气流喷出 （7） 飞机的升力：飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、 下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较 大，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。 机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2，因为机翼上、下表 面存在压强差，这样就产生了向上的压力差，即飞机的升力（F=F2-F1）。 【典例4-1】如图所示，在两张纸中间向下吹气，纸会相互靠拢。这个现象说明：在气体中，流速越大的位置压强越 （选填“大”或“小”）。 【典例4-2】乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛，要让飞机获得升力，机翼横截面的形状应设计成（　　） A． B． C． D． 1、在探究“影响压力作用效果的因素”实验中，实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。 （1）实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的， （选填“可以”或“不可以”）用木板代替海绵来完成实验； （2）比较图1、图2所示的实验现象，将小桌分别正立放在海绵上，这样做的目的是为了控制 相同；改变压力的大小，可以得出结论： ； （3）比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论，下列实例中，可用此结论解释的是： ； A．书包的背带做的很宽 B．严禁货车超载 （4）图3中桌面对海绵的压强为P1，小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上，静止时如图4所示，桌面对沙子的压强为P2，则P1 P2（选填“<”、“=”或“>”）； （5）小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究，如图5所示，将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后，发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化，由此他得出结论：压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是： 。 2、质量为的新能源汽车停在水平地面上，轮胎与地面接触的总面积为。求： （1）这辆新能源汽车受到的重力（g取10N/kg）； （2）这辆新能源汽车对水平地面的压强。 3、小海发现，他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感，爱动脑筋的他产生了疑问：液体压强究竟与哪些因素有关呢？他猜想：液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想，他用U形管压强计进行探究。 (1)用U形管压强计研究液体的压强，原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 （选填“越大”“不变”或“越小”）； (2)根据图①和②实验现象可知，在深度相同时，液体的压强与液体的多少 （选填“有关”或“无关”）； (3)请你猜想，液体的压强可能与 （只写一种因素即可）有关。为了验证你的猜想，你将选择图中的 和 进行探究（选填图中对应的序号）。通过观察实验，你得出的结论是 。 4、如图所示，两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上，已知距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等，则两容器底部所受液体压强pA′、pB′的关系是（　　） A． B． C． D．无法确定 5、茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后，小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600g，底面积为，装入适量水后将它放在水平桌面上，测得水的深度如图所示，请你接着她的探究完成如下任务。（，g取） （1）求水对茶壶底的压强。 （2）若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍，则茶壶内水的质量为多少？（茶壶壁厚度不计） 1、铁桶重为20N，桶的底面积为400cm2，往桶里倒入80N的水，水的深度为15cm，平放在面积为1m2的水平台面上。求：    (1)水对桶底的压强； (2)桶底受到水的压力； (3)台面受到桶的压强。 2、如图所示，两容器中分别装有酒精和水（），液体中a 、b 、c三点的压强分别为pa、pb、pc，则 pa、pb、pc的大小关系是 ，理由是 3、如图所示，两容器的质量、底面积均相等。若倒入质量相等的不同液体，液面在同一高度上，则容器底部受到的液体压强 ；若倒入液面等高的同种液体时，则容器对水平桌面的压强 （选填“>”“=”或“<”） 4、薄壁圆柱形容器放置在水平桌面上，其中盛有6cm深的水如图甲；然后将一质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中，如图乙。则：铝块的体积是 ；放入铝块后水深增加了0.03m，水对容器底部的压强增加了 Pa。 5、把装了半瓶水的矿泉水瓶从正立变为倒立（如图所示），关于下列物理量大小的变化的说法中，正确的是（    ） A．桌面受到的压力增大 B．桌面受到的压强增大 C．乙图中水对瓶盖的压强等于甲图中水对瓶底的压强 D．乙图中水对瓶盖的压力等于甲图中水对瓶底的压力 6、如图所示，水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器，两个容器开口大小相同、底面积相同，分别装有质量相同的a、b两种液体，两个容器中的液面高度不同。下列说法正确的是（　　） A．两种液体密度的大小关系是 B．桌面对两个容器支持力的大小关系是 C．两种液体对容器底压强的大小关系是 D．两个容器对桌面压强的大小关系是 7、如图所示，甲、乙为两端开口的长玻璃管，横截面积分别为、，现将两管下端用轻薄塑料片托住，若水对轻薄塑料片的压强为2000Pa，塑料片未脱落。已知，，g取10N/kg。 (1)求玻璃管插入水中深度； (2)若向甲管中缓缓倒入一定量的酒精，求塑料片恰好脱落时酒精的深度； (3)若向甲、乙管中缓缓倒入体积相同的A、B两种液体，发现塑料片恰好脱落，求这两种液体的密度之比。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$