内容正文:
专题02 力和压强
内容导航
考点聚焦:核心考点+中考考点,有的放矢
重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺
难点强化:难点内容标注与讲解,能力提升
复习提升:真题感知+提升专练,全面突破
核心考点聚焦
1. 力的定义与相互作用规律
2. 力的三要素与作用效果
3. 力的测量(弹簧测力计)规范与原理
4. 重力的方向、公式与重心特点
5. 牛顿第一定律的实验推导与理解
6. 惯性的本质与生活中的应用
7. 二力平衡的条件与平衡状态判断
8. 摩擦力的类型与影响因素分析
9. 压强(固体、液体)的计算与应用场景
一、力
1.力的定义:力是物体对物体的作用,单独一个物体不能产生力的作用。
2.施力物体和受力物体:一个物体对另一个物体施加作用时,施加作用的物体叫施力物体,受到作用的物体叫受力物体 。
3.力的作用效果
(1)力可以改变物体的形状 ;
(2)力可以改变物体的运动状态:运动方向和运动快慢。
4.相互作用力的特点:相互作用力的大小相等、方向相反、作用在两个物体上,并且作用在同一条直线上 。同时产生、同时消失的,没有先后之分 。
5.弹力
(1) 力的单位:在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号为 N 。手托 2 枚鸡蛋的力约为 1N 。
(2) 弹力
①弹性:物体受力会发生形变,不受力时又会恢复到原来的状态,物体的这种性质叫作弹性。
②弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生与形变方向相反的力的作用,这种力叫作弹力。弹力是由物体发生弹性形变而产生的力 。推力、拉力、压力、支持力等都属于弹力 。
(3)弹簧测力计
①原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长的长度也越长 。
②使用注意事项:
a.调零:使用前应检查指针有没有对准 0 刻度线,若没有对准,则需要调零 。
b.被测力不能超出弹簧测力计的测量范围。
c.读数时,应让视线与面板表面刻度垂直 。
6.力的三要素
(1)力的作用效果跟力的大小、方向和作用点都有关,这三者叫力的三要素 。
(2)力的图示:用一条带有箭头和标度的线段把力的三要素都表示出来的方法。线段的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向,线段的起点表示力的作用点 。
(3)力的示意图:不需要严格按力的图示画出力的大小,只要把力的作用点和方向表示出来即可 。
7.重力
(1)重力的产生:物体由于地球的吸引而受到的力叫作重力,通常用字母 G 表示 。
(2) 重力的方向:竖直向下。
(3)重力的作用点 —— 重心
(4)确定重心的方法:
①形状规则、质量分布均匀的物体的重心在它的几何中心。
②不规则薄板状物体的重心可用悬挂法得到。
(5)重力的大小与质量的关系
①物体受到的重力跟它的质量成正比。
②公式:g= g=9.8N/kg。g 在不同的位置其大小不同,其取值随所在纬度的增加而增大。
二、运动与相互作用
1.牛顿第一定律或惯性定律:任何物体总保持静止或匀速直线运动状态,除非有力迫使它改变,揭示力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动的原因。
2.惯性:物体保持原有静止或匀速直线运动状态的性质。
3.二力平衡
(1) 平衡状态:物体受几个力作用时,保持静止或匀速直线运动状态即平衡状态。
(2) 二力平衡:一个物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动,这两个力二力平衡。
(3) 二力平衡条件:大小相等、方向相反、作用在同一直线且同一物体上。
4.摩擦力
(1)概念:两个接触物体要发生或已发生相对运动时,接触面会产生阻碍相对运动的摩擦力。
(2)摩擦力产生的条件:两物体接触、接触面不光滑、相互挤压有弹力、有相对运动或趋势,四个条件缺一不可。
(3)摩擦的种类:滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦。
(4)摩擦力的方向:与物体相对运动或趋势方向相反。
(5)影响滑动摩擦力大小的因素:接触面粗糙程度相同时,压力越大摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙摩擦力越大。
三、压强
1.压力的作用效果
(1)压力定义:垂直作用在物体表面的力,因相互挤压产生,作用点等效在接触面中心,方向垂直受力物体表面并指向它 。
(2)影响压力作用效果的因素:受力面积相同时,压力越大,作用效果越明显;压力相同时,受力面积越小,作用效果越明显 。
2.压强
(1)公式:p =。
(2)单位:帕斯卡(Pa)、千帕(kPa )等常用单位 。
(3)增大或减小压强的方法:压力一定时,减小受力面积增大压强,增大受力面积减小压强;受力面积一定时,增大压力增大压强,减小压力减小压强;也可同时改变压力和受力面积 。
3.液体压强
(1)压强计:测量液体内部压强的仪器,靠 U 形管液面高度差反映压强大小,高度差越大,压强越大 。
(2)液体压强特点:液体对容器底部和侧壁有压强,内部也有压强;同一深度,向各方向压强相等;深度越深,压强越大;深度相同时,液体密度越大,压强越大 。
(3)公式:p=gh
1、 相互作用力和平衡力的辨析
相互作用力
等大、反向、共线、不同物、同一类型的力
平衡力
等大、反向、共线、同物
2、 失去外力后的运动状态判断
1. 判断该点的运动状态
2. 如果该点物体速度为0,则失去外力后静止;如果该点物体有速度,则失去外力后沿原运动方向做匀速直线运动
在 A 点(要启动时)失去外力→静止
在 B 点(最低点时)失去外力→沿切线方向匀速直线运动
C 在 C 点(最高点时)失去外力→静止
3、 受力分析
1. 匀速爬竿问题
f1为静摩擦力,f1=G
F2为滑动摩擦力,f2=G
2. 水平拉动问题
木块未被拉动
木块被拉动
f为静摩擦力,F=f
f为滑动摩擦力,在压力和接触面粗糙程度不变的情况下,f的大小不变,物体的运动状态取决于F与f的大小关系:
①F>f,物体加速
②F=f,物体匀速
③F<f,物体减速
3. 物体压墙问题
①物体静止,f 为静摩擦力,G=f
②物体运动,f 为滑动摩擦力,f的大小取决于压力F,压力F越大,f越大,运动状态取决于G与f的大小关系
4. 叠放问题
整体分析
隔离分析
4、 固体压强变化分析
1. 叠放问题
A对B或B对A的压强
p=
p=
对地面对压强
p=
p=
2. 切割问题
F减小,S不变,p减小
不变,h不变,p不变
F比S减小得更多,p减小
F比S减小得更少,p增大
五、固液压强混合辨析
固体:先压力后压强
液体:先压强后压力
相同液体,相同高度
相同质量,相同高度
相同质量,相同液体
底面积相等
容器底部
pA=pB=pC
FA=FB=FC
VA>VB>VC
A< B< C
pA<pB<pC
FA<FB<FC
G>FA G=FB G<FC
pA<pB<pC
FA<FB<FC
桌面
GA>GB>GC
FA>FB>FC
pA>pB>pC
GA=GB=GC
FA=FB=FC
pA=pB=pC
GA=GB=GC
FA=FB=FC
pA=pB=pC
真题感知
1.(2023•金华)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,桌子始终保持静止;小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,纸箱在桌面上没有发生滑动,如图乙所示。完成下列问题。
(1)图甲中地面对桌子的摩擦力方向是 水平向左 。
(2)图乙中纸箱受到的摩擦力大小是 0 牛。
【答案】水平向左;0。
【解答】解:(1)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,故纸箱会受到桌子对它水平向左的摩擦力,由根据力的作用是相互的,故桌子受到纸箱对它的水平向右的摩擦力,由于桌子始终保持静止,根据二力平衡,故地面对桌子的摩擦力应水平向左;
(2)小金用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,由于图乙中纸箱在桌面上没有发生滑动,也没有相对运动趋势,不受到摩擦力的作用,故摩擦力大小为0。
故答案为:水平向左;0。
2.(2021•金华)用如图所示装置测物体B的摩擦力。拉力F水平向左,不计弹簧测力计重,所用弹簧测力计已调零。完成下列问题:
(1)当F=5N时,物体A保持静止,弹簧测力计示数为零,此时物体B受到的摩擦力为 0N ;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变,此时物体B受到的摩擦力方向为 水平向左 。
【答案】0N;水平向左。
【解答】解:(1)由于物体A保持静止,则叠放在A上的物体B也保持静止,又弹簧测力计的示数为零,即弹簧测力计对物体B没有产生拉力,因此物体B相对于A没有相对运动也没有相对运动的趋势,所以物体B不受摩擦力,即摩擦力为零。
(2)由于物体A水平向左运动,弹簧测力计的示数为3N,即弹簧测力计对物体有向右的拉力,则物体B对于A向右运动,根据滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,可以判断物体B受到A对它的摩擦力方向水平向左。
故答案为:0N;水平向左。
3. (2023•绍兴)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 10 牛。
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数 < (选填“>”、“=”或“<”)图甲中的读数,木块A所受到的摩擦力为 5 牛。
【答案】(1)10;(2)<;5。
【解答】解:(1)将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),故弹簧秤受力平衡,墙对弹簧秤的拉力是10N,所以弹簧秤受到向左的拉力也是10N,故此时弹簧秤的读数为10N;
(2)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,根据二力平衡的条件,测力计示数大小等于摩擦力的大小,则当用水平向左10N的力使整体一起做匀速直线运动时,两个相同木块的摩擦力均为5N,所以弹簧秤的读数为5N。
故答案为:(1)10;(2)<;5。
4.(2023•丽水)科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供材料如图甲,弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。
【评价量规】在老师的指导下小组同学制定了评价量规,表中为部分评价指标。
评价指标
评价等级
优秀
良好
待改进
调零方式
多种方式调零
只能移动指针调零
不能调零
精确度
达到0.1牛
达到0.2牛
大于0.2牛
【项目制作】
(1)选择材料时,弹簧比橡皮筋更合适。理由是一定范围内,弹簧的伸长量与受到的拉力成 正比 关系,便于标注均匀刻度;
(2)选用图乙中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2牛”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计的最小刻度为 0.2 牛,小组同学用制好的弹簧测力计称量身边小物件的重力;
【项目评价】
(3)自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计测量水平拉力,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,指针调整到 零 刻度位置,方可进行测量;
(4)实测时,挂上0.1牛的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,为使“精确度”指标表现更优秀,需选取图乙中 a 弹簧取代b弹簧制作测力计(填“a”或“c”)。
【答案】(1)正比;(2)0.2;(3)零;(4)a。
【解答】解:(1)在一定范围内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,更便于标注均匀刻度,所以选择材料时,弹簧比橡皮筋更合适。
(2)由题意知,图乙中b弹簧制作测力计,在“0”和“2牛”之间分为10等份,则该测力计的最小刻度为=0.2牛;
(3)用测力计测量水平拉力时,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,指针调整到零刻度位置,方可进行测量;
(4)实测时,挂上0.1牛的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,说明弹簧的精确度不够,为使“精确度”指标表现更优秀,需选受力时伸长更明显的弹簧,由图乙知,同样受力时,a弹簧的伸长量更大,所以应先a弹簧取代b弹簧制作测力计。
故答案为:(1)正比;(2)0.2;(3)零;(4)a。
5.(2021•绍兴)如图,将弹性球和绳子先后放入瓶中,倒置瓶子,一手拿着瓶一手拉动绳子,直到绳子处于拉紧状态,将瓶子放正后,手拉绳就可将瓶子提起来。下列分析正确的是( )
A.增加弹性球的质量有助于实验成功
B.选择粗细合适的粗糙绳子有助于实验成功
C.只要手的拉力足够大,瓶子就不会掉落
D.绳对手的拉力和绳对瓶的拉力是一对相互作用力
【答案】B
【解答】解:A、绳子在拉出的过程中,被卡在了瓶口,这是弹性球与瓶口、绳子互相挤压,从而对绳子产生摩擦,与物体重力(质量)无关。故A错误;
B、粗细合适,有一定的粗糙程度,可以在压力一定时,增大接触面粗糙程度,增大摩擦,有助于实验成功。故B正确;
C、手的拉力没有直接作用于瓶子,所以瓶子运动状态与手的拉力大小无关。故C 错误;
D、绳对手的拉力和手对绳的拉力才是一对相互作用力。故D错误。
故选:B。
6.(2023•金华)如图为我国首列永磁磁浮列车“兴国号”运行的照片。“兴国号”列车在利用永磁体和永磁轨道之间的排斥力,能“悬挂”在空中行驶,大大减轻了城市交通压力。下列说法正确的是( )
A.列车转弯时,水平方向受到平衡力的作用
B.以行驶的列车为参照物,永磁轨道是静止的
C.“兴国号”与传统火车相比,减少了行驶时与轨道间的摩擦力
D.列车刹车后继续向前滑行,是因为受到惯性力的作用
【答案】C
【解答】解:A、列车转弯时其运动方向发生了改变,不是平衡状态,所以不是受到平衡力的作用,故A错误;
B、以行驶的列车为参照物,永磁轨道与列车的位置不断发生变化,所以相对于行驶的列车永磁轨道是运动的,故B错误;
C、“兴国号”与传统火车相比,磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用的原理,即同名磁极互相排斥,从而使列车实现悬浮,减小列车所受的摩擦力,提高速度,故C正确;
D、到终点后运动员由于惯性,仍保持原来速度继续向前运动,不能立刻停下,惯性是物体的性质,不是力,不能说“受惯性力的作用”,故D错误。
故选:C。
· 提升专练
1. “神舟19”于2025年4月30日,搭载航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽正式踏上归途,标志着中国空间站常态化运营进入新阶段。观察图中返回舱返回的过程,其重力的方向( )
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
【答案】C
【解答】解:重力作为初中物理中重要的一种力,它的方向总是竖直向下的,即垂直水平面向下,而与物体所处的位置,运动情况等无关。重力的方向是竖直向下的,因此,返回舱返回的过程,其重力的方向如图F3,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
2.如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在B木块上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力
B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等
D.B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力种类相同
【答案】A
【解答】解:A、在恒力F的拉力作用下,ABC一起做匀速直线运动,因此,A、B、C都受平衡力,木块A在水平方向不受拉力,因此A所受的摩擦力为0N,B不会对A产生摩擦力,故A正确;
C、以A、B、C三木块整体为研究对象,由于三者一起向右做匀速直线运动,即处于平衡态,故整体受到的是平衡力,即水平方向受到的恒力F和地面作用在C上的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,故C错误;
B、以C为研究对象,由于做匀速直线运动,即处于平衡状态,水平方向受到地面向左的滑动摩擦力和B对C水平向右的静摩擦力,且此二力平衡,故B错误;
D、根据题意知道,B、C间的摩擦力是静摩擦力,地面处的摩擦力为滑动摩擦力,故D错误。
故选:A。
3.我国科研团队计划利用月壤砖在月球表面建造基地,2024年11月,“月壤砖”已搭乘天舟八号货运飞船前往中国空间站,到太空中进行暴露实验“月壤砖”的主要成分是模拟月壤,密度与普通砖块相当,抗压强度却是普通红砖的三倍以上。为了减小单块月壤砖对松软月面的压强,下列方法中可行的是( )
A.将月壤砖竖向分成两半
B.将月壤砖由竖放改为平放
C.选用密度更大的材料制作月壤砖
D.通过高温烧结提高月壤砖硬度
【答案】B
【解答】解:A.将月壤砖竖向分成两半,压力减半,受力面积也减半。根据,,;压强不变,故A错误。
B.将月壤砖由竖放改为平放,压力不变,受力面积增大。由p=可知,F不变,S增大,压强p减小,故B正确。
C.选用密度更大的材料制作月壤砖,根据F=G=mg=ρVg,在体积不变时,密度增大,压力增大,而受力面积不变;由 可知,S不变,F增大,压强增大,故C错误。
D.通过高温烧结提高月壤砖硬度,月壤砖的重力不变即对月面压力不变,受力面积也不变;根据p=,压强不变,故D错误。
故选:B。
4.如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则第3块砖对第4块砖的摩擦力大小和方向分别为( )
A.mg、竖直向下
B.mg、竖直向上
C.2mg、竖直向下
D.2mg、竖直向上
【答案】A
【解答】解:将4块砖看成一个整体,对整体进行受力分析,如图(甲)所示。
在竖直方向,共受到三个力的作用:竖直向下的重力4mg,两个相等的竖直向上的摩擦力f,由平衡条件可得:
2f=4mg,f=2mg。
由此可见:第1块砖和第4块砖受到木板的摩擦力均为2mg。
将第1块砖和第2块砖当作一个整体隔离后进行受力分析,如图乙所示。在竖直方向共受到两个力作用,竖直向下的重力2mg,木板对第1块砖向上的摩擦力f=2mg;由平衡条件可得二力已达到平衡,第2块砖和第3块砖之间的摩擦力必为零。
将第3块砖从系统中隔离出来受力分析,如图丙所示。它受到两个力的作用,竖直向下的重力mg,第4块砖对第3块砖向上的摩擦力f′,由平衡条件可得:f′=mg,
物体间力的作用是相互的,所以第3块砖对第4块砖的摩擦力大小为mg,方向竖直向下。
故选:A。
5.密度为ρ=0.6×103kg/m3的实心圆柱体,高h1=20cm,底面积S1=50cm2,放在底面积S2=80cm2、高h2=30cm的柱形容器中,求:
(1)圆柱体对容器底部的压强。
(2)若向容器内加水,最多可加多少克水且水不溢出,(取g=10N/kg)
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)圆柱体的体积V1=S1h1=50cm2×20cm=1000cm3=1.0×10-3m3,
由ρ=可得,圆柱体的质量m=ρV1=0.6×103kg/m3×1.0×10-3m3=0.6kg,
圆柱体对容器底部的压力F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
圆柱体对容器底部的压强;
(2)柱形容器的体积V2=S2h2=80cm2×30cm=2400cm3=2.4×10-3m3,
因为实心圆柱体密度小于水的密度,所以若向容器内加水,圆柱体将漂浮,
此时受到的浮力F浮=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体浸入水中的体积,
若向容器内加水,最多可加水的体积ΔV=V2-V排=2.4×10-3m3-6×10-4m3=1.8×10-3m3,
所加水的质量Δm=ρ水ΔV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg=1800g,
还可以这样计算:
m=ρ水h2S2-ρh1S1=1g/cm3×30cm×80cm2-0.6g/cm3×20cm×50cm2=1800g,
答:(1)圆柱体对容器底部的压强为1.2×103Pa。
(2)若向容器内加水,最多可加1800g水且水不溢出。
6.小乐将底面积为40cm2实心均匀的金属圆柱体A(不吸水)通过细线悬挂在力传感器上,力传感器可测细线拉力的大小;重为1N、底面积为100cm2的薄壁柱形溢水杯B放在水平桌面上,B中盛有16N的水,如图甲所示。从某时刻开始,拉着力传感器让A逐渐下降直至浸没在B的水中一定深度,力传感器所测细线拉力F与A下降高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩且细线不吸水(取g=10N/kg)。求:
(1)A的质量是 1.2 kg。
(2)A的密度大小。
(3)当A浸没水中一定深度后,剪断细线使A沉在B的底部,若此过程中无水溢出,此时B对桌面的压力大小。
【答案】(1)1.2;
(2)A的密度为2×103kg/m3;
(3)B对桌面的压力为25N。
【解答】解:(1)由图乙可知,物体A浸入水中之前,细线拉力大小即为物体A的重力,所以GA=12N,
由G=mg可知,物体A的质量:;
(2)由图乙可知,当力传感器让A逐渐下降18cm后,力传感器示数不再发生变化,说明A完全浸没在水中,此时力传感器示数为6N,则A受到的浮力为F浮=12N-6N=6N,根据阿基米德原理可知,,
则A的密度为:;
(3)由图乙可知,当力传感器让A从5cm下降8cm时,溢水杯中水面刚好上升到溢水杯的溢水口;当力传感器让A从8cm下降18cm时,溢水杯中有部分水溢出,溢出水的体积等于A排开水的体积,即V溢=V排=SA(h3-h2)=40cm2×(18cm-8cm)=400cm3,
溢出水的重力为:
G溢=ρ水gV溢=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10-6m3=4N,
剩余水的重力为:
G剩=G水-G溢=16N-4N=12N;
当A浸没水中一定深度后,剪断细线使A沉在B的底部,若此过程中无水溢出,此时B对桌面的压力等于剩余水的重力、A的重力和容器的重力之和,
即F压=G剩+GA+G容=12N+12N+1N=25N。
答:(1)1.2;
(2)A的密度为2×103kg/m3;
(3)B对桌面的压力为25N。
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1. 力的定义与相互作用规律
2. 力的三要素与作用效果
3. 力的测量(弹簧测力计)规范与原理
4. 重力的方向、公式与重心特点
5. 牛顿第一定律的实验推导与理解
6. 惯性的本质与生活中的应用
7. 二力平衡的条件与平衡状态判断
8. 摩擦力的类型与影响因素分析
9. 压强(固体、液体)的计算与应用场景
一、力
1.力的定义:力是 对 的作用,单独一个物体 产生力的作用。
2.施力物体和受力物体:一个物体对另一个物体施加作用时,施加作用的物体叫 ,受到作用的物体叫 。
3.力的作用效果
(1)力可以改变 ;
(2)力可以改变 :运动 和运动 。
4.相互作用力的特点:相互作用力的大小 、方向 、作用在 ,并且作用在 。 、 ,没有先后之分 。
5.弹力
(1) 力的单位:在国际单位制中,力的单位是 ,简称 ,符号为 。手托 2 枚鸡蛋的力约为 。
(2) 弹力
①弹性:物体受力会发生 ,不受力时又会恢复到 ,物体的这种性质叫作 。
②弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生与形变方向 的力的作用,这种力叫作 。弹力是由物体发生 而产生的力 。 、 、 、 等都属于弹力 。
(3)弹簧测力计
①原理: ,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长的长度也越 。
②使用注意事项:
a. :使用前应检查指针有没有对准 0 刻度线,若没有对准,则需要调零 。
b.被测力不能超出弹簧测力计的 。
c.读数时,应让视线与面板表面刻度 。
6.力的三要素
(1)力的作用效果跟力的 、 和 都有关,这三者叫力的 。
(2)力的图示:用一条带有 和 的线段把力的三要素都表示出来的方法。线段的长度表示力的 ,箭头的方向表示力的 ,线段的起点表示力的 。
(3)力的示意图:不需要严格按力的图示画出力的大小,只要把力的 和 表示出来即可 。
7.重力
(1)重力的产生:物体由于 而受到的力叫作重力,通常用字母 表示 。
(2) 重力的方向: 。
(3)重力的作用点 ——
(4)确定重心的方法:
①形状规则、质量分布均匀的物体的重心在它的 。
②不规则薄板状物体的重心可用 得到。
(5)重力的大小与质量的关系
①物体受到的重力跟它的质量成 。
②公式: g= N/kg。g 在不同的位置其大小不同,其取值随所在纬度的增加而增大。
二、运动与相互作用
1.牛顿第一定律或惯性定律:任何物体总保持 或 ,除非有 迫使它改变,揭示力是 物体运动状态的原因,不是 运动的原因。
2.惯性:物体保持原有 或 运动状态的性质。
3.二力平衡
(1) 平衡状态:物体受几个力作用时,保持 或 状态即平衡状态。
(2) 二力平衡:一个物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动,这两个力二力平衡。
(3) 二力平衡条件:大小 、方向 、作用在 且 。
4.摩擦力
(1)概念:两个接触物体要发生或已发生 时,接触面会产生 相对运动的摩擦力。
(2)摩擦力产生的条件:两物体 、接触面 、相互 有弹力、有 ,四个条件缺一不可。
(3)摩擦的种类: 摩擦、 摩擦、 摩擦。
(4)摩擦力的方向:与物体相对运动或趋势方向 。
(5)影响滑动摩擦力大小的因素:接触面粗糙程度相同时,压力越大摩擦力越 ;压力相同时,接触面越粗糙摩擦力越 。
三、压强
1.压力的作用效果
(1)压力定义:垂直作用在物体表面的力,因相互挤压产生,作用点等效在 ,方向 受力物体表面并指向它 。
(2)影响压力作用效果的因素:受力面积相同时,压力越 ,作用效果越明显;压力相同时,受力面积越 ,作用效果越明显 。
2.压强
(1)公式: 。
(2)单位:帕斯卡(Pa)、千帕(kPa )等常用单位 。
(3)增大或减小压强的方法:压力一定时, 增大压强, 减小压强;受力面积一定时, 增大压强, 减小压强;也可同时改变压力和受力面积 。
3.液体压强
(1)压强计:测量液体内部压强的仪器,靠 U 形管液面高度差反映压强大小,高度差越大,压强越 。
(2)液体压强特点:液体对容器 和 有压强, 也有压强;同一深度,向各方向压强 ;深度越深,压强越 ;深度相同时,液体密度越大,压强越 。
(3)公式: .
1、 相互作用力和平衡力的辨析
相互作用力
等大、反向、共线、不同物、同一类型的力
平衡力
等大、反向、共线、同物
2、 失去外力后的运动状态判断
1. 判断该点的运动状态
2. 如果该点物体速度为0,则失去外力后静止;如果该点物体有速度,则失去外力后沿原运动方向做匀速直线运动
在 A 点(要启动时)失去外力→静止
在 B 点(最低点时)失去外力→沿切线方向匀速直线运动
C 在 C 点(最高点时)失去外力→静止
3、 受力分析
1. 匀速爬竿问题
f1为静摩擦力,f1=G
F2为滑动摩擦力,f2=G
2. 水平拉动问题
木块未被拉动
木块被拉动
f为静摩擦力,F=f
f为滑动摩擦力,在压力和接触面粗糙程度不变的情况下,f的大小不变,物体的运动状态取决于F与f的大小关系:
①F>f,物体加速
②F=f,物体匀速
③F<f,物体减速
3. 物体压墙问题
①物体静止,f 为静摩擦力,G=f
②物体运动,f 为滑动摩擦力,f的大小取决于压力F,压力F越大,f越大,运动状态取决于G与f的大小关系
4. 叠放问题
整体分析
隔离分析
4、 固体压强变化分析
1. 叠放问题
A对B或B对A的压强
p=
p=
对地面对压强
p=
p=
2. 切割问题
F减小,S不变,p减小
不变,h不变,p不变
F比S减小得更多,p减小
F比S减小得更少,p增大
五、固液压强混合辨析
固体:先压力后压强
液体:先压强后压力
相同液体,相同高度
相同质量,相同高度
相同质量,相同液体
底面积相等
容器底部
pA=pB=pC
FA=FB=FC
VA>VB>VC
A< B< C
pA<pB<pC
FA<FB<FC
G>FA G=FB G<FC
pA<pB<pC
FA<FB<FC
桌面
GA>GB>GC
FA>FB>FC
pA>pB>pC
GA=GB=GC
FA=FB=FC
pA=pB=pC
GA=GB=GC
FA=FB=FC
pA=pB=pC
真题感知
1.(2023•金华)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,桌子始终保持静止;小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,纸箱在桌面上没有发生滑动,如图乙所示。完成下列问题。
(1)图甲中地面对桌子的摩擦力方向是 。
(2)图乙中纸箱受到的摩擦力大小是 牛。
2.(2021•金华)用如图所示装置测物体B的摩擦力。拉力F水平向左,不计弹簧测力计重,所用弹簧测力计已调零。完成下列问题:
(1)当F=5N时,物体A保持静止,弹簧测力计示数为零,此时物体B受到的摩擦力为 ;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变,此时物体B受到的摩擦力方向为 。
3. (2023•绍兴)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 牛。
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数 (选填“>”、“=”或“<”)图甲中的读数,木块A所受到的摩擦力为 牛。
4.(2023•丽水)科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供材料如图甲,弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。
【评价量规】在老师的指导下小组同学制定了评价量规,表中为部分评价指标。
评价指标
评价等级
优秀
良好
待改进
调零方式
多种方式调零
只能移动指针调零
不能调零
精确度
达到0.1牛
达到0.2牛
大于0.2牛
【项目制作】
(1)选择材料时,弹簧比橡皮筋更合适。理由是一定范围内,弹簧的伸长量与受到的拉力成 关系,便于标注均匀刻度;
(2)选用图乙中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2牛”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计的最小刻度为 牛,小组同学用制好的弹簧测力计称量身边小物件的重力;
【项目评价】
(3)自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计测量水平拉力,应先将测力计水平放置,弹簧处于自由状态,指针调整到 刻度位置,方可进行测量;
(4)实测时,挂上0.1牛的铅粒,发现测力计示数几乎没有变化,为使“精确度”指标表现更优秀,需选取图乙中 弹簧取代b弹簧制作测力计(填“a”或“c”)。
5.(2021•绍兴)如图,将弹性球和绳子先后放入瓶中,倒置瓶子,一手拿着瓶一手拉动绳子,直到绳子处于拉紧状态,将瓶子放正后,手拉绳就可将瓶子提起来。下列分析正确的是( )
A.增加弹性球的质量有助于实验成功
B.选择粗细合适的粗糙绳子有助于实验成功
C.只要手的拉力足够大,瓶子就不会掉落
D.绳对手的拉力和绳对瓶的拉力是一对相互作用力
6.(2023•金华)如图为我国首列永磁磁浮列车“兴国号”运行的照片。“兴国号”列车在利用永磁体和永磁轨道之间的排斥力,能“悬挂”在空中行驶,大大减轻了城市交通压力。下列说法正确的是( )
A.列车转弯时,水平方向受到平衡力的作用
B.以行驶的列车为参照物,永磁轨道是静止的
C.“兴国号”与传统火车相比,减少了行驶时与轨道间的摩擦力
D.列车刹车后继续向前滑行,是因为受到惯性力的作用
· 提升专练
1. “神舟19”于2025年4月30日,搭载航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽正式踏上归途,标志着中国空间站常态化运营进入新阶段。观察图中返回舱返回的过程,其重力的方向( )
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
2.如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在B木块上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力
B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等
D.B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力种类相同
3.我国科研团队计划利用月壤砖在月球表面建造基地,2024年11月,“月壤砖”已搭乘天舟八号货运飞船前往中国空间站,到太空中进行暴露实验“月壤砖”的主要成分是模拟月壤,密度与普通砖块相当,抗压强度却是普通红砖的三倍以上。为了减小单块月壤砖对松软月面的压强,下列方法中可行的是( )
A.将月壤砖竖向分成两半
B.将月壤砖由竖放改为平放
C.选用密度更大的材料制作月壤砖
D.通过高温烧结提高月壤砖硬度
4.如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则第3块砖对第4块砖的摩擦力大小和方向分别为( )
A.mg、竖直向下
B.mg、竖直向上
C.2mg、竖直向下
D.2mg、竖直向上
5.密度为ρ=0.6×103kg/m3的实心圆柱体,高h1=20cm,底面积S1=50cm2,放在底面积S2=80cm2、高h2=30cm的柱形容器中,求:
(1)圆柱体对容器底部的压强。
(2)若向容器内加水,最多可加多少克水且水不溢出,(取g=10N/kg)
6.小乐将底面积为40cm2实心均匀的金属圆柱体A(不吸水)通过细线悬挂在力传感器上,力传感器可测细线拉力的大小;重为1N、底面积为100cm2的薄壁柱形溢水杯B放在水平桌面上,B中盛有16N的水,如图甲所示。从某时刻开始,拉着力传感器让A逐渐下降直至浸没在B的水中一定深度,力传感器所测细线拉力F与A下降高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩且细线不吸水(取g=10N/kg)。求:
(1)A的质量是 kg。
(2)A的密度大小。
(3)当A浸没水中一定深度后,剪断细线使A沉在B的底部,若此过程中无水溢出,此时B对桌面的压力大小。
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