内容正文:
第七章 力(复习讲义)
课标要求:
2.2.3 通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
例3 通过实验,认识力的作用是相互的。
例4 通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢,也可以改变物体的形状。
2. 2.4 能用示意图描述力。会测量力的大小。
考点总览:
1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.弹力产生的条件:物体发生弹性形变,同一物体发生弹性形变越大,产生的弹力也越大。
3.力的单位及其估测。
4.弹簧测力计的原理、构造和使用方法。
5.重力的大小、方向和作用点。
6.力的三要素:力的大小、方向和作用点。
7.力的示意图。
8.摩擦力的种类及其辨别。
9.摩擦力产生的条件。
10.影响滑动摩擦力大小的因素及其实验探究。
11.改变摩擦力的方法。
12.力的作用是相互的现象及其相互作用力的关系。
知识点一 力的概念
1.力的定义
力是物体对物体的作用。力的作用总是跟两个物体相联系,单独一个物体不能产生力的作用,如果离开物体是不可能有力的作用的。用符号F表示。
2.力产生的条件
有两个物体,一个是施力物体,一个是受力物体,力不能脱离物体而单独存在。
3.施力物体和受力物体
一个物体对另一个物体施加推、拉、提、压等作用时,另一物体就会受到这种作用,施加这种作用的物体叫施力物体,受到这种作用的物体叫受力物体。
知识点二 弹力
1.力的作用效果:力会使物体的形状发生改变。物体形状的改变叫作形变。例如压缩弹簧或弯曲金属棒时,力的作用导致物体发生形变。
2.弹性形变:发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状的形变。
3.弹力:形变物体力图恢复原状,而对另一个物体产生的力
4.施力物体与受力物体:发生弹性形变的物体是施力物体,阻碍物体恢复原状的物体是受力物体。
5.弹力的大小:同一物体发生弹性形变越大,产生的弹力也越大。
6.弹力的方向:弹力方向与物体发生弹性形变的方向相反,且垂直于接触面。
7.弹性势能:发生弹性形变的物体具有的能量。例如:压弯的跳板、拉开的弓等
知识点三 力的测量
1.力的单位:国际单位制中力的单位是牛顿,简称牛,用N表示。它是以英国科学家牛顿的名字命名的。拿起2个鸡蛋所用的力大约是1牛。
2.测量工具:测量力的大小的工具叫作测力计。弹簧测力计是一种常用的测力计,
3.弹簧测力计
(1)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的长度就越长(弹簧的伸长量与受到的拉力成正比)
(2)构造:
(3)使用弹簧测力计时应注意以下问题:
①选择弹簧测力计时,应先了解它的量程和分度值,所测力的大小应在它的量程内。
②测量前,应检查指针是否指在“0”刻度线处。若不在,应校正“0”点。
③测量时,应使弹簧测力计中弹簧的轴线方向与受力方向一致。
④读数时,视线应与刻度板垂直。
知识点四 重力
1.重力的定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力,用符号 G 表示。物体所受的重力可以用弹簧测力计测量。
2.重力的大小
(1)实验探究:重力大小与质量的关系
(2)重力的大小:生活中,常把物体所受重力的大小简称为物重。
(3)物体重力大小与其质量的关系为G=mg,其中重力G的单位是N,质量m的单位是kg,g的单位是N/kg。g取9.8N/kg,粗略计算时取10N/kg。
g=9.8N/kg表示的物理意义:质量为1kg的物体受到的重力大小为9.8N。
(3)使用公式G=mg时应注意以下几点:
①公式中各物理量都必须使用国际单位;
②要会将公式进行变形,能灵活运用。如已知物体的重力求质量时,可将公式G=mg变形为m=G/g。
3.质量与重力的比较
质量
重力
区
别
概念
物体所含物质的多少
物体由于地球的吸引而受到的力
单位
千克(Kg)
牛(N)
性质
是物体本身的属性
地球施加给物体的力
测量工具
天平
弹簧测力计
方向
只有大小,没有方向。
有大小(G=mg),方向总是竖直向下。
变化
与位置无关
与位置有关
联系
①质量为1千克的物体重9.8牛 ②重力与质量的关系式是G=mg
4.重力的方向:
(1)重力的方向总是竖直向下。
①物体的运动状态改变时,其重力的方向不改变;
②物体的形状发生变化时,其重力的方向不改变;
例:缓慢改变支架底座的倾角 α,观察悬线 OA 的
方向始终是竖直向下。悬线OA始终垂直于水平面。
(2)重力的方向竖直向下在生活和生产中有着重要的应用,如重垂线可用于检测墙体是否竖直等。
5.重力的作用点——重心
(1)重心:物体的每个部分都受到重力作用,对于整个物体,重力的作用等效于集中在一个点上。
生活中,物体的稳定程度与重心的高低有关,降低重心可提高物体的稳定程度,如用卡车装载货物时,重的货物装在下面,轻的货物装在上面,且货物不能装得过高;物体的稳定程度还与支持面的大小有关。
(2)确定重心的方法
①有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在它的几何中心。如均匀球体的重心在它的球心,矩形均匀薄木板的重心在它的两对角线的交点上。
②不规则薄板状物体的重心可用悬挂法或者支撑法得到。
6.重力势能:被举高的物体具有的能量。重力势能和弹性势能是常见的两种势能
知识点五 力的示意图
1.力的三要素:力的大小、方向、作用点。
(1)力的大小、方向和作用点都会影响力的作用效果。当其中的任何一个要素改变时,力的作用效果就会随之改变;
(2)因为力的三要素决定了力的作用效果,所以我们要描述一个力时,就必须指明该力的三个要素。
2.力的示意图
(1)概念:在物理学中,通常用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的作用点。这种表示力的方式叫做力的示意图(运用了模型法)。
(2)画力的示意图步骤:
①科学上通常用一根带箭头的线段来形象地表示力;
②确定受力物体,画出作用点;
③从作用点开始沿力的方向画一条线段;
④在线段的末端标出箭头,表示方向,并标出力的大小。如果要在图中画出物体受到的几个力,除了要画出各个力的作用点和方向,还应当用线段的长短粗略地区分力的大小。
知识点六 摩擦力
1.摩擦力:两个互相接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势或相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。
2.摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触,且接触面粗糙不平;
(2)两物体之间发生相对运动或具有相对运动的趋势;
(3)两物体之间相互挤压发生弹性形变,接触面上有压力产生。这三个条件缺一不可。
3.摩擦力的方向
由于摩擦力阻碍物体相对运动或相对运动的趋势,所以摩擦力的方向必定与物体相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。
4.摩擦力的作用效果
摩擦力的作用总是阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)。“相对运动”(“或相对运动趋势”)是以相互接触的物体作为参照物的。
5.摩擦力的分类
(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到阻碍它运动的力,这个力就是滑动摩擦力,方向与物体相对运动方向相反。
(2)滚动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,称为滚动摩擦。
(3)静摩擦:两个互相接触的物体,当一个物体在另一个物体表面产生相对运动趋势时,接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力,这个力就是静摩擦力,方向与相对运动方向相反。
6.影响滑动摩擦力大小的因素
(1)滑动摩擦力大小的测量:用弹簧测力计沿水平方向拉动水平面上的物体做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数就等于物体所受摩擦力的大小。
(2)实验装置:
物体对水平面的压力等于物体所受的重力,通过增减木块上的钩码来改变压力大小;可以通过更换粗糙程度不同的摩擦面来改变接触面的粗糙程度。
智能电机、智能小车组装起来与摩擦块一起放在水平轨道上,启动智能小车,小车拉动摩擦块匀速运动。由智能小车内置的力传感器对滑动摩擦力的大小进行测量,实时采集的数据经计算机处理和分析后,最终以数值或图像的形式在计算机屏幕上呈现出来。
(3)滑动摩擦力的影响因素
滑动摩擦力的大小既跟压力的大小有关,又跟接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
6.改变摩擦力的方法
(1)摩擦类型:有益摩擦和有害摩擦两类;
①摩擦有时是有益的。如用手拿物体时,手与物体间的摩擦;人行走时,鞋底与地面间的摩擦;刹车时,刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
②摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损,进而使机器丧失原有的精度和功能等。
(2)增大或减小摩擦的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
增大接触面间的压力
自行车车闸
增大接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小接触面的压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
知识点七 物体间力的作用是相互的
1.一个力的现象中一定存在两个力
例:手指用力压笔尖,同时手指感到疼痛,这是因为手指对笔尖施加了一个力,笔尖也对手指施加一个力。手指对笔尖的力施力物体是手指,受力物体是笔尖;笔尖对手指的力施力物体是笔尖,受力物体是手指。
小明和小华穿着轮滑鞋静止在地面上,当小华用力推小明,小明由静止变成向左运动,同时小华也由静止变成向右运动。这是因为小华对小明施加了一个力,小明也对小华施加一个力。小华对小明的力施力物体是小华,受力物体是小明;小明对小华的力施力物体是小明,受力物体是小华。
因此在一个力的现象中存在两个力,产生力的两个物体中任一物体既是施力物体,同时也是受力物体。
2.相互作用力:一个物体对另一个物体施加力的作用时,也同样受到另一个物体对它的力的作用,即物体之间力的作用是相互的。
3.相互作用力的关系:
物体间的相互作用力又称为作用力与反作用力,如果把其中一个力叫作用力,则另一个力就叫反作用力。
(1)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。
(2)物体间力的作用是同时产生、同时消失的,没有先后之分。
题型一 力的概念
【例1】小超有一个困惑:人可以搬起比自己重的物体,却不能把自己抱起来。学过物理知识后,她知道这是因为( )
A.用的力太小
B.力的作用点选择不当
C.单独一个物体无法产生力的作用
D.力只能改变物体的形状
【答案】C
【分析】力是物体对物体的作用,要产生力的作用,至少两个物体:施力物体和受力物体;单独一个物体不会产生力的作用,没有物体也不会产生力的作用。
【解析】解:人可以搬起比自己重的物体,却不能把自己抱起来。因为单独一个物体无法产生力的作用,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
【变式1-1】下列关于力的叙述中,正确的是( )
A.一个物体就可以产生力的作用
B.彼此不直接接触的物体之间不可能有力的作用
C.力是物体对物体的作用,没有物体就没有力
D.直接接触的物体之间一定有力的作用
【答案】C
【分析】(1)力是物体对物体的作用;
(2)物体之间不接触也能产生力的作用;
(3)两物体之间相互接触并挤压才会产生力的作用。
【解析】解:A、发生力的作用时,一定有施力物体和受力物体,施力物体和受力物体同时存在,一个物体不能产生力的作用,故A错误;
B、彼此不直接接触的物体之间也可能有力的作用,比如地球吸引周围的物体,磁铁吸引铁钉,故B错误;
C、力是一个物体对另外一个物体的作用,力不能离开物体单独存在,故C正确;
D、彼此直接接触的物体间不一定有力的作用,如在水面上挨在一起但没有发生形变的两个小球之间就没有受到力的作用,故D错误。
故选:C。
【变式1-2】下列有关力的说法中,正确的是( )
A.一个物体也能产生力的作用
B.力不能脱离物体而存在
C.相互接触的两个物体一定产生力的作用
D.两个物体发生力的作用时,质量大的物体受到的作用力小
【答案】B
【分析】力是一个物体对另一个物体的作用,有接触力和不接触力两种。一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的。
【解析】解:AB、力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在,故A错误,B正确。
C、相互接触的物体不一定有力的作用,比如并排放置,不相互挤压的桌子,故C错误。
D、物体间力的作用是相互的,与质量大小无关,故D错误。
故选:B。
【例2】在巴黎奥运会乒乓球女团决赛上,国乒女团3比0战胜日本女团,连续五届奥运会夺冠。如图所示,运动员用球拍击打乒乓球时,若以乒乓球为研究对象,施力物体是 球拍 ,受力物体是 乒乓球 。
【答案】球拍;乒乓球。
【分析】当一个物体对另一个物体施加力时,前者被称为施力物体,后者则被称为受力物体。
【解析】解:施力物体是施加力的物体。在这里,乒乓球拍击打乒乓球,所以施力物体是乒乓球拍。
受力物体是受到力的物体。在这里,乒乓球被球拍击打,所以受力物体是乒乓球。
故答案为:球拍;乒乓球。
【变式2-1】如图所示,小华在家烹饪美食时,将鸡蛋在碗沿上敲击一下,鸡蛋破裂。使鸡蛋破裂的力的施力物体是( )
A.手 B.碗 C.桌面 D.鸡蛋
【答案】B
【分析】力是物体对物体的作用,发生力的作用时,一定存在施力物体和受力物体。
【解析】解:将鸡蛋在桌面上的碗沿上撞击,鸡蛋破裂。使鸡蛋破裂的力的施力物体是碗,故B正确,ACD错误。故选:B。
【变式2-2】如图所示,在提袋子的过程中,人手受到一个向下的拉力,这个力的施力物体是( )
A.人 B.绳子 C.袋子 D.地球
【答案】B
【分析】力是物体对物体的作用,发生力的作用时,至少要有两个物体,其中受到力的作用的物体叫受力物体,对别的物体施加了力的物体叫施力物体。
【解析】解:在提袋子的过程中,绳子与手直接接触,人手受到一个向下的拉力,这个拉力是绳子施加的,即这个力的施力物体是绳子,故ACD错误,B正确。
故选:B。
题型二 弹力产生的条件
【例3】如图所示一只杯子放在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.杯和桌均不发生形变
B.桌对杯的支持力是因为杯子发生了形变
C.杯对桌的压力是因为杯子发生了形变
D.杯对桌的压力是因为桌面发生了形变
【答案】C
【分析】物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力,压力、支持力都属于弹力。
【解析】解:
(1)杯子放在桌面上,杯子对桌面产生压力,使桌面发生弹性形变,而产生桌面对杯子的支持力,故AB都错;
(2)杯子放在桌面上,杯子对桌面产生压力,施力物体是杯子,是由于杯子发生形变产生的,故C正确、D错误。
故选:C。
【变式3-1】如图所示,各接触面都是光滑的,则A、B间无弹力作用的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】弹力的产生需要满足两个条件:一是物体之间必须直接接触;二是接触的物体之间必须发生形变,这种形变通常是弹性形变。
【解析】解:A.A受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力的作用,支持力的施力物体是B,属于弹力,故A不符合题意;
B.对B进行受力分析,B的重力和曲面对B的支持力,以及A对B的弹力,故B不符合题意;
C.接触面都是光滑的,如果A、B之间有弹力,由牛顿第一定律知,A、B不可能静止,故C符合题意;
D.从A的受力分析看出,A受到重力,绳子拉力和B对A的弹力,故D不符合题意。
故选:C。
【变式3-2】弹力是日常生活中常见的一种力,下列关于弹力的说法中,正确的是( )
A.两个相互接触的物体之间一定有弹力作用
B.弹力是指物体由于发生弹性形变而产生的力
C.只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力
D.课本对桌面的压力是弹力,它是由桌面发生弹性形变而产生的
【答案】B
【分析】物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力,平时所说的推、拉、提、压、支持等力,都属于弹力。
【解析】解:A.弹力是指物体由于发生弹性形变而产生的力,物体接触但不挤压,不发生弹性形变,就不会产生弹力,故A错误;
B.两个相互接触的物体之间如果相互挤压发生弹性形变会有弹力作用,故B正确;
C.能够发生弹性形变的物体都可以产生弹力,故C错误;
D.课本对桌面的压力是弹力,它是由课本发生形变而产生的,故D错误。
故选:B。
题型三 力的单位及其估测
【例4】在物理学中,为了纪念英国科学家 牛顿 在力学中的贡献,就用他的名字作为力的单位,简称 牛 ,符号是 N 。托起一个苹果的力大约是 1 N。
【答案】牛顿;牛;N;1
【分析】在国际单位制中,力的单位是以科学家牛顿的名字命名的,力的单位是牛顿,简称牛,符号为N;是为了纪念英国科学家牛顿在力学上的突出贡献。
【解析】解:力的单位是牛顿,简称牛,符号为N;托起一个苹果的力大约是1N;
故答案为:牛顿;牛;N;1。
【变式4-1】下列作用力中,大小最接近1N的是( )
A.托起一张试卷的力
B.提起一把椅子的力
C.托起两个鸡蛋的力
D.你上楼时对楼梯的压力
【答案】C
【分析】先估测选项中相关物体的质量,再运用G=mg求其重力,进而得出托起、提起物体所用的力或对楼梯的压力,据此选出合适的选项。
【解析】解:A、一张试卷的质量约1g,托起一张试卷的力:F=G=mg=0.001kg×10N/kg=0.01N,故A错误。
B、一把椅子的质量约3kg,提起椅子的力:F=G=mg=3kg×10N/kg=30N,故B错误。
C、两个鸡蛋的质量约100g,托起两个鸡蛋的力:F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,故C正确。
D、人的质量约50kg,上楼时对楼梯的压力:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,故D错误。
故选:C。
【变式4-2】韩城苹果是韩城十大农产品特产之一。用手托起一个成熟苹果所需的力最接近的是( )
A.0.2N B.2N C.10N D.100N
【答案】B
【分析】不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断最符合实际的是哪一个。
【解析】解:1个苹果的质量约200g=0.2kg,所以托起一个苹果的力为:F=G=mg=0.2×10N/kg=2N,故B符合实际。
故选:B。
题型四 弹簧测力计的原理
【例5】在“自制弹簧测力计”活动中,同学们发现:在一定的范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的长度越长。小明提出如下猜想:弹簧伸长的长度可能跟它受到的拉力成正比。
(1)小明用一弹簧进行实验,实验记录数据如表:
拉力(钩码总重)/N
0
0.5
1.0
1.5
2.5
弹簧的总长度/cm
4.5
5.1
5.7
6.3
7.5
弹簧伸长的长度/cm
0
0.6
1.8
3.0
①没有挂钩码时,弹簧的原长= 4.5 cm。
②补充表格中第2行的数据为 1.2cm 。
③分析表格中数据,你认为实验能初步验证小明的猜想是 正确 的。(选填“正确”“错误”)
(2)小明用弹簧制作测力计,准备测量水平拉力,应先将测力计 水平 (选填“水平”或“竖直”)放置,弹簧处于自由状态,调整指针到0刻度位置后,方可进行测量,弹簧测力计示数如图甲所示,拉力的大小等于 2.8 N。
(3)现有a、b、c三根弹簧,它们所受拉力与伸长量的关系图像如图乙所示,为使制成的测力计“精确度”更高,可选用弹簧 a (填符号)制作测力计。
【答案】(1)4.5;1.2cm;正确;(2)水平;2.8;(3)a。
【分析】在弹性范围内,弹簧测力计的伸长量与外力成正比,测量仪器使用前需要调零,分度值越小数据越精确。
【解析】解:(1)①在弹性范围内,弹簧测力计的伸长量与外力成正比,当外力为零时,弹簧的长度是原长,所以填4.5cm;
②由表中数据可知,当拉力为1.0N时,弹簧的总长度为5.7cm,则此时弹簧的伸长量为5.7cm﹣4.5cm=1.2cm;
③分析表格中数据可知,拉力增大为原来的几倍,则弹簧伸长的长度也增大为原来的几倍,所以,该实验能初步得出“弹簧伸长的长度跟它受到的拉力成正比”,即小明的猜想是正确的。
(2)弹簧测力计在使用过程前需要校零,由于是水平情况下拉动弹簧,所以要在水平位置校零。
实验中观察弹簧测力计,分度值为0.2N,所以读数2.8N。
(3)对于不同的弹簧测力计,弹簧的伸长量还与弹簧的材质有关,a、b、c是三种材质不同的弹簧,在外力相同时,伸长量不同,选伸长量较大的弹簧,分度值可以很小,测量就更准确。所以选:a。
故答案为:(1)4.5;1.2cm;正确;(2)水平;2.8;(3)a。
【变式5-1】小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量Δx与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧 B (选填“A”或“B”),其最大测量值是 15 N。
【答案】B;15。
【分析】弹簧测力计的制作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
【解析】解:弹簧测力计的制作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。要制作量程较大的弹簧测力计,需要选择伸长量随拉力增大而增大得较慢的弹簧,这样可以在较大的拉力范围内保持弹簧的弹性。从图象中可以看出,当拉力相同时,B弹簧的伸长量比A弹簧小,即B弹簧的伸长量随拉力的增大而增大得较慢,且B在弹性限度内能承受的最大拉力比A的大。因此,应选B弹簧来制作量程较大的弹簧测力计。从图象中可以看出,当拉力为15N时,B弹簧的伸长量达到了最大值,B弹簧的弹性限度内,最大测量值是15N。
故答案为:B;15。
【变式5-2】如图所示是甲、乙两根弹簧的拉力和长度之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.弹簧的伸长量始终和拉力成正比关系
B.乙弹簧受到8N时伸长了4cm
C.甲弹簧在2N拉力时,弹簧伸长的长度是3cm
D.甲弹簧适合做量程较大的测力计
【答案】C
【分析】(1)弹簧测力计的原理,在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,在施加相同拉力的情况下,弹簧的伸长量越大,弹簧测力计越灵敏,弹簧伸长量越小,一般量程会越大,可以根据需要选择制作弹簧测力计的材料;
(2)根据F=kΔL算出甲和乙的关系式,从而算出乙弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长量。
【解析】解:
A.在弹性限度内,弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越大,超过弹性限度,则弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力不成正比,故A错误;
B.图中横轴表示拉力,纵轴表示弹簧的长度,且纵轴的起点都在2cm处,即两弹簧的原长均为2cm,
由图可知,当乙弹簧受到8N的拉力时,弹簧伸长的长度为4cm﹣2cm=2cm,故B错误;
C.由图可知,当甲弹簧受到4N的拉力,弹簧的伸长量为8cm﹣2cm=6cm,
因为在弹性限度内,弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,
所以,若甲弹簧受到2N的拉力,则弹簧伸长3cm,故C正确;
D.由图可知,甲弹簧长度即将超过弹性限度时,其受到的拉力约为4N;乙弹簧长度即将超过弹性限度时,其受到的拉力约为8N,所以,乙弹簧适合做量程较大的测力计,故D错误。
故选:C。
题型五 弹簧测力计的使用
【例6】如图所示,该弹簧测力计的分度值为 0.2 N,读数为 3.4 N。某一弹簧测力计在使用前,指针指在0.3N的刻度上,某同学没有校零,就用该弹簧测力计测一个1.4N的力,测得的结果为 1.7 N。
【答案】0.2;3.4;1.7。
【分析】(1)先明确弹簧测力计的量程和分度值,再根据指针位置读数;
(2)没有调零就去测力,示数就比所测力大,实际测量的力应等于弹簧测力计测力时的示数减去测力前的示数。
【解析】解:(1)如图,弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.2N,指针在3N下第2个格,示数为3.4N;
(2)使用弹簧测力计前弹簧测力计的指针指在0.3N处,没有调零就去测力,相当于从0.3N处开始测起,弹簧测力计所测力为1.4N,测得的结果就等于1.4N+0.3N=1.7N。
故答案为:0.2;3.4;1.7。
【变式6-1】如图甲某同学将一物体挂在竖直悬挂的弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计的示数为1.6N,又将该物体挂在弹簧测力计的吊环上,如图乙,当物体再次静止时,弹簧测力计( )
A.示数仍是1.6N B.示数大于1.6N
C.示数小于1.6N D.没有示数
【答案】B
【分析】弹簧测力计的读数等于与弹簧相连的挂钩受到的力的大小;将弹簧测力计倒置过来后,再提着挂钩时,挂钩受到的力应该是物体重力和弹簧测力计本身重力之和。
【解析】解:弹簧测力计的读数等于与弹簧相连的挂钩受到力的大小,将一物体挂在竖直悬挂的弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计的示数等于物体的重力;
将弹簧测力计倒置过来,把物体挂在吊环上,因为弹簧测力计本身受到重力,则弹簧测力计的示数等于物体重力和弹簧测力计本身重力之和,所以此时弹簧测力计的示数一定大于1.6N,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【变式6-2】测一个15.5N的力时,应选用的弹簧测力计的规格是( )
A.量程为0~10N,分度值为0.2N
B.量程为0~5N,分度值为0.1N
C.量程为0~20N,分度值为0.5N
D.以上三个弹簧测力计都可以用
【答案】C
【分析】在选择弹簧测力计时,要考虑两个因素:量程与分度值,所测的力一定不能超过它的量程,同时为了测量较准确,分度值一般选择较小的。
【解析】解:A.量程为0~10N的测力计量程太小,分度值为0.2N不能准确测量0.5N的力,不能测出15.5N的力,故A不正确;
B.量程为0~5N,分度值为0.1N的测力计量程太小,不能测出15.5N的力,故B不正确;
C.量程为0~20N的测力计量程满足要求,分度值为0.5N,能测出0.5N的力,故C正确;
D.以上三个弹簧测力计,只有第三个可以测量15.5N的力,故D不正确。
故选:C。
题型六 重力的大小
【例7】相传这样一个故事:二位商人在荷兰买进了大量的鱼,用船从荷兰运往赤道附近的索马里首都摩加迪沙。到了那里,称得全部鱼的重力比原来少了3×105N。原来,同一物体在地球上不同位置放置所受的重力是不一样的,测量发现,G=mg公式中的g值不是固定不变的,表中列出了一些不同地方的g值的大小,请回答下列问题:
地点
g值的大小
纬度
地点
g值的大小
纬度
赤道
9.78
0°
北极
9.832
90°
北京
9.801
39°56'
上海
9.794
31°12'
莫斯科
9.816
55°45'
纽约
9.803
40°41'
(1)就地球表面而言,同一个物体所处的纬度越低,所受重力越 小 (大/小)。从鱼“失踪”的现象可以知道,荷兰的纬度要比摩加迪沙的纬度 高 (高/低)。
(2)如果在表中的六个地点,分别用同一架天平测同一物体的质量,那么 C (填选项字母)。
A.在赤道处最大;
B.在北极处最大;
C.一样大;
D.无法判断。
【答案】(1)小,高;(2)C。
【分析】(1)由表格中数据可知,g值随纬度的升高在增大,根据G=mg可知,同一个物体所处的纬度越低,重力的变化情况;已知鱼从荷兰运往赤道附近的索马里首都摩加迪沙,重力减小了,因为质量不变,可知,摩加迪沙的g值比荷兰的小,再根据g值随纬度的升高在增大,可知,荷兰的纬度比摩加迪沙的纬度高还是低。
(2)质量是物体所含物质的多少,不随位置而改变。
【解析】解:(1)由表格数据可知,g值随纬度的升高在增大,纬度越低g值越小,根据G=mg可知,同一个物体所处的纬度越低重力越小;
已知鱼从荷兰运往赤道附近的索马里首都摩加迪沙,重力减小了,因为质量不变,根据G=mg可知,摩加迪沙的g值比荷兰的小,又因为g值随纬度的升高在增大,所以荷兰的纬度比摩加迪沙的纬度高。
(2)因为质量不随位置而改变,所以在上表中六个地点用天平测同一物体的质量是一样大的。
故答案为:(1)小,高;(2)C。
【变式7-1】本卷温馨提示中“g取10N/kg”的物理意义是( )
A.物体受到的重力是它的质量的10倍
B.质量为1kg的物体,重10N
C.质量为10kg的物体,重1N
D.1kg=10N
【答案】B
【分析】通常在地球表面附近,g值约为9.8N/kg,表示质量是1kg的物体受到的重力是9.8N。
【解析】解:g取10N/kg”的物理意义是质量是1kg的物体受到的重力是10N。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
【变式7-2】同一石头在不同行星上所受的重力大小,如图所示,以下说法正确的是( )
A.在木星上,这块石头的质量最大
B.在水星上,这块石头所受的重力最小
C.在不同星球上,石头所受重力与质量的比值相同
D.在不同星球上,石头所受的重力相同
【答案】B
【分析】(1)质量是物体本身的一种属性,决定于物体所含物质的多少,不随物体的形状、状态、位置的改变而改变;
(2)重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,其大小与物体的质量和所在星球的g值有关,由图可比较这块石头在不同星球上所受重力的大小;
(3)在不同星球上,g值不同,石头所受重力与质量的比值不同;
(4)由图可知,石头在不同星球上所受重力的大小不同。
【解析】解:A.质量是物体的固有属性,不随位置的改变而改变,因此这块石头在任何星球上的质量都是相同的,故A错误;
B.由图可知,这块石头在水星上所受的重力最小,故B正确;
C.不同星球对同一物体的吸引力不同,所以同一物体在不同星球上受到的重力不同,由公式g知,在不同星球上,石头所受重力与质量的比值不同,故C错误;
D.由图可知,在不同星球上,石头所受的重力不同,故D错误。
故选:B。
题型七 重力的方向及其应用
【例8】如图甲所示,支杆OB固定在木板BC上,小球A通过细绳悬挂在杆端O处,利用此装置可以研究重力的方向。现从图示位置缓慢增大木板与水平面的倾角,此过程中细绳OA的方向 不变 (“不变”或“改变”),由此得到重力的方向是竖直向下的。如图乙所示情形说明窗台 右 (“左”或“右”)面较低。
【答案】不变;右。
【分析】重力的方向在任何情况下都是竖直向下的,水平仪是利用此原理制造的仪器。
【解析】解:小球由于受到重力的作用,而重力的方向始终是竖直向下的,缓慢增大木板与水平面的倾角,此过程中细绳OA的方向不变;
水平仪就是利用重力的方向竖直向下制成的,因此重垂线锥体偏在水平仪中央刻度线的右端,说明此窗台的左端高,右端低。
故答案为:不变;右。
【变式8-1】如图是描述地球上不同位置的人释放手中石块的四个示意图,图中的虚线表示石块下落的路径,则对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】解析本题需要记准知识点:重力的方向总是竖直向下的,实质就是相对于人所站的位置竖直向下。
【解析】解:由于重力的方向总是竖直向下的,地球上不同位置的人释放手中石块后,石块受的重力的方向是竖直向下的,指向地球,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【变式8-2】大雁塔是西安市著名的旅游景点,一直以来备受世界各地游客的青睐。但是,近几十年来大雁塔的加速倾斜引起了社会各界的担忧,也吸引了交大附中物理兴趣小组的关注,学生们在老师的指导下决定利用一根细棉线和一个小铁球研究大雁塔的倾斜方向。实验现象如图所示,则下列选项正确的是( )
A.大雁塔向西南方向倾斜
B.大雁塔向西北方向倾斜
C.大雁塔向东北方向倾斜
D.大雁塔向东南方向倾斜
【答案】B
【分析】如果物体竖直时,一个重垂线和物体的边缘是平行的,物体倾斜时,重垂线和物体边缘有夹角,物体向哪个方向倾斜,重垂线下面的小球就偏向哪个方向。
【解析】解:如图,长方体的物体竖直放置时,重垂线挂在顶端,重垂线和物体边缘平行;长方体物体倾斜放置时,重垂线下面的小球偏向倾斜的一侧;由题干左图知,物体向西倾斜,由右图知,物体向北倾斜,所以立柱向西北倾斜。故B正确。
故选:B。
题型八 力的三要素
【例9】烧水用的水壶如图所示。要将水壶从火源上提起,通常手向上提把手的 A 处;要把壶里的水从壶嘴倒出,手向上提把手的 B (前两空均选填“A”或“B”)处。出现这样的差别主要是因为力的三要素中的 作用点 影响力的作用效果。
【答案】A;B;作用点。
【分析】力的三要素有:力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果。
【解析】解:由生活经验可知,将水壶从火源上提起时,手应提在水壶把手的A处;要把壶里的水从壶嘴倒出,手应提在水壶把手的B处,出现这样的差别主要是因为力的三要素中力的作用点影响力的作用效果。
故答案为:A;B;作用点。
【变式9-1】使用泥塑刀制作泥塑时,要注意用“劲”的大小和用刀的“位置”。其中“劲”和“位置”分别是指力的( )
A.大小、方向 B.大小、作用点
C.方向、作用点 D.作用点、方向
【答案】B
【分析】根据力的三要素解析即可。
【解析】解:题干中的用“劲”的大小和用刀的“位置”分别指力的大小和作用点,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
【变式9-2】按如图所示的三种方法关门,方法A中力的方向沿着门面方向,方法B和C中力的方向与门面垂直,下列说法正确的是( )
A.三种方法都能将门关上
B.力FA所示的方法最省力
C.力FB和力FC所示的方法中,FB和FC的作用效果相同
D.力的三要素中只要有一个不同,力的作用效果就可能不同
【答案】D
【分析】力的大小、方向和作用点叫力的三要素。力的三要素都会影响力的作用效果。
【解析】解:A、图中沿B、C方向用力可以将门关上,而A点的用力方向通过门轴,不能将门关上,故A错误;
B、力FB 所示的方法作用点离门轴最远,相对于力臂最长,所以最省力,故B错误;
C、力FB和力FC所示的方法中,FB和FC的方向相同,力的作用点不同,作用效果不相同,故C错误;
D、力的三要素都会影响力的作用效果;力的三要素中只要有一个不同,力的作用效果可能不同,故D正确。
故选:D。
题型九 力的示意图
【例10】如图所示,质量为20kg的物品在传送带带动下向右做匀速直线运动,请在图中画出该物品的受力示意图。
【答案】
【分析】分析物体在传送带向右做匀速直线运动时的受力情况,再画力的示意图要求画图。
【解析】解:物体沿水平向右做匀速直线运动,物体受到重力和支持力作用,且这两个力是一对平衡力,所以支持力F=G=mg=20kg×10N/kg=200N,重力方向竖直向下,支持力方向竖直向上,作用点都在物体重心上,示意图如图:
【变式10-1】如图所示,一个物体从斜面顶端滑下后在水平粗糙木板表面上滑行,请画出这个物体在木板上滑行时受到力的示意图。
【答案】
【分析】竖直方向上物体受到竖直向下的重力和木板对它竖直向上的支持力;在水平方向上只受摩擦力作用,摩擦力的方向与物体运动的方向相反。由此按力的示意图要求作图。
【解析】解:物体在水平粗糙木板表面上滑行时,竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F,这两个力是一对平衡力,所以大小相等;
水平方向上只受到摩擦力f,其方向与运动方向相反,即水平向左。力的作用点都可以画在物体的重心上。如图所示:
【变式10-2】如图所示是运动员打开降落伞在某个阶段沿竖直方向匀速下落时的场景,请你在O点处画出运动员此时的受力的示意图。(忽略空气阻力)
【答案】
【分析】先分析运动员在竖直方向下落时的受力情况,再画出他的受力示意图。
【解析】解:忽略空气阻力,运动员在竖直方向下落时受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力F,且这两个力是一对平衡力,两个力都在作用在运动员的重心O处,如图所示:
。
题型十 摩擦力的分类
【例11】摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。
(1)用手拿起茶杯喝水,手与杯子间存在 静 摩擦力;
(2)铅笔和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,铅笔与纸面的摩擦力为 滑动 摩擦力,圆珠笔与纸面的摩擦力为 滚动 摩擦力。
【答案】(1)静;(2)滑动;滚动
【分析】(1)摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。
(2)一个物体相对于另一个物体之间有相对运动的趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力。
(3)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。
(4)一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
【解析】解:(1)当用手拿起茶杯喝水时,手与杯子有相对运动的趋势,但并没有发生相对滑动,根据静摩擦力的定义,可知手与杯子间存在静摩擦力。
(2)铅笔和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,铅笔在纸上“滑”,圆珠笔在纸上“滚”。铅笔与纸面是滑动的,产生的摩擦力为滑动摩擦力,圆珠笔内的小球与纸面之间是滚动的,产生的摩擦力为滚动摩擦力。
故答案为:(1)静;(2)滑动;滚动。
【变式11-1】造纸术是我国四大发明之一,笔的演变贯穿中华文化的发展历程。下列场景中,笔尖与纸面之间的摩擦属于滚动摩擦的是( )
A.用铅笔画画
B.用毛笔写字
C.用水彩笔涂鸦
D.用圆珠笔写字
【答案】D
【分析】当物体与接触面之间并未直接接触,中间隔有可滚动的物体,如滚珠、圆柱或滚针等,或一个物体在另一个物体上自由滚动,这种摩擦称为滚动摩擦。
【解析】解:ABC.铅笔、毛笔、水彩笔在写字的过程中,笔尖在纸面上滑动,在接触面产生阻碍运动的滑动摩擦力,故ABC不正确;
D.圆珠笔写字时,笔尖处有一个小滚珠,在纸面上滚动,笔尖与纸面之间产生的是滚动摩擦,故D正确。
故选:D。
【变式11-2】下列各种摩擦中,属于有益摩擦的是( )
①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦
②走路时,鞋与地面之间的摩擦
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦
A.①和② B.②和③ C.②和④ D.①和 ④
【答案】C
【分析】凡是利用摩擦力为我们服务的摩擦就是有益摩擦,那些对我们的工作带来不利影响或对机器零件有磨损的摩擦大多是有害的摩擦。
【解析】解:①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦,属于有害摩擦力,因为会增加额外的损耗;
②走路时,鞋与地面之间的摩擦,属于有益摩擦,因为人行走依靠此摩擦力;
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦,属于有害摩擦,因为阻碍汽车的前行;
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦,属于有益摩擦,因为传送带依靠此摩擦力;
综上分析属于有益摩擦的是②④。
故选:C。
题型十一 摩擦力产生的条件
【例12】下列四种现象中,一定不存在摩擦力的是( )
A.静止 B.匀速直线运动
C.推但没推动 D.静止
【答案】A
【分析】两个互相接触的物体间有相对运动或相对运动的趋势时,会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。
【解析】解:A.水平面上静止的物体,没有相对运动或相对运动的趋势,所以不会产生摩擦力,故A符合题意;
B.水平面上匀速直线运动的物体,与水平面有相对运动,推力等于摩擦力,推力和摩擦力是一对平衡力,因此存在摩擦力,故B不符合题意;
C.水平面上推但没推动的物体,与水平面有相对运动的趋势,推力等于摩擦力,推力和摩擦力是一对平衡力,因此存在摩擦力,故C不符合题意;
D.斜面上静止的物体,相对于斜面有下滑的趋势,因而会产生摩擦力,摩擦力的方向沿斜面向上,故D不符合题意。
故选:A。
【变式12-1】下列说法中,正确的是( )
A.相互挤紧的粗糙物体之间总有摩擦力
B.一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定受到摩擦力
C.发生相对运动的两物体,一定存在摩擦力
D.静止的物体不可能受到摩擦力
【答案】B
【分析】两个物体相互接触后,若有一个运动的趋势,在接触面上就会产生一个与物体运动趋势相反的力的作用,该力就是摩擦力;摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
【解析】解:A、相互挤紧的粗糙物体之间若没有相对运动的趋势,也可能它们之间没有摩擦力,故A错误;
B、若两个物体间接触面是光滑的,即使这两个物体相互接触,有相对运动,它们之间也是没有摩擦力的,故B正确;
C、具有相对运动的两个物体,不一定是相互接触,比如两辆汽车相对运动,它们之间就没有摩擦力,故C错误;
D、对于静止的物体,若和另一个物体接触,且有相对运动的趋势时,它们之间也可能有摩擦力,如用力推桌子但没有推动,桌子和地面之间也存在摩擦力,故D错误;
故选:B。
【变式12-2】如图所示,这是机场内正在沿水平面匀速运行的传送带的俯视图。在此过程中两行李箱与传送带均无相对滑动。若以乙行李箱为参照物,则甲行李箱是 运动 。此过程中乙行李箱 有 受到摩擦力(选填“有”或“没有”)。
【答案】运动;有。
【分析】(1)物体相对于参照物的位置变化了,物体是运动的;物体相对于参照物的位置不变,物体是静止的;
(2)利用摩擦力产生的条件进行分析。
【解析】解:以乙行李箱为参照物,甲行李箱位置发生改变,相对乙行李箱,甲行李箱是运动;
乙的运动方向发生了变化,处于非平衡状态,受非平衡力,而重力和支持力平衡,所以还应受到摩擦力。
故答案为:运动;有。
题型十二 影响滑动摩擦力大小的因素
【例13】在学习了滑动摩擦力知识后,小明和小红想用所学的知识进一步探究运动鞋鞋底的防滑效果,他们各自带来了一只橡胶底和一只牛筋底的运动鞋,又准备了一张练习立定跳远时用的橡胶垫、一个弹簧测力计和细线。
(1)将橡胶垫平铺在水平桌面上,为了能准确地测量滑动摩擦力的大小,小明认为应该沿 水平 方向拉动运动鞋做匀速直线运动,根据 二力平衡 知识可知,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
(2)小明将运动鞋放在水平桌面的橡胶垫上,按正确的方法拉动,读出的弹簧测力计示数如图甲所示,为 2.8 N;若实际拉动的过程中没有做到匀速运动,则鞋受到的滑动摩擦力是 不变 (选填“变化”或“不变”)的。
(3)小红改进了小明的实验,让弹簧测力计和鞋保持静止,拉动鞋下的橡胶垫进行测量,如图乙所示,实验过程中 不需要 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动橡胶垫。
(4)他们实验测得的结果是橡胶底运动鞋受到的摩擦力更大,由此小明认为橡胶底运动鞋防滑效果更好,小红认为实验有缺陷,原因是 未控制鞋子质量相同 。
【答案】(1)水平;二力平衡;(2)2.8;不变;(3)不需要;(4)未控制鞋子质量相同。
【分析】(1)根据二力平衡的条件分析;
(2)根据测力计分度值读数,影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,据此分析;
(3)如图乙所示,鞋相对地面处于静止状态,根据二力平衡条件分析;
(4)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,要控制压力大小相同。
【解析】解:(1)水平拉动运动鞋,使其沿水平方向做匀速直线运动时,运动鞋处于平衡状态,运动鞋在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小,故能准确测量出滑动摩擦力的大小;
(2)由图甲可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为2.8N;
滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关,与运动速度无关,所以若实际拉动的过程中没有做到匀速运动,则鞋受到的滑动摩擦力是不变的;
(3)小红改进的实验中,让弹簧测力计和鞋保持静止,拉动鞋下的橡胶垫进行测量,实验过程中不需要匀速拉动橡胶垫,因为此时鞋处于静止状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;
(4)小明认为橡胶底运动鞋防滑效果更好,小红认为实验有缺陷,原因是没有控制压力相同,不同鞋底的运动鞋质量可能不同,对橡胶垫的压力不同,会影响滑动摩擦力的大小。
故答案为:(1)水平;二力平衡;(2)2.8;不变;(3)不需要;(4)未控制鞋子质量相同。
【变式13-1】“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的装置如图所示,在水平拉力F的作用下,平板小车水平向左运动,拉力传感器显示的示数为5N,下列说法正确的是( )
A.铁块所受的滑动摩擦力大小为5N
B.水平拉力F大小一定等于5N
C.铁块所受的滑动摩擦力方向水平向右
D.铁块对平板小车的压力为5N
【答案】A
【分析】铁块处于静止状态,受到的合力为0,根据二力平衡条件求出摩擦力的大小和方向;滑动摩擦力的大小跟压力大小、接触面的粗糙程度有关。
【解析】解:A、铁块保持静止不动,水平方向上受力平衡,拉力传感器对铁块的拉力水平向右为5N,则铁块受到的摩擦力水平向左也为5N,故A正确;
B、小车不一定是做匀速直线运动,所以不能确定小车受到的拉力大小,故B错误;
C、铁块保持静止不动,水平方向上受力平衡,拉力传感器对铁块的拉力水平向右,则铁块受到的摩擦力水平向左,故C错误;
D、铁块对平板小车的压力,等于铁块的重力,铁块重力未知,故D错误。
故选:A。
【变式13-2】如图所示,在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,小朱用弹簧测力计水平拉动木块做 匀速直线 运动。比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力的大小与 压力大小 有关;比较乙、丙两次实验可知, 砖块 的表面更粗糙。
【答案】匀速直线;压力大小;砖块。
【分析】实验中,弹簧测力计水平拉动木块进行匀速直线运动,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
【解析】解:实验中,弹簧测力计水平拉动木块进行匀速直线运动时,水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
甲、乙两次实验中,接触面粗糙程度相同,压力不同,弹簧测力计示数不同,因此可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
乙、丙两次实验中,压力大小相同,接触面粗糙程度不同,丙中滑动摩擦力较大,因此砖块的表面更粗糙。
故答案为:匀速直线;压力大小;砖块。
题型十三 改变摩擦力大小的方法
【例14】如图所示,浴室防滑垫正面有防滑气泡,反面有防滑吸盘,正面是通过增大接触面 粗糙程度 ,反面是利用增大对地面的压力,这两种方法都是增大 摩擦 力,从而达到理想的防滑效果.
【答案】粗糙程度;摩擦。
【分析】吸盘是利用大气压的作用工作的;增大压力、增大接触面的粗糙程度都可以增大摩擦力。
【解析】解:浴室防滑垫正面有防滑气泡,是在压力一定的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
防滑垫的背面有许多小吸盘,将吸盘内的空气挤压出来以后,在大气压的作用下,吸盘被挤压到地面上,增大对地面的压力,进而增大摩擦力,起到了防滑的作用;
正面通过增大接触面的粗糙程度,同样可以达到增大摩擦力的效果。
故答案为:粗糙程度;摩擦。
【变式14-1】如图所示,为某中学拔河比赛时的情景。下列措施中,是通过增大压力的方法来增大摩擦力的是( )
A.手上戴防滑手套 B.握紧绳子防止打滑
C.倾斜身子防止摔倒 D.穿鞋底粗糙的运动鞋
【答案】B
【分析】增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
【解析】解:AD、手上戴防滑手套、穿鞋底粗糙的运动鞋,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力,故AD不符合题意;
B、握紧绳子防止打滑是接触面粗糙程度一定时,增加压力来增大摩擦力的,故B符合题意;
C、倾斜身子防止摔倒是通过降低人体的重心来增加稳定性的,故C不符合题意。
故选:B。
【变式14-2】教室的门关不紧,常被风吹开,小明在门与门框之间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了,下列描述中与此方法原理相同的是( )
A.骑自行车行驶中刹车时,要用力捏手闸
B.足球比赛守门员戴有花纹的手套
C.轮胎刻有凹凸不平的花纹
D.体操运动员在手和器械上涂镁粉
【答案】A
【分析】增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
【解析】解:门被风吹开是因为门的滑动摩擦力很小,很容易克服摩擦将门吹开,塞入硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大摩擦的。
A、骑自行车行驶中刹车时,要用力捏手闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故A符合题意;
B、足球比赛守门员戴有花纹的手套,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的,故B不符合题意;
C、轮胎刻有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的,故C不符合题意;
D、体操运动员在手和器械上涂镁粉,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的,故D不符合题意。
故选:A。
题型十四 力的作用是相互的
【例15】如图所示,小明用碗沿撞击鸡蛋,鸡蛋破了,而碗完好无损。比较下列说法正确的是( )
A.碗对鸡蛋的力大于鸡蛋对碗的力
B.鸡蛋对碗的力大于碗对鸡蛋的力
C.碗对鸡蛋和鸡蛋对碗的力大小相等
D.碗对鸡蛋和鸡蛋对碗的力方向相同
【答案】C
【分析】相互作用力的产生条件是:力大小相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上。简单概括为异物、等值、反向、共线。一对相互作用力必然是同时产生,同时消失的。
【解析】解:根据力的作用是相互的原理,当碗沿撞击鸡蛋时,碗对鸡蛋施加一个力,同时鸡蛋也会对碗施加一个反作用力。这对相互作用力大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,且分别作用在鸡蛋和碗这两个不同物体上。鸡蛋破了而碗完好无损,是因为鸡蛋和碗的承受力不同,并非它们之间的作用力大小不同。所以碗对鸡蛋的力和鸡蛋对碗的力大小是相等的,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【变式15-1】一个粽子静置在盘子上,盘子受到粽子的压力,其反作用力是( )
A.盘子受到的重力 B.粽子受到的重力
C.盘子对粽子的支持力 D.粽子对盘子的压力
【答案】C
【分析】相互作用力的特点:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【解析】解:粽子对盘子产生压力,由于力的作用是相互的,所以盘子也会对粽子产生力的作用,这个力就是盘子对粽子的支持力。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
【变式15-2】游泳时,人用手和脚向后划水,人就会前进。这是因为人在向后划水时,对水施加了向 后 的推力,于是水同时对人的手和脚产生 向前 的反作用力,所以人会前进。这一事实说明了物体间力的作用总是 相互 的。
【答案】后;向前;相互。
【分析】力是物体对物体的作用,当一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的;力的作用效果:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。
【解析】解:游泳时用手和脚给水一向后的作用力,根据物体间力的作用是相互的,水就给手和脚一向前的反作用力,使人前进,这个力的施力物体是水。
故答案为:后;向前;相互。
基础巩固通关测
1.下列选项中都涉及到一个“力”字,你认为属于物理学中力的范畴的是( )
A.李英同学的智力较好
B.范宇同学上课时的注意力较集中
C.提起一桶水,需要对桶施加较大的力
D.张斌同学在长跑时,耐力较强
【答案】C
【分析】力是物体对物体的作用。
【解析】解:物理学中力是指物体对物体的作用,
A.李英同学的智力较好,不是物体对物体的作用,不是物理学中所说的力,故A不符合题意;
B.范宇同学上课时的注意力较集中,不是物体对物体的作用,不是物理学中所说的力,故B不符合题意;
C.提起一桶水,需要对桶施加较大的力,是人对水桶有力的作用,是物理学中所说的力,故C符合题意;
D.张斌同学在长跑时,耐力较强,不是物体对物体的作用,不是物理学中所说的力,故D不符合题意。
故选:C。
2.如图所示一只杯子放在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.杯和桌均不发生形变
B.桌对杯的支持力是因为杯子发生了形变
C.杯对桌的压力是因为杯子发生了形变
D.杯对桌的压力是因为桌面发生了形变
【答案】C
【分析】物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力,压力、支持力都属于弹力。
【解析】解:
(1)杯子放在桌面上,杯子对桌面产生压力,使桌面发生弹性形变,而产生桌面对杯子的支持力,故AB都错;
(2)杯子放在桌面上,杯子对桌面产生压力,施力物体是杯子,是由于杯子发生形变产生的,故C正确、D错误。
故选:C。
3.用橡皮筋、回形针、棉线、塑料盘、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。下列说法中错误的是( )
A.牙膏盒标的刻度值是“上小下大”
B.用不同的橡皮筋制成的测力计,它们的量程都相同
C.可以利用钩码拉伸橡皮筋标注刻度
D.塑料盘和牙膏盒不可接触
【答案】B
【分析】橡皮筋测力计的制作原理在弹性限度内橡皮筋的伸长跟受到的拉力成正比。
【解析】解:A.弹性限度内,橡皮筋受到的拉力越大,伸长量越大,牙膏盒标的刻度值是“上小下大”,故A正确,不符合题意;
B.橡皮筋的长短、粗细都影响着测力计的量程,所以不同橡皮筋做的测力计量程不相同,故B错误,符合题意;
C.钩码上标有质量的数值,且每个钩码的质量相同,故可以用钩码拉伸皮筋标注刻度,故C正确,不符合题意;
D.为了减小摩擦对测量结果的影响,小瓶盖和牙膏盒不可接触,故D正确,不符合题意。
故选:B。
4.下列球类中,所受重力最接近5N的是( )
A.一个篮球 B.一个乒乓球
C.一个铅球 D.一个羽毛球
【答案】A
【分析】根据重力和质量的关系G=mg求出重力是5N的物体的质量,结合对生活中常见物体的质量,排除有明显不符的选项;从选项中选出与题干质量接近的物体即可。
【解析】解:由G=mg得,所受重力最接近5N物体的质量为:m0.5kg=500g。
A、一个篮球的质量约500g,故A符合题意;
B、一个乒乓球的质量约3g,故B不符合题意;
C、一个铅球的质量约3kg,故C不符合题意;
D、一个羽毛球的质量约为5g,故D不符合题意。
故选:A。
5.过春节时贴年画是我国的传统习俗。在竖直墙壁上贴长方形年画时可利用重垂线来检查年画是否贴正。如图所示的年画的长边与重垂线不平行,为了把年画贴正,则下列操作方法中正确的是( )
A.换用线更长的重垂线
B.调整年画,使年画的长边与重垂线平行
C.调整重垂线,使重垂线与年画的长边平行
D.上下移动年画的位置
【答案】B
【分析】重力的方向是竖直向下的,重垂线是利用重物静止时线总是竖直下垂的原理制造的仪器。
【解析】解:根据重力方向竖直向下,如果画框的长边和重垂线是平行的,画框是竖直的,否则画框不竖直。所以为了把年画贴正,应调整年画,使年画的长边与重垂线平行。
故选:B。
6.如图所示的四种情况,木块一定不受摩擦力的是( )
A.木块静止 B.木块匀速运动
C.木块静止 D.木块匀速下滑
【答案】A
【分析】两个物体相互接触时,要发生或已经发生相对运动时,在接触面上产生一种阻碍物体相对运动的力,这个力是摩擦力。
【解析】解:A、物体静止在水平地面上,物体与地面间既没有发生相对运动,也没有运动趋势,所以物体和地面之间不存在摩擦力,符合题意;
B、物体受到拉力作用,进行匀速直线运动,物体和地面之间发生相对运动,物体和地面之间存在摩擦力,不符合题意;
C、物体静止在斜面上,物体有下滑的趋势,物体和斜面之间存在摩擦力,不符合题意;
D、物体沿着斜面匀速下滑,存在相对运动,物体和斜面之间存在摩擦力,不符合题意。
故选:A。
7.如图所示,为保障冬季安全出行,志愿者们正在清理道路冰雪,他们的下列措施中,是通过增大压力的方法来增大摩擦的是( )
A.在手上戴防滑手套 B.穿鞋底粗糙的胶鞋
C.在路面上铺防滑垫 D.握紧铲子防止滑落
【答案】D
【分析】(1)摩擦力大小的影响因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(2)增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
(3)减小摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动代替滑动。
【解析】解:ABC、在手上戴防滑手套、穿鞋底粗糙的胶鞋、在路面上铺防滑垫,都是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故ABC不合题意。
D、握紧铲子防止滑落,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故D符合题意。
故选:D。
8.图中小明和小华穿着轮滑鞋站在水平冰面上。当小华用力向左推小明时,发生的现象是( )
A.小明向左滑动,小华向左滑动
B.小明静止原处,小华向右滑动
C.小明向左滑动,小华静止原处
D.小明向左滑动,小华向右滑动
【答案】D
【分析】相互性(相互作用力):任何两个物体之间的作用总是相互的,施力物体同时也一定是受力物体。
【解析】解:当小华用力向左推小明时,同时小明也给小华向右的作用力,小明向左滑动,小华向右滑动。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
9.一本书放在桌面上,桌面对书的支持力,这个力的施力物体是 桌面 ,受力物体是 书 ,支持力是 桌面 (填“桌面”或“书”)弹性形变产生的。
【答案】桌面;书;桌面。
【分析】一个物体对其余物体产生了力的作用,则这个物体是施力物体;物体发生弹性形变,会产生弹力。
【解析】解:水平面上的书受到重力和支持力的作用;支持力的施力物体是桌面,受力物体是书;
书对桌面有压力的作用,使桌面发生了弹性形变,所以对书产生了支持力的作用,则支持力是桌面发生弹性形变而产生的。
故答案为:桌面;书;桌面。
10.如图所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时,正对刻度10,挂上20N重物时,正对刻度30;当弹簧挂10N重物时,自由端所对刻度应是 20 ;若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端悬挂的重物为 8 N。
【答案】20;8。
【分析】(1)弹簧自由端B在未悬挂重物时,正对刻度尺的零刻线,挂上20N重物时正对的刻线为30,即弹簧伸长20格;根据“在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比”求出当弹簧挂10N重物时,自由端所对刻度尺的读数。
(2)再由“在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比”求解自由端所对刻线是18时,弹簧下端悬挂重物的重力。
【解析】解:(1)由题,挂上20N重物时弹簧的拉力F1=20N,伸长量ΔL1=30﹣10=20;当挂10N重物时,拉力为F2=10N,
因为在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比,
即,,
解得ΔL2=10,
自由端所对刻度为10+10=20;
(2)若自由端所对刻线是18,弹簧伸长量ΔL3=18﹣10=8,
因为在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比,即,,
解得F3=8N,
弹簧下端悬挂的重物G=F3=8N。
故答案为:20;8。
11.如图所示,小明用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码(钩码规格相同)。小明是通过 钢片的弯曲程度 (填“钩码的数量”或“钢片的弯曲程度”)来反映力的作用效果;通过比较 a、c 两图(填字母代号),小明得到了结论:力的作用效果与力的大小有关。
【答案】钢片弯曲程度;a、c。
【分析】力的三要素为力的大小、方向和作用点。
【解析】解:在这个实验中,力使钢片发生形变,钢片弯曲程度越大,说明力的作用效果越明显。a图中挂一个钩码,c图中挂两个钩码,其他条件相同,由于力的大小不同,钢片的弯曲程度不同,从而得出力的作用效果与力的大小有关的结论。
故答案为:钢片弯曲程度;a、c。
12.如图所示,我们站在地面上,但地球是球形的,在我们脚下的某南美洲人A,其质量为50kg,看起来好像是“脚朝上”。则南美洲人A所受重力的大小等于 500 N(g取10N/kg),重力的方向为沿 AO (填“OA”或“AO”)方向,重力的作用点为人体的 重心 。
【答案】500;AO;重心。
【分析】(1)利用G=mg求得南美洲人A所受重力;
(2)根据重力方向竖直向下分析;
(3)重力的作用点叫重心。
【解析】解:南美洲人A所受重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
南美洲人A所受重力为500N;
重力的方向竖直向下,指向地心,则重力的方向为沿AO方向;
重力的作用点叫重心,所以重力的作用点为人体的重心。
故答案为:500;AO;重心。
13.扫地时,笤帚与地面之间的摩擦为 滑动 (选填“静”“滑动”或“滚动”,下同)摩擦;用圆珠笔写字时,笔芯与纸之间的摩擦为 滚动 摩擦。
【答案】滑动;滚动。
【分析】摩擦力的产生原因是由于两个物体之间发生相对运动或相对运动趋势。摩擦力分为三种,一是静摩擦力,二是滑动摩擦力,三是滚动摩擦力。
【解析】解:扫地时,笤帚在地面上滑动,故笤帚与地面之间的摩擦为滑动摩擦;用圆珠笔写字时,笔芯里的小钢珠在纸面上滚动,因此笔芯与纸之间的摩擦属于滚动摩擦。
故答案为:滑动;滚动。
14.细心的小鹏同学发现商场里安装供顾客上楼的电梯主要有如图所示的两种;当顾客站在类似台阶的甲电梯上匀速上升时, 不受 摩擦力作用,当顾客站在类似斜坡的乙电梯上匀速上升时, 受 摩擦力作用(两空均选填“受”或“不受”)。
【答案】不受;受。
【分析】摩擦力产生的条件是:两个物体相互接触,并且发生了相对运动或者具有相对运动的趋势;摩擦力的方向与物体相对运动的方向或者相对运动的趋势方向相反。
【解析】解:当顾客站在类似台阶的甲电梯上匀速上升时,鞋底和电梯台阶面之间既没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,因此不受摩擦力;当顾客站在类似斜坡的乙电梯上匀速上升时,电梯表面是倾斜的,人站在上面,有向下滑的趋势,因此受到向上的摩擦力的作用。
故答案为:不受;受。
15.如图是小华起跑时的情景,请在图中画出他所受重力(O点为重心)和地面对他的支持力(A点为作用点)的示意图。
【答案】
【分析】先确定小华受重力、地面对他的支持力的方向、作用点,再根据力的示意图的画法作图。
【解析】解:小华受重力的方向竖直向下,作用点在重心O;地面对他的支持力的方向垂直地面向上、作用点在A点,从作用点分别沿力的方向画一带箭头线段,在箭头附近标上G、F,如图所示:
16.如图所示,是小孩正在滑滑梯的过程,请在图中作出小孩下滑过程中所受重力和滑梯对他的摩擦力的示意图,O为重心。
【答案】
【分析】先找出物体的重心,然后根据重力的方向总是竖直向下的,摩擦力的方向与物体运动方向相反确定摩擦力的方向,再用示意图表示出重力的方向和摩擦力的方向。
【解析】解:过物体的重心O作竖直向下的力,即重力G;因为物体向下运动,所以摩擦力的方向沿斜面向上,即过重心O作用沿斜面向上的力,即摩擦力f,如图所示:
17.课外学习小组在探究“弹簧的伸长量与所受的拉力的关系”实验时,实验数据如下表。
钩码重力/N
0
0.5
1.0
1.5
20.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧的长度L/cm
22
23
24
25
26
27
28
28.5
28.6
(1)在图中画出弹簧的长度L与所受拉力F的关系图像。
(2)根据实验数据,你认为用这样的弹簧能制作一个测量范围是 0~3 N的测力计,理由是 在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比 。
(3)若悬挂物体后,弹簧指针指在25.5cm处那么该物体向下拉弹簧的力是 1.75 N。
【答案】(1)如图所示;
(2)0~3;在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比;
(3)1.75。
【分析】(1)根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来;
(2)弹簧测力计的原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,最大弹性限度就是弹簧测力计的测量范围。
(3)求出指针指在25.5cm处时弹簧的伸长量,根据弹簧的伸长量与所受的拉力成正比求此时拉力大小。
【解析】解:
(1)根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来,如图所示:
(2)能做量程为0~3N的测力计。理由是拉力在3N之前,拉力每增加0.5N弹簧都伸长1cm,弹簧的伸长与拉力成正比。而拉力在3N以后,就不存在这种正比关系。
(3)当悬挂物体后,指针指在25.5cm处,由于在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比,则,拉力F=1.75N。
故答案为:
(1)如图所示;
(2)0~3;在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比;
(3)1.75。
18.在“探究物重与物体质量关系”的实验中,A、B两组同学利用弹簧测力计、钩码等器材进行实验。
(1)如图甲所示,此时钩码所受重力是 1 N。
(2)A组同学利用钩码多次实验后根据实验数据绘制了如图乙所示的G﹣m图像,由图像可知:物体所受重力与质量成 正比 ,比值约为10 N/kg (填写单位)。
(3)B组同学则利用文具袋、书本、桔子等不同质量的物品作为研究对象,分别测量出它们的质量与重力,分析数据从而得出物重与物体质量关系。请分析B组同学的实验方案 可行 (选填“可行”或“不可行”),理由是 因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系,使实验结论具有普遍性 。
【答案】(1)1;(2)正比;N/kg;(3)可行;因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系,使实验结论具有普遍性。
【分析】(1)明确弹簧测力计的量程与分度值,可根据指针位置读出示数;
(2)分析图象得出重力与质量的关系,根据可知比值约为10单位;
(3)根据实验步骤分析实验方案是否可行。
【解析】解:(1)实验中钩码保持静止时,钩码受力平衡,弹簧测力计的示数等于钩码所受拉力的大小,且大小与钩码的重力相等;一大格表示1N,且中间有5条刻度线,所以两条相邻的刻度线的长度表示0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N,此时的示数为1N;
(2)因物体的重力随质量的变化关系图象为过原点的直线,故可得结论:物体所受重力跟它的质量成正比;
由图像可得10N/kg;
(3)重力大小与质量的比值是一个定值,该定值与物质的种类无关,用质量不同的课本、文具盒、压卷石各做一次做实验,使结论更具有普遍性。
故答案为:(1)1;(2)正比;N/kg;(3)可行;因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系,使实验结论具有普遍性。
19.如图所示,在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时,他应控制接触面的粗糙程度不变,改变 压力的大小 ;实验中应用了 控制变量 的研究方法。
(2)比较图(a)、(c)两组数据,你能得出的结论是 在压力相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 。
(3)小明在实验中发现:在木块还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,直到拉动木块为止。该现象表明:物体在静止时也可能受到 摩擦 力的作用,且该力的大小与 拉 力的大小有关。
(4)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬出了泥坑,这是利用增大 接触面的粗糙程度 的方法来增大摩擦力的。
【答案】(1)压力的大小;控制变量;(2)在压力相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;(3)摩擦;拉;(4)接触面的粗糙程度。
【分析】(1)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面和粗糙程度有关,因此,在探究时应控制其中的一个量不变,再探究与另一个量的关系;如果两个量都不相同时,得出的结论是不可靠的;
(2)(a)、(c)中压力是相同的,只有接触面的粗糙程度不同,再根据弹簧测力计示数的大小,可得出结论;
(3)物体之间只要有了相对运动的趋势,它们之间便会有摩擦力的存在,这种摩擦是静摩擦,在本实验中,与拉力的大小有关;
(4)根据实验中探究的结论可以看出,将稻草塞进车轮底下后,接触面变得粗糙了,因此摩擦力也就增大了。
【解析】解:(1)在探究滑动摩擦力大小与压力大小不变时,应控制接触面的粗糙程度不变,改变压力的大小,这种方法叫做控制变量法;
(2)观察(a)、(c)两次实验可以看出,两次的压力是相同的,c接触面更粗糙,弹簧测力计的示数更大,滑动摩擦力更大,故可得出:在压力相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)当物体之间虽然静止,但存在相对运动的趋势时,在接触面也会产生摩擦力的作用,这个摩擦力称为静摩擦力,该力的大小与拉力的大小有关;
(4)从这一现象中可以看出,稻草的作用是使车轮与路面的接触面变粗糙,在压力不变的情况下,增大了摩擦力。
故答案为:(1)压力的大小;控制变量;(2)在压力相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;(3)摩擦;拉;(4)接触面的粗糙程度。
20.如图所示的山地自行车,整车都是碳钎维做成,体积为5×103cm3。质量为60kg的小军骑着这辆自行车在水平路面上行驶。(ρ碳纤维=1.6g/cm3,g=10N/kg)
(1)求自行车的质量;
(2)求小军骑行该自行车时的总重力。
【答案】(1)求自行车的质量是8kg;
(2)小军骑行该自行车时的总重力为680N。
【分析】(1)已知车架的体积和密度,利用公式ρ得到自行车的质量;
(2)先求出小军和自行车的总质量,利用G=mg求出小军骑行该自行车时的总重力。
【解析】解:(1)由公式ρ得到自行车的质量:m整车=ρ碳纤维V=1.6g/cm3×5×103cm3=8×103g=8kg;
(2)小军和自行车的总质量:
m总=m人+m整车=60kg+8kg=68kg,小军骑行该自行车时的总重力:
G总=m总g=68kg×10N/kg=680N。
答:(1)求自行车的质量是8kg;
(2)小军骑行该自行车时的总重力为680N。
能力提升进阶练
1.(2025春•临沭县期末)如图所示,跳水运动员在起跳前压弯跳板,因跳板形变后要恢复原状所产生的力是( )
A.脚对跳板的压力 B.跳板对脚的支持力
C.跳板受到的重力 D.运动员受到的重力
【答案】B
【分析】物体间力的作用是相互的;力可以使物体发生形变,可以改变物体的运动状态。
【解析】解:跳水运动员向下压跳板,跳板发生弹性形变,变弯的跳板要恢复原状就会弹起运动员,使运动员受到一个向上的力,即跳板对脚的支持力。
故选:B。
2.(2024秋•临沭县期末)如图所示,甲乙两位同学同时分别用2N的力拉同一个弹簧测力计(没画出示数)的两端,则该弹簧测力计的示数为( )
A.0N B.2N C.4N D.无法确定
【答案】B
【分析】根据物体间力的作用是相互的回答。
【解析】解:因为物体间力的作用是相互的,当甲、乙两位同学分别用2N的力拉一个弹簧测力计的两端,测力计示数为挂钩一侧的拉力大小,即为2N。
故选:B。
3.(2024秋•合肥期末)将水平仪放置于某桌面上并保持静止时的情形如图所示,则据此可判断出该桌面( )
A.左边高,右边低 B.右边高,左边低
C.左右相平 D.前面高,后面低
【答案】A
【分析】重力的方向总是竖直向下的。
【解析】解:将水平仪放置于某桌面上并保持静止时的情形如图所示,则据此可判断出该桌面左边高,右边低,故A正确,BCD错误。
故选:A。
4.(2025春•德惠市校级期末)用同样大小的力推瓶子的上部更容易推到,说明影响力的作用效果的因素是力的( )
A.作用点 B.方向
C.大小 D.大小和方向有关
【答案】A
【分析】力的三要素为力的大小、方向和作用点。
【解析】解:用同样大小的力推瓶子的上部更容易推到,说明影响力的作用效果的因素是力的作用点,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
5.(2025春•荆门期末)下列各种摩擦中,属于有益摩擦的是( )
①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦
②走路时,鞋与地面之间的摩擦
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦
A.①和② B.②和③ C.②和④ D.①和 ④
【答案】C
【分析】凡是利用摩擦力为我们服务的摩擦就是有益摩擦,那些对我们的工作带来不利影响或对机器零件有磨损的摩擦大多是有害的摩擦。
【解析】解:①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦,属于有害摩擦力,因为会增加额外的损耗;
②走路时,鞋与地面之间的摩擦,属于有益摩擦,因为人行走依靠此摩擦力;
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦,属于有害摩擦,因为阻碍汽车的前行;
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦,属于有益摩擦,因为传送带依靠此摩擦力;
综上分析属于有益摩擦的是②④。
故选:C。
6.(2025春•甘谷县期末)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的两个物体,只要接触面粗糙,就一定产生摩擦力
B.摩擦力随物体所受重力的增大而增大
C.做变速运动的物体受到的摩擦力比做匀速运动的物体受到的摩擦力大
D.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反
【答案】D
【分析】(1)摩擦力产生的条件:接触面粗糙;相互接触挤压;有相对运动或相对运动趋势;
(2)摩擦力大小的影响因素:压力大小和接触面的粗糙程度;
(3)物体受到摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
【解析】解:A.相互接触的两个物体,只要接触面粗糙,还需要有相对运动的趋势,或者发生了相对运动,才会产生摩擦力,只是接触面粗糙,就不一定产生摩擦力,故A错误;
B.物体对接触面的压力增大,滑动摩擦力越大,与物体所受的重力无关,故B错误;
C.物体所受的摩擦力与物体的速度无关,故C错误;
D.滑动摩擦力是阻碍物体相对运动,滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,故D正确。
故选:D。
7.(2025春•长沙期末)下列为自行车部件或使用中的实例,为了减小摩擦的是( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套
B.遇到紧急情况时用力捏刹车
C.自行车轮胎上刻有花纹
D.轴承中装有滚珠
【答案】D
【分析】(1)滑动摩擦力大小的影响因素:压力大小和接触面的粗糙程度;
(2)增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度;
(3)减小摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动代替滑动。
【解析】解:A、车把上套了有花纹的橡胶套,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不合题意;
B、遇到紧急情况时用力捏刹车,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不合题意;
C、自行车轮胎上刻有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C不合题意;
D、轴承中装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力,故D符合题意。
故选:D。
8.(2025春•徐州期末)撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑,借助撑竿的支撑腾空,在完成一系列复杂的动作后越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形,下列的说法正确的是( )
A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变是塑性形变
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是同时产生的
C.手对撑竿的作用力是由于撑竿的形变产生的
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相同
【答案】B
【分析】物体在力的作用下,形状发生改变,当外力撤销后,①物体不能恢复原来的形状,这种性质叫塑性;②物体能够恢复原来的形状,这种性质叫弹性。
力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的。
力使物体发生了弹性形变,由于要恢复原状对使它发生形变的物体施加的力。
【解析】解:A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变在撤去外力后会恢复原状,也是弹性形变,故A错误,不符合题意;
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是一对相互作用力,是同时产生的,故B正确,符合题意;
C.手对撑竿的作用力施力物体是手,是由于手的形变产生的,故C错误,不符合题意;
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相反,故D错误,不符合题意。
故选:B。
9.(2025春•阜平县期末)少林功夫驰名中外。一武术爱好者练功时的姿势如图所示,他对水平地面的压力是由于 脚 (选填“脚”或“地面”,下同)发生形变而产生的,武术爱好者所受支持力的施力物体是 地面 。
【答案】脚;地面。
【分析】物体受到的弹力是由施力物体发生形变产生的;力的作用是相互的。
【解析】解:他对水平地面的压力施力物体是他的脚,是由于他的脚发生形变而产生的。武术爱好者对地面施加了压力,由于力的作用是相互的,所以地面对他施加了支持力,他所受支持力施力物体是地面。
故答案为:脚;地面。
10.(2025春•广信区期末)小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量Δx与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧 B (选填“A”或“B”),其最大测量值是 15 N。
【答案】B;15。
【分析】弹簧测力计的制作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
【解析】解:弹簧测力计的制作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。要制作量程较大的弹簧测力计,需要选择伸长量随拉力增大而增大得较慢的弹簧,这样可以在较大的拉力范围内保持弹簧的弹性。从图象中可以看出,当拉力相同时,B弹簧的伸长量比A弹簧小,即B弹簧的伸长量随拉力的增大而增大得较慢,且B在弹性限度内能承受的最大拉力比A的大。因此,应选B弹簧来制作量程较大的弹簧测力计。从图象中可以看出,当拉力为15N时,B弹簧的伸长量达到了最大值,B弹簧的弹性限度内,最大测量值是15N。
故答案为:B;15。
11.(2025春•临沭县期末)由中国自行设计研制的月球车(如图所示)乘坐“嫦娥”三号探月卫星“亲近”月球,实施无人登月探测。已知月球车在月球上的引力是它在地球表面受到的引力的,若将一个在地球上重为1200N的月球车放到月球上,它受到的重力是 200 N,质量是 120 kg.(g取10N/kg)
【答案】200;120
【分析】根据题意求出月球车在月球上受到的重力;根据G=mg求出月球车在地球上的质量,因质量是物体本身的一种属性,和物体的形状、状态、位置无关,只和物体所含物质的多少有关,据此可知月球车在月球上的质量。
【解析】解:
由题意可得,月球车放到月球上,它受到的重力G′G1200N=200N;
根据G=mg可得月球车在地球上的质量:
m120kg,
因质量是物体本身的一种属性,和物体的形状、状态、位置无关,所以月球车在月球上的质量仍然为120kg。
故答案为:200;120。
12.(2025春•雷州市期末)建筑工人在砌房子时,用如图所示的水平仪R来检查所砌墙面是否水平,当空气泡在AB的 中间 位置时,表示墙面水平;若空气泡在A端,则表示A端墙面 高 (选填“高”或“低”)。水平仪R是利用 重力的方向总是竖直向下的 来工作的。
【答案】中间;高;重力的方向总是竖直向下的。
【分析】当A端高,空气泡向左侧运动(水向低处流);当B端高,空气泡向右侧运动;当AB在同一水平面上,空气泡将在中间,据此显示墙面是否水平。
【解析】解:当物体表面水平时,水平仪内的液体均匀分布,空气泡会处于中间位置。这是因为在水平状态下,液体受到重力作用均匀分布,空气泡受到的力也均匀分布,从而处于中间。所以,用如图所示的水平仪R来检查所砌墙面是否水平,当空气泡在AB的中间位置时,表示墙面水平。
在水平仪中,由于液体具有流动性且受重力作用,液体会向较低的一端流动。在液体向较低端流动的过程中,会挤压空气泡,使空气泡向较高端移动。所以,若空气泡在A端,则表示A端墙面高。
重力方向竖直向下,使得水平仪内的液体在水平仪倾斜时会向低处流动,从而通过空气泡的位置来判断墙面是否水平。因此,水平仪是利用重力的方向总是竖直向下的原理来工作的。
故答案为:中间;高;重力的方向总是竖直向下的。
13.(2025春•三门峡期末)在劳动实践活动中,小明和小华用平板车运送货物,使货物与车一起沿水平路面向右做匀速直线运动。如图所示,在此过程中,小明认为货物在水平方向上不受摩擦力的作用,而小华认为货物在水平方向上受到摩擦力的作用。请你判断 小明 (选填“小明”或“小华”)的观点正确,并简要说明你的判断依据: 货物随车一起水平向右做匀速直线运动,货物与车间没有相对运动,也没有相对运动趋势 。
【答案】小明;货物随车一起水平向右做匀速直线运动,货物与车间没有相对运动,也没有相对运动趋势。
【分析】首先分析物体受到的作用力,物体做匀速直线运动说明物体受到了平衡力,即重力和支持力的作用;水平方向上没有牵引力,也就没有摩擦力,若有摩擦力,物体就不会做匀速直线运动,所以水平方向上是不受力的。
【解析】解:货物随车一起水平向右做匀速直线运动,货物与车间没有相对运动,也没有相对运动趋势,所以货物不受摩擦力,只受两个力作用:重力和支持力,并且这两个力是一对平衡力,故小明的观点正确。
故答案为:小明;货物随车一起水平向右做匀速直线运动,货物与车间没有相对运动,也没有相对运动趋势。
14.(2025春•乾县期末)书法是中华民族的文化瑰宝。图甲是在纸上向右运笔写字过程中的情形,此时笔毫(毛笔尖)所受滑动摩擦力的方向为水平 向左 。图乙中手执毛笔竖直悬空静止,当执笔握力增大时笔受到的静摩擦力大小 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】向左;不变。
【分析】(1)静摩擦力的大小不一定随着压力的改变而改变,通常随着与之平衡的力大小而改变;(2)力可以使物体发生形变,滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反。
【解析】解:(1)当向右运笔写字时,笔相对于纸面向右运动,滑动摩擦力阻碍其运动,摩擦力的方向向左,摩擦力使得笔毛向左弯曲。
(2)手执毛笔竖直悬空静止,笔受力平衡,竖直方向受到的重力与静摩擦力相平衡,若手握笔杆的力增大,笔受到的摩擦力仍与重力平衡,重力大小不变,则摩擦力大小不变。
故答案为:向左;不变。
15.(2025春•安岳县期末)如图所示,一个物体从斜面顶端滑下后在水平粗糙木板表面上滑行,请画出这个物体在木板上滑行时受到力的示意图。
【答案】
【分析】竖直方向上物体受到竖直向下的重力和木板对它竖直向上的支持力;在水平方向上只受摩擦力作用,摩擦力的方向与物体运动的方向相反。由此按力的示意图要求作图。
【解析】解:物体在水平粗糙木板表面上滑行时,竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F,这两个力是一对平衡力,所以大小相等;
水平方向上只受到摩擦力f,其方向与运动方向相反,即水平向左。力的作用点都可以画在物体的重心上。如图所示:
16.(2025春•厦门期末)粗糙的水平面上叠放着两个长方体A和B,A和B的表面也是粗糙的,用力F拉着长方体B向右做匀速直线运动,请画出长方体A的受力示意图。
【答案】
【分析】对A受力分析可知,A受竖直向下的重力、B对A的支持力,因水平方向物体做匀速直线运动,水平方向上不受拉力,故A不受B的摩擦力,故A只受两个力。然后根据力的示意图的画法画出木块A受力示意图。
【解析】解:A受竖直向下的重力、B对A的支持力,这两个力大小相等,方向相反,作用在同一个物体上,是一对平衡力。作用点可以画在物体A的重心上,支持力方向竖直向上,重力方向竖直向下,如图所示:
17.(2025春•淮安期末)学习了弹力知识后,小普和小明利用一根橡皮筋自制简易测力计,装置如图1所示。在制作测力计刻度面板时,小普和小明的方法不同:
小普:在回形针上挂6个50g的钩码,记下指针静止时的位置,然后等分刻度,画出刻度线,如图2甲所示。
小明:在回形针上每次加挂一个50g的钩码,分别记下指针静止时的位置,画出相应的刻度线,如图2乙所示。
(1)橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋形变越 大 (选填“大”或“小”);
(2)实际操作后发现两块面板的刻度线并不完全重合,图2中 乙 (选填“甲”或“乙”)刻度线更精确;
(3)若用图2甲测力计测力,读数为2.0N时,测量值 小于 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)大;(2)乙;(3)小于。
【分析】(1)在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比;
(2)橡皮筋被拉长后直径发生变化,橡皮筋的伸长量与所受拉力不成正比;
(3)实验过程数据要尊重事实。
【解析】解:(1)在弹性限度内,橡皮筋受到的拉力越大,伸长越长,形变量就越大,故:大。
(2)根据小明的实际测量可知,该测力计的刻度是不均匀的,橡皮筋被拉长后,横截面积变小,橡皮筋的伸长量与拉力不成正比,故小普等分刻度不合理,所以图2中乙刻度线更精确。故:乙。
(3)由图甲和图乙对比可知,图甲中的2.0N在图乙中2.0N的下方,当测力计的指针指图甲2.0N的位置时,实际的力已经超过2.0N。所以测量值小于真实值。
故答案为:(1)大;(2)乙;(3)小于。
18.(2024秋•鹤壁期末)小周在探究“影响重力大小的因素”和“判断重力方向”时操作如下:
(1)在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如下表:
物体
物体质量m/kg
重力G/N
比值(g)/(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
9.8
①在探究过程中,需要的测量工具有 天平 和 弹簧测力计 ;
②分析表中实验数据,得出的结论是: 物体所受重力大小与其质量大小成正比 ;
③本实验需要多次测量,其目的与以下实验中多次测量目的相同的是 A、B (填字母)。
A.探究质量和体积的关系
B.探究反射角和入射角的关系
C.用刻度尺测量物体的长度
(2)用如图所示实验装置探究重力方向时,操作如下:将该装置放在水平桌面上,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到静止后悬线OA的方向 不变 (选填“变化”或“不变”);由以上实验现象分析得出:重力的方向 总是竖直向下 ,请你举出一例利用重力方向特点的生活场景: 利用重垂线判断墙上的画是否挂正 。
【答案】(1)天平;弹簧测力计;物体所受重力大小与其质量大小成正比;A、B;(2)不变;总是竖直向下;利用重垂线判断墙上的画是否挂正。
【分析】(1)①实验课题是探究重力与质量的关系,需要分别测出物体的质量和重力,选择的测量工具必须能够测出这两个物理量;
②根据实验数据分析即可得出结论;
③为了得到普遍的规律,应该多次测量;
(2)根据重力的方向总是竖直向下的分析,并举一生活实例。
【解析】解:(1)①在实验室中,物体的质量用天平测量,物体受力的大小用弹簧测力计测量。所以需要的测量工具是天平和弹簧测力计;
②由表格数据可知:纵向看,物体质量成倍增加,所受重力随之增大;横向看,物体重力与质量的比值相等,所以实验结论为:物体所受重力与其质量成正比;
③探究质量和体积的关系实验和探究反射角和入射角的关系实验中多次测量是为了得到普遍规律,避免结论的偶然性。用刻度尺测量物体的长度实验中多次测量是为了通过求平均值减小误差,故选AB。
(2)多次改变图中木板M与桌面夹角α,静止后悬线OA方向不变,始终与水平方向垂直,可知重力的方向总是竖直向下的。
由于重力的方向总是竖直向下,可以利用重垂线判断墙上的画是否挂正。
故答案为:(1)天平;弹簧测力计;物体所受重力大小与其质量大小成正比;A、B;(2)不变;总是竖直向下;利用重垂线判断墙上的画是否挂正。
19.(2025秋•闵行区期末)如图所示,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,其中甲、乙是两个完全相同的物块。实验过程中弹簧测力计拉者物块在水平长木板上做匀速直线运动,分别如图(a)(b)(c)所示(弹簧测力计示数F1<F2)。
(1)实验中,用弹簧测力计拉着物块做 匀速直线 运动;
(2)图(b)和(c)是探究“滑动摩擦力与 受力面积 的关系”;将甲和乙固定在一起做匀速直线运动,如图(c)所示。若F2 等于 F3(选填“大于”“等于”或“小于”)。说明滑动摩擦力的大小与此因素无关;
(3)分析比较图(a)和(b)得到的初步结论是: 接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 ;
(4)小明想要继续探究“滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系”,请帮助他设计实验方案: 将甲、乙叠放一起,放在接触面更粗糙的木板上,用弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数,与(b)进行对比 。
【答案】(1)匀速直线;(2)受力面积;等于;(3)接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(4)将甲、乙叠放一起,放在接触面更粗糙的木板上,用弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数,与(b)进行对比。
【分析】(1)根据二力平衡的条件分析;
(2)(3)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,根据图中现象得出结论;
(4)探究“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度是否有关”,应控制压力大小、受力面积相同,接触面的粗糙程度不同,只改变接触面的粗糙程度,据此分析。
【解析】解:(1)只有用测力计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,测力计示数大小才等于摩擦力的大小;
(2)由图(b)和(c)可知:接触面的粗糙程度相同,压力大小相同,受力面积不同,故探究滑动摩擦力与受力面积的关系;
若F3等于F2,说明滑动摩擦力的大小与此因素无关;
(3)分析比较图(a)和(b)可知,接触面的粗糙程度相同,受力面积相同,压力大小不同,且压力越大,滑动摩擦力越大,故可以得出当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大;
(4)探究“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度是否有关”,应控制压力大小、受力面积相同,接触面的粗糙程度不同,只改变接触面的粗糙程度,并记下在不同水平面上分别水平拉动木块做匀速直线运动时弹簧测力计的示数,即滑动摩擦力大小。进行对比,得出结论。
故答案为:(1)匀速直线;(2)受力面积;等于;(3)接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(4)将甲、乙叠放一起,放在接触面更粗糙的木板上,用弹簧测力计拉着物块在水平长木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数,与(b)进行对比。
20.(2024秋•商水县期末)某品牌运油车,车长15m,空车质量为1.5×104kg,油罐容积40m3。运油车装满油到送货地点要经过一座路面平直的桥梁,已知桥长1185m,桥头有两块交通标志牌如图所示。(油的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg)问:
(1)在遵守交通规则的前提下,该车完全通过这座桥至少需要多少时间?
(2)所运油品的总重是多少?
(3)超载会带来很多的危害,请通过计算说明该货车是否超载?
【答案】(1)在遵守交通规则的前提下,该车完全通过这座桥至少需要0.03h;
(2)所运油品的总重是3.2×105N;
(3)该货车未超载。
【分析】(1)该车完全通过这座桥时行驶的路程等于车长加上桥长,计算出该车完全通过这座桥时行驶的路程,由图甲标志牌得出该车通过该桥的最大速度,根据t计算该车完全通过这座桥至少需要的时间;
(2)已知油罐的容积和油的密度,根据m=ρV计算出油罐装满油时油的质量,再根据G=mg计算所运油品的总重力;
(3)求出装满油后车与油的总质量,由图乙标志牌可知,该桥允许通过车辆的最大质量为50t,由此判断该货车是否超载。
【解析】解:(1)该车完全通过这座桥时行驶的路程为:s=s车+s桥=15m+1185m=1200m=1.2km;
由图甲标志牌可知,车通过该桥的最大速度为v=40km/h;
则该车完全通过这座桥至少需要的时间为:;
(2)油罐装满油时油的质量为:;
所运油品的总重力为:;
(3)装满油后车的总质量为:;
由图乙标志牌可知,该桥允许通过车辆的最大质量为50t,因为47t<50t,所以该货车未超载。
答:(1)在遵守交通规则的前提下,该车完全通过这座桥至少需要0.03h;
(2)所运油品的总重是3.2×105N;
(3)该货车未超载。
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第七章 力(复习讲义)
课标要求:
2.2.3 通过常见事例或实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
例3 通过实验,认识力的作用是相互的。
例4 通过实验,认识力可以改变物体运动的方向和快慢,也可以改变物体的形状。
2. 2.4 能用示意图描述力。会测量力的大小。
考点总览:
1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.弹力产生的条件:物体发生弹性形变,同一物体发生弹性形变越大,产生的弹力也越大。
3.力的单位及其估测。
4.弹簧测力计的原理、构造和使用方法。
5.重力的大小、方向和作用点。
6.力的三要素:力的大小、方向和作用点。
7.力的示意图。
8.摩擦力的种类及其辨别。
9.摩擦力产生的条件。
10.影响滑动摩擦力大小的因素及其实验探究。
11.改变摩擦力的方法。
12.力的作用是相互的现象及其相互作用力的关系。
知识点一 力的概念
1.力的定义
力是_________对_________的作用。力的作用总是跟两个物体相联系,单独一个物体_________产生力的作用,如果离开物体是_________有力的作用的。用符号_________表示。
2.力产生的条件
有_________个物体,一个是_________,一个是_________,力_________脱离物体而单独存在。
3.施力物体和受力物体
一个物体对另一个物体施加推、拉、提、压等作用时,另一物体就会受到这种作用,施加这种作用的物体叫_________物体,受到这种作用的物体叫_________物体。
知识点二 弹力
1.力的作用效果:力会使_________发生改变。_________叫作形变。例如压缩弹簧或弯曲金属棒时,力的作用导致物体发生形变。
2.弹性形变:发生形变的物体在撤去外力后能_________的形变。
3.弹力:形变物体力图_________,而对另一个物体产生的力
4.施力物体与受力物体:发生弹性形变的物体是_________物体,阻碍物体恢复原状的物体是_________物体。
5.弹力的大小:同一物体发生弹性形变越大,产生的弹力也越_________。
6.弹力的方向:弹力方向与物体发生弹性形变的方向_________,且_________于接触面。
7.弹性势能:发生_________的物体具有的能量。例如:压弯的跳板、拉开的弓等
知识点三 力的测量
1.力的单位:国际单位制中力的单位是_________,简称_________,用_________表示。它是以英国科学家_________的名字命名的。拿起2个鸡蛋所用的力大约是1_________。
2.测量工具:测量力的大小的工具叫作_________。弹簧测力计是一种常用的_________,
3.弹簧测力计
(1)原理:在_________内,弹簧受到的_________,弹簧的_________(弹簧的伸长量与受到的拉力成_________比)
(2)构造:
(3)使用弹簧测力计时应注意以下问题:
①选择弹簧测力计时,应先了解它的_________和_________,所测力的大小应在它的_________内。
②测量前,应检查指针是否指在_________处。若不在,应_________。
③测量时,应使弹簧测力计中_________方向与受力方向一致。
④读数时,视线应与刻度板_________。
知识点四 重力
1.重力的定义:由于_________而使物体受到的力叫作重力,用符号_________表示。物体所受的重力可以用_________测量。
2.重力的大小
(1)实验探究:重力大小与质量的关系
(2)重力的大小:生活中,常把物体所受_________简称为_________。
(3)物体重力大小与其质量的关系为_________,其中重力G的单位是_________,质量m的单位是_________,g的单位是_________。g取_________N/kg,粗略计算时取_________。
g=9.8N/kg表示的物理意义:质量为_________。
(3)使用公式G=mg时应注意以下几点:
①公式中各物理量都必须使用_________单位;
②要会将公式进行变形,能灵活运用。如已知物体的重力求质量时,可将公式G=mg变形为m=G/g。
3.质量与重力的比较
质量
重力
区
别
概念
物体所含_________
物体由于_________而受到的力
单位
_________
_________
性质
是物体本身的_________
_________施加给物体的力
测量工具
_________
_________
方向
只有大小,_________方向。
有大小(G=mg),方向总是_________。
变化
与位置_________
与位置_________
联系
①质量为1千克的物体重9.8牛 ②重力与质量的关系式是_________
4.重力的方向:
(1)重力的方向总是_________向下。
①物体的运动状态改变时,其重力的方向_________;
②物体的形状发生变化时,其重力的方向_________;
例:缓慢改变支架底座的倾角 α,观察悬线 OA 的
方向始终是_________。悬线OA始终_________于水平面。
(2)重力的方向竖直向下在生活和生产中有着重要的应用,如_________可用于检测墙体是否竖直等。
5.重力的作用点——重心
(1)重心:物体的每个部分都受到重力作用,对于整个物体,重力的作用_________于集中在一个点上。
生活中,物体的稳定程度与_________有关,_________可提高物体的稳定程度,如用卡车装载货物时,重的货物装在下面,轻的货物装在上面,且货物不能装得过高;物体的稳定程度还与支持面的大小有关。
(2)确定重心的方法
①有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在它的_________。如均匀球体的重心在它的_________,矩形均匀薄木板的重心在它的_________上。
②不规则薄板状物体的重心可用_________或者_________得到。
6.重力势能:_________的物体具有的能量。_________势能和_________势能是常见的两种势能
知识点五 力的示意图
1.力的三要素:力的_________、_________、_________。
(1)力的大小、方向和作用点都会_________力的作用效果。当其中的任何一个要素_________时,力的作用效果就会随之_________;
(2)因为_________决定了力的作用效果,所以我们要描述一个力时,就必须指明该力的_________。
2.力的示意图
(1)概念:在物理学中,通常用一条带_________的_________表示力。在受力物体上沿着_________方向画一条线段,在线段的末端画一个_________表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的_________。这种表示力的方式叫做力的示意图(运用了模型法)。
(2)画力的示意图步骤:
①科学上通常用一根带_________的线段来形象地表示力;
②确定_________,画出作用点;
③从作用点开始沿_________方向画一条线段;
④在线段的末端标出_________,表示方向,并标出力的大小。如果要在图中画出物体受到的几个力,除了要画出各个力的作用点和方向,还应当用线段的_________粗略地区分力的大小。
知识点六 摩擦力
1.摩擦力:两个互相接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,就会在_________产生一种_________趋势或相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。
2.摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触,且接触面_________;
(2)两物体之间发生_________或具有相对运动的_________;
(3)两物体之间相互挤压发生_________,接触面上有压力产生。这三个条件缺一不可。
3.摩擦力的方向
由于摩擦力阻碍物体相对运动或相对运动的趋势,所以摩擦力的方向必定与_________或_________。
4.摩擦力的作用效果
摩擦力的作用总是_________物体_________(或相对运动趋势)。“相对运动”(“或相对运动趋势”)是以相互接触的物体作为参照物的。
5.摩擦力的分类
(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到_________它运动的力,这个力就是滑动摩擦力,方向与物体_________方向相反。
(2)滚动摩擦:一个物体在另一个物体上_________时产生的摩擦,称为滚动摩擦。
(3)静摩擦:两个互相接触的物体,当一个物体在另一个物体表面_________时,接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力,这个力就是静摩擦力,_________。
6.影响滑动摩擦力大小的因素
(1)滑动摩擦力大小的测量:用弹簧测力计沿_________方向拉动水平面上的物体做_________运动时,弹簧测力计的示数就等于物体所受摩擦力的大小。
(2)实验装置:
物体对水平面的压力_________物体所受的重力,通过增减_________来改变压力大小;可以通过更换_________不同的摩擦面来改变接触面的粗糙程度。
智能电机、智能小车组装起来与摩擦块一起放在_________轨道上,启动智能小车,小车拉动摩擦块_________运动。由智能小车内置的_________对滑动摩擦力的大小进行测量,实时采集的数据经计算机处理和分析后,最终以数值或图像的形式在计算机屏幕上呈现出来。
(3)滑动摩擦力的影响因素
滑动摩擦力的大小既跟_________的大小有关,又跟_________程度有关。接触面粗糙程度相同时,压力_________,滑动摩擦力_________;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力_________。
6.改变摩擦力的方法
(1)摩擦类型:_________和_________两类;
①摩擦有时是有益的。如用手拿物体时,手与物体间的摩擦;人行走时,鞋底与地面间的摩擦;刹车时,刹车装置的摩擦以及车轮与地面间的摩擦等。
②摩擦有时是有害的。如机器运转时各部件之间的摩擦会使机器磨损,进而使机器丧失原有的精度和功能等。
(2)增大或减小摩擦的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
_________接触面间的压力
自行车车闸
_________接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变_________摩擦为_________摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
_________接触面的压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
_________接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变_________摩擦为_________摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
知识点七 物体间力的作用是相互的
1.一个力的现象中一定存在两个力
例:手指用力压笔尖,同时手指感到疼痛,这是因为手指对笔尖施加了一个力,_________也对_________施加一个力。手指对笔尖的力施力物体是_________,受力物体是_________;笔尖对手指的力施力物体是_________,受力物体是_________。
小明和小华穿着轮滑鞋静止在地面上,当小华用力推小明,小明由静止变成向左运动,同时小华也由静止变成向右运动。这是因为小华对小明施加了一个力,_________也对_________施加一个力。小华对小明的力施力物体是_________,受力物体是_________;小明对小华的力施力物体是_________,受力物体是_________。
因此在一个力的现象中存在_________个力,产生力的两个物体中任一物体既是_________物体,同时也是_________物体。
2.相互作用力:一个物体对另一个物体施加力的作用时,也同样受到另一个物体对它的力的作用,即物体之间力的作用是_________的。
3.相互作用力的关系:
物体间的相互作用力又称为_________,如果把其中一个力叫作用力,则另一个力就叫反作用力。
(1)相互作用力的大小_________、方向_________、作用在_________物体上,并且作用在_________上。
(2)物体间力的作用是_________、_________的,没有先后之分。
题型一 力的概念
【例1】小超有一个困惑:人可以搬起比自己重的物体,却不能把自己抱起来。学过物理知识后,她知道这是因为( )
A.用的力太小
B.力的作用点选择不当
C.单独一个物体无法产生力的作用
D.力只能改变物体的形状
【变式1-1】下列关于力的叙述中,正确的是( )
A.一个物体就可以产生力的作用
B.彼此不直接接触的物体之间不可能有力的作用
C.力是物体对物体的作用,没有物体就没有力
D.直接接触的物体之间一定有力的作用
【变式1-2】下列有关力的说法中,正确的是( )
A.一个物体也能产生力的作用
B.力不能脱离物体而存在
C.相互接触的两个物体一定产生力的作用
D.两个物体发生力的作用时,质量大的物体受到的作用力小
【例2】在巴黎奥运会乒乓球女团决赛上,国乒女团3比0战胜日本女团,连续五届奥运会夺冠。如图所示,运动员用球拍击打乒乓球时,若以乒乓球为研究对象,施力物体是_________ ,受力物体是_________ 。
【变式2-1】如图所示,小华在家烹饪美食时,将鸡蛋在碗沿上敲击一下,鸡蛋破裂。使鸡蛋破裂的力的施力物体是( )
A.手 B.碗 C.桌面 D.鸡蛋
【变式2-2】如图所示,在提袋子的过程中,人手受到一个向下的拉力,这个力的施力物体是( )
A.人 B.绳子 C.袋子 D.地球
题型二 弹力产生的条件
【例3】如图所示一只杯子放在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.杯和桌均不发生形变
B.桌对杯的支持力是因为杯子发生了形变
C.杯对桌的压力是因为杯子发生了形变
D.杯对桌的压力是因为桌面发生了形变
【变式3-1】如图所示,各接触面都是光滑的,则A、B间无弹力作用的是( )
A. B.
C. D.
【变式3-2】弹力是日常生活中常见的一种力,下列关于弹力的说法中,正确的是( )
A.两个相互接触的物体之间一定有弹力作用
B.弹力是指物体由于发生弹性形变而产生的力
C.只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力
D.课本对桌面的压力是弹力,它是由桌面发生弹性形变而产生的
题型三 力的单位及其估测
【例4】在物理学中,为了纪念英国科学家_________ 在力学中的贡献,就用他的名字作为力的单位,简称_________ ,符号是_________ 。托起一个苹果的力大约是_________ N。
【变式4-1】下列作用力中,大小最接近1N的是( )
A.托起一张试卷的力
B.提起一把椅子的力
C.托起两个鸡蛋的力
D.你上楼时对楼梯的压力
【变式4-2】韩城苹果是韩城十大农产品特产之一。用手托起一个成熟苹果所需的力最接近的是( )
A.0.2N B.2N C.10N D.100N
题型四 弹簧测力计的原理
【例5】在“自制弹簧测力计”活动中,同学们发现:在一定的范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的长度越长。小明提出如下猜想:弹簧伸长的长度可能跟它受到的拉力成正比。
(1)小明用一弹簧进行实验,实验记录数据如表:
拉力(钩码总重)/N
0
0.5
1.0
1.5
2.5
弹簧的总长度/cm
4.5
5.1
5.7
6.3
7.5
弹簧伸长的长度/cm
0
0.6
1.8
3.0
①没有挂钩码时,弹簧的原长= _________ cm。
②补充表格中第2行的数据为 _________ 。
③分析表格中数据,你认为实验能初步验证小明的猜想是 _________ 的。(选填“正确”“错误”)
(2)小明用弹簧制作测力计,准备测量水平拉力,应先将测力计 _________ (选填“水平”或“竖直”)放置,弹簧处于自由状态,调整指针到0刻度位置后,方可进行测量,弹簧测力计示数如图甲所示,拉力的大小等于 _________ N。
(3)现有a、b、c三根弹簧,它们所受拉力与伸长量的关系图像如图乙所示,为使制成的测力计“精确度”更高,可选用弹簧 _________ (填符号)制作测力计。
【变式5-1】小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量Δx与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧_________ (选填“A”或“B”),其最大测量值是_________ N。
【变式5-2】如图所示是甲、乙两根弹簧的拉力和长度之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.弹簧的伸长量始终和拉力成正比关系
B.乙弹簧受到8N时伸长了4cm
C.甲弹簧在2N拉力时,弹簧伸长的长度是3cm
D.甲弹簧适合做量程较大的测力计
题型五 弹簧测力计的使用
【例6】如图所示,该弹簧测力计的分度值为 _________ N,读数为 _________ N。某一弹簧测力计在使用前,指针指在0.3N的刻度上,某同学没有校零,就用该弹簧测力计测一个1.4N的力,测得的结果为 _________ N。
【变式6-1】如图甲某同学将一物体挂在竖直悬挂的弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计的示数为1.6N,又将该物体挂在弹簧测力计的吊环上,如图乙,当物体再次静止时,弹簧测力计( )
A.示数仍是1.6N B.示数大于1.6N
C.示数小于1.6N D.没有示数
【变式6-2】测一个15.5N的力时,应选用的弹簧测力计的规格是( )
A.量程为0~10N,分度值为0.2N
B.量程为0~5N,分度值为0.1N
C.量程为0~20N,分度值为0.5N
D.以上三个弹簧测力计都可以用
题型六 重力的大小
【例7】相传这样一个故事:二位商人在荷兰买进了大量的鱼,用船从荷兰运往赤道附近的索马里首都摩加迪沙。到了那里,称得全部鱼的重力比原来少了3×105N。原来,同一物体在地球上不同位置放置所受的重力是不一样的,测量发现,G=mg公式中的g值不是固定不变的,表中列出了一些不同地方的g值的大小,请回答下列问题:
地点
g值的大小
纬度
地点
g值的大小
纬度
赤道
9.78
0°
北极
9.832
90°
北京
9.801
39°56'
上海
9.794
31°12'
莫斯科
9.816
55°45'
纽约
9.803
40°41'
(1)就地球表面而言,同一个物体所处的纬度越低,所受重力越 _________ (大/小)。从鱼“失踪”的现象可以知道,荷兰的纬度要比摩加迪沙的纬度 _________ (高/低)。
(2)如果在表中的六个地点,分别用同一架天平测同一物体的质量,那么 _________ (填选项字母)。
A.在赤道处最大;
B.在北极处最大;
C.一样大;
D.无法判断。
【变式7-1】本卷温馨提示中“g取10N/kg”的物理意义是( )
A.物体受到的重力是它的质量的10倍
B.质量为1kg的物体,重10N
C.质量为10kg的物体,重1N
D.1kg=10N
【变式7-2】同一石头在不同行星上所受的重力大小,如图所示,以下说法正确的是( )
A.在木星上,这块石头的质量最大
B.在水星上,这块石头所受的重力最小
C.在不同星球上,石头所受重力与质量的比值相同
D.在不同星球上,石头所受的重力相同
题型七 重力的方向及其应用
【例8】如图甲所示,支杆OB固定在木板BC上,小球A通过细绳悬挂在杆端O处,利用此装置可以研究重力的方向。现从图示位置缓慢增大木板与水平面的倾角,此过程中细绳OA的方向_________ (“不变”或“改变”),由此得到重力的方向是竖直向下的。如图乙所示情形说明窗台_________ (“左”或“右”)面较低。
【变式8-1】如图是描述地球上不同位置的人释放手中石块的四个示意图,图中的虚线表示石块下落的路径,则对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是( )
A. B.
C. D.
【变式8-2】大雁塔是西安市著名的旅游景点,一直以来备受世界各地游客的青睐。但是,近几十年来大雁塔的加速倾斜引起了社会各界的担忧,也吸引了交大附中物理兴趣小组的关注,学生们在老师的指导下决定利用一根细棉线和一个小铁球研究大雁塔的倾斜方向。实验现象如图所示,则下列选项正确的是( )
A.大雁塔向西南方向倾斜
B.大雁塔向西北方向倾斜
C.大雁塔向东北方向倾斜
D.大雁塔向东南方向倾斜
题型八 力的三要素
【例9】烧水用的水壶如图所示。要将水壶从火源上提起,通常手向上提把手的 _________ 处;要把壶里的水从壶嘴倒出,手向上提把手的 _________ (前两空均选填“A”或“B”)处。出现这样的差别主要是因为力的三要素中的 _________ 影响力的作用效果。
【变式9-1】使用泥塑刀制作泥塑时,要注意用“劲”的大小和用刀的“位置”。其中“劲”和“位置”分别是指力的( )
A.大小、方向 B.大小、作用点
C.方向、作用点 D.作用点、方向
【变式9-2】按如图所示的三种方法关门,方法A中力的方向沿着门面方向,方法B和C中力的方向与门面垂直,下列说法正确的是( )
A.三种方法都能将门关上
B.力FA所示的方法最省力
C.力FB和力FC所示的方法中,FB和FC的作用效果相同
D.力的三要素中只要有一个不同,力的作用效果就可能不同
题型九 力的示意图
【例10】如图所示,质量为20kg的物品在传送带带动下向右做匀速直线运动,请在图中画出该物品的受力示意图。
【变式10-1】如图所示,一个物体从斜面顶端滑下后在水平粗糙木板表面上滑行,请画出这个物体在木板上滑行时受到力的示意图。
【变式10-2】如图所示是运动员打开降落伞在某个阶段沿竖直方向匀速下落时的场景,请你在O点处画出运动员此时的受力的示意图。(忽略空气阻力)
题型十 摩擦力的分类
【例11】摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。
(1)用手拿起茶杯喝水,手与杯子间存在 _________ 摩擦力;
(2)铅笔和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,铅笔与纸面的摩擦力为 _________ 摩擦力,圆珠笔与纸面的摩擦力为 _________ 摩擦力。
【变式11-1】造纸术是我国四大发明之一,笔的演变贯穿中华文化的发展历程。下列场景中,笔尖与纸面之间的摩擦属于滚动摩擦的是( )
A.用铅笔画画
B.用毛笔写字
C.用水彩笔涂鸦
D.用圆珠笔写字
【变式11-2】下列各种摩擦中,属于有益摩擦的是( )
①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦
②走路时,鞋与地面之间的摩擦
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦
A.①和② B.②和③ C.②和④ D.①和 ④
题型十一 摩擦力产生的条件
【例12】下列四种现象中,一定不存在摩擦力的是( )
A.静止 B.匀速直线运动
C.推但没推动 D.静止
【变式12-1】下列说法中,正确的是( )
A.相互挤紧的粗糙物体之间总有摩擦力
B.一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定受到摩擦力
C.发生相对运动的两物体,一定存在摩擦力
D.静止的物体不可能受到摩擦力
【变式12-2】如图所示,这是机场内正在沿水平面匀速运行的传送带的俯视图。在此过程中两行李箱与传送带均无相对滑动。若以乙行李箱为参照物,则甲行李箱是_________ 。此过程中乙行李箱_________ 受到摩擦力(选填“有”或“没有”)。
题型十二 影响滑动摩擦力大小的因素
【例13】在学习了滑动摩擦力知识后,小明和小红想用所学的知识进一步探究运动鞋鞋底的防滑效果,他们各自带来了一只橡胶底和一只牛筋底的运动鞋,又准备了一张练习立定跳远时用的橡胶垫、一个弹簧测力计和细线。
(1)将橡胶垫平铺在水平桌面上,为了能准确地测量滑动摩擦力的大小,小明认为应该沿 _________ 方向拉动运动鞋做匀速直线运动,根据 _________ 知识可知,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
(2)小明将运动鞋放在水平桌面的橡胶垫上,按正确的方法拉动,读出的弹簧测力计示数如图甲所示,为 _________ N;若实际拉动的过程中没有做到匀速运动,则鞋受到的滑动摩擦力是 _________ (选填“变化”或“不变”)的。
(3)小红改进了小明的实验,让弹簧测力计和鞋保持静止,拉动鞋下的橡胶垫进行测量,如图乙所示,实验过程中 _________ (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动橡胶垫。
(4)他们实验测得的结果是橡胶底运动鞋受到的摩擦力更大,由此小明认为橡胶底运动鞋防滑效果更好,小红认为实验有缺陷,原因是 _________ 。
【变式13-1】“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的装置如图所示,在水平拉力F的作用下,平板小车水平向左运动,拉力传感器显示的示数为5N,下列说法正确的是( )
A.铁块所受的滑动摩擦力大小为5N
B.水平拉力F大小一定等于5N
C.铁块所受的滑动摩擦力方向水平向右
D.铁块对平板小车的压力为5N
【变式13-2】如图所示,在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,小朱用弹簧测力计水平拉动木块做 _________ 运动。比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力的大小与 _________ 有关;比较乙、丙两次实验可知,_________ 的表面更粗糙。
题型十三 改变摩擦力大小的方法
【例14】如图所示,浴室防滑垫正面有防滑气泡,反面有防滑吸盘,正面是通过增大接触面 _________ ,反面是利用增大对地面的压力,这两种方法都是增大 _________ 力,从而达到理想的防滑效果.
【变式14-1】如图所示,为某中学拔河比赛时的情景。下列措施中,是通过增大压力的方法来增大摩擦力的是( )
A.手上戴防滑手套 B.握紧绳子防止打滑
C.倾斜身子防止摔倒 D.穿鞋底粗糙的运动鞋
【变式14-2】教室的门关不紧,常被风吹开,小明在门与门框之间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了,下列描述中与此方法原理相同的是( )
A.骑自行车行驶中刹车时,要用力捏手闸
B.足球比赛守门员戴有花纹的手套
C.轮胎刻有凹凸不平的花纹
D.体操运动员在手和器械上涂镁粉
题型十四 力的作用是相互的
【例15】如图所示,小明用碗沿撞击鸡蛋,鸡蛋破了,而碗完好无损。比较下列说法正确的是( )
A.碗对鸡蛋的力大于鸡蛋对碗的力
B.鸡蛋对碗的力大于碗对鸡蛋的力
C.碗对鸡蛋和鸡蛋对碗的力大小相等
D.碗对鸡蛋和鸡蛋对碗的力方向相同
【变式15-1】一个粽子静置在盘子上,盘子受到粽子的压力,其反作用力是( )
A.盘子受到的重力 B.粽子受到的重力
C.盘子对粽子的支持力 D.粽子对盘子的压力
【变式15-2】游泳时,人用手和脚向后划水,人就会前进。这是因为人在向后划水时,对水施加了向 _________ 的推力,于是水同时对人的手和脚产生 _________ 的反作用力,所以人会前进。这一事实说明了物体间力的作用总是 _________ 的。
基础巩固通关测
1.下列选项中都涉及到一个“力”字,你认为属于物理学中力的范畴的是( )
A.李英同学的智力较好
B.范宇同学上课时的注意力较集中
C.提起一桶水,需要对桶施加较大的力
D.张斌同学在长跑时,耐力较强
2.如图所示一只杯子放在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.杯和桌均不发生形变
B.桌对杯的支持力是因为杯子发生了形变
C.杯对桌的压力是因为杯子发生了形变
D.杯对桌的压力是因为桌面发生了形变
3.用橡皮筋、回形针、棉线、塑料盘、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。下列说法中错误的是( )
A.牙膏盒标的刻度值是“上小下大”
B.用不同的橡皮筋制成的测力计,它们的量程都相同
C.可以利用钩码拉伸橡皮筋标注刻度
D.塑料盘和牙膏盒不可接触
4.下列球类中,所受重力最接近5N的是( )
A.一个篮球 B.一个乒乓球
C.一个铅球 D.一个羽毛球
5.过春节时贴年画是我国的传统习俗。在竖直墙壁上贴长方形年画时可利用重垂线来检查年画是否贴正。如图所示的年画的长边与重垂线不平行,为了把年画贴正,则下列操作方法中正确的是( )
A.换用线更长的重垂线
B.调整年画,使年画的长边与重垂线平行
C.调整重垂线,使重垂线与年画的长边平行
D.上下移动年画的位置
6.如图所示的四种情况,木块一定不受摩擦力的是( )
A.木块静止 B.木块匀速运动
C.木块静止 D.木块匀速下滑
7.如图所示,为保障冬季安全出行,志愿者们正在清理道路冰雪,他们的下列措施中,是通过增大压力的方法来增大摩擦的是( )
A.在手上戴防滑手套 B.穿鞋底粗糙的胶鞋
C.在路面上铺防滑垫 D.握紧铲子防止滑落
8.图中小明和小华穿着轮滑鞋站在水平冰面上。当小华用力向左推小明时,发生的现象是( )
A.小明向左滑动,小华向左滑动
B.小明静止原处,小华向右滑动
C.小明向左滑动,小华静止原处
D.小明向左滑动,小华向右滑动
9.一本书放在桌面上,桌面对书的支持力,这个力的施力物体是 _________ ,受力物体是 _________ ,支持力是 _________ (填“桌面”或“书”)弹性形变产生的。
10.如图所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时,正对刻度10,挂上20N重物时,正对刻度30;当弹簧挂10N重物时,自由端所对刻度应是_________ ;若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端悬挂的重物为_________ N。
11.如图所示,小明用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码(钩码规格相同)。小明是通过 _________ (填“钩码的数量”或“钢片的弯曲程度”)来反映力的作用效果;通过比较 _________ 两图(填字母代号),小明得到了结论:力的作用效果与力的大小有关。
12.如图所示,我们站在地面上,但地球是球形的,在我们脚下的某南美洲人A,其质量为50kg,看起来好像是“脚朝上”。则南美洲人A所受重力的大小等于_________ N(g取10N/kg),重力的方向为沿_________ (填“OA”或“AO”)方向,重力的作用点为人体的_________ 。
13.扫地时,笤帚与地面之间的摩擦为 _________ (选填“静”“滑动”或“滚动”,下同)摩擦;用圆珠笔写字时,笔芯与纸之间的摩擦为 _________ 摩擦。
14.细心的小鹏同学发现商场里安装供顾客上楼的电梯主要有如图所示的两种;当顾客站在类似台阶的甲电梯上匀速上升时,_________ 摩擦力作用,当顾客站在类似斜坡的乙电梯上匀速上升时,_________ 摩擦力作用(两空均选填“受”或“不受”)。
15.如图是小华起跑时的情景,请在图中画出他所受重力(O点为重心)和地面对他的支持力(A点为作用点)的示意图。
16.如图所示,是小孩正在滑滑梯的过程,请在图中作出小孩下滑过程中所受重力和滑梯对他的摩擦力的示意图,O为重心。
17.课外学习小组在探究“弹簧的伸长量与所受的拉力的关系”实验时,实验数据如下表。
钩码重力/N
0
0.5
1.0
1.5
20.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧的长度L/cm
22
23
24
25
26
27
28
28.5
28.6
(1)在图中画出弹簧的长度L与所受拉力F的关系图像。
(2)根据实验数据,你认为用这样的弹簧能制作一个测量范围是 _________ N的测力计,理由是 _________ 。
(3)若悬挂物体后,弹簧指针指在25.5cm处那么该物体向下拉弹簧的力是 _________ N。
18.在“探究物重与物体质量关系”的实验中,A、B两组同学利用弹簧测力计、钩码等器材进行实验。
(1)如图甲所示,此时钩码所受重力是 _________ N。
(2)A组同学利用钩码多次实验后根据实验数据绘制了如图乙所示的G﹣m图像,由图像可知:物体所受重力与质量成 _________ ,比值约为10 _________ (填写单位)。
(3)B组同学则利用文具袋、书本、桔子等不同质量的物品作为研究对象,分别测量出它们的质量与重力,分析数据从而得出物重与物体质量关系。请分析B组同学的实验方案 _________ (选填“可行”或“不可行”),理由是 _________ 。
19.如图所示,在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时,他应控制接触面的粗糙程度不变,改变 _________ ;实验中应用了 _________ 的研究方法。
(2)比较图(a)、(c)两组数据,你能得出的结论是 _________ 。
(3)小明在实验中发现:在木块还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,直到拉动木块为止。该现象表明:物体在静止时也可能受到 _________ 力的作用,且该力的大小与 _________ 力的大小有关。
(4)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬出了泥坑,这是利用增大 _________ 的方法来增大摩擦力的。
20.如图所示的山地自行车,整车都是碳钎维做成,体积为5×103cm3。质量为60kg的小军骑着这辆自行车在水平路面上行驶。(ρ碳纤维=1.6g/cm3,g=10N/kg)
(1)求自行车的质量;
(2)求小军骑行该自行车时的总重力。
能力提升进阶练
1.(2025春•临沭县期末)如图所示,跳水运动员在起跳前压弯跳板,因跳板形变后要恢复原状所产生的力是( )
A.脚对跳板的压力 B.跳板对脚的支持力
C.跳板受到的重力 D.运动员受到的重力
2.(2024秋•临沭县期末)如图所示,甲乙两位同学同时分别用2N的力拉同一个弹簧测力计(没画出示数)的两端,则该弹簧测力计的示数为( )
A.0N B.2N C.4N D.无法确定
3.(2024秋•合肥期末)将水平仪放置于某桌面上并保持静止时的情形如图所示,则据此可判断出该桌面( )
A.左边高,右边低 B.右边高,左边低
C.左右相平 D.前面高,后面低
4.(2025春•德惠市校级期末)用同样大小的力推瓶子的上部更容易推到,说明影响力的作用效果的因素是力的( )
A.作用点 B.方向
C.大小 D.大小和方向有关
5.(2025春•荆门期末)下列各种摩擦中,属于有益摩擦的是( )
①骑自行车时,车轮与车轴之间的摩擦
②走路时,鞋与地面之间的摩擦
③汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦
④地铁安检时,传送带与皮带轮之间的摩擦
A.①和② B.②和③ C.②和④ D.①和 ④
6.(2025春•甘谷县期末)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的两个物体,只要接触面粗糙,就一定产生摩擦力
B.摩擦力随物体所受重力的增大而增大
C.做变速运动的物体受到的摩擦力比做匀速运动的物体受到的摩擦力大
D.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反
7.(2025春•长沙期末)下列为自行车部件或使用中的实例,为了减小摩擦的是( )
A.车把上套了有花纹的橡胶套
B.遇到紧急情况时用力捏刹车
C.自行车轮胎上刻有花纹
D.轴承中装有滚珠
8.(2025春•徐州期末)撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑,借助撑竿的支撑腾空,在完成一系列复杂的动作后越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形,下列的说法正确的是( )
A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变是塑性形变
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是同时产生的
C.手对撑竿的作用力是由于撑竿的形变产生的
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相同
9.(2025春•阜平县期末)少林功夫驰名中外。一武术爱好者练功时的姿势如图所示,他对水平地面的压力是由于 _________ (选填“脚”或“地面”,下同)发生形变而产生的,武术爱好者所受支持力的施力物体是 _________ 。
10.(2025春•广信区期末)小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量Δx与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧_________ (选填“A”或“B”),其最大测量值是_________ N。
11.(2025春•临沭县期末)由中国自行设计研制的月球车(如图所示)乘坐“嫦娥”三号探月卫星“亲近”月球,实施无人登月探测。已知月球车在月球上的引力是它在地球表面受到的引力的,若将一个在地球上重为1200N的月球车放到月球上,它受到的重力是_________ N,质量是_________ kg.(g取10N/kg)
12.(2025春•雷州市期末)建筑工人在砌房子时,用如图所示的水平仪R来检查所砌墙面是否水平,当空气泡在AB的_________ 位置时,表示墙面水平;若空气泡在A端,则表示A端墙面_________ (选填“高”或“低”)。水平仪R是利用_________ 来工作的。
13.(2025春•三门峡期末)在劳动实践活动中,小明和小华用平板车运送货物,使货物与车一起沿水平路面向右做匀速直线运动。如图所示,在此过程中,小明认为货物在水平方向上不受摩擦力的作用,而小华认为货物在水平方向上受到摩擦力的作用。请你判断 _________ (选填“小明”或“小华”)的观点正确,并简要说明你的判断依据:_________ 。
14.(2025春•乾县期末)书法是中华民族的文化瑰宝。图甲是在纸上向右运笔写字过程中的情形,此时笔毫(毛笔尖)所受滑动摩擦力的方向为水平 _________ 。图乙中手执毛笔竖直悬空静止,当执笔握力增大时笔受到的静摩擦力大小 _________ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.(2025春•安岳县期末)如图所示,一个物体从斜面顶端滑下后在水平粗糙木板表面上滑行,请画出这个物体在木板上滑行时受到力的示意图。
16.(2025春•厦门期末)粗糙的水平面上叠放着两个长方体A和B,A和B的表面也是粗糙的,用力F拉着长方体B向右做匀速直线运动,请画出长方体A的受力示意图。
17.(2025春•淮安期末)学习了弹力知识后,小普和小明利用一根橡皮筋自制简易测力计,装置如图1所示。在制作测力计刻度面板时,小普和小明的方法不同:
小普:在回形针上挂6个50g的钩码,记下指针静止时的位置,然后等分刻度,画出刻度线,如图2甲所示。
小明:在回形针上每次加挂一个50g的钩码,分别记下指针静止时的位置,画出相应的刻度线,如图2乙所示。
(1)橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋形变越_________ (选填“大”或“小”);
(2)实际操作后发现两块面板的刻度线并不完全重合,图2中_________ (选填“甲”或“乙”)刻度线更精确;
(3)若用图2甲测力计测力,读数为2.0N时,测量值_________ (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
18.(2024秋•鹤壁期末)小周在探究“影响重力大小的因素”和“判断重力方向”时操作如下:
(1)在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如下表:
物体
物体质量m/kg
重力G/N
比值(g)/(N/kg)
物体1
0.1
0.98
9.8
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.94
9.8
①在探究过程中,需要的测量工具有_________ 和_________ ;
②分析表中实验数据,得出的结论是:_________ ;
③本实验需要多次测量,其目的与以下实验中多次测量目的相同的是_________ (填字母)。
A.探究质量和体积的关系
B.探究反射角和入射角的关系
C.用刻度尺测量物体的长度
(2)用如图所示实验装置探究重力方向时,操作如下:将该装置放在水平桌面上,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到静止后悬线OA的方向_________ (选填“变化”或“不变”);由以上实验现象分析得出:重力的方向_________ ,请你举出一例利用重力方向特点的生活场景:_________ 。
19.(2025秋•闵行区期末)如图所示,是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,其中甲、乙是两个完全相同的物块。实验过程中弹簧测力计拉者物块在水平长木板上做匀速直线运动,分别如图(a)(b)(c)所示(弹簧测力计示数F1<F2)。
(1)实验中,用弹簧测力计拉着物块做_________ 运动;
(2)图(b)和(c)是探究“滑动摩擦力与_________ 的关系”;将甲和乙固定在一起做匀速直线运动,如图(c)所示。若F2_________ F3(选填“大于”“等于”或“小于”)。说明滑动摩擦力的大小与此因素无关;
(3)分析比较图(a)和(b)得到的初步结论是:_________ ;
(4)小明想要继续探究“滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系”,请帮助他设计实验方案:_________ 。
20.(2024秋•商水县期末)某品牌运油车,车长15m,空车质量为1.5×104kg,油罐容积40m3。运油车装满油到送货地点要经过一座路面平直的桥梁,已知桥长1185m,桥头有两块交通标志牌如图所示。(油的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg)问:
(1)在遵守交通规则的前提下,该车完全通过这座桥至少需要多少时间?
(2)所运油品的总重是多少?
(3)超载会带来很多的危害,请通过计算说明该货车是否超载?
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