第六章 力和机械（高效培优复习讲义）物理新教材沪粤版八年级下册

第六章 力和机械 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 力和力的测量 1 题型2 重力和摩擦力 6 题型3 杠杆和滑轮 13 【能力培优练】 21 【链接中考】 29 【重难题型讲解】 题型1 力和力的测量 1． 力 实例 现象 作用效果 蚂蚁搬运食物 由于力是物体对物体的作用，故力不能脱离物体而存在。当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加这种作用。我们把受到力的物体叫做受力物体，施加力的物体叫做施力物体。 力不能离开物体而单独存在，力的作用与是否接触无关。 在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，用符号“N”表示。 用手拉弹簧，弹簧伸长了，用手压弹簧，弹簧缩短了 力的作用效果是：力可以使物体的形状发生改变，也可以使物体的运动状态发生改变。 磁铁使静止的小铁球运动了 用手指压铅笔笔尖，手指感到疼痛 当甲物体对乙物体施力时，乙物体同时也对甲物体施力。因此，物体间力的作用是相互的。 将固定了磁体的两个小车，靠近后发现小车背向运动 用不同大小的力在图中点A处按箭头的指向施力，观察其效果。 再用相同大小的力依次在点A、B、C处按箭头的指向施力，观察其效果。 用相同大小的力在点A/B/C处按箭头的反方向施力，观察其效果。 力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点有关。物理学中，把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。 2．力的测量 图例 原理 结构 弹簧测力计的结构： 在一定的范围内，弹簧受到的拉力越大，会被拉得越长，弹簧测力计就是根据这个原理制成的。 (1)如图所示的弹簧测力计，它主要由刻度板、弹簧和指针等部件组成。 刻度板上的字母“N”是国际单位制中力的单位“牛顿”。 (2)这个弹簧测力计的测量范围是0～5N，分度值为0.1N。 使用方法 (1)测量前要使指针对准零刻度线，若有偏差，可通过调零拉扣进行校正，这一步骤叫做调零。 (2)测量时，先要明确弹簧测力计的测量范围和分度值，被测力的大小应在测量范围之内。 (3)测量时，弹簧测力计的弹簧伸长方向要与所测力的方向在同一条直线上。 力的示意图 物理学中，常用力的示意图来表示力。就是用一条带箭头的线段来表示力，线段的长短表示力的大小，线段的起点表示力的作用点，箭头的指向表示力的方向。 如图所示，手指用5N的力向下拉钩子，图就是手指拉力的示意图。 【典例1-1】周末，小华用如图所示的洒水壶给花园里的牡丹花浇水，提水时手握在处，浇水时手握在处，她这样操作的原理是影响力的作用效果的因素是力的（ ） A．大小 B．方向 C．作用点 D．施力物体 【答案】C 【解析】提水时，手握在A处比较方便；浇水时，手握在B处比较方便；可知力作用在不同位置，效果不同，说明力的作用效果与力的作用点有关，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例1-2】小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不同。对于哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有三种猜想： 猜想1：弹簧的材料可能影响弹簧的伸长量。 猜想2：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量。 猜想3：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量。 小明为了探究自己的猜想，设计出如下实验方案： ①将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两弹簧的初始长度。 ②如图所示，固定弹簧的一端，用大小相同的力拉弹簧，测量出两根弹簧对应的伸长量。 ③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据。 (1)该实验方案探究的是猜想 （填写序号）。 (2)实验方案中，将一根弹簧剪成长度不同的两根，这样做的目的是 。 (3)此探究实验能得出的初步结论是 。 (4)实验方案中，用大小相同的力拉弹簧，表明弹簧的伸长量还与 有关，由此可制成弹簧测力计，请写出其工作原理 。 【答案】(1)2 (2)得到材料、粗细均相同的两根弹簧 (3)见解析 (4) 拉力大小 见解析 【解析】（1）保持弹簧材料、粗细相同，原长不同，对比伸长量的大小关系，这是探究弹簧伸长量与原长的关系，故是研究猜想2； （2）实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”，这样做的目的是为了得到材料、粗细均相同的两根弹簧； （3）两弹簧的初始长度，固定弹簧的一端，用大小相同的力拉弹簧，测量出两根弹簧对应的伸长量，此探究实验能得出的初步结论是：在弹性限度内，弹簧的原长越长，用相同的力拉动时，弹簧的伸长量越长。 （4）[1]根据控制变量法，用大小相同的力拉弹簧，可知弹簧的伸长量还与拉力大小有关。 [2]弹簧测力计的原理是：在弹簧的弹性限度以内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。 跟踪训练1 农村有句俗语“迎客饺子送客面”。如图所示，在包饺子的过程中，力的作用效果与其他几个不同的是（ ） A． 把菜切碎 B． 把面擀成面皮 C． 把面捏成饺子 D． 煮熟的饺子上浮 【答案】D 【解析】力可以改变物体的运动状态，可以使物体发生形变。把菜切碎，菜的形状发生变化，说明力可以使物体发生形变；把面擀成面皮，面的形状发生变化，说明力可以使物体发生形变；把面皮捏成饺子，面皮的形状发生变化，说明力可以使物体发生形变；煮熟的饺子上浮，饺子的运动状态发生变化，说明力可以改变物体的运动状态；所以，力的作用效果与其他几个不同的是D。 故选D。 跟踪训练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另一端，下列有关“弹簧形变产生的力”描述正确的是（ ） A．手对弹簧的拉力 B．弹簧对手的拉力 C．墙对弹簧的拉力 D．手对墙的拉力 【答案】B 【解析】弹簧发生形变后，要恢复原状，对阻碍它恢复原状的物体产生作用力，这个作用力就是弹力。手拉弹簧，手阻碍弹簧恢复原状，所以弹簧对手的拉力是弹力。故B正确，ACD错误。 故选B。 跟踪训练3 如图所示， (1)该弹簧测力计的量程是 牛； (2)若用该工具测量物体受到的重力，测量前，应该沿 方向调零； (3)物体受到的重力为 牛。 【答案】(1)5 (2)竖直 (3)3.4 【解析】（1）如图所示，该弹簧测力计测量的最大值为5N，故测量的量程为5N。 （2）若用该工具测量物体受到的重力，重力的方向为竖直向下，故弹簧测力计应在竖直方向上使用，测量前，应该沿竖直方向调零。 （3）如图所示，测力计的分度值为0.2N，故物体受到的重力为3.4N。 题型2 重力和摩擦力 1． 重力 实例 现象 结论 苹果下落 地球对地面附近的一切物体都有吸引作用。物理学中，把地面附近物体因地球的吸引而受到的力叫做重力。 重力的施力物体是地球。重力是非接触力。 苹果自由下落的频闪照片 物体从静止开始自由下落的方向，或者将物体悬挂起来静止时悬线的方向，就是重力的方向。重力的方向总是竖直向下的，即垂直于水平面。 用铅垂线检查墙是否砌得竖直 由于悬挂重物的线总是竖直下垂的，我们把它叫做铅垂线。在生产和生活中，常用铅垂线来检查物体的放置是否垂直于水平面或台面是否水平等。 （1） （2） 用弹簧测力计测量重力 用弹簧测力计测量不同物体的重力，把测量数据填入表（1）中。 2.用弹簧测力计测量不同质量钩码的重力，把测量数据填入表（2）中。 分析上述测量数据，找出物体的重力与它的质量之间的关系。 研究表明，物体的质量越大，它受到的重力也越大。物体所受重力的大小与它的质量成正比。若用字母G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量之比，它们的关系可表示为 G=mg 在地球表面通过实验测得g≈9.8N/kg，它表示质量为1kg的物体，在地球表面受到的重力大小约为9.8N。在粗略计算的情况下，g可取10N/kg。 在地球上，不同纬度的地方测得的g略有差异。因此，同一个物体在地球上不同地方受到的重力大小也略有差异。 将固定了磁体的两个小车，靠近后发现小车背向运动 一把质量分布均匀的直尺，其重心就在尺中央位置的O处，当手指支在点O的正下方时，尺就能平稳地静止在手指上。 形状规则、质量分布均匀的物体，其重心就是它的几何中心。通常在表示物体的重力时，都把其作用点放在重心上。 对于形状不规则的物体，可以用“悬挂法”找重心。 根据二力平衡的条件，用悬挂法可以确定质量分布不均匀、形状不规则的薄板物体的重心。 ★特别提醒 物体的重心可能在物体上，也可能在物体外。 2．摩擦力 图例 过程 结论 探究滑动摩擦力： 猜想：滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力大小有关；滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。 过程：(1)先用弹簧测力计测出木块的重力，再将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，测出木块受到的滑动摩擦力。 (2)分别将不同质量的砝码放在木块上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。 (3)在水平长木板上铺上毛巾，重复上述实验步骤，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。 请把测量数据填入表中。 分析测量数据，得出结论。 改进实验：上述实验中难以控制木块做匀速直线运动，且弹簧测力计的示数不稳定，读数不便。所以改进实验如下： 可以不用保持木块做匀速直线运动。 滑动摩擦力的大小与物体间压力大小和接触面的粗糙程度均有关。在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 摩擦力的种类 1.滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，叫做滑动摩擦。滑动摩擦中，在接触面上产生阻碍物体相对运动的力，叫做滑动摩擦力。 2.滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦，叫做滚动摩擦。 实验证明，在压力相同的情况下，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。 3.静摩擦：一个物体在另一个物体表面上具有相对运动的趋势，但未发生相对运动时也会产生摩擦，这种摩擦叫做静摩擦，静摩擦中阻碍物体相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。 增大摩擦与减小摩擦的方法 增大摩擦的方法：增大压力、增大接触面的粗糙程度、变滚动摩擦为滑动摩擦； 减小摩擦的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动摩擦为滚动摩擦、使两个相互接触的摩擦面彼此分离。 【典例2-1】如图所示，是静止栖息在枝条上的小鸟。请在答题纸指定位置画出小鸟受到的重力的示意图（O点为重心）。 【答案】 【解析】重力的方向是竖直向下，从小鸟的重心O画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即小鸟所受到的重力的示意图，如图所示： 【典例2-2】在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，有的同学认为物体所受滑动摩擦力的大小跟物体的质量有关。水平桌面上有符合实验要求的带滑轮的木板，两个质量不同带挂钩的长方体木块A和B（材料相同、表面粗糙程度相同、长度和宽度相同），已调零的弹簧测力计和细线。小京利用上述器材设计实验证明了该同学的观点是错误的。请你补充实验问题。 （1）如图所示，将木块B放在带滑轮的木板上，木块A放在木块B上，细线的一端系在木块B的挂钩上，另一端绕过滑轮系在弹簧测力计的挂钩上，竖直向上匀速拉动测力计，使木块A和B在水平力作用下沿水平木板做匀速直线运动，读出测力计的示数为并记录。 （2） ，仿照步骤（1）的操作，读出测力计的示数为并记录。 （3）比较与发现， ，说明物体所受滑动摩擦力的大小跟物体的质量无关。 【答案】 将木块A放在带滑轮的木板上，木块B放在木块A上 = 【解析】（2）[1]要证明滑动摩擦力与物体的质量是否有关，实验中需控制接触面的粗糙程度和压力相同，仅改变研究对象的质量，观察摩擦力是否变化。已知A、B的质量不同，材料、表面粗糙程度等相同，将木块A、B叠放，一次B在下面，一次A在下面，两次实验中木块对木板的压力相同，接触面的粗糙程度相同，而研究对象的质量不同，符合控制变量要求，据此设计实验，因此接下来的实验为将木块A放在带滑轮的木板上，木块B放在木块A上，仿照步骤（1）的操作，读出测力计的示数为并记录。 （3）[2]木块做匀速直线运动时，滑动摩擦力f与绳子的拉力是一对平衡力，由定滑轮的特点可知，弹簧测力计的示数F等于绳子的拉力，因此，比较F1与F2，当F1等于F2，说明两种情况下滑动摩擦力相等，即物体所受滑动摩擦力的大小跟物体质量的大小无关。 跟踪训练1 如图所示，我国唐代的“黄河铁牛”是世界桥梁史上的瑰宝，巨大的铁牛起到固定索桥的作用。某兴趣小组对“黄河铁牛”进行了项目化研究。（取） (1)查阅资料得知，工匠用铁水浇铸到模具中凝固成“黄河铁牛”，该过程中，铁的质量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。“黄河铁牛”所受重力的施力物体是 。 (2)“黄河铁牛”为实心，其质量为，则其所受的重力和其体积各是多少？（为计算方便，已对相关数据进行近似处理） (3)该小组用密度为的石膏，做了一个缩小版的“黄河铁牛”模型，模型的体积为“黄河铁牛”的，则所用石膏的质量是多少？ 【答案】(1) 不变 地球 (2)6.32×105N，8m3 (3)10.8kg 【解析】（1）[1]质量是物体属性，不随物质状态的变化而变化，所以在浇铸过程中，铁的质量是不变的。 [2]重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，这个力的施力物体是地球。 （2）铁牛重力为 铁牛体积为 （3）所用石膏质量为 跟踪训练2 作出图中物体A所受重力的示意图（物体A的质量为2kg）。 【答案】 【解析】由题意，物体A的质量为2kg，则重力为 A点为物体重心，重力方向竖直向下，过重心竖直向下画一条带箭头的线段，标注重力符号G和大小，如图所示： 跟踪训练3 小毅为了比较A、B两款运动鞋鞋底的防滑性能，分别选取了每款运动鞋的一只进行实验探究。 (1)使用已调节好的弹簧测力计测量A款鞋子的重力，如图甲所示，其重力为 N。接下来，为了测量鞋子在传送带上的摩擦力，该弹簧测力计需要在 方向上重新调零。 (2)将弹簧测力计的一端悬挂于传送带的鞋子上，水平放置后，另一端固定在墙面。启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定时，如图乙所示，传送带与鞋子之间的摩擦力属于 摩擦力。 (3)加快传送带的运动速度，一段时间后观察到弹簧测力计的示数保持不变，说明鞋子所受摩擦力大小与运动速度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)用B款鞋子替换A款鞋子，重复（2）中的实验步骤，观察到弹簧测力计的示数变大，由此他得出结论：“B款鞋鞋底的防滑性能更好”。你认为他得出的结论可靠吗？ （选填“可靠”或“不可靠”），原因是 。 【答案】(1) 2.4 水平 (2)滑动 (3)无关 (4) 不可靠 没有控制A、B款鞋子对传送带的压力相同 【解析】（1）[1]图甲中弹簧测力计的分度值是0.2N，示数为2.4N，所以A款鞋子的重力为‌2.4N‌。 ‌ [2]接下来要测量鞋子在传送带上的摩擦力，因为摩擦力方向是水平的，而之前弹簧测力计是在竖直方向上调零的，所以为了准确测量，该弹簧测力计需要在‌水平‌方向上重新调零。 （2）传动带与鞋子之间是相对运动的，所以此时传送带与鞋子之间的摩擦力属于‌滑动摩擦力。 （3）加快传送带的运动速度，一段时间后观察到弹簧测力计的示数保持不变。因为弹簧测力计的示数反映了摩擦力的大小，示数不变说明摩擦力大小不变，由此可以得出鞋子所受摩擦力大小与运动速度‌无关‌。 （4）[1][2]在比较不同鞋子的防滑性能时，根据控制变量法，需要保证除了鞋底材质不同外，其他可能影响摩擦力大小的因素，如压力等都要保持相同，而此实验中只是替换了鞋子，没有控制压力这一变量相同。 题型3 杠杆和滑轮 1．杠杆 图例 过程 结论 探究杠杆的平衡条件： 如图所示，将杠杆放在水平桌面上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态。接着在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，调整钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设左侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁，右侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂；杠杆平衡时的动力臂为L₁，阻力臂为L₂。 多次改变杠杆两端钩码的数量和挂钩码的位置，使杠杆处于水平平衡状态，将各次实验所得的数据填入表中。 分析表中的数据，找出它们之间的关系。 实验结果表明，杠杆的平衡条件是 动力×动力臂=阻力×阻力臂 即F₁L₁=F₂L₂或 物理学中，把在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒)，叫做杠杆。 杠杆绕着转动的点(图中的点O)，叫做支点。 从支点到力的作用线的垂直距离L₁和L₂叫做力臂。动力的力臂叫做动力臂，阻力的力臂叫做阻力臂。 杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动状态，叫做杠杆平衡。 L1 L2 L1 L2 怎样找最小力： 因为F₁L₁=F₂L₂ 所以 当F₂L₂一定，且L₁最大 时F₁最小。 当支点到动力作用点的线段为力臂时，L₁最大 杠杆的分类：   省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图  L2 L1  L2 L1  L2 L1 力臂关系 L1＞L2 L1＜L2 L1= L2 力的关系 F1< F2 F1> F2 F1= F2 特点 省力、费距离 费力、省距离 不省力、也不省距离 应用举例 撬棍、羊角锤、 钢丝钳   钓鱼竿、筷子、 理发剪 托盘天平、跷跷板 2．滑轮 图示 过程 结论 探究定滑轮的作用 先用弹簧测力计直接测出每一个钩码的重力，再按图所示用弹簧测力计测量拉力，改变钩码的数量或拉力的方向，比较每次拉力和钩码重力的大小关系。 定滑轮与杠杆 定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。 滑轮属于杠杆类机械，上述实验得出的两个结论，可以用杠杆平衡条件来进一步论证。 使用定滑轮时，相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用动滑轮时，相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。 探究动滑轮的作用 按图所示的方法，通过动滑轮来提起钩码，读出弹簧测力计的示数F，并与钩码的重力G比较。 动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。 探究滑轮组的作用： 使用定滑轮能改变力的方向，使用动滑轮能省力，把它们组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向。 请用两个滑轮组成如图所示的滑轮组，并测出不同情况下拉力F和钩码的重力G,填入表中。 请根据表中的数据找出F、G和n之间的关系。 使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即 若考虑动滑轮重，则为 图（c）和图（a）相比，动滑轮上绳子段数n最多，所以图（c）中的绕绳方式最省力。 杠杆还可以变形为轮轴。如图所示，由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械就是轮轴。 轮轴可以看成不等臂杠杆。若动力作用在轮上，阻力作用在轴上，就省力，如汽车方向盘、井上的辘 和水龙头等；反之，若动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就费力，如汽车前窗上的雨刮器、自行车通过链条带动车轮转动等。 【典例3-1】用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。 (1)如图甲所示，在杠杆支点的左侧点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过 （只填一种可行的操作即可）来实现； (2)调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码 和 的大小； (3)杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图乙所示，某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为 kg。 【答案】(1)增加右侧钩码数量 (2) 对杠杆拉力 悬挂位置到O点距离 (3)0.4 【解析】（1）右侧钩码数量少，对杠杆拉力小，即使将右侧钩码移到最右端，它对杠杆拉力与其力臂乘积也小于左侧钩码对杠杆拉力与其力臂乘积，故杠杆怎么调节也不能平衡。这种情况下，可以增加右侧钩码数量以增加钩码对杠杆的拉力达到使杠杆平衡的目的。 （2）要记录杠杆受到的动力与阻力，即钩码对杠杆的拉力；还要记录力臂，即悬挂钩码位置到支点的距离。 （3）设秤钩重力为G0，它对杠杆拉力为F1=G0。知秤砣质量m1=0.5kg，它对杠杆作用为 当秤砣在0刻度线处时，根据杠杆平衡条件有① 当挂上物体杆秤再次平衡时，设物体质量为m，秤钩受到作用力等于物体与秤钩的总重力。根据杠杆平衡条件有② 根据①②得 【典例3-2】如图所示，是某手摇晾衣架简化示意图。横梁和衣架总重56N，每个动滑轮都重2N，图中有定滑轮 个，动滑轮 个，不计绳重、绳的粗细及轮与轴摩擦，则静止时绳子自由端的拉力F= N。若绳轴的直径是0.1m，手柄逆时针转动10周，可将横梁提升 m。（π取3.14） 【答案】 4 2 15N 0.785 【解析】[1][2]动滑轮的轴可随物体一起移动，定滑轮的轴只能转动，不能随物体一起移动，图中横梁上的2个滑轮为动滑轮，其余4个滑轮为定滑轮。 [3]不计绳重、绳的粗细及轮与轴摩擦，从图中可知，则静止时绳子自由端的拉力 [4]若绳轴的直径是0.1m，手柄逆时针转动10周，绳子自由端移动的距离 可将横梁提升 跟踪训练1 如图所示工具在使用过程中，属于费力杠杆的是（ ） A．用核桃夹夹核桃 B．用食品夹夹面包 C．用钢丝钳钳钢丝 D．用羊角锤起钉子 【答案】B 【解析】A．用核桃夹夹核桃时，由图可知，支点在前端转动轴的位置，动力为手对核桃夹的压力，阻力为核桃对核桃夹的弹力，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故A不符合题意； B．用食品夹夹面包，由图可知，支点在后端转动轴的位置，动力为手对食品夹的压力，阻力为面包对食品夹的弹力，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，是费力杠杆，故B符合题意； C．用钢丝钳钳钢丝，由图可知，支点在转动轴的位置，动力为手对钢丝钳的压力，阻力为钢丝对钢丝钳的弹力，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故C不符合题意； D．用羊角锤起钉子，由图可知，支点在锤头与物体接触的位置，动力为手对羊角锤的拉力，阻力为钉子对羊角锤的弹力，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 跟踪训练2 按要求作图：如图1，鼠标的左键可看成杠杆OBA（O为支点），当我们的手指在B点按下鼠标左键时，使电路接通完成操作任务。请在简图2中画出在B点按下鼠标左键时所需要的最小动力F1的示意图及其力臂l1； 【答案】 【解析】由题意可知，O为支点，根据杠杆平衡条件可知，在B点按下鼠标左键时所需要的动力最小时，力臂最长，即连接OB，以OB作为力臂时，力臂最长，且力方向与力臂垂直，因为F2的作用效果是使杠杆顺时针转动，因此动力F1的作用效果应使杠杆逆时针转动，即F1的方向向下，如图所示： 跟踪训练3 修建房屋时工人用如图所示的滑轮组提升建材，在15s内将重为950N的建材匀速提升了3米，已知每个滑轮重50N，不计摩擦和绳重，g取10N/kg，下列说法正确的是（ ） A．工人拉绳的速度为0.2m/s B．工人对绳子拉力的功率为50 C．滑轮组的机械效率为95% D．工人的质量不可能小于95kg 【答案】C 【解析】A．由图可知，承担动滑轮重的绳子段数n=2。在15s内将重为950N的建材匀速提升了3m，则绳子自由端移动的距离 工人拉绳的速度为 故A错误； B．不计摩擦和绳重，拉力 工人对绳子拉力的功率为 故B错误； C．滑轮组的机械效率 故C正确； D．工人对绳子的拉力最大等于工人自身重力，已知拉力大小，则工人重力 工人质量 故D错误。 故选C。 【能力培优练】 1．2025年11月，我国选手赵心童勇夺利雅得斯诺克锦标赛冠军，如图所示。比赛中赵心童击打白球的不同位置，白球旋转不同。这说明力的作用效果与（ ） A．力的大小有关 B．力的方向有关 C．力的作用点有关 D．力的作用时间有关 【答案】C 【解析】力的作用效果由力的大小、方向、作用点三个要素决定。 题目中，赵心童击打白球的不同位置，也就是力的作用点不同，导致白球的旋转效果不同，这说明力的作用效果与力的作用点有关，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选 C。 2．几个同学用同一个弹性拉力器进行锻炼，如图所示，当他们都两臂张开伸直时（ ） A．力气大的人所用拉力大 B．手臂长的人所用拉力大 C．手臂粗的人所用拉力大 D．体重大的人所用拉力大 【答案】B 【解析】几个同学都把同一弹簧拉力器上的弹簧拉开，都把手臂伸直，手臂越长的人，弹簧的伸长量越大，人所用的拉力越大。故B符合题意，故ACD不符合题意。 故选B。 3．下图所示的是我国三位航天员在太空过春节的画面。三位航天员所在舱内部为“失重”环境，若航天员在舱内进行体能锻炼，下列活动可进行的是（ ） A．举哑铃 B．做俯卧撑 C．用单杠做引体向上 D．用弹簧拉力器健身 【答案】D 【解析】A．举哑铃通过克服重力来锻炼身体，失重状态下无法实现，故A不符合题意； B．做俯卧撑通过克服重力来锻炼身体，失重状态下无法实现锻炼身体，故B不符合题意； C．用单杠做引体向上通过克服重力来锻炼身体，失重状态下无法实现锻炼身体，故C不符合题意； D．用弹簧拉力器健身，是靠拉动弹簧来锻炼身体，弹力与是否失重无关，能够实现，故D符合题意。 故选D。 4．如下列图片所示，在同一水平面上，有表面粗糙程度相同、质量不同的两个木块，它们按照甲、乙、丙、丁四种方式放置，分别在水平力、、和的作用下，做匀速直线运动，则下列关系式正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A.甲、乙两图中，接触面的粗糙程度相同，木块P对接触面的压力小于木块Q对接触面的压力，所以，故A错误； B.乙、丙两图中，木块Q对接触面的压力小于木块P、Q整体对接触面的压力，所以，故B错误； CD.丙、丁两图中，接触面的粗糙程度相同，压力的大小相同，它们受到的摩擦力相同，所以，故C错误，D正确。 故选D。 5．如图所示仪器的量程是 牛，此时的示数为 牛。 【答案】0~5 2.8 【解析】[1][2]如图所示，此测量仪器是弹簧测力计，测力计最大刻度为5N，则量程为0~5N，分度值为0.2N，则读数为2.8N。 6．小小在家里用如图所示的拖把拖地时，拖把头水平向右运动，说明力可以改变物体的 ，此时拖把头受到的滑动摩擦力的方向是 （填“水平向左”或“水平向右”）。 【答案】运动状态 水平向左 【解析】[1]拖把头原本静止，在力的作用下变为水平向右运动，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反。拖把头相对于地面水平向右运动，因此它受到的滑动摩擦力方向是水平向左。 7．轩轩同学在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时，首先提出了以下三个猜想： A．滑动摩擦力的大小与压力的大小有关； B．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关； C．滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。 【进行实验】 (1)如图甲所示，把木块平放在长木板上，用弹簧测力计在水平方向上 拉动木块，其目的是使拉力的大小 （选填“大于”“小于”或“等于”）摩擦力的大小，此时木块受到的滑动摩擦力为 N。 (2)如图乙所示，再在木块上放一个砝码，重复上面的实验，此时弹簧测力计示数大于图甲中的弹簧测力计示数。由此说明 。 (3)轩轩同学把木块沿竖直方向截掉一部分后，继续图甲的操作，测得摩擦力减小，由此得出结论：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他的探究过程存在的问题是 ，改进方法是 （温馨提示：木块各表面粗糙程度不同）。 (4)通过进一步实验探究，验证了猜想B正确。 【拓展应用】本实验实际操作时用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动并不容易。请你提出改进建议： 。 【答案】(1) 匀速直线 等于 0.8 (2)滑动摩擦力的大小与压力的大小有关（合理即可） (3) 没有控制压力相同 将截下的部分放到剩余部分之上再做实验 (4)使弹簧测力计固定，拉动木块下面的长木板 【解析】（1）[1][2][3]在实验中，用弹簧测力计在水平方向上匀速直线拉动木块，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等；由图甲知，测力计的分度值为0.1N，所以其示数为0.8N。 （2）甲乙两图，接触面的粗糙程度和接触面积相同，乙对木板的压力大于甲对木板的压力，弹簧测力计示数大于图甲中的弹簧测力计示数，由此得到的结论是:在接触面的粗糙程度和接触面积大小相同时，压力越大，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。 （3）[1]将木块沿竖直方向截取一半后，压力和接触面积同时减小为原来的一半，没有控制压力相同，所以无法探究压力与接触面积之间的关系。 [2]改进方法是把截掉部分叠在上面，这样压力的大小相等，而接触面积不同，可以探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系。 （4）实验实际操作时用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动不容易，可以换用拉动木板的方式进行实验，因为滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟物体的运动速度没有关系，不一定要匀速拉动长木板，所以改进后的实验不必要求木块进行匀速直线运动，并且弹簧测力计是静止的容易读数。 8．小明对杠杆开展相关实验探究（不计支点处摩擦）。 (1)小明安装好杠杆，将平衡螺母向左调节，杠杆在水平位置平衡，说明一开始杠杆的 （选填“左”或“右”）端翘起。 (2)如图甲所示，在A点挂3个重力均为0.5N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数为 N。 (3)如图乙所示，小明换用可变形杠杆AOB（可绕 点转动）进一步探究杠杆的平衡条件：当杠杆在图乙所示位置平衡时，保持物块M的位置不变，将OB向下折至图丙所示的位置。要使杠杆在图丙所示位置保持平衡，则应将物块N的悬挂点移动到 （填字母，2分）。 A．①点处 B．②点处 C．①和②之间 (4)小明提出新的问题：“若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用图丁所示装置进行探究，在杠杆A点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在B点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置处于平衡状态。以弹簧测力计的拉力为动力，钩码的拉力为阻力，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现总是 （选填“>”“<”或“=”），其原因主要是 。 【答案】 (1)左 (2)1 (3) O B (4) > 杠杆的自重对杠杆平衡有影响 【解析】（1）要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向上翘的一端移动。将平衡螺母向左调节，杠杆在水平位置平衡，说明杠杆左端翘起。 （2）设杠杆的一格长为L，在A点挂3个重力均为0.5N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，由杠杆平衡条件可得，，。 （3）[1][2]小明换用可变形杠杆AOB（可绕O点转动）进一步探究杠杆的平衡条件； OA保持水平，使OB向下折，保持物块M的位置不变，则保持不变，若要使杠杆仍保持平衡，则应保持，因保持不变，则应保持力臂不变，即，力臂是指从支点到力的作用线的距离，而始终是竖直向下的，则应将物块N移到②点处，以确保力的作用线相同，故选B。 （4）[1][2]由图丁可知，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响，所以总是大于。 9．某场馆建设过程中，采用下图所示的装置。工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，该工人重500N，绳子自由端受到的拉力为220N，不计滑轮组的绳重和摩擦。 (1)求绳子自由端移动的距离。 (2)若绳子能承受的最大拉力为600N，该工人利用此滑轮组提起重物，最多能提起多重的物体？ 【答案】 (1)2m (2)960N 【解析】（1）由图可知，该滑轮组承担物重的绳子段数n-2。 绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系为：s=nh 代入数据得：； （2）不计绳重和摩擦，拉力F与物重G、动滑轮重之间的关系为： 根据题中初始条件，可求出动滑轮的重力：； 工人站在水平地面上，他对绳子的最大拉力不能超过自身的重力，否则他会被绳子拉离地面。 又因为绳子能承受的最大拉力为600N，工人的重力为500N，所以绳子自由端的最大拉力。 利用此滑轮组能提起的最大物重为：； 代入数据得：。 10．按要求作图（请保留作图痕迹）。 (1)如图甲是小张用笤帚在水平地面扫地，如图乙是简化图，以O为支点，作用在A点的动力为F1。请在图乙中画出作用在笤帚上B点摩擦力的示意图及其力臂L2。 (2)如图，轻质杠杆AB可绕O点转动，请在图中画出使杠杆保持平衡的最小力F的示意图并画图该力的力臂l。 (3)在图画出利用滑轮组来提升重物最省力的绕线方法。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）由图示知，手对笤帚的作用力向左，则笤帚水平向左扫地，相对地面向左运动，受到地面的摩擦力水平向右，所以B点上受到的摩擦力水平向右，将摩擦力f的作用线反向延长，过支点O作f的作用线的反向延长线的垂线，即为对应的力臂L2，如图所示： （2）由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此以OA作为动力臂时最长，由图知动力的方向应该向上，据此从A点作OA的垂线，表示最小力F，如图所示： （3）由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，最多能绕出由3段绳子承担物重，从动滑轮的上端挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，如图所示： 【链接中考】 1．（2025·四川攀枝花·中考真题）如图甲所示为用某搬花神器将花盆抬起时的情景，此时该神器相当于一个绕点转动的杠杆；图乙为该情景的简化示意图，为花盆的重心。请在图乙中画出花盆所受重力的示意图和杠杆所受动力的力臂。 【答案】 【解析】花盆所受重力的方向竖直向下，重力的作用点在其重心；过支点O作动力F作用线的垂线l，即为动力的力臂，如图所示： 2．（2025·四川绵阳·中考真题）碰撞试验是检测汽车安全性能的重要方式之一。如图所示，让载有假人的汽车，以一定的速度冲向墙壁，碰撞后根据车辆和假人的受损程度、车门能否打开等指标判定汽车的安全性能。在汽车与墙壁碰撞的过程中（ ） A．汽车对墙壁的力使汽车发生形变 B．墙壁对汽车的力使汽车运动状态改变 C．汽车对墙壁的力大于墙壁对汽车的力 D．汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力施力物体相同 【答案】B 【解析】A．汽车对墙壁的力，受力物体是墙壁，所以这个力会使墙壁发生形变，而非汽车，故A不符合题意； B．墙壁对汽车的力，受力物体是汽车，力可以改变物体的运动状态，体现在汽车发生碰撞后速度变化，所以这个力使汽车运动状态改变，故B符合题意； C．汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力是一对相互作用力，二者大小相等，故C不符合题意； D．汽车对墙壁的力，施力物体是汽车，墙壁对汽车的力，施力物体是墙壁，二者施力物体不同，故D不符合题意。 故选B。 3．（2025·海南·中考真题）下列实例中，为了减小摩擦的是（ ） A．行李箱安装滚轮 B．守门员佩戴防滑手套 C．鞋底制有凹凸不平的花纹 D．擦黑板时用力压黑板擦 【答案】A 【解析】A．行李箱安装滚轮，是将滑动摩擦变为滚动摩擦，在相同条件下，滚动摩擦远小于滑动摩擦，所以可以减小摩擦，故A符合题意； B．守门员佩戴防滑手套，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，便于抓握足球，属于增大摩擦，故B不符合题意； C．鞋底制有凹凸不平的花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，防止行走时打滑，属于增大摩擦，故C不符合题意； D．擦黑板时用力压黑板擦，通过增大压力来增大摩擦，使黑板擦更易擦掉粉笔字，属于增大摩擦，故D不符合题意。 故选A。 4．（2025·山东威海·中考真题）图甲为一款健身器材，两滑轮均重20N；弹性限度内，弹簧伸长的最大长度为80cm，弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比，如图乙所示。弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略；使用时竖直向下缓慢拉动拉环。下列说法正确的是（ ） A．弹簧拉力为60N时，绳a拉力为140N B．拉环向下移动10cm，弹簧伸长10cm C．弹簧拉力为300N时，拉环向下移动30cm D．健身器材提供的最大拉力为820N 【答案】AC 【解析】A．弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略，由图可知，定滑轮受到重力、绳a的拉力和滑轮绕绳的拉力，弹簧拉力为60N时，绳a的拉力Fa=2F1+G定=2×60N+20N=140N 故A正确； B．拉环和动滑轮连接，动滑轮绕2段绳，拉环向下移动10cm，弹簧伸长2×10cm=20cm 故B错误； C．弹性限度内，弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比，弹簧拉力为300N时，弹簧伸长的长度为 动滑轮绕2段绳，拉环向下移动 故C正确； D．由图乙可知，弹簧伸长的最大长度为80cm，弹簧的最大拉力是400N，弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略，由得到健身器材提供的最大拉力F大=2F-G动=2×400N-20N=780N 故D错误。 故选AC。 5．（2025·辽宁·中考真题）某小组在参观古代科技展时，看到一汲水装置——辘轳，如图甲所示。讲解员介绍：辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具，解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。 【质疑与验证】 （1）某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件，该同学自制了一部分器材，进行验证。 （2）该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN，并标出圆心O和均匀的刻度，再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来，在圆心处挖一个洞，然后将圆板安装在铁架台上固定的光滑转轴上，转轴水平且与圆板平面垂直，如图乙所示。 （3）将一组钩码（钩码重均为0.5 N）通过细线悬挂在L点，另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止，如图丙所示。规定能使圆板顺（逆）时针转动的力为动（阻）力。由图丙中的信息得到：动力×动力臂 阻力×阻力臂。 （4）多次调整力和力臂，反复进行实验，记下每一次MN水平且静止时的数据。 （5）处理数据后，发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。 （6）实验中，每次均使MN在水平位置静止，MN应与悬挂钩码的细线 （选填“垂直”或“平行”）；目的是便于测量 。 【反思】 （7）古人之所以把井绳缠在小轮上，是因为这样做可以 力。 （8）制造辘轳时，把小轮和大轮半径之比变 可以达到更省力的目的。（不计机械自重和轴的摩擦） 【发现与探索】 （9）该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄，两名同学可以一起提水，于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。 多次实验，数据表格如下： 数据序号 动力 动力臂 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 0.5 0.4 1.5 0.2 2.5 0.2 2 0.5 0.4 1.0 0.3 2.5 0.2 3 1.0 0.3 1.0 0.2 2.5 0.2 分析表中数据，得出结论： 。（用表中字母表示） 【答案】=/等于 垂直 力臂 省 小 【解析】】[1]动力×动力臂与阻力×阻力臂的关系由图丙可知，悬挂在L点的钩码的总重力为阻力（使圆板逆时针转动），每个钩码重 0.5N，L点悬挂4个钩码，则阻力 阻力臂为L点到圆心O的距离，设为，悬挂在N点的钩码的总重力为动力（使圆板顺时针转动），N点悬挂2个钩码，则动力 动力臂为N点到圆心O的距离，设为，且由图可知 由上可知动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。 [2][3]当MN水平且与细线垂直时，细线的方向竖直向下，此时力臂恰好是MN上的刻度长度（即力的作用点到圆心的水平距离），目的是便于测量力臂。 [4]辘轳的大轮为动力轮（动力作用在大轮边缘），小轮为阻力轮（阻力为水和桶的重力，作用在小轮边缘）。R为大轮半径，r为小轮半径，根据杠杆平衡条件 因为R＞r，则，所以省力。 [5]根据杠杆平衡条件可得 在阻力和大轮半径不变时，小轮半径r越小，动力越小。因此小轮和大轮半径之比变小，可更省力。 [6]两个动力作用下杠杆的平衡条件分析表格数据： 序号1： 序号2： 序号3： 综上可得出结论 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 力和机械 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 力和力的测量 1 题型2 重力和摩擦力 6 题型3 杠杆和滑轮 13 【能力培优练】 21 【链接中考】 29 【重难题型讲解】 题型1 力和力的测量 1． 力 实例 现象 作用效果 蚂蚁搬运食物 由于力是物体对物体的作用，故力不能脱离物体而存在。当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加这种作用。我们把受到力的物体叫做受力物体，施加力的物体叫做施力物体。 力不能离开物体而单独存在，力的作用与是否接触无关。 在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，用符号“N”表示。 用手拉弹簧，弹簧伸长了，用手压弹簧，弹簧缩短了 力的作用效果是：力可以使物体的形状发生改变，也可以使物体的运动状态发生改变。 磁铁使静止的小铁球运动了 用手指压铅笔笔尖，手指感到疼痛 当甲物体对乙物体施力时，乙物体同时也对甲物体施力。因此，物体间力的作用是相互的。 将固定了磁体的两个小车，靠近后发现小车背向运动 用不同大小的力在图中点A处按箭头的指向施力，观察其效果。 再用相同大小的力依次在点A、B、C处按箭头的指向施力，观察其效果。 用相同大小的力在点A/B/C处按箭头的反方向施力，观察其效果。 力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点有关。物理学中，把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。 2．力的测量 图例 原理 结构 弹簧测力计的结构： 在一定的范围内，弹簧受到的拉力越大，会被拉得越长，弹簧测力计就是根据这个原理制成的。 (1)如图所示的弹簧测力计，它主要由刻度板、弹簧和指针等部件组成。 刻度板上的字母“N”是国际单位制中力的单位“牛顿”。 (2)这个弹簧测力计的测量范围是0～5N，分度值为0.1N。 使用方法 (1)测量前要使指针对准零刻度线，若有偏差，可通过调零拉扣进行校正，这一步骤叫做调零。 (2)测量时，先要明确弹簧测力计的测量范围和分度值，被测力的大小应在测量范围之内。 (3)测量时，弹簧测力计的弹簧伸长方向要与所测力的方向在同一条直线上。 力的示意图 物理学中，常用力的示意图来表示力。就是用一条带箭头的线段来表示力，线段的长短表示力的大小，线段的起点表示力的作用点，箭头的指向表示力的方向。 如图所示，手指用5N的力向下拉钩子，图就是手指拉力的示意图。 【典例1-1】周末，小华用如图所示的洒水壶给花园里的牡丹花浇水，提水时手握在处，浇水时手握在处，她这样操作的原理是影响力的作用效果的因素是力的（ ） A．大小 B．方向 C．作用点 D．施力物体 【典例1-2】小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不同。对于哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有三种猜想： 猜想1：弹簧的材料可能影响弹簧的伸长量。 猜想2：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量。 猜想3：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量。 小明为了探究自己的猜想，设计出如下实验方案： ①将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两弹簧的初始长度。 ②如图所示，固定弹簧的一端，用大小相同的力拉弹簧，测量出两根弹簧对应的伸长量。 ③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据。 (1)该实验方案探究的是猜想 （填写序号）。 (2)实验方案中，将一根弹簧剪成长度不同的两根，这样做的目的是 。 (3)此探究实验能得出的初步结论是 。 (4)实验方案中，用大小相同的力拉弹簧，表明弹簧的伸长量还与 有关，由此可制成弹簧测力计，请写出其工作原理 。 跟踪训练1 农村有句俗语“迎客饺子送客面”。如图所示，在包饺子的过程中，力的作用效果与其他几个不同的是（ ） (2)竖直 (3)3.4 【解析】（1）如图所示，该弹簧测力计测量的最大值为5N，故测量的量程为5N。 （2）若用该工具测量物体受到的重力，重力的方向为竖直向下，故弹簧测力计应在竖直方向上使用，测量前，应该沿竖直方向调零。 （3）如图所示，测力计的分度值为0.2N，故物体受到的重力为3.4N。 题型2 重力和摩擦力 1． 重力 实例 现象 结论 苹果下落 地球对地面附近的一切物体都有吸引作用。物理学中，把地面附近物体因地球的吸引而受到的力叫做重力。 重力的施力物体是地球。重力是非接触力。 苹果自由下落的频闪照片 物体从静止开始自由下落的方向，或者将物体悬挂起来静止时悬线的方向，就是重力的方向。重力的方向总是竖直向下的，即垂直于水平面。 用铅垂线检查墙是否砌得竖直 由于悬挂重物的线总是竖直下垂的，我们把它叫做铅垂线。在生产和生活中，常用铅垂线来检查物体的放置是否垂直于水平面或台面是否水平等。 （1） （2） 用弹簧测力计测量重力 用弹簧测力计测量不同物体的重力，把测量数据填入表（1）中。 2.用弹簧测力计测量不同质量钩码的重力，把测量数据填入表（2）中。 分析上述测量数据，找出物体的重力与它的质量之间的关系。 研究表明，物体的质量越大，它受到的重力也越大。物体所受重力的大小与它的质量成正比。若用字母G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量之比，它们的关系可表示为 G=mg 在地球表面通过实验测得g≈9.8N/kg，它表示质量为1kg的物体，在地球表面受到的重力大小约为9.8N。在粗略计算的情况下，g可取10N/kg。 在地球上，不同纬度的地方测得的g略有差异。因此，同一个物体在地球上不同地方受到的重力大小也略有差异。 将固定了磁体的两个小车，靠近后发现小车背向运动 一把质量分布均匀的直尺，其重心就在尺中央位置的O处，当手指支在点O的正下方时，尺就能平稳地静止在手指上。 形状规则、质量分布均匀的物体，其重心就是它的几何中心。通常在表示物体的重力时，都把其作用点放在重心上。 对于形状不规则的物体，可以用“悬挂法”找重心。 根据二力平衡的条件，用悬挂法可以确定质量分布不均匀、形状不规则的薄板物体的重心。 ★特别提醒 物体的重心可能在物体上，也可能在物体外。 2．摩擦力 图例 过程 结论 探究滑动摩擦力： 猜想：滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力大小有关；滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。 过程：(1)先用弹簧测力计测出木块的重力，再将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，测出木块受到的滑动摩擦力。 (2)分别将不同质量的砝码放在木块上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。 (3)在水平长木板上铺上毛巾，重复上述实验步骤，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。 请把测量数据填入表中。 分析测量数据，得出结论。 改进实验：上述实验中难以控制木块做匀速直线运动，且弹簧测力计的示数不稳定，读数不便。所以改进实验如下： 可以不用保持木块做匀速直线运动。 滑动摩擦力的大小与物体间压力大小和接触面的粗糙程度均有关。在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 摩擦力的种类 1.滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，叫做滑动摩擦。滑动摩擦中，在接触面上产生阻碍物体相对运动的力，叫做滑动摩擦力。 2.滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦，叫做滚动摩擦。 实验证明，在压力相同的情况下，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。 3.静摩擦：一个物体在另一个物体表面上具有相对运动的趋势，但未发生相对运动时也会产生摩擦，这种摩擦叫做静摩擦，静摩擦中阻碍物体相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。 增大摩擦与减小摩擦的方法 增大摩擦的方法：增大压力、增大接触面的粗糙程度、变滚动摩擦为滑动摩擦； 减小摩擦的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动摩擦为滚动摩擦、使两个相互接触的摩擦面彼此分离。 【典例2-1】如图所示，是静止栖息在枝条上的小鸟。请在答题纸指定位置画出小鸟受到的重力的示意图（O点为重心）。 【典例2-2】在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，有的同学认为物体所受滑动摩擦力的大小跟物体的质量有关。水平桌面上有符合实验要求的带滑轮的木板，两个质量不同带挂钩的长方体木块A和B（材料相同、表面粗糙程度相同、长度和宽度相同），已调零的弹簧测力计和细线。小京利用上述器材设计实验证明了该同学的观点是错误的。请你补充实验问题。 （1）如图所示，将木块B放在带滑轮的木板上，木块A放在木块B上，细线的一端系在木块B的挂钩上，另一端绕过滑轮系在弹簧测力计的挂钩上，竖直向上匀速拉动测力计，使木块A和B在水平力作用下沿水平木板做匀速直线运动，读出测力计的示数为并记录。 （2） ，仿照步骤（1）的操作，读出测力计的示数为并记录。 （3）比较与发现， ，说明物体所受滑动摩擦力的大小跟物体的质量无关。 跟踪训练1 如图所示，我国唐代的“黄河铁牛”是世界桥梁史上的瑰宝，巨大的铁牛起到固定索桥的作用。某兴趣小组对“黄河铁牛”进行了项目化研究。（取） (1)查阅资料得知，工匠用铁水浇铸到模具中凝固成“黄河铁牛”，该过程中，铁的质量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。“黄河铁牛”所受重力的施力物体是 。 (2)“黄河铁牛”为实心，其质量为，则其所受的重力和其体积各是多少？（为计算方便，已对相关数据进行近似处理） (3)该小组用密度为的石膏，做了一个缩小版的“黄河铁牛”模型，模型的体积为“黄河铁牛”的，则所用石膏的质量是多少？ 跟踪训练2 作出图中物体A所受重力的示意图（物体A的质量为2kg）。 跟踪训练3 小毅为了比较A、B两款运动鞋鞋底的防滑性能，分别选取了每款运动鞋的一只进行实验探究。 (1)使用已调节好的弹簧测力计测量A款鞋子的重力，如图甲所示，其重力为 N。接下来，为了测量鞋子在传送带上的摩擦力，该弹簧测力计需要在 方向上重新调零。 (2)将弹簧测力计的一端悬挂于传送带的鞋子上，水平放置后，另一端固定在墙面。启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定时，如图乙所示，传送带与鞋子之间的摩擦力属于 摩擦力。 (3)加快传送带的运动速度，一段时间后观察到弹簧测力计的示数保持不变，说明鞋子所受摩擦力大小与运动速度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)用B款鞋子替换A款鞋子，重复（2）中的实验步骤，观察到弹簧测力计的示数变大，由此他得出结论：“B款鞋鞋底的防滑性能更好”。你认为他得出的结论可靠吗？ （选填“可靠”或“不可靠”），原因是 。 题型3 杠杆和滑轮 1．杠杆 图例 过程 结论 探究杠杆的平衡条件： 如图所示，将杠杆放在水平桌面上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态。接着在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，调整钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设左侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁，右侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂；杠杆平衡时的动力臂为L₁，阻力臂为L₂。 多次改变杠杆两端钩码的数量和挂钩码的位置，使杠杆处于水平平衡状态，将各次实验所得的数据填入表中。 分析表中的数据，找出它们之间的关系。 实验结果表明，杠杆的平衡条件是 动力×动力臂=阻力×阻力臂 即F₁L₁=F₂L₂或 物理学中，把在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒)，叫做杠杆。 杠杆绕着转动的点(图中的点O)，叫做支点。 从支点到力的作用线的垂直距离L₁和L₂叫做力臂。动力的力臂叫做动力臂，阻力的力臂叫做阻力臂。 杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动状态，叫做杠杆平衡。 L1 L2 L1 L2 怎样找最小力： 因为F₁L₁=F₂L₂ 所以 当F₂L₂一定，且L₁最大 时F₁最小。 当支点到动力作用点的线段为力臂时，L₁最大 杠杆的分类：   省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图  L2 L1  L2 L1  L2 L1 力臂关系 L1＞L2 L1＜L2 L1= L2 力的关系 F1< F2 F1> F2 F1= F2 特点 省力、费距离 费力、省距离 不省力、也不省距离 应用举例 撬棍、羊角锤、 钢丝钳   钓鱼竿、筷子、 理发剪 托盘天平、跷跷板 2．滑轮 图示 过程 结论 探究定滑轮的作用 先用弹簧测力计直接测出每一个钩码的重力，再按图所示用弹簧测力计测量拉力，改变钩码的数量或拉力的方向，比较每次拉力和钩码重力的大小关系。 定滑轮与杠杆 定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。 滑轮属于杠杆类机械，上述实验得出的两个结论，可以用杠杆平衡条件来进一步论证。 使用定滑轮时，相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用动滑轮时，相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。 探究动滑轮的作用 按图所示的方法，通过动滑轮来提起钩码，读出弹簧测力计的示数F，并与钩码的重力G比较。 动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。 探究滑轮组的作用： 使用定滑轮能改变力的方向，使用动滑轮能省力，把它们组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向。 请用两个滑轮组成如图所示的滑轮组，并测出不同情况下拉力F和钩码的重力G,填入表中。 请根据表中的数据找出F、G和n之间的关系。 使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即 若考虑动滑轮重，则为 图（c）和图（a）相比，动滑轮上绳子段数n最多，所以图（c）中的绕绳方式最省力。 杠杆还可以变形为轮轴。如图所示，由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械就是轮轴。 轮轴可以看成不等臂杠杆。若动力作用在轮上，阻力作用在轴上，就省力，如汽车方向盘、井上的辘 和水龙头等；反之，若动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就费力，如汽车前窗上的雨刮器、自行车通过链条带动车轮转动等。 【典例3-1】用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。 (1)如图甲所示，在杠杆支点的左侧点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过 （只填一种可行的操作即可）来实现； (2)调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码 和 的大小； (3)杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图乙所示，某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为 kg。 【典例3-2】如图所示，是某手摇晾衣架简化示意图。横梁和衣架总重56N，每个动滑轮都重2N，图中有定滑轮 个，动滑轮 个，不计绳重、绳的粗细及轮与轴摩擦，则静止时绳子自由端的拉力F= N。若绳轴的直径是0.1m，手柄逆时针转动10周，可将横梁提升 m。（π取3.14） 跟踪训练1 如图所示工具在使用过程中，属于费力杠杆的是（ ） A．用核桃夹夹核桃 B．用食品夹夹面包 C．用钢丝钳钳钢丝 D．用羊角锤起钉子 跟踪训练2 按要求作图：如图1，鼠标的左键可看成杠杆OBA（O为支点），当我们的手指在B点按下鼠标左键时，使电路接通完成操作任务。请在简图2中画出在B点按下鼠标左键时所需要的最小动力F1的示意图及其力臂l1； 跟踪训练3 修建房屋时工人用如图所示的滑轮组提升建材，在15s内将重为950N的建材匀速提升了3米，已知每个滑轮重50N，不计摩擦和绳重，g取10N/kg，下列说法正确的是（ ） A．工人拉绳的速度为0.2m/s B．工人对绳子拉力的功率为50 C．滑轮组的机械效率为95% D．工人的质量不可能小于95kg 【能力培优练】 1．2025年11月，我国选手赵心童勇夺利雅得斯诺克锦标赛冠军，如图所示。比赛中赵心童击打白球的不同位置，白球旋转不同。这说明力的作用效果与（ ） A．力的大小有关 B．力的方向有关 C．力的作用点有关 D．力的作用时间有关 2．几个同学用同一个弹性拉力器进行锻炼，如图所示，当他们都两臂张开伸直时（ ） A．力气大的人所用拉力大 B．手臂长的人所用拉力大 C．手臂粗的人所用拉力大 D．体重大的人所用拉力大 3．下图所示的是我国三位航天员在太空过春节的画面。三位航天员所在舱内部为“失重”环境，若航天员在舱内进行体能锻炼，下列活动可进行的是（ ） A．举哑铃 B．做俯卧撑 C．用单杠做引体向上 D．用弹簧拉力器健身 4．如下列图片所示，在同一水平面上，有表面粗糙程度相同、质量不同的两个木块，它们按照甲、乙、丙、丁四种方式放置，分别在水平力、、和的作用下，做匀速直线运动，则下列关系式正确的是（ ） A． B． C． D． 5．如图所示仪器的量程是 牛，此时的示数为 牛。 6．小小在家里用如图所示的拖把拖地时，拖把头水平向右运动，说明力可以改变物体的 ，此时拖把头受到的滑动摩擦力的方向是 （填“水平向左”或“水平向右”）。 7．轩轩同学在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时，首先提出了以下三个猜想： A．滑动摩擦力的大小与压力的大小有关； B．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关； C．滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。 【进行实验】 (1)如图甲所示，把木块平放在长木板上，用弹簧测力计在水平方向上 拉动木块，其目的是使拉力的大小 （选填“大于”“小于”或“等于”）摩擦力的大小，此时木块受到的滑动摩擦力为 N。 (2)如图乙所示，再在木块上放一个砝码，重复上面的实验，此时弹簧测力计示数大于图甲中的弹簧测力计示数。由此说明 。 (3)轩轩同学把木块沿竖直方向截掉一部分后，继续图甲的操作，测得摩擦力减小，由此得出结论：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他的探究过程存在的问题是 ，改进方法是 （温馨提示：木块各表面粗糙程度不同）。 (4)通过进一步实验探究，验证了猜想B正确。 【拓展应用】本实验实际操作时用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动并不容易。请你提出改进建议： 。 8．小明对杠杆开展相关实验探究（不计支点处摩擦）。 (1)小明安装好杠杆，将平衡螺母向左调节，杠杆在水平位置平衡，说明一开始杠杆的 （选填“左”或“右”）端翘起。 (2)如图甲所示，在A点挂3个重力均为0.5N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数为 N。 (3)如图乙所示，小明换用可变形杠杆AOB（可绕 点转动）进一步探究杠杆的平衡条件：当杠杆在图乙所示位置平衡时，保持物块M的位置不变，将OB向下折至图丙所示的位置。要使杠杆在图丙所示位置保持平衡，则应将物块N的悬挂点移动到 （填字母，2分）。 A．①点处 B．②点处 C．①和②之间 (4)小明提出新的问题：“若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用图丁所示装置进行探究，在杠杆A点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在B点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置处于平衡状态。以弹簧测力计的拉力为动力，钩码的拉力为阻力，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现总是 （选填“>”“<”或“=”），其原因主要是 。 9．某场馆建设过程中，采用下图所示的装置。工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，该工人重500N，绳子自由端受到的拉力为220N，不计滑轮组的绳重和摩擦。 (1)求绳子自由端移动的距离。 (2)若绳子能承受的最大拉力为600N，该工人利用此滑轮组提起重物，最多能提起多重的物体？ 10．按要求作图（请保留作图痕迹）。 (1)如图甲是小张用笤帚在水平地面扫地，如图乙是简化图，以O为支点，作用在A点的动力为F1。请在图乙中画出作用在笤帚上B点摩擦力的示意图及其力臂L2。 (2)如图，轻质杠杆AB可绕O点转动，请在图中画出使杠杆保持平衡的最小力F的示意图并画图该力的力臂l。 (3)在图画出利用滑轮组来提升重物最省力的绕线方法。 【链接中考】 1．（2025·四川攀枝花·中考真题）如图甲所示为用某搬花神器将花盆抬起时的情景，此时该神器相当于一个绕点转动的杠杆；图乙为该情景的简化示意图，为花盆的重心。请在图乙中画出花盆所受重力的示意图和杠杆所受动力的力臂。 2．（2025·四川绵阳·中考真题）碰撞试验是检测汽车安全性能的重要方式之一。如图所示，让载有假人的汽车，以一定的速度冲向墙壁，碰撞后根据车辆和假人的受损程度、车门能否打开等指标判定汽车的安全性能。在汽车与墙壁碰撞的过程中（ ） A．汽车对墙壁的力使汽车发生形变 B．墙壁对汽车的力使汽车运动状态改变 C．汽车对墙壁的力大于墙壁对汽车的力 D．汽车对墙壁的力和墙壁对汽车的力施力物体相同 3．（2025·海南·中考真题）下列实例中，为了减小摩擦的是（ ） A．行李箱安装滚轮 B．守门员佩戴防滑手套 C．鞋底制有凹凸不平的花纹 D．擦黑板时用力压黑板擦 4．（2025·山东威海·中考真题）图甲为一款健身器材，两滑轮均重20N；弹性限度内，弹簧伸长的最大长度为80cm，弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比，如图乙所示。弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略；使用时竖直向下缓慢拉动拉环。下列说法正确的是（ ） A．弹簧拉力为60N时，绳a拉力为140N B．拉环向下移动10cm，弹簧伸长10cm C．弹簧拉力为300N时，拉环向下移动30cm D．健身器材提供的最大拉力为820N 5．（2025·辽宁·中考真题）某小组在参观古代科技展时，看到一汲水装置——辘轳，如图甲所示。讲解员介绍：辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具，解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。 【质疑与验证】 （1）某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件，该同学自制了一部分器材，进行验证。 （2）该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN，并标出圆心O和均匀的刻度，再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来，在圆心处挖一个洞，然后将圆板安装在铁架台上固定的光滑转轴上，转轴水平且与圆板平面垂直，如图乙所示。 （3）将一组钩码（钩码重均为0.5 N）通过细线悬挂在L点，另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止，如图丙所示。规定能使圆板顺（逆）时针转动的力为动（阻）力。由图丙中的信息得到：动力×动力臂 阻力×阻力臂。 （4）多次调整力和力臂，反复进行实验，记下每一次MN水平且静止时的数据。 （5）处理数据后，发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。 （6）实验中，每次均使MN在水平位置静止，MN应与悬挂钩码的细线 （选填“垂直”或“平行”）；目的是便于测量 。 【反思】 （7）古人之所以把井绳缠在小轮上，是因为这样做可以 力。 （8）制造辘轳时，把小轮和大轮半径之比变 可以达到更省力的目的。（不计机械自重和轴的摩擦） 【发现与探索】 （9）该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄，两名同学可以一起提水，于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。 多次实验，数据表格如下： 数据序号 动力 动力臂 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 0.5 0.4 1.5 0.2 2.5 0.2 2 0.5 0.4 1.0 0.3 2.5 0.2 3 1.0 0.3 1.0 0.2 2.5 0.2 分析表中数据，得出结论： 。（用表中字母表示） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $