摘要:
**基本信息**
初中科学“力”同步练以基础巩固、能力提升、综合应用三层递进设计,覆盖力的概念、测量、图示、重力等核心知识点,通过选择、实验、计算等题型融合科学思维与探究实践,适配新授课知识内化与能力培养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础|力的定义、作用效果、相互作用、g的意义|选择题(1-5题)考查施力物体判断、重力方向等基础概念,强化科学观念|
|能力提升|力的三要素、弹力、重心、实验探究|实验题(8-10题)运用控制变量法,作图题(7题)规范力的示意图,培养科学思维|
|综合应用|重力计算、多知识点结合|计算题(11-12题)结合货车限重、月球引力等实际场景,提升探究实践能力|
内容正文:
第1节 力
考点一、力及其作用效果
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。
2.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。
3.探索活动:力的作用效果
实例
受力物体
受力情况
现象及分析
用力挤压塑料瓶
塑料瓶
压力
塑料瓶的形状发生了变化
受到力的物体形状发生了变化
用力拉或压弹簧
弹簧
拉力或压力
弹簧的形状发生了改变
运动员将标枪投出
标枪
推力
标枪由静止变为运动
受到力的物体运动状态发生了变化
足球在地上越滚越慢,最后停下来
足球
阻力
足球由运动变为静止
在铁球运动方向的一侧放磁铁
铁球
吸引力
铁球运动方向发生了改变
探究归纳:从上表可以看出,力的作用效果有:
(1)力可以改变物体的形状;
(2)力可以改变物体的运动状态。
【注意】(1)相互接触的物体不一定发生力的作用(如两正方体木块并排放在水平桌面上,两木块虽然接触,但它们之间若没有挤压,就没有发生相互作用),没有接触的物体之间也不一定没有力的作用(如磁铁吸引相隔一定距离的小铁钉)。
(2)力的产生不能脱离物体,当发生力的作用时,总有两个物体存在,一个是施力物体,另一个是受力物体。施力物体相对于另一个物体来说,也是受力物体。
考点二、力的作用是相互的
1.相互作用力
用手提书包时,手会感受到书包向下的拉力,说明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。也就是说,物体间力的作用是相互的。
【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。】
2.相互作用力的特点
(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)相互作用力是同时产生、同时消失的,没有先后之分。
考点三、力的测量
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。它是以英国物理学家牛顿的名字命名的。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。
如下图弓、跳板、弹簧、竹子、网球拍等受力时会发生形变,撤去外力后,又恢复到原来的状态。
(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。
3.测力计
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,它的内部装有一根可以伸缩的弹簧,其结构如右图所示。
4.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)使用弹簧测力计时应注意以下问题:
①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。
②被测力不能超出弹簧测力计的测量范围,即量程。
③测量时拉杆、弹簧不能与面板摩擦。
④测量时,弹簧测力计的弹簧伸长方向要跟所测力的方向在同一条直线上,即要沿着弹簧测力计的轴线方向施力。
⑤读数时,应让视线与面板表面刻度垂直。
注意
(1)弹力产生的条件:一是两物体直接接触,二是物体发生弹性形变,二者缺一不可。
(2)弹力的方向与引起物体发生弹性形变的力的方向相反。
(3)在一定范围内,物体弹性形变越大,弹力也越大,超出某个范围即超出弹性限度,这一关系不再成立,如弹簧被拉直、弓被拉断等。
(4)推力、拉力、压力、支持力等都属于弹力。
科学思维——转换法
弹簧长度的变化是可以直接观察、直接测量的,而力的大小是看不见、摸不着的,但力的大小却和弹簧长度的变化有关系,所以可以用弹簧长度的变化量来量度力的大小。这种解决问题的方法就是转换法,用温度计测温度也运用了转换法。
考点四、力的图示
1.现象探究:力的作用效果与哪些因素有关?
生活现象
现象分析
结论
小孩的力气小,很难拉开拉力器;大人的力气大,很容易拉开拉力器
由于力大小不同,力的作用效果不同,说明力的作用效果跟力大小有关
力的作用效果跟力的大小、方向和作用点都有关
在排球运动中,二传手用力向上托球,球就向上运动,主攻手用力向下扣球,球就改变运动方向,急速下落
由于力的方向不同,力的作用效果就不同,说明力的作用效果跟力的方向有关
一个长方体木块,立在水平桌面上,用手指沿水平方向推它的下部,木块可以在桌面上运动起来;用手指沿水平方向推它的上部,木块则会翻倒
由于力的作用点不同,力的作用效果不同,说明力的作用效果跟力的作用点有关
2.力的三要素:人们通常把力的大小、方向、作用点叫作力的三要素。
注意:(1)力的大小、方向和作用点共同影响力的作用效果。当其中一个要素改变时,力的作用效果也会随之改变。
(2)探究影响力的作用效果的三个要素时要用控制变量法。例如当研究力的作用效果与力的大小之间的关系时,需要控制力的方向与作用点相同。
3.力的图示和力的示意图
项目
力的图示
力的示意图
概念
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,叫作力的图示,其中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
不需要严格地按照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就可以了,这种图叫作力的示意图
图示
F=20N
画法与步骤
(1)确定受力物体。
(2)选定并画出标度,即规定用多长线段表示多少牛的力。
(3)确定力的作用点,画在受力物体上,通常画在受力物体实际受力的作用点或中心。
(4)确定力的方向和大小。从作用点沿力的方向画一条线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加上刻度。
(5)在线段末端加上箭头表示力的方向,并标注力的大小
在受力物体上画一条线段并标上箭头,起点代表力的作用点,在箭头旁注明力的符号和大小
二者的区别
力的图示要严格地表示出力的三要素;而力的示意图一般只表示出力的作用点和力的方向两个要素,对线段长度没有严格要求,且没有标度;但在同一图中画几个力示意图时,力越大,线段应画得越长
注意:画力的图示时的注意事项
(1)表示力的方向的箭头,一定要画在线段的末端,不可随意画在线段的其他部位。
(2)力的作用点要画在受力物体上,不要画在施力物体上。
(3)力的标度可根据实际情况确定,但是,在同一物体上画几个力时,只能选同一个标度。
(4)如果有几个力作用在同一物体上,可用下标阿拉伯数字或文字表示,如“F1”“F2”“F推”“F拉”。
考点五、重力
1.现象探究:地球附近的物体受到地球的吸引
现象
苹果下落
抛球落地
水向低处流
现象
分析
苹果受到地球的吸引作用,所以落向地面
球受到地球的吸引作用,所以落向地面
水受到地球的吸引作用,所以总是从高处流向低处
归纳
在地球附近的物体,都受到地球的吸引作用
2.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。
【注意】
(1)地球上的所有物体都受到重力的作用,不管质量大还是小,都受重力作用。
(2)重力是由于地球的吸引而产生的,但重力不是地球的吸引力,它只是地球吸引力的一个分力。
(3)重力是非接触力,同一物体在空中也同样受到重力作用。
(4)重力的施力物体是地球,受力物体是地球附近的物体。
3.重力的方向
(1)探索活动:重力的方向
探索
活动
将装有染色水的水槽放在铁架台底座上,用细线将小球悬挂在铁架台的横杆上,让小球浸入水中。待小球静止时,观察细线与水面之间的夹角
再把铁架台倾斜一定的角度,待小球静止时,观察细线与水面之间的夹角
现象
细线与水面之间的夹角为90°
细线与水面之间的夹角为90°
归纳
重力的方向总是竖直向下的(即垂直于水平面向下)
【注意】
重力的方向不可说成垂直向下,竖直向下和垂直向下的含义是不同的。
①“竖直向下”是与水平面垂直向下的方向,如图所示中重力G的方向。
②“垂直向下”是垂直于支持面向下,如图中力F的方向。只有当物体在水平支持面上时,竖直向下与垂直向下才是相同的。
(2)应用:如图所示。
砌墙时,利用重垂线来检查所砌墙壁是否竖直
利用水平仪检查桌面、窗台等是否水平
利用重垂线检查相框是否挂正
4.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,对整个物体而言,我们可以认为它的重力作用在某一个点上,这个点叫作物体的重心。
注意:重心不一定在物体上,如一个均匀的圆环,重心就不在圆环上,而在圆环的环心。
(2)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。如均匀球体的重心在它的球心上;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得到。如图所示,先在A点把物体悬挂起来,物体静止时,物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上,所以物体
的重心一定在通过A点的竖直线AB上,然后在另一点C把物体悬挂起来,同理知,物体的重心一定在通过C点的竖直线CD上,AB和CD的交点O就是薄板状物体重心的位置。
拓展: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。
重力图示的画法
(1)先在物体上找到物体的重心,再选定标度。
(2)从重心开始画出竖直向下的线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度。
(3)在线段的末端标上箭头,并在箭头旁边标出重力的符号和大小(如图所示)。
5.探索活动:重力的大小与质量的关系
【实验器材】弹簧测力计、质量均为100g的钩码4个。
【实验过程】用弹簧测力计依次测出1~4个钩码受到的重力,把测量结果记录在下表中。
钩码数1个
1
2
3
4
质量/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
重力/N
0.98
1.96
2.94
3.92
匮量/(N·kg⁻¹)
9.8
9.8
9.8
9.8
【分析数据】以质量为横坐标,重力为纵坐标,建立平面直角坐标系,根据表格中的数据在坐标系中描点,连接这些点,发现重力一质量图像是一条过原点的倾斜直线,如图所示。
【实验结论】物体受到的重力跟它的质量成正比。地球表面附近的物体,其重力和质量的比值大约是9.8N/kg。则上述结论可表示为,即G=mg。
【注意】(1)公式“G=mg”中各个物理量必须用国际单位,m的单位是kg,G的单位是N,g的单位是Nkg。
(2)对公式“G=mg”的理解:
①物体所受重力与质量成正比,不能说成物体的质量与它受到的重力的大小成正比。
②g在不同的位置其大小是不同的,其取值随所在纬度的增加而增大,在赤道最小,在两极最大,在地球表面附近g=9.8N/kg,其物理意义是质量为1kg的物体在地球表面附近所受重力为9.8N。粗略计算时,g值也可以取10Nkg。
③g在不同的星球上取值是不同的,如在月球上:
易错点与提高
1.分不清施力物体和受力物体。
由于力的作用是相互的,所以施力物体和受力物体是相对而言的,应视情况而论。例如用力拍皮球时,手也很疼。皮球运动状态改变的施力物体是手,受力物体是皮球;手感到疼的施力物体是皮球,受力物体是手。
2.弄错影响弹力大小的因素。
对于同一根弹簧,在弹性限度内,弹力大小与其伸长(缩短)的长度有关,与弹簧本身长度无关。
3.误认为质量与重力成正比。
应该说重力与质量成正比。质量是物体的一种属性,它不随物体的位置或受力的改变而改变。
巩固练习
1.如图是奥运会“皮划艇静水”项目体育图标。运动员用船桨向后划水时皮划艇就会向前运动,那么使皮划艇前进的力的施力物体是( )
A.船桨 B.水 C.运动员 D.皮划艇
2.关于g=9.8牛/千克所表示的物理意义,相关说法中正确的是( )
A.质量是9.8千克的物体受到的重力是1牛
B.质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛
C.1千克=9.8牛
D.物体受到的重力是其质量的9.8倍
3.下列受力分析正确的是 ( )
A.传送带上的物体
B.踢出的足球
C.被磁铁吸引的小铁球
D.物体对斜面的压力
4.古诗词中蕴含丰富的物理知识。下列关于力的说法错误的是( )
A.成语“孤掌难鸣”说明一个物体不会产生力
B.“以卵击石,自不量力”说明只有鸡蛋受到力的作用
C.“飞流直下三千尺”说明水受到重力的作用
D.“风吹草低见牛羊”说明草受到力的作用
5.小金为了探究拔河比赛取胜的秘密,做了如图所示的实验。实验一中,甲、乙两人站在地上,分别用100 N的拉力拉绳子,结果两人正好处于相持状态。实验二中,甲站在一平板小车上,乙站在地面上,分别用50 N的力拉绳子,甲被乙向右拉动(不计绳重及弹簧测力计自重)。下列说法中,正确的是( )
A.实验一中弹簧测力计的读数大于 100N
B.实验一中甲受到地面的摩擦力比实验二中小车受到地面的摩擦力大
C.若实验一中甲失利,则两人中与地面间的摩擦力较小的是乙
D.实验二中甲被拉动前的未动时刻,乙对绳的拉力大于甲对绳的拉力,可以用100 N的拉力拉动平板小车上的甲
6.某实验小组的同学对A、B两根橡皮筋进行探究,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码,如图甲,记录橡皮筋受到的拉力F 和橡皮筋伸长量之间的关系如图乙所示。下列说法中正确的是 ( )
A.分别用这两根橡皮筋制成测力计,橡皮筋B制成的测力计测量的精确度更高
B.将本实验中两根橡皮筋并列起来一起使用,能够测力的最大值为25N
C.将本实验中两根橡皮筋串接起来一起使用,能够测力的最大值为10N
D.当在两根橡皮筋上都悬挂重为8N的物体时,橡皮筋A 的伸长量为8cm
7.画出静止在竖直墙角的篮球的受力情况。
8.力的作用效果与哪些因素有关呢?小敏做了四次实验:将一个弹性较好的钢片一端固定在O点,分别在钢片上施加一个力,观察力的作用效果,如图所示。
(1)实验时,通过 来反映力的作用效果大小。
(2)比较甲、丁两图,小敏得出结论:力的作用效果与力的 有关。
(3)比较乙、丙两图,小敏得出结论:力的作用效果与力的大小有关。该结论 (选填“正确”或“不正确”),其原因是 。
9.在探究“重力的大小跟什么因素有关”的实验中,得到如表数据:
m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
G/N
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
5.88
(1)本实验中用到的测量器材有: 。
(2)分析表中数据可知:物体的质量为0.7kg时,它受到的重力是 N。
(3)以下四个图象中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是 。
10.在探究“重力的大小跟什么因素有关”的实验中,按照图甲所示,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在下面的表格中。
质量m/g
100
200
300
500
重力G/N
1
2
3
4
5
(1)把表格中的空格填写完整。
(2)图甲中弹簧测力计的示数为 N。
(3)根据表格中的实验数据,在图乙中画出重力与质量的关系图像。
(4)由此可知物体所受的重力跟质量成 。
(5)若测力计水平校零后去测重力,则测量值比真实值偏 。若测力计倒过来,用挂环吊物体测重力,测量值比真实值偏 。
11.一辆自重为5×104N的货车装载着20箱货物,每箱货物的质量是400kg,行驶到一座立有限重标志牌的桥前,标志牌如图所示。回答下列问题:
(1)这辆货车和货物的总质量为多少?
(2)这辆车能安全过桥吗?若不能,则需要卸下几箱货物?
12.月球对它表面附近的物体也有引力,这个力大约是地球对地面附近同一物体引力的1/6.若一个身着装备的航天员达到月球表面,月球对他的引力约为150N,则
(1)这个宇航员在地球上,地球对他的引力约为多少牛?
(2)这位宇航员连同装备的总质量约为多少?(g地取10N/kg)
参考答案
1-5.BBCBB 6.C
7.
8.(1)钢片的弯曲程度;(2)方向;(3)不正确;没有控制作用点相同。
9.(1)天平,弹簧测力计;(2)6.86;(3)A。
10.(1)400;(2)2.0;
(3)解:如答图所示:
(4)正比;
(5)大;大。
11.(1)解:货车的质量:
货车和货物的总质量为m总=m+m货=5000kg+20×400kg=13000kg=13t
(2)解:因为 13t>10t,所以这辆车不能安全过桥。
需要卸下货物的箱数: ,所以需要卸下8箱货物。
12.(1)G地=150N×6=900N ;(2)m=G地/g=900N/(10N/kg)=90kg 。
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