专题02 力与运动及压力和压强分析 5大题型34题(期中专项训练)八年级科学上学期新教材浙教版
2026-10-22
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内容正文:
专题02 力与运动及压力和压强分析
基础·固本强基
题型1力的存在
题型2弹力和重力
题型3运动和力的关系
提升·进阶突破
题型4摩擦力
题型5压力、压强
基础·固本强基题型1力的存在(共7小题)
【模型】力不能脱离物体存在,必须同时有施力物体、受力物体。力能改变物体形状(形变)。力能改变物体运动状态,包括速度大小改变和运动方向改变。试题中常考判断力是否存在、力的三要素、力的估测、区分相互作用力等。
【方法】1.正确理解力的概念
(1)施力物体和受力物体是相对的,要根据力进行确定;
(2)力并不是一定要接触才能发生,即使不接触的两个物体也可以发生力的作用,例如磁铁等
2.要改变物体的运动状态或形状,就一定要对物体施加力的作用
(1)运动状态的改变可分为:
①物体运动快慢的改变.即物体由静止到运动或由运动到静止,由快变慢或由慢变快等.如汽车加速运动,或汽车刹车.
②物体运动方向的改变.如匀速圆周运动发生了运动状态的改变,因为它的运动方向时刻在改变.
(2)物体形状的改变.如弹簧受到压力会缩短,受到拉力会伸长;气球受到压力会变扁.
3.平衡力与相互作用力辨析
平衡力与相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,不同的是两个平衡力必须作用在同一个物体上,相互作用力是作用在两个物体上。
用平衡力解题时,要注意运动的方向性。一般需从水平和竖直两个方向分析物体的受力情况。
1.(温州校级期中)小明在学习了火箭发射的原理后,利用“力的作用是相互的“自制了“空气动力马达”(如图),吸管1与吸管2中间连通,先将吸管Ⅰ的一端与吸管2的a、b两端均密封,再将吸管2的两端各自剪出一个小口,往吹气端吹气后,从学生视角看吸管2会顺时针转动,为了实现上述设计,下列开口方向正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2025秋•杭州校级期中)《天工开物》中记载着一种农业生产汲水装置——辘轳(如图所示),由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。提水时,手握在B处比握在A处更容易使大轮转动,从而提起水桶。这说明了力的作用效果与( )
A.力的大小有关 B.力的方向有关 C.力的作用点有关 D.施力物体有关
3.(2025秋•上城区校级期中)如图所示是工人带着手套用扳手拧螺栓的情景,下列说法中不正确的是( )
A.戴手套可以减小扳手对手的作用效果,避免手受伤。
B.戴手套可以减小扳手对手的压力,避免手受伤
C.手对工具施力,工具对手也会产生力的作用,说明力的作用是相互的
D.在扳手末端用力更容易拧开螺栓,因为力的作用点会影响力的作用效果
4.(2021春•义乌市期中)如图所示,甲、乙两弹簧秤的示数均为1.1N,以下说法正确的是( )
A.手对甲的挂钩的拉力与手对乙的拉环的力是相互作用力
B.手对甲的挂钩的拉力与钩码所受重力大小相等
C.手对乙的拉环拉力与钩码对挂钩的拉力是一对平衡力
D.在乙图中利用弹簧测力计可直接测量出钩码的重力
5.(2025秋•钱塘区期中)在以“力”为主题的辩论赛中,正方和反方都提出了许多观点,小科同学对他们的观点进行归纳整理,结果如表所示。其中正方和反方正确的观点分别有________、________(填序号)。
正方
反方
①两个物体相互接触,就一定有力的作用
②两个物体相互接触,不一定有力的作用
③两个物体不接触,一定没有力的作用
④两个物体不接触,也可能有力的作用
⑤力不能脱离物体而单独存在
⑥力可以脱离物体而单独存在
⑦力的产生总涉及两个物体
⑧一个物体也可以产生力的作用
6.(2025秋•拱墅区校级期中)某同学在使用已调好的弹簧测力计来测量物体的重力时,由于粗心大意,将物体挂在了拉环上,用手提起了挂钩,测量结果如图所示。问:弹簧测力计的示数为________N。测量结果________。(选填“偏大”“不变”或“偏小”)
7.(2025秋•西湖区期中)在探究压力作用效果与哪些因素有关时,小科猜想“压力作用效果可能与压力大小和受力面积有关”,为验证“压力作用效果是否与受力面积有关”,小科采用如图甲和图乙两种方法静止在两手指间的铅笔来进行实验,请分析回答下列问题:
(1)图________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)中铅笔受到了平衡力的作用。
(2)图________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)的方法能验证“压力作用效果是否与受力面积有关”的猜想。
题型2 弹力和重力(共8小题)
【模型】弹力是物体发生弹性形变后要恢复原状而对与它接触的物体产生的力,压力、支持力、拉力本质上都属于弹力,方向与形变方向相反。弹簧类问题遵循“在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”。
重力为 G=mg,方向竖直向下(指向地心,不是“垂直于接触面”),作用点在重心,形状规则、质量分布均匀的物体重心在几何中心;g随位置改变(月球上约为地球的 1/6),而质量是物体本身的属性,不随位置、形状、状态改变。
试题中常考弹力有无与方向的判断、弹簧(测力计)读数与图像取信息、重力方向的画法、月球(太空)情境中质量与重力的区分、G-m 图像求 g、力的三要素对作用效果的影响。
【方法】1. 弹力有无的判断方法
(1)物体是否直接接触,若不接触一定没有弹力。
(2)接触处是否相互挤压或拉伸,只有接触且相互挤压或拉伸才能产生弹力。
(3)可先将接触物体撤去,判断研究对象是否能维持现状。若能维持现状则接触物体对研究对象没有弹力;若不能维持现状则有弹力。可见接触物体对判断研究对象是否能维持现状起着举足轻重的作用。
2.弹簧(测力计)类问题抓“伸长量”
(1)注意是伸长量ΔL=L-L0而不是弹簧长度;
(2)弹簧两端同时受大小为 F 的拉力(或压力)时,其示数仍为 F 而不是 2F;
(3)“拉”与“压”形变量相同而效果不同,说明力的作用效果与力的方向有关,这是力的三要素考点。
3.重力方向永远“竖直向下”。
4.G=mg 的计算与“质量不变”辨析
(1)先看清 g 的取值,代入时带单位;
(2)把弹簧秤(物体)带到月球,质量不变、重力变为1/6;
(3)G-m 图像是过原点的直线,斜率就是 g。
5.估测题用:一个鸡蛋约 0.5N、一名中学生约 500N、物理课本约 2~3N、一枚硬币约 0.05N,先估后算,排除数量级离谱的选项。
1.(2025秋•浙江期中)新会区某学校创新性引入蹦床项目,并成功申请为江门市蹦床运动训练基地,下图为某学生在进行蹦床训练的情境示意图,以下说法正确的是( )
A.人和蹦床接触后,蹦床产生弹性形变,人没有产生弹性形变
B.人在起跳腾空后,仍然受到蹦床的弹力
C.人降到最低点时,受到蹦床的弹力最大
D.使蹦床向下凹陷的力是人的重力
2.(2025秋•杭州校级期中)在探究弹簧长度与力的关系时,选取甲、乙、丙、丁完全相同的四根弹簧,将甲、乙弹簧左端固定在墙上,用大小为F的力拉甲的右端,用大小为F的力压乙的右端,在丙弹簧左右两端施加大小为F的拉力,在丁弹簧左右两端施加大小为F的压力,四根弹簧都水平静止,如图所示,此时四根弹簧的长度分别是L甲、L乙、L丙、L丁,则( )
A.L甲=L乙=L丙=L丁 B.L乙=L丁<L甲=L丙
C.L甲=L乙<L丙=L丁 D.L丁<L乙<L甲<L丙
3.(2025秋•西湖区期中)图甲是我国高超音速导弹“东风﹣17”从发射到击中目标的轨迹示意图,具有突防能力强,难以拦截的特点。图乙中能正确表示导弹到达最高点时所受重力方向的是( )
A.① B.② C.③ D.④
4.(镇海区校级期中)如图,AB是一个略向左下倾斜的轨道,轨道由两根小木棒组成,两根小木棒在A端的距离大,B端的距离小。现将一个两头尖、中间大的滚动体由C处自由释放,则我们可以观察到的现象( )
A.滚动体向高处A端滚动
B.滚动体向低处B端滚动
C.滚动体停在C处不动
D.以上三种情况都有可能发生
5.(2025秋•义乌市校级期中)如图为实验室的一种弹簧秤。把物体挂在弹簧秤上处于静止时,从左边刻度(单位为牛顿)可以测出物体重力的大小,从右边刻度(单位为克)可以测出物体在地球上的质量近似值,如果把该弹簧秤拿到月球上使用(已知同一物体在月球上的重力是地球上的六分之一),下列刻度的重新标法正确的是( )
左边
刻度线
左边刻度线
对应的数值为
右边
刻度线
右边刻度线
对应的数值为
A
不变
原值不变
不变
原值的六倍
B
不变
原值的六倍
不变
原值不变
C
不变
原值不变
不变
原值的六分之一
D
不变
原值的六分之一
不变
原值不变
A.A B.B C.C D.D
6.(2025秋•金华期中)如图所示,在桌面上固定一根弹簧,分别用手“拉”和“压”弹簧,使弹簧的形变量相同。
(1)两次实验中力的作用效果不同是由于力的________(填“大小”“方向”或“作用点”)不同。
(2)如图a,在弹性限度内,手拉弹簧的力越大,弹簧的伸长量越大,根据此原理制成了________________。
(3)图b中,手压弹簧时也会感受到弹簧反抗压缩的作用,这种力叫作________。
7.在2023年10月7日进行的杭州亚运会女排决赛中,中国女排3:0战胜日本女排,以6战全胜的战绩夺得冠军。女排姑娘们热身训练刚开始时用的是普通排球,后改用气排球,弹性更好,不易伤人。经查阅资料可知,普通排球和气排球的信息如表所示。
排球种类
材料
质量(g)
圆周(cm)
普通排球
羊皮、人造革、橡胶
约220~270
约60
气排球
软塑料
约120
约75
(1)由此引起了小桐的疑问:排球的弹性大小与哪些因素有关呢?经科学兴趣小组讨论,提出了以下几个猜想。
猜想1:排球的弹性可能与球的型号有关。
猜想2:排球的弹性可能与球的材料有关。
猜想3:________。
(2)小桐设计了一个探究影响排球弹性因素的实验活动,如图所示,将相同的排球充气后置于同一高度静止自由释放,小桐通过观察________________________________来比较排球的弹性大小。该实验探究了排球的弹性大小与球的________是否有关。
8.(2025秋•金华期中)如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备地一月遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5米,质量为120千克。图乙为月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。请回答(g地取10N/kg):
(1)月球车在地球上受到的重力为________牛,其施力物体是________。
(2)在地球上重80牛的物体随月球车被送到月球上时的质量和受到的重力分别是多少?
题型3运动和力的关系(共5小题)
【模型】本题型围绕“力与运动的关系”建模,包含四个模型
①牛顿第一定律模型:一切物体在没有受到外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态——力不是维持运动的原因,而是改变运动状态的原因,该结论是在斜面实验基础上推理得出的(理想实验法);
②惯性模型:物体保持原来运动状态不变的性质,只由质量决定,与速度大小、是否受力无关,惯性不是力;
③运动状态与受力的对应模型:静止或匀速直线运动⇔受平衡力(合力为 0),速度大小或运动方向任一改变⇔受非平衡力;
④“力全部消失”推理模型:看该时刻物体的速度,原来运动则沿当时速度做匀速直线运动,原来静止则保持静止。试题常考抛体与曲线运动的受力分析、惯性现象解释、运动状态是否改变的判断、参照物选择、以及反应距离与制动距离的表格数据分析。
【方法】1.“三看”判断运动状态与受力关系
一看速度大小是否改变,二看运动方向是否改变,三看是否处于静止或匀速;只要有一项在变,就是受非平衡力(如篮球离手后的曲线运动、起跳上升过程)。
2.“力全部消失”三步推理:确定研究对象→读出该时刻的速度→原来有速度就沿该速度做匀速直线运动,原来静止就保持静止;绝不能写成“立即停下来”或“慢慢停下”。
3.惯性解释题用固定句式:“物体原来处于……状态,当……突然改变时,由于惯性仍要保持原来的……状态,所以出现……现象”,如刹车人前倾、跳远助跑、拍打除尘。
4.表格与图像信息题(停车距离)
先明确停车距离=反应距离+制动距离;反应距离与速度成正比(反应时间不变),制动距离随速度增大而增加得更快;结论落到“限速行驶、保持车距、雨天路滑制动距离变长”的实际意义上。
5.避开概念陷阱
惯性只与质量有关,不能说“速度越大惯性越大”“受到惯性的作用”“惯性力”;物体不受力时同样可以做匀速直线运动;“运动需要力来维持”是错误观点。
1.(2025秋•仙居县期中)2024年4月9日,第二届诸暨“村BA”拉开序幕,全市311支球队、超4000名运动员参加比赛。篮球场上,运动员起跳投篮,篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示,下列分析不正确的是( )
A.手用力向前抛出篮球说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上
C.篮球运动到最高点时,如果一切外力突然消失,篮球将保持静止
D.手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力
2.(2025秋•上城区校级期中)如图所示,一个小球被竖直抛向空中,上升过程中经过A点到达最高点B点。如果小球到达A点处时,所受的力突然全部消失,它将( )
A.立即静止在空中A点
B.继续向上运动一段,最后静止在B点处
C.以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点
D.继续向上运动一段,到达B点处后匀速直线向下运动
3.(2025秋•上城区校级期中)2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26日5时04分,在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”,欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫空间站。随后,两个航天员乘组面向镜头向牵挂他们的全国人民报平安(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.载人飞船在升空的过程中惯性增大
B.“天宫”空间站处于平衡状态
C.地球对“天宫”空间站有吸引作用
D.空间站内无法用弹簧测力计测量拉力大小
4.(2025秋•鄞州区校级期中)在2025年九三阅兵中,天安门上空飞过的战斗机编队受阅。关于飞行的战斗机以下说法正确的是( )
A.为了方便空中加油机对其加油,加油时战斗机应在空中悬停
B.战斗机加速升空时,其受到的惯性增大
C.战斗机对空气向后的推力与空气对战斗机向前的推力是一对相互作用力
D.匀速飞行时,战斗机受到的重力与战斗机对地球的引力是一对平衡力
5.(2023春•柯桥区期中)汽车司机驾车行驶时,常因发现意外情况而紧急刹车,这时汽车通过的距离叫做停车距离。停车距离可以分为反应距离和制动距离两个部分。司机从看到情况到操纵制动器所通过的距离叫做反应距离。当司机制动刹车后,汽车还会继续滑行一段距离,叫做制动距离。下表是一辆保养良好的汽车在干燥公路上以不同的速度行驶刹车后,测得的反应距离和制动距离。
速度(千米/时)
反应距离(米)
制动距离(米)
停车总距离(米)
40
7
8
15
50
9
13
22
60
11
20
31
80
15
34
49
100
19
54
73
(1)刹车后,汽车会停下来,这说明________ ________ ________ ________ ________。
(2)分析上表数据,可知影响汽车制动距离的主要因素是________ ________。
(3)根据所学知识,你认为汽车停车总距离的大小可能还________ ________ ________ ________有关。
提升·进阶突破
题型4摩擦力(共7小题)
【模型】摩擦力问题的核心模型有五个
①产生条件模型:接触面粗糙、相互挤压、有相对运动或相对运动趋势,三者缺一不可;
②滑动摩擦力大小模型:滑动摩擦力f 只由压力大小和接触面粗糙程度决定,与速度、接触面积、拉力大小无关;
③静摩擦力模型:方向与相对运动趋势相反,大小由二力平衡决定(随外力变化,不超过最大静摩擦);
④增大与减小摩擦的方法模型:增大——增大压力、增大粗糙程度(轮胎花纹、湿毛巾防滑、刹车捏紧);减小——减小压力、使接触面更光滑、加润滑油或使接触面分离、用滚动代替滑动;
⑤改进实验模型:木块保持静止而拉动下方长木板(或用传送带+力传感器),此时测力计示数仍等于滑动摩擦力,且不必控制匀速、读数稳定。
试题常考摩擦力有无与方向的判断、水(油)对摩擦的双重影响、探究 f 与速度/压力/粗糙程度的图像数据分析、增大减小摩擦的实例辨析,以及草地冰壶、轮胎花纹等项目化设计。
【方法】1.先定“研究对象+参照面”,再判方向
摩擦力一定沿接触面,与相对运动(趋势)方向相反,而不是与“运动方向”相反;人走路、传送带把货物由低送高时,摩擦力就是动力,方向与运动方向相同。
2.判断大小走两条路
静止或匀速直线运动→用二力平衡反求f;有加速度或拉力突变→滑动摩擦力仍按“压力、粗糙程度”判断,不随拉力、速度改变。
摩擦力分析示意图
水平拉物体 竖直方向静止物体 静止在斜面上的物体
3.实验操作规范表达
传统装置必须“沿水平方向匀速直线拉动木块”,示数才等于摩擦力;改进装置(拉动长木板、传送带带动木板而木块不动)不需要匀速,力传感器示数即滑动摩擦力大小。
4.控制变量与结论句式
探究 f 与压力关系时保持粗糙程度相同,探究 f 与速度关系时保持压力与粗糙程度相同;结论统一写成“在……一定时,压力越大(接触面越粗糙),滑动摩擦力越大”。
5.项目化设计题(冰壶、轮胎、鞋底)
先明确目的(增大还是减小摩擦)→选择材料与结构(粗糙底面/光滑底面、滚动代替滑动、花纹深度)→写出测量方法(弹簧测力计匀速直线拉动读数、比较滑行距离)→最后给一条可评价的改进理由。
1.(2025秋•西湖区期中)如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块能冲上斜面是因为受到惯性的作用
B.木块在 A 点时受到的摩擦力等于木块的重力
C.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
D.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而增大
2.(2026秋•镇海区校级同步)两人一起使力推车。其中甲站在地面上推车,乙站在车上推车,如图所示。如果甲和乙的脚底都不打滑,车若被推动,请问这算谁的功劳?________(选填“甲”或“乙”或“甲和乙都有贡献”);如果甲和乙的脚底是光滑的,车若被推动,请向这算谁的功劳?________ _______________________(选填“甲”或“乙”或“甲和乙都有贡献”)。
3.(2025秋•金华期中)如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备地一月遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5米,质量为120千克。图乙为月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。请回答(g地取10N/kg):
(1)月球车在地球上受到的重力为______________________牛,其施力物体是________。
(2)在地球上重80牛的物体随月球车被送到月球上时的质量和受到的重力分别是多少?
4.(2025秋•浙江期中)小科家有个罐头(如图甲),瓶盖因太紧而拧不开,于是小科在瓶盖外包上毛巾,再用力拧,毛巾打滑,瓶盖还是没动。爸爸让他换一条湿毛巾试试,果然湿毛巾不再打滑,瓶盖打开了,由此他觉得水有助于增大摩擦力,但为什么许多公共场合的地面在用水清扫过后会摆放“小心地滑”的牌子(如图乙所示)。水到底是增大摩擦力还是减小摩擦力呢?为了解决困惑,小科设计了如图丙所示的实验:在水平桌面上放置一块玻璃板,在玻璃板上滴不同滴数的水并涂匀,立即用弹簧测力计拉着木块在玻璃板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,并记录数据如表所示:
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
水的滴数
4
8
12
16
20
24
28
32
36
拉力/N
3.3
3.4
3.8
4.0
3.1
2.8
2.6
?
2.6
(1)请你推断:当水的滴数为32时,摩擦力大小为________N。
(2)实验时用弹簧测力计拉着木块很难做到匀速,在不更换实验装置的情况下,小科想到另一种测摩擦力的方法:用弹簧测力计拉着木块保持不动,_______________________________(填具体操作方法),即可通过弹簧测力计的示数读出摩擦力大小。
(3)根据实验数据得出的结论是:________________________________。
(4)请解释人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒的原因:___________________________________________
________________________________________________________________________________。
5.(2025秋•拱墅区期中)学习过摩擦力以后,小明同学想探究“滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小”之间的关系,为了提高实验的精准度,小明选用了如图甲所示的装置,该装置通过驱动装置带动传送带运动,木块保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小。
(1)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了:________________________________。从图甲中可知木块受到摩擦力的方向是________________。
(2)图乙是该同学绘制的不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可得到的结论是________________________________________________________________________________。
6.(温州校级期中)学校要在绿面足球场上举办一场草地冰壶比赛,某学习小组想自制一款草地冰壶,请你帮助他们完善方案设计。
冰壶款式
质量/千克
底部与赛道总接触面积/厘米2
A款
1.8
300
B款
2.1
350
C款
2.4
320
(1)为了更好地制作合适的冰壶,学习小组做了市场调查,发现市面上主要有如图所示的两款冰壶。甲款底部为大理石材质,适合专业运动员在光滑的冰面上使用;乙款底部装有滚珠,则乙款更适合在粗糙的旱地赛道上使用的理由是______________ ________________ ___________________________。
(2)学习小组用较光滑平整的塑料做底面,制得了三款冰壶,上表是它们的基本参数(表中各款冰壶与赛道的接触面材料相同)。为了尽可能降低冰壶对草皮的破坏,学习小组希望从中选出一款压强小且摩擦力小的冰壶作为比赛用具,请帮助学习小组选出最合适的一款(写出分析、计算过程)____________。
(3)选出最合适的冰壶后,它在水平草地上滑行时受到的摩擦力有多大呢?请你设计简单实验进行测量(提供器材:弹簧测力计、绳子,其余材料自选)_________ ________________ _______________________。
7.(2025秋•西湖区期中)随着人们健康意识和环保意识的不断增强,骑山地自行车已经成为一种时尚。小明骑山地自行车出行,如图所示,他的山地自行车的相关数据见表。(g取10N/kg)
车架材料
碳纤维
车架体积/cm3
2500
车架质量/kg
5
整车质量/kg
12
单轮接触地面面积/cm2
5
(1)求这辆山地自行车车架的重力?
(2)质量是50kg的小明骑着这辆自行车在水平路面上行驶时受到的摩擦力大约是总重的0.05倍,求此时自行车受到的摩擦力是多少?
(3)小明骑行时,自行车对地面的压强为多少?
题型5压力、压强(共7小题)
【模型】压强部分包括4个模型
①压力与压强定义模型:压力垂直作用于接触面,只有放在水平面上时才有 F=G;压强 p=F/S 表示压力的作用效果;
②增大与减小压强模型:增大——增大压力或减小受力面积(刀刃磨薄、压路机碾子重);减小——减小压力或增大受力面积(履带、宽书包带、铁轨下垫枕木);
③液体压强模型:p=ρgh,只与液体密度和深度有关,同一深度向各方向压强相等,深度从自由液面竖直向下量;
④传压模型:固体大小不变地传递压力(图钉),密闭液体(气体)大小不变地传递压强——帕斯卡原理 F1/S1=F2/S2(千斤顶),气体压强差可产生很大压力(气压驱动电梯、吸盘挂钩)。
试题常考实例辨析、橡皮膜凸起程度与深度和密度的关系、多点压强大小排序、气压差与受力平衡的综合计算,以及帕斯卡原理实验的数据分析与比例计算。
【方法】1.压强计算
计算公式:通用公式:(适用于所有固体,核心公式)
推导公式:当固体放在水平面上时,压力F=G=mg(重力等于压力),因此(最常用,无需额外计算压力)。如圆柱体、正方体、长放体等放在水平面上,有
液体压强计算公式(浙江科学不做要求):
2.压强分析题先分“固体还是液体”
固体:先找压力 F(水平面上 F=G),再比受力面积 S,用 p=F/S 逐项判断;
液体:只比 ρ 与 h,用 p=ρgh;
液体对容器底的压力不一定等于液重——口大则 F<G液,口小则 F>G液,柱形容器才有 F=G液。
3.“深度”的正确取法
深度是从自由液面竖直向下到该点的距离,不是到容器底的距离;比较甲、乙、丙三点时,先在图上标出各自深度再排序。
4.橡皮膜凸起程度类问题
凸起更明显=该处压强更大,可行的做法是增大压强:继续加水增大深度、换用密度更大的液体、把装置往下移。
5.气压差与电梯类综合题
先算压力差 F=(p下-p上)S,再按运动方向列平衡式:匀速上升时 F=G+f,匀速下降时 G=F+f;摩擦力方向始终与运动方向相反,容易被漏掉。
1.(2025秋•兰溪市校级期中)如图所示的实例中,是为了减小压强的是( )
A.吸管一端做成尖形 B.压路机的碾子很重
C.书包带做得较宽 D.盲道上有凸起的圆点
2.(2025秋•绍兴期中)如图,往柱状容器内注入一定量的水,可观察到橡皮膜向外凸起,要使橡皮膜凸起程度更加明显,以下方法可行的是(已知:ρ酒精<ρ水)( )
A.将水换成等体积酒精
B.往容器中增加水量
C.换成横截面积更大的容器
D.转动容器使侧孔朝左
3.(2025秋•龙港市期中)潮汐发电是利用涨潮、落潮时水坝两侧形成的水位差来发电的。如图为某时刻潮汐发电站的水位示意图,则甲、乙、丙三点的液体压强大小关系为( )
A.p甲=p丙>p乙 B.p甲=p丙<p乙 C.p甲=p乙>p丙 D.p甲=p乙<p丙
4.(2026春•义乌市期中)阿根廷工程师设计了一款新型家用电梯,该电梯外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压驱动。需要上楼时,抽气泵启动,抽走顶部空气,此时底部与顶部就会形成气压差,底部空气推动电梯室往上升,需要下楼时,顶部充气,气压增大,使电梯往下降。底部高压区始终与外界连通,外界大气压为1×105Pa,电梯室质量为100kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为200N,底部和顶部面积均为0.9m2.(g=10N/kg)
(1)气压差形成的压力差为多少N,可使空载的电梯匀速上升?
(2)若质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为多大?
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少?
5.(2025秋•婺城区校级期中)当用手按图钉帽时,图钉能大小不变地将压力传递至图钉尖,使图钉进入墙壁中.那么当液体受压时,也会有上述现象吗?小明对此作了如下猜想:液体受压时也能大小不变地传递压力.他设计了如图1所示的装置来探究.容器中利用两个活塞(自重、摩擦不计)封装着若干液体,在两边活塞上加砝码M,使两边平衡.改变砝码质量,将数据记录在表一中,S1S2分别为两个活塞的横截面积。
表一:S1=10cm2、S2=40cm2
次数
M1(kg)
F1(N)
M2(kg)
F2(N)
1
0.1
0.98
0.4
3.92
2
0.2
1.96
0.8
7.84
3
0.3
2.94
1.2
11.76
(1)从表1中的数据可知,小明的猜想是________的(选填“正确”或“错误”)。
(2)联系表1中的F和S,可知密闭液体大小不变传递的是________。
(3)根据上述结论,填写表2的空格:________。
表二:S1=10cm2、S2=600cm2
次数
F1(N)
F2(N)
1
20
▲
(4)如图2,左右两人都将活塞往对方推,两人的力气差不多大,这场比赛的结果是________边(填“左”或“右”)的人将获胜。
6.(2025秋•慈溪市校级期中)五一放假小科一家去野生动物园游玩,在路上车胎扎到了钉子,严重漏气需要换上备胎。小科爸爸利用千斤顶轻轻松松地将重达1500kg的汽车抬起,小科很是好奇,能否自己做一个简易的千斤顶呢?
【探寻千斤顶原理】
(1)如图一所示用60N的水平推力去压图钉,石灰墙的墙面受到的压强较大,很快就出现了裂缝。已知图钉尖端的面积是0.3mm2,则墙面受到的压强是________帕。
(2)那么液体是否也有类似的效果呢?小科查阅资料发现,1648年帕斯卡在阳台上仅用几杯水通过细管就能将楼下密闭的木桶压裂(如图二所示)。从液体压强的角度解释,木桶被压裂的原因是________________
________________________________________________。小科进一步查阅后发现了液体传压的特点:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
【初建千斤顶演示模型】
(3)小科思考后,组装了如图三所示的千斤顶模型,用来实现通过较小力来产生较大力的效果。若在B端用500N的力去抬起放置在A端1500kg的汽车,则大小活塞的面积之比为________。
(4)按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,可能存在的不足是________________________ 。(写出一条即可)
7.(2025秋•上城区校级期中)陕汽是我国著名的重工企业。它生产的某型号载重卡车的技术参数如表,当它匀速行驶所受的摩擦力是其总重的0.2倍。请分析计算:(g取10N/kg)
卡车型号
ZJS25GJB2
自重
2×104kg
最大载货量
4×104kg
满载行驶时轮胎与地面的接触总面积
0.6m2
行驶时的最大速度
90km/h
(1)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是多少?
(2)卡车满载时对地面的压力?
(3)已知一座大桥的路面能受到的最大压强为9×103Pa,判断该卡车满载时能否安全通过这座大桥?
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专题02 力与运动及压力和压强分析
基础·固本强基
题型1力的存在
题型2弹力和重力
题型3运动和力的关系
提升·进阶突破
题型4摩擦力
题型5压力、压强
基础·固本强基
题型1力的存在(共7小题)
【模型】力不能脱离物体存在,必须同时有施力物体、受力物体。力能改变物体形状(形变)。力能改变物体运动状态,包括速度大小改变和运动方向改变。试题中常考判断力是否存在、力的三要素、力的估测、区分相互作用力等。
【方法】1.正确理解力的概念
(1)施力物体和受力物体是相对的,要根据力进行确定;
(2)力并不是一定要接触才能发生,即使不接触的两个物体也可以发生力的作用,例如磁铁等
2.要改变物体的运动状态或形状,就一定要对物体施加力的作用
(1)运动状态的改变可分为:
①物体运动快慢的改变.即物体由静止到运动或由运动到静止,由快变慢或由慢变快等.如汽车加速运动,或汽车刹车.
②物体运动方向的改变.如匀速圆周运动发生了运动状态的改变,因为它的运动方向时刻在改变.
(2)物体形状的改变.如弹簧受到压力会缩短,受到拉力会伸长;气球受到压力会变扁.
3.平衡力与相互作用力辨析
平衡力与相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,不同的是两个平衡力必须作用在同一个物体上,相互作用力是作用在两个物体上。
用平衡力解题时,要注意运动的方向性。一般需从水平和竖直两个方向分析物体的受力情况。
1.(温州校级期中)小明在学习了火箭发射的原理后,利用“力的作用是相互的“自制了“空气动力马达”(如图),吸管1与吸管2中间连通,先将吸管Ⅰ的一端与吸管2的a、b两端均密封,再将吸管2的两端各自剪出一个小口,往吹气端吹气后,从学生视角看吸管2会顺时针转动,为了实现上述设计,下列开口方向正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB、由于物体间力的作用是相互的,吸管受力的方向与出气方向相反,要使吸管转动,两端的开口应该异向,故AB错误;
CD、因为从学生视角看吸管2会顺时针转动,故C错误、D正确。
2.(2025秋•杭州校级期中)《天工开物》中记载着一种农业生产汲水装置——辘轳(如图所示),由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。提水时,手握在B处比握在A处更容易使大轮转动,从而提起水桶。这说明了力的作用效果与( )
A.力的大小有关 B.力的方向有关 C.力的作用点有关 D.施力物体有关
【答案】C
【解析】由图和题意可知,手握在A点比握在B点要更省力些,两处的位置不同,力的作用点不同,手握在B点要省力些,这表明力的作用效果与力的作用点有关,故C正确。
3.(2025秋•上城区校级期中)如图所示是工人带着手套用扳手拧螺栓的情景,下列说法中不正确的是( )
A.戴手套可以减小扳手对手的作用效果,避免手受伤。
B.戴手套可以减小扳手对手的压力,避免手受伤
C.手对工具施力,工具对手也会产生力的作用,说明力的作用是相互的
D.在扳手末端用力更容易拧开螺栓,因为力的作用点会影响力的作用效果
【答案】B
【解析】A、戴手套可以减小扳手对手的作用效果,使手的形变变小,避免手受伤,故A正确;
B、压力指垂直作用在物体表面的力,戴手套不可以减小扳手对手的压力,故B错误;
C、手对工具施力,工具对手也会产生力的作用,说明力的作用是相互的,不能离开施力物体和受力物体单独存在,故C正确;
D、力的大小、方向、作用点叫力的三要素,都影响力的作用效果。在扳手末端用力更容易拧开螺栓,因为力的作用点会影响力的作用效果,故D正确。
4.(2021春•义乌市期中)如图所示,甲、乙两弹簧秤的示数均为1.1N,以下说法正确的是( )
A.手对甲的挂钩的拉力与手对乙的拉环的力是相互作用力
B.手对甲的挂钩的拉力与钩码所受重力大小相等
C.手对乙的拉环拉力与钩码对挂钩的拉力是一对平衡力
D.在乙图中利用弹簧测力计可直接测量出钩码的重力
【答案】B
【解析】A、手对甲的挂钩的拉力与手对乙的拉环的力,这两个力互不相关,不是相互作用力,故A错误;
B、手对甲的挂钩的拉力为1.1N;测力计对钩码的拉力与钩码所受重力彼此平衡,它们是一对平衡力,钩码所受重力大小等于测力计拉力大小为1.1N,故B正确;
C、测力计静止时,手对乙的拉环拉力大小等于测力计的重力与钩码对挂钩的拉力之和,手对乙的拉环拉力与钩码对挂钩的拉力不相等,所以它们不是一对平衡力,故C错误;
D、弹簧测力计测量直接测量的是挂钩受到的拉力,而测力计挂钩受到的拉力与钩码受到的拉力为一对相互作用力,钩码受到的拉力与钩码受到的重力是一对平衡力,它们大小相等,但测力计挂钩受到的拉力不能看作钩码受到的重力,故D错误。
5.(2025秋•钱塘区期中)在以“力”为主题的辩论赛中,正方和反方都提出了许多观点,小科同学对他们的观点进行归纳整理,结果如表所示。其中正方和反方正确的观点分别有________、________(填序号)。
正方
反方
①两个物体相互接触,就一定有力的作用
②两个物体相互接触,不一定有力的作用
③两个物体不接触,一定没有力的作用
④两个物体不接触,也可能有力的作用
⑤力不能脱离物体而单独存在
⑥力可以脱离物体而单独存在
⑦力的产生总涉及两个物体
⑧一个物体也可以产生力的作用
【答案】⑤⑦;②④。
【解析】两个物体相互接触,不一定会产生力的作用(如紧靠竖直的墙放放在水平地面的木箱,与墙之间不存在力的作用);
两个物体不接触,也不一定就不会产生力的作用(如磁体间的相互吸引);所以:②④是正确的;
力是物体对物体的作用,不能离开物体而单独存在,所以⑤是正确的;
力是物体间的相互作用,要产生力,至少需要两个物体,一个是施力物体,一个是受力物体,所以⑦是正确的。
6.(2025秋•拱墅区校级期中)某同学在使用已调好的弹簧测力计来测量物体的重力时,由于粗心大意,将物体挂在了拉环上,用手提起了挂钩,测量结果如图所示。问:弹簧测力计的示数为________N。测量结果________。(选填“偏大”“不变”或“偏小”)
【答案】2.8;偏大。
【解析】由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N;
当将弹簧测力计倒置过来后,把物体挂在拉环上,因为弹簧测力计外壳有重力,挂钩显示的示数等于弹簧测力计外壳的重力和物体的重力之和,所以此时物体的重力要小于测力计示数,即测量结果会偏大。
7.(2025秋•西湖区期中)在探究压力作用效果与哪些因素有关时,小科猜想“压力作用效果可能与压力大小和受力面积有关”,为验证“压力作用效果是否与受力面积有关”,小科采用如图甲和图乙两种方法静止在两手指间的铅笔来进行实验,请分析回答下列问题:
(1)图________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)中铅笔受到了平衡力的作用。
(2)图________(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)的方法能验证“压力作用效果是否与受力面积有关”的猜想。
【答案】(1)甲和乙;(2)甲。
【解析】(1)图甲与图乙中铅笔都处于静止状态,则铅笔都受到了平衡力的作用;
(2)为验证“压力作用的效果是否与受力面积有关”,应当控制压力大小不变,而乙图中铅笔竖直放置时,由于铅笔的重力会导致下面手指受的压力大,所以用甲图的方法能验证“压力作用效果是否与受力面积有关”的猜想,而图乙不能。
题型2 弹力和重力(共8小题)
【模型】弹力是物体发生弹性形变后要恢复原状而对与它接触的物体产生的力,压力、支持力、拉力本质上都属于弹力,方向与形变方向相反。弹簧类问题遵循“在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”。
重力为 G=mg,方向竖直向下(指向地心,不是“垂直于接触面”),作用点在重心,形状规则、质量分布均匀的物体重心在几何中心;g随位置改变(月球上约为地球的 1/6),而质量是物体本身的属性,不随位置、形状、状态改变。
试题中常考弹力有无与方向的判断、弹簧(测力计)读数与图像取信息、重力方向的画法、月球(太空)情境中质量与重力的区分、G-m 图像求 g、力的三要素对作用效果的影响。
【方法】1. 弹力有无的判断方法
(1)物体是否直接接触,若不接触一定没有弹力。
(2)接触处是否相互挤压或拉伸,只有接触且相互挤压或拉伸才能产生弹力。
(3)可先将接触物体撤去,判断研究对象是否能维持现状。若能维持现状则接触物体对研究对象没有弹力;若不能维持现状则有弹力。可见接触物体对判断研究对象是否能维持现状起着举足轻重的作用。
2.弹簧(测力计)类问题抓“伸长量”
(1)注意是伸长量ΔL=L-L0而不是弹簧长度;
(2)弹簧两端同时受大小为 F 的拉力(或压力)时,其示数仍为 F 而不是 2F;
(3)“拉”与“压”形变量相同而效果不同,说明力的作用效果与力的方向有关,这是力的三要素考点。
3.重力方向永远“竖直向下”。
4.G=mg 的计算与“质量不变”辨析
(1)先看清 g 的取值,代入时带单位;
(2)把弹簧秤(物体)带到月球,质量不变、重力变为1/6;
(3)G-m 图像是过原点的直线,斜率就是 g。
5.估测题用:一个鸡蛋约 0.5N、一名中学生约 500N、物理课本约 2~3N、一枚硬币约 0.05N,先估后算,排除数量级离谱的选项。
1.(2025秋•浙江期中)新会区某学校创新性引入蹦床项目,并成功申请为江门市蹦床运动训练基地,下图为某学生在进行蹦床训练的情境示意图,以下说法正确的是( )
A.人和蹦床接触后,蹦床产生弹性形变,人没有产生弹性形变
B.人在起跳腾空后,仍然受到蹦床的弹力
C.人降到最低点时,受到蹦床的弹力最大
D.使蹦床向下凹陷的力是人的重力
【答案】C
【解析】A.力的作用是相互的,人和蹦床接触后,蹦床产生弹性形变,人也会产生弹性形变,故A错误;
B.人在起跳腾空后,与蹦床分开,不发生弹性形变,不会受到蹦床的弹力,故B错误;
C.物体的弹性形变越大,产生的弹力越大;人降到最低点时,蹦床产生的弹性形变最大,则受到蹦床的弹力最大,故C正确;
D.人落在蹦床上并使蹦床向下凹陷,此过程中,使蹦床发生形变的力是人对蹦床的压力,而不是人的重力。
2.(2025秋•杭州校级期中)在探究弹簧长度与力的关系时,选取甲、乙、丙、丁完全相同的四根弹簧,将甲、乙弹簧左端固定在墙上,用大小为F的力拉甲的右端,用大小为F的力压乙的右端,在丙弹簧左右两端施加大小为F的拉力,在丁弹簧左右两端施加大小为F的压力,四根弹簧都水平静止,如图所示,此时四根弹簧的长度分别是L甲、L乙、L丙、L丁,则( )
A.L甲=L乙=L丙=L丁 B.L乙=L丁<L甲=L丙
C.L甲=L乙<L丙=L丁 D.L丁<L乙<L甲<L丙
【答案】B
【解析】弹簧受到的拉力与其伸长量(弹簧实际长度与原长之间的差值)成正比;而图甲和丙都是使弹簧伸长的,图乙和图丁都是让弹簧压缩的,图甲和图丙上的作用力相同,故伸长的长度相同;图乙和图丁上的作用力相同,故压缩的长度相同,故有L乙=L丁<L甲=L丙;故ACD错误,B正确。
3.(2025秋•西湖区期中)图甲是我国高超音速导弹“东风﹣17”从发射到击中目标的轨迹示意图,具有突防能力强,难以拦截的特点。图乙中能正确表示导弹到达最高点时所受重力方向的是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】A
【解析】地面附近的物体都受到重力作用,重力的方向总是竖直向下的,导弹在最高点时所受重力的方向依然是竖直向下的,图乙中符合要求的是①,故A正确。
4.(镇海区校级期中)如图,AB是一个略向左下倾斜的轨道,轨道由两根小木棒组成,两根小木棒在A端的距离大,B端的距离小。现将一个两头尖、中间大的滚动体由C处自由释放,则我们可以观察到的现象( )
A.滚动体向高处A端滚动
B.滚动体向低处B端滚动
C.滚动体停在C处不动
D.以上三种情况都有可能发生
【答案】A
【解析】虽然AB是一个略向左下倾斜的轨道,但两根小木棒在A端的距离大(即轨道间距较大),B端的距离小;
将一个两头尖、中间大的滚动体由C处自由释放,滚动体受到竖直向下的重力;假设滚动体向高处A端滚动,因轨道间距逐渐增大,则滚动体的重心会逐渐降低,所以滚动体会在重力的作用下持续向高处A端滚动,即假设成立,故A正确。
5.(2025秋•义乌市校级期中)如图为实验室的一种弹簧秤。把物体挂在弹簧秤上处于静止时,从左边刻度(单位为牛顿)可以测出物体重力的大小,从右边刻度(单位为克)可以测出物体在地球上的质量近似值,如果把该弹簧秤拿到月球上使用(已知同一物体在月球上的重力是地球上的六分之一),下列刻度的重新标法正确的是( )
左边
刻度线
左边刻度线
对应的数值为
右边
刻度线
右边刻度线
对应的数值为
A
不变
原值不变
不变
原值的六倍
B
不变
原值的六倍
不变
原值不变
C
不变
原值不变
不变
原值的六分之一
D
不变
原值的六分之一
不变
原值不变
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】(1)物体放到月球上,质量不变,重力会变为地球上重力的六分之一;但弹簧的材料不变(劲度系数不变),将弹簧拉长到同样长度,需要的重力不变,因此左边刻度线(代表重力)不变时,对应的原值不变;
(2)在地球上,取g=10N/kg,左边刻度线标有10N数值时,需要在弹簧秤上挂质量为1kg的物体(重力为10N),弹簧秤的指针会被拉到10N的位置;
在月球上,左边刻度线标有10N数值不变时,因同一物体在月球上的重力是地球上的六分之一,则需要在弹簧秤上挂上质量为6kg的物体,弹簧秤的指针才会被拉到10N的位置(G月G地6kg×10N/kg=10N);
(3)因此右边刻度线(代表质量)不变时,对应的数值应为原值的6倍;
只有这样,才能正确测量力和显示质量。
故选项A符合题意,选项BCD不符合题意。
6.(2025秋•金华期中)如图所示,在桌面上固定一根弹簧,分别用手“拉”和“压”弹簧,使弹簧的形变量相同。
(1)两次实验中力的作用效果不同是由于力的________(填“大小”“方向”或“作用点”)不同。
(2)如图a,在弹性限度内,手拉弹簧的力越大,弹簧的伸长量越大,根据此原理制成了________________。
(3)图b中,手压弹簧时也会感受到弹簧反抗压缩的作用,这种力叫作________。
【答案】(1)方向;(2)弹簧测力计;(3)弹力。
【解析】(1)分别用手“拉”和“压”弹簧,使弹簧的形变量相同,则两次实验中力的大小和作用点相同,但力的方向不同,导致力的作用效果不同,所以两次实验中力的作用效果不同是由于力的方向不同;
(2)在弹性限度内,手拉弹簧的力越大,弹簧的伸长量越大,弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比,根据此原理制成了弹簧测力计;
(3)物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力,当手压弹簧时,弹簧发生弹性形变,会对使它发生形变的手产生一个反抗压缩的力,这种力就是弹力,所以这种力叫作弹力。
7.在2023年10月7日进行的杭州亚运会女排决赛中,中国女排3:0战胜日本女排,以6战全胜的战绩夺得冠军。女排姑娘们热身训练刚开始时用的是普通排球,后改用气排球,弹性更好,不易伤人。经查阅资料可知,普通排球和气排球的信息如表所示。
排球种类
材料
质量(g)
圆周(cm)
普通排球
羊皮、人造革、橡胶
约220~270
约60
气排球
软塑料
约120
约75
(1)由此引起了小桐的疑问:排球的弹性大小与哪些因素有关呢?经科学兴趣小组讨论,提出了以下几个猜想。
猜想1:排球的弹性可能与球的型号有关。
猜想2:排球的弹性可能与球的材料有关。
猜想3:________。
(2)小桐设计了一个探究影响排球弹性因素的实验活动,如图所示,将相同的排球充气后置于同一高度静止自由释放,小桐通过观察________________________________来比较排球的弹性大小。该实验探究了排球的弹性大小与球的________是否有关。
【答案】(1)排球的弹性可能与球的质量有关(或排球的弹性可能与球的直径有关,合理即可);
(2)排球在大理石上反弹的高度;充气量。
【解析】(1)由表中所列数据可知,排球的弹性大小可能与球的质量有关,或者与球的直径有关;
(2)观察图中实验可知,将相同的排球充气后置于同一高度静止自由释放,通过观察排球在大理石上反弹的高度可以比较排球的弹性大小,运用了转换法;
三次实验中,只有排球的充气量不同,其它的条件相同,因此,该实验探究了排球的弹性大小与球的充气量是否有关。
8.(2025秋•金华期中)如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备地一月遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5米,质量为120千克。图乙为月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。请回答(g地取10N/kg):
(1)月球车在地球上受到的重力为________牛,其施力物体是________。
(2)在地球上重80牛的物体随月球车被送到月球上时的质量和受到的重力分别是多少?
【答案】(1)1200;地球;
(2)物体在地球上的质量为8kg;物体在月球上受到的重力为13.6N。
【解析】(1)月球车的质量为120kg,g地取10N/kg,则月球车在地球上受到的重力为:
G=mg地=120kg×10N/kg=1200N;
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,所以重力的施力物体是地球;
(2)物体在地球上重G地=80N,则物体在地球上的质量为:m8kg;
质量是物体的一种基本属性,不随物体的位置改变而改变,则物体随月球车被送到月球上时的质量不变,仍为8kg;
由图乙可知,当m=8kg时,物体在月球上受到的重力为13.6N。
题型3运动和力的关系(共5小题)
【模型】本题型围绕“力与运动的关系”建模,包含四个模型
①牛顿第一定律模型:一切物体在没有受到外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态——力不是维持运动的原因,而是改变运动状态的原因,该结论是在斜面实验基础上推理得出的(理想实验法);
②惯性模型:物体保持原来运动状态不变的性质,只由质量决定,与速度大小、是否受力无关,惯性不是力;
③运动状态与受力的对应模型:静止或匀速直线运动⇔受平衡力(合力为 0),速度大小或运动方向任一改变⇔受非平衡力;
④“力全部消失”推理模型:看该时刻物体的速度,原来运动则沿当时速度做匀速直线运动,原来静止则保持静止。试题常考抛体与曲线运动的受力分析、惯性现象解释、运动状态是否改变的判断、参照物选择、以及反应距离与制动距离的表格数据分析。
【方法】1.“三看”判断运动状态与受力关系
一看速度大小是否改变,二看运动方向是否改变,三看是否处于静止或匀速;只要有一项在变,就是受非平衡力(如篮球离手后的曲线运动、起跳上升过程)。
2.“力全部消失”三步推理:确定研究对象→读出该时刻的速度→原来有速度就沿该速度做匀速直线运动,原来静止就保持静止;绝不能写成“立即停下来”或“慢慢停下”。
3.惯性解释题用固定句式:“物体原来处于……状态,当……突然改变时,由于惯性仍要保持原来的……状态,所以出现……现象”,如刹车人前倾、跳远助跑、拍打除尘。
4.表格与图像信息题(停车距离)
先明确停车距离=反应距离+制动距离;反应距离与速度成正比(反应时间不变),制动距离随速度增大而增加得更快;结论落到“限速行驶、保持车距、雨天路滑制动距离变长”的实际意义上。
5.避开概念陷阱
惯性只与质量有关,不能说“速度越大惯性越大”“受到惯性的作用”“惯性力”;物体不受力时同样可以做匀速直线运动;“运动需要力来维持”是错误观点。
1.(2025秋•仙居县期中)2024年4月9日,第二届诸暨“村BA”拉开序幕,全市311支球队、超4000名运动员参加比赛。篮球场上,运动员起跳投篮,篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示,下列分析不正确的是( )
A.手用力向前抛出篮球说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上
C.篮球运动到最高点时,如果一切外力突然消失,篮球将保持静止
D.手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力
【答案】C
【解析】A、手用力向前抛出篮球,篮球在力的作用下由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态,故A正确;
B、篮球在空中作曲线运动,是由于物体的运动方向和力的方向不在同一直线上,故B正确;
C、篮球运动到最高点时,在水平方向上速度不为0,根据牛顿第一定律,如果一切外力突然消失,篮球将保持匀速直线运动状态,故C错误;
D、物体间力的作用是相互的。手用力向前抛出篮球时,篮球对手也有反作用力,故D正确。
2.(2025秋•上城区校级期中)如图所示,一个小球被竖直抛向空中,上升过程中经过A点到达最高点B点。如果小球到达A点处时,所受的力突然全部消失,它将( )
A.立即静止在空中A点
B.继续向上运动一段,最后静止在B点处
C.以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点
D.继续向上运动一段,到达B点处后匀速直线向下运动
【答案】C
【解析】根据牛顿第一定律我们知道,物体不受外力作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变;因此当小球上升到A点处时,所受的力突然全部消失,即小球不受任何力的作用,小球由于惯性,以A点时的速度匀速直线向上运动通过B点;故ABD错误,C正确。
3.(2025秋•上城区校级期中)2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。26日5时04分,在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”,欢迎神舟十八号航天员乘组入驻“天宫空间站。随后,两个航天员乘组面向镜头向牵挂他们的全国人民报平安(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.载人飞船在升空的过程中惯性增大
B.“天宫”空间站处于平衡状态
C.地球对“天宫”空间站有吸引作用
D.空间站内无法用弹簧测力计测量拉力大小
【答案】C
【解析】A、惯性的大小只与物体的质量有关,火箭加速升空的过程中,载人飞船的质量不变,惯性不变,故A错误;
B、空间站绕着地球飞行时,运动方向不断改变,所以处于非平衡状态,故B错误;
C、“天宫”空间站能绕着地球运动,是因为受到地球对它的吸引作用,故C正确;
D、在空间站内物体处于失重状态,但在拉力的作用下弹簧仍然会伸长,所以可以用弹簧测力计测量拉力的大小,故D错误。
4.(2025秋•鄞州区校级期中)在2025年九三阅兵中,天安门上空飞过的战斗机编队受阅。关于飞行的战斗机以下说法正确的是( )
A.为了方便空中加油机对其加油,加油时战斗机应在空中悬停
B.战斗机加速升空时,其受到的惯性增大
C.战斗机对空气向后的推力与空气对战斗机向前的推力是一对相互作用力
D.匀速飞行时,战斗机受到的重力与战斗机对地球的引力是一对平衡力
【答案】C
【解析】A、空中加油机在空中给战斗机加油时,战斗机和加油机的运动方向必须相同,运动速度的大小必须相等,两者之间的相对位置不变,即可实现空中加油,没有必要在空中悬停,故A错误;
B、战斗机加速升空时,其质量不变,则受到的惯性不变,故B错误;
C、飞机对空气向后的推力与空气对飞机向前的推力同时作用在空气和飞机上,符合相互作用力的特点,是一对相互作用力,故C正确;
D、飞机受到的重力与飞机对地球的引力是同一个力,不是一对平衡力,故D错误。
5.(2023春•柯桥区期中)汽车司机驾车行驶时,常因发现意外情况而紧急刹车,这时汽车通过的距离叫做停车距离。停车距离可以分为反应距离和制动距离两个部分。司机从看到情况到操纵制动器所通过的距离叫做反应距离。当司机制动刹车后,汽车还会继续滑行一段距离,叫做制动距离。下表是一辆保养良好的汽车在干燥公路上以不同的速度行驶刹车后,测得的反应距离和制动距离。
速度(千米/时)
反应距离(米)
制动距离(米)
停车总距离(米)
40
7
8
15
50
9
13
22
60
11
20
31
80
15
34
49
100
19
54
73
(1)刹车后,汽车会停下来,这说明________ ________ ________ ________ ________。
(2)分析上表数据,可知影响汽车制动距离的主要因素是________ ________。
(3)根据所学知识,你认为汽车停车总距离的大小可能还________ ________ ________ ________有关。
【答案】(1)力能改变物体的运动状态;(2)汽车的速度;(3)接触面的粗糙程度。
【解析】(1)汽车在行驶过程中,用脚踩刹车,汽车停下来,汽车的运动状态发生了变化,是因为汽车受到了阻力的作用,这说明力能改变物体的运动状态;
(2)由表中数据可知:速度由40km/h到100km/h,对应的制动距离由8m到54m,故知:行驶速度越大制动距离越长,因此影响汽车制动距离的主要因素是汽车的速度;
(3)接触面的粗糙程度减小,摩擦力减小。汽车制动后,由于惯性仍向前运动,摩擦力越小越不易停下来,所以要减速慢行,汽车停车总距离的大小可能还与接触面的粗糙程度有关。
故答案为:(1)力能改变物体的运动状态;(2)汽车的速度;(3)接触面的粗糙程度。
提升·进阶突破
题型4摩擦力(共7小题)
【模型】摩擦力问题的核心模型有五个
①产生条件模型:接触面粗糙、相互挤压、有相对运动或相对运动趋势,三者缺一不可;
②滑动摩擦力大小模型:滑动摩擦力f 只由压力大小和接触面粗糙程度决定,与速度、接触面积、拉力大小无关;
③静摩擦力模型:方向与相对运动趋势相反,大小由二力平衡决定(随外力变化,不超过最大静摩擦);
④增大与减小摩擦的方法模型:增大——增大压力、增大粗糙程度(轮胎花纹、湿毛巾防滑、刹车捏紧);减小——减小压力、使接触面更光滑、加润滑油或使接触面分离、用滚动代替滑动;
⑤改进实验模型:木块保持静止而拉动下方长木板(或用传送带+力传感器),此时测力计示数仍等于滑动摩擦力,且不必控制匀速、读数稳定。
试题常考摩擦力有无与方向的判断、水(油)对摩擦的双重影响、探究 f 与速度/压力/粗糙程度的图像数据分析、增大减小摩擦的实例辨析,以及草地冰壶、轮胎花纹等项目化设计。
【方法】1.先定“研究对象+参照面”,再判方向
摩擦力一定沿接触面,与相对运动(趋势)方向相反,而不是与“运动方向”相反;人走路、传送带把货物由低送高时,摩擦力就是动力,方向与运动方向相同。
2.判断大小走两条路
静止或匀速直线运动→用二力平衡反求f;有加速度或拉力突变→滑动摩擦力仍按“压力、粗糙程度”判断,不随拉力、速度改变。
摩擦力分析示意图
水平拉物体 竖直方向静止物体 静止在斜面上的物体
3.实验操作规范表达
传统装置必须“沿水平方向匀速直线拉动木块”,示数才等于摩擦力;改进装置(拉动长木板、传送带带动木板而木块不动)不需要匀速,力传感器示数即滑动摩擦力大小。
4.控制变量与结论句式
探究 f 与压力关系时保持粗糙程度相同,探究 f 与速度关系时保持压力与粗糙程度相同;结论统一写成“在……一定时,压力越大(接触面越粗糙),滑动摩擦力越大”。
5.项目化设计题(冰壶、轮胎、鞋底)
先明确目的(增大还是减小摩擦)→选择材料与结构(粗糙底面/光滑底面、滚动代替滑动、花纹深度)→写出测量方法(弹簧测力计匀速直线拉动读数、比较滑行距离)→最后给一条可评价的改进理由。
1.(2025秋•西湖区期中)如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块能冲上斜面是因为受到惯性的作用
B.木块在 A 点时受到的摩擦力等于木块的重力
C.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
D.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而增大
【答案】C
【解析】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,不是力,不能说受到惯性的作用,故A错误;
B.木块在A点静止时,其受到向下的力是重力的一个分力,这个力与木块受到的摩擦力平衡,因此木块受到的重力大于此时的摩擦力,故B错误;
C.木块冲上粗糙斜面的过程中,摩擦力沿斜面向下,当静止在斜面上有沿斜面下滑的趋势,因此摩擦力的方向沿斜面向上,故C正确;
D.木块在水平面上运动时受到的是滑动摩擦力,其大小与速度无关,故D错误。
2.(2026秋•镇海区校级同步)两人一起使力推车。其中甲站在地面上推车,乙站在车上推车,如图所示。如果甲和乙的脚底都不打滑,车若被推动,请问这算谁的功劳?________(选填“甲”或“乙”或“甲和乙都有贡献”);如果甲和乙的脚底是光滑的,车若被推动,请向这算谁的功劳?________ _______________________(选填“甲”或“乙”或“甲和乙都有贡献”)。
【答案】甲;甲和乙都有贡献
【解析】如果甲和乙的脚底都不打滑,车若被推动,把车和乙看作一个整体,甲推动了这个整体,所以是甲的功劳;如果甲和乙的脚底是光滑的,甲与地面、乙与车之间没有摩擦力的作用;车若被推动,甲和乙对车有向右的推力,车被推动,是甲和乙的功劳。
3.(2025秋•金华期中)如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备地一月遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5米,质量为120千克。图乙为月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。请回答(g地取10N/kg):
(1)月球车在地球上受到的重力为______________________牛,其施力物体是________。
(2)在地球上重80牛的物体随月球车被送到月球上时的质量和受到的重力分别是多少?
【答案】(1)1200;地球;
(2)物体在地球上的质量为8kg;物体在月球上受到的重力为13.6N。
【解析】(1)月球车的质量为120kg,g地取10N/kg,则月球车在地球上受到的重力为:
G=mg地=120kg×10N/kg=1200N;
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,所以重力的施力物体是地球;
(2)物体在地球上重G地=80N,则物体在地球上的质量为:m8kg;
质量是物体的一种基本属性,不随物体的位置改变而改变,则物体随月球车被送到月球上时的质量不变,仍为8kg;
由图乙可知,当m=8kg时,物体在月球上受到的重力为13.6N。
4.(2025秋•浙江期中)小科家有个罐头(如图甲),瓶盖因太紧而拧不开,于是小科在瓶盖外包上毛巾,再用力拧,毛巾打滑,瓶盖还是没动。爸爸让他换一条湿毛巾试试,果然湿毛巾不再打滑,瓶盖打开了,由此他觉得水有助于增大摩擦力,但为什么许多公共场合的地面在用水清扫过后会摆放“小心地滑”的牌子(如图乙所示)。水到底是增大摩擦力还是减小摩擦力呢?为了解决困惑,小科设计了如图丙所示的实验:在水平桌面上放置一块玻璃板,在玻璃板上滴不同滴数的水并涂匀,立即用弹簧测力计拉着木块在玻璃板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,并记录数据如表所示:
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
水的滴数
4
8
12
16
20
24
28
32
36
拉力/N
3.3
3.4
3.8
4.0
3.1
2.8
2.6
?
2.6
(1)请你推断:当水的滴数为32时,摩擦力大小为________N。
(2)实验时用弹簧测力计拉着木块很难做到匀速,在不更换实验装置的情况下,小科想到另一种测摩擦力的方法:用弹簧测力计拉着木块保持不动,_______________________________(填具体操作方法),即可通过弹簧测力计的示数读出摩擦力大小。
(3)根据实验数据得出的结论是:________________________________。
(4)请解释人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒的原因:___________________________________________
________________________________________________________________________________。
【答案】(1)2.6;(2)拉动下面的玻璃板;(3)水量在一定范围内会增大物体之间的摩擦力,超过一定范围后会减小物体之间的摩擦力,直至稳定不变;(4)湿滑的地面水多,摩擦力突然减小,行人的脚速度会增大,上半身具有惯性保持原来的运动状态而向后摔倒。
【解析】(1)根据表格数据分析可知,拉力随水的滴数的变化规律,观察表格第7、9此实验数据,水滴为28、36时,拉力大小不变,此时摩擦力不变;第8次实验,当水的滴数为32时,测力计的拉力也应为2.6N,由二力平衡条件可知,摩擦力大小为2.6N;
(2)当拉动下面的玻璃板时,无论玻璃板是否做匀速直线运动,上面的木块对它的压力和接触面的粗糙程度不变,因此受到的摩擦力不变,所以,用弹簧测力计拉着木块保持不动,用力拉玻璃板,弹簧测力计的示数会变得稳定。
(3)由表格数据可知,前4次实验过程中,水滴数增加,摩擦力增大,第5次实验后,水滴数增加,摩擦力变小且趋于平稳,故能得出的结论:水量在一定范围内会增大物体之间的摩擦力,超过一定范围后会减小物体之间的摩擦力,直至稳定不变;
(4)人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒的原因:湿滑的地面水多,摩擦力突然减小,行人的脚运动速度会增大,但上半身具有惯性,仍保持原来的运动状态,所以容易向后摔倒。
故答案为:(1)2.6;(2)拉动下面的玻璃板;(3)水量在一定范围内会增大物体之间的摩擦力,超过一定范围后会减小物体之间的摩擦力,直至稳定不变;(4)湿滑的地面水多,摩擦力突然减小,行人的脚速度会增大,上半身具有惯性保持原来的运动状态而向后摔倒。
5.(2025秋•拱墅区期中)学习过摩擦力以后,小明同学想探究“滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小”之间的关系,为了提高实验的精准度,小明选用了如图甲所示的装置,该装置通过驱动装置带动传送带运动,木块保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小。
(1)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了:________________________________。从图甲中可知木块受到摩擦力的方向是________________。
(2)图乙是该同学绘制的不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可得到的结论是________________________________________________________________________________。
【答案】(1)控制压力大小和接触面的粗糙程度相同;右;(2)当速度改变时,滑动摩擦力大小不变。
【解析】(1)探究“滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小”之间的关系时,采用的是控制变量法,让同一木块在同一传送带上进行实验,可以控制压力大小和接触面的粗糙程度相同;
传送带向右转动,木块相对于传送带向左运动,摩擦力的方向跟相对运动方向相反,所以木块受到摩擦力的方向向右;
(2)根据图象可知,在速度不同时,摩擦力的大小是相同的,即滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关。
6.(温州校级期中)学校要在绿面足球场上举办一场草地冰壶比赛,某学习小组想自制一款草地冰壶,请你帮助他们完善方案设计。
冰壶款式
质量/千克
底部与赛道总接触面积/厘米2
A款
1.8
300
B款
2.1
350
C款
2.4
320
(1)为了更好地制作合适的冰壶,学习小组做了市场调查,发现市面上主要有如图所示的两款冰壶。甲款底部为大理石材质,适合专业运动员在光滑的冰面上使用;乙款底部装有滚珠,则乙款更适合在粗糙的旱地赛道上使用的理由是______________ ________________ ___________________________。
(2)学习小组用较光滑平整的塑料做底面,制得了三款冰壶,上表是它们的基本参数(表中各款冰壶与赛道的接触面材料相同)。为了尽可能降低冰壶对草皮的破坏,学习小组希望从中选出一款压强小且摩擦力小的冰壶作为比赛用具,请帮助学习小组选出最合适的一款(写出分析、计算过程)____________。
(3)选出最合适的冰壶后,它在水平草地上滑行时受到的摩擦力有多大呢?请你设计简单实验进行测量(提供器材:弹簧测力计、绳子,其余材料自选)_________ ________________ _______________________。
【答案】(1)压力相同的情况下,用滚动代替滑动可以减小摩擦;(2)A款,见解答;(3)用绳子绑着A款冰壶,用弹簧测力计拉着冰壶在水平草地上匀速直线滑行时,读出弹簧测力计的示数F,即摩擦力大小。
【解析】(1)为了更好地制作合适的冰壶,学习小组做了市场调查,发现市面上主要有如图所示的两款冰壶。甲款底部为大理石材质,适合专业运动员在光滑的冰面上使用,此时摩擦力较小;乙款底部装有滚珠,是滚动摩擦,则乙款更适合在粗糙的旱地赛道上使用的,原因是压力相同的情况下,用滚动代替滑动可以减小摩擦;
(2)学习小组用较光滑平整的塑料做底面,制得了三款冰壶,上表是它们的基本参数(表中各款冰壶与赛道的接触面材料相同)。为了尽可能降低冰壶对草皮的破坏,学习小组希望从中选出一款压强小且摩擦力小的冰壶作为比赛用具,
A款,压力F=G=mg=1.8kg×10N/kg=18N,S=300cm2=0.03m2;
压强p600Pa;
B款,压力F=G'=m'g=2.1kg×10N/kg=21N,S'=350cm2=0.035m2;
压强p'600Pa;
C款,压力F''=G''=m''g=2.4kg×10N/kg=24N,S=320cm2=0.032m2;
压强p''750Pa;
压强较小的是AB,但A压力小,摩擦力小,故选:A。
(3)选出最合适的冰壶后,根据二力平衡,用绳子绑着A款冰壶,用弹簧测力计拉着冰壶在水平草地上匀速直线滑行时,读出弹簧测力计的示数F,即摩擦力大小。
7.(2025秋•西湖区期中)随着人们健康意识和环保意识的不断增强,骑山地自行车已经成为一种时尚。小明骑山地自行车出行,如图所示,他的山地自行车的相关数据见表。(g取10N/kg)
车架材料
碳纤维
车架体积/cm3
2500
车架质量/kg
5
整车质量/kg
12
单轮接触地面面积/cm2
5
(1)求这辆山地自行车车架的重力?
(2)质量是50kg的小明骑着这辆自行车在水平路面上行驶时受到的摩擦力大约是总重的0.05倍,求此时自行车受到的摩擦力是多少?
(3)小明骑行时,自行车对地面的压强为多少?
【答案】(1)这辆山地自行车车架的重力为50N;
(2)自行车受到的摩擦力是31N;
(3)小明骑行时,自行车对地面的压强为6.2×105Pa。
【解析】(1)这辆山地自行车平放时所受的重力:G车=m车g=5kg×10N/kg=50N;
(2)小明和自行车的总重力:G总=m总g=(50kg+12kg)×10N/kg=620N;
此时自行车受到的摩擦力:f=0.05G总=0.05×620N=31N;
(3)小明正常骑行时该车对地面的压力:F=G总=620N,
小明正常骑行时该车对地面的压强:p6.2×105Pa。
答:(1)这辆山地自行车车架的重力为50N;
(2)自行车受到的摩擦力是31N;
(3)小明骑行时,自行车对地面的压强为6.2×105Pa。
题型5压力、压强(共7小题)
【模型】压强部分包括4个模型
①压力与压强定义模型:压力垂直作用于接触面,只有放在水平面上时才有 F=G;压强 p=F/S 表示压力的作用效果;
②增大与减小压强模型:增大——增大压力或减小受力面积(刀刃磨薄、压路机碾子重);减小——减小压力或增大受力面积(履带、宽书包带、铁轨下垫枕木);
③液体压强模型:p=ρgh,只与液体密度和深度有关,同一深度向各方向压强相等,深度从自由液面竖直向下量;
④传压模型:固体大小不变地传递压力(图钉),密闭液体(气体)大小不变地传递压强——帕斯卡原理 F1/S1=F2/S2(千斤顶),气体压强差可产生很大压力(气压驱动电梯、吸盘挂钩)。
试题常考实例辨析、橡皮膜凸起程度与深度和密度的关系、多点压强大小排序、气压差与受力平衡的综合计算,以及帕斯卡原理实验的数据分析与比例计算。
【方法】1.压强计算
计算公式:通用公式:(适用于所有固体,核心公式)
推导公式:当固体放在水平面上时,压力F=G=mg(重力等于压力),因此(最常用,无需额外计算压力)。如圆柱体、正方体、长放体等放在水平面上,有
液体压强计算公式(浙江科学不做要求):
2.压强分析题先分“固体还是液体”
固体:先找压力 F(水平面上 F=G),再比受力面积 S,用 p=F/S 逐项判断;
液体:只比 ρ 与 h,用 p=ρgh;
液体对容器底的压力不一定等于液重——口大则 F<G液,口小则 F>G液,柱形容器才有 F=G液。
3.“深度”的正确取法
深度是从自由液面竖直向下到该点的距离,不是到容器底的距离;比较甲、乙、丙三点时,先在图上标出各自深度再排序。
4.橡皮膜凸起程度类问题
凸起更明显=该处压强更大,可行的做法是增大压强:继续加水增大深度、换用密度更大的液体、把装置往下移。
5.气压差与电梯类综合题
先算压力差 F=(p下-p上)S,再按运动方向列平衡式:匀速上升时 F=G+f,匀速下降时 G=F+f;摩擦力方向始终与运动方向相反,容易被漏掉。
1.(2025秋•兰溪市校级期中)如图所示的实例中,是为了减小压强的是( )
A.吸管一端做成尖形 B.压路机的碾子很重
C.书包带做得较宽 D.盲道上有凸起的圆点
【答案】C
【解析】A、吸管一端切成斜口,是在压力一定时,减小受力面积来增大吸管的压强,故A不符合题意;
B、压路机笨重的碾子,是在受力面积一定时,增大压力来增大对路面的压强,故B不符合题意;
C、书包带做的较宽,是在压力一定时,增大受力面积来减小书包对肩膀的压强,故C符合题意;
D、盲道由凸起的圆点组成,是在压力一定时,减小受力面积来增大对地面的压强,故D不符合题意。
2.(2025秋•绍兴期中)如图,往柱状容器内注入一定量的水,可观察到橡皮膜向外凸起,要使橡皮膜凸起程度更加明显,以下方法可行的是(已知:ρ酒精<ρ水)( )
A.将水换成等体积酒精
B.往容器中增加水量
C.换成横截面积更大的容器
D.转动容器使侧孔朝左
【答案】B
【解析】A、将水换成等体积酒精,由于容器的底面积相同,则液面的深度相同,橡皮膜所处的深度不变,由于酒精的密度小于水的密度,根据p=ρgh可知,压强会变小,橡皮膜凸起程度减弱,故A不符合题意;
B、往容器中增加水量,橡皮膜所处的深度增加,根据p=ρgh可知,压强会变大,橡皮燥凸起程度变大,故B符合题意;
C、换成横截面积更大的容器,液体的体积不变,根据V=Sh可知,液面深度会减小,根据p=ρgh压强会变小,橡皮膜凸起程度减弱,故C不符合题意;
D、转动容器使侧孔朝左,橡皮膜所处的深度不变,液体密度不变,则压强不变,橡皮膜凸起程度不变,故D不符合题意。
3.(2025秋•龙港市期中)潮汐发电是利用涨潮、落潮时水坝两侧形成的水位差来发电的。如图为某时刻潮汐发电站的水位示意图,则甲、乙、丙三点的液体压强大小关系为( )
A.p甲=p丙>p乙 B.p甲=p丙<p乙 C.p甲=p乙>p丙 D.p甲=p乙<p丙
【答案】D
【解析】由图知甲、乙、丙三点处的深度大小关系是:h丙>h乙=h甲;
液体的密度相同,由p=ρgh得:p甲=p乙<p丙,故D正确。
4.(2026春•义乌市期中)阿根廷工程师设计了一款新型家用电梯,该电梯外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压驱动。需要上楼时,抽气泵启动,抽走顶部空气,此时底部与顶部就会形成气压差,底部空气推动电梯室往上升,需要下楼时,顶部充气,气压增大,使电梯往下降。底部高压区始终与外界连通,外界大气压为1×105Pa,电梯室质量为100kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为200N,底部和顶部面积均为0.9m2.(g=10N/kg)
(1)气压差形成的压力差为多少N,可使空载的电梯匀速上升?
(2)若质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为多大?
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少?
【答案】见试题解答内容
【解析】(1)空载的电梯匀速上升时受到竖直向下的重力和竖直向下的摩擦力和竖直向上的大气压力的差,
所以重力和摩擦力两者之和就是气压差形成的压力差,即F=G+f=mg+f=100kg×10N/kg+200N=1200N;
(2)人和电梯的总重力:G=(m0+m人)g=(100kg+60kg)×10N/kg=1600N;
人乘电梯匀速上升时,受到竖直向下的重力、竖直向下的摩擦力、竖直向上的大气压力的差,
故气压差:F1=G+f=1600N+200N=1800N,
设顶部低压区的压强为P1,则气压差产生的向上的压力为F1=(p0﹣p1)S=(1×105Pa﹣p1)×0.9m2=1800N,
则顶部低压区的气压:p1=9.8×104Pa;
(3)电梯匀速下降时,受到竖直向下的重力、竖直向上的摩擦力、竖直向上的压力,
电梯受到的向上的压力为F2=(p0﹣p2)S=(1×105Pa﹣9.5×104Pa)×0.9m2=4500N;
电梯匀速下降,摩擦力方向向上,G总=F2+f=4500N+200N=4700N;
总质量为:m总470kg;
则下降时能装载的物体的最大质量为:m2=m总﹣m0=470kg﹣100kg=370kg。
答:(1)气压差形成的压力差为1200N,可使空载的电梯匀速上升;
(2)若质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为9.8×104Pa;
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是370kg。
5.(2025秋•婺城区校级期中)当用手按图钉帽时,图钉能大小不变地将压力传递至图钉尖,使图钉进入墙壁中.那么当液体受压时,也会有上述现象吗?小明对此作了如下猜想:液体受压时也能大小不变地传递压力.他设计了如图1所示的装置来探究.容器中利用两个活塞(自重、摩擦不计)封装着若干液体,在两边活塞上加砝码M,使两边平衡.改变砝码质量,将数据记录在表一中,S1S2分别为两个活塞的横截面积。
表一:S1=10cm2、S2=40cm2
次数
M1(kg)
F1(N)
M2(kg)
F2(N)
1
0.1
0.98
0.4
3.92
2
0.2
1.96
0.8
7.84
3
0.3
2.94
1.2
11.76
(1)从表1中的数据可知,小明的猜想是________的(选填“正确”或“错误”)。
(2)联系表1中的F和S,可知密闭液体大小不变传递的是________。
(3)根据上述结论,填写表2的空格:________。
表二:S1=10cm2、S2=600cm2
次数
F1(N)
F2(N)
1
20
▲
(4)如图2,左右两人都将活塞往对方推,两人的力气差不多大,这场比赛的结果是________边(填“左”或“右”)的人将获胜。
【答案】(1)错误;(2)压强;(3)1200;(4)右。
【解析】(1)根据表中数据,F2=4F1,S2=4S1;所以有:,即p1=p2,两边活塞压力不相等,所以小明的猜想不正确;
(2)由表1中数据可知密闭液体大小不变传递的是压强;
(3)由题知,S1=10cm2=1×10﹣3m2;S1=600cm2=0.6m2,
根据上面分析得出的压强相等的关系p1=p2可得:
,
即:;
解得:F2=1200N。
(4)根据p,当两边压力F相等时,受力面积S越小,受到的压强p越大。比赛时,左右两人施加的压力基本相同,若右侧活塞横截面积更小,右侧受到的压强更大,因此右边的人将获胜。
6.(2025秋•慈溪市校级期中)五一放假小科一家去野生动物园游玩,在路上车胎扎到了钉子,严重漏气需要换上备胎。小科爸爸利用千斤顶轻轻松松地将重达1500kg的汽车抬起,小科很是好奇,能否自己做一个简易的千斤顶呢?
【探寻千斤顶原理】
(1)如图一所示用60N的水平推力去压图钉,石灰墙的墙面受到的压强较大,很快就出现了裂缝。已知图钉尖端的面积是0.3mm2,则墙面受到的压强是________帕。
(2)那么液体是否也有类似的效果呢?小科查阅资料发现,1648年帕斯卡在阳台上仅用几杯水通过细管就能将楼下密闭的木桶压裂(如图二所示)。从液体压强的角度解释,木桶被压裂的原因是________________
________________________________________________。小科进一步查阅后发现了液体传压的特点:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
【初建千斤顶演示模型】
(3)小科思考后,组装了如图三所示的千斤顶模型,用来实现通过较小力来产生较大力的效果。若在B端用500N的力去抬起放置在A端1500kg的汽车,则大小活塞的面积之比为________。
(4)按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,可能存在的不足是________________________ 。(写出一条即可)
【答案】(1)2×108;(2)水的密度一定时,水的深度增加,水对桶的压强增大,当水对木桶的压强超过木桶能够承受压强的上限时,木桶裂开;(3)30:1;(4)体积较大,不方便携带和储存。
【解析】(1)因为固体能够传递压力,
所以钉帽受到的压力:F1=60N,墙壁受到的压力F2=60N;
墙壁受到的压强:p22×108Pa;
(2)由p=ρgh可知,水的密度一定时,水的深度增加,水对桶的压强增大,当水对木桶的压强超过木桶能够承受压强的上限时,木桶裂开;
(3)由题知左、右两个活塞受到压强相等,即p1=p2,由压强公式可得,
代入数据有:=,;
(4)按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,可能存在的不足是:体积较大,不方便携带和储存;一旦密封不良或使用不当,就会发生泄漏的情况。
7.(2025秋•上城区校级期中)陕汽是我国著名的重工企业。它生产的某型号载重卡车的技术参数如表,当它匀速行驶所受的摩擦力是其总重的0.2倍。请分析计算:(g取10N/kg)
卡车型号
ZJS25GJB2
自重
2×104kg
最大载货量
4×104kg
满载行驶时轮胎与地面的接触总面积
0.6m2
行驶时的最大速度
90km/h
(1)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是多少?
(2)卡车满载时对地面的压力?
(3)已知一座大桥的路面能受到的最大压强为9×103Pa,判断该卡车满载时能否安全通过这座大桥?
【答案】(1)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是4×104N;
(2)卡车满载时对地面的压力为6×105N;
(3)该卡车满载时通过会对大桥造成损坏,不能安全通过。
【解析】(1)该卡车空载时所受重力:
G0=m0g=2×104kg×10N/kg=2×105N;
该卡车空载时,匀速行驶受到的摩擦力:
f=0.2G0=0.2×2×105N=4×104N,
因为卡车匀速行驶,卡车受到的牵引力和摩擦力为一对平衡力,大小相等,
所以在水平路面上匀速行驶所受的牵引力:
F=f=4×104N;
(2)卡车满载时对地面的压力等于卡车自重和最大载货量的重力之和,即F压=G0+G载=(m0+m载)g=(2×104kg+4×104kg)×10N/kg=6×105N;
(3)卡车满载时对地面的压强为:
p1×106Pa>9×103Pa,
所以该卡车满载时通过会对大桥造成损坏,不能安全通过。
答:(1)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是4×104N;
(2)卡车满载时对地面的压力为6×105N;
(3)该卡车满载时通过会对大桥造成损坏,不能安全通过。
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