力的相互作用章末复习（知识点、配套习题、参考答案）

第三章 相互作用
一、学习目标
1．力
①知道力的概念，在具体问题中能说出施力物体和受力物体。
②知道力的三要素，会正确画出力的图示或力的示意图。
2．重力
①知道重力的概念。
②知道重力大小与物体质量的关系式。
③知道重心的概念。
3．弹力
①知道弹力的概念，能正确描述弹力的方向。
②运用胡克定律进行简单计算。(不讨论组合弹簧劲度系数的问题)
4．摩擦力
①知道摩擦力的概念及分类。
②知道静摩擦力和最大静摩擦的概念(不出现最大静摩擦因数)。正确判断静摩擦力的方向。
③知道滑动摩擦力的概念，正确判断滑动摩擦力的方向。
④知道影响滑动摩擦力大小的因素，运用动摩擦因数计算滑动摩擦力。(不要求对三个或三个以上的连接体进行受力分析)
5．力的合成和分解
①理解合力和分力的概念，知道力的分解是力的合成的逆运算。
②能够正确区分矢量与标量。
③理解力的平行四边形定则。(力的合成与分解的计算，只限于用作图法或直角三角形知识解决)
二、知识梳理
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三、学法指导
1．本章学习方法概述：
(1)受力分析的基本方法：
①明确研究对象。
②隔离研究对象，按顺序做受力示意图：按已 ( http: / / www.21cnjy.com )知力、重力、弹力，摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)的顺序进行受力分析，做到不丢力、不添力。
③只画性质力，不画效果力。
④结合物理规律的应用，受力分析不能孤立地进行，在许多情况下要根据研究对象的运动状态，结合相应的物理规律，才能最后作出正确的判断。
(2)力的合成与分解的基础知识：
①共点力的合成方法：做图法和计算法。
②力的分解的特点：同一个力，若没有其它限制，可以分解为无数对大小、方向不同的力(因为对于同一条对角线可以作出无数个不同的平行四边形)。
③合力和分力的关系是等效替代关系。
2．典型问题分析
例1 如图3－1所示，一个排球放在排球馆 ( http: / / www.21cnjy.com )的角落里，已知排球处于静止状态，地板BC和墙面AB都为光滑表面，请你判断下列有关排球受力情况的说法中正确的是
A．排球受地面的支持力、重力和AB墙面给球的弹力
B．排球受重力和地面的支持力
C．排球只受重力
D．因为不知排球是否发生形变，所以无法判断AB墙面对排球是否有弹力
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图3－1 图3－2
学法点拨：
1．判断物体是否受到弹力的方法
可用假设法根据受力物体运动状态的变化判定。 ( http: / / www.21cnjy.com )即当受力物体处于静止或运动状态时，设想去掉产生弹力的施力物体，若受力物体的运动状态发生变化，那么该物体一定受到弹力，反之就没有受到弹力。
2．弹力方向的判断方法：弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反，跟形变或发生形变的趋势相反，而与物体恢复原状的方向相同。
(1)线或绳只能因受拉力而发生形变，因此绳子产生的弹力的方向总是沿着绳子并指向绳子收缩的方向。
(2)在平面上产生的弹力( ( http: / / www.21cnjy.com )压力或支持力)垂直于平面，在曲面处产生的弹力垂直于曲面该处的切平面，在一个点处产生的弹力垂直于跟它接触的平面(或曲面的切平面)。
思考题：在半球形光滑容器内，放置一细杆 ( http: / / www.21cnjy.com )，如图3－3所示，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，请你判断A、B两点杆所受弹力的方向。(提示：在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心；在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，如图3－4所示)
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图3－3 图3－4
例2 如图3－5所示，一辆载重卡 ( http: / / www.21cnjy.com )车行驶在通往机场的高速路上，车上装有一个集装箱。突然，司机发现前面一辆重型卡车翻倒在路面上，司机立刻采取刹车措施，避免了交通事故的发生。试判断在上述过程中的以下几个阶段，集装箱所受摩擦力的方向。(假设(1)(3)两种情况下，集装箱与车厢地板之间均无相对滑动)
(1)载重卡车匀速行驶在高速路上时；
(2)载重卡车急刹车，集装箱在车上向前滑动时；
(3)故障车被拖车拖走后，载重卡车由静止又重新起动时。
学法点拨：
1．静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势相反，可以采用下列方法判断静摩擦力的方向：
(1)用假设法判断静摩擦力的方向
我们可以假设接触面是光滑的，判断物体滑动的方向，该方向即为相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向为相对运动趋势的反方向。
(2)根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向。
2．摩擦力的方向可能与物体运动方向 ( http: / / www.21cnjy.com )相同，也可能与物体运动方向相反，即摩擦力可以是动力也可以是阻力。因此摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但不一定阻碍物体的运动。
思考题：
如图3－6所示，位于斜面上的物体A在沿斜面向上的力F作用下处于静止状态，则对斜面作用于物体A的静摩擦力的判定正确的是 ( )
A．方向可能沿斜面向上 B．方向可能沿斜面向下
C．大小可能等于零 D．大小可能等于F
(答案：ABCD)
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图3－6
例3 学校的学生宿舍楼走廊要安装照明灯，学 ( http: / / www.21cnjy.com )校向全体学生征集安装方案，李明同学设计的安装方式如图3－7中甲图所示，已知吊灯重40N，李明设计的绳AO与天花板间的夹角为53°，BO为固定细绳的水平横梁，已知细绳OA可承受的最大拉力为60N，请你求出横梁BO受到细绳的作用力大小为多少？并判断此种安装方式是否安全？若甲图中把细绳与天花板的连接点A向左平移，则灯对细绳AO的拉力及横梁BO受到的拉力大小有何变化？还能否保证安全？
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图3－7
学法点拨：
1．力的合成与分解的法则：
(1)平行四边形定则：如图3－8甲所示，作图时合力、分力作用点应相同，表示力的射线用实线，其余的线用虚线。
(2)三角形定则：求两个已 ( http: / / www.21cnjy.com )知力F1、F2的合力，可在F1的末端做F2的图示，然后自F1的始端向F2的末端做有向线段，该有向线段即表示F1、F2的合力的大小和方向。利用三角形定则求合力如图3－8乙所示。
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图3－8
2．求一个已知力的实际分力的方法步骤：
(1)根据物体(或结点)所处的状态分析力的作用效果。
(2)根据力的作用效果，确定两个实际分力的方向。
(3)根据两个分力的方向画出平行四边形。
(4)根据平行四边形，利用学过的几何知识求两个分力的大小。
思考题：
一艘快艇由东向西行驶，遇 ( http: / / www.21cnjy.com )北风，风力为1.0×104N，要使船沿着航线航行，且保证推动船前进的力为3.0×104N，则船上发动机应对船产生多大的牵引力？
(答案：，方向为东偏北方向)
例4 某同学在做“探究弹力与弹簧伸长 ( http: / / www.21cnjy.com )的关系”的实验中，设计了如图3－9所示的实验装置。通过在悬挂的竖直弹簧下面加挂钩码，逐渐使弹簧伸长，测量得到钩码的重力G(与弹簧的弹力F大小相等)及相对应的弹簧伸长量x。
下表是该同学测得的几组数据：
弹力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
弹簧测力计的伸长x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4
(1)请你在图3－10中的坐标系中作出F－x图象；
(2)写出曲线所代表的函数关系式(x用m做单位)；
(3)解释函数表达式中常数的物理意义。
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图3－9 图3－10
学法点拨：
在做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验时，要注意以下几点：
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图3－11
(1)先测出弹簧的原长l0，然后再测出每次加挂钩码之后的长度l，通过计算得到相对应的弹簧伸长量x＝l－l0。
(2)根据所测数据在坐标纸上描点时，要 ( http: / / www.21cnjy.com )按照图中各点的分布与走向作出一条平滑的图线，要让图线经过尽可能多的点。若所画的点不能正好都在这条图线上，要注意使图线两侧的点数大致相同。
(3)在加挂钩码时注意不要超过弹簧的弹性限度。
四、练习题
第一节 重力 基本相互作用
1．自然界最基本的相互作用是引力相 ( http: / / www.21cnjy.com )互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。常见的重力是万有引力在地球附近的表现，常见的弹力、摩擦力是由以下哪种作用引起的 ( )
A．引力相互作用 B．电磁相互作用
C．强相互作用 D．弱相互作用
2．双层巴士靠站后，上车乘客向上层的后方走动，此时车的重心 ( )
A．向前上方移动 B．向后上方移动 C．向下移动 D．不变
3．下列关于力的说法中，正确的是 ( )
A．力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的
B．龙舟赛上，运动员们随着有节奏的号子声奋力划动木桨，则使龙舟在水中快速前进的力是水对木桨的作用力
C．受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体
D．马拉车前进，马对车有拉力，但车对马没有拉力
4．以下说法正确的是 ( )
A．静止在水平地面上的物体对地面的压力就是重力
B．物体重力的大小与物体的运动状态有关
C．物体所受的重力大小与所处的地理位置有关，与物体的形状及运动状态无关
D．两个质量相同的物体，它们的重力有可能不同
5．用图示法分别画出下面几种情景中所指的力，并同时指出施力物体和受力物体。
A．从空中自由落下的铁球受到的重力是30N。
B．两人合提一桶水，各用80N的拉力，两力与水平方向的夹角均为45°。
C．一人用100N的拉力沿与水平方向成30°角斜向上拉水平地面上的物体。
扩展练习
6．如图3－12所示，试用重心的知识解释为什么现在优秀跳高运动员都采用“背越式”技术？
7．如图3－13所示的ABC是木匠用的曲 ( http: / / www.21cnjy.com )尺，它是用粗细不同、质量分布均匀(AB和BC质量相等)的木料做成的，D是AC连线的中点，F是AB的中点，G是BC的中点，E是FG连线的中点，则曲尺重心在 ( )
A．F点 B．D点 C．E点 D．G点
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图3－12 图3－13
8．下列情况中，一只足球所受的重力可能会发生变化的是 ( )
A．把它从北极拿到赤道
B．把它送到月球上去
C．让它漂浮在水面上
D．比赛中，当足球在空中飞行时
9．一条放在地面上的长为L的柔软匀质 ( http: / / www.21cnjy.com )粗绳，向上提其一端刚好使其拉直时，它的重心位置升高了______；长为L的均匀直钢管平放在水平地面上，现抬起一端使其与水平地面成30°角时，它的重心位置升高了______。
第二节 弹力
1．书放在水平桌面上，桌面会受到弹力的作用，产生这个弹力的直接原因是( )
A．书的形变 B．桌面的形变 C．书和桌面的形变 D．书受到的重力
2．关于弹力，正确的说法是 ( )
A．两个接触的物体间一定有压力
B．压力不一定与接触面垂直
C．弹簧不受力时，它的劲度系数为零
D．在弹性限度内，弹簧的弹力大小与形变成正比
图3－14
3．如图3－14所示，两弹簧秤平放在光 ( http: / / www.21cnjy.com )滑水平桌面上，乙的一端系于墙上，两弹簧秤挂钩相连，当在甲的一端挂钩上用100N的水平拉力拉甲时，则甲、乙两弹簧秤读数分别是 ( )
A．100N，0 B．100N，100N C．0，100N D．200N，200N
4．如图3－15所示，将一只篮球放在体育馆的墙角处静止不动，墙壁和地面都是光滑的，则以下说法中正确的是 ( )
A．地面对球有向上的弹力
B．地面若很坚硬而不发生形变，对球则无弹力的作用
C．墙壁对球有向右的弹力
D．若墙壁略有倾斜，则墙壁对球可能有斜向上的弹力
图3－15
5．磅秤上站着一个重500N的人，同时放着一个重30N的物体，当此人用20N的力竖直向上提这个物体时 ( )
A．磅秤上的示数减少20N B．磅秤的示数不会改变
C．物体受到的重力为30N D．人对磅秤的压力是500N
扩展练习
图3－16
6．如图3－16所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是 ( )
A．球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上
B．球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下
C．球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上
D．球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下
7．画出图3－17中静止的物体A所受弹力的示意图。
8．一个弹簧测力计，由于更换弹 ( http: / / www.21cnjy.com )簧，不能直接在原来的均匀刻度上读数，经测试，不挂重物时，示数为2N；挂100N的重物时，示数为92N(弹簧仍在弹性限度内)。那么，当读数为20N时，所挂物体的实际重力为＿＿N。
9．一弹簧的两端各用10N的外力向外拉 ( http: / / www.21cnjy.com )伸，弹簧伸长了6cm，现将其中的一端固定于墙上，另一端用5N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为 ( )
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图3－17
A．6cm B．3cm C．1.5cm D．0.75cm
第三节 摩擦力
1．下列关于摩擦力的叙述中，说法正确的是 ( )
A．火车的车轮和钢轨间的摩擦力有时是有利的
B．磁悬浮列车是通过悬浮来减少车轮与轨道之间的摩擦力
C．人走路时，脚和地面之间的摩擦力是有害的
D．自行车轮胎和把套上的花纹是为了增大摩擦保证骑车安全
2．皮带运输机把物体匀速送往高处时，物体受到的摩擦力的方向是 ( )
A．与物体运动的速度同向 B．与物体运动的速度反向
C．摩擦力为零 D．因不知相对运动趋势，故不能判定
3．架梯子斜靠在光滑竖直的墙上，下端放在水平的粗糙地面上，梯子受到( )
A．两个竖直的力，一个水平的力
B．一个竖直的力两个水平的力
C．三个竖直的力，两个水平的力
D．两个竖直的力，两个水平的力
4．请你来判断，下面说法正确的是 ( )
A．人走路时，会受到静摩擦力作用
B．在汽车的轮与轴之间安装了轴承，是想变滑动为滚动
C．酒瓶竖直用手握住停留在空中，当再增大手的用力，酒瓶受的摩擦力不变
D．减小摩擦阻力是磁悬浮列车提高时速的一个重要方面
5．一个木块置于粗糙程度处处相同的水平地面 ( http: / / www.21cnjy.com )上，在一水平拉力的作用下沿地面向前滑行，当水平拉力增大时，木块受到的滑动摩擦力大小将 ( )
A．增大 B．不变 C．减小 D．无法确定
6．如图3－18所示，重为2 ( http: / / www.21cnjy.com )00N的物体静止放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为0.25，最大静摩擦力为60N，那么当水平拉力F由零逐渐增加到58N时，物体所受合力的大小为＿＿N；当水平拉力F由65N逐渐减小到58N时，物体受的摩擦力大小为＿＿N。
图3－18
扩展练习
7．人骑自行车在平直公路上前进，下列关于自行车前后轮受到的摩擦力的说法中，正确的是 ( )
A．前后轮受到的摩擦力方向均向后
B．前后轮受到的摩擦力方向均向前
C．前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前
D．前轮受到的摩擦力方向向前，后轮受到的摩擦力方向向后
8．如图3－19所示，在水平面上有一个 ( http: / / www.21cnjy.com )向右运动的物体，物体的质量为20kg，与水平面间的动摩擦因数为0.1，它在运动过程中还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用，则物体所受滑动摩擦力的大小为(g取10N/kg) ( )
A．10N，水平向右 B．10N，水平向左 C．20N，水平向右 D．20N，水平向左
9．如图3－20所示，用水平力F把铁块 ( http: / / www.21cnjy.com )压在竖直墙上，此时重力为G的物体沿墙壁匀速下滑，若物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力的大小为 ( )
A．μF B．μF＋G C．G D．μG
图3－19 图3－20
10．质量为2kg的物体放在倾角为30° ( http: / / www.21cnjy.com )的斜面上，物体与斜面间的最大静摩擦力为4N，要使物体在斜面上处于静止状态，那么沿斜面向上对物体的推力F的大小范围应是______；当力F的大小为______时，物体所受的摩擦力为零。(g取10m/s2)
第四节 力的合成
1．下面关于两个分力F1、F2及它们的合力F的说法，其中正确的是 ( )
A．F的作用效果一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B．两力F1、F2一定是同种性质的力
C．两力F1、F2一定是同一个物体受的力
D．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
2．如图3－21所示，F1、F2为两个分力，F为其合力，图中正确的合力矢量图是( )
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图3－21
3．两个共点力的合力最大为15N，最小为5N ( http: / / www.21cnjy.com )，则这两个力的大小为______和______，如果这两个力的夹角为90°，则合力大小为______。
4．在《共点的两个力的合成》的实验中 ( http: / / www.21cnjy.com )，得到了如图3－22所示的图形，图中P为橡皮条的固定点，O为橡皮条与细线的结点，分别用两只弹簧秤和用一只弹簧秤时，都将结点拉到O点，实验中你要比较的是图中和＿＿两个力的大小和方向，其中＿＿是实验直接测得的合力，这个实验是要验证＿＿。
5．如图3－23所示，细绳AC和BC共同吊起一个重10N的物体，请用作图法求出两细线上的拉力大小。
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图3－22 图3－23
扩展练习
6．如图3－24，一木块放在水平桌面上 ( http: / / www.21cnjy.com )，在沿桌面的同一直线上共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1＝10N、F2＝2N。若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力为 ( )
A．10N，方向向左 B．6N，方向向右 C．2N，方向向左 D．零
图3－24 图3－25
7．如图3－25所示，一个重50N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝10N的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为 ( )
A．0N B．60N，方向竖直向上
C．40N，方向竖直向上 D．40N，方向竖直向下
8．如图3－26所示，在做“验证力的平行 ( http: / / www.21cnjy.com )四边形定则”的实验时，用M，N两个测力计通过细线拉橡皮条的结点，使其到达O点，此时α＋β＝90°，然后保持M的示数不变，而使α角减小，为保持结点位置不变，可采用的办法是 ( )
A．减小N的示数同时减小β角
B．减小N的示数同时增大β角
C．增大N的示数同时增大β角
D．增大N的示数同时减小β角
图3－26
9．有三个共点力，向正东的力F1＝ ( http: / / www.21cnjy.com )10N，向正北的力F2＝4N，向正西的力F3＝7N，则其合力F等于______N，合力与力F1的夹角θ等于______。
第五节 力的分解
1．将一个大小为7N的力分解为两个力，其中一个分力的大小为4N，则另一个分力的大小不可能是 ( )
A．4N B．7N C．11N D．12N
2．重力为G的物体静止在倾角为θ的斜面上，将重力G分解为垂直于斜面向下的分力F1和平行于斜面向下的分力F2，那么 ( )
A．F1就是物体对斜面的压力
B．物体对斜面的压力的方向和F1相同，大小等于Gcosθ
C．F2就是物体受的静摩擦力
D．物体受到的静摩擦力方向和F1相同，大小等于Gsinθ
3．如图3－27所示，用绳索将重球挂 ( http: / / www.21cnjy.com )在墙上，不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是 ( )
A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2增大
C．F1和F2都减小 D．F1和F2都增大
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图3－27
4．把力F分解为两个不为零的分力，下列分解的情况可能的是( )
A．分力之一垂直于F B．两分力在同一直线上，并与F重合
C．两分力都比F大 D．两分力都跟F垂直
5．如图3－28所示，在轻质的三角架上 ( http: / / www.21cnjy.com )的B点用细绳悬挂一个重为G的物体，则水平横梁受到的是______力作用，斜梁BC受到的是______力作用(选填“拉”或“压”)。
扩展练习
6．物体静止在斜面上，当斜面的倾角变小时，下列叙述中正确的是 ( )
A．物体对斜面的压力减小
B．物体对斜面的静摩擦力增大，方向沿斜面向下
C．物体对斜面的静摩擦力减小，方向沿斜面向下
D．物体不会沿斜面下滑
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图3－28
7．甲、乙、丙三个质量相同的物体均在同样的水平地面上作匀速直线运动，各物体受到的拉力情况如图3－29所示，则 ( )
A．三个物体所受到的摩擦力大小相同
B．甲物体所受到的摩擦力最大
C．乙物体所受到的摩擦力最大
D．丙物体所受到的摩擦力最大
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图3－29 图3－30
8．用一根细绳沿水平方向把电 ( http: / / www.21cnjy.com )灯拉至如图3－30中实线位置A，细绳的一端固定在墙上O点，这时电线CA上所受拉力为T1，绳OA上所受拉力为T2。如果把电灯拉到如图中虚线位置A′，水平细绳的一端固定在墙上O′点，则T1和T2的大小变化是 ( )
A．T1、T2都增大 B．T1增大、T2不变
C．T1、T2都减小 D．T1减小、T2不变
练习题参考答案
第三章 相互作用
第一节 重力基本相互作用
1．B 2．B 3．ABC 4．CD 5．略
6．答：背越式过杆时，人的 ( http: / / www.21cnjy.com )形状呈反弓形，重心位置在人体之下，人可以跳过的横杆高度超过人重心的高度。而采用“跨越式”等姿势，横杆高度均在重心高度之下，所以在重心升高相同高度的情况下，“背越式”可以跳过更高的横杆。
7．C 8．AB 9．L/2，L/4
第二节 弹力
1．A 2．D 3．B 4．A 5．BC
6．C 7．图略8．20N(提示：设后来所挂重物的重力为G＇，则由胡克定律得100：(92－2)＝G＇：(20－2)，故G＇＝20N)
9．B
第三节 摩擦力
1．ABD 2．A 3．D 4．ABCD 5．B 6．0N，50N 7．C 8．D 9．AC 10．6－14N，10N
第四节 力的合成
1．AC 2．AC 3．5N，10N； ( http: / / www.21cnjy.com )11．2N 4．F3、F4，F3平行四边形定则 5．两拉力的合力大小为10N，方向竖直向上，根据所作平行四边形量得TAC约为8．7N；TBC约为5．0N。6．D 7．A 8．A 9．5N，53°
第五节 力的分解
1．D 2．B 3．C 4．ABC 5．拉，压 6．CD 7．D 8．A 9．A