第18讲机械运动和力

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第18讲 机械运动和力
一、竞赛要点和热点
1、 机械运动就是物体位置随时间的改变。在一定的时间内，物体位置有变化的，我们就称这个物体是运动的，反之，是静止的。我们平常对物体运动情况的描述都是相对的，是相对于参照物而言的。参照物是人为选定的，是用来判断物体运动和静止时被选作的标准。参照物可以任意选定。
2、 物体运动的快慢可以用速度（或平均速度）来描述。速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。根据定义得出的速度计算公式是：υ=s/t。速度的单位是米/秒，常用的还有千米/时，1米/秒=3.6千米/时。
3、 匀速直线运动是最简单的机械运动，它的特点是：运动快慢不变，即速度不变；物体沿直线运动。在匀速直线运动中路程与时间成正比，即s =υt。
4、 力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的，力总是成对出现的。力的作用效果是使物体的运动状态发生改变和使物体发生形变。力的单位是牛顿。力的大小可用弹簧测力计来测量。
5、 力的大小、方向和作用点称为力的三要素。力的图示可以将这三要素表示出来。
6、 由于地球吸引而使物体受到的力叫重力，重力的方向竖直向下，重力的大小跟质量成正比，重心是物体所受重力的作用点，重力的计算公式是G=mg，其中g表示质量为1千克的物体受到的重力为9.8牛.
7、 摩擦是指相互接触的物体间存在的一种阻碍它们发生相对运动的相互作用。物体接触面间存在着阻碍它们要发生相对运动的摩擦，叫做静摩擦。一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦称为滑动摩擦。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关。在压力相同的情况下，把滑动变为滚动可以大大减小摩擦。
8、 物体形变时会产生弹力，弹力往往作用在使它发生弹性形变的另一物体上。弹力总是指向使物体恢复原状的方向。
二、拓展与提高
1． 弹簧测力计原理：在弹性限度内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比，即F=k△x，其中k是比例系数，△x表示弹簧的伸长。
2． 在月球上，物体受到的重力将会变小，但质量不会改变,其原因是g的值减小到原来的六分之一。
3． 在用平均速度公式υ=s/t进行的有关计算中，s表示在时间t内通过的路程，t表示通过路程s所用的时间，并不关心中间过程中的运动状态。
三、例题精析
例1 如图所示，根据烟和旗帜的状态判断甲、乙两车相对于房子的运动情况。
答：从烟的状态可知，风是从右边吹向左边的。由此可以确定，乙车肯定在向房子运动，而且速度要大于风速。对于甲车，可以有以下三种情况：①甲车背离房子运动，速度大小与风速无关。②甲车静止，旗帜在风的作用下飘向左边。③甲车向房子运动，只要速度小于风速，旗帜仍可向左边飘扬。
例2 一只木箱漂浮在水中，随平稳流动的河水向下游漂去。在木箱的上游和下游各有一条小船，两船到木箱的距离相等且在同一直线上。当两船同时划向木箱，且两船在水中划行的速度大小相同并小于水的流速，那么( )
A．上游的小船会先打捞起木箱 B．下游的小船会先打捞起木箱
C．两船会同时到达木箱处 D．两船不能同时到达木箱处
解：设上游船和下游船距木箱的距离为S米，两船的速度均为υ米／秒，水流的速度为υ′米／秒，其中υ<υ′，上游船追上木箱的时间为t，下游船追上木箱的时间为t′。依题意，上游船追上木箱的距离为S+υ′t，其速度为υ+υ′，下游船追上木箱的距离为S－υ′t′，其速度为υ-υ′，根据速度、路程时间的关系有
解之：，故t=t′，两船同时到达木箱处．正确答案是C。
四、能力训练
1. 在以速度υ1向东行驶的甲车上的乘客看来，乙车向西行驶；在以速度υ2向西行驶的丙车上的乘客看来，乙车向东行驶，则下面所列乙车相对于地面可能的运动情况中，错误的是( )　
A．以小于υ1的速度向东行驶 B．以小于υ2的速度向西行驶
C．以大于υ1的速度向东行驶 D．静止不动
2. 甲、乙两人分别在并列的两个升降机中，各自以自己为参照物，甲看见乙在上升，楼房也在上升，乙看见楼房在上升，如果以地面为参照物，则他们运动的状态是（ ）
A.甲在上升，乙在下降， 　 B.甲、乙都在下降，但乙比甲快
C.甲、乙都在下降，但甲比乙快 D.以上三种情况都不对。
3. 河中有一漂浮物，甲船在漂浮物上游100米处，乙船在漂浮物下游100米处，若两船同时以相同速度去打捞，则 ( )
A．甲船先到 B．乙船先到
C．两船同时到 D．无法判断谁先到
4. 下面有关摩擦力的叙述中，正确的有 ( )
A．摩擦力是阻碍物体运动的，因此摩擦力的方向总是与物体的运动的方向相反
B．汽车急刹车时，车轮滑动受到的摩擦力与汽车运动方向相反
C．手竖直握住瓶子，握力越大，摩擦力越大
D．自行车在平直公路上前进时，前轮受地面摩擦力的方向向后，后轮受地面摩擦力的方向向前
5. 踢出去的足球在空中飞行时，如忽略空气阻力，则足球 ( )
A．只受重力的作用 B．只受脚力的作用
C．受重力和脚力的作用 D．不受力
6. 以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了，这一现象中，石头对鸡蛋的作用力大小比鸡蛋对石头的（ ）
A．大 B．小 C．相等 D．无法比较
7. 某质量是6千克的物体在月球表面时，重约为10牛，一根绳子在地球表面最多能悬挂重60牛的物体，它在月球表面最多能悬挂的物体的质量约为 ( )
A．6千克 B．10千克 C．36千克 D．60千克
8. 某段铁路有长度12.5米的铁轨一根一根地铺设，一列火车匀速前进，车内一乘客欲测出火车运行的速度，他测得火车经铁轨接缝时连续发生11次振动的时间间隔为10秒，则火车的速度为 ( )
A．1.25米/秒 B．12.5米/秒 C．13.75米/秒 D．15米/秒
9. 某人上午8：00从起点出发，途径三个不同的路段，先是上坡路，然后是较平直的路，最后是一段下坡路，三路段的长度均相同，在三个路段上的平均行驶速度之比为1：2：3，此人中午12：00刚好到达终点．则上午10：05时他行进在( )
A．上坡路段 B．平直路段 C．下坡路段 D，无法判断
10. A、B两辆车以相同速度υ0同方向作匀速直线运动，A车在前，B车在后，在两车上有甲、乙两人分别用皮球瞄准对方，同时以相对自身为2υ0的初速度水平射出，如不考虑皮球的竖直下落及空气阻力，则 ( )
A．甲先被击中 B．乙先被击中
C．两人同时被击中 D．皮球可以击中乙而不能击中甲
11. 一个弹簧秤，将其弹簧截去原长的1/5，然后再调好零点，用此弹簧秤称同一物体的重力，则弹簧秤的示数跟原来相比是( )
A．变大 B．变小C．不变 D．无法确定是否变化
12. 小明骑自行车起初以3米/秒的速度匀速行驶18米，接着又以6米／秒的速度再匀速行驶18米，他骑车在这36米路程中的平均速度是 ( )
A．4．5米／秒 B．6米/秒 C．4米／秒 D．3．5米／秒
13. 车站上并排着两列待发的列车甲和乙，现甲车里的人从车厢一侧窗口看到乙车向南移动，从车厢的另一侧窗口看到路旁的树木也在向南移动，但比乙车移动的速度慢，如果以车站为参照物，上述事实说明： 。
14. 短跑运动员起跑都采用蹬式，起路时用力向后蹬地，人就获得向
的力，这是因为 。
15. 在如图所示的实验中，用弹簧秤来测量不同质量的物体受到的重力，结果表明 。
16. 一名奥运会百米赛跑冠军，他起跑后第3秒末的速度是8米／秒；第10秒末到达终点时速度是13米/秒。则他在全程的平均速度是 米/秒。
17. 从火车上下来两个旅客，他们沿同一路线走向与车站距离为S的同一地点，甲旅客一半时间行走的速度是υ1，另一半时间行走的速度是υ2 。而乙旅客则用速度υ1走完前半程，用速度υ2走完后半程。若甲、乙两旅客从车站到达同一地点所用时间分别为tl和t2，则tl= ，t2= 。
18. 一架喷气式客机的速度是声音速度的1．5倍，飞行高度为2700米，如果飞机沿水平方向飞行，当你听到飞机在你头顶上传来的轰鸣声音时，飞机已经飞到你前方 米的地方(指水平距离，声音速度为340米／秒)。
19. 如图所示，有一根弹簧测力计，由于某种原因，它表面的刻度值没有了，但弹簧测力计的其他部分都完好。为了利用这把弹簧测力计，现把一切工作小段长度均匀分割的刻度线粘贴到弹簧测力计上，当用1牛的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧秤的指针刚好指在刻度线5下面的第四条黑线位置；当用2牛的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线7的位置。由此可知，利用图中的刻度线，此弹簧测力计能够测量的范围是 。如果将刻度线粘贴位置向挂钩方向移动一小段，则此时弹簧测力计能够测得的最大值与最小值之差将 （选填：变大，不变或变小）。
20．在雅典奥运会上，我国运动员刘翔获得了男子110米栏冠军，为中国乃至亚洲争了光。在比赛过程中，解说员实时报道：“刘翔跑得最快。”这一描述的依据是什么？他是通过比较什么来判断快慢的？几秒钟后，解说员又报道说：“刘翔成功了，获得了冠军。”这句话的依据又是什么？他是通过比较什么来判定的？
21．一人骑自行车从甲地到乙地，全程平均速度为12千米／小时，在前2／3路程上的平均速度为10千米／小时，求后1／3路程上的平均速度是多少
22． 在钢铁厂的轧钢车间里有一台如图所示的钢板冷轧机，较厚的钢板匀速地经过轧辊被轧成薄钢板后，整齐地卷成钢板卷。经过时间T钢板卷的半径增加了一倍。试求此后半径再增加一倍需要多少时间？
23． 如图所示，有两本完全相同的书A、B，书重均为5牛，若将两本书等分成若干份后，交叉地叠放在一起置于光滑桌面上，并将书A固定不动，用水平向右的力F把书B抽出，现测得一组数据如下：
实验次数 1 2 3 4 …… n
将书分成的份数 2 4 8 16 …… 逐页交叉
力F的大小(牛) 4．5 10．5 22．5 46．5 …… 208.5
根据以上数据，试求：
(1)若将书分成22份，力F应为多大
(2)该书的页数．
第18讲答案
1.C 2.C 3.C 4.B、D 5.A 6.C 7.C 8.B 9.A 10.C 11.B 12.C
13．甲乙两车都在同时运动，甲向北，乙向南14．前；力的作用是相互的15．重力跟质量成正比。16. 10米／秒 17. 2s/(υ1+υ2)；s(υ1+υ2)／(2υ1υ2) 18．4050米 19．1/3牛 ---17/6牛或0.33牛—2.83牛 不变
20．在比赛过程中，说“刘翔跑得最快”的依据应该是刘翔跑在最前面，最直接的参照物是处在第二名的运动员，当然也可以是起跑或终点线。这时判断快慢是通过比较在相等时间内通过的路程来进行的，在相同的时间内，刘翔跑的路程最长，处在最前面的位置，所以他最快。“刘翔成功了，获得了冠军”这句话的判断依据应该是刘翔第一个冲过了终点线，参照物可以是终点线，也可以是得在第二名的运动员。解说员是根据通过相同的路程比所用的时间来判定的，刘翔跑完全程所用的时间最少，所以他跑得最快，他跑完全程的平均速度最大。
21. 20千米／时
解析：设全程长为S千米，自行车通过2S／3的平均速度和所用时间分别为υ1千米／时和t1小时，通过S／3的平均速度和所用时间分别为υ2千米／时，t2小时。则由速度公式可得：
全程平均速度12千米／时 υ2=20千米／时。
22．4T
解析:设薄板的厚度为d,开始计时时,薄钢板卷的半径为r,薄钢板的宽度为a,扎板的速度为υ。则：在时间T内扎出的钢板的体积为
ald=（π（2r）2-πr2 ）a 其中l为钢板的长度
T=l/υ=（π（2r）2-πr2 ）/ υd
同理 T′=（π（4r）2-π（2r）2 ）/ υd
T′=4 T
即再过4T的时间，薄钢板卷的半径再增加一倍。
23．(1)64．5牛；(2)70页；
解析：(1)通过对表中的数据进行分析可知，将书分成4份时，力F比前一次增加6牛，将书分成8份时，力F比第一次增加18牛，即从分成2份开始,每增加1份时,摩擦力增加3牛,所以当书分为22份时,力F=(4.5+20×3)牛=64．5牛．
(2)当逐页交叉时，力F的大小为208．5牛，按上面同样的方法可以推出该书的页数为68+2=70页．
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