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第19讲 弹力 重力 摩擦力
Ⅰ考生必背:基础知识
必记1:弹力
1.弹力:物体由于弹性形变而产生的力叫弹力。
2.弹簧测力计的原理:弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长。
必记2:重力
3.使用弹簧测力计时首先要观察它的量程和分度值。加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程。21世纪教育网
4.由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。重力与质量的关系是:G—m9,重力的方向是竖直向下的,重力在物体上的作用点叫重心。
必记3:摩擦力
5.两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上就会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫摩擦力。摩擦力的大小跟压力有关,压力越大,摩擦力越大,摩擦力跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大。21世纪教育网
Ⅱ考生必会:考点
一、基本考点
考点1:弹力、弹簧测力计(重点)
1.弹力:(1)弹性形变:具有弹性的物体在弹性限度内所发生的形变叫弹性形变。
(2)弹力:物体由于发生弹性形变所产生的力叫弹力,通常所说的压力和支持力等其实质就是弹力。(3)弹力的大小:物体发生弹性形变时,形变程度越大,所产生的弹力越大。(4)弹力的方向:弹力的方向与使物体发生弹性形变的力的方向相反。21世纪教育网
2.弹簧测力计的使用方法及注意事项:(1)使用方法:使用弹簧测力计前,应先观察弹簧测力计的测量范围即量程以及分度值,以便于选择合适的测力计和准确读数。使用弹簧测力计之前还要检查两个问题,一是检查指针是否指在零刻度线上,如果指针没有指在零刻度线上,要调整指零;二是使用前用手指拉住挂钩来回拉动几次,防止弹簧或指针被卡住。读数时,视线要与指针所对的刻度垂直。21世纪教育网
(2)注意事项:①使用时要使测力计内弹簧的轴线方向跟所测力的方向一致;②被测量的力不能超过测力计的量程。
3.本考点在中考中考查的主要内容是探究弹簧的伸长跟拉力的关系、弹簧测力计的使用及读数等。弹簧测力计常与其他测量工具联系在一起考查,常见的题型有:填空题、选择题、实验题。21世纪教育网
【例1】物理学是一门以实验为基础的学科,实验中仪器的读数是必不可少的。请你读出图l—19—1中所示的各测量工具的示数,并把它们填写在下面的横线上:
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木块的长度是______;物体的重力为______;温度计的示数是______。
解:4.50 cm;3.6 N;24℃ 点拨:三个测量工具实际均是刻度尺的读数,根据刻度尺的读数规律,看清大格与小格所表示的数值,而后读出即可。
考点2:重力(重点、热点) 21世纪教育网
考点归纳与拔高:
1.重力的三要素:(1)重力的方向:重力的方向是竖直向下的。注意“竖直”与“垂直”的意义不同,竖直方向是指与水平面垂直的方向,而垂直方向是指与支持面垂直的方向,而支持面不一定是水平的。(2)重力的大小:物体所受重力的大小与物体的质量成正比。计算公式是G=mg,使用该公式计算时应注意单位的统一,即G:牛(N)、m:千克(kg)、g:牛/千克(N/kg)。重力的大小可以用弹簧测力计直接测量。(3)重力的作用点:重力在物体上的作用点叫物体的重心。重心的位置与物体的质量分布和形状有关,质量分布均匀、形状规则的物体,重心在物体的几何中心。重心的位置可以在物体上,也可以不在物体上,例如:圆环的重心就不在圆环上,而在其中心处。物体的重心位置越低,其稳定性越高。
2.本考点在中考中常与质量、力的示意图、压强、浮力等知识联系在一起考查,常见的题型有:填空题、选择题、作图题、计算题、简答题。
【例2】2008年春的大雪造成很多房屋垮塌,小明想知道屋顶的雪到底有多重,他找来器材进行了测量(g取10 N/kg):21世纪教育网
(1)①用弹簧测力计测出空杯子重力为0.2 N;
②将杯子里装满水,用弹簧测力计测出总重,如图l—19—2所示为_________N;
③将杯子里装满雪的样品,用弹簧测力计测出总重为1 N。杯中雪的样品体积是_____cm,雪的样品密度是________kg/m。21世纪教育网
(2)若屋顶面积为l00 m,雪的厚度为30 cm,则屋顶雪的总重力是______N。
解:(1)2.2;200;0.4×10 (2)1.2×10
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点拨:通过步骤①②可得杯子里装满水时, 图1—19—2水的重力即G=2.2 N一0.2 N=2 N,所以水的体积为V=,因为杯子装满水,故水的体积与杯子的容积相等,用其装满雪时,雪的体积与水的体积相等;,由①③可知雪的重力为G=l N—0.2 N=0.8 N,故雪的密度为;屋顶雪的重力G=0.4×10 kg/m×100×0.3 m×10 N/kg=1.2×10 N。
三易点警示灯:对重力方向的认识(易误点) 21世纪教育网
详释:在学习重力时,有些同学对重力方向的理解很容易出现两种错误:一是误认为重力的方向是垂直向下的;二是误认为静止的物体或向下运动的物体重力的方向是竖直向下的,而向上运动或沿斜面运动时,重力的方向与物体运动方向相同。实际上,物体所受重力的方向总是竖直向下的,即所有物体在任何情况下,所受重力的方向都是竖直向下的。
【例3】如图l—19—3所示关于物体所受重力的方向,下列表示正确的是( )
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错解A或B或D
错解分析:错解的原因是对重力的方向理解不深刻、不全面。地球附近所有物体,在任何情况下,所受重力的方向都是竖直向下的,所以本题正确选项为C。
正确解法:C
考点3:科学研究摩擦力的大小与什么因素有关(实验考点、重点、热点)
1.实验原理:物体做匀速直线运动时,所受的力是平衡力,彼此平衡的两个力大小相等。21世纪教育网
2.探究方法:探究方法是控制变量法。在探究摩擦力大小与压力的关系时,控制接触面的粗糙程度相同;在探究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系时,控制压力的大小相同。
3.探究过程的注意事项:弹簧测力计必须沿水平方向拉动木块并使木块做匀速直线运动。
4.探究结论:摩擦力的大小跟压力和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,摩擦力就越大。
【例4】学习过“影响摩擦力大小的因素”后,小强发现实验室里有如图l—19—4所示的铁块和木块。他想比较一下铁块表面和木块表面的粗糙程度,进行了如下实验:
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(1)因为要比较两者表面的粗糙程度,所以在同一水平桌面上做实验时,应保持_____ 不变。
(2)先将木块叠放在铁块上,用弹簧测力计_____拉动它们。弹簧测力计的示数如图l—19—4所示,则桌面对物体的摩擦力为_____ N。21世纪教育网
(3)然后_____ (填两物块的放置情况),重复上述过程,这次测得的摩擦力为2.4 N。
(4)通过上述实验现象可知:_____的表面粗糙程度大一些。
解:(1)压力 (2)匀速;3.7 (3)将铁块叠放在木块上(4)铁块
点拨:(1)摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。根据控制变量法,要研究摩擦力的大小与接触面粗糙程度之间的关系,应保持压力大小不变。(2)保证铁块做匀速直线运动,这样拉力才等于摩擦力,此时弹簧测力计的示数为3.7 N。(3)将铁块放在木块上,保证压力相等并改变接触面的粗糙程度。(4)铁块与桌面接触时,摩擦力为3.7 N,木块与桌面接触时,摩擦力为2.4 N,由此判断铁块表面更粗糙。
三易点警示灯:对影响摩擦力大小因素的理解(易误点) 21世纪教育网
详释:在学习影响摩擦力大小的因素时,有些同学误认为摩擦力的大小除与压力和接触面的粗糙程度有关外,还与接触面积及两物体相对运动的速度有关。由实验探究可知,摩擦力的大小仅与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体间接触面积无关;与物体间相对运动的速度大小及运动方向无关;与物体的运动方式(加速运动、减速运动、直线运动、曲蛾运动)无关。
【例5】张老师的质量大约为60_____,他用1 N的力沿水平方向推一辆在水平桌面上的小车,小车以较慢的速度沿力的方向做匀速直线运动;当他推着小车以较快的速度在水平桌面上沿力的方向做匀速直线运动时,所用的推力应该_____l N(填“大于”、“小于”或“等于”)。
错解:kg;大于
错解分析:错解原因是不理解力与运动的关系及影响摩擦力大小的因素。小车做匀速直线运动时,在水平方向上受的力为平衡力,摩擦力等于推力,即为1 N。小车运动速度变大后,小车对桌面的压力及小车与桌面问的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,推力也不变,仍等于l N。21世纪教育网
正确解法:kg;等于21世纪教育网
二、综合运用考点
考点4:用力的示意图描述重力(学科内综合考点、重点、热点)
考点归纳与拔高:21世纪教育网
在画重力的示意图时,应注意以下几点:(1)重力的作用点要画在物体的重心上。(2)任何情况下,重力的方向都是竖直向下的。(3)明确竖直向下与垂直向下的区别。(4)用力的示意图同时表示物体受到的重力与其他的力(如拉力、推力等)时,其他的力的作用点也要画在重心上,并且用线段的长度区别力的大小。
【例6】粗细均匀重为3 N的木棒靠在墙上如图1—19—5所示,请你在图上作出木棒所受重力的示意图。21世纪教育网
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解:如图1-19-6所示。
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点拨:从重力的作用点起沿重力的方向(竖直向下)画一条有方向的线段,最后在线段的末端标上箭头,即得到重力的示意图。21世纪教育网
三易点警示灯:在空中运动的物体所受力的示意图(易误点)
详释:画在空中运动的物体所受力的示意图时,易出现的错误有:(1)不能正确判定由于惯性在空中运动的物体所受的力。(2)不能正确理解地球周围不同位置处竖直向下的含义。由于惯性在空中运动的物体,若不计空气阻力,则只受重力的作用,若考虑空气的阻力,则阻力方向与物体运动方向相反。地球周围不同位置处的竖直向下,均是指竖直指向地球的中心处(在初中阶段可以这样认为)。21世纪教育网
【例7】足球运动员把足球踢向空中,如图1—19—7甲,不计空气阻力,图l—19—7乙是表示足球在空中飞行的受力图,其中正确的是(G表示重力,F表示脚对球的作用力)( )
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错解:C
错解分析:错解原因是没有认真分析“踢球”和“踢出去的球”的区别,想当然地认为足球在空中向前运动时,除受重力作用外,还受到脚对它的踢力。假设空中的足球受到踢力的作用,则其施力物体只能是脚,但脚已经脱离足球,不可能再对足球施加力的作用,故踢力不存在。所以在空中运动的足球只受重力,之所以继续在空中运动,是由于自身的惯性保持原来的运动状态。故选B。21世纪教育网
三、实际应用考点
考点5:增大或减小摩擦的方法在实际中的应用
1.摩擦与人们的生活、生产息息相关,人们有时要利用摩擦,此时则应设法增大摩擦,有时摩擦对人们不利,此时则应设法减小摩擦。
2.增大摩擦的方法:(1)增大接触面之间的压力。(2)使接触面变得更粗糙。
3.减小摩擦的方法:(1)减小接触面之间的压力。(2)将接触面做得尽量光滑。(3)使接触面互相分离,如加润滑油可以在两个表面之间形成一层油膜,使它们互不接触;利用压缩空气或电磁场使接触面脱离接触。(4)用滚动代替滑动。
4.本考点在中考中常结合实际情况,考查同学们应用所学知识分析问题、解决问题的能力。常见的题型有:填空题、选择题、简答题、阅读理解题。21世纪教育网
【例8】滑板运动已经成为年轻人最流行、最持久的时尚运动。它由板面、滑板支架(滑板桥)和四个滑板轮等部分组成,板面上表面粗糙,如图1—19—8所示,则( )
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A.滑板上表面粗糙是为了减小人与板之间的摩擦21世纪教育网
B.滑板上表面粗糙是为了增大人与板之间的摩擦21世纪教育网
C.滑板轮表面光滑是为了减小板轮与地面间的摩擦21世纪教育网
D.滑板轮表面光滑是为了增大板轮与地面间的摩擦21世纪教育网
解:B、C 点拨:摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙摩擦力越大,反之越小,滑板上表面粗糙的目的是增大摩擦,有利于人在上面站稳,滑板轮表面光滑是为了减小与地面间的摩擦,使滑板轮受的阻力减小,故选项B、C正确。
Ⅲ 考生必知:课标新题型
课标新型题一:探究题
【例1】为了探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,长沙市某中学的小刚和小明两个同学分别设计了如图l—19—9甲和乙所示的实验。按图甲实验时,小刚用手通过弹簧测力计匀速拉动木块A,读出弹簧测力计的示数,即可测出木块和木板之间的滑动摩擦力;小明则将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块B,木块B下面是一长木板,实验时小明拖动长木板,然后读出弹簧测力计的示数,即可测出木块B和木板之间的摩擦力。
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(1)请你画出木块A所受滑动摩擦力的示意图。
(2)你认为谁的实验设计更好,为什么
解:(1)如图l-19-10所示。21世纪教育网
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(2)小明同学的设计更好,因为按甲图实验时,很难控制木块匀速运动,而乙图中的木板不需要做匀速运动。
点拨:从题图可以看出,木块A被测力计向右匀速拉动,其受到的滑动摩擦力水平向左,与运动方向相反;小剐的做法中必须要求木块A匀速运动,此时滑动摩擦力才与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,在此过程中,从操作上很难使木块A保持匀速直线运动;而小明的做法中,使木板滑动,木块B相对地面静止,无论木板运动速度如何,木块B均受平衡力作用,操作方便,易于控制,所以小明的做法较好。
课标新型题二:开放题
【例2】物体在月球上的重力是在地球上重力的1/6,如果下一届奥运会在月球举行的话,那么奥运会的大部分记录都要被刷新,请你举出两个项目:
(1)____________________________________________________________;
(2)____________________________________________________________。
解:(1)举重(2)跳高 点拨:本题为开放题,答案不唯一。本题的新颖之处是物理知识与奥运会相结合、知识应用能力与想象能力相结合,能很好地激活同学们的思维活动和探索问题的积极性。解题时要抓住题眼“物体在月球上的重力是在地球上重力的1/6”,即物体在月球上受到的重力变小,那么所有必须克服重力的体育运动都将受到影响,有些项目的成绩将提高,如.举重、跳高、掷铅球等,这些奥运会的大部分记录都要被刷新。
Ⅳ 考生必试:中考题
1.下列实例中,为了增大有益摩擦的是21世纪教育网( )
A.给自行车轴加润滑油
B.移动重物时,在它下面垫上钢管
C.在机器的转动部分装滚动轴承
D.车轮上刻有凸凹不平的花纹
2.用图1—19—11所示的方法测量同一只鞋在不同水平路面滑动时的摩擦力,下列说法正确的是( )
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A.在柏油路面和冰面上测得的摩擦力都相同
B.在同一路面,无论鞋内是否放上铁块,摩擦力都一样
C.只要鞋被拉动了,测力计的读数就等于鞋受到的摩擦力的大小
D.在同一路面鞋以不同的速度做匀速运动,测力计的示数都相同
3.图l—19—12所示的弹簧测力计的示数是________ N。
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4.如图1—19—13所示,A物体放置在B物体上,A物体随着B物体在外力F的作用下,由静止开始运动。请画出A物体所受摩擦力,和B物体所受重力G的示意图(其中G>f)。
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Ⅴ 考生必闯:过关测验题
一、选择题
1.弹力是生活中常见的一种力,下列结果不是由弹力产生的是( )
A.撑竿跳高运动员越过横杆
B.玩具手枪将“子弹”射出去
C.手中的物块释放后会下落
D.装有弹簧的门被推开后会自动关上
2.下列关于重力的说法中正确的是( )
A.悬浮在空气中的尘埃受地球的吸引,但尘埃不吸引地球
B.只有跟地面接触的物体才受到重力的作用
C.物体受到重力的方向总是垂直向下的
D.地面附近的物体都受到重力的作用
3.假如没有重力,下列哪种现象不会出现21世纪教育网( )
A.人喝到嘴里的水将难以咽下21世纪教育网
B.人一跳起来就会离开地球21世纪教育网
C.人可以轻而易举地提起质量较大的物体
D.风吹起的浮尘将迅速地落回地面
4.下列措施中,能增大摩擦力的是( )
A.自行车车轴处装有滚珠轴承
B.足球鞋底装有鞋钉
C.在汽油机的连杆和曲轴连接处加注机油
D.溜冰鞋装有滚轮
二、填空题
5.目前我国正在实施“登月工程”,月球表面没有空气,没有磁场,引力为地球的六分之一。宇航员登上月球,_____用指南针辨别方向,_____轻而易举地提起l50 kg的物体。(填
“能”或“不能”)
6.图l—19—14中,弹簧测力计的示数为_____ N。
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7.小宇用50 N的水平力把重l5 N的木块压在竖直的墙面上,木块恰能匀速下滑,此时木块受到的摩擦力大小是_____N;若减小水平压力,木块受到的摩擦力将_____(填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、作图题
8.在图1—19—15中画出小球受力的示意图。
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四、课标新题型
9.在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中,小明的实验过程如图1—19—16所示。
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(1)实验操作的关键是什么
(2)由甲、乙两图得到的结论是____________________________________。
(3)图乙和图丙探究的问题是____________________________________。
(4)在此实验的基础上,小明又猜想:滑动摩擦力的大小可能与物体的接触面积有关。请你利用图中已有的器材,设计探究方案验证小明的猜想。
10.某物理实验小组的同学探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如下表:
物体质量m(kg) 重力G(N) 比值G/m(N/kg) 比值G/m的平均值(N/kg)
物体1
物体2
物体3
(1)在实验过程中,需要的测量工具有_______和_______。
(2)在上表空白处填出比值G/m的平均值。
(3)分析表中实验数据,得出结论是:__________________________________________。
参考答案:
IV.1.D
2.D点拨:在研究摩擦力与哪些因素有关时要用到控制变量法。柏油路面和冰面的粗糙程度不同,测得的摩擦力不同,A错;在同一路面,鞋对路面的压力不同,所测得的摩擦力不 同,B错;在鞋被匀速拉动时,测力计的读数才等于鞋受到的摩擦力,C错,在同一路面上鞋以不同速度做匀速运动,但鞋对路面的压力以及路面的粗糙程度不变,鞋受到的摩擦力 不变,测力计的示数不变,D正确。
3.2
4.解:如答图l—19—1(左图、右图均可)所示。
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点拨:作摩擦力和重力的示意图时,注意力的方向。
V.一、1.C点拨:手中的物块释放后会下落是因为受重力作用的缘故,所以选项C正确。
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3.D点拨:离开地面的物体之所以能落回地面,是因为受重力的作用,若无重力的作用,离开地面的物体一般不会落回地面,所以本题答案为D。
4.B点拨:增大摩擦力有三种方法:一是增大压力;二是接触面变粗糙;三是变滚动为滑动。A、D选项变滑动为滚动,是减小摩擦;B选项是使接触面变粗糙,是增大摩擦;C选项加机油是减小摩擦,故B正确。21世纪教育网
二、5.不能;能点拨;月球上没有磁场,放在月面上的小磁针不受磁场力的作用,因而在月球上不能使用指南针,l50 kg的物体在月球上的重力为G′=1/6G=1/6×150 kg×l0 N/kg=250 N,宇航员能轻而易举地在月球上举起150 kg的物体。21世纪教育网
6.3
7.15;变小 点拨:木块匀速下滑,重力和摩擦力是一对平衡力,故摩擦力的大小等于木块的重力,为l5 N;摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,压力减小,则摩擦力将减小。
三、8.解:如答图l—19—2所示。
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点拨:小球受到重力与细线对小球的拉力和墙对小球的支持力三个力的作用,三个力的作用点均在小球的重心处。
四、9.解:(1)匀速拉动木块。(2)压力一定,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关 (3)接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力与压力的关系(4)利用图甲(图乙)的器材,将木块分别侧放和平放,匀速拉动木块,比较弹簧测力计的示数。
点拨:(1)用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数才等于摩擦力,而这一操作较难掌握,是实验能否成功的关键。(2)摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度 有关。在甲、乙两图中,压力相等,而接触面的粗糙程度不同,故可通过实验得出摩擦力的大小与接触面的粗糙程度之间的关系。(3)分析方法同(2)。
10.(1)天平;弹簧测力计 (2)9.8 (3)物体受到的重力跟它的质量成正比
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