力和机械导学案Word下载.docx
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(3)一个物体对另一个物体施加力的作用有两种方式,一种是由物体直接(接触)作用,如手提水桶,推土机推土等;
另一种是物体之间的间接(不接触)作用,如磁铁对铁针的吸引力,空中飞翔的鸟受到的重力等.
摩擦力
1物体在不光滑的物体表面运动时,就会受到来自表面的阻力,这个阻力在物理学中被称为摩擦力.摩擦力在物理学中的定义为:
两个互相接触的物体,当它们要做或已经做了相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力.对这个概念,我们要做如下三点说明:
(1)摩擦力是产生于两个互相接触的物体之间,不互相接触的物体间是不会产生摩擦力的.而且,一旦产生摩擦力,两个物体表面都要受到摩擦力的作用.
(2)当两个物体间要发生或已经发生相对运动时,都会产生摩擦力.例如,我推木箱未推动,这时木箱与地面之间要产生相对运动趋势,虽然木箱未动,但地面与木箱之间已经产生了摩擦力,这种摩擦力我们称之为静摩擦力,当我推着木箱在地面上运动时,地面与木箱之间产生了相对运动,有摩擦力的产生,这种摩擦力叫滑动摩擦力.
以上两种情况中,因为木箱未动,所以静摩擦力和推力是平衡的,如果木箱做匀速直线运动,那么推力与滑动摩擦力是平衡的,如果木箱做加速运动,则推力关于滑动摩擦力,我们分析时,要依据物体的运动状态而定.
(3)因为摩擦力是阻碍相对运动的力,因此摩擦力的方向总与物体要发生相对运动的趋势方向或相对运动的方向相反.
2.影响滑动摩擦力大小的因素
滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?
根据我们的生活经验:
当你推箱子时,箱子中放的书越多,推起来越费力;
地面越粗糙,推起来越费力.因此,我们猜测:
滑动摩擦力大小与接触面所受压力大小和接触面的粗糙程度有关.到底是不是如此,我们来设计实验验证一下.
准备器材时要考虑到两个变化的量:
压力和接触面的粗糙程度.因此我们使用的器材是:
木块、砝码、木板、毛巾、弹簧测力计.砝码的作用是可以加大压力,毛巾的作用是改变接触面的粗糙程度.
按照图12—16所示进行实验.用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿木板滑动,如图12—16甲,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;
改变放在木块上的砝码,从而改变木块与长木板之间的压力,用弹簧测力计匀速拉动木块,测出此时木块与长木板之间的滑动摩擦力,如图12—16乙;
把毛巾铺在长木板上,改变接触面的粗糙程度,用弹簧测力计拉动木块匀速移动,测出图12—16丙中木块与毛巾表面间的滑动摩擦力.
要注意的是:
在这三次实验过程中,都必须使弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,因为只有这样,才能保证在水平方向上拉力与滑动摩擦力彼此平衡,两者大小相等,弹簧测力计的示数就是当时滑动摩擦力的大小.
分析图甲、图乙两次实验结果,我们可以得到结论:
滑动摩擦力大小与压力大小有关,压力越大,滑动摩擦力越大;
分析图甲、图丙两次实验结果,我们可以得到结论,滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大.
实验中,因为滑动摩擦力大小与两个因素有关,所以我们采用了控制变量法来将两个因素分别独立研究,你想到了吗?
另外,为严格起见,在你动手实验时,应对每个因素的研究多做几次实验,例如,分别在木块上加两个砝码、加三个砝码再做两次实验,而且在保证压力不变情况下,再换用棉布表面做一次实验,这样得到的结论才更真实可靠.
杠杆
正确理解力臂的概念
1关于力臂的概念,要注意以下几点:
(1)力臂是支点到力的作用线的距离,从几何上来看,是“点”到“直线”的距离。
其中“点”为杠杆的支点;
“线”为力的作用线,即通过力的作用点沿力的方向所画的直线。
(2)某一力作用在杠杆上,若作用点不变,但力的方向改变,那么力臂一般要改变。
如图所示,力F的大小一样,由于作用在杠杆上A点的方向不同,力臂就不同.(a)图中F的力臂l比(b)图中F的力臂lˊ大.
(3)力臂不一定在杠杆上,如图所示.
(4)若力的作用线过支点,则它的力臂为零.
.
2.杠杆的五要素
在一根杠杆中,要能使它在力的作用下保持静止,有五个量是非常重要的,我们称之为杠杆五要素.
(1)支点:
杠杆绕着转动的点叫做支点.如图12—18中,O为支点,在做图时,我们都是用“O”表示杠杆的支点的.
(2)动力:
使杠杆转动的力叫动力,图12—18中F1为动力,做图时,都用F1表示动力.
(3)阻力:
阻碍杠杆转动的力叫做阻力,图12—18中F2表示阻力.要使杠杆保持静止,动力和阻力一定是这样的关系:
一个是要使杠杆沿一个方向绕固定点转动起来,而另一个必然要阻碍杠杆沿这一方向的转动,或是说阻力使杠杆沿相反的方向转动,这样才有可能达到杠杆平衡.
在此你要明白:
阻力和动力不是一对平衡力,因为虽然是作用在同一物体上的两个力,但阻力和动力并不同时满足二力平衡的四个条件,也不可能同时满足这四个条件,因为那样杠杆就无法转动了.
(4)动力臂:
从支点到动力作用线的距离叫动力臂,图12—18中l1是动力臂.动力臂实际上就是从支点向动力作用线引的垂线的长度.
(5)阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离,叫阻力臂,图12—18中l2表示阻力臂.同样,阻力臂也是一段长度.
例1.下列叙述的几对力中,属于相互作用力的是()
A.人推墙的力与鞋受到的阻力
B.墙对人的力与人受到向后的力
C.人推墙的力与墙受到的推力
D.人推墙的力与墙对人的力
[解析]相互作用力的特点是两个力大小相等、方向相反,作用在同一直线上并作用在两个物体上。
B、C两项中,力都作用在同一物体上,故错误。
人推墙的力与鞋受到的阻力不在同一直线上,故选项A错。
人推墙的力与墙对人的力刚好符合相互作用力的特点,因此选项D正确。
例2.图1(甲)、(乙)是小车载着木块向右运动过程中发生的现象,下列判断正确的是()
A.图(甲)是小车突然停下时发生的
B.图(乙)是小车突然停下时发生的
C.都是小车突然停下时发生的
D.都是小车突然被拉动时发生的
图1
[解析]正确答案为B。
例3.如图4所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平推力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块A所受的摩擦力为_____N;
木块B所受的摩擦力为______N;
若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平推力F2推A使它们一起匀速运动,则推力F2=_______N。
图4
[解析]由图4可知,木块A和B叠放在水平桌面上时,F1只作用在B上,木块B肯定受到力的作用,而木块A受力情况却不清,与A接触的物体只有B,所以我们可以假设A受到B对它的摩擦力,然后再分析、推理:
如果A受到B对它的摩擦力,同时又没其他物体对它有力的作用,那么A就是受到非平衡力的作用,运动状态会发生改变,这与题设A、B一起做匀速直线运动不相符合,故A不会受到摩擦力的作用。
参考答案:
0;
12;
12。
例4如图11-37所示,使一薄钢条的下端固定,分别用不同的力去推它,使其发生(
)、(
)、(c)、(d)各图中的形变,如果力的大小
>
,那么,能说明力的作用效果跟力的作用点有关的图是().
图11-37
A.图(
)和(
)B.图(
)和(c)C.图(
)和(d)D.图(
)和(d)
本题考查对力的三要素的理解。
力的作用效果跟力的大小、力的方向以及力的作用点都有关系
解题中要求能说明与力的作用点有关的图,即要保证在力的大小和力的方向相同的情况下进行判断.(
)力的方向相同,力的作用点相同,力的大小不同,所以A是研究力的作用效果与力的大小的关系,(
)和(c)力的大小相同,力的作用点相同,力的方向不同,所以B是研究力的作用效果与力的方向的关系,(
)和(d)只有力的方向相同,力的作用点和力的大小均不同故排除.
答选C
例5如图12-16所示,用始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,阻力G的力臂,动力F。
(填“变大”或“变小”“不变”)
关键是要先弄清哪些是不变量,哪些是改变量,再根据杠杆的平衡条件作出判断
分别画出杠杆在A、B两位置的阻力G的力臂可看出,阻力臂lG将变大,由于F的方向始终与杠杆垂直,所以F的力臂始终等于杠杆长,故F的力臂lF不变。
根据公式
答变大变大
例6如图12-17所示,一根重木棒在水平动力(拉力)F的作用下以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中,若动力臂为l,动力与动力臂的乘积为M,则()
A.F增大,l增大,M增大
B.F增大,l减小,M减小
C.F增大,l减小,M增大
D.F减小,l增大,M增大
分析和解如图中由竖直位置转到水平位置的过程中,动力臂L逐渐减小,而木棒的重不变,重力的力臂LG逐渐增大.由杠杆的平衡条件M=FL=GLG,而水平动力F=
,由上述两式可知M增大,L减小,F增大。
答选C
单元测试
(2)(力和机械)
七、单元测试
(2)
一、填空题
1.质量是50kg的长方体木块平放在水平桌面上,在100N的水平拉力作用下向西做匀速直线运动,则木块受到摩擦力的大小为_____N,方向_____;
受到的重力是_____N,方向_____;
受到地面的支持力是_____N,方向_____.
2.在行驶的火车车厢内,水平桌面上放着一个方木块,火车匀速直线运动时,木块受到_____个力的作用(不考虑空气阻力),这些力分别是_____,火车紧急刹车时,木块将向_____滑动,这时木块受到的摩擦力方向向_____.(填“前”或“后”)
3.水平射出的炮弹,离开炮筒后,由于_____仍然高速前进;
由于受到_____的作用,它不断改变运动方向做曲线运动.
4.如图12—36所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧秤重力及摩擦均不计.则当甲、乙两物体静止时,弹簧秤的读数为_____N,绳子对乙物体的拉力是_____N.
图12—36图12—37
5.如图12—37所示,用一水平力F=30N将重20N的木块压在竖直墙壁上,使其沿墙壁匀速下滑,则木块受到墙壁的摩擦力大小为_____,方向_____.
6.筷子是我国古代劳动人民的伟大发明,用筷子夹菜时,筷子是杠杆,它的动力是______对_____的作用力,一般来说,筷子是动力臂_____阻力臂的杠杆.(填“大于”“小于”或“等于”)
7.农民肩扛一把锄头,手握锄头把末端,使锄头水平平衡,如图12-38所示,他感到肩膀压力很大,如果使肩膀受压力小一些,应使锄头在肩膀上的位置向_____移动.
图12—38图12—39
8.如图12—39所示,某人用一根长1m的轻质硬棒去撬动A端一块重500N的石块,已知支点O到A端长20cm,则此杠杆是_____杠杆(填“省力”或“费力”);
在B端至少要加_____N的力才能撬动石块.
9.如图12—40所示,商店常用案秤称量货物的质量,它是根据_____制成的.若秤盘中放2kg物体,当案秤平衡时,砝码盘中所放砝码质量_____2kg,若在秤盘下粘了一块泥,称量结果比实际质量_____.
图12—40
10.如图12—41所示,滑轮重力和摩擦均不计,物体重都是100N,物体与水平面间的摩擦力都是30N,则分别作用于各绳端的拉力F1=______N,F2=______N,F3=______N.
图12—41
11.体操运动员在上单杠之前总要在手上涂些镁粉,这是为了_____,而在杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧,这是为了_____.
二、选择题(23题、24题为多选题)
12.对下列物体的重力,估计错误的是
A.一个苹果的重力大约是1.5N
B.一只鸡的重力大约是15N
C.一本物理书受到的重力大约是30N
D.一个中学生受到的重力大约是500N
13.起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳的拉力是6000N,若起重机改用2m/s的速度吊起同一个重物匀速下降,则钢丝绳的拉力是
A.等于1200N
B.等于6000N
C.等于3000N
D.小于3000N
14.竖直上抛的小球离手后,还会向上运动,此时小球受到的力有
A.抛出力
B.抛出力和重力
C.惯性力、重力和空气阻力
D.重力和空气阻力
15.如图12—42所示,物体甲放在水平桌面上,绳重和滑轮轴处的摩擦均忽略不计.当物体乙重6N时,它恰好能匀速下落,若用一个水平向左的力F甲拉物体甲,使其向左匀速运动,下列判断正确的是
图12—42
A.F甲=6N
B.F甲=12N
C.甲受到的力不是平衡力
D.乙受到的拉力大于6N
16.如图12—43所示,物体在木板小车上,随车一起在水平面上向左做匀速直线运动,不计空气阻力,则对物体受力分析正确的是
A.只受重力
图12—43
B.受重力、支持力和向右的摩擦力
C.受重力和支持力
D.受重力、支持力和向左摩擦力
17.下列措施中,为了减小摩擦的是
A.鞋底和轮胎有凹凸不平的花纹
B.自行车刹车时,闸皮紧压在车圈上
C.皮带传动中,在皮带上涂“皮带蜡”
D.在机器的转动部分安装滚动轴承并加润滑油
18.当杠杆水平平衡时,L1>L2,若F1和F2的大小和方向都不变,将它们的作用点同时远离支点相同的距离,那么杠杆将
A.F1那端下降
B.F2那端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
19.如图12—44所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,当A端挂重GA的物体,B端挂重GB的物体时,杠杆处于平衡状态,此时OA恰好处于水平位置,AO=BO,杠杆重不计,则
图12—44
A.GA=GB
B.GA<GB
C.GA>GB
D.无法判定
20.如图12—45所示,用方向不变的力F,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,F的大小变化情况有
图12—45
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
21.有一根一端粗一端细的木棒,用绳子拴住木棒的O点,将它悬挂起来,恰好处于水平位置平衡,如图12—46所示,若把木棒从绳子悬挂处锯开,则被锯开的木棒
A.粗细两端一样重
图12—46
B.粗端较重
C.细端较重
22.在如图12—47所示的各种情况中,用同样大小的力将重物匀速提升,若不计摩擦和滑轮重,物重最大的是
图12—47
23.关于杠杆下列说法正确的是
A.人的前臂是省力费距离杠杆
B.铡刀是省力费距离杠杆
C.拔钉子的羊角锤是动力臂小于阻力臂的杠杆
D.天平是等臂杠杆
24.关于摩擦力下列说法正确的是
A.磁悬浮列车是靠强磁场把列车从轨道上托起使摩擦减小
B.滑冰时,因为冰刀与冰面的接触面积小,所以摩擦小
C.气垫船就是在船和水之间有一层空气垫使航行时阻力减小
D.如果一切物体间的摩擦都突然消失,则静止在地面上的汽车很容易开动
三、作图和实验题
25.研究杠杆平衡条件的实验,图12—48中画出了三次的实验情况,每次实验中的两个力均以左边的力为动力,杠杆两相邻刻线间的距离相等,每个钩码质量相等,根据图示情况,
实验次数
动力(N)
动力臂(m)
阻力(N)
阻力臂(m)
1
0.49
0.2
0.98
0.1
2
3
在下面表格中填写出第2,3次的实验数据.
图12—48
26.弹簧秤是实验室用来测量_____的工具,它是根据______的道理制成的,图12—49所示的弹簧秤测量范围是______,最小刻度是______,图中物体受重力是_____.
图12—49
27.实验设计:
给你一把米尺(木直尺),两段细绳,一个已知质量为m的钩码,测出所给米尺的质量.要求:
(1)写出实验的简要步骤.
(2)根据所测的物理量,写出米尺质量的表达式.
四、计算题
28.如图12—50所示,用滑轮组将质量是70kg的物体提高5m,每个滑轮质量是2kg,绳重、摩擦不计,试求:
(1)提起物体所用的力是多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
图12—50图12—51
29.如图12—51所示,灯重30N,灯挂在水平横杆的C端,O为杠杆的支点,水平杆OC长2m,杆重不计,BC长0.5m,绳子BD作用在横杆上的拉力是多少?
(∠DBO=30°
)
1.100向东490竖直向下490竖直向上
2.两重力和支持力前后
3.惯性重力
4.66
5.20N竖直向上
6.手筷子小于
7.前
8.省力125
9.杠杆平衡条件小于偏大
10.301560
11.增大摩擦减小摩擦
二、选择题
12.C13.B14.D15.B16.C17.D18.B19.B20.C21.B22.C23.BD24.AC
25.实验次数2:
0.980.151.470.1
实验次数3:
4.90.050.980.25
26.力弹簧的伸长与所受拉力成正比0~3N0.2N1.4N
27.实验步骤:
①把米尺支在手指上,调节在手上的位置使米尺水平平衡,记下米尺在手上的刻度值,即为重心位置.②将质量为m的钩码挂在直尺的一端,把米尺支在手指上(支点)并使米尺平衡,读出支点到钩码悬挂点的距离L1和支点到重心的距离L2.米尺质量表达式为:
m尺=mL1/L2
28.
(1)235.2N,
(2)15m29.80N
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