天津中考物理复习考查要点 专题巩固专题十五 力学专题 受力分析.docx
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天津中考物理复习考查要点专题巩固专题十五力学专题受力分析
考查要点
受力分析是解决力学问题的核心,是最关键的一步。
初中阶段,通常物体都是处于静止状态或做匀速直线运动,受力是平衡的。
因此首先要对物体做受力分析,列出力的平衡关系式,再结合题中的已知条件列出方程或方程组求解。
较复杂的力学问题还要结合物体的运动状态,对物体的受力进行综合分析。
解题思路
一、画受力分析图的步骤
1.选定合适的受力分析的研究对象,即选定受力物体。
2.画受力物体所受的所有非接触力(重力、磁场力、电场力)。
3.画出所有接触面、接触点上所受的接触力,包括压力、支持力N、推力F、拉力T、摩擦力f等。
二、合理选择研究对象
这是解答力学平衡问题的关键。
对于单一物体,就选这个物体作为研究对象。
对于两个或两个以上物体且物体之间有相互作用力时,如拉力、摩擦力、支持力和压力等,物理中称这样的物体为“连接体”,研究对象的选取关系到问题能否顺利地得到解答,当选取所要研究的物体,不能做出解答时,应选取与它相互作用的物体为对象,即转移对象,或把它与周围的物体当成一个整体来考虑,即部分地看一看,整体地看一看。
通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内部物体(各部分)间相互作用时,用隔离法。
三、受力分析的方法:
整体法、隔离法
1.整体法
所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
把几个物体视为一个整体作为研究对象。
受力分析时,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。
【例1】如图15-1所示,放在光滑水平面上的小车上固定一块磁铁,人用木杆吊着一块磁铁,始终保持两块磁铁相互吸引且它们之间有一定的间隙且不变。
则小车的状态是()
图15-1
A.向左运动,越来越快
B.向右运动,越来越快
C.匀速直线运动或静止
D.有时快有时慢的直线运动
【思路点拨】采用整体法,把人、车、两块磁铁看成一个整体,那么磁铁之间的作用力就是内力,并不影响“整体”的运动情况。
整体只受重力和地面对它的支持力,这两个力是平衡力,整体处于平衡状态。
所以小车处于匀速直线运动状态或静止状态。
故选C。
图15-2
【答案】C
整体法的思维特点
整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在物理中的运用。
整体法的优点
通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵巧地解决问题。
2.隔离法
把要分析的物体从相关的物体系统中隔离出来作为研究对象,只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力,不考虑研究对象对其他物体的作用力。
【例2】如图15-3所示,在体育中考时,由于很多同学的体重不能达标,所以在测体重时,就分别采取推、拉、提、压等不当的手段来改变体重计的示数。
这其中会使体重计的示数变大的是()
A.推天花板B.拉吊环C.抬起一只脚D.压底座
图15-3
【思路点拨】体重计的示数反映人对体重计的压力的大小,数值等于人受到的支持力,它们是相互作用力,不能把人和体重计作为整体分析,把人隔离出来分析人受到的支持力。
ABCD
图15-4
受力分析图如图15-4所示,再分别列出力的平衡关系式。
A选项中,,当F增大时,增大,A正确。
B选项中,,-T,当T增大时,减小,B错误。
C、D选项中,=,,示数均没有变化。
【答案】A
3.受力分析的顺序
(1)用整体法和隔离法灵活选择研究对象
通常在分析外力对系统的作用时,优先考虑用整体法;
在分析系统内各物体(或一个物体的各部分)间的相互作用时,用隔离法;
有时解答一个问题需要多次选取研究对象,整体法和隔离法交替应用。
(2)对研究对象进行正确的受力分析,列出力的平衡方程解决问题。
整体法和隔离法是相对的,二者在一定条件下可以相互转化,整体法的优点是研究对象少,未知量少,方程数少,求解简洁。
所以具体应用解决问题时决不能把这两种方法对立起来,而应该灵活地把两种方法结合起来使用。
为使解答简便,选取对象时,一般先整体考虑,若不能解答,再隔离考虑。
如需隔离,原则上选择受力情况少,且又能求解未知量的物体分析。
【例3】如图15-5所示,==1N,分别作用于A、B两个重叠物体上,且A、B均保持静止,则A与B之间、B与地面之间的摩擦力分别为()
图15-5
A.1N,零B.2N,零
C.1N,1ND.2N,1N
【思路点拨】研究B与地面之间的摩擦力用整体法,将AB作为研究对象,地面B的摩擦力是外力;而A与B之间的摩擦力用隔离法对A或对B受力分析。
对A、B整体分析,由于整体处于静止,合力为零,因为=1N,则地面与B的摩擦力=0。
甲乙
图15-6
对A分析,B对A的摩擦力=1N。
故A正确,B、C、D错误。
【答案】A
【例4】将B、A两个磁环先后套在光滑的木支架上,并使两磁环相对面的极性相同,此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中,如图15-7所示,设两磁环受到的重力相等且都为G,则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是()
图15-7
A.F C.G 【思路点拨】求磁环B对木支架底座的压力F就是求底座对B的支持力,将AB作为整体进行受力分析,并与底座隔离开,所以底座对B的支持力是外力。 以A、B两磁环组成的系统为研究对象,它们组成的系统受竖直向下的重力G′,木支架底座对它们竖直向上的支持力N,它们静止,处于平衡状态,由平衡条件得: N=G′==2G。 物体间力的作用是相互的,则磁环B对木支架底座的压力F=N=2G。 【答案】D 4.整体法、隔离法受力分析的适用条件 (1)隔离法是解决受力问题的基本方法。 (2)已知内力或要求内力时,用隔离法。 整体内物体间的相互作用力(内力)包括绳的拉力、压力(对固体或液体)、支持力、摩擦力、浮力、磁力等 (3)求外力、分析外力或与内力无关时,用整体法较简单 (4)通常情况下,用整体法与隔离法相结合较为简单 【例5】水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器,容器内分别盛有等质量的液体。 其中甲、乙、丁容器中的液体密度相同。 若将小球A放在甲容器的液体中,小球A静止时漂浮,此时甲容器对桌面的压力为;若将小球A用一段不计质量的细线与乙容器底部相连,并使其浸没在该容器的液体中,小球A静止时乙容器对桌面的压力为;若将小球A放在丙容器的液体中,小球A静止时悬浮,此时丙容器对桌面的压力为;若将小球A放在丁容器的液体中,用一根不计质量的细杆压住小球A,使其浸没,且不与容器底接触,小球A静止时丁容器对桌面的压力为,则下列判断正确的是() A.<<B.< C.<<D. 【思路点拨】画出物体的状态图如图15-8所示。 甲乙丙丁 图15-8 再分别作出受力分析图。 甲乙 图15-9 (1)在甲容器中,小球漂浮,把容器、液体、小球当成一个整体来看,求出容器对桌面的压力; (2)在乙容器中,小球被拉入水中,把容器、液体、小球当成一个整体来看,求出容器对桌面的压力; (3)在丙容器中,小球悬浮,把容器、液体、小球当成一个整体来看,求出容器对桌面的压力为; (4)在丁容器中,小球被按入水中,把容器、液体、小球当做一个整体来看,另外受到向下的压力F,求出容器对桌面的压力为。 比较、、、的大小可知<。 【答案】B 【例6】(多选)如图15-10所示,将一个实心铁球A和一个密度小于水的木球B放在一个小盒中,再将小盒放在水槽中,漂浮在水面上。 那么下列说法中正确的是() 图15-10 A.只将A从盒中拿出放到水槽的水中,水槽中水面高度不变 B.只将A从盒中拿出放到水槽的水中,水槽中水面高度下降 C.只将B从盒中拿出放到水槽的水中,水槽中水面高度下降 D.将两个小球都从盒中拿出放到水槽的水中,水槽中水面高度下降 【思路点拨】分析水面的高度变化,就是分析容器底部受到的液体压强的变化,就是分析容器底受到的液体的压力。 画出物体的状态图如图15-1所示。 图15-11 铁球A、木球B放在小盒中漂浮在水面上时,水、盒、AB受到的容器底的支持力F=+++。 只将A从盒中拿出放到水槽的水中,A沉底,容器底对A有支持力,水、盒、AB受到的容器底的支持力为=+++, 选项A错误,B正确。 只将B从盒中拿出放到水槽的水中,B漂浮,水、盒、AB受到的容器底的支持力为=+++,=F,即对容器底的压力不变,容器底受到的压强p不变,深度h不变,容器中液面高度不变。 选项C错误。 同理,将两个小球都从盒中拿出放到水槽的水中,A沉底,容器底对A有支持力,B漂浮,水、盒、AB受到的容器底的支持力为=+++, 选项D正确。 【答案】BD 专题巩固 1.如图15-12所示,在光滑水平地面上,一物体在拉力F的作用下做匀速直线运动,则这个拉力可能的方向是() ABCD 图15-12 【答案】A 2.如图15-13所示,在光滑的水平面上叠放着甲、乙两个木块,甲木块用一根细绳拴在左边固定的竖直板上,现在用力把木块乙从右端匀速地抽出来,所用的力F=15N,则甲、乙两木块所受的摩擦力() 图15-13 A.甲为零,乙受向右的15N的力 B.甲和乙都受向右15N的力 C.甲和乙都受向左15N的力 D.甲和乙受到的摩擦力都是15N,甲受向右的摩擦力,乙受向左的摩擦力 【答案】D 3.画出图15-14中物体在三种情况下所受各力的示意图。 (图中物体均处于静止状态,且细线均已绷紧) 图15-14 【答案】如图15-15所示 图15-15 4.(2016和平区结课考·13题·3分·多选)如图15-16所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。 其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底面始终与容器底面平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。 已知四个容器中的水面一样高,,;,对于这一情景,以下说法中正确的是() 图15-16 A.各容器对水平桌面的压强相同 B.向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大 C.将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值不等于铝球所受重力的大小 D.将塑料盒内的铝块取出,丙容器中塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降高度的数值 【答案】ACD 【解析】C选项分析: 将容器、水、小球看成一个整体,整体受力分析: 细线剪断前,桌面受到的压力等于容器与水的重力、小球的重力之和减去拉力;将悬吊铝球的细线剪断后,桌面受到的压力等于容器与水的重力、小球的重力之和,所以容器对水平桌面压力的增大值等于拉力。 5.(多选)有一盛水容器放在水平桌面上,木块乙浮在水面上,木块乙上放有铁块甲,如图15-17所示。 此时,木块受到的浮力为F,水对圆筒形容器底部的压强为p,水面距容器底部的深度为h。 现将甲取下并沉入水底,则下列说法中正确的是() 图15-17 A.木块受到的浮力F将增大 B.水面距容器底部的高度h将减小 C.水对圆筒形容器底部的压强p将减小 D.容器对桌面的压强将保持不变 【答案】BCD 6.如图15-18所示,浸在水中装满水的试管,口朝下,抓住试管底向上提,在试管口离开水面前,试管露出水面的部分是() 图15-18 A.充满水 B.有水但不满 C.没有水 D.依次出现上述情况 【答案】A 7.如图15-19所示,一端封闭的玻璃管内水银面的上方留有一些空气,当外界大气压强为1标准大气压时,管内水银柱高度小于76cm,此时弹簧秤示数为。 若在水银槽中缓慢地倒入水银,使槽内水银面升高2cm,则玻璃管内的水银柱高度和弹簧秤的示数应满足() 图15-19 A., B., C., D., 【答案】C 8.在如图15-20所示装置中,粗细均匀的细玻璃管上端塞有橡皮塞,管内一段水银柱将一部分气体封闭在玻璃管内。 已知玻璃管和橡皮塞总重为G,管的横截面积为S,水银柱高为h,水银的密度为ρ,设当时大气压为,管内空气重力不计,则整个装置平衡时,弹簧秤的示数应为() 图15-20 A.G B.G+ρghS C.G-ρghS D. 【答案】B 9.一端封闭的玻璃管自重为G,横截面积为S,内装一段高为h的水银柱,封闭了一定质量的气体。 现将玻璃管封闭端用弹簧测力计悬起,另一端没入水银槽中,如图15-21所示。 当玻璃管没入一定深度后,弹簧测力计的示数为G。 若当时的大气压为,则此时管内上方气体的压强为________,玻璃管内、外水银面的高度差Δx为________。 (设玻璃管壁的厚度不计) 图15-21 【答案】h 10.大气压强为,球形马德堡半球的半径是R,球体表面积,要把这个抽成真空的马德堡半球拉开,拉力至少是() A.B. C.D. 【答案】C 11.高压锅(图15-22)是生活中常用的炊具。 图15-22 (1)它是根据气压增大,沸点________的原理制成的。 (2)高压锅的锅盖面积为450,当锅内蒸气压强为1.5标准大气压时,蒸气对锅盖的压力是多大? 锅盖与锅体间的拉力为多少? (2)空气柱小孔的横截面积为10,限压阀的质量为100g,要用它来煮饭,若当时外界大气压为一个标准大气压,问: 这个高压锅内气体的压强能够达到的最大值是多少Pa? (g取10N/kg,一个标准大气压取Pa) 【答案】 (1)升高 (2)6750N2250NPa 12.当虹吸管两端的液面______________时,管内液体就会流动,流动的方向是________。 在某些装置中,常用虹吸管来自动放水,如图15-23所示,只要容器中的液面到达aa′,容器里的水就被虹吸管自动放出,原因是________。 图15-23 A.只有大气压强作用 B.只有液体压强作用 C.是大气压强与液体压强共同作用的结果 D.以上说法都不正确 【答案】不相平由液面高的容器流向液面低的容器C 13.如图15-24是托里拆利实验,根据图中信息回答问题: 图15-24 (1)图中A、B、C、D、E各点中,________点的压强等于大气压强,大气压为________cm水银柱。 (2)管中水银面A点的压强=________cm水银柱。 (3)管中水银B点的压强=________cm水银柱。 (4)管中水银C点的压强=________cm水银柱。 (5)管中水银D点的压强=________cm水银柱。 (6)管中水银E点的压强=________cm水银柱。 【答案】 (1)D75 (2)0(3)10(4)65(5)75(6)76 14.某地下油层的压强为Pa。 从地面向此油层钻一口油井,自油层顶部向上计算,原油自喷时可能达到的最大高度为多少? 若油层距地面2000m,油井直径为10cm,要阻止原油喷出地面,至少要向出油口施加多大的压力? (原油密度为,g取10N/kg) 【答案】 (1)2333mN 15.如图15-25所示,质量分布均匀的细杆水平放置,支座A在杆重心的右侧,杆的右端被位于其上面的支座B顶住。 现在杆的左端C处施加一个向下的作用力,则() 图15-25 A.A、B两处的弹力均增加,且 B.A、B两处的弹力均增加,且 C.A处的弹力减小,B处的弹力增大,且 D.A处的弹力增大,B处的弹力减小,且| 【答案】B 16.(2014和平区结课考·25题·5分)有一种气压保温瓶其结构如图15-26所示。 用手压下按压器,气室上方小孔被堵住,在瓶内气体压强作用下,水经出水管流出。 按压器面积为,瓶内水面距离瓶底的高度为h,瓶内水面低于出水管口。 已知弹簧的平均弹力为,外界大气压为,水的密度为ρ,按压器所受重力忽略不计。 要将水压出管口,求: 图15-26 (1)瓶内水面上方的压强至少要多大? (2)瓶内外气体对按压器的压力差ΔF至少为多大? (3)在按压器上至少要加多大的压力? 【解】 (1)出水管口与瓶内水面之间的压强差为 瓶内水面上的压强 (2)瓶内外气体对按压器的压力差 ΔF=Δp·· (3)按压器受到向上的瓶内外气体的压力差ΔF和弹簧的弹力,手向下的压力F(受力分析图略) 17.(2016和平区结课考·25题·7分)在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器,内装密度为的液体。 在弹簧测力计下悬挂一个金属球,弹簧测力计示数为,再将挂在弹簧测力计上的金属球浸没在该液体中(液体未溢出,如图15-27所示),当物体静止时,弹簧测力计示数为;撤去弹簧测力计,球下沉并静止于容器底部,此时液体对容器底部的压力为容器底对金属球的支持力的n倍。 求: 图15-27 (1)金属球受到的浮力; (2)金属球的密度; (3)圆柱形容器内液体的质量。 【解】 (1)挂在弹簧测力计下在空气中和液体中静止的金属球,受平衡力作用,受力图如图15-28所示。 甲乙 图15-28 则=G (2)由ρ=得m=ρV,G=mg = (3)球沉底后的受力分析如图15-29所示 图15-29 则=G 设容器中液面高度为h 由p=可得F=pS 液体对容器底部的压力 因为 又因为 所以 =,== ==-= 18.(2010和平区一模·28题·9分)如图15-30中的“翔凤”(ARJ21)是我国完全自主设计并制造的支线飞机。 图15-30 (1)翔凤(ARJ21)支线客机使用的是喷气式发动机,其原理是: 将吸入的空气与燃油混合,点火燃烧后膨胀产生高速气体向后喷出,发动机将气体向后喷出时推动飞机向前运动,这是因为__________。 (2)飞机的升力是由于机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。 这样飞机借助机翼上获得的升力克服地球引力,从而翱翔在蓝天上了。 飞机机翼导流板横截面的形状是图15-31中的________。 ABCD 图15-31 (3)飞机在飞行过程中会受到空气阻力,气体和液体总称为流体。 由于流体的粘滞性,使得在流体中运动的物体要受到流体阻力。 在一般情况下,半径为R的小球以速度v运动时,所受的流体阻力的大小可用公式f=6πηRv表示(η为流体的粘滞系数,已知球的体积公式是V=)。 ①你认为流体的粘滞系数η可能与流体的________________有关; ②密度为ρ、半径为R的小球在密度为、粘滞系数为η的液体中由静止自由下落时的v-t图象如图15-32所示,根据你所学过的相关知识判断: 此时的小球受到的力分别是________; 图15-32 ③根据以上分析请推导出速度的数学表达式。 【答案】 (1)物体间力的作用是相互的 (2)D (3)①浓度(或粘稠度、流体种类、密度) ②重力浮力流体阻力 ③当小球做匀速直线运动时,小球的速度为,小球受力平衡 +f 即= = 真题演练 1.(2006天津中考·7题·2分)一艘轮船从江河(淡水)中驶到大海(咸水)中后,它受到的浮力将() A.变大B.不变 C.变小D.不能确定 【答案】B 2.(2005天津中考·5题·2分)物体从光滑的斜面滑下的过程中(不计空气阻力),受到的力有() A.重力和支持力 B.重力、支持力和下滑力 C.重力、下滑力和摩擦力 D.重力和下滑力 【答案】A 3.(2011天津中考·9题·2分)滑块被固定在光滑斜面底端的压缩弹簧弹出。 滑块离开弹簧后沿斜面向上运动的过程中,不考虑空气阻力,图15-33中关于滑块的受力示意图正确的是() ABCD 图15-33 【答案】B 4.(2012天津中考·5题·2分)图15-34中,物体所受的两个力彼此平衡的是() ABCD 图15-34 【答案】C 5.(2001天津中考·15题·2分)如图15-35所示,弹簧所受重力不计,上端固定在天花板上,下端悬挂一个小球,处于静止状态。 下列几种说法中属于相互平衡力的是() 图15-35 A.天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力 B.球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力 C.弹簧对球的拉力和球受到的重力 D.球对弹簧的拉力和球受到的重力 【答案】C 6.(2003天津中考·3题·2分)如图15-36所示,用一水平推力F将物体m挤压在竖直墙壁上处于静止状态,则物体m受到() 图15-36 A.重力、水平推力及墙壁对它的支持力 B.重力、水平推力、墙壁对它的支持力及向上的摩擦力 C.重力及墙壁对它的摩擦力 D.水平推力及墙壁对它的支持力 【答案】B 7.(2014天津中考·5题·3分)一辆汽车在水平公路上匀速行驶,下列与其相关的各对力中,属于平衡力的是() A.汽车受到的牵引力和汽车受到的阻力 B.汽车受到的牵引力和汽车受到的重力 C.汽车受到的重力和汽车对路面的压力 D.汽车对路面的压力和路面对汽车的支持力 【答案】A 8.(2016天津中考·10题·3分)直升机沿竖直方向匀速升空时,在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,下面关于这三个力的关系式正确的是() A.F>G+fB.F C.F=G+fD.F=G-f 【答案】C 9.(2015天津中考·10题·3分)一物块沿斜面匀速下滑,图15-37中关于该物块受力的示意图正确的是() ABCD 图15-37 【答案】D 10.(2006天津中考·6题·2分)一个人用30N的力沿水平方向推一个重500N的小车在水平地面上匀速前进,在这个过程中() A.小车受到的阻力是500N B.小车对地面的压力是30N C.地面对小车的支持力是30N D.地面对小车的支持力是500N 【答案】D 11.(2010天津中考·20题·2分)小明用20N的水平推力,使重60N的木箱在水平面上匀速移动了5m,此过程木箱受到的阻力为________N,木箱重力做的功为________J。 【答案】200 12.(2016天津中考·18题·4分)在水平地面上,工人师傅用100N的力沿水平方向推着重为300N的箱子匀速前进,5s内移动了6m。 在这个过程中,地面对箱子的摩擦力为________N,推力做功的功率为________W。 【答案】100120 13.(2011天津中考·16题·4分)图15-38是人抬起独轮车车把时的简化示意图,此时独轮车相当于一个______(选填“省力”或“费力”)杠杆;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为1200N,抬起车把的力F为______N。 图15-38 【答案】省力400 14.(2014天津中考·16题·4分)图15-39中搬运砖头的独轮车,使用时可视为________(选填“省力”或“费力”)杠杆;若车厢和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计),独轮车的有关尺寸
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