九年级物理第13章学案.docx
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九年级物理第13章学案
13.1弹力弹簧测力计
要点梳理
一、知道什么是弹力,知道弹力产生的条件
1、弹性:
物体受力形变,不受力后能自动恢复原状的特性叫弹性。
如橡皮筋、弹簧、气球等物体都具有弹性。
2、塑性:
物体形变后不能自动恢复原状的特性。
如铝丝、橡皮泥等物体具有塑性。
3、弹力:
物体由于而产生的力。
如弹簧被压缩或被拉长时所产生的力。
4、弹力产生的条件:
物体发生弹性形变。
二、弹簧测力计的原理及其正确使用
1、弹簧测力计测力的原理:
弹簧受的拉力越大,伸长就越长,在一定限度内,弹簧的伸长与拉力成正比。
2、会正解使用弹簧测力计测量力的大小。
看:
看清量程、零刻度线和分度值。
调:
沿轴线来回轻拉几次,避免有过大的摩擦;若指针不指“0”,应调到“0”。
测:
拉力的方向应沿着弹簧的轴线方向,以免产生过大摩擦。
读:
读数时视线与指针所指的刻度线垂直。
趣味资料
不可思议的平衡表演
找到了物体的重心,就能使它平衡;重心越低,物体越容易平衡。
在下面的实验中,有几个物体的平衡,就是这个道理。
一、将一把小折刀打开一半,把刀尖插进一支铅笔的一侧,距笔尖约2厘米。
将笔尖放在手指头上,铅笔会稳稳地站立着。
稍稍调整一下小刀的开合度,把笔尖放在任何物体上,你会发现,铅笔都不会倾倒。
二、找一把尺子、一把锤子和26厘米长的细绳。
把细绳两端结一个扣,使绳变成一个环,按图套在尺子与锤于把上。
将尺子末端放在桌子边缘,适当调整绳环在尺子上的位置,奇怪的是,锤子和木尺居然不掉下来。
三、将火柴杆的一端切成“V”形槽,另一端插入软木塞底部的正中心。
另找两把叉子对称地插在软木塞的两侧上(要插紧)。
然后,双手绷紧一根细线,请你的朋友将火柴杆“V”形槽骑在线上,撒手。
这个怪家伙竟然象杂技演员走钢丝一样,直立在线上保持平衡。
如果把线倾斜一下,它还能稳稳地沿线滑动。
这几种奇妙的平衡,是多么不可思议呀!
当你给你的小朋友表演这套“平衡魔术”时,一定会使他们瞠目结舌的。
轻松演练
1.物体受到力时会发生形变,不受力时又恢复原来的形状,这种特性叫;物体在发生形变后不能恢复原来的形状,这种特性叫。
物体在弹性限度内发生的形变叫,弹力就是由于物体发生了而产生的。
2.如图13-1,弹簧测力计的量程是__________,分度值是__________,如果该弹簧测力计的指针不零位置,则___________(选填“能”或“不能”)直接用来测力的大小,
需先__________________,否则会使测得的值比真实值偏_______(选填“大”或“小”)。
图13-2所示测力计的读数是N。
3.使用弹簧测力计时,下列注意事项中错误的是()
A.弹簧测力计必须竖直放置,不得倾斜
B.使用前必须检查指针是否指在零刻度线上
C.使用中,弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
D.测量力的大小不能超出测量范围
4.关于弹力,下列说法错误的是()
A.相互接触的物体间不一定产生弹力
B.弹力仅仅是指弹簧形变时对其他物体的作用
C.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力
D.压力、支持力、拉力都属于弹力.
5.关于弹簧测力计的说法中,不正确的是()
A.弹簧测力计是常见的测力计
B.弹簧测力计的最大刻度就是它的量程
C.弹簧测力计的刻度是均匀的
D.弹簧测力计是根据弹簧的长度与受到的拉力成正比的原理制成的
6.在使用弹簧测力计之前,把它的挂钩轻轻来回拉动几次,这样做的好处是()
A.试试弹簧的弹性B.可避免弹簧被卡住
C.是无意识的随便拉拉D.看看能测多大的拉力,以便确定量程
7.如图13-3所示,两匹马各用1000N的力沿完全相反的方向拉一弹簧测力计,则此时弹簧测力计的读数为()
A、2000NB、1000NC、0D、500N
8.小芳同学在研究弹簧的伸长与拉力大小的关系实验时,得到如下数据:
拉力的大小(N)
0
2
4
6
8
弹簧的长度(cm)
15
16
17
18
19
弹簧的伸长(cm)
0
实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧长度回到15cm。
请你对表中的弹簧的长度数据进行研究,填写对应的弹簧的伸长数据。
并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系。
结论是:
。
13.2重力
要点梳理
一、知道什么是重力
1、万有引力:
宇宙中任何两个物体之间都存在着相互吸引的力,这就是万有引力。
2、重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力,又叫重量。
重力的施力物体是地球。
3、重力的方向:
竖直向下。
二、重力的大小与质量的关系
1、重力与质量的关系:
重力与质量成正比。
2、表达式:
G=mg,其中表示质量,表示重力,表示重力与质量的比值,这个比值是9.8N/kg,粗略计算常取10N/kg。
三、重心
1、重力作用在物体的每一部分,对于整个物体,就好象作用在物体的一个点上,这个点就是重心(重力的作用点),质地均匀、形状规则的物体,重心在它的几何中心。
2、物体重心越低,稳度越大。
趣味资料
黑洞最后的命运:
大爆炸
在黑洞不断增大的假设中,黑洞的生命永远不会停止。
但有一个预示性的停止正是由同一位霍金做出的,他把黑洞比作一个不断充气的气球。
1976年,霍金在《自然》杂志上发表文章指出,黑洞会不断蒸发直到最后爆炸而消失。
今天这种理论已被普遍认同。
人们认为有可能“看到”黑洞的最后的闪烁,就是能从高能电磁波中观测到的黑洞最后爆炸时发射的y射线。
黑洞总是贪吃的,它们的终结正是由于狼吞虎咽地吃了某种消化不了的东西:
带“负能”的粒子。
带负能的粒子与提供正能的粒子一起来源于能层,但那些提供正能的粒子被推到了黑洞外面,而黑洞则吞下了带负能的粒子,这样它们就不得不用消耗自己能量的代价来弥补债务。
因此黑洞的质量减少了,并开始了一个不断蒸发的过程。
黑洞越来越小,越来越热,它的能量在空间散失,最后这个老掠夺者就爆炸和消失了。
黑洞的大小不同,蒸发程度也不相同。
现在我们换个话题,不谈从恒星坍缩产生的黑洞。
科学家认为,大爆炸后立即产生出宇宙,那时形成了许多极小的黑洞:
它们大小像一个质子但重量达亿万吨。
质量巨大和温度极高的微型黑洞正是蒸发现象的理想发生地。
现在,这些微型黑洞多数已经消失了,但另外一些爆炸正在发生之中。
据天体物理学家说,有可能利用一个正在蒸发的微型黑洞来代替我们的太阳。
这个微型黑洞的质量为月球质量的1/1000,但直径只有0.0005毫米。
这样一个微型黑洞的温度为几千度,接近太阳表面温度,而且持续辐射能量的时间长达10年,如果和已知的宇宙年龄150亿年相比,时间是足够长了,如果和太阳100亿年的寿命相比,更可以说是一个永久性能源了。
轻松演练
1.由于地球的吸引而使物体受到的力叫,生活中通常把它叫。
它的符号是,它的单位是,它的方向是。
2.物体所受重力大小跟它的质量成比.公式G=mg中g表示物体受到的重力与之比,约为N/kg.在要求不精确的情况下,可取g=10N/kg.甲、乙两同学的质量之比是10:
9,甲同学重为540N,乙同学重为N。
3.一个物体竖直悬挂在弹簧测力计上并静止时,弹簧测力计示数为29.4N,若改用天平测该物体的质量,其示数应为________kg。
若把它带到月球上,用天平称它的示数为________kg,用弹簧测力计称它的示数与地球相比将________(选填“不变”、“变大”或“变小”)。
4.下列物体的质量和重力估计正确的是()
A.一个中学生的体重大约是50NB.一个苹果的质量大约是0.15kg
C.一只母鸡的重力大约是1.5ND.一个鸡蛋的质量大约是0.5kg
5.下列关于重力的说法,错误的是()
A.重力的大小可以用弹簧测力计测量B.重力的方向是竖直向下的
C.重力在物体上的作用点叫做重心D.重力的单位是kg
6.如果没有重力,下列说法中不正确的是()
A.河水不再流动,再也看不见大瀑布B.人一跳起来就离开地球,再也回不来
C.物体将失去质量 D.杯子里的水倒不进口里面
7.2012年6月16日,我国成功发射了神舟九号载人飞船,并于6月18日与天宫一号成功对接。
飞船在轨道上正常飞行时处于“失重”状态,在这种环境中,不能象在地面一样正常进行的实验是()
A.用刻度尺测长度B.用放大镜看物体
C.用平面镜改变光路D.用弹簧测力计测物重
8.公路桥梁的两端都有类似图13-4的标志(t是“吨”的符号,15t表示桥梁最大能承受质量为15t的物体的重力).一辆自身质量为5t的汽车,装有5m3的砖,已知ρ砖=2×103kg/m3。
问:
(1)桥能承受的最大重力是多少N?
(2)这辆车的总重力是多少N?
能否通过该桥?
13.3摩擦力
要点梳理
一、知道摩擦力的存在和对物体运动的作用
1.摩擦力:
两个互相接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动的趋势)时,在接触面产生的的力。
物体所受摩擦力的方向与它做相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。
2.摩擦力对物体运动的影响:
阻碍物体的相对运动。
3.了解三种摩擦:
滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦。
二、影响滑动摩擦力大小的因素
1.会用实验探究影响滑动摩擦力大小的因素:
用沿直线水平匀速拉动物块,分别改变你猜想的影响因素(如压力和接触面的粗糙程度),记下各次测力计的示数,分析比较便可得出结论。
该实验用到了控制法。
2.摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。
在接触面情况相同时,压力越大,摩擦力氷越大;压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力就越大。
三、增大和减小摩擦力的方法
1、增大摩擦的方法:
增大压力;增大接触面的粗糙程度。
2、减小摩擦的方法:
减小压力;使接触面光滑;用滚动代替滑动;使接触面分开。
趣味资料
拔河比赛只是比力气吗?
拔河比赛比的是什么?
很多人会说:
当然是比哪一队的力气大喽!
实际上,这个问题并不那么简单。
根据牛顿第三定律(即当物体甲给物体乙一个作用力时,物体乙必然同时给物体甲一个反作用力,作用力与反作用力大小相等,方向相反,且在同一直线上),对于拔河的两个队,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力。
可见,双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。
对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动。
因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。
首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦系数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。
大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大。
另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧。
比如,脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。
再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等。
其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。
松演练
1.为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,小明设计了如图13-5所示的实验。
比较甲和乙可知:
滑动摩擦力的大小与有关;比较和可知,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;若要探究滑动摩擦力的大小是否与接触面积有关,应在图13-5的基础上再补充的一个实验是:
。
综合分析可得结论:
摩擦力的大小跟和有关。
2.说明下列情况中是用什么方法来增大或减小摩擦的:
(1)在结冰的公路上撒砂子____________________;
(2)冬天,为了防止打滑而在轮子上缠上铁链子________________;(3)轮胎上刻有花纹____________________;(4)给机器上润滑油_____________;(5)轴承两圈之间装有滚珠________________.
3.如图13-6自行车是我们熟悉的交通工具.从自行车的结构和使用来看,它涉及到不少有关摩擦的知识。
例如:
A.轮胎上刻有花纹B.车轮做成圆形C.塑料套紧套在车把手上D.在转动部分添加润滑油E.脚踏板凹凸不平F.刹车时用力捏闸G.车轴处装有滚珠H.车的把手上有凹槽。
(1)上述各项内容中属于(只填写各选项前的字母):
通过改变接触面粗糙程度而增大摩擦的是:
;通过增大压力而增大摩擦的是:
;通过变滑动为滚动而减小摩擦的是:
;通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是:
。
(2)用力踩脚踏板使自行车前进时,后轮与地面间摩擦力的方向朝(“前”或“后”).
(3)请你大胆发挥想象:
“假如没有摩擦”,自行车会出现什么样的情况?
写出两个合理的场景:
。
4.狗用200N的水平拉力拉总重为5000N的雪橇在冰面上匀速向西前进,速度为1m/s,雪橇所受摩擦力大小是_________N,方向是____________。
若在雪橇上再装些货物,则摩擦力将__________。
若雪橇以2m/s的速度匀速前进,在这个过程中摩擦力将_______。
5.用手握住重5N的酱油瓶子静止悬在空中,瓶口竖直向上,此时手的握力为30N,瓶子受到手竖直向上的摩擦力为N;若使手的握力增加为35N,瓶子受到手的摩擦力是N。
6.下列实例中,为了减小摩擦力的是()
A.矿泉水瓶盖有条纹 B.旅行箱下装有小轮子
C.在拔河比赛时,用力握绳子 D.鞋底上有高低不平的花纹
7.在奥运会上,体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉;而在单杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧.他这样做的目的是()
A.前者是增大摩擦,后者是减小摩擦B.前者是减小摩擦,后者是增大摩擦
C.两者都是减小摩擦D.两者都是增大摩擦
13.4杠杆
要点梳理
一、知道杠杆及其五要素,会画杠杆的动力臂和阻力臂
1.杠杆:
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒。
2、杠杆的五要素。
支点:
杠杆绕着转动的固定点;动力:
使杠杆转动的力;阻力:
阻碍杠杆转动的力;动(阻)力臂:
支点到动(阻)力作用线的距离。
3、画力臂的方法:
明确是画哪个力的力臂;
找出支点;
沿力画一直线(虚线)即力的作用线;
过支点作力的作用线的垂线;
标出力臂的范围(常用端点箭头或大括号表示)和名称。
二、杠杆的平衡条件
1、会用实验探究:
使杠杆在水平位置平衡,将钩码挂在杠杆两端,改变钩码个数和位置,记下各次对应的力和力臂,分析总结,得出结论。
2、杠杆的平衡条件是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂,或F1L1=F2L2。
三、杠杆的分类
1、省力杠杆:
动力臂大于阻力臂,省力,但费距离。
如钢丝钳、瓶盖起子等。
2、费力杠杆:
动力臂小于阻力臂,费力,但省距离。
如鱼杆、筷子、镊子。
3、等臂杠杆:
两个力臂相等,不省力,也不费力。
如天平。
趣味资料
阿基米德的故事
在欧洲和非洲环抱着的地中海区域,有一座美丽的岛屿---西西里岛。
2200多年前,有一位中年人对国王陈述了自己研究的杠杆原理,这个人就是著名的数学家阿基米德。
“给我一个支点,我就能撬动地球。
”
国王听后,大笑不止,说:
“虽然你是我的亲戚,但是我也不要华而不实的空话,你能实际表演一下吗?
”
“亲爱的国王陛下,我刚才只是打个比方,那样的支点是没有的。
”阿基米德解释着,“我的意思是,我能够用很小的力借助工具和机械推动很重的物体。
”
“好呀,那你给我们表演一下吧。
”国王指着海边刚造好的一艘大船:
“随便你用什么工具和机械,只许你一个人,把这艘船推下水吧。
”
几天以后,阿基米德再次来到王宫,邀请国王来到大船旁边。
“尊敬的国王陛下,”阿基米德把一根绳子交给国王,说:
“请您拉动这根绳子吧。
”
国王疑惑地看着阿基米德,拉动了这根绳子。
神奇的事情发生了,大船缓缓地向海里移去。
周围的人都欢呼起来。
在人们的欢呼声中,大船平稳地滑进了大海。
以前要上百人才能移动的大船,今天国王一个人就能移动了。
实际上,阿基米德利用的是杠杆的原理,他设计了一套杠杆滑轮系统,推动了大船。
杠杆原理告诉我们,动力臂大于阻力臂,就是省力杠杆。
利用省力杠杆,我们可以十分轻松地处置数十倍,甚至数百倍于我们自身重量的物体。
轻松演练
1.能绕着固定点的硬棒就叫杠杆。
这个固定点就叫____________;使杠杆转动的力叫___________,阻碍杠杆转动的力叫_________。
如图13-7,沿力F画的直线MN叫力的作用线;过O点作MN的垂线,这条垂线的长度L就是力F的。
2.杠杆的平衡条件是;如果分别用不同方向的三个力作用于杠杆的A点,都能使图13-8所示的杠杆平衡,那么最小的力是。
3.如图13-9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”)
4.如图13-10所示,杠杆处于平衡状态。
若左边的钩码向左移动一格,则右边的钩码下应该增加只相同的钩码才能保持平衡。
若在两边钩码下方各加一只相同的钩码,释放后观察到的现象是:
(依然平衡、顺时针转、逆时针转)。
5.下列七种工具:
①镊子;②铡刀;③自行车的刹车闸;④托盘天平;⑤鱼杆;⑥剪铁皮用的剪子;⑦起钉子用的羊角锤。
其中属于省力杠杆的是___________________;属于费力杠杆的是_______________;属于等臂杠杆的是______________。
(填序号)
6.下表是小王在“研究杠杆的平衡条件”的实验中,记录的部分测量结果,请在空格中填入适当的值。
(每个钩码质量为50g,g=10N/kg)
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
0.5
8
1
4
2
6
1.5
8
7.某人用一个动力臂是1m,阻力臂是0.2m的杠杆撬起一块重4000N的石头,所用动力至少是____________N。
8.如图13-11所示,下列用具中属于费力杠杆的是()
9.如图13-12是撬杆撬石头的情景,请找出支点O,画出动力臂L1和阻力臂L2,并根据画出的力臂判断:
这是一个杠杆。
10.图13-13是用钉锤拔钉子的情景,请你找出支点O,画出动力臂L1和阻力臂L2,并根据画出的力臂判断:
这是一个杠杆。
11.如图13-14,杠杆在力F1和F2的作用下静止,请画出F2的力臂L2、力臂L1对应的力F1。
13.5其他简单机械
要点梳理
一、认识定滑轮、动滑轮和滑轮组,知道它们的作用
1、定滑轮:
轴固定不动的滑轮,定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向。
如旗杆顶端的定滑轮。
2、动滑轮:
轴随物体一起运动的滑轮。
使用动滑轮可以省一半的力。
3、滑轮组:
定滑轮与动滑轮组合而成。
既可以省力,又可以改变力的方向。
省力效果与承重绳的段数有关,若承重纯段数是n,被提升的物体重力为G,在不计动滑轮重力、摩擦和绳重的情况下,绳子自由端的拉力
,而绳子自由端移动的距离S与物体上升高度h的关系是:
S=nh。
若物重为G,动滑轮重为G轮,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力F=。
二、滑轮组的组装
奇动偶定:
承重绳段数为奇数时,绳子的起始端从动滑轮开始;承重绳段数为偶数,绳子的起始端从定滑轮开始。
若题目有另外要求的,按题目要求进行(如最省力的绕法和拉力向上或向下的绕法)。
三、轮轴和斜面
1、轮半径大于轴半径,如扳手、门把手、螺丝刀、辘轳、水龙头、螺丝刀、汽车和轮船的方向盘、自行车脚踏扳等。
若动力作用在轮上则省力,若动力作用在轴上则省距离。
2、斜面:
如盘山公路、为了将重物推上高处而斜架的板。
斜面越平缓越省力。
斜面高一定时,斜面越长越(选填“省力”、“费力”)。
趣味资料
动滑轮的转轴
初中物理教材中把动滑轮解释为:
“动滑轮相当动力臂是阻力臂二倍的杠杆”。
同学们对此常常感到不好理解。
在确定杠杆的动力臂与阻力臂时,首先必须明确杠杆的支点或转轴。
同学们往往找不准动滑轮的力臂,其中很关键的就是弄不清动滑轮的转轴在哪里,常误认为滑轮的中心轴就是动滑轮的转动轴。
动滑轮在上升过程中,滑轮绕绳与轮缘的接触点O转动,如图13-15所示,所以接触点O就是它的转轴。
当动滑轮运动时,O点的位置也在变化,所以动滑轮的转动轴实际上是瞬时转轴。
明确了动滑轮的转轴在哪里,对动滑轮相当于动力臂等于阻力臂二倍的杠杆就不难理解了。
轻松演练
1.国旗杆上的滑轮是滑轮,使用时不能省力,但可以,它实质上是一个杠杆;使用动滑轮可以省,但是不能。
2.图13-16是人用滑轮把货物提到高处的示意图,甲图中的滑轮是______滑轮(填“定”或“动”),使用______图中的滑轮能够省力。
3.用如图13-17所示滑轮组提起重物,不计动滑轮自重和摩擦,若拉力F为50N,则物重G为N,若绳子的自由端向上拉0.6m,则重物升高m。
4.如图13-18,甲乙是同样的弹簧测力计,物体静止,若甲的读数是5N,那么乙的读数是N,物体受的重力是N,这是一个滑轮。
5.如图13-19所示表示三种不同的滑轮组,用它们提起重为G的相同重物,在A端所用的拉力分别为F1= ;F2= ;F3= (不计滑轮重和摩擦)。
6.骑自行车上坡走“S”形路线,这样做的好处是()
A.省距离B.省力C.费力,但省时间D.以上说法都不对
7.如图13-20所示,观察这幅漫画并回答:
①这幅漫画有什么科学道理?
②如果你是图中的瘦子,为了防止图中出现的尴尬场面,你会如何改进装置?
(画图说明)
8.如图13-21示,用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进,在绳的端点A的作用力F=300N,重物与地面间的摩擦力f为多大?
将重物移动的距离为s=1m,绳端A移动的距离为多少(不计滑轮重和摩擦)?
9.一条绳子最多能承受1000N的拉力.请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物,画出滑轮组安装示意图.(动滑轮重及摩擦不计)
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