初二物理竞赛第9讲力学基础巩固提高教师版

9力学基础巩固提高漫画释义14模块一：受力分析基础【例1】 如图所示, 人站在匀速上升的自动扶梯上受几个力的作用? 请画出力的示意图.【答案】2 个, 重力、支持力拓展 1: 此题若变为人站在地面上, 轻轻将工件放在传送带上, 则放上后, 工件受到 3 个力作用(多一个向前的滑动摩擦力), 直到加速到与皮带共速, 就又只受两个力的作 用拓展 2: 用绳子拉住小球, 小球与斜面接触, 各处均光滑, 不计摩擦, 请分析小球受力, 画出力的示意图. 则此时甲图中小球只受重力、绳子的拉力; 乙图中小球受重力、绳 子的拉力和垂直于斜面的支持力.甲乙【例2】 一个木块在水平向右的 10N 的拉力下在水平桌面上向右做匀速直线运动, 若突然撤去 拉力同时在物体上施加一个向左的 10N 的力, 在此瞬间, 木块在水平方向上受到的合力 为 ( )A0NB10NC20ND30N【答案】C拓展思考: 一个物体受到 4 个力的作用而做匀速直线运动, 若将其中一个大小为 10N的力反向, 其余的力不变, 则物体所受合力大小为 N.答案: 20N.【例3】 水平地面上有一个物块, 受到水平向右的拉力 F 的作用, 拉力 F 大小随时间变化图像如 图甲所示, 请在图乙中画出物块所受摩擦力随时间变化的图像. （最大静摩擦力粗略记 为与滑动摩擦力大小相等）【答案】模块二：整体法与隔离法的应用引导思维: A、B 两个磁铁相互排斥, a 在水平地面上、b 悬起来了, 则此时 A 对B 的排斥力大小等于 B 的重力, A 对桌面的压力等于两者总重力.【例4】 自然界中有正、负两种电荷, 具有“同性相斥、异性相吸”的性质. 现有两 个质量分别为 mA 、 mB 的两个带有正电的小球, 用绝缘轻质细线拴住, 如 图所示. 则请判断两根细线上拉力大小 F1 、 F2 大小：(1) F1 (mA + mB )g【答案】=(2) F2 mB g .（填“”、“”或“”）【例5】 如图甲所示, 完全相同的木块 A 和 B 叠放在水平桌面上, 在12N 的水平拉力 F1 作用下, A、B 一起做匀速直线运动, 此时木块 B 所受的摩擦力为 N ; 若将 A、B 紧靠 着放在水平桌面上, 用水平力 F2 推 A 使它们一起匀速运动(如图乙所示), 则推力F2 = N 【答案】0; 12整体分析, 压力和接触面的粗糙程度没有变, 所以滑动摩擦力大小不变【例6】 如图所示, 物体 A、B 在拉力作用下仍然保持静止状态, 请分析地面对 B 产生的摩擦力 大小及方向; B 对 A 的摩擦力大小及方向, 画出示意图【答案】答案略此题可以拓展为水平拉三个物块例如: A、B、C 三个物块受到水平拉力 F 的作用, 都处于静止状态, 请分析各自所受 静摩擦力的大小及方向.【例7】 A、B、C 三个物块受到 F1、F2 两个力作用, 整体一起向右作匀速直线运动, 则地面对 C 的摩擦力大小为 N, 方向向 . B 对 C 的摩擦力大小为 , 方向 向 .【答案】2N, 左;5N, 右（整体法与隔离法）整体法：例: 分析光滑容器中有两个质量均为 m 的小球 A 和 B, 则 B 球对容器底部压力大小为(mA + mB )g .【例8】 人踩在木块上拉绳子, 使人和木块一起向左匀速运动, 已知 此时地面对木块的摩擦力大小为 100N, 则人拉绳子的力大 小为 N, 人对木块的摩擦力大小为 N, 方向 为 . （不计绳重及绳与轮之间的摩擦）（提示: 同一根 绳子上的力大小相同）【答案】50N50N左拓展思考: 人与木块一起向左运动 1m, 人需要拉绳子几米?2m.【例9】 如图所示, 位于水平桌面上的物块 P, 由跨过定滑轮的轻绳与物块 Q 相连, 滑轮到 P、Q 的两段绳都是水平的. 已知滑动摩擦力的大小与压力大小成正比, 比例系数为 k, 且物 体之间、物体与地面之间的粗糙程度相同, 两物块的质量都是 m, 轻绳与滑轮之间的摩 擦不计, 在水平向右的拉力 F 作用下, P 向右做匀速运动, 则 F 的大小为 ( )A4kmgB3kmgC2kmgDkmg【答案】A【例10】(多选) 如图所示, 质量为 M 的 U 型槽, 槽内夹一个质量为 m 的木块, 用一竖直向上的 力 F 拉木块, 使木块在槽内匀速上升, 木块和槽接触的两个面受到的滑动摩擦力均为 f, 在木块上升时, 槽始终静止于地面上, 此过程中, 槽对地面的压力大小为 ( )A. MgFB. MgmgFC. Mg2fD. Mgmg2f【答案】BCC 选项偏难, 不容易判断 M 所受摩擦力的方向.【例11】已知 A 重 10N, B 重 30N, A、B 处于静止状态, 请分析墙对 B 的摩擦力大小及 B 对 A 摩 擦力大小【答案】40N10N【例12】建筑工人用如图所示的装置提起 4 块砖设每块砖重为 G, 当砖被提起后处于静止时, 第 2 块砖左右两面受到的摩擦力是 ( )A. 左右两面分别受到大小为 0.5G 的向上的摩擦力B. 左面受到向上的大小为 G 的摩擦力, 右面受到的摩擦力为零C. 左面受到向上大小为 2G 的摩擦力, 右面受到向下的大小为 G 的 摩擦力D. 左面受到大小为 G 的向上的摩擦力, 右面受到向下的大小为 2G摩擦力【答案】B分析：由一块砖逐渐增加到四块砖, 深入理解整体法的思想【例13】用轻绳绕过固定在天花板上的定滑轮, 一端拴在 A 上, 另一端人用手拉住. 已知物体 A 重力为 600N , 人的重力为 500N , 人用 F1 拉绳子时（A 没有被拉起来）, 物体 B 对地面 的压力大小为 N1 , 此时人对地的压力大小为 400N ; 若人用拉力 F2 拉绳子（A 没有被拉N1起来）,物体 B 对地面的压力为 N2 , 此时人对地的压力大小为 300N ; 已知N2求: (1) 求 B 的重力;(2) 当人竭尽全力拉绳子, B 对地的压力为多少?【答案】800N900N= 13 .12【例14】如图所示, 装有水的水桶 A 放在底托 B 上, 体重为 500N 的小健同学用竖直向上的力 F1 提水桶（没提起来）, 此时底托 B 对地面的压力与人对地的压力 N1 大小相等. 现小健改N1用 F2 竖直向上提水桶（仍没有提起来）, 此时人对地的压力大小为 N2 , 已知N2= 6 , 装7有水的水桶 A 总重力为 400N, 底托 B 的重力为 300N, 求人拉力 F1 及 F2 的大小.【答案】100N200N模块三：探究实验及分析【例15】小惠同学在实验室内探究重力大小与质量的关系时, 分别测出不同质量的砝码所受重 力 , 根 据 表 格 数 据 归 纳 出 物 体 所 受 重 力 大 小 （ G ） 与其质量（ m ） 的 关 系 式 是 .m/g50100150200250300G/N0.511.522.53【答案】G=(0.01N/g)m【例16】（2012青岛）下列图像中，能正确反映“物体所受的重力跟它的质量的关系”的是() 【答案】BA. B.C.D.【例17】小哲同学设计如图实验, 探究接触面材料性质及粗糙程度一定时, 物体所受滑动摩擦力 与压力大小的关系, 记录数据表格如下：实验次数123456压力 F压 /N11.522.533.5摩擦力 f / 10-2 N234567请根据以上数据, 分析接触面材料性质及粗糙程度一定时, 物体 所受滑动摩擦力与压力大小的关系式为： .【答案】 f = 0.02F压【例18】物体只在重力作用下由静止开始下落的运动, 叫做自由落体运动这种运动只在没有空 气的空间才能发生, 在有空气的空间, 如果空气阻力的作用比较小, 可以忽略, 物体的 下落也可以近似地看作自由落体运动为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关, 小 明有如下猜想：猜想一：物体下落的快慢与物体的材料有关； 猜想二：物体下落的快慢与物体下落的高度有关； 猜想三：物体下落的快慢与物体的质量有关为验证猜想的正确性, 几位同学用三个金属球做了一系列实验, 实验数据记录如下表：实验序号材料下落高度（m）下落时间（s）1铁球(1.0kg)201.962铁球(2.0kg)302.473铅球(1.0kg)201.96 为验证猜想一, 应比较实验序号 和 ,结论是： ； 请你再帮助小明验证猜想三： 需要的器材是 ； 实验步骤： 分析及结论： 小敏同学也对这个问题进行了研究, 她让两片完全相同的纸（一张平展, 另一张对 折）同时从三楼由静止开始下落, 她发现两片纸 （填“同时”或“不同时”） 着地, 此下落过程中两片纸作的 （填“是”或“不是”）自由落体运动, 因为 【答案】 13在物体质量及下落高度相同时, 物体下落的快慢与材料无关 秒表质量不同的 A、B 两个铁球（也可以一个空心一个实心、体积相同质量不 同的两个铁球） . 让 A 球从某一高度由静止下落, 用秒表测出 A 球下落的时间为 tA;. 让 B 球从同一高度由静止下落, 用秒表测出 B 球下落的时间为 tB. 若 tA = tB, 则物体下落快慢与物体质量无关; 若 tA tB, 则物体下落快慢与物体质量有关. 不同时不是纸所受的阻力太大, 相对于纸的重力不能忽略不计模块四：运动和力的关系【例19】我们把物体对支持物的压力（或物体对绳子的拉力）小于物体所受重力的现象叫 失重（视重实重）; 反之, 叫做超重. 小宇同学带着台秤和弹簧测力计及重物进入电梯厢中做实验, 来探究一下物体的 运动状态与超重、失重的关系, 电梯从一楼上升到六楼, 秤的示数如图所示. 请根据秤的示数判断一下电梯是如何运动的? .【答案】先加速, 后匀速, 最后减速【例20】如图所示情景是一种游戏, 叫做蹦极游戏者将一根有弹性的绳子一端系在 身上, 另一端固定在高处, 从高处跳下图中 a 点是弹性绳自然下垂时绳下 端的位置, c 点是游戏者所到达的最低点, 则 ( )A. 游戏者离开跳台至最低点的过程游戏者的速度一直在增加B. 游戏者从 a 点到 c 点之间速度先增大后减小C. 游戏者通过 a 点前是加速运动, a 点后是减速运动, c 点时速度减小为 0 D. 游戏者到 c 点时, 他的合力为 0【答案】B拓展：类似题目, 跳蹦蹦床（2004 年中考题）、运动员脚踩踏板（2006 年 中考题）【例21】轻质弹簧一端拴住小物块, 另一端固定在竖直墙面上, O 点为弹簧 原长的位置. 现用力 F 推物块, 弹簧被压缩到 A 点, 整个系统处于 静止状态. 则撤去 F 后, 物块向右运动的过程中（物块所受滑动摩 擦力大小不变）, 下列说法正确的是 ( )A. 小物块从 A 运动到 O 的过程中先加速后减速B. 小物块向右运动过程中, O 点左侧是加速运动, O 点右侧是减速运动C. A 到 O 的过程中, 由于弹簧的形变量逐渐变小, 所以小物块的合力也逐渐变小D. 向右运动过程中, 小物块在 O 点左侧时合力逐渐变小 O 点, 右侧时合力逐渐变大【答案】A【例22】在某地遭受的一次冰雹灾害中,一个质量为 m 的冰雹从高 h 处下落, 在下落的过程中, 所 受阻力大小与冰雹下落速度的平方成正比, 比例系数为 k, （不考虑熔化）则该冰雹降 落能达到的最大速度是 mgk【答案】模块五：运动和力的关系【例23】如图所示, 这是一个单摆鸟, 下面的钟摆摆动一次, 小 鸟就会浊一次食. 钟摆摆动的快慢由摆长（圆摆重心到 悬点的距离）来决定, 摆长越长摆动越慢. 小青同学在 圆摆下面扎了一个小孔,使其中的水慢慢滴出. 请问扎 孔后小鸟啄食的频率如何变化?【答案】频率先变慢后变快, 最后不变 ( 考虑重心的变化 )【例24】 (2011 年全国应用物理知识竞赛初赛) 如图所示, 为工人师傅用手推车运送纯净水, 对 于这两种方法中哪种方法比较省力的判断, 下列说法中正确的是 ()A. 图甲的方法比较省力B. 图乙的方法比较省力C. 图甲和图乙两种方法所用力的大小相等D. 无法判断【答案】A【例25】重力为 200N 的物体 G 下端连接一个轻质弹簧, G 的上端连接一轻绳, 绕过 光滑的动滑轮被人拉住, 如图所示, 已知人的重力为 500N.(1) 当人用 F1 的力下拉绳子, 静止时, 人对地的压力大小为 200N, 则此时弹 簧对物块 G 的作用力大小为 N.(2) 当人用 F2 的力下拉绳子, 静止时, 人对地的压力大小为 375N, 则此时弹 簧对物块 G 的作用力大小为 N.【答案】(1) 100（向下）(2) 75（向上）说明: 此题练习学生对弹簧的认知, 如图所示的状态弹簧受力有 3 种可能, 向上、向下、 不受力.【例26】小明从书中得知：在弹性限度内, 弹簧上的拉力或者压力与弹簧的 形变量（伸长或者压缩的长度）成正比, 比例系数为 k, 不同的弹簧 比例系数 k 值有所不同, 我们把这个比例系数 k 叫做“劲度系数”.现 有 A、B 两个物块被两个轻质弹簧连接在一起, 竖直放置在地面上, 如图甲所示, 已知两个弹簧的劲度系数分别为 k1、k2, A、B 的质量 分别为 mA 、mB, 请你帮小明分析一下, 若用竖直向上的力缓慢提 拉 A, 当 B 下面的 k2 弹簧恰好离开地面时, 如图乙所示, 则：拉力 F 大小为 ；此过程物块 A 上升的高度为 ；物块 B 上升的高度为 .【答案】 (mA + mB )g ,mA g + mB g + mA g + mB g ,mA g + mB gk2k1k2实战演练【练1】为了保证飞机在起降过程中的安全, 飞机起飞和 降落时下列操作中正确的是 ( )A. 起飞时前轮先离开地面, 降落时前轮先接触地面B. 起飞时前轮先离开地面, 降落时后轮先接触地面C. 起飞时前轮先离开地面, 降落时前、后轮同时接触地面D. 起飞时前、后轮同时离开地面, 降落时前、后轮同时接触地面【答案】B【练2】手机已成为现代生活中常用的一种通讯工具. 一 般的手机都设有利用振动提示人们“来电”的装置. 有一种手机提示“来电”是用一个微型 电动机带动转轴上的叶片转动, 当叶片转动时, 电动机也就跟着振动起来, 从而又带动 手机振动. 在如图所示的几种形状的叶片中, 你认为能实现上述振动功能的是 ( )【答案】C【练3】 如图所示, 整个装置处于静止状态, 已知 m1 m2 , m1 (m2 m3 ), K为台秤, 则台秤的 读数和 m2 与 m3 之间绳子的拉力分别为 ( )A. m3g,m1gB. (m1m2)g ,(m1m2)gC. (m2m3