专题7 力（解析版）

专题7力【思维导图】【知识点回顾】知识点一、力1.力的作用效果：(1)力可以改变物体的运动状态。(2)力可以使物体发生形变。注：物体运动状态的改变指物体的运动方向或速度大小的改变或二者同时改变，或者物体由静止到运动或由运动到静止。形变是指形状发生改变。2.力的概念(1)力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而存在。一切物体都受力的作用。(2)有的力必须是物体之间相互接触才能产生，比如物体间的推、拉、提、压等力，但有的力物体不接触也能产生，比如重力、磁极间、电荷间的相互作用力等。(3)力的单位：牛顿，简称：牛，符号是N。(4)力的三要素：力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。都会影响力的作用效果。3.力的示意图(1)用力的示意图可以把力的三要素表示出来。(2)作力的示意图的要领：①确定受力物体、力的作用点和力的方向；②从力的作用点沿力的方向画力的作用线，用箭头表示力的方向；③力的作用点可用线段的起点，也可用线段的终点来表示；④表示力的方向的箭头，必须画在线段的末端。4.物体间力的作用是相互的，比如甲、乙两个物体间产生了力的作用，那么甲对乙施加一个力的同时，乙也对甲施加了一个力。由此我们认识到：①力总是成对出现的；②相互作用的两个物体互为施力物体和受力物体。知识点二、弹力1.弹性和塑性：(1)在受力时会发生形变，不受力时，又恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做弹性；(2)在受力时会发生形变，不受力时，形变不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做塑性。2.弹力(1)弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力。压力、支持力、拉力等的实质都是弹力。(2)弹力的大小、方向和产生的条件：①弹力的大小：与物体的材料、形变程度等因素有关。②弹力的方向：跟形变的方向相反，与物体恢复形变的方向一致。③弹力产生的条件：物体相互接触，发生弹性形变。3.弹簧测力计(1)测力计：测量力的大小的工具叫做测力计。(2)弹簧测力计的原理：弹簧所受拉力越大弹簧的伸长就越长；在弹性限度内，弹簧的伸长与所受到的拉力成正比。(3)弹簧测力计的使用：①测量前，先观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度线的位置，如果不是，则需校零；所测的力不能大于弹簧测力计的测量限度，以免损坏测力计。②观察弹簧测力计的分度值和测量范围，估计被测力的大小，被测力不能超过测力计的量程。③测量时，拉力的方向应沿着弹簧的轴线方向，且与被测力的方向在同一直线。④读数时，视线应与指针对应的刻度线垂直。知识点三、重力1.重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。地球上的所有物体都受到重力的作用。2.重力的大小(1)重力也叫重量。(2)重力与质量的关系：物体所受的重力跟它的质量成正比。公式：G=mg，式中，G是重力，单位牛顿(N)；m是质量，单位千克(kg)。g=9.8N/kg。(3)重力随物体位置的改变而改变，同一物体在靠近地球两极处重力最大，靠近赤道处重力最小。3.重力的方向(1)重力的方向：竖直向下。(2)应用：重垂线，检验墙壁是否竖直。4.重心：(1)重力的作用点叫重心。(2)规则物体的重心在物体的几何中心上。有的物体的重心在物体上，也有的物体的重心在物体以外。5.万有引力：宇宙间任何两个物体，大到天体，小到灰尘之间，都存在互相吸引的力，这就是万有引力。【例题精析】（2022•福建）如图，用大小相同的力，分别在不同位置按图示方向开门，最容易的是（）A． B． C． D．【解答】解：根据生活经验知，力距离转轴越远越容易把门打开，四幅图中，C、D两图的力距离转轴最远，但D图中力的作用线通过门的转轴，无法将门打开，因此C图中的力最容易将门打开，故C正确。故选：C。（2022•成都）甜水面是成都的传统美食，制作的关键是做出有筋道的面条：用上等面粉加盐和水，揉匀后静置半小时，用面杖擀成面皮，再切成适当宽度的面条，然后两手抓住面条用力拉长。关于上述过程的说法不正确的是（）A．揉捏面团时，面团既是受力物体也是施力物体 B．面团被擀制成面皮，力改变了面团的运动状态 C．手推面杖来回运动，力改变了面杖的运动状态 D．用手拉长面条，面条受力的同时，手也受到力【解答】解：A、力是物体对物体的作用，任何一个物体，它一定既是受力物体，也是施力物体，所以揉捏面团时，面团既是受力物体也是施力物体，故A正确；B、将面团擀成皮，面在力的作用下，形状发生改变，说明力可以改变物体的形状，故B错误；C、手推面杖来回运动，擀面杖在力的作用下，运动状态改变，说明力可以改变擀面杖的运动状态，故C正确；D、用手拉长面条时，由于物体间力的作用是相互的，所以面条受手力的同时，手也受到面条的力，故D正确。故选：B。（2022•哈尔滨）小明坐在疾驰的“复兴号”列车上，看到路边的景物飞速向后移动，是以列车（选填“地面”或“列车”）为参照物。当列车刹车时，速度越来越慢，说明力可以改变物体的运动状态（选填“形状”或“运动状态”）。【解答】解：小明坐在疾驰的“复兴号”列车上，看到路边的景物相对于列车飞速向后移动，是以列车为参照物；当列车刹车时，速度越来越慢，说明力可以改变物体的运动状态。故答案为：列车；运动状态。（2022•黔东南州）2022年6日3日，赛龙舟文化风采展示活动在镇远古城举办，活动紧扣传统文化传承，内容丰富多彩。活动现场直播是通过电磁波来将信息传递给全州各地电视机前观众们的。如图所示是某队比赛时的情景，现场观众能从不同角度看到本身不发光的龙舟队，这是由光发生漫反射的缘故。运动员用船桨奋力向后划水，龙舟猛向前行，这说明力的作用是相互的。【解答】解：全州各地电视机前观众们通过卫星的实况转播欣赏了比赛直播，卫星是通过电磁波传递信号，我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面上发生了漫反射，反射光线射向各个方向的缘故；故观众能从各个方向看到台上的歌手，是因为光在歌手身上发生了漫反射；因为物体间力的作用是相互的，所以运动员用船桨奋力向后划水，龙舟猛向前行。故答案为：电磁；漫反射；相互。（2022•金昌）2022年3月28日在亚洲杯女足决赛中，中国姑娘在落后两球的情况下，顽强拼搏，最终实现了史诗般的逆转，赢得冠军。如图所示是中国队员“头球攻门”的情景，当运动员用头顶球时球的运动方向改变了，说明力能改变物体的运动状态（选填“形状”或“运动状态”）。滚动的足球会在草坪上慢慢停下来，是因为足球受到力的作用（选填“受到”或“不受”）。【解答】解：足球比赛中，当运动员用头顶球时，足球的运动方向改变，是力作用的结果，说明力可以改变物体的运动状态；在草坪上滚动的足球慢慢停下来，是因为足球受到了阻力的作用。故答案为：运动状态；受到。（2022•常州）北京冬奥会滑雪场，索道设施可将物资从山脚运往山顶，如图所示，封闭式轿厢随钢索向右上方做匀速直线运动，请画出静止在轿厢内的物体A受到所有力的示意图。【解答】解：封闭式轿厢随钢索向右上方做匀速直线运动，静止在轿厢内的物体A处于平衡状态，所以受力平衡，物体A受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F的作用，这两个力大小相同、方向相反、在同一直线上，作用点在物体A的重心上，示意图如图所示：（2022•广元）小球抛出后在空中运动的情景如图所示，忽略空气对小球的作用，请作出小球在图中位置的受力示意图。【解答】解：由于忽略空气阻力，球在空中运动只受重力作用，过球心画一条竖直向下的带箭头的线段，即为小球的所受力的示意图，如图所示：（2022•赤峰）如图所示，用弹簧测力计测量钩码的重力，请作出钩码对测力计挂钩拉力F的示意图。【解答】解：钩码对测力计挂钩拉力F的作用点在钩码和挂钩的接触点，拉力的方向和重力方向相同，竖直向下。答案如图所示：（2022•哈尔滨）如图，一块木头静止在水面上，请在图中画出它所受重力和浮力这两个力的示意图。【解答】解：过重心作竖直向下的重力和竖直向上的浮力，分别用符号G和F浮表示，注意线段长度相等。如图所示：（2022•湖北）如图甲所示是某景区巨石奇观，图乙是其简化图，O点为上方巨石的重心。请在图乙中画出上方巨石受到支持力的示意图。【解答】解：上方巨石受到支持力施力物体是下方巨石，受力物体是上方巨石，因此作用点在上方巨石上，可以画在其重心上，方向竖直向上，如图所示：（2022•随州）课堂上老师经常使用磁钉以便在黑板上张贴挂图。如图，将一个磁钉直接吸附在竖直黑板上，磁钉受到4个力而处于静止状态（竖直方向一对平衡力，水平方向一对平衡力）。图中已经画出了一个力（黑板对磁钉的弹力N），请你在图中画出另外3个力并用习惯符号G、f、F标注。【解答】解：在水平方向上，磁钉受水平向右的支持力N和水平向左吸引力F；在竖直方向上，磁钉受到竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力f；作用点都在重心，如图所示：【习题巩固】一．选择题（共4小题）1．（2022•杭州二模）如图所示，将一物体放在匀速向上运动的电梯上。下列对该物体受力分析正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：（1）将一物体放在匀速向上运动的电梯上，物体随电梯一起做匀速直线运动，相对于电梯之间没有发生相对运动，也没有相对运动趋势，所以不受摩擦力作用，故BCD错误；（2）将一物体放在匀速向上运动的电梯上，物体随电梯一起做匀速直线运动，处于平衡状态，受竖直向下的重力和竖直向上的支持力的作用，这两个力大小相等、方向相反、在同一直线上，是一对平衡力，故A正确。故选：A。2．（2022•兴化市模拟）小车从斜面某一高度滑下后，在水平面上继续向右运动，对运动的小车进行受力分析，正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：小车从斜面某一高度滑下后，小车水平面上做减速运动的物体，受非平衡力的作用，在竖直方向上受重力和支持力，水平方向只受水平向左的摩擦力，故B正确。故选B。3．（2022•红桥区模拟）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，图中关于滑块的受力示意图正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：光滑斜面，则滑块不受摩擦力作用，故只受竖直向下的重力和垂直于斜面向上的支持力作用。A、图中支持力方向错误，故A错误；B、图中只画了重力和支持力，且其作用点和方向均正确，故B正确。C、图中重力方向错误，故C错误；D、图中画了摩擦力示意图，故D错误；故选：B。4．（2021•锦江区模拟）在“探究重力的大小跟什么因素有关？”的实验中，弹簧测力计的量程为0～10N，实验得到如表数据，下列说法正确的是（）m/kg0.10.20.30.40.50.60.7G/N0.981.962.943.924.905.88A．实验中只能用质量相等的钩码进行实验 B．实验中当钩码静止时，弹簧测力计的示数大于钩码所受的重力 C．分析表中数据可知，物体的质量为0.7kg时，它受到的重力为6.86N D．分析表中数据可得重力和质量的比值为9.8N/kg，表示1kg＝98N【解答】解：A、为实验结论具有普遍性，实验中并不要求质量相等的钩码进行实验，故A错误；B、钩码静止时，弹簧测力计的示数等于钩码所受重力的大小，故B错误；CD、分析数据可得，物体所受重力的大小与质量的比值是9.8N/kg，表示质量是1kg的物体所受的重力是9.8N；当质量是0.7kg时，所受重力的大小应是6.86N，故C正确，故D错误；故选：C。二．填空题（共2小题）5．（2022•增城区二模）如图1，把轻质弹簧（忽略弹簧重力）挂在铁架台上，并在弹簧旁安装刻度尺，在弹簧下端挂上钩码，测得弹簧的长度1与钩码对弹簧的拉力F之间的关系如图2所示。（1）当弹簧未挂钩码时，F＝0N，弹簧的长度为4cm。（2）当弹簧的长度为6cm时，弹簧上所挂钩码重2N。【解答】解：（1）根据图中数据可知，当弹簧未挂钩码时F＝0N，弹簧的长度为4cm，因此弹簧的原长为4cm；此时伸长的长度为0cm；（2）由图中数据知，当弹簧的伸长达到6cm时，弹簧上所挂钩码重2N。故答案为：（1）0；4；（2）2。6．（2022•东台市模拟）2021年端午节，在盐城举行的龙舟赛中，东台女子龙舟队以2min36s的成绩获500m直赛道决赛冠军，选手用桨向后划水，龙舟就能前进，使龙舟前进的力的施力物体是水；龙舟上的选手看到后面的龙舟离她越来越远是以自己的龙舟（自己的龙舟/河岸）为参照物的；东台女子龙舟队500m直赛道比赛中的平均速度为3.2m/s（保留一位小数）。【解答】解：（1）用桨划水，桨对水有一个向后的作用力，由于力的作用是相互的，故水对桨施加一个向前的力，龙舟得以前行，故龙舟前行的施力物体是水；（2）由于自己所在的龙舟速度最快，以自己的龙舟为参照物，后面的龙舟相对于自己的龙舟向后运动，所以看到后面的龙舟离她越来越远；（3）根据平均速度计算公式可知，东台女子龙舟队的平均速度为v=st故答案为：水；自己的龙舟；3.2。三．作图题（共11小题）7．（2022•平顶山模拟）如图所示，物块A与平板小车一起在水平桌面上向左匀速运动，当小车突然静止时，木块随即在小车的平板上滑行，画出木块滑行过程中的受力示意图。【解答】解：原来物块A与平板小车一起在水平桌面上向左匀速运动，当小车突然静止，由于惯性木块保持原来的速度继续运动，木块相对于平板向左滑动，受到水平向右的摩擦力；同时木块受竖直向下的重力G、平板对它竖直向上支持力F的作用，这两个力是一对平衡力，三个力的作用点都在物块的重心上，如图所示：8．（2022•松江区二模）如图所示，重为6牛的物体静止在水平地面上，请用力的图示法画出它受到的重力G。【解答】解：画出大小表示2N的标度，然后过物体重心作竖直向下的重力，使线段长度为标度的2倍。如图所示：9．（2022•南京模拟）在粗糙程度相同的水平面上，手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置；松手后，木块最终静止在图乙所示位置。请在乙图中画出木块的受力示意图。【解答】解：由于木块最终静止在图乙所示位置，处于平衡状态的，所以木块只受重力和支持力的作用，并且这两个力是一对平衡力，从木块重心沿竖直向下的方向和竖直向上的方向表示出重力和支持力，注意两条线段长度要相等。如图所示：10．（2022•高新区校级模拟）请按要求完成下列作图：如图所示，2022年北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”正在冰面.上展示花样滑冰，请画出“冰墩墩”受到的重力的示意图（O为重心）。【解答】解：重力的方向是竖直向下的，从“冰墩墩”的重心O画一条带箭头的竖直向下的有向线段，重力符号用G表示，如图所示：11．（2022•绥江县二模）如图所示，请作出静止在斜面上的小球所受重力和支持力的示意图。【解答】解：重力G和支持力F的作用点画在物体的重心上，重力的方向竖直向下；支持力的方向与斜面垂直，垂直斜面向上，如图所示：12．（2022•商水县二模）玩滑板车是小朋友们喜爱的一项运动，如图所示，小朋友一只脚踏上滑板车，另一只脚用力蹬地，滑板车就向左滑动起来。把小朋友和滑板车看成一个整体，请画出小朋友脚离开地面之后向左滑行时，这个整体受力的示意图。（整体的重心O已经标出）【解答】解：小朋友脚离开地面之后向左滑行时，这个整体受向右的摩擦力，竖直向下的重力，垂直于地面向上的支持力，作用点在重心，如图所示：13．（2022•商城县二模）如图所示，物体A与上表面粗糙的平板小车一起向右做匀速直线运动。当小车遇到障碍物时，物体A在小车的平板上滑行，请在图中画出物体A滑行过程中在水平方向上的受力示意图（忽略空气阻力）。【解答】解：小车遇到障碍物时，木块由于惯性相对于平板向前滑动，所以受向左的摩擦力f作用，示意图如图所示：14．（2022•郑州二模）在北京冬奥会花样滑冰双人自由滑中，中国组合隋文静和韩聪表现完美，斩获冠军，如图所示。请在图中画出隋文静所受支持力及其对韩聪拉力的示意图。【解答】解：隋文静所受支持力的作用点在隋文静左脚尖上，方向竖直向上；对韩聪拉力的作用点在韩聪的左手上，方向沿隋文静的左手向下，如图所示：15．（2022•南海区校级模拟）如图，汽车沿平直公路向前行驶，但不知是“加速、匀速、减速”中的哪种状态。车顶A处滴落的水滴最终落在靠前的B处。车厢地板上的木箱C始终相对车厢静止。画出木箱C所受的弹力和摩擦力的受力示意图。【解答】解：由题和图示可知，车顶A处滴落的水滴最终落在靠前的B处，相对于A的位置，B的位置更靠前，根据惯性知识可知汽车做的是减速运动；物体C在竖直方向上受到重力和支持力（弹力）的作用，这两个力是一对平衡力；由于汽车做减速运动，木箱C由于惯性有向前运动的趋势，故车厢对C的摩擦力的方向水平向左，如图所示：16．（2022•达州模拟）请作出如图的小球在水平面内做匀速圆周运动时的受力示意图。【解答】解：小球在水平面内做匀速圆周运动时，受到竖直向下的重力、沿绳子方向的拉力、与小球运动方向相反的空气阻力，在这三个力的共同作用下保持平衡，从小球的重心开始，分别沿各力的方向画一条有向线段，并标上相关字母，即为小球的受力示意图，如图所示：17．（2022•鄂州模拟）如图（a）所示：小车的一端由绳子AB固定在墙MN上，把该车放在匀速运动的水平传送带上，当绳子AB突然断开的瞬间，请在（b）中画出它所受力的示意图（空气阻力不计）。【解答】解：不计空气阻力，竖直方向上物体受到重力G和传送带对它的支持力F，这两个力是一对平衡力；由于传送带向右匀速运动，当绳子AB突然断开的瞬间，物体相对于传送带向左滑动，所以物体受到水平向右的摩擦力f；过物体重心，按照力的示意图的画法画出这几个力即可，如图所示：四．实验探究题（共4小题）18．（2022•萧山区模拟）在“探究物体所受重力的大小与质量的关系”实验中，课堂上甲、乙两位同学做了如下实验：（1）如图所示，甲同学用弹簧测力计测量钩码所受重力大小，读数时他让钩码保持静止状态，根据二力平衡知识可知，此时钩码所受的重力大小和它受到的拉力大小相等，实验数据记录在下表中。根据实验数据该同学可以得出结论：钩码个数12345质量m/g50100150200250重力G/N0.51.01.52.02.5（2）乙同学则取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个，并分别用天平和弹簧测力计测出了它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为乙同学的做法是否合理？答：C。A.不合理，因为他没有用同种物质的物体做实验B.不合理，因为他没有使物体的质量成倍变化C.合理，因为他同样可以得到物体所受重力大小与质量的关系D.合理，因为他的操作比甲同学更简便【解答】解：（1）当弹簧测力计和物体处于静止状态时，物体受力平衡，由二力平衡知识知，即弹簧秤向上的拉力与物体的重力相等，此时弹簧秤的示数等于物体所受的重力的大小；（2）要探究物体所受重力的大小与质量的关系，必须改变物体的质量，苹果、小木块、小铁球的材料不同，不影响探究结果。所以乙同学的做法合理，故选C。故答案为：（1）二力平衡；（2）C。19．（2022•青岛一模）探究重力与质量的关系。（1）小明用质量已知的钩码进行实验，根据测得的数据作出的G﹣m关系图象是一条过原点的直线a。由此得出结论：物体受到的重力与它的质量成正比。（2）他又正确测量了一个木块的质量和重力，并在同一坐标系中正确描点得到点A，如图所示。点A不在直线a上的主要原因是在测量质量和重力的过程中不可避免的会出现误差。【解答】解：（1）由图象知图象为过原点的直线，说明重力与质量成正比；（2）在测量质量和重力的过程中不可避免的会出现误差，使得重力与质量的比值不同，所以点A不在直线a上。故答案为：（1）正；（2）在测量质量和重力的过程中不可避免的会出现误差。20．（2022•碑林区校级模拟）小明弯曲手中的钢锯片，感觉到弹力大小与钢锯片的弯曲程度有关，他猜想，弹力大小可能还跟钢锯片的长度有关。于是，他和同学合作进行了探究。如图甲所示，将钢锯片夹在厚书内，伸出的长度（简称长度）用L表示；钢锯片的形变量（弯曲程度）用末端偏移量x表示，钢锯片弹力用F表示，其大小等于测力计的读数。实验数据如表：实验次数12345678910长度L/cm15202525252525252525形变量x/cm2212345678弹力F/N0.480.220.060.120.180.240.300.390.510.66（1）由第1、2、4次实验数据分析可知，在形变量x一定时，钢锯片中弹力F随长度L的增大而减小（填“增大”或“减小”）。（2）由第3～7次实验数据分析，可得该情况下弹力F与形变量x的关系式为F＝0.06N/cm•x。（3）请用表中钢锯片长度L为25cm时的数据，在图乙中画出弹力F跟形变量x关系的图像。（4）分析图像，进一步归纳可得结论x≤5cm时，弹力F与x成正比，x＞5cm时，弹力F与x不成正比。（5）钢锯条产生的弹力还可能与钢锯片的厚度有关。【解答】解：（1）由第1、2、4次实验数据的分析可知，在形变量x一定时，钢锯片的弹力F随长度L的增大而减小；（2）由第3～7次实验数据分析可知，钢锯片在长度L为25cm时，钢锯片的形变量每增大1cm，弹力每增加0.06N，由此可见：钢锯片在长度L一定时，弹力F跟形变量x成正比，则其关系式为：F＝0.06N/cm•x。（3）横坐标对应形变量X，纵坐标对应弹力F，利用描点法绘制图象，见下图；（4）由图象可以进一步看出在形变量x≤5cm时，弹力F与x成正比，x＞5cm时，弹力F与x不成正比；（5）钢锯片的弹力可能还与钢锯片的厚度有关。故答案为：（1）1、2、4；减小；（2）F＝0.06N/cm•x；（3）如上图：（4）x≤5cm时，弹力F与x成正比，x＞5cm时，弹力F与x不成正比；（5）钢锯片的厚度。21．（2021•锦江区模拟）某实验小组的同学对两根原长都为8cm、粗细不同的A、B橡皮筋进行研究。并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码