初中物理力学重点练习题及解析

初中物理力学重点练习题及解析力学是初中物理的基石，也是同学们学习过程中既充满挑战又饶有趣味的部分。它不仅解释了我们身边物体的运动规律，也为后续更复杂的物理知识学习奠定了基础。下面，我将结合教学经验，选取几道具有代表性的力学重点练习题进行深度解析，希望能帮助同学们更好地理解和掌握力学知识。一、力与运动力学的核心在于探究力与运动的关系。这部分内容概念性强，需要同学们深刻理解牛顿第一定律的内涵，并能熟练运用二力平衡的知识解决实际问题。例题1：一辆在平直公路上匀速行驶的汽车，下列几对力中属于平衡力的是（）A.汽车受到的牵引力和汽车对地面的摩擦力B.汽车受到的重力和地面对汽车的支持力C.汽车受到的牵引力和汽车受到的重力D.汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力解析：要判断一对力是否为平衡力，我们需要紧扣二力平衡的四个条件：作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。这四个条件缺一不可。我们来逐一分析选项：选项A：汽车受到的牵引力是水平方向的，作用在汽车上；汽车对地面的摩擦力，受力物体是地面，并非汽车。这两个力没有作用在同一物体上，所以不是平衡力。选项B：汽车受到的重力方向竖直向下，地面对汽车的支持力方向竖直向上，两者都作用在汽车上。汽车在竖直方向上保持静止，说明这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，完全符合二力平衡的条件。选项C：牵引力是水平方向的力，重力是竖直方向的力，它们的方向不在同一直线上，显然不是平衡力。选项D：汽车对地面的压力，受力物体是地面；地面对汽车的支持力，受力物体是汽车。这是一对作用力与反作用力，分别作用在两个物体上，不符合平衡力“作用在同一物体上”的要求。因此，本题的正确答案是B。例题2：关于惯性，下列说法正确的是（）A.物体运动速度越大，惯性越大B.物体静止时没有惯性C.物体质量越大，惯性越大D.物体受力越大，惯性越大解析：惯性是物体的固有属性，它指的是物体保持原有运动状态（静止或匀速直线运动）不变的性质。这个概念的核心在于“固有”，也就是说，无论物体处于何种状态，是运动还是静止，是否受力，它都具有惯性。那么，惯性的大小由什么决定呢？唯一的量度就是物体的质量。质量是物体所含物质的多少，质量越大的物体，其惯性就越大，改变它的运动状态就越困难；反之，质量越小，惯性越小。我们来看选项：A选项说速度越大惯性越大，这是常见的误区。比如，一辆高速行驶的自行车和一辆静止的卡车，自行车速度大，但卡车质量大得多，显然卡车的惯性更大，更难改变其运动状态。所以A错误。B选项说静止时没有惯性，这与惯性是固有属性相悖，错误。C选项说质量越大惯性越大，这是正确的。D选项说受力越大惯性越大，惯性与受力情况无关，错误。所以，本题的正确答案是C。二、压强压强是描述压力作用效果的物理量，在生活和生产中有着广泛的应用。理解压强的概念，掌握固体和液体压强的计算方法是这部分的重点。例题3：如图所示（此处假设有一个简单图示：水平地面上放置着两个正方体物块A和B，A的边长小于B的边长，A和B的质量相等），质地均匀的正方体物块A和B放在水平地面上，已知两物块的质量相等，A的边长小于B的边长。比较两物块对地面的压强pA和pB的大小关系是（）A.pA>pBB.pA=pBC.pA<pBD.无法确定解析：首先，我们要明确，放在水平地面上的物体，对地面的压力F等于物体自身的重力G，即F=G=mg。题目中已经说明A和B的质量相等，因此它们的重力相等，对地面的压力F也就相等，即FA=FB。接下来，压强p的计算公式是p=F/S，其中S是受力面积。因为是正方体物块放在水平地面上，所以受力面积S就是正方体底面的面积，即边长的平方。已知A的边长小于B的边长，所以A的底面积SA小于B的底面积SB。在压力F相等的情况下，压强p与受力面积S成反比。受力面积越小，压强越大。由于SA<SB，所以pA>pB。因此，本题的正确答案是A。这道题主要考查了固体压强的计算，以及在压力相同时，如何通过比较受力面积来判断压强大小。例题4：在一个装满水的容器中，放入一个质量为m的小球，小球漂浮在水面上，容器底部受到水的压强将（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定解析：这道题考查的是液体压强的影响因素。液体压强的计算公式是p=ρgh，其中ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的深度。由公式可知，液体压强的大小取决于液体的密度和深度。题目中说容器是“装满水”的，当放入小球后，小球漂浮在水面上。根据阿基米德原理，漂浮的物体受到的浮力等于其重力，即F浮=G球=mg。同时，F浮也等于物体排开液体的重力，即F浮=G排=m排g。所以，小球排开的水的质量m排等于小球的质量m。关键在于“装满水”这个条件。当小球放入装满水的容器中时，它排开的水会溢出容器。因此，容器内水的深度h并不会因为小球的放入而发生变化。水的密度ρ和g也都是不变的。根据p=ρgh，由于ρ、g、h均不变，所以容器底部受到水的压强不变。因此，本题的正确答案是C。如果题目中的容器不是装满水的，那么放入小球后水面会上升，h增大，压强才会增大。所以，审题时一定要注意关键条件。三、浮力浮力是力学中的一个难点，也是重点。阿基米德原理和物体的浮沉条件是解决浮力问题的两把钥匙。例题5：一个重为10N的实心金属块，挂在弹簧测力计下并浸没在水中，此时弹簧测力计的示数为6N。求：（1）金属块受到的浮力是多大？（2）金属块排开水的体积是多少？（g取10N/kg，ρ水=1.0×10³kg/m³）解析：（1）当金属块浸没在水中时，受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮以及竖直向上的弹簧测力计拉力F拉。由于金属块静止，这三个力处于平衡状态（更准确地说是在竖直方向上合力为零）。因此，重力G等于浮力F浮与拉力F拉之和，即G=F浮+F拉。所以，金属块受到的浮力F浮=G-F拉=10N-6N=4N。（2）要求金属块排开水的体积V排，我们可以利用阿基米德原理。阿基米德原理指出，浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力，即F浮=G排=ρ液gV排。由此公式变形可得V排=F浮/(ρ液g)。已知F浮=4N，ρ液=ρ水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg，代入数据可得：V排=4N/(1.0×10³kg/m³×10N/kg)=4×10⁻⁴m³。因为金属块是“浸没”在水中，所以金属块的体积V物等于它排开水的体积V排，即V物=V排=4×10⁻⁴m³。（虽然题目没问，但这个知识点很重要）所以，（1）金属块受到的浮力是4N；（2）金属块排开水的体积是4×10⁻⁴m³。四、简单机械简单机械包括杠杆、滑轮、轮轴和斜面等，其中杠杆的平衡条件和滑轮（组）的特点是考查的重点。例题6：如图所示（此处假设有一个简单杠杆图示：杠杆支点为O，左端A点挂一重物G，距离支点O为OA；右端B点施加一个竖直向下的力F，距离支点O为OB，且OA>OB），为了使杠杆在水平位置平衡，在B点施加一个竖直向下的力F。若要使力F最小，则力F的方向应该是（）A.竖直向下B.竖直向上C.垂直于OB向下D.垂直于OB向上解析：杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F₁L₁=F₂L₂。在本题中，阻力是重物G，阻力臂是OA。我们要在B点施加动力F，目标是使F最小。根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂一定时，动力F的大小与动力臂L₁成反比。也就是说，动力臂L₁越大，所需的动力F就越小。因此，要使F最小，就需要找到最大的动力臂。什么情况下动力臂最大呢？对于杠杆上的某一点（这里是B点），最大的力臂就是该点到支点O的距离，即OB的长度。此时，力F的方向应该垂直于力臂OB。那么，力的方向是向上还是向下呢？题目中杠杆的初始状态没有明确说明，但一般默认是要在水平位置平衡。左端A点挂着重物G，会使杠杆左端下沉。为了使杠杆平衡，在B点施加的力应该阻碍杠杆右端上翘（或帮助右端下沉）。如果力垂直于OB向下，那么这个力的作用效果是使杠杆绕O点顺时针转动，从而与左端重物产生的逆时针转动效果相平衡。如果力垂直于OB向上，则会加剧左端的下沉。另外，选项A“竖直向下”的力，其力臂是从O点到这条竖直力的作用线的垂直距离，这个距离显然小于OB的长度（因为OA>OB，杠杆在水平位置时，OB是水平的，竖直向下的力的力臂是OB在水平方向上的投影，这里就是OB本身吗？哦，不对，如果B点在支点右侧，力竖直向下，力臂就是OB的长度。等等，我刚才的分析可能有点混乱。我们重新梳理：在B点施力，要使力臂最大，力的方向必须垂直于OB。此时力臂L₁=OB。如果力的方向是竖直向下，那么力臂是从O点到竖直向下力的作用线的垂直距离。当杠杆在水平位置时，OB是水平的，竖直向下的力的作用线是竖直的，那么O点到这条作用线的垂直距离就是OB的长度（因为OB水平，竖直方向的垂线距离就是OB的长度）。啊，这么说的话，竖直向下的力，其力臂也是OB？不对，不对。力臂是支点到力的作用线的垂直距离。如果力F是竖直向下的，作用在B点，那么力的作用线是一条通过B点的竖直线。支点O到这条竖直线的垂直距离，就是OB在水平方向上的投影长度。如果杠杆在水平位置，OB本身就在水平方向，那么这个垂直距离就是OB的长度。如果力F是垂直于OB向下的，那么此时力的作用线与OB垂直，力臂就是OB的长度。所以，当杠杆在水平位置时，在B点施加竖直向下的力和垂直于OB向下的力（此时OB水平，垂直于OB向下就是竖直向下），力臂是一样的？我可能把图示的假设复杂化了。题目原始描述是“右端B点施加一个竖直向下的力F”，然后问“若要使力F最小，则力F的方向应该是”。通常这类问题，“最小力”对应的就是“最大力臂”，而最大力臂就是支点到力的作用点的连线（即OB）。所以力的方向应该垂直于OB。至于是向上还是向下，要看阻碍杠杆转动的方向。假设杠杆左端挂重物，没有力F时左端下沉，那么为了平衡，在B点需要施加一个能使杠杆右端向下转动的力。如果OB是水平的，那么垂直于OB向下的力（竖直向下）就能提供这个效果。如果OB不是水平的（比如杠杆已经倾斜），但题目说“为了使杠杆在水平位置平衡”，那么在水平位置时，OB是水平的，垂直于OB向下就是竖直向下。这么看来，选项A和C似乎都是垂直于OB向下。这说明我最初的图示假设可能不够精确。通常这类题的标准答案是“垂直于杠杆向下”，即力的方向垂直于杠杆（即OB所在的杆），此时力臂最大为OB。所以，如果题目中的杠杆是直杠杆，那么“垂直于OB向下”就是使力臂最大的方向，此时力F最小。因此，本题的正确答案应该是C。我之前对竖直向下的力臂分析有误，竖直向下的力，其力臂是支点到竖直方向力的作用线的距离，只有当OB是竖直的时候，这个力臂才等于OB。当杠杆在水平位置，OB水平时，竖直向下的力的力臂等于OB的长度，这和垂直于OB（此时OB水平，垂直即竖直）向下的力臂是一样的。所以这道题的图示可能B点的位置使得OB不是水平的？或者我最初的理解“垂直于力臂方向”才是普适的最小力方向。是的，“垂直于力臂”这个表述更准确，力臂是支点到作用点的连线时，力垂直于这个连线，力臂最大。所以选C。五、总结与建议初中物理力学的知识点多且相互关联，通过练习题来巩固和深化理解是非常必要的。在解题过程中，希望同学们能够：1.吃透概念：像力、运动、惯性、压强、浮力这些基本概念是解题的基础，务必理解其物理意义，而不是死记硬背。2.掌握规律：牛顿第一定律、二力平衡条件、液体压强公式、阿基米德原理、杠杆平衡条件等，要理解