初中物理 应用知识竞赛辅导专题讲座 人教新课标版Word文档下载推荐.docx
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重力、弹力、摩擦力
4.二力的合成
5.平衡力和相互作用力
6.力和运动的关系
密度
1.密度的测量
2.的应用
压力与压强
液体压强,连通器
大气压强
二、例题与练习
[例1]小明和爸爸到市场上选购了一批(成卷的)电线,为方便搬运,不愿将每卷电线都散开,又担心电线的实际长度与商品说明书上的标称长度不符。
小明看到柜台上有电子秤和米尺,便向营业员要来了一段做样品的同品牌的电线,帮助爸爸顺利地测出了每卷电线的实际长度。
你知道小明是怎样做的吗?
分析与解:
(1)用米尺测量样品电线的长度L0;
(2)用电子秤测量样品电线的质量m;
(3)用电子秤测量一卷电线的质量M;
(4)算出一卷电线的实际长度:
[练习1]现有一个内径为2cm的圆环和一支直径为0.6cm的圆柱形铅笔,仅用上述器材,你如何较精确地测出某足够长且厚薄均匀纸带的厚度?
方法:
;
纸带厚度表达式为:
。
对一些形状不规则或者太小、太细、太薄的物体,直接测量有困难,只好寻求一些特殊的测量方法。
“累积法”比效适合采用对“细、薄”的物体直径或厚度的测量运用方面。
将纸带紧密地环绕在铅笔上,直至恰好能套进圆环内,记下纸带环绕的圈数n。
纸带厚度的表达式:
(2-0.6)/2ncm,或0.7/ncm
[例2]现有一个盛有大半瓶饮料的平底可乐瓶(如图)给你一把刻度尺,一根细线,试测出这个可乐瓶的容积。
写出操作步骤及计算容积的数学表达式。
(1)用刻度尺测液面的高h1;
(2)用线绕主体部分一周,用刻度尺量出线长L,得瓶子
主体部分的横截面积;
(3)算出装有饮料部分的体积;
(4)将瓶盖旋紧后使瓶子倒置,重新测量上面空余部分的高h2,对应的体积;
(5)可乐瓶容积的表达式:
。
[练习2]请你阅读下面的短文:
绕几圈之后
增大摩擦力的方法通常有两种,即增大压力、使接触面粗糙。
那么,还有没有别的方法了呢?
小明对自己提出了这样的问题。
对此,他进行了如下的研究:
找一段棉线,在棉线的一端拴上一个沉重的东西(例如一把大锁),然后,把它搭在一个平放的圆棍上(如铁床的横梁、自行车的大梁等)。
像图中那样,通过弹簧秤来拉棉线的另一端,如图1所示。
这时,要使重物不下落,用的力虽然比竖直向上提要少,但少的力却不算多。
再如图2所示那样,将棉线在圆棍上绕一圈,发现弹簧秤的示数变小了。
再如图3那样,将棉线在圆棍上绕两圈,发现弹簧秤的示数更小了。
再如图4那样,将棉线在圆棍上绕四圈,发现弹簧秤的示数几乎等于零。
对上述现象,小明进行了归纳分析,得出了结论。
根据你的阅读,请回答下列问题:
(1)小明同学可以得出一个什么结论?
(2)这一结论在日常生活、生产中有何应用?
请列举两例。
(3)小明在上述研究过程中采取了怎样的思维程序?
(1)结论:
缠绕的圈数越多,摩擦力就越大。
(2)应用举例:
①船靠岸时,将缆绳在缆柱上绕几圈。
②系鞋带。
③两段电线拧在一起要相互缠绕。
(3)思维程序:
提出问题——搜寻事实(或实验)——归纳分析——得出结论。
[例3]某船在静水中航速为36km/h,船在河中逆流而上,经过一座桥时,船上的一只木箱不慎被碰落水中,经过2min,船上的人才发现,立即调转船头追赶,在距桥600m处追上木箱,则水的流速是多少m/s?
在研究机械运动时,通常选地面或固定在地面上的物体为参照物。
但参照物的选取是任意的。
我们要选择合适的参照物,使问题简单化。
本题参照物有两种解法,一种选地面为参照物,容易理解,但十分繁琐。
一种选河水为参照物,比较简便。
解法一∶以地面为参照物。
设船速为V船,水的流速为V水,船逆流而上的时间t1=2min=120s。
船调转船头顺流而下的时间为t2。
船逆流而上对地的速度为V船-V水,顺流而下对地的速度为V船+V水。
木箱顺水而下的速度与水速相同,根据路程的等量关系:
船顺流而下的路程减去船逆流而上的路程,即为木箱在这段时间通过的路程。
即:
(V船+V水)t2-(V船-V水)t1
=V水(t1+t2)化简后得到V船t2=V船t1
∴t2=t1=120s
∵V水(t1+t2)=600m∴V水=2.5m/s
解法二∶以河水为参照物,河水静止,木箱落入水中保持静止状态。
船逆流和顺流时相对于河水的速度都为V船,因此,船追赶木箱的时间和自木箱落水到发觉的时间相等,即等于2min=120s,木箱落入水中漂流时间为120s+120s=240s,漂流距离为600m。
故木箱漂流速度即水的流速
[练习3]在一静水湖的南北两岸,有两只船同时相向开出,各以其速度垂直于湖岸匀速驶向对岸。
两船在离北岸800m处迎面相会,相会后继续驶向对岸。
靠岸后立即返航,两船又在离南岸600m处迎面相会。
若不计两船靠岸时间,求湖宽。
设湖宽为s米,从北岸出发的船行驶速度为V1,从南岸出发的船行驶速度为V2,两船第一次相会,行驶时间相等,依据题意有
…………………………①
两船第二次相会,行驶时间也相等,依据题意有
…………………………②
联立①式和②式,将看作一个未知数可得:
s=1800m
另解:
根据题意可知,两船第一次相会时,两船通过的路程之和为湖宽s,此时从北岸出发的船通过的路程为800m。
两船第二次相会时,两船通过的路程之和是3s,从北岸出发的船通过的路程为(s+600)m。
根据路程之比等于速度之比,则有
解之s=1800m
[例4]相距3750m的甲、乙两车站之间有一条笔直的公路,每隔2min有一辆摩托车由甲站出发以20m/s的速度匀速开往乙站,每一辆摩托车在抵达乙站后都立即掉头以10m/s的速度匀速开回甲站。
这样往返的车辆共有48辆;
若在第一辆摩托车开出的同时,有一辆汽车由甲站出发匀速开始乙站,速度为15m/s,那么汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第辆摩托车迎面相遇,相遇处距乙站m。
摩托车从甲地到乙地所需时间为t1=S/v1=3750m/(20m/s)=187.5s
设汽车速度为v=15m/s 摩托车从乙地开往甲地的速度v2=10m/s
设汽车抵达乙站前最后与甲站开出的第n辆摩托车相遇,相遇时汽车行驶的时间为t。
由题意知,每隔2min即Δt=120s有一辆摩托车由甲站开出,则相遇时,第n辆摩托车行驶的时间为t-Δt(n-1),第n辆摩托车从到乙站后和汽车相遇所经历的时间为
t-Δt(n-1)·
t1
依据题意,摩托车在t-Δt(n-l)-t1这段时间内行驶的距离与汽车在时间t内行驶的距离之和正好等于甲、乙两地之间的距离。
即
vt+v2[t-Δt(n-1)-t1]=s 化简得(v+v2)t=S+v2t1+v2Δt(n-1)
(15m/s+10m/s)t=3750m+10m/s×
187.5s+10m/s×
120s(n-1)
整理得25m/s×
t=4425m+1200m×
n
汽车从甲地到乙地所需时间
故t<t0=250s
n为正整数
当n=1时可得t=225s
当n=2时可得t=273s>t0=250s
则根据上述分析,当n≥2时,都不合题意,只能取n=1,此时t=225s
汽车行驶距离为S1=vt
此时汽车离乙站距离
S2=S-S1=s-vt=3750m-15m/s×
225s=375m
即汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第1辆摩托车相遇,相遇处距乙站375m。
[练习4]甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标,甲车在前一半时间里以速度V1做匀速直线运动,后一半时间里以速度V2做匀速直线运动;
乙车在前一半路程中以速度V1做匀速直线运动,后一半路程中以速度V2做匀速直线运动则:
A、甲车先到达B、乙车先到达C、甲、乙同时到达D、不能确定。
分析和解:
甲车的平均速度:
乙车的平均速度:
所以由有t甲<t乙
即甲车先到,正确答案是:
A
[例5]用手握住一个啤酒瓶,啤酒瓶开口向上静止在手中不动,以下说法中正确的是:
A、啤酒瓶静止在手中,是由于受到静摩擦力的作用;
B、随着手握啤酒瓶的力增大,瓶子所受的静摩擦力也将增大;
C、手握啤酒瓶的力增大时,瓶子所受的静摩擦力并未增大;
D、若啤酒瓶原来为空瓶,那么向瓶内注水的过程中瓶仍静止,即使手握瓶的力大小不变,瓶所受的静摩擦力也将增大。
人用手握住啤酒瓶,由于瓶受重力作用,有从手中下滑的趋势,瓶与手之间存在摩擦,啤酒瓶受到向上的摩擦力。
当瓶子所受摩擦力等于瓶的重力数值时,瓶静止在手中不动,瓶与手相对静止,瓶受到的摩擦力是静摩擦力。
当手握瓶的力增大时,瓶子受到的静摩擦力并不随之增大,仍与瓶的重力相等。
在向瓶内注水的过程中,瓶及水的总重增大,瓶从手中下滑的滑趋增强,为维持瓶静止,手对瓶的静摩擦力也随之增大,保持与瓶的总相等。
但静摩擦力不可能无限增大,当增大到某个最大值时,若再向瓶内注水,平衡状态就会被破坏,瓶将从手中滑下。
这个静摩擦力的最大值就做最大静摩擦力。
由上可知,正确答案为A、C、D
[练习5]如图,ABCD是4块质量相同的砖,每块重50牛,A、D两侧是两块竖直的木板,木板外侧分别用1000牛的力压紧,砖处于静止状态。
求:
B砖与C砖之间的摩擦力?
先以ABCD整体为研究对象,整体受重力为G总=50×
4=200(N),另外A的左侧(即整体的左侧)和D的右侧(即整体的右侧)各受一个向上的静摩擦力f,由平衡条件知:
2f=G总,则f=G/2=200/2=100(N)。
再以AB两块砖为研究对象,AB总重力为GAB=100牛,已与A左侧的静摩擦力f平衡,故B的右侧不受摩擦力。
若以CD为研究对象,同理可得C的左侧不受摩擦力,因此,BC之间的摩擦力为零。
[例6]为了保护环境,治理水土流失,学校环保小组测定了山洪冲刷地面时洪水中的平均含砂量(即每立方米的洪水中所含泥砂的质量),治理环境前,他们共采集了40dm3的水样,称得其总质量为40.56kg,已知干燥的泥砂的密度
ρ砂=2.4×
103kg/m3,试求洪水中的平均含砂量?
得:
水样中泥砂总质量为:
m’=ρ泥V泥=2.4×
0.4=0.96(kg)
水样共40dm3,因此洪水中平均含砂量为:
m=25m’=24(kg)。
[练习6]某工厂生产的酒精要求其含量不超过10%,已知纯酒的密度是水的密度的0.8倍。
试求:
用密度计检测产品的含水量指标时,该厂生产的酒精密度满足什么条件才符合产品要求?
设取检验样品总质量为m,当其中含水量达10%时,水和纯酒精的质量分别为m水=0.1m,m酒=0.9m。
已知纯酒精的密度为ρ酒=0.8ρ水,检验样品中水和酒精体积分别为:
V水=0.1m/ρ水,V酒=0.9m/ρ酒=1.125m/ρ水
检验样品中的总体积V=V水+V酒=(0.1+1.125)m/ρ水=1.225m/ρ水
此样品密度为:
ρ=m/V=ρ水/1.225=0.82×
103(kg/m3)。
[例7]压力锅的直径为24cm,限压阀的气孔直径为3.5mm,限压阀质量为100g,使用时,压力锅内最大压强是多少?
锅盖与锅的接口处承受的压力至少是多大?
当限压阀被锅内气流顶起时,压强达到最大,且等于限压阀产生的压强加上外面的大气压强P0。