九年级物理力和机械导学与训练.docx
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九年级物理力和机械导学与训练
第十三章力和机械
【课标导航】
1．通过常见事例或实验，了解重力
2．通过常见事例或实验，了解弹力
3．通过常见事例或实验，了解摩擦力
4．通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。
【知识要点导学】
一、知识要点
1．实验室常用的测量力的工具是，其原理是：
在弹性限度内，弹簧所受拉力越大，它的就越长。
使用它时应注意：
使用前，先调节指针指在、观察它的和、使用时挂钩不要与刻度板。
2．若物体在受力时会发生形变，不受力时又能自动恢复到原来的形状，物体的这种特性叫做；若物体受力时发生形变，力撤消后不能自动恢复到原来的形状，物体这种特性叫做。
弹力是物体由于发生而产生的。
3．宇宙间任何两个物体，大到天体，小到灰尘之间，都存在力，这就是万有引力。
由于的吸引而使物体受到的力叫做重力，重力常用字母来表示，重力的施力物体为；物体受到的重力跟它的成正比，公式为：
G=mg，其中g=，其含义为：
；重力的方向：
；重力的作用点叫，质量分布均匀，形状规则的物体的重心在其。
4．两个互相接触的物体，当它们做时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力；滑动摩擦力的大小与及接触面的有关；越大，接触面越，滑动摩擦力就越大。
摩擦力的方向与相对运动的方向。
增大摩擦的办法：
、。
减小摩擦的办法：
、、、。
6．一根硬棒，在能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆；力臂是从到作用力的距离。
杠杆平衡条件表达式为：
；省力杠杆的
、费力杠杆的
、等臂杠杆的
。
7、定滑轮实际上是杠杆，它不省力，但能改变。
动滑轮实际上是动力臂为阻力臂倍的杠杆。
它可以，但却不能。
滑轮组既能又能改变。
滑轮组若由几段绳子承担总重量，则拉力的大小为总重力的，动力拉动绳子移动的距离为滑轮组拉动物体运动距离的
倍。
二、要点梳理
1、对重力、弹力、摩擦力这三种力应从它们产生的条件及其三要素来掌握。
其中特别注意以下几点：
1重力：
方向是竖直向下的含义即为垂直水平面向下，而且在任何情况下物体（处于斜面上的物体、正在升空的物体等）受到重力的方向总是竖直向下。
重心不一定都在物体上。
2弹力的形式有很多，如推力、拉力、提力、压力等，切记压力、支持力的方向总是垂直于接触面。
另外弹簧伸长与受到拉力的大小有关，弹簧受到的拉力越大，其伸长越长。
这也是弹簧测力计的原理。
3滑动摩擦力的大小仅由压力、接触面的粗糙程度决定，压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大，而与物体的运动速度、接触面积等因素无关。
滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反，但不一定与其运动方向相反。
2、受力分析是解决力学问题必备的一项最基本技能。
①通常对物体进行受力分析的次序是按重力、弹力、摩擦力进行的；分析中要求做到不遗漏力，不多增力。
②要做到不遗漏力，不多增力，可以从这几个方面着手：
A按这些力的产生条件进行判断它们是否存在；B学会运用物体处于平衡时，应满足的力的平衡关系来确定一些力的存在以及大小。
3、杠杆的特征：
①判断一个物体是不是杠杆，需要满足三个条件，即硬物体（不一定是棒）、受力（动力和阻力）和转动（绕固定点）。
杠杆可以是直的也可以是弯的甚至是任意形状的，只要在力的作用下能绕固定点转动，且是硬物体，都可称为杠杆。
②力臂的画法：
确定支点O的位置；对杠杆进行受力分析，画出力的作用线；过支点向力的作用线作垂线。
③因为使用任何机械都不能省功，因此既省力又省距离的杠杆是不存在的。
4、关于杠杆的平衡条件F1L1=F2L2；
（1）杠杆平衡是指杠杆处于静止或匀速转动，不一定是水平位置静止。
（2）应用杠杆平衡条件解题的三步骤①依题找出杠杆的五要素：
支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
②明确题目给出的已知条件③根据平衡条件F1L1=F2L2列式求解。
5、滑轮组：
①滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物体与动滑轮总重量的几分之一，绳子自由端移动的距离就是物体升高高度的几倍。
②承担总重量的“几段绳子”的确定：
看直接与动滑轮接触的（包括栓在动滑轮框的）总共有几根。
三、实验技能：
1、《弹簧测力计的使用》对于弹簧秤的使用
看清量程，即弹簧秤的最大称量范围。
观察单位、分度值；
指针是否调到零点
使用中注意防止指针、弹簧与秤壳接触。
2、《重力大小跟什么因素有关？
》
重力与什么因素有关，可能有多种猜想，如质量、离地的高度等，而在这个实验中着重研究的是重力与质量的关系。
实验原理：
用弹簧秤分别测量不同个数的钩码的重量，由此找出重力与质量的关系。
本实验对数据处理的方式与“质量与体积的关系”的一样，是采用“图象法”；若实验数据准确无误，则应该得到一个正比函数图象——一条经过原点的斜线。
误差分析：
若斜线不经过原点，可能是弹簧秤没有进行零点的调整；若数据点离斜线分布较散，可能是使用中秤的指针或弹簧与秤壳接触，也可能是钩码质量不准造成。
3、《摩擦力的大小与什么因素有关？
》
在探究摩擦力与什么因素有关时，采用“控制变量法”；即保持接触面的粗糙程度不变，研究摩擦力与压力的关系；又在保持压力不变的情况下研究摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
在测量摩擦力的大小是用了“间接法”，即用弹簧秤测拉物体的力，只有当物体保持匀速运动时，拉力与摩擦力才是一对平衡力，摩擦力的大小才与拉力的大小相等。
若拉动物体做的是加速运动时，以此拉力大小作为摩擦力的值，则比真实偏大；若拉动物体做的是减速运动，仍以此拉力大小为摩擦力的值，则比真实值偏小。
4、《研究杠杆的平衡条件》实验，
采用的研究方法为“平衡法”即保持杠杆处于平衡状态，由此研究动力、动力臂、阻力、阻力臂之间应满足的关系。
实验中首先应对杠杆进行水平位置上的平衡调整，这样做的目的是消除杠杆自身重力对转动的影响，并容易测出力臂的大小。
【典型例题点评】
例1：
（05.宿迁）某物理实验小组的同学在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如下表：
实测
物体
物体质量
m（kg）
重力
G（N）
比值G／m
（N／kg）
比值G／m的平均值
（N／kg）
物体1
0.1
0.99
9.9
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.91
9.7
（1）在实验过程中，需要的测量工具有 和 ；
（2）在上表空白处填出比值G／m的平均值；
（3）分析表中实验数据，得出结论是：
。
分析与解：
要探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”
（1）首先必须解决如何侧得质量和重力。
所以需要的测量工具有：
天平和测力计。
（2）G/m的平均值为：
9.8。
（3）由于侧得的G/m比值保持不变，说明物体的重力与质量成正比。
点评：
这一题主要考察考生实验的基本技能：
主要有三个方面：
仪器的选取，实验数据的处理以及根据侧得的数据进行推理，得出结论的能力。
例2：
（05.大连）为了测定木块所受到的摩擦力，两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案，实验装置如图所示，实验中不计弹簧测力计的重力。
甲方案：
在水平实验桌面上将木版用线拉住，通过弹簧侧力计沿木板方向水平拉木块，使木块在木板上面滑动。
乙方案；将木板放在水平实验桌面上，用线通过弹簧测力计水平地拉住木块，沿木板方向水平拉木板，使木板在木块下面滑动。
（1）从实验操作方面考虑，应选择方案，简述你的理由。
（2）从实验误差方面考虑，应选择方案，简述你的理由。
分析与解：
原理：
甲方案：
对摩擦力的测量是采用“间接法”进行的，只有当弹簧秤拉动木块匀速运动时，拉力才与摩擦力成为一对平衡力，它们大小相等。
乙方案：
拉动木板时，木块受到向左的摩擦力，由于木块相对地面静止，则摩擦力与弹簧秤的拉力是一对平衡力。
（1）从实验操作方面来看：
应选择乙方案，因为在甲方案中，要保持木块的匀速运动，不容易。
乙方案，只需要拉动木板运动就行，不需要保持匀速运动。
（2）从实验误差方面来看：
应选择乙方案，因为在甲方案中，要保持木块的匀速运动中读数，不容易读得准确。
乙方案中，弹簧秤是静止的，读数容易读得准确。
点评：
一个实验设计，必须遵循科学性原则，简便性原则，可操作性原则以及准确性原则。
这一考题正是考察考生在两个实验方案中，就可操作性以及准确性方面做出正确判断的能力。
例3：
（05.温州）朱启南在雅典奥运会上打破男子10米气步枪世界记录并获得冠军。
比赛中，他射出的子弹在空中高速飞行。
下列对空中飞行的子弹受力分析正确的是
A、受到重力和空气的阻力B、只受到空气的阻力
C、只受到枪膛内高温燃气的推力D、只受到朱永启南的推力
分析与解：
子弹飞出枪膛之前，受到枪膛内高温燃气的推动，子弹飞出枪膛以后，枪膛内高温燃气的推力就消失，子弹在空中高速飞行时，受到重力和空气阻力。
正确答案：
A
点评：
对空中飞行的物体进行受力分析时，往往只受重力和阻力作用，如果是质量较大低速运动的物体如投掷出去的铅球，空气阻力可以不记的。
而向上的冲力或惯性力这些力，都是不存在的。
例4（05.北京）古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以D为支点的杠杆，如图12-2所示。
一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置，若用L表示绳对桥板的拉力F的力臂，则关于此过程中L的变化以及乘积FL的变化情况，下列说法正确的是（）
A．L始终在增加，FL始终在增加
B．L始终在增加，FL始终在减小
C．L先增加后减小，FL始终在减小
D．L先减小后增加，FL先减小后增加
分析与解：
当吊桥被吊起的过程中，如图12-3中虚线位置
（1）所示，吊桥重力的力臂l在减小，而吊绳的拉力的力臂L却在增大，根据杠杆的平衡条件：
FL=Gl可知，FL在减小；当吊桥被吊到虚线位置
（2）的过程，重力的力臂l变小，所以FL也在变小，而F的力臂L则由大变小。
正确答案：
C
点评：
解决杠杆的问题，必须先确定杠杆的五要素，再根据题目的已知条件，结合杠杆的平衡条件，进行推断。
对于动态变化的杠杆问题，（如上题）可以取变化过程中的几个状态进行分析比较，从而得出结论。
【能力训练】
（一）
填空题
1、滑动摩擦力的大小跟和接触面的有关。
如图12-4所示的气垫船利用压缩气体在接触面间形成一层气垫，从而使摩擦明显（选填：
增大或减小）。
2、爬杆是一项有益的体育运动，重500N的王力同学匀速向上爬时，杆对手的摩擦力大小为N，方向。
为防止摩擦力太小而滑下，可以采取的措施是____________。
3、如图12-5所示，行李箱的下部装有滚轮，其目的是：
；拉行李箱时拉出拉杆更省力，理由是：
。
4、如图12-6所示，物体A重20N，滑轮重1N，绳重不计，弹簧秤示数为25N，则物体B的重为_________N。
A对地面的压力为N
5、如图12-7，水平传送带正将高邮“珠光”大米从车间运送到粮仓。
重500N的一袋大米静止放到传送带上，米袋先在传送带上滑动，稍后与传送带一起匀速运动，米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。
米袋在滑动时受到的摩擦力N，方向向，随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为N。
6、如图12-8所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图12-8甲、乙所示．
由图象可知当t＝1s时，物体处于状态.t＝5s时，物体受到的摩擦力为N.
7、各式各样的剪刀都是一对对的杠杆．如图12-9所示，要剪开铁皮，应该用最合适，剪纸或布时，应该用最合适．（选填对应的标号）
8、若有三种独轮车如图12-10所示，你认为最适合，因为
（二）选择题
1、如图所示，为水平仪放置于某桌面上时的情形，则该桌面：
（）
A．右面高，左面低B．左面高，右面低
C．左右相平，前高后低D．左右相平，前低后高
2、我国成功发射“神舟五号”之后,目前正在实施“嫦娥一号”登月工程。
已知月球上没有空气，没有磁场，同一物体在月球和地球上所受的重力之比为1:
6，假如你将来登上了月球，你可以做下列哪件事？
A.直接跟月球上的同伴对话B.轻易地举起50kg的重物
C.做托里拆利实验D.用指南针辨别方向
3、关于自行车部件的设计意图，下列说法正确的是（）
A．尾灯只是一种装饰B．车轮的外胎上做有凹凸花纹是为了节省材料
C．把套上做有凹凸花纹只是为了美观D．车轴上装有滚动轴承是为了减小摩擦
4、假如重力突然消失，下列情况仍然存在的是（）
A、万马奔腾B、川流不息C、五光十色D、短斤少两
5、用天平和弹簧秤分别在地球和月球上称同一个物体，结果是（）
A.用天平称的结果相同，用弹簧称量得的结果不同
B.用天平称的结果不同，用弹簧秤称量的结果相同
C.用天平和弹簧秤称量的结果都相同
D.用天平和弹簧称量结果都不同
6、如图12-12所示，是一种高档办公用椅。
为了移动方便，在椅子腿下面安装小轮子，安装这些小轮子的作用是（）
A．增大椅子的稳度B．变滑动为滚动
C．使椅子坚固耐用D．起装饰作用
7、用水平力推放在水平地面上的箱子，但未推动，这是因为（）
A．箱子的质量太大了B．推力小于箱子与地面间的摩擦力
C．推力等于箱子与地面间的摩擦力D．箱子的重力大于推力
8、物体从光滑的斜面滑下的过程中（不计空气阻力），受到的力有（）
A、重力和支持力B、重力、支持力和下滑力
C、重力、下滑力和摩擦力D、重力和下滑力
９、用手握住酒瓶，使其口朝上底朝下竖直静止在手中，对此下列说法中正确的是〔〕
A.酒瓶能静止在手中，是由于手对酒瓶的握力等于酒瓶的重力
B．酒瓶能静止在手中，是由于酒瓶受到手对它的摩擦力的作用
C.手握酒瓶的力增大，瓶子所受摩擦力也随着增大
D.向酒瓶注水的过程中，即使手握瓶的力不变，瓶所受的摩擦力也将增大
１０、分析下列各种摩擦：
①走路时，鞋与地面之间的摩擦；②骑自行车时，车轮与轴之间的摩擦；③汽车行驶时，汽车与空气之间的摩擦；④皮带传动中，皮带与皮带轮之间的摩擦．其中属于有益摩擦的是（ ）
A．①和② B．②和③ C．②和④ D．①和④
１1、小红在建筑工地上看到简易吊车，她想通过自身的体验来了解这种简易吊车直立在地面上的支撑直杆所受的力。
回家后，她找来一根细绳和一根塑料直尺，仿照简易吊车的结构组成如图12-13的三角支架，绳的一端绕在手指上，杆的一端顶在掌心，在A处挂一重物时，绳对手指以用杆对掌心均有作用力。
对这两个作用力的方向判断完全正确的是（）
1２、如图12-14所示，质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的，O为支点，杠杆两边所挂的每一个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡。
在下列情况下，杠杆仍在水平位置保持平衡的是（ ）
A．两边都减少一个钩码 B．两边的钩码下各加挂一个相同的钩码
C．芹边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格
D．右边钩码下加挂一个相同的钩码，左边钩码同时向左移一格
１3、下列工具中，属于省力杠杆的是（）
A．瓶盖起子B．定滑轮C．天平D．镊子
（三）作图题
1、玩具“不倒翁”被扳倒后会自动立起来。
请在图12-15中画出此“不倒翁”所受重力的示意图，并画出重力相对于O点的力臂。
（黑点表示“不倒翁”的重心）
2、利用图中的滑轮组，用200N向下的拉力将重为800N的物体匀速提升到高处（绳、滑轮的自重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳的绕法。
3、图9所示，小明用100N的力推墙壁，请画出该力的示意图
（四）实验探究：
1、小明同学喜欢动手用简易器材探究物理问题。
某天，他用一块较长的木板N与木块M及弹簧测力计，按如下方法研究滑动摩擦力与压力的关系。
先将长木板N平放，用弹簧测力计拉着木块M在N上做匀速直线运动，如图甲，此时木块M所受滑动摩擦力为f甲；然后再将N支起，仍然用弹簧测力计拉着木块M沿N斜向上做匀速直线运动，如图乙，此时木块M所受滑动摩擦力为f乙。
请你判断这两种情况下，木块M受到的滑动摩擦力大小关系是：
A．f甲＞f乙B．f甲＜f乙
C．f甲=f乙D．f甲≤f乙
2、某同学在研究轻质弹簧的长度随拉力变化的关系时，进行了如图12-19所示的实验.已知每个钩码重为0.5N，刻度尺的最小分度值是1mm.
（1）请将观察到的数据填入实验记录表中.
（2）根据实验数据，在坐标格内做出弹簧长度L随拉力F变化的关系图像.
（3）此实验中弹簧长度L与拉力F的关系是____________________________________.
实验记录数据表
实验次数
1
2
3
4
5
钩码对弹簧的拉力F/N
弹簧的长度L/cm
3、淮安小明和小华合作做“研究杠杆平衡条件”的实验
（1）实验时，小明先调节杠杆在水平位置平衡，你认为这样做的好处是________.
（2）小华将四个重力均为0.5N的钩码挂在杠杆左端后，又将弹簧测力计钩在杠杆A处的细线上（如图12-20所示）.要使杠杆在水平位置平衡，且弹簧测力计的示数最小，则小华应沿_________方向拉弹簧测力计.在此情况下，小华读出弹簧测力计示数为4.2N.小明和小华对实验数据分析后得到的结论是：
在误差允许的范围内，动力×动力臂=阻力×阻力臂.你认为他们这样就得出结论是否合理？
____________；
简述理由：
__________________________________________________________.
（五）简述题
如图12-21所示，用撬棒撬起大石头，向上、向下用力都可以，哪一种方式更省力？
请你具体说明原因。
（五）计算题
假期里，小兰和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动。
活动要求是：
家庭成员中的任意两名成员分别站在如图12-22所示的木板上，恰好使木板水平平衡。
（1）若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N，小兰站在距离中央支点2m的一侧，爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡?
（2）若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上，现在他们同时开始匀速相向行走，小兰的速度是0．5m／s，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏?
《力与机械》答案
一、填空题
1、压力粗糙程度减小
2、500向上握紧竿或在手上擦防猾粉
3、减小摩擦以轮为支点的省力杠杆
4、128
5、250右0
6、静止2
7、ba
8、b独轮车构成省力杠杆
二、选择题
1、B2、B3、D4、C5、A6、B7、C8、A9、D10、D11、C12、D13、A
三、作图题（略）
四、实验探究
1、A、
2、
实验次数
1
2
3
4
5
钩码对弹簧的拉力F/N
0
0．5
1．0
1．5
2．0
弹簧的长度L/cm
2．5
3．0
3．5
4．0
4
结论：
拉力越大，弹簧的长度越长。
（1）消除杠杆的自身重力对转动的影响，同时容易测得力臂。
（2）竖直向上
（3）不合理，应当进行多次测量，拿多组数据进行比较，才能得出结论。
五、以B点为支点，
，以D点支点，
，由于
大于
，所以向上用力最省力。
六、计算题
（1）1米
（2）0.25m/s
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