初二物理竞赛第9讲力学基础巩固提高教师版.docx
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初二物理竞赛第9讲力学基础巩固提高教师版
【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（）
A．0NB．10NC．20ND．30N
【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】
☆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）F2mBg.（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（）
A．4kmgB．3kmgC．2kmgD．kmg
【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.Mg－FB.Mg＋mg－F
C.Mg－2fD.Mg－mg－2f
【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
【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/g
50
100
150
200
250
300
G/N
0.5
1
1.5
2
2.5
3
【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】B
A.
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
1
2
3
4
5
6
压力F压/N
1
1.5
2
2.5
3
3.5
摩擦力f/⨯10-2N
2
3
4
5
6
7
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）
20
1.96
2
铁球（2.0kg）
30
2.47
3
铅球（1.0kg）
20
1.96
⑴为验证猜想一,应比较实验序号和,
结论是：
；
⑵请你再帮助小明验证猜想三：
①需要的器材是；
②实验步骤：
③分析及结论：
⑶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】⑴13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
⑵①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）
②Ⅰ.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;
Ⅱ.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.
③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.
⑶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
【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0D.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
【答案】
【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,
mAg+mBg+mAg+mBg,
mAg+mBg
k2k1k2
【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,m1g
B.（m1＋m2）g,（m1－m2）g
C.（m2＋m3－m1）g,（m1－m2）g
D.（m2＋m3－m1）g,（m1＋m2）g
【答案】C
自由落体运动与平抛运动
自由落体运动如果从静止开始下落的一个物体只受引力作用,我们把这种运动状态称为自由落体运动（freefall）.处于自由落体运动状态的物体,在下落过程中速度不断增大,你知道这是为什么吗?
原因是物体自由下落时,所受的引力是一个非平衡力.物体受力不平衡,就会产生加速度.
物体自由下落时,加速度有多大?
在接近地球表面的地方,由于地球引力而产生的加速度
2
为9.8米/秒.也就是说,一个物体在下落过程中,每过1秒,它的速度就增大9.8米/秒.假设
一物体从某建筑物的顶部落下,初速度为0,1秒后,它的速度就是9.8米/秒;2秒后,速度就增
大到了19.8米/秒（即9.8米/秒+9.8米/秒）;3秒后,它的速度就达到了29.4米/秒.只要物体一直往下落,它的速度就不断地增大.
所有物体在做自由落体运动时所获得的加速度都是一样的,和质量大小无关.乍一看起
来这有些让人难以相信.要是你真的不相信,就看看如图的实验结果.
平抛运动要是把一个球往水平方向抛出,而不是让它竖直往下落,会出现怎样的情形呢?
一个被抛出去的物体就叫做抛体（projectile）.向水平方向抛出去的物体会与竖起往下落的物体同时着地吗？
结果是:
向水平方向抛出的物体与竖直下落的物体在竖直方向同样自由下落,水平方向的运动不妨碍它在竖直方向做自由落体运动,两个物体同时着地.
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