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第6章 力與運(yùn)動 1． 牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。(牛頓第一定律是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的推理而概括出來的，因而不能用實(shí)驗(yàn)來證明這一定律)。 2． 慣性：物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性。牛頓第一定律也叫做慣性定律。 3． 二力平衡：物體受到兩個力作用時，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，我們就說這兩個力互相平衡。 4． 二力平衡的條件：作用在同一個物體上的兩個力，大小相等、方向相反、并且在同一直線上。可概括為：同體、等值、反向、共線，四者缺一不可。 5． 物體在不受力或受到平衡力作用下都會保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。 6． 合力：如果一個力產(chǎn)生的效果跟兩個力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那兩個力的合力。求兩個力的合力叫二力的合成。 7． 合 方向與兩力相同。 合 方向與大力F1相同 8． 物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)（平衡狀態(tài)）時，合力為零。 9． 第7章 密度與浮力 一、（密度） 1． 質(zhì)量(m)：物體中含有物質(zhì)的多少叫質(zhì)量。 2． 質(zhì)量國際單位是:千克。其他有：噸，克，毫克，1噸=103千克=106克=109毫克（進(jìn)率是千進(jìn)） 3． 物體的質(zhì)量不隨形狀,狀態(tài),位置和溫度而改變。 4． 質(zhì)量測量工具：實(shí)驗(yàn)室常用天平（托盤天平）測質(zhì)量。 5． 天平的正確使用：(1)把天平放在水平工作臺面上，把游碼放在橫梁標(biāo)尺左端的零刻線處；(2)調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指在分度盤的中央紅線處，這時天平平衡；(3)把物體放在左盤里，用鑷子向右盤增減砝碼并調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置，直到橫梁恢復(fù)平衡；(4)這時物體的質(zhì)量等于右盤中砝碼總質(zhì)量加上游碼所對的指示值。 6． 使用天平應(yīng)注意：(1)不能超過稱量范圍；(2)加減砝碼要用鑷子，且動作要輕；(3)不要把潮濕的物體和化學(xué)藥品直接放在托盤上。 7． 密度：某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。用ρ表示密度，m表示質(zhì)量，V表示體積，計(jì)算密度公式是 8． 密度是物質(zhì)的一種特性，不同種類的物質(zhì)密度一般不同。 9． 水的密度ρ=1.0×103千克/米3，它的物理意義是1米3的水質(zhì)量為1.0×103千克。 10． 密度知識的應(yīng)用： (1)鑒別物質(zhì)：用天平測出質(zhì)量m和用量筒測出 體積V就可據(jù)公式： 再查密度表。 (2)求質(zhì)量：m=ρV。 (3)求體積： 二、 （浮力） 1． 浮力：一切浸入液體的物體，都受到液體對它豎直向上的托力，這個力叫浮力。浮力方向總是豎直向上的。（物體在空氣中也受到浮力） 2． 物體沉浮條件：（開始物體浸沒在液體中） 法一：（比浮力與物體重力大小） (1)F浮 < G 下沉；(2)F浮 > G 上浮 (3)F浮 = G 懸浮或漂浮 法二：（比物體與液體的密度大小） (1) (3) 3． 浮力產(chǎn)生的原因：浸在液體中的物體受到液體對它的向上和向下的壓力差。 4． 阿基米德原理：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力大小等于它排開的液體受到的重力。（浸沒在氣體里的物體受到的浮力大小等于它排開氣體受到的重力） 5． 阿基米德原理公式： 6． 計(jì)算浮力方法有： (1)秤量法：F浮=G-F ，(G是物體受到重力，F ， 是物體浸入液體中彈簧秤的讀數(shù)) (2)壓力差法：F浮=F向上-F向下 (3)阿基米德原理： (4)平衡法：F浮=G物 (適合漂浮、懸浮) 7．浮力利用 (1)密度計(jì)：是物體漂浮條件的一個應(yīng)用。它的刻度特點(diǎn)：上大下小。 (2)潛水艇：通過改變自身的重力來實(shí)現(xiàn)沉浮。 (3)氣球和飛艇：充入密度小于空氣的氣體。 (4)輪船：將密度大于水的材料做成空心，使它 能排開更多的水。這就是制成輪船的道理 第8章 壓強(qiáng) 1．壓力：垂直作用在物體表面上的力叫壓力。 方向：垂直于物體表面，并指向被壓物體。作用點(diǎn)：壓力的作用點(diǎn)在被壓物體的表面上。壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)。 2．壓強(qiáng)：物體單位面積上受到的壓力叫壓強(qiáng)。壓強(qiáng)公式： 4．增大壓強(qiáng)方法 :(1)S不變，F↑;(2)F不變，S↓ (3)同時把F↑，S↓。而減小壓強(qiáng)方法則相反。 5．壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因：是由于液體受到重力且具有流動性。 6．體壓強(qiáng)特點(diǎn)：(1)液體對容器底和壁都有壓強(qiáng)，(2)液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)；(3)液體的壓強(qiáng)隨深度增加而增大，在同一深度，液體向各個方向的壓強(qiáng)相等；(4)不同液體的壓強(qiáng)還跟密度有關(guān)系。 7．液體壓強(qiáng)計(jì)算： 8．據(jù)液體壓強(qiáng)公式： 9.連通器：上端開口、下部相連通的容器。連通器如果只裝一種液體,在液體不流動時，各容器中的液面總保持相平,這就是連通器的原理。船閘是利用連通器的原理制成。 10.帕斯卡原理：加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。帕斯卡原理是許多液壓系統(tǒng)和液壓機(jī)工作的基礎(chǔ)。 公式：p1=p2；F1/S1=F2/S2 一、杠桿： 1.什么是杠桿：一根硬棒在力的作用下如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。杠桿不一定都是直的，也可以是彎曲的。 2.研究杠桿，必須要掌握支點(diǎn)、動力和阻力、動力臂和阻力臂的概念。杠桿的支點(diǎn)是：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn)，用字母“O”表示。動力和阻力是作用在杠桿上的力。使杠桿按人們需要的方向旋轉(zhuǎn)而作用在杠桿上的力稱動力，用“F1”表示。作用在杠桿上阻礙杠桿轉(zhuǎn)動力叫阻力，用“F2”表示。動力臂是從支點(diǎn)到動力作用線的距離，用“l1”表示。阻力臂是從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用“l2”表示。（注意：力臂不是點(diǎn)到點(diǎn)的距離） 3.杠桿的平衡是指杠桿靜止不動或者勻速轉(zhuǎn)動都叫杠桿的平衡。當(dāng)杠桿平衡時，滿足動力×動力臂=阻力×阻力臂。寫作F1l1=F2l2或F2／F1 = l1／l2。 4.由力臂的關(guān)系，杠桿分為三種：動力臂大于阻力臂的杠桿是省力杠桿，使用省力杠桿動力移動距離要大于阻力移動距離，又稱這種杠桿叫費(fèi)距離杠桿；動力臂小于阻力臂的杠桿是費(fèi)力杠桿，使用費(fèi)力杠桿可以省距離，又稱這種杠桿叫省距離杠桿；動力臂等于阻力臂的杠桿是等臂杠桿，使用它不費(fèi)力也不省力。要記住一些生活中常用的省力杠桿和費(fèi)力杠桿。 二、定滑輪：軸不隨重物一起移動的滑輪，稱之為定滑輪。 1.使用定滑輪不省力，但是能改變力的方向，給工作帶來方便。 2.定滑輪實(shí)質(zhì)是一個等臂杠桿，它的支點(diǎn)在滑輪的軸心上，動力臂和阻力臂分別是輪的半徑。（見圖(1)） 三、動滑輪：軸心隨重物一起移動的滑輪，稱之為動滑輪。 1.使用動滑輪可以省一半力，但不能改變力的方向，而且要費(fèi)距離 2.動滑輪的支點(diǎn)在繩和輪相切點(diǎn)上，動力臂是輪的直徑，阻力臂是輪的半徑，所以它實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂兩倍的杠桿。 四、滑輪組： 1.為了既能省力又可以改變力的方向，可以把定滑輪，動滑輪組合起來形成滑輪組。 2.使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著重物，提起物體所用力就是物重的幾分之一。 [ 3.繩子段數(shù)是指與動滑輪相接觸的繩子，繞過定滑輪而不與動滑輪相接觸的繩子不承擔(dān)物重。而是起改變力的方向的作用。如圖(1)所示中，A滑輪組承擔(dān)重物繩子段數(shù)是2；B滑輪組承擔(dān)重物繩子段數(shù)是3。 五、功的概念 1.力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素，一是作用在物體上的力，二是物體沿力的方向上通過的距離。判斷一個力對物體是否做功，主要就是依據(jù)這兩個因素來確定。 2.功的大小與力的大小成正比，與物體在力作用下沿力的方向移動的距離成正比。功的計(jì)算公式：功=力×距離，其數(shù)學(xué)表達(dá)式是 3.功的單位：在國際單位制中，力的單位是牛頓，距離的單位是米，功的單位是（牛頓· 米）它的專門名稱是焦耳，簡稱焦。（1焦=1牛·米） 4.功的原理：使用任何機(jī)械時，人們所做的功W人，都等于不用機(jī)械而直接用手做的功W機(jī)。（ 六、斜面 1.斜面是可以省力的一種簡單機(jī)械，根據(jù)功的原理可以得出 2.從 七、有用功、額外功、總功 1.人們利用機(jī)械提起重物做的功中，用來提升重物的這一部分功稱它為有用功。W有=Gh，當(dāng)人們利用機(jī)械水平拉物體前進(jìn)時，物體克服摩擦力做的功為有用功， 2.人們利用機(jī)械提起重物做的功中，用來克服摩擦阻力和機(jī)械自重而做的功稱它為額外功。 3.總功：有用功與額外功的總和叫總功。也就是作用在繩子自由端的拉力F與它移動的距離的乘積。即： 八、機(jī)械效率： 1.有用功與總功的比值叫機(jī)械效率。用公式表示為 2.在實(shí)驗(yàn)中測滑輪組的機(jī)械效率時，注意區(qū)分有用功與總功，并且用彈簧秤拉繩子的自由端時應(yīng)勻速運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)中直接測得的量有：拉力F，重物G，拉力移動的距離S和重物上升的高度h，則 九、功率： 1.功率是表示物體做功快慢的物理量。單位時間內(nèi)完成的功叫功率。 2.功率的計(jì)算式：功率 3.要注意區(qū)分：(1)功率與效率 (2)做功的快慢與做功的多少 【解題點(diǎn)要】 例1、如圖所示，在一輕桿的B點(diǎn)掛一重力為87.22牛的物體，把物體浸沒在水中，在A點(diǎn)作用19.355牛向下的力即可以使杠桿平衡。已知 分析與解：已知物體的重力，根據(jù)G = m·g可以求出物體的質(zhì)量。因?yàn)閯恿Ρ叟c阻力臂之比是4 : 1，由杠桿平衡條件可以求出浸沒在水中時對杠桿B點(diǎn)的向下拉力 (1)∵G = m·g ∴ (2)∵杠桿平衡 ∴ 答：該物體的密度是8.9×103千克／米3。 點(diǎn)評 這是一道杠桿平衡與浮力知識綜合的問題。在解這類習(xí)題時，一方面要把物理過程弄清楚，另一方面要熟悉每一個過程中所依據(jù)的物理概念和物理公式，并且要將它們關(guān)系準(zhǔn)確聯(lián)系起來。受力分析，根據(jù)力的關(guān)系列方程這是解力學(xué)問題非常重要的過程，不可忽視。 例2、一根繩子只能承擔(dān)5000牛的力，想用這根繩子提起重為1.6×104牛的物體，并且使用方便，應(yīng)選用由幾個定滑輪，幾個動滑輪組成的滑輪組，畫出裝配圖。這時繩子實(shí)際承受的拉力是多少牛？（不計(jì)動滑輪重） 分析與解：(1)根據(jù)題意用 (2)根據(jù)繩子段數(shù)判斷繩子固定端位置。如果繩子段數(shù)為偶數(shù)，則繩子固定端應(yīng)接在定滑輪上，如果繩子段數(shù)是奇數(shù)，則繩子固定端應(yīng)接在動滑輪上。由于題目中n為偶數(shù)，因此繩子應(yīng)固定在定滑輪上。 (3)確定動滑輪個數(shù)。根據(jù)繩子段數(shù)和題目要求確定滑輪個數(shù)。如果n是偶數(shù)，而且要改變力方向，則定、動滑輪個數(shù)各是（ (4)重力為1.6×104牛的物體由4段繩子承擔(dān)，繩子自由端施加的力： 例3、用圖5所示的滑輪組將1000牛的物體提高2米，動滑輪重力是200牛，不考慮摩擦阻力求有用功，額外功，總功和滑輪組的機(jī)械效率。 分析與解：人們用來提升重物所做的功是有用功，克服動滑輪自重所做的功是額外功。 計(jì)算總功可以有兩種方法：第一種方法： 第二種方法： 機(jī)械效率： 答：有用功為2000焦；額外功為400焦；總功為2800焦，機(jī)械效率是83.3%。 點(diǎn)評：本題所求內(nèi)容，是這一章的難點(diǎn)知識，也是同學(xué)們常常出錯的問題，所以通過此題，要真正弄懂在一個具體問題中的有用功，額外功，總功的計(jì)算；S和h的關(guān)系及機(jī)械效率的具體求解。 例4、一臺抽水機(jī)在10分鐘內(nèi)把3.6米3的水送到10米高處，求抽水機(jī)功率。 分析與解：抽水機(jī)將水送到高處可以與起重機(jī)將重物提升到一定高度進(jìn)行類比。它們都是把一定重力的物體提到一定高度做功的問題。此過程中所用的拉力均等于物體的重力。 (1)計(jì)算出3.6米3水的重力 (2)求出將3.6米3水提到10米高抽水機(jī)所完成的功 ∵ (3)求抽水機(jī)功率 答：在此過程中，抽水機(jī)的功率為588瓦特。 例5、如圖所示，某工人在30秒內(nèi)用力F將重為800牛的物體A，沿水平方向勻速移動了6米，已知A與地面的摩擦力為重力的0.25倍，不計(jì)滑輪重和摩擦，在此過程中，這個工人所用拉力F及做功的功率P的大小分別是（ ） A.200牛 40瓦 B.200牛 80瓦 C.100牛 20瓦 D.100牛 40瓦 分析與解：此裝置的滑輪是一個動滑輪，所以F移動的距離為S = 2×6米= 12米，因?yàn)?/SPAN>A在水平方向上受拉力和摩擦力作用做勻速直線運(yùn)動，所以拉力T = f見圖(7)所示。又因?yàn)?/SPAN> ∵ ∴ 點(diǎn)評 由于滑輪從豎直運(yùn)動改為水平方向運(yùn)動，同學(xué)們感到困難比較大，不僅力的關(guān)系找不準(zhǔn)確，而且動力移動的距離與阻力移動距離的關(guān)系也分不清楚，所以此類型的錯誤率比較高，解決這一難點(diǎn)的關(guān)鍵，不僅真正弄懂定滑輪的一系列的物理關(guān)系，而且還要具有一定知識的遷移能力，當(dāng)水平滑輪不好分析時，可以換成豎直滑輪對比的進(jìn)行分析，經(jīng)過認(rèn)真反復(fù)思考，可以解決這一難點(diǎn)。 【同步練習(xí)】 一、選擇題 1.如圖8所示，杠桿在力F1、F2的作用下，處于平衡狀態(tài)， A.杠桿仍保持平衡 B.杠桿的A端向下傾斜 C.杠桿的B端向下傾斜 D.因?yàn)?/SPAN> 2.如圖9所示，物體A重10牛，滑輪重2牛，彈簧秤示數(shù)為18牛，則物體B重為（ ） A.30牛 B.18牛 C.12牛 D.8牛 3.重100牛的木箱，在20牛水平推力的作用下，沿水平地面勻速前進(jìn)20米，推力對木箱做功（ ） A.400焦 B.1600焦 C.2000焦 D.2400焦 4.甲、乙兩臺機(jī)器，甲做了1000焦的功，乙做了2000焦的功，則（ ） A.甲的功率大 B.乙的功率大 C.甲、乙兩臺機(jī)器功率一樣大 D.無法比較 5.用滑輪組提高質(zhì)量為40千克的物體，當(dāng)物體升高0.6米時，繩子的自由端移動2.4米。如果不計(jì)動滑輪重和摩擦阻力，繩子的自由端受到的拉力是（ ） A.98牛頓 B.24牛頓 C.49牛頓 D.10牛頓 6.用滑輪組將重400牛的物體提高3米，已知滑輪組的機(jī)械效率是80%，則總功、額外功分別為（ ） A.300焦，1500焦 B.1500焦，300焦 C.1200焦，1500焦 D.1500焦，1200焦 7.甲、乙兩輛汽車功率相同，在相同的時間內(nèi)勻速通過的路程之比為1 : 2，則（ ） A.兩輛汽車做功之比是1 : 1，牽引力之比是2 : 1 B.兩輛汽車做功之比是1 : 2，牽引力之比是2 : 1 C.兩輛汽車做功之比是1 : 1，牽引力之比是1 : 2 D.兩輛汽車做功之比是2 : 1，牽引力之比是1 : 1 二、計(jì)算題 1.直接將一個物體勻速提升到某一高度，需要做功2400焦，若使用某滑輪組將它勻速提升到同一高度，人在繩的自由端用力，需要做功3000焦。求這個滑輪組的機(jī)械效率？ 2.外力對水泵做7×105焦的總功，水泵把5×103千克的水送到10米的高處，計(jì)算：(1)水泵完成的有用功？(2)水泵的機(jī)械效率 3.用滑輪組提起2.4×103牛的物體，5秒內(nèi)把繩子拉下2米時，將物體提高0.5米，求：(1)拉力做的有用功；(2)若滑輪組的機(jī)械效率是80%，則作用在繩端的拉力多大；(3)拉力的功率多大。 選作：4.如圖所示，浸沒在水中的B物體受重力為10牛，動滑輪受重力為1牛，不計(jì)繩重及滑輪摩擦。若用一水平向左的力拉A在水平面上以2.5厘米／秒的速度勻速移動10秒，拉力做功為2.5焦 求：(1)水平拉力F的大小 (2)若撤去水平拉力F，則B物體剛好在水中勻速下降（不計(jì)水的阻力），求B的密度（取g =10牛／千克） 參考答案 一、 1.C 2.D 3.A 4.D 5.A 6.B 7.A 二、 1. 80% 2. 5×105焦；71.4% |
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