九年級物理第十三章力和機械復習案.doc

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九年級物理第十三章力和機械復習案 歷年中考分數(shù)07年4分 08年7分 09年4分 10年8分 力和機械屬于初中物理力學知識應用的一章。其中前面三節(jié)講了物理學中常見的三種力，后面兩節(jié)講述了生活、生產(chǎn)中的杠桿及其應用。彈力、重力和摩擦力盡管同學們比較熟悉，但是他們在畫力的圖示或者示意圖時，往往喜歡弄錯。杠桿及其他簡單機械的知識同學們感到困難的是作圖和計算。 一、考點透視 1、基本概念類 解答這類題目要求同學們扎實掌握教科書中的基本知識，記憶準確。包括關(guān)鍵性的詞語。此類題目多以填空題或者選擇題的形式出現(xiàn)。 2、基本作圖類 這類題目要求同學們很規(guī)范地做出力的示意圖或力的圖示、杠桿示意圖等。在作圖時，必須認真畫，絲毫馬虎不得。因為中考的評分標準是見錯無分。 3、探究與實驗類 此類題目要求我們能夠設(shè)計相關(guān)的實驗，在驗證或探究實驗，從而鞏固或延伸教科書中的實驗。 4、計算與應用類 二、知識點： 第一節(jié) 彈力 彈簧測力計 一、彈力 物體由于彈性形變而產(chǎn)生的力叫彈力。 1、物體受力發(fā)生形變，不受力時又恢復原來的形狀的特性叫彈性。（如輕壓直尺它發(fā)生形變，撤去壓力，直尺恢復原狀；把橡皮筋拉長，松手后，橡皮筋又恢復原狀；壓縮彈簧，松手后，彈簧也能恢復原狀等等） 2、物體形變后不能自動恢復原來的形狀的特性叫塑性。（如橡皮泥用力捏后松手它不能恢復原狀；面團用力握后松手它也不能恢復原狀） 3、任何物體只要發(fā)生彈性形變，就一定會產(chǎn)生彈力。（如書放于桌面，書和桌子都發(fā)生了彈性形變，只不過這種形變量很小，我們不易觀察，那么書和桌子之間就存在著相互作用的彈力，我們平常稱它們?yōu)閴毫椭С至?。）我們平時說的壓力、支持力、拉力、彈力、張力等等都是由于物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的，這些力實質(zhì)上都是彈力。 4、彈力產(chǎn)生于直接接觸的物體之間，并以物體產(chǎn)生彈性形變?yōu)橄葲Q條件，不相互接觸的物體之間是不會發(fā)生彈力作用的。 二、彈簧測力計 1、原理：彈簧受到的拉力越大，它的伸長就越長。 彈簧測力計只有在彈性形變范圍內(nèi)，它的伸長量才跟它受到的拉力成正比。如果超出彈性形變范圍，它就要損壞。 2、使用方法 （1）使用前觀察：指針是否指零刻線、量程、分度值。 （2）使用時注意 ①不要超過它的量程。 ②拉動時要避免與外殼摩擦，以免影響測量的準確程度（盡量保證彈簧測力計內(nèi)彈簧伸長的方向與所測得力在同一條直線上，即可避免上述摩擦）。 ③讀數(shù)時，視線要與刻度板表面垂直。 第二節(jié) 重力 一、重力的概念 宇宙間任何兩個物體之間都存在互相吸引的力，這就是萬有引力。大到天體之間，小到灰塵之間，以及地球與它附近的物體之間都存在萬有引力。萬有引力的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，正是萬有引力把地球和其他行星束縛在太陽系中，圍繞太陽運轉(zhuǎn)。 我們把由于地球的吸引而使物體受到的力，叫重力。重力符號為G，單位為N。 1、地球附近的一切物體，無論是固體、液體還是氣體，都受到地球的吸引。重力通常叫做重量。 2、由于物體間力的作用是相互的，地球吸引物體的同時，其他物體對地球也有吸引作用，而重力特指地球?qū)ζ渌矬w的吸引力。 3、重力的施力者是地球，受力者是物體。 4、我們身邊的物體，質(zhì)量比太陽、行星、月球小得多，它們之間的萬有引力非常小，小到我們不能察覺，比起地球?qū)λ闹亓碚f，就可以忽略不計了。 二、重力的三要素 1、重力的大小 （1）物體所受重力的大小與質(zhì)量成正比，其關(guān)系為或，g=9.8N/kg。 （2）重力的大小可用彈簧測力計測出。 注意：（或）中的g為重力與質(zhì)量的比例常數(shù)，數(shù)值為9.8N/kg，意思是在地面附近質(zhì)量為1kg的物體，受到的重力是9.8N。 在粗略計算時g可取10N/kg。 利用計算時，要注意式中各量的單位，m的單位是kg，g的單位是N/kg，G的單位是N。 2、重力的方向 由于重力作用的效果是將物體拉向地面，因此重力的方向總是豎直向下的。 利用重力的方向總是豎直向下的這一特性，可以制成重垂線來檢查墻壁是否豎直，也可以在水平儀上懸掛一個重垂線，檢查物體表面是否水平。 3、重力的作用點 重力在物體上的作用點叫重心。 （1）重心的位置 物體的重心位置與物體的形狀、材料是否均勻有關(guān)。對于材料均勻、形狀規(guī)則的物體、重心在它的幾何中心上；例如均勻細棒的重心在棒的中點，均勻球的重心在它的球心。 （2）重力與質(zhì)量的區(qū)別和聯(lián)系 重力雖與質(zhì)量有關(guān)，但它與質(zhì)量是完全不同的兩個概念。它們的區(qū)別是本質(zhì)上的，絕不可混為乙談，它們的聯(lián)系則僅在數(shù)值上。下面的表格有較為全面的歸納。 重力 質(zhì)量 符號（名稱字母） G m 定 義 由于地球的吸引而使物體受到的力 物體含有物質(zhì)的多少 區(qū) 別 特 點 ①有大小、方向、作用點三要素 ②同一物體在地球上不同的位置所受重力是不同的（同一物體在高緯度地區(qū)和低海拔地區(qū)受到的重力較大，在低緯度和高海拔地區(qū)受到的重力較小） ③重力的方向總是豎直向下的 ①只有大小 ②同一物體質(zhì)量部隨物體的形狀、狀態(tài)、位置的改變而改變（為一定值） ③沒有方向 單 位 N kg 測量工具 彈簧測力計 天平 聯(lián) 系 （g=9.8N/kg） 第三節(jié) 摩擦力 一、摩擦力 1、定義：兩個互相接觸的物體，當它們做相對運動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫做摩擦力。 2、產(chǎn)生的條件：（1）兩個物體要相互接觸；（2）兩物體要發(fā)生相對運動；（3）兩物體之間要有正壓力。 3、作用效果：阻礙物體間的相對運動。 4、方向：與物體相對運動方向相反。 5、施力物體：是相互接觸的物體。 6、摩擦的種類：滑動摩擦、滾動摩擦等。 （1）滑動摩擦是指一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦；滾動摩擦是指一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦。 （2）滾動摩擦是比較復雜的物理現(xiàn)象，不能稱作滾動摩擦力。 （3）在壓力相同的情況下，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。 （4）還有一種摩擦叫靜摩擦。兩個相互接觸哦物體，在外力作用下有相對運動趨勢而又保持相對靜止時，在接觸面間產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力。如推桌子卻沒推動，這時在桌子與地面間就產(chǎn)生了靜摩擦，它阻礙了桌子與地面間的相對運動趨勢，其方向總是與物體相對運動趨勢的方向相反，由于物體仍保持靜止狀態(tài)，所以靜摩擦力總與外力平衡，當外力逐漸增大時（但物體仍沒有運動起來），靜摩擦力也隨之增大。當外力增大到某一程度物體運動起來后，在接觸面間產(chǎn)生的就不再是靜摩擦力。 二、滑動摩擦力大小的決定因素 1、跟壓力大小有關(guān)：在其他條件相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。 2、跟接觸面的粗糙程度有關(guān)：壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。 注意：這里采用的研究方法叫控制變量法。這種方法在今后的學習中經(jīng)常采用。 v F′ F 本實驗的測量原理是：二力平衡條件。如圖所示， 物體在水平拉力F的作用下，在水平面上做勻速直線 運動，拉力F和摩擦力F′是一對平衡力，大小相等， 即F′=F，由彈簧測力計的示數(shù)即可知道摩擦力的大小。 三、增大和減小摩擦的方法 1、增大有益摩擦的方法：使接觸面粗糙、增大壓力。例如在汽車輪胎上刻上花紋，以防打滑；啤酒瓶頸握在手中時，如果要下滑，我們只有握得更緊就不會再滑。這兩種方法前者就是使接觸面粗糙，后者則是增大壓力。 2、減小有害摩擦的方法：減小壓力，使接觸面變得光滑些；用滾動代替滑動；使相互接觸的表面分開（如加潤滑油和用壓縮空氣或電磁場使摩擦面脫離接觸）。 第四節(jié) 杠桿 一、杠桿 1、定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。 （1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體。 （2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。 2、杠桿的七要素 （1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定的。 （2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示。 （3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示。 （4）動力作用點：動力在杠桿上的作用點。 （5）阻力作用點：阻力在杠桿上的作用點。 （6）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示。 （7）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2 ”表示。 注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力。 力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。 3、杠桿示意圖的畫法：（1）根據(jù)題意先確定 支點O；（2）確定動力和阻力并用虛線將其作用線 延長；（3）從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和 l2分別表示動力臂和阻力臂。如圖所示，以翹棒為例。 第一步：先確定支點，即杠桿繞著哪一點轉(zhuǎn)動，用字母“O”表示。如圖甲所示。 第二步：確定動力和阻力。人的愿望是將石頭翹起，則人應向下用力，畫出此力即為動力用“F1”表示。這個力F1作用效果是使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動。而阻力的作用效果恰好與動力作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應朝著順時針方向轉(zhuǎn)動，則阻力是石頭施加給杠桿的，方向向下,用“F2”表示如圖乙所示。 l1 l2 F2 F1 F2 F1 第三步：畫出動力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長，由支點向力的作用線作垂線，并標明相應的“l(fā)1”“l(fā)2”， “l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動力臂和阻力臂，如圖丙所示。 二、杠桿的平衡條件 1、杠桿的平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。 l1 l2 O 2、杠桿的平衡條件實驗 O l1 l2 （1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。如圖所示，當杠桿在水平位置平衡時，力臂l1和l2恰好重合，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂食物大小了，而圖甲杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有乙方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時，我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小，因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡。 （2）在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。 3、杠桿的平衡條件：動力動力臂=阻力阻力臂，或F1l1=F2l2。 杠桿如果在相等時間內(nèi)能轉(zhuǎn)過相等的角度，即勻速轉(zhuǎn)動時，也叫做杠桿的平衡，這屬于“動平衡”。而杠桿靜止不動的平衡則屬于“靜平衡”。 三、杠桿的應用 1、省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。 2、費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。 3、等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。 既省力又省距離的杠桿時不存在的。 第五節(jié) 其他簡單機械 一、滑輪 1、滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。如右圖所示。因為滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。 根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為定滑輪和動滑輪。 2、定滑輪 （1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪。如下左圖所示。 （2）實質(zhì)：是個等臂杠桿。（如下中圖所示） F1 B B G G A A s h F2 F1 B A G O l1 l2 軸心O點固定不動為支點，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件：，可知，因為重物勻速上升可知，則，不省力。 不動 可動 （3）特點：不省力，但可改變力的方向。 S=h 所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力（圖中F1方向向下）能得到一個與該力方向不同的力（圖中得到使重物G上升的力）。 （4）動力移動的距離與重物移動的距離相等。（如上右圖所示） 對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計繩重和摩擦） h s=2h 3、動滑輪 （1）定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪。（如下左圖所示） O F2 G F1 l1 l2 F1 向上 向上 （2）實質(zhì)：是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿。（如上中圖所示） 圖中O可看作是一個能運動的支點，其動力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1=F2l2，即F12r=F2r，得出，當重物豎直勻速向上時，F(xiàn)2=G，則。 （3）特點：省一半力，但不能改變力的方向。 （4）動力移動的距離是重物移動距離的2倍。（如上右圖所示） 對于動滑輪來說： （1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動； （2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動；動力F1的方向與并排繩子平行；不計動滑輪重、繩重和摩擦。 二、滑輪組 1、定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。 2、特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計動滑輪、繩重和摩擦）。 F F F F F F 3、動力移動的距離s和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的n倍，即s=nh。如下圖所示。（n表示承擔物重繩子的段數(shù)） n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5 s=2h s=3h s=3h s=4h s=4h s=5h A B C D E F 4、滑輪組的組裝：（1）.根據(jù)的關(guān)系，求出動滑輪上繩子的段數(shù)n；（2）確定動滑輪的個數(shù)；（3）根據(jù)施力方向的要求，確定定滑輪個數(shù)。確定定滑輪個數(shù)的原則是：一個動滑輪應配置一個定滑輪，當動滑輪上為偶數(shù)段繩子時，可減少一個定滑輪，但若要求改變力的作用方向時，則應在增加一個定滑輪。在確定了動、定滑輪個數(shù)后，繩子的連接應遵循“奇拴動、偶拴定”的規(guī)則，由內(nèi)向外纏繞滑輪。 F1 F2 l1 l2 O 三、輪軸 1、定義：由兩個半徑不同的輪子固定在同一轉(zhuǎn)軸的 裝置叫做輪軸。半徑較大的輪叫輪，半徑較小的輪叫軸。 2、實質(zhì)：輪軸可看作是杠桿的變形。如右圖所示。 3、特點：當把動力施加在輪上，阻力施加在軸上， 則動力臂l1=R，阻力臂l2=r，根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2， 即F1R=F2r，∵R＞r，∴F1＜F2，即使用輪軸可以省力，也可以改變力的方向，但卻費了距離。 四、斜面 （1）如圖所示斜面是一種可以省力的簡單機械，但卻費距離。 G F L h （2）如上圖所示：當斜面高度h一定時，斜面L越長，越省力（即F越?。划斝泵骈LL相同時，斜面高h越小，越省力（即F越?。?；當斜面L越長，斜面高h越小時，越省力（即F越小）。 三、中考賞析： 1（江西南昌市）生活和生產(chǎn)中有許多不同類型的杠桿。如圖1所示的縫紉機踏腳板屬于_______杠桿，鍘刀屬于_______杠桿。 2（湖北宜昌）以下幾種裝置中，屬于費力杠桿的是（?。? A．汽車的方向盤 B．手推車 　C．自行車腳踏板 D．釣魚竿 3（鹽城市）如圖2所示，下列屬于費力杠桿的是（?。? 4.（江蘇蘇州）我們知道，地球表面附近的物體所受重力的大小與其質(zhì)量成正比；那么月球表面附近的物體所受重力的大小與其質(zhì)量是否也成正比呢？若想通過實驗進行研究 ①需要的實驗器材：________________________________。 ②設(shè)計一個便于記錄和處理實驗數(shù)據(jù)的表格（畫在下面的空白處）。 解析：在教科書中，我們曾經(jīng)探究過重力的大小與什么因素有關(guān)，不過是在地球上做的實驗。那么，到了月球上，條件變了，月球上的引力只有地球上的1/6。我們還可以按照地球上的實驗來進行嗎？由于物體的質(zhì)量不隨物體位置的變化而變化，并且彈簧測力計和天平在月球上照樣可以使用，所以我們可以按照書上的實驗方案進行。 答案：①彈簧測力計、天平、幾個質(zhì)量不等的鉤碼。 質(zhì)量m/kg 重力G/N 吊臂前端起重質(zhì)量（kg） 700 最大起重質(zhì)量（kg） 3000 最大提升速度（m/s） 0.7 獨立使用高度（m） 30.5 平衡塊質(zhì)量（kg） 6000 總功率（kW） 24 5.（湖北宜昌）如圖13所示，在建筑工地上有一臺塔式起重機，其部分技術(shù)參數(shù)如下表所示。 （1）該起重機一次最多能吊起的建筑材料重力為多少N？吊起的建筑材料達到最大起重量時，建筑材料到塔的距離是最近還是最遠？（g取10N/kg） （2）該起重機將重為1104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m，起重機對建筑材料做了多少有用功？如果起重機的實際總功率為14kW，起重機的機械效率是多大？