第六章力和机械笔记.doc

第六章 力和机械6.1 怎样认识力1.力是物体对物体的作用。力是不能脱离物体而存在的，没有物体或只有一个物体是不可能产生力的。当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加这种作用。受到力的物体叫受力物体，施加力的物体叫施力物体。施力物体是指直接对物体施力的物体，深井里打水时，对水桶施力的物体是绳子，而不是手。彼此接触或不接触的物体间都可以产生力。2力的两个作用效果是：使物体发生形变；使物体的运动状态发生改变。例:风吹走落叶，说明力能改变物体的运动状吹弯小树，说明力能改变物体的形状。3物体运动状态的改变是指物体运动速度和运动方向中某一个或二者同时发生改变的现象4.物体运动状态没有发生改变的事例只有两种：静止和匀速直线运动。5. 物体运动状态改变了一定受到了力，物体形状改变了也一定受到了力；但物体受到了力运动状态不一定改变。6力用字母F表示。在国际单位制中力的单位是牛顿，简称牛，符号为N。手托起两个鸡蛋的力约为1N；手托起1Kg物体的力约为10N.7物体间力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施力时，同时也受到另一个物体对它的反作用力。施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。作用力和反作用力总是同时出现，8.(1)因为力的作用是相互的，划船时人用桨向后划水，同时水对桨施加一个向前的反作用力，在这个反作用力的作用下船才前进了。 (2)用手拍打桌子,手会感到疼痛,说明力的作用是相互的. (3) 用力一推，两船向相反方向运动.说明：力能改变物体的运动状态；力的作用是相互的。9.作用力与反作用力总是大小相等、方向相反且作用在一条直线上，但它们的受力物体不相同（等值、反向、共线、不同体）10. 力的三要素：物理学中，把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。力的作用效果与力的大小、方向和作用点都有关，力的三要素只要有一个发生改变，力的作用效果就一定改变。例: 将一薄钢条的下端固定，分别用不同的力去拉它，如图,力的大小F1=F3=F4F2,则:（1）说明力的作用效果跟力的大小有关的是图a和图b；（2）说明力的作用效果跟力的方向有关的是图a和图c；(3)说明力的作用效果跟力作用点有关的是图a和图d。(4)本实验通过观察钢片的形变程度来反映力的作用效果（转换法）;实验探究方法是控制变量法.6.2怎样测量和表示力1.常用测力常工具是:弹簧测力计。2.弹簧测力测力原理：在弹性限度内，弹簧的伸长量跟它受到的拉力成正比（胡克定律）。3.弹性形变：外力撤消后能恢复原状的形变叫弹性形变。4.5.弹簧测力计的结构:弹簧、指针、刻度板。6.正确使用弹簧测力计的方法测量前：观察指针是否对准零刻度线，若有偏差要进行校零；要明确弹簧测力计的量程和分度值。测量时：被测力的大小应在量程范围内；测量力时，要使弹簧测力计内的弹簧伸长方向跟所测力的方向在一条直线上。7.使用弹簧测力计测力时，它总是两端受力，读数总等于挂钩上所受力的大小。如右图，三指弹簧测力计示数分别为：甲 N、乙 N、丙 N。8.力的示意图：沿着力的方向画一段带箭头的线段来表示力，线段的起点或终点表示力的作用点、线段的长短表示力的大小，线段末端的箭头表示力的方向，这样表示力的方法叫力的示意图。注意：画力的示意图时用简单的符号（如、）表示受力物体；除重力等少数力的作用点位置要画准，一般力的作用点只要画在要画在受力物体上即可；一个物体往往会同时受几个力的作用，这几个力的作用点一般画在同一点上。9.重力的方向总是竖直向下的;压力和支持力的方向总是垂直于受力面；绳子拉力的方向总是沿着绳子的方向。10.踢到空中的足球受到重力和空气阻力的作用，此时足球已离开脚不存在踢的力（在初中一般不考虑空气阻力）。11.作出下列力的示意图.重50N的物体静止在水平地面上，画出它的受力示意图；.画出静止在斜面上的物所受斜面支持力和物体对斜面压力的示意图；.画出静止在斜面上的木块受到的力的示意图；.重5N的小球用细线静止吊在天花板上，请画出小球所受力的示意图；.用向右上方与水平成30角的1000N的力拉一个小车，请在图中做出这个拉力的示意图.一个重为5N的物体A静止在斜面上，作出物体A所受重力的示意图.画出挂在墙上的小球所受力的示意图；.画出沿斜面向上拉木块的拉力示意图。12. 例题：弹簧的伸长量跟所受到的拉力有怎样的定量关系呢？下表是一位同学通过实验测得的几组数据。钩码重（N）024681012弹簧全长（cm）3.54.55.56.57.59.011.5（1）该弹簧的原长为 cm；（2）此弹簧下施加6N的力，弹簧伸长 cm；（3）用此弹簧做成弹簧测力计的量程是 ；（4）分析得出弹簧测力计的原理是 ；（5）测量力时，要使弹簧测力计内的弹簧_方向跟所测力的方向在一条直线上。6.3 重力1.地球对地面附近的一切物体都有吸引的作用。2.重力：地面附近的物体因地球的吸引而受到的力，叫做重力。重力用字母G表示。3.地面附近的一切物体都受到重力的作用。4.重力的施力物体是地球。5重力的方向总是竖直向下（即垂直于水平面的方向、物体由静止开始自由下落的方向、物体悬挂起来静止时悬线的方向、指向地球球心的方向）。6.铅垂线原理：重力的方向总是竖直向下的;用途：检查墙壁、门等是否竖直，检查桌面、窗台是否水平。7.物重：物体所受重力的大小简称物重；生活中常说的物体重是指物体的质量。8.物体重力的大小可用弹簧测力计直接测出；.测重力大小的实验原理：二力平衡.测重力大小的方法： 将物体挂在竖直放置的弹簧测力计挂钩上，当物体静止时弹簧测力计的示数就是该物体的重力；9（在同一地点）物体受到的重力跟它的质量成正比。（注意：不能说成质量跟重力正比。质量是物体本身属性，与受不受重力无关；在初中一般不考虑纬度、位置对重力大小的影响）。10重力与质量关系式：G=mg，G表示重力，单位是牛（N）；m表示质量，单位是千克（kg）；g表示重力跟质量的比值，11.g=9.8N/kg，表示的意义是：质量为1kg的物体在地球上受到的重力是9.8N。在粗略计算的情况下可g取10 N/kg.12.同一物体在月球上收到的重力只有地球上的，g月= g地6kg的物体在地球上质量为6kg、重力为60N，该物体在月球上质量为6kg、重力为10N。13. 重心：物体的各部分都要受到重力的作用，但在处理重力问题时，通常可以把这些力看成作用在某一点上，这一点叫做物体的重心。重力在物体上的作用点叫重心；物体的重心不一定在物体上；形状规则质量均匀的物体重心在它的几何中心；质量不均匀的物体重心靠近质量大的一端。13从重心引出的铅垂线若通过支点或在物体底部的支承面内，物体就不会倒下。物体的稳度与物体底部的支承面积大小和重心的高低都有关。增大底部支承面积和降低重心的位置都可以增大物体的稳定性。14例题:在“探究物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验中，记录如下：（1）在实验中，需要的测量工具是：_和_ 。（2）在上表中填上G与m的比值。（3）在图中画出重力与质量的关系图象；（4）分析表中实验数据，能得出结论是： _。6.4探究滑动摩擦力的大小1.在水平地面滚动的足球越滚越慢是由于受到地球施加的摩擦力。2.摩擦力(f)：两个相互接触的物体，当它们沿着接触面要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力叫摩擦力。3. 摩擦力产生的条件：（三者缺一不可） .两物体间要相互接触且挤压；.两物体接触面不能绝对光滑；.物体间沿着接触面要发生或已经发生相对运动.4.摩擦力的方向总是跟物体相对运动的方向相反；摩擦力的方向可能与物体运动方向相同（人走路时，脚向后用力，此时地面对脚施加一个向前的摩擦力，正是摩擦力的作用人才前进的）。5. 摩擦力的作用点在接触面上，作图时摩擦力的作用点一般画在重心上。6.在初中说物体在光滑表面上运动时，则认为物体表面绝对光滑，则它不受摩擦力。站在水平匀速直线行驶汽车上的人不受摩擦力（没有相对运动）7.例题：.画出物体在光滑斜面上下滑时的受力示意图；.如图所示为小丽同学站在某商场匀速向上运动的电动扶梯上的示意图，请在图中作出小丽所受力的示意图（O点为小丽的重心） 物体表面绝对光滑不受摩擦力 没有相对运动不受摩擦力 .将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上，开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动，然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时，米袋会继续向前滑动一段距离后停下。（回答下列小题请选填以下合适的字母标号）A.受到方向向右的摩擦力 B.受到方向向左的摩擦力 C.不受力(1)、米袋刚放上输送带的瞬间，米袋在水平方向上受力情况为 (2)、当米袋随输送带一起匀速运动时，米袋在水平方向上受力情况为 (3)、当将输送带突然制动时，米袋在水平方向上受力情况为 8摩擦有三类: 静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。. 静摩擦：有相对运动趋势的静止物体产生的摩擦叫静摩擦；.滑动摩擦：一个物体在另一物体表面上滑动时产生的摩擦叫滑动摩擦；.滚动摩擦：一个物体在另一物体表面上滚动时产生的摩擦叫滚动摩擦。9.三种摩擦的区别关键看两个接触面是否改变：.滑动摩擦：两个接触面一个改变，另一个不变；.滚动摩擦：两个接触面都改变；. 静摩擦：两个接触面都不改变。10.实验：如何测摩擦力的大小：.测摩擦力大小的实验原理：二力平衡.测摩擦力大小的方法：用弹簧测力计沿水平方向拉着物体在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数等于摩擦力大小。（滑动摩擦力的大小与速度大小、拉力大小均无关，无论加速、匀速、减速运动、拉力是大是小，摩擦力大小只等于匀速直线运动时的拉力）11. 探究滑动摩擦力的大小跟什么因素有关.实验方法：控制变量法.实验要求：用弹簧测力计测摩擦力的大小 用弹簧测力计沿水平方向拉着物体在水平面上做匀速直线运动 用增加砝码来增大压力，在木板上铺毛巾改变接触面的粗糙程度.滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关：接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。12. 滑动摩擦力的大小只与压力大小、接触面的粗糙程（接触面材料）有关，与接触面的面积大小、物体运动速度大小、怎样运动、物体所受拉力大小均无关。13.在相同的情况下，滚动摩擦要比滑动摩擦小得多。14.摩擦力有时是动力（有益的），如人走路、骑车握笔，摩擦力有时是阻力（有害的），如机器内部转动和滑动部件间的摩擦。15.增大有益摩擦方法：.增大压力；.增大接触面的粗糙程度（如：琴弦擦松香、体操运动员手上擦镁粉）；.变滚动为滑动。16.减小摩擦的方法：减小压力；小接触面粗糙程度；使接触面分离（如：加润滑油、气垫船、磁悬浮列车）；变滑动为滚动。17.拔河是否取胜关键看人脚与地面间的摩擦力大小，拔河时应选取体重大的同学、穿鞋底花纹清晰地鞋、站在没有容易滚动沙子的地面上拔河。18.自行车上有关摩擦的部分：增大摩擦：轮胎上有花纹，塑料把套紧套在车把上，脚踏板凸凹不平，刹车时用力捏闸，把手上有凹槽 减小摩擦：车轮是圆形，给转动部分加润滑剂，车轴处有滚珠19.如右图，吸在黑板的磁铁不掉下来是因受到了摩擦力的作用，此时f=G,F吸=F支20.水平方向的拉力拉着物体在水平面运动，当物体作加速运动是Ff，当物体作匀速运动是F=f，当物体作减速运动是Ff21.例题: 在探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验中，选用的器材有：正方体木块，读数准确的弹簧测力计，粗糙程度均匀的长木板等。（1）采用如图15甲所示的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力时，发现弹簧测力计示数不稳定，很难读数，其原因是 很难保持木块做匀速直线运动；（2）为解决上述问题，小娟对实验装置进行了改进，用图15乙所示的装置进行实验，解决了上述问题，这是因为不需要木板做匀速直线运动,木块始终都处于静止状态,便于实验操作;且由于测力计静止便于读数。22. 下图是小宇“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。实验时，小宇用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动。(1)甲图中铁块受到的摩擦力是 N。(2)比较甲、乙两图，可得到的结论是 。(3)乙、丙两图中铁块和木块叠放在一起的目的是使 相同，比较乙、丙两图可得出摩擦力的大小与 有关。(4)实验时，小宇先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动，则测出的摩擦力 (填“大于”、“等于”或“小于”)实际摩擦力。23.假若一切物体间的摩擦力突然消失，则下列哪种现象不可能发生 ( )A 静止在水平路面上的汽车无法开动B 微风能吹动铁轨上的火车C 无法手握钢笔写字 D 人轻轻一跳可以离开地球24.研究影响滑动摩擦力大小的因素命题点：（1）. 弹簧测力计的使用和读数（2）. 实验过程中的注意事项（长木板要水平放置；弹簧测力计水平匀速拉动木块， 根据二力平衡，摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数）（3）. 控制变量法的应用.探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系（保持接触面粗糙程度不变，改变压力的大小）.探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系（控制压力的大小不变，改变接触面的粗糙程度）（4）. 转换法的应用（通过弹簧测力计的示数即拉力大小来反映摩擦力的大小）（5）. 滑动摩擦力与运动速度和接触面积的大小无关（6）. 实验现象分析（7）. 根据实验数据描绘摩擦力随压力变化关系的图像（8）. 实验方法的改进（实验过程中很难保持物体做匀速直线运动，如图装置可以使弹簧测力计固定， 拉动物体下面的长木板，此时不需要木板做匀速直线运动,木块始终都处于静止状态,便于实验操作;且由于测力计静止便于读数。）实验结论： 滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大.滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.6.5 探究杠杆的平衡条件1.杠杆：能绕一固定点转动的硬棒叫杠杆；杠杆可以是任意形状的硬物。2.杠杆的五要素：. 支点（O）：杠杆绕着转动的点；. 动力（F1）：使杠杆转动的力叫动力；. 阻力（F2）：阻碍杠杆转动的力叫阻力；. 动力臂（L1）：从支点到动力作用线的垂直距离；. 阻力臂（L2）：从支点到阻力作用线的垂直距离。OF1l1l2F23.画力臂方法： 找支点O； 画力的作用线； 画力臂（虚线，过作支点作垂直于力的作用线的垂线）； 标力臂（大括号）。注意：画力臂时，力的作用线的延长线、力臂都要用虚线画4杠杆平衡：在动力和阻力作用下杠杆保持静止或者匀速转动状态叫杠杆平衡。5.探究杠杆的平衡条件实验:(1)实验前要调节杠杆两端的平衡螺母（左低右调，左高左调），使杠杆在水平位置平衡：这样做是为了便于测力臂(2)选择杠杆中心为支点可以避免杠杆自身重力的影响;多次实验是为了使实验结论具有普遍性(3) 杠杆平衡不是力相等也不是力臂相等，是力与力臂的乘积相等。(4)实验结论：杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂.公式：F1L1=F2L2。6.当 F1L1 = F2L2时，杠杆平衡；当F1L1 F2L2 时，杠杆不平衡，杠杆将沿着力与力臂的乘积大的力方向转动。7. (1) 如图杠杆处于水平平衡状态，改变拉力的方向，在位置 竖直拉时力臂最大，所以弹簧测力计的示数最小。在位置和在位置斜着拉,力臂小则弹簧测力计的拉力变大;(2)画最小的动力的方法：把离支点最远的点与支点连起来作为力臂，就是最长的力臂，沿垂直力臂的方向画力的作用线，标上箭头和力的符号。 当阻力、阻力臂、动力作用点一定时，动力F1的方向与支点和动力作用点的连线垂直时，动力臂最大动力最小。（3）当动力和阻力力在支点的同侧时，两力方向相反；当动力和阻力力在支点的异侧时，两力方向相同。8杠杆分为三类：（按动力臂、阻力臂的大小关系来分）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆；省力杠杆的特点：省力但费距离； 常见的省力杠杆：铁皮剪刀、撬棒、瓶盖起子、铡刀、独轮车、钢丝钳、铡刀、手动抽水机、钉锤、独轮车。费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆；费力杠杆的特点：省距离但费力；常见的费力杠杆：理发剪刀、缝纫机踏板、钓鱼竿、人的前臂、筷子、镊子、船桨。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆；等臂杠杆的特点：不省力也不费力，不省距离也不费距离。常见的等臂杠杆：天平、定滑轮。9.既省力又省距离的杠杆是不存在的。10.天平、杆秤都是利用杠杆的平衡条件（杠杆原理）来工作的；使用杆秤时，若秤砣粘泥变重时测量结果将偏小。11.例题：下图a是一个指甲刀。(1)这个指甲刀是由哪几个杠杆组成的?它们的支点各在哪里?(2)小明的指甲刀有图a和图b两种组装方式。请分析哪种组装方式更合理。答案：(1)ABC、DBE和GFE是三个杠杆,它们的支点分别是C、E和E. (2)图a的组装更合理.对于杠杆DBE来说,指甲在D点对它的作用力是阻力,ABC在B点对它的作用力是动力.两种组装方式中阻力和阻力臂是一样的,但图a中的动力臂BE大于图b中的动力臂,因此图a的组装方式要比圈b的方式省力.12. 例题：请你仔细观察如图所示的漫画，究竟小猴和小兔谁分的萝卜重？简要说明理由. 答：小猴分得的萝卜重，如图所示，萝卜平衡时，根据杠杆平衡条件G1L1=G2L2可知，粗的那端力臂短，粗的那端萝卜更重。6.6 探究滑轮的作用1.滑轮：周边有槽可以绕中心轴转动的轮子叫滑轮。2.根据滑轮中心轴的位置是否移动，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮两类：.定滑轮：中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮；升国旗用的是定滑轮.动滑轮：中心轴可以随物体一起运动的滑轮叫动滑轮3. 定滑轮实质是一个等臂杠杆；定滑轮的特点：不省力，但可以改变拉力的方向。4. 动滑轮实质是动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆动滑轮的特点：使用动滑轮可以省一半的力，但不能改变拉力的方向。5. 使用定滑轮沿不同方向将物体匀速拉起时，如右图三个力之间的关系是F1=F2=F3=G6. 使用定滑轮不计摩擦时，匀速竖直吊物体F=G，绳子移动的距离等于物体上升的高度：s绳=h; 匀速水平拉物体F=f ，绳子移动的距离等于物体移动的距离：s绳=s物7.使用动滑轮不计动滑轮重、绳重、摩擦，匀速竖直向上吊物体时F=G，只计动滑轮重时F=(G+G动)，省力费距离，绳子移动距离等于物体上升的高度2倍s绳 = 2h;匀速水平拉物体时F=f ，绳子移动距离等于物体移动的距离2倍, 省力费距离S绳=2S物8.使用动滑轮沿不同方向拉物体，只有竖直向上拉时，拉力才最小，斜着拉时拉力会变大。如图所示，则三个力之间的关系是F1F2F39.滑轮组：滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成;滑轮组特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向;.使用滑轮组匀速竖直向上吊物体，不计动滑轮重、绳重、摩擦时F=，只计动滑轮重时F=;.使用滑轮组时，绳端移动的距离永远是动滑轮移动的距离的n倍,即匀速竖直向上吊物体时S=nh，匀速水平拉物体时S绳=nS物; 绳端移动的速度永远是动滑轮移动速度的