初中应用物理知识竞赛辅导讲座 力和机械（教师版）.doc

初中应用物理知识竞赛辅导讲座 力和机械（教师版）【重点知识解读】1. 在地面附近的物体，由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫做重力。重力大小G=mg。重力的方向竖直向下。用弹簧测力计测量重力。2. 重心是物体各个部分受到的重力作用的等效作用点。质量分别均匀、有规则几何形状的均匀物体，其重心在其几何中心。物体重心位置可以在物体上，也可以不在物体上。重心位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。利用悬挂法可以确定均匀薄板的重心位置，利用支撑法确定棒形物体重心位置。3. 物体由于发生弹性形变而要恢复原状时产生的力叫做弹力。任何物体只要发生形变就一定会产生弹力。形变越大，产生的弹力越大。弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体使它发生形变的其它物体。产生弹力的条件时：相互接触，接触处相互挤压或拉伸。弹力方向垂直于接触面。4.两个相互接触的物体，当它们做相对运动（或有相对运动趋势）时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，称为摩擦力。摩擦力的方向总是与物体之间相对运动或相对运动趋势的方向相反。5.杠杆平衡条件：F1L1= F2L2。6.定滑轮不省力，但能够改变力的方向；动滑轮能够省一半力，不能改变力的方向。7.在不计动滑轮重力和绳重、不计一切摩擦的情况下，滑轮组用几段绳子吊着重物，提起物体所用的力就是物重的几分之一。8.斜面：当不计一切摩擦的情况下，当斜面长L是斜面高h的几倍时，所用推力F就是物重G的几分之一，即F=hG/L。【竞赛知识拓展】1、 拉力沿绳或弹簧收缩的方向。压力方向垂直于接触面指向被压物体。支持力垂直于接触面指向被支持物体。2、 弹簧测力计原理：根据在弹性限度内弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的越长的道理制成的。胡克定律，弹簧弹力F=kx，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧形变量。3、 摩擦力可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。静摩擦力发生在相对静止的有相对运动趋势的两个物体之间。静摩擦力是被动力，静止物体所受静摩擦力与沿接触面方向的外力平衡。静摩擦力与压力大小无关。滑动摩擦力发生在相对滑动的两个物体之间，滑动摩擦力的大小与压力成正比。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，在相同压力作用下，滑动摩擦力越大。滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。4、 画好力臂是解决杠杆问题的关键所在。先从整体中抽象出杠杆，然后确定支点O，找出动力、阻力，画出动力作用线和阻力作用线，再由支点向两个力的作用线作垂线，得到力臂。5、 对于滑轮或滑轮组，一根绳子上的力处处相等。6、 轮轴是由轮和轴共同组成的装置，由杠杆平衡条件可得，F1R=F2r【经典竞赛题分析】例1. （2011全国初中应用物理知识竞赛）如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇， 当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是() A.吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力。B.吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力。C.电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力。D.电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力。解析：由牛顿第三定律，电扇在任意挡位工作时，电扇对空气有向下的作用力，空气对吊绳有向上的反作用力，所以拉力小于重力，选项D正确。答案：D例2.（2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）小刚同学想测量家中一头肥猪的重，如图所示。他用绳将猪绑住挂在木棒的B点，将棒的一端O放在石坎上，人通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端，使木棒刚好到达水平位置。已知测力计示数F=320N,OA=1.6m,OB=0.4m。问：（1） 请你根据以上数据计算猪的重力大约是多少？（2） 你认为利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大还是偏小，并说明产生误差的原因是什么？（3） 如果猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面0.1m，这个过程中杠杆装置的机械效率是多少？【解析】：（1）设猪的重力为G，由杠杆平衡原理，GOB=FOA，解得G=1280N.。（2）利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大。产生误差的原因是木棒具有重力。（3）猪被拉离地面h=0.1m，A点升高H=4h=0.4m，有用功W有=Gh，总功W总=FH,，杠杆装置的机械效率是=100%=93.75%。【点评】此题涉及杠杆平衡原理、功的计算、机械效率、误差分析等，意在考查对实际问题的分析、建模能力和综合运用知识的能力。【竞赛实战训练】1.(2010全国初中应用物理知识竞赛题) .图5是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是 ( )A.省力杠杆，费力杠杆 B.费力杠杆，省力杠杆 C省力杠杆，省力杠杆D.费力杠杆，费力杠杆1. 答案：A解析：手把动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，夹爪动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。2.(2010全国初中应用物理知识竞赛题).体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是 ( ) A.仅仅是为了利用“镁粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑 B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”，能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦” C仅仅是为了利用“镁粉”，填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀 D.上述各种功能都具有 2.答案：D解析：体操运动员在上杠前在手上涂擦“镁粉”的目的是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”； 利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀，所以选项D正确。3. (2011上海初中物理知识竞赛题)某人在车后用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，突然发现车辆前方出现情况，他马上改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到的合力大小为( ) A40牛 B80牛 C120牛 D200牛3. 答案：D解析：用80牛的水平力推车，使车在平直公路上匀速前进，说明车运动受到的阻力为80N。改用120的水平拉力使车减速，在减速的过程中，车受到人向后拉力120N，阻力80N，所以车受到的合力大小为120N+80N=200N. ，选项D正确。4. （2011上海初中物理知识竞赛题）分别用铁和铝做成两个外部直径和高度相等，但内径不等的圆柱形容器，铁杯装满质量为m1的水后总重为G1；铝杯装满质量为m2的水后总重为G2。下列关系不可能正确的是（ ）AG1G2,m1G2,m1m2CG1m2 DG1G2,m1m24.答案：A解析：由于铁的密度大于铝，若m1G2,所以A不可能正确。5. （2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，两根硬杆AB、BC用铰链连接于A、B、C，整个装置处于静止状态。关于AB杆对BC杆作用力的方向正确的是 （ ）A若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由A指向BB若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由C指向BC若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向AD若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向C5. 答案：C解析：若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，取A点为支点，由杠杆平衡条件，BC杆对AB杆作用力的方向竖直向上，由牛顿第三定律，AB杆对BC杆作用力的方向竖直向下，选项AB错误；若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，取C点为支点，由杠杆平衡条件，AB杆对BC杆作用力的方向由B指向A，选项C正确D错误。6. （2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧A一端固定在地面上并竖直放置，质量为m的物块压在弹簧A上，用一细绳跨过定滑轮，一端与m相连，另一端与劲度系数为k2的轻质弹簧B相连。现用手握住弹簧B的右端使其位于c点时，弹簧B恰好呈水平且没有形变。将弹簧B的右端水平拉到d点时，弹簧A恰好没有形变。已知：k2k1,则c、d之间的距离为（ ）A B C D6.答案：A解析：现用手握住弹簧B的右端使其位于c点时，弹簧B恰好呈水平且没有形变，说明弹簧B中没有拉力，由胡克定律，弹簧A压缩x1=mg/k1。将弹簧B的右端水平拉到d点时，弹簧A恰好没有形变，说明弹簧B中拉力等于mg，弹簧B拉伸x2=mg/k2。c、d之间的距离为x= x1+ x2= mg/k1+mg/k2=，选项A正确。7(2011上海初中物理知识竞赛复赛题)两个人共同搬一个50千克质量分布均匀的木箱上楼梯，如图所示。木箱长1.25米，高0.5米；楼梯和地面成45，而且木箱与楼梯平行。如果两人手的用力方向都是竖直向上的，那么在下面的人对木箱施加的力与上面的人对木箱施加的力的比值是 ( )A8/3 B7/3 C5/3 D5/4 7答案： B解析：以木箱重心为支点，二力力臂之和为L1+L2=1.25cos45，二力力臂之差为L2-L1=0.5cos45，联立解得L2=0.63，L1=0.27，由杠杆平衡条件可得下面的人对木箱施加的力与上面的人对木箱施加的力的比值是7/3，选项B正确。8. (2011全国初中应用物理知识竞赛题)随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作；下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )A.举哑铃 B.跳绳 C .踢毽子 D.拉弹簧拉力器 8.答案：D解析：由于航天员在轨道舱中处于完全失重状态，与重力相关的体育锻炼的运动项目举哑铃、跳绳、踢毽子都不适合。适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是拉弹簧拉力器，选项D正确。9. (2011全国初中应用物理知识竞赛题)图1为工人师傅用于推车运送纯净水的图片，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。9.答案：A解析：由于图甲的方法拉力方向斜向上，可减小推车对地面的压力，从而减小摩擦力，所以图甲的方法比较省力，选项A正确。10(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)小明在广场上游玩时，将一充有氢气的气球系于一辆玩具小汽车上，并将玩具小汽车放置在光滑的水平地面上，无风时细绳处于竖直方向，当一阵风沿水平方向吹向气球时，则下列说法中正确的是（ ）(A)小汽车可能被拉离地面(B)氢气球仍处于静止状态(C)小汽车一定沿地面滑动(D)小汽车仍处于静止状态10. 答案：C 解析：当一阵风沿水平方向吹向气球时，细绳方向倾斜，在细绳倾斜方向的拉力作用下，小汽车一定沿地面滑动，选项C正确。11. （2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）现有3块相同的砖，每块砖重为10N，一人用竖直的两板将三块砖如图所示夹起，则“2号”砖左侧和右侧各自所受摩擦力大小分别为（ ）A.5N 5NB.5N 10NC.10N 5ND.10N 10N11. 答案：A解析：隔离“2号”砖进行受力分析，“2号”砖受向下的重力和两侧向上的摩擦力，根据对称性，由平衡条件可得“2号”砖左侧和右侧各自所受摩擦力大小分别为5N，选项正确。12（2007全国初中应用物理知识竞赛）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12.答案：B解析：起飞时前轮先离开地面，有利于顺利起飞；降落时后轮先接触地面，增大空气阻力，有利于安全降落。13. （2007全国初中应用物理知识竞赛）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。在图1所小的几种形状的叶片中，你认为能够实现上述振动功能的是（）13. 答案：C解析：当转轴不在转动体的对称中心时发生振动，所以能够实现上述振动功能的是C。二综合应用题1.(2009上海初中物理知识竞赛复赛题)均匀三角板的重心在三角形三条中线的交点上，均匀细杆的重心在杆的中点上。现有一块等腰直角三角板和三根均匀细杆。三根细杆的长度分别与三角板的边长相等，将这三根细杆构成如图所示的三角形。设三角板的重心为P，三根细杆构成的三角形的重心为P，P、P未在图中画出。以下是三位同学的观点：甲同学认为P和P的位置重合；乙同学认为P和P的位置不重合，且P到斜边的距离大于P到斜边的距离，丙同学认为P和P的位置不重合，且P到斜边的距离小于P到斜边的距离。 请你通过分析，对以上三位同学的观点做出判断。解答：乙同学对，甲、丙两同学不对。 （2分）对三角板：设直角三角形斜边上的高为h。则均匀的三角板的重心P到斜边的距离为h/3=0.333h。对三角形：根据三根细杆的长度，质量分别设为m0、m0、m0。显然可知，总质量为2m0的两根直角边整体的重心与斜边的距离为h/2。考虑斜边质量可知：三角形的重心到底边的距离为：h/20.293h0.293 h0.333h，所以P到斜边的距离大于P到斜边的距离。