中考物理一轮复习讲义力和机械

2013年中考物理一轮复习讲义：力和机械
【中考透视】 新课改以来，各地中考题中有关力和机械的考点较多，特别是与本章内容相关的应用问
题，或与其他章节和其他学科联系密切的问题．本章主要围绕弹簧测力计的使用，重力的大
小、方向，增大(减小)摩擦力的方法，杠杆力臂的画法，杠杆的平衡条件及其应用，滑轮组
的绕线方法的有关知识命题．对本章的考查，一是考查应用技能，如增大或减小摩擦力的方
法、弹簧测力计的使用、平衡条件的应用等；二是对实验题的考查．题型以填空题、选择题
和实验题为主，试题难度以中等为主．
【知识网络图示】 弹性：物体受力发生形变，不受力又恢复原状的特性叫做弹性 塑性：物体受力发生形变后不能自动恢复原状的特性叫做塑性 原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比刻度盘
弹簧
观察量程、分度值看指针是否指在零刻度
读数时，视线要与刻度板的表面垂直
施力物体→地球大小 −−−−−→与哪些因素有关用弹簧测力计测量→结论→公式→G ＝mg 方向→应用
支撑法 二次悬挂法
摩擦力→定义
滑动摩擦力 滚动摩擦力静摩擦
弹力 弹簧测力计 构造 使用方法和注意事项 重力
三要素 探究 作用点→重心
不规则物体 形状、体积不变 摩擦力 种类
动摩擦
改变摩擦力的方法
两物体间相互接触且有压力
定义
五要素：支点(O )、动力(F 1)、阻力(F 2)、动力臂(l 1)、阻力臂(l 2)
平衡条件：F 1·l 1＝F 2·l 2分类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆
实质：等臂杠杆既不省力也不省距离
可以改变力的方向
实质：动力臂为阻力臂二倍的杠杆省一半力，费了二倍的距离 不能改变力的方向 定义：由若干个定滑轮和动滑轮组合成的机械叫做滑轮组可以省力
也可以改变力的方向
定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴特点：当动力施加在轮上，阻力施加在轴上时，则动力臂大于阻力臂，
即为省力杠杆；反之，则为费力杠杆
斜面：是一种可以省力的简单机械，但却费了距离【名师解读】
一、知识性专题
专题1 常见的力及其分析例1 如图13-157所示，用一水平推力F 将木块挤压在竖直墙壁上处于静止状态，则
木块受到的力有 ( )
A ．重力、水平推力及墙壁对它的支持力
B ．重力、水平推力、墙壁对它的支持力及向上的摩擦力
产生条件 杠杆 其他简
单机械 定滑轮
特点 动滑轮
特点
滑轮组
特点 轮轴
C．水平推力及墙壁对它的支持力
D．重力及墙壁对它的摩擦力
分析地球表面附近的一切物体都受到重力．当木块受到水平向右的推力处于静止状态时，必有一个水平向左的力与推力平衡，这个力就是墙壁对它的支持力．木块被挤压在竖直墙壁上处于静止状态，则必定还有一个力与重力平衡，这个力就是墙壁对它的摩擦力．综合以上分析，木块受重力、推力、支持力、摩擦力．故正确答案为B.
【解题策略】(1)明确对物体进行受力情况分析的程序：一重力，二弹力(支持力、拉力、压力)，三摩擦力(或其他阻力)．
(2)分析物体的受力情况时，首先要看物体是否处于平衡状态，处于平衡状态的物体受平衡力，然后再分析物体受哪些力．
专题2 重力大小的计算
例2 如图13-158所示，给出一些物体的质量，请根据自己的兴趣，任意选择一个物体计算其重力．
分析本题需要用到重力公式G＝mg，m表示物体质量，单位“kg”，g为常数，g＝9．8N ／kg．
解：(1)若选择苹果：G＝mg＝0.15 kg×9.8 N／kg＝1.47 N．
(2)若选择鸡：G＝mg＝2.0 kg×9．8 N／kg＝19.6 N．
(3)若选择大象：G＝mg＝6.0×103kg×9．8 N／kg＝5.88×104N．
(4)若选择鲸：G＝mg＝1.5×105kg×9.8 N／kg＝1.47×106N．
专题3 作图题
例3 请在如图13-159所示画出抽水机手柄所受动力F的力臂l1及阻力F2的示意图．
分析该试题的物理情景贴近生活，具有实际意义．考查力臂的画法、阻力的示意图等知识点．
画图时要注意：动力的方向是竖直向上的，它将使杠杆逆时针转动，那么阻力所起的作用，应使杠杆顺时针转动，因此阻力的方向应竖直向上．
答案：如图13-160所示．
专题4 杠杆平衡条件及应用
例4 过去农村用的舂米工具是一个杠杆，如图13—161所示是它的结构示意图，O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踩B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷．若石球重50 N，要将石球抬起，脚至少用多大竖直向下的力?(摩擦力和杠杆自重均忽略不计
)
解：阻力F2＝G＝50 N，阻力臂l2＝0.4 m，动力臂l1＝1m．根据杠杆平衡条件：F1l1
＝F2l2，F1＝22
1
50N0.4m
1m
F l l
⨯
=＝20N．
【解题策略】利用杠杆平衡条件解题．
例5 水暖工王师傅臂力过人，号称“大力士”．一天，他找来了扳手想把螺丝拧下来，可是费了很大劲就是拧不动，如图13-162所示，王师傅的身边还有一个套筒和一根粗绳，请你帮助王师傅设计一种方法来解决问题．
(1)选择的器材：．
(2)具体方法：．
(3)你这样做的理由：．
分析用扳手拧螺丝时，扳手实质上就是一个杠杆，而此时的阻力与阻力臂的乘积一定．王师傅开始时费了好大劲也拧不动螺丝，是因为动力与动力臂的乘积过小，而此时的动力，即王师傅所能加的最大的力一定，因此我们只能加大动力臂使动力与动力臂的乘积增大．绳子的特点是较柔软，加在绳子上的力只能沿绳长方向，若把绳子系在扳手的手柄上，拉绳子不能加大力臂，因此应选用套筒，将套筒套在扳手的手柄上即可．
答案：(1)套筒(2)将套筒套在扳手的手柄上(3)依据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力
臂一定的情况下，动力臂越长越省力
【解题策略】套筒较硬，可以起到加长扳手的动力臂的作用，而绳子较软，无论怎样拉动扳手，都不能增长扳手的动力臂．
专题5 机械及其应用
例6一条绳子只能承受3×103N的力，你怎样组装滑轮组才能把104N的物体拉起来?(要求所用滑轮的个数要最少，滑轮重、绳重及摩擦均不计)
解：首先确定滑轮组中承担物重的绳子的段数，∵F＝1
n
G，n＝
G
F
＝
4
3
10N
310N
≈3．3，
∴n＝4，每个动滑轮在绕绳时可有两段绳子承担物重，现
需要4段绳子承担物重，则要2个动滑轮，根据滑轮组组装原则绕绳子．如图13-163所示．【解题策略】滑轮组的组装原则：“一动配一定，偶数减一定，变向加一定”，因为n＝4为偶数，因此可减少一个定滑轮，而采取两个动滑轮和一个定滑轮进行组装，绕线时，依据“奇拴动，偶拴定”的原则，绳子固定在定滑轮上，由内向外绕线.
二、规律方法专题
专题6 用示意图法找使杠杆转动的最小力
【专题解读】根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，若杠杆的阻力和阻力臂一定时，则动力臂最长，动力最小，所以找使杠杆转动的最小动力，需要找最长的动力臂．最长动力臂的作法：(1)如果动力作用点已经给出，那么从支点到动力作用点的连线作力臂是最长动力臂；(2)如果动力作用点没有确定，则选杠杆上离支点最远的点为动力作用点，从支点和动力作用点的连线作力臂是最长动力臂．
若阻力和动力臂一定，则阻力臂最小时，动力最小．
例7 如图13-164所示为一个盛满油的圆柱形油桶，要想使桶底B离开地面，在桶上何处施力最小?试画出这个最小力的示意图和它的动力臂．
分析首先应将油桶视为杠杆，找出它的支点、动力作用点的位置．要想使桶底B离开地面，必须绕A点转动，则A为此杠杆的支点；要想施加的动力最小，必须使动力臂最长，支点到动力作用点的距离最长，因此C为动力作用点．AC为最长的动力臂，过C点与AC垂直的那条线为动力作用线．阻力为油桶自身的重力，动力的作用效果与阻力正好相反，由此确定动力的方向向上且与AC垂直．答案：如图13-165所示．
三、思想方法专题
专题7 分析归纳法
【专题解读】在我们所有的科学实验和原理的得出中，几乎都用到了归纳法．归纳法是指根据一部分成员(样本)的信息来推断总体信息的方法，要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且有代表性．
在实验中为了验证一个物理规律或定律，反复地通过实验来验证它的正确性，然后归纳、分析、整理，得出正确的结论，比如在“验证杠杆平衡条件”的实验中，我们反复地做了三次实验来验证F l·l1＝F2·l2，也是利用这一方法，再比如在“探究重力大小与质量关
系”的实验中，反复选用不同的钩码做实验，来验证G
m
＝g的规律．
例8 (实验探究题)如图13-166所示，小明同学用一个最大能测量5 N的弹簧测力计来探究物体所受重力跟质量的关系，实验时得到的数据如下表所示．
钩码的质量（g）100 200 300 400 500 600 弹簧测力计的示数（N） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 已无刻度
小明同学实验中错误的地方是.
(2)去掉错误部分，由表中数据可知，重力与质量的关系是.
分析表中前面的几栏都没问题；但最后一栏，挂上600g的钩码时，弹簧测力计上已无刻度，说明已超出了弹簧测力计的测量范围．从表中数据可以看出，钩码的质量增大时，弹簧测力计的示数也按相同的比例增大，所以说明了重力与质量的关系是成正比的．答案：(1)在弹簧测力计上挂6个钩码已超出了测力计的测量范围(2)成正比
【解题策略】根据实验现象分析得出实验结论．
专题8 控制变量法
【专题解读】当要研究的某个量与多个因素量有关系时，分别控制多个因素量中的其他量不变，只研究某个量与多个因素量中一个因素量的关系，这种研究方法叫做控制变量法.
例9 在探究滑动摩擦力的大小跟哪因素有关时，如图13-167所示A,B，C，D四种情况，其中A，B图木块在木板上；D图木块下是铅笔，铅笔在木板上；C图木块在砂纸上.从四幅图中反映出的现象可以看出：
（1）A，B图木块匀速运动时，拉力不相等是由于.
（2）A，C图木块匀速运动时，拉力不相等是由于.
（3）A，D图弹簧测力计示数不相等，说明.
分析本题木块匀速运动，则水平方向上受到的拉力与摩擦力平衡，大小相等，由弹簧测力计的示数即可反映出摩擦力的大小.分析A，B两图，接触面的粗糙程度相同，不同的是压力，而压力越大，滑动摩擦力就越大；分析A，C两图，相同的是压力，不同的是接
触面粗糙程度，而接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；分析A，D两图，A图为滑动摩擦，D 图为滚动摩擦，显然滚动摩擦比滑动摩擦小.
答案：（1）接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大（2）压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大（3）滚动摩擦比滑动摩擦小
例10 某同学在课外探究弹簧的长度跟拉力的关系时，实验记录的数据如下表所示，请你根据他们记录的数据在如图13-168所示画出F-L图像，并且根据图像读出当F=1N时，L= cm.
F(N) 0 2 3 5 6
L(cm) 8 12 14 18 20
分析
F-L图像，如图13-169所示.从图像上可以看出，当F=1N时，L=10cm.
答案：如图13-169所示. 10
【沙场点兵】
一、选择题
1．运动会上，小明将手中的铅球推出，如果忽略空气阻力，铅球在空中飞行的过程中，其受力情况是( )
A．只受手的推力B．受重力和推力
C．只受重力D．受重力和惯性力
2．用滑轮按如图13-170所示的三种不同方式拉同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，则( )
A．F1＞F2＞F3B．F2＞F3>F1C．F2＜F1＜F3D．F3＜F1＜F2
3．如图13-171所示的工具属于省力杠杆的是( )
4．筷子是中国和其他部分亚洲国家特有的用餐工具．一般使用筷子的方法如图13-172所示，则筷子是( )
A．费力杠杆，但省距离
B．省力杠杆，且省距离
C．省力杠杆，但费距离
D．等臂杠杆，既不省力也不费力
5．园艺师傅使用如图13-173所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量向剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了( )
A．增大阻力臂，减小动力移动的距离
B．减小动力臂，减小动力移动的距离
C．增大动力臂，省力
D．减小阻力臂，省力
6．下列实例中，属于增大摩擦的是( )
A．向车轴处加润滑油
B．鞋底的花纹
C．在行李箱上安装滚轮
D．气垫船利用气体将船和水分离
7．北京奥运会上，许多比赛项目涉及了物理知识，下列分析中不正确的是( ) A．举重运动员举起杠铃时，对地面的压力与不举杠铃时相比变小了
B．掷出去的铅球最终会落回地面，是由于铅球受到重力的作用
C．游泳时用手脚向后划水，人就能前进，这是因为力的作用是相互的
D．射击瞄准时“三点成一线”，应用了光的直线传播原理
8．用弹簧测力计水平拉着重10N的同一木块，使它分别在粗糙的桌面上和桌面上放有几支圆铅笔上边做匀速直线运动，弹簧测力计的示数分别为4 N和3 N，关于这组实验以下说法不正确的是( )
A．可以比较滑动摩擦和滚动摩擦对木块运动阻碍作用的不同
B．研究摩擦力时要用到二力平衡的知识
C．测出木块受到的滑动摩擦力和滚动摩擦力分别是4 N和3 N
D．可以得出接触面越光滑，滑动摩擦力越小的结论
二、填空题
9．用10 N的力握住装油的瓶子悬空静止不动，若此时将手的握力增加到20 N，则手与油瓶之间摩擦力的大小将．(填“增大”“减小”或“不变”)
10．小明用10 N的力水平推一张重80 N的桌子，桌子没有移动，则摩擦力等于N，当小明用30 N的力继续沿水平方向推此桌子时，桌子做匀速直线运动，则摩擦力等于N．
11．落在枝头上的布谷鸟将树枝压弯，体现出的力的作用效果是；若布谷鸟的质量为0.1 kg，则它对树枝的压力是N．(g＝10 N／kg)
12．已知作用在某杠杆上的动力是4 N，阻力是10 N，阻力臂长是8 cm，为使杠杆平衡，则动力臂长为cm；若将阻力增大5 N，不改变力臂的长短，动力应增大N．13．把研究对象看成物理模型，例如可以把盘山公路看做是一个斜面模型．如图13-174所示的甲、乙两棵树，它们根系的深浅及发达程度基本相同．当我们研究哪棵树容易被大风吹倒或折断时，可以把树看做是一个模型，由此可判断出树容易被吹倒或折断．
14．如图13-175所示表示的是人的肱二头肌收缩使前臂曲肘时的情况，图中已标出了支点的位置、桡骨及茶杯的受力方向，人的前臂是一个杠杆，这种结构给人带来的好处是.
15．各式各样的剪刀都是一对对的杠杆．如图13—176所示，要剪开铁皮，应该用最
合适，剪纸或布时，应该用最合适．(填“a”或“b”)
16．如图13-177所示，行李箱的下部装有滚轮，其目的是；拉行李箱时拉出拉杆更省力，理由是：.
三、作图与实验探究题
17．如图13-178所示，斜面上的物体的质量是6 kg，画出物体受到重力G的示意图．
18．如图13-179所示，O是杠杆的支点，画出力F1，F2的力臂L1和L2．
19．如图13-180所示是列车出售食品的手推车，当后轮遇到障碍物时，售货员向上托扶把，使手推车后轮向上，请画出售货员所用的最小动力F的示意图及力臂L．
20．如图13-181所示，用一根硬棒撬一个大石块，棒的上端A是动
力作用点．
(1)在图上标出：当动力方向向上时，杠杆的支点a；当动力方向向下时，杠杆的支点b。

(2)画出撬动石块动力F为最小时的方向．
21．实验小组的四位同学想探究课桌面与课本间滑动摩擦力的大小与压力的关系．
(1)将一个同学的物理课本放在水平桌面上，通过弹簧测力计水平匀速地拉动课本，此
时弹簧测力计的示数是2 N，课本与桌面间的摩擦力大小为N．
(2)在原来的课本上又放了另一个同学同样的课本，以改变课本与桌面间的压力，这种
方法(填“可行”或“不可行”)．
(3)通过多次实验，他们得到下表所示的实验数据：
课本册数 1 2 3 4
弹簧测力计示数/N 2 4 6 8
分析表格中的数据可以得出结论：课本与桌面间的压力越大，它们间的滑动摩擦力．22．我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验：
(1)实验前没有挂钩码时，若杠杆左端下倾，则应将右端的平衡螺母向(填“左”
或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡，实验前使杠杆水平平衡的目的是．
(2)实验中，用如图13-182所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距)，
但老师却往往提醒大家不要采用这种方式．这主要是因为该种方式( )
A．一个人无法独立操作B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合D．力和力臂的数目过多
(3)如图13-182所示，不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置，保持左侧第格
的钩码不动，将左侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆仍可以水平平衡．
23．如图13-183所示，(a)图是弹簧测力计拉着木块在水平的木板上做匀速直线运动，这时弹簧测力计的示数是F l；(b)图是木块上放了一个质量较大的砝码，弹簧测力计拉着木块在水平的木板上做匀速直线运动，这时弹簧测力计的示数是F2；(c)图的木块上没有放砝码，这一点跟(a)图一样，不同的是这时木板上铺了棉布，弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数是F3．请根据以上的实验现象回答问题：
(1)每次弹簧测力计的示数都等于木块受到的摩擦力的大小，这里所用到的物理知识
是：，因此每次拉动木块时都要求使木块运动．
(2)将图(a)和图(b)的实验进行比较，可知滑动摩擦力的大小与有关；将图(a)和(c)
的实验进行比较，可知滑动摩擦力的大小与有关．
四、简答题
24．(实际应用题)不法商贩为了牟利，在杆秤的秤砣上做手脚，他在铁秤砣上钻一个孔．你能说一说这是怎么坑害消费者的吗?
25．自行车是我们熟悉的交通工具(如图13—184所示)，请你发挥想象：“假如没有摩擦”，自行车会出现什么样的情况?写出两个合理的猜想．
五、计算题
26．如图13-185所示，OB为轻质杠杆，OA＝40 cm，AB＝20 cm，在杠杆的B端挂一个20 kg 的物体，要使杠杆在水平位置平衡，在A点加一个多大的竖直向上的拉力?(g取10 N／kg)
参考答案
1．C提示：推出去后，在空中飞行的铅球不再受到手的推力，选项A和B都错．铅球由于具有惯性继续向前运动，惯性只是物体具有的一种性质，惯性不是力
2．C提示：设摩擦力为F摩，则F l＝F摩，F2＝1
2
F摩，F3＝2F摩.
3．D提示：由题可知，瓶起子的动力臂大于阻力臂，即为省力杠杆．
4．A提示：使用筷子时，支点在筷子上端与手接触的位置，动力作用点在筷子与手指尖接触的位置，方向与筷子垂直；阻力作用点在筷子下端与食物接触的位置，方向与筷子垂直，由此可分析出动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆．
5．D提示：当阻力和动力臂不变时，减小阻力臂能更省力．
6．B 提示：选项A中向车轴处加润滑油使互相接触的表面分开，能减小摩擦．选项C中在行李箱上安装滚轮是变滑动为滚动，是为了减小摩擦．选项D中气体将船和水分离，是为了减小摩擦．
7．A提示：运动员不举杠铃时，站在水平地面上对地面的压力等于人的重力；举重运动员举起杠铃时，对地面的压力等于人和杠铃的总重力．所以选项A的分析是不正确的．8．D 提示：当木块在圆铅笔上边运动时为滚动摩擦．
9．不变提示：由二力平衡可知摩擦力与重力的大小相等，重力不变，所以摩擦力不变．10．10 30提示：用10 N的力水平推桌子，桌子没有移动，推力与摩擦力平衡，摩擦力等于10 N．当用30 N的力推桌子，桌子做匀速直线运动时，摩擦力与此时的推力平衡，等于30 N．11．使物体发生形变(改变物体的形状) 1提示：树枝被压弯是树枝的形状发生了改变，说明力的作用效果之一是可以改变物体的形状；当布谷鸟站在树枝上时，若不考虑它受到空气的浮力，则对树枝的压力等于其重力，即G＝mg＝1 N．
12．20 2提示：F动·l动＝F阻·l动，l动＝F
F
阻
动
·l阻＝
10N
4N
·8cm=20cm．
F动′=
·10N5N8cm
20cm
F l
l
+•
=
阻阻
动
＇（）
=6N，F动′-F动=6N-4 N＝2 N．
13．杠杆乙
14．费力省距离提示：费力杠杆的动力臂小于阻力臂，所以动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小．
15．b a提示：剪铁皮时阻力较大，应该使用动力臂比阻力臂大的省力杠杆，会容易剪开铁皮．用剪刀剪纸或剪布时，阻力较小，为了方便，应该使用省距离的杠杆．
16．减小摩擦阻力与阻力臂的乘积不变，拉出拉杆能增大动力臂，更省力
17．如图13-186所示．[提示：G＝mg＝6 kg×9.8 N／kg＝58.8 N.重力的方向是竖直向下的．] 18．如图13—187所示．[提示：力臂是支点到力的作用线的垂线段．]
19．如图
13-188
所示．[提示：先找支点O ，过支点作动力的最长动力臂，再过作用点作垂线即为最小力的作用线．]
20．如图13-189所示．[提示：当动力方向向上时，棒绕着棒与地接触的位置转动，所以这一点为支点a ；当动力方向向下时，棒绕着棒与小石块接触的位置转动，所以这一点为支点b ．向上用力时，动力臂与阻力臂的比值比向下用力时动力与阻力臂的比值大，所以更省力．]
21．(1)2 (2)可行 (3)越大 22．(1)右
使杠杆的自重对杠杆的平衡不产生影响 (2)D (3)2[提示：探究杠杆的平衡条件时，若用的力和力臂的数目过多，每个力都会给杠杆的转动带来影响，这样会给探究过程带来麻烦．]
23．(1)二力平衡 匀速直线 (2)压力大小 接触面的粗糙程度
24．因为秤砣钻孔后变轻了，假如是没有钻孔的秤砣，当挂钩上挂3 kg 的重物时，秤砣也应放在刻度为3 kg 的地方．现在秤砣变轻了，所以要使秤杆平衡，必须加大力臂，使秤砣向后移，这样在秤杆上的示数将会大于3 kg ，所以消费者买3 kg 的东西实际上付了比3kg 多的钱．
25．(1)行驶的自行车停不下来；(2)只要给自行车一个速度就永远运动下去．[提示：我们知道，自行车靠地面对它的摩擦力前进，我们握住把手也需要摩擦，刹车需要摩擦，利用链条带动后轮前进需要摩擦，如果没有摩擦，原有的功能就不复存在，即自行车在原地打滑，人握不住车把了，运动的自行车难以停止，链条无法带动后轮；另一方面，原来的有害摩擦也没有了．]
26．解：设在A 点向上的拉力为F 1，力臂是l OA ，在B 点向下的拉力为F 2，力臂是l OB ，根据杠杆平衡条件得F 1l OA ＝F 2l OB ，故
F l =2OB OB OB OA OA OA F l Gl mgl l l l ===20kg 10N/kg (0.40.2)m 0.4m ⨯⨯+＝300 N ．。