第6章 力與運(yùn)動(dòng)
1. 牛頓第一定律:一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(gè)力作用時(shí),如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們就說這兩個(gè)力互相平衡。
4. 二力平衡的條件:作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力,大小相等、方向相反、并且在同一直線上??筛爬椋?u>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(huì)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
6. 合力:如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟兩個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那兩個(gè)力的合力。求兩個(gè)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(dòng)狀態(tài)(平衡狀態(tài))時(shí),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(guó)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(cè)量工具:實(shí)驗(yàn)室常用天平(托盤天平)測(cè)質(zhì)量。
5. 天平的正確使用:(1)把天平放在水平工作臺(tái)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(shí)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(shí)物體的質(zhì)量等于右盤中砝碼總質(zhì)量加上游碼所對(duì)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(dòng)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(shí)的應(yīng)用:
(1)鑒別物質(zhì):用天平測(cè)出質(zhì)量m和用量筒測(cè)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(duì)它豎直向上的托力,這個(gè)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?。?/span>
(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?。?/span>
(1)
(3)
3. 浮力產(chǎn)生的原因:浸在液體中的物體受到液體對(duì)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(gè)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(shí)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(dòng)性。
6.體壓強(qiáng)特點(diǎn):(1)液體對(duì)容器底和壁都有壓強(qiáng),(2)液體內(nèi)部向各個(gè)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(gè)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(dòng)時(shí),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(gè)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(dòng),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(dòng)力和阻力、動(dòng)力臂和阻力臂的概念。杠桿的支點(diǎn)是:杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),用字母“O”表示。動(dòng)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(dòng)力,用“F1”表示。作用在杠桿上阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)力叫阻力,用“F2”表示。動(dòng)力臂是從支點(diǎn)到動(dòng)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(dòng)或者勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫杠桿的平衡。當(dāng)杠桿平衡時(shí),滿足動(dòng)力×動(dòng)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(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿是省力杠桿,使用省力杠桿動(dòng)力移動(dòng)距離要大于阻力移動(dòng)距離,又稱這種杠桿叫費(fèi)距離杠桿;動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)等臂杠桿,它的支點(diǎn)在滑輪的軸心上,動(dòng)力臂和阻力臂分別是輪的半徑。(見圖(1))
三、動(dòng)滑輪:軸心隨重物一起移動(dòng)的滑輪,稱之為動(dòng)滑輪。
1.使用動(dòng)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(dòng)滑輪的支點(diǎn)在繩和輪相切點(diǎn)上,動(dòng)力臂是輪的直徑,阻力臂是輪的半徑,所以它實(shí)質(zhì)是動(dòng)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(dòng)滑輪組合起來形成滑輪組。
2.使用滑輪組時(shí),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(dòng)滑輪相接觸的繩子,繞過定滑輪而不與動(dòng)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(gè)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(gè)力對(duì)物體是否做功,主要就是依據(jù)這兩個(gè)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(dòng)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(guó)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(jiǎn)稱焦。(1焦=1牛·米)
4.功的原理:使用任何機(jī)械時(shí),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(jiǎn)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(shí),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(dòng)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(cè)滑輪組的機(jī)械效率時(shí),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(shí)應(yīng)勻速運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)得的量有:拉力F,重物G,拉力移動(dòng)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(shí)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?dòng)力臂與阻力臂之比是4 : 1,由杠桿平衡條件可以求出浸沒在水中時(shí)對(duì)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(píng) 這是一道杠桿平衡與浮力知識(shí)綜合的問題。在解這類習(xí)題時(shí),一方面要把物理過程弄清楚,另一方面要熟悉每一個(gè)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(gè)定滑輪,幾個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組,畫出裝配圖。這時(shí)繩子實(shí)際承受的拉力是多少牛?(不計(jì)動(dòng)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(dòng)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(dòng)滑輪個(gè)數(shù)。根據(jù)繩子段數(shù)和題目要求確定滑輪個(gè)數(shù)。如果n是偶數(shù),而且要改變力方向,則定、動(dòng)滑輪個(gè)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(dòng)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(dòng)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(píng):本題所求內(nèi)容,是這一章的難點(diǎn)知識(shí),也是同學(xué)們常常出錯(cuò)的問題,所以通過此題,要真正弄懂在一個(gè)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(tái)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(dòng)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(gè)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(gè)動(dòng)滑輪,所以F移動(dòng)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(dòng),所以拉力T = f見圖(7)所示。又因?yàn)?/span>
∵
∴
點(diǎn)評(píng) 由于滑輪從豎直運(yùn)動(dòng)改為水平方向運(yùn)動(dòng),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(dòng)力移動(dòng)的距離與阻力移動(dòng)距離的關(guān)系也分不清楚,所以此類型的錯(cuò)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(shí)的遷移能力,當(dāng)水平滑輪不好分析時(shí),可以換成豎直滑輪對(duì)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(duì)木箱做功( )
A.400焦 B.1600焦 C.2000焦 D.2400焦
4.甲、乙兩臺(tái)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(tái)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(shí),繩子的自由端移動(dòng)2.4米。如果不計(jì)動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)滑輪組的機(jī)械效率?
2.外力對(duì)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(shí),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(dòng)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(dòng)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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