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专题二力学专题二力学力与运动的关系1.牛顿第一定律说明了力和运动的关系.(1)若物体不受任何外力，原来静止的物体将处于静止状态，原来运动的物体将做匀速直线运动.所以物体不受力也能运动，力不是维持物体运动的原因.把物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性，惯性是物体本身的一种性质，其大小与物体的质量有关，与物体是否受力、运动状态无关.(2)处于静止状态或匀速直线运动状态的物体，一旦受到了外力(非平衡力)，其运动状态会发生改变，均会做变速运动，受力与运动状态的改变是瞬时对应关系.所以力是使物体运动状态发生改变的原因.2.受到平衡力作用时，物体将处于静止状态或做匀速直线运动.(1)作用在同一个物体上的两个力，若大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，则此二力平衡，它们的作用效果可以相互抵消.(2)现实生活中，不受力的物体是不存在的，如果物体处于静止状态或做匀速直线运动，我们可以认为物体一定受到平衡力的作用.【典例1】(2011·聊城中考)关于力和运动的关系，下列说法中正确的是()A.力是维持物体运动状态的原因B.物体只要运动就需要力的作用C.力是改变物体运动状态的原因D.物体受到力的作用，运动状态一定改变【解析】选C.本题主要考查力和运动的关系.有力，物体不一定运动，运动的物体也不一定受到力的作用(牛顿第一定律).物体受到力的作用，运动状态也不一定改变，如果受平衡力的作用，物体的运动状态就不改变.力是改变物体运动状态的原因.【跟踪训练】1.(2012·济宁中考)如图所示，小车被人推开后向前运动，最终停下了，对这一过程的分析正确的是()A.人对小车的推力越来越小B.离开人手后的小车不受力的作用C.小车在运动过程中受到平衡力的作用D.由于惯性，离开手的小车继续向前运动【解析】选D.本题考查力与运动的关系.力是物体对物体的作用，离开人的小车不受人的推力，A选项错；小车运动减慢直至静止，说明小车受到了地面的阻力，B选项错；小车运动得越来越慢，说明小车受到非平衡力的作用，C选项错；离开手的小车继续运动，由于惯性小车要保持原来的运动状态，D选项正确.2.(2011·益阳中考)如图所示，跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，已知人和伞的总重为750N，则人和伞受到的阻力大小为______N，方向是______.【解析】本题考查了平衡力的应用.由跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降可知在竖直方向上受平衡力的作用，即重力(跳伞运动员和伞的总重)和阻力，这两个力大小相等，方向相反，故阻力的方向是竖直向上，大小等于750N.：750竖直向上密度、压强、浮力1.密度(1)测量：用托盘天平测质量，用刻度尺或量筒测体积，利用公式计算物质的密度.测量液体的密度时，应测量部分液体的体积和质量，防止液体粘在烧杯或者量筒壁上，减小误差.(2)应用：鉴别物质、计算质量和体积.2.浮力(1)大小：利用公式F浮＝G排＝ρ液gV排计算.(2)影响因素：物体受到的浮力大小与液体的密度、物体排开液体的体积有关.(3)物体的浮沉：比较物体受到重力和浮力的大小或比较物体密度和液体密度的大小，可判断物体的浮沉情况.3.压强(1)固体压强：利用公式计算.(2)液体或大气压强：①产生：由于受到重力作用且具有流动性，液体和空气都会产生压强.②计算：利用p=ρ液gh计算液体压强.(3)影响因素：液体的压强与液体的密度、液体的深度有关.(4)应用：用吸管吸饮料、抽水机抽水等都利用了大气压强.【典例2】(2011·乐山中考)小明在溪边捡到一个形状不规则的漂亮小石块，拿在手里沉甸甸的.他想测出小石块的密度，但手边只有弹簧测力计.于是他找来一根细线和一个盛有水的烧杯，进行了如下实验(g取10N/kg)：(1)将小石块悬挂在弹簧测力计下，示数如图甲所示，则小石块的重量为_____N；(2)将小石块慢慢浸入水中，弹簧测力计示数将逐渐_____(选填“变大”“变小”或“不变”)；小石块浸没到水中后，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时小石块在水中所受的浮力为______N；小石块的体积为______m3；(3)由此可计算出小石块的密度为_____kg/m3；(4)若将图乙烧杯中的清水换成盐水，弹簧测力计的示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”).【解析】本题考查利用浮力知识测量物体密度的方法.(1)图中弹簧测力计的分度值是0.2N，指针指在刻度2下面第三个小格处，则小石块的重量G=2.6N；(2)将小石块慢慢浸入水中，小石块浸在水中的体积(即排开水的体积)逐渐增大，受到的浮力逐渐增大，弹簧测力计示数(F=G-F浮)将逐渐变小；小石块浸没到水中后，弹簧测力计的示数为1.6N，此时小石块在水中所受的浮力F浮=G-F=2.6N-1.6N=1N，小石块的体积=1×10-4m3.(3)小石块的质量,小石块的密度=2.6×103kg/m3.(4)由于盐水的密度大于清水的密度，若将图乙烧杯中的清水换成盐水，小石块受到的浮力将变大，弹簧测力计的示数将变小.答案：(1)2.6(2)变小11×10-4(3)2.6×103(4)变小【跟踪训练】1.(2012·自贡中考)一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象，已知ρ水=1.0×103kg/m3，则下列说法中错误的是()A.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强为700PaB.圆柱体的重力为12NC.圆柱体所受的最大浮力为8ND.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3【解析】选A.由图象可以看出，当圆柱体在刚浸没时下表面与液面的距离应为h=7cm-3cm=4cm，根据压强公式，p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m=400Pa；圆柱体的重力为没有进入水中时弹簧测力计的示数，即G=F=12N；圆柱体所受最大浮力就是当圆柱体全部浸没在水中时所受到的浮力，即F浮最大=G-F拉=12N-4N=8N；根据F浮最大=ρ水gV排，可以计算出圆柱体的体积是8×10-4m3；圆柱体的质量是m==1.2kg,圆柱体的密度是.故A错误.2.(2011·宁波中考)为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内，如图甲所示.工件的下底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示.小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的，老师告诉他，力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反了.(1)分析BC段：随着h的增大，工件所受的浮力大小将______，油对工件下底面的压强大小将______；(选填“变大”“变小”或“不变”)(2)若A点的坐标为(-a，0)，从图象分析，a表示了工件一个物理量的值，这个量就是工件的_______，a=_______.(3)求C点所对应状态下，工件所受的浮力及油对工件下底面的压强.(不考虑大气压强)【解析】(1)分析BC段：随着h的增大，工件浸入水中的体积增大，由阿基米德原理F浮=G排可知，工件所受的浮力大小将增大；由p=ρgh可知，油对工件下底面的压强大小将变大.(2)由图象可知，当h=0时，工件离开油面，不受浮力作用，此时施加的力是向上的拉力F，拉力F等于工件的重力，为400N.(3)当工件处于C时，压力F、重力G和浮力F浮之间的关系是F浮=G+FF浮＝G+FC＝400N+600N＝1000N.答案：(1)变大变大(2)重力400(3)1000N4000Pa3.(2012·烟台中考)在实现登月“访吴刚、会嫦娥”千年夙愿的同时，我们一直在追寻着下海“闯龙宫、见龙王”的梦想.2011年7月，我国首台自主、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号(如图所示，其主要技术参数如表)，在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成5000m级海试任务.2012年6月3日赴马里亚纳海沟向7000m级发起冲击，“上九天揽月、下五洋捉鳖”成为现实.规格：长8.2m宽3.0m高3.4m空重：22t(不含乘员体重及压载铁重)最大载荷：220kg(不包括乘员体重)最大速度：25节(巡航1节)目前最大下潜深度：7000m乘员：3人(每名乘员的体重不超过80kg)(1)运用你学过的知识说明，潜水器“下五洋”最大的困难是什么？(2)根据表中提供的信息，计算说明设计制造时，“蛟龙”号至少承受的压强是多大？(3)“蛟龙”号采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备4块相同的压载块，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载块，使其处于悬浮状态，从而实现各种实验作业.粗略计算小铁块的体积为多大时，才能使“蛟龙”号最大负载时实现悬浮静止状态？(海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，铁的密度是7.9×103kg/m3，计算结果保留1位小数)【解析】(1)由于液体内部的压强随深度的增加而增大，故“下五洋”最大的困难是设计潜水器能够承受深海巨大的压强.(2)“蛟龙”号在7000m时承受的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa(3)查得“蛟龙”号最大总质量m总=22000kg+220kg+240kg=22460kg“蛟龙”号悬浮时排开水的质量m排=ρ(2V铁+V)=m总+ρ铁·2V铁即1.0×103kg/m3×(2V铁+8.2m×3.0m×3.4m)=22460kg+7.9×103kg/m3×2V铁解得V铁=4.4m3答案：(1)克服深海产生的巨大压强(2)7×107Pa(3)4.4m3机械与功、机械能1.简单机械及其特点(1)简单机械：杠杆、定滑轮、动滑轮及滑轮组、斜面.(2)特点：使用简单机械可以省力或者省距离或者能改变动力的方向，能给工作带来方便，但使用任何机械都不能省功.2.机械效率:反映机械性能优劣的重要标志之一，它表示机械对总功的利用率.根据可知，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，机械效率的高低与使用机械是否省力无关，与所做有用功或总功的多少无关，与功率的大小无关.3.机械能:通过运动做功的方式来显示其存在的一种能量，它等于动能和势能的总和.动能和势能之间相互转化过程中，其速度、高度、弹性形变都可能发生变化；除重力和弹力外，如果没有别的力对物体做功，物体也不克服重力和弹力以外的力做功，则机械能守恒.【典例3】(2012·福州中考)小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度，如图所示.他两次提升钩码所用的拉力分别为F甲和F乙，则F甲______F乙；所做的有用功分别为W甲和W乙，机械效率分别为η甲和η乙，则W甲_____W乙，η甲_____η乙.(均选填“>”“=”或“<”)【解析】本题考查滑轮组机械效率的计算.甲、乙滑轮组的绳子股数都是三股，提起的重物越重，所需的拉力越大，所以F甲＜F乙；假设都使物体上升h，则W甲=Gh，W乙=2Gh，故W甲＜W乙；用同一滑轮组提升重物到相同高度，所做的额外功是相等的，有用功W有=W总-W额，由于W甲＜W乙，根据，可知η甲＜η乙.答案：＜＜＜【跟踪训练】1.(2011·鄂尔多斯中考)如图为某种吊车的工作示意图.利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动；伸缩撑杆为圆弧状，伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直.下列关于这个吊车的有关说法正确的是()A.吊臂是一个省力杠杆B.使用这种吊车，好处是可以少做功C.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小保持不变D.匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小【解析】选D.使用任何机械都不省功，故B项错误；利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动，且伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，这说明这个杠杆的动力臂始终不变但比阻力臂短，所以吊臂是一费力杠杆，故A项错误；匀速顶起吊臂的过程中，阻力臂不断地变短，阻力不变，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，动力(伸缩撑杆的支持力)会不断地变小，即D项正确、C项错误.2.(2011·嘉兴中考)请分析以下两个有关能量形式的问题.(1)“强弩之末势不能穿鲁缟者也”.强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的________有关.(2)旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了______能.【解析】(1)“强弩之末”是指已达射程尽头的箭，它的速度很小，不能穿透薄丝绸，做功少，具有的动能小，说明物体的动能与它的速度有关.(2)可乐罐转动起来，说明发生弹性形变的橡皮筋能够做功，它具有弹性势能.答案：(1)速度(2)势(弹性势)3.(2012·成都中考)如图所示为小刚设计的滑轮组装置.其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上,动滑轮重G=10N,重物B的重力GB可改变.如表是小刚在某次使用该装置时的一些数据.若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，跨过滑轮的绳或竖直或水平，A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远.求：(1)在4s～6s内,水平绳对A的拉力做的功.(2)在2s～4s内，重力GB做功的功率.(3)在0～2s和2s～4s两段时间内，A受到的摩擦力大小.时间t0～2s2s～4s4s～6sGB/N205027A的运动情况静止速度由0逐渐增大到2m/s以2m/s的速度做匀速运动A在水平面上通过的距离s/m024【解析】(1)在4s～6s内，GB=27N，A和B均做匀速运动,A向左滑行的距离s3=4m.A受水平绳的拉力F3==18.5N,=74J(2)在2s～4s内，重力GB=50N，A向左滑行的距离s2=2mB下降的距离，，功率(3)在0～2s内,A和B均静止，GB=20N，水平绳的拉力A在水平方向受拉力和静摩擦力作用，由力的平衡条件得f1=F1=15N在4s～6s内，由力的平衡条件得f3=F3=18.5N由题意，A在2s～6s内所受滑动摩擦力大小不变,所以A在2s～4s内所受滑动摩擦力大小f2=f3=18.5N答案：(1)74J(2)25W(3)15N18.5N