中考物理基礎(chǔ)篇第8講彈力和摩擦力（附強(qiáng)化訓(xùn)練題）.docx

第8講 彈力與摩擦力8.1 學(xué)習(xí)提要 我們已經(jīng)知道可以從不同的角度對(duì)力進(jìn)行分類。比如按力的性質(zhì)分，有重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。在第7講已經(jīng)學(xué)習(xí)了其中的重力，本講主要學(xué)習(xí)彈力和摩擦力。8.1.1 彈力1. 概念物體發(fā)生形變時(shí)，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)使它發(fā)生形變的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。2. 彈力產(chǎn)生的條件彈力是接觸力，只有在兩個(gè)直接接觸的物體間才有可能產(chǎn)生彈力的作用，而形變是產(chǎn)生彈力的必要條件。例如：如圖8-1所示，木塊A靠在墻壁上，雖然木塊A與墻壁接觸，但沒擠壓，故物體間無彈力作用。若作用一個(gè)向左的推力在木塊A上， 則木塊A對(duì)墻壁有擠壓，使A與墻壁都發(fā)生了形變，此時(shí)A與墻壁間就有彈力作用。因此，彈力產(chǎn)生的條件可理解為兩個(gè)物體間相互擠壓。3. 方向彈力的方向與物體發(fā)生形變的外力方向相反，并始終與接觸面垂直。例如：書放在桌面上，書壓桌面，對(duì)桌面施加向下的彈力，此力就是桌面受到的壓力，而桌面要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)書施加一個(gè)向上的彈力，此力就是桌面對(duì)書的支持力。4. 大小彈力的大小跟物體材質(zhì)和發(fā)生的形變的大小有關(guān)。8.1.2 摩擦力1. 概念當(dāng)兩個(gè)相互擠壓的物體的接觸面間粗糙且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力叫做摩擦力。2. 方向摩擦力的方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，并與接觸面相切。3. 分類摩擦力分為滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。（1）滑動(dòng)摩擦力：當(dāng)相互接觸的兩個(gè)物體之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)所受的力叫做滑動(dòng)摩擦力。它的作用是阻礙物體的相對(duì)滑動(dòng)，其大小與接觸面的粗糙程度和接觸面間的壓力大小有關(guān)。（2）靜摩擦力：兩個(gè)相對(duì)靜止的互相接觸并有擠壓的物體之間若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，就會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力。其大小隨外力的變化而變化，但變化有一定的范圍。例如：靜止在地面上的箱子，用水平力推它，它并沒有動(dòng)，表明箱子與地面存在靜摩擦力，此時(shí)靜摩擦力的大小等于水平推力。當(dāng)推力逐漸增大，摩擦力也隨之增大，當(dāng)推力增大到某一值時(shí)，箱子剛好開始運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的靜摩擦力叫最大靜摩擦力。靜摩擦力常常不是定值，是隨推力的變化而變化的，方向也有可能改變。（3）滾動(dòng)摩擦力：物體在滾動(dòng)時(shí)也受到阻礙運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)摩擦，在接觸面間粗糙程度和壓力相同的情況下，物體間滾動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)小于滑動(dòng)摩擦力。說明：摩擦力不一定是阻力，有時(shí)可作為使物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。8.2 難點(diǎn)解釋8.2.1 彈簧彈力大小的確定胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小和彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)度成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：，式中k稱為彈簧的勁度系數(shù)，單位是N/m，l為彈簧的形變量。如果k值越大，表明彈簧越硬，反之彈簧則越軟。胡克定律一定要在彈性限度內(nèi)才適用，超過了彈性限度，形變不能恢復(fù)，胡克定律就不滿足了。伸長(zhǎng)（縮短）的長(zhǎng)度=|伸長(zhǎng)到的長(zhǎng)度（l）- 原長(zhǎng)（lo）|。在解題時(shí)要搞清楚“伸長(zhǎng)了”、“伸長(zhǎng)到”和“原長(zhǎng)”的含義。8.2.2 滑動(dòng)摩擦力的大小兩個(gè)物體間滑動(dòng)摩擦力的大小可使用f= N來計(jì)算，其中N為物體間的壓力的大小，為物體間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)（與物體材料、接觸面的光滑程度有關(guān)，與接觸面的大小、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)。）8.3 例題解析8.3.1 彈力方向的判定例1 請(qǐng)具體判斷圖8-2中各物體所受彈力的方向。其中，（a）、（b）為靜止在支持面上的木塊；（c）為靜止在水平面上的球；（d）為疊壓在直筒中兩個(gè)相同的光滑球；（e）為靠在臺(tái)階上的均勻直棒；（f）為斜靠在碗面上的均勻直棒；（g）為靜止懸吊在天花板下的木塊；（h）為懸掛在兩個(gè)定點(diǎn)間的一根均勻繩?！军c(diǎn)撥】請(qǐng)注意比較繩子、直棒和接觸面間彈力的不同?！窘馕觥浚╝）圖和（b）圖是面與面相接觸，物體A所受到的彈力的方向垂直于接觸面。（c）圖和（d）圖的圓?。ɑ蚯蛎妫┡c平面接觸，柱體（或球體）所受到平面的彈力過弧面（或球面）與平面接觸點(diǎn)，與平面垂直并指向圓心（或球心）；弧面與弧面（或球面與球面）接觸處的彈力方向一定通過兩弧面的圓心和接觸點(diǎn)（或球心和接觸點(diǎn)），也就是垂直于過接觸點(diǎn)的切線（實(shí)際上是切平面）。（e）圖和（f）圖是兩桿所受到的彈力方向。點(diǎn)線接觸（如兩圖中的兩個(gè)A點(diǎn)）、點(diǎn)面接觸（如圖e中的B點(diǎn)）。點(diǎn)與弧（或球面）接觸（圖（f）中的C點(diǎn)），均與過接觸點(diǎn)的切線（或切面）垂直。（g）圖和（h）圖屬于繩狀（或鏈條狀）物體產(chǎn)生的彈力方向的確定，此類物體只能承受拉力，不能承受壓力。它的形變方向與該處的線狀物的切線方向一致，在（g）圖中重物所受繩的拉力的方向與繩伸長(zhǎng)（即形變）的方向相反；在（h）圖中繩對(duì)A點(diǎn)的作用力的方向即為過A點(diǎn)的切線方向。【答案】如圖8-3所示。8.3.2 摩擦力的判定例2 如圖8-4所示， 物體A在斜面上靜止不動(dòng)，則物體A（ ）A. 一定受到摩擦力作用B. 一定不受到摩擦力作用C. 可能受到摩擦力作用D. 無法判斷【點(diǎn)撥】可利用摩擦力產(chǎn)生條件的知識(shí)判斷?！窘馕觥緼物體放在斜面上，有一個(gè)沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。據(jù)摩擦力的概念，一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，另一個(gè)物體將產(chǎn)生一個(gè)阻礙這物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的摩擦力。故A物體一定受到摩擦力作用?！敬鸢浮緼【反思】若進(jìn)一步深入分析，可由物體相對(duì)接斜面靜止，判斷A物體所受摩擦力為靜摩擦力，且阻礙物體沿斜面向下滑動(dòng)，摩擦力方向沿斜面向上。8.3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)摩擦的判定例3 如圖8-5所示是皮帶與傳動(dòng)的示意圖，O1是主動(dòng)輪，O2是從動(dòng)輪，兩輪水平放置，當(dāng)主動(dòng)輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，重10牛的物體同皮帶一起運(yùn)動(dòng)，皮帶與兩輪之間無相對(duì)滑動(dòng)。若物體與皮帶間最大靜摩擦力為5牛，則圖中皮帶上P、Q兩處所受的摩擦力的方向是（ ）A. 向上、向下B. 向下、向上C. 向上，向上D. 向下、向下【點(diǎn)撥】可利用摩擦力的概念判斷，但要注意研究對(duì)象是皮帶。【解析】主動(dòng)輪在P點(diǎn)相對(duì)皮帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，皮帶給予它的摩擦力方向是向上的，它對(duì)皮帶則施加向下的摩擦力，皮帶在Q點(diǎn)相對(duì)從動(dòng)輪有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，從動(dòng)輪則對(duì)皮帶有向下的摩擦力，故D選項(xiàng)正確。【答案】D 【反思】在傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪受到的摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。從動(dòng)輪受到的摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相同。請(qǐng)根據(jù)這一原則，判斷一下自行車前輪和后輪受到的摩擦力方向，對(duì)車而言，哪個(gè)輪受到的摩擦力是動(dòng)力？哪個(gè)輪受到的摩擦力是阻力？8.3.4 彈簧勁度系數(shù)的計(jì)算例4 一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，將其分成兩根，使其中一根的長(zhǎng)度為另一根長(zhǎng)度的2倍，則這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為多少？【點(diǎn)撥】彈簧的勁度系數(shù)描述的是彈簧受力與形變大小之間的關(guān)系，在確定彈簧長(zhǎng)度改變后的勁度系數(shù)大小時(shí)，把握力與每段彈簧的形變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系即可?！窘馕觥吭O(shè)彈簧長(zhǎng)為L(zhǎng)，上端固定，下端懸掛一重為G的物體，彈簧的伸長(zhǎng)量為x，那么，其中原長(zhǎng)為L(zhǎng)/3的這一段彈簧的伸長(zhǎng)量為x/3，而原長(zhǎng)為2L/3的彈簧伸長(zhǎng)量為2x/3，彈簧中每段中的拉力處處相等，故有G=k1，x/3=k2，2x/3=kx，解得k1=3k，k2=3/2k【答案】k1=3k，k2=3/2k?！痉此肌慨?dāng)一根彈簧的長(zhǎng)度發(fā)生變化后，其勁度系數(shù)也隨之改變，通常采用的方法是將其懸掛一重物后，根據(jù)其形變量與彈簧的原廠成正比的關(guān)系，確定長(zhǎng)度變化后的伸長(zhǎng)量，根據(jù)胡克定律從而確定其彈力的大小與勁度系數(shù)和形變量的關(guān)系，即可求出其新的勁度系數(shù)。這里的關(guān)鍵是彈簧的自重不計(jì)，彈簧中的彈力處處相等。實(shí)際上，從本題數(shù)據(jù)中，可以看出：長(zhǎng)度為L(zhǎng)的彈簧的勁度系數(shù)為k，長(zhǎng)度為L(zhǎng)/3的彈簧的勁度系數(shù)為3k，長(zhǎng)度為2L/3的彈簧的勁度系數(shù)為3k/2，它們長(zhǎng)度之比為3:1:2，它們勁度系數(shù)之比為1:3:3/2=1/3:1:1/2，這說明除長(zhǎng)度外其它規(guī)格均相同的彈簧，它們的勁度系數(shù)之比與它們的長(zhǎng)度成反比。A 卷1. 支持力方向總于接觸面_，而摩擦力的方向總與接觸面_。2. 物體的重力為10N，用30N的力把物體壓在豎直墻面上不動(dòng)，如圖8-6所示。則物體受到的摩擦力的方向_，這個(gè)力的施力物體是_。3. 在使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力時(shí)，物體一共受到_個(gè)力的作用。4. 一根繩子受200N的拉力就會(huì)被拉斷。如果兩人沿反方向同時(shí)拉繩，每個(gè)用力為_N時(shí)，繩子就會(huì)被拉斷。如果將繩的一端固定，一個(gè)人用力拉繩的另一端，則該人用力為_N時(shí)，繩子就會(huì)被拉斷。5. 如圖8-7所示，物體M在被皮帶機(jī)由低處向高處輸送的過程中，它受到的摩擦力的方向?yàn)開。6. 下述各力中，根據(jù)力的性質(zhì)名的是（ ）A. 彈力 B. 拉力C. 動(dòng)力 D.支持力7. 關(guān)于彈力產(chǎn)生的原因，下列說法中正確的是（ ）A. 木塊在桌面上受到向上的彈力，是由于木塊發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的B. 木塊對(duì)桌面向下的彈力，是由于桌面發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的C. 掛在懸線下的物體受到向上的拉力，是由于懸線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的D. 掛在懸線下的物體受到向上的拉力，是由于物體發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的8. 下列關(guān)于彈力和摩擦力的說法中，正確的是（ ）A. 相互接觸的物體之間必有彈力作用B. 相互有彈力作用的物體必定相互接觸C. 相互有彈力作用的物體之間必定有摩擦力存在D. 相互有摩擦力作用的物體之間可能沒有彈力作用9. 如圖8-8所示，一均勻直桿擱在光滑固定半圓槽上，則槽口處對(duì)桿的支持力方向必（ ）A. 沿a方向 B. 沿b方向 C. 沿c方向 D. 以上都不對(duì)10. 一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，將其彈簧截去原長(zhǎng)的1/5，然后再調(diào)好零點(diǎn)，用此彈簧測(cè)力計(jì)稱同一物體的重力，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)跟原來相比是（ ）A. 偏大B. 偏小C. 不變D. 無法判定11. 小明用兩個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)首尾相連來測(cè)物體的重力，物體重為40N，則兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為（ ）A. 都是40NB. 都是20NC. 上面的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)大于下面的彈簧測(cè)力計(jì)D. 上面的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)小于下面的彈簧測(cè)力計(jì)12. 下列關(guān)于摩擦力的說法中，正確的是（ ）A. 摩擦力的大小一定與壓力成正比B. 摩擦力一定是阻力C. 摩擦力的方向一定與物體運(yùn)動(dòng)的方向相反D. 運(yùn)動(dòng)的物體也可能受到靜摩擦力的作用13. 膠鞋的鞋底一般都做有花紋，其主要目的是（ ）A. 美觀 B. 減小行走時(shí)的阻力C. 增大摩擦D. 省料14. 假設(shè)一切物體間的摩擦力突然消失，下列現(xiàn)象中不可能發(fā)生的是（ ）A. 靜止在水平面上的汽車更容易開動(dòng)B. 靜止在水平路面上的汽車難以開動(dòng)C. 我們將無法寫字，因?yàn)殇摴P會(huì)從手中滑下來D. 沿鐵軌方向的微風(fēng)能吹動(dòng)火車15. 如圖8-9所示，木塊放在粗糙的水平桌面上，外力F1、F2沿水平方向作用在木塊上，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1=10N，F(xiàn)2=2N。若撤去力F1，則木塊受到的摩擦力是（ ）A. 8N，方向向右B. 8N，方向向左C. 2N，方向向右D. 2N，方向向左16. 畫出圖8-10中物體A所受到的彈力，各個(gè)接觸面或點(diǎn)均光滑。17. 如圖8-11所示，斜面上的小球在細(xì)繩拉力的作用下處于靜止，受到30N的重力，斜面對(duì)它的支持力是20N，請(qǐng)用力的圖示法把這兩個(gè)力表示出來。18. 物體在水平拉力F作用下，沿水平粗糙地面向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)拉力逐漸增大時(shí)，請(qǐng)判斷物體所受摩擦力如何變化，并簡(jiǎn)要說明理由。19. 物體在水平拉力F作用下，沿水平粗糙地面向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大時(shí)，請(qǐng)判斷物體所受摩擦力如何變化，并簡(jiǎn)要說明理由。20. 摩擦力是否可以作為動(dòng)力，請(qǐng)舉一例并簡(jiǎn)要說明。B 卷1. 一根長(zhǎng)度為10cm的彈簧受到2N的拉力作用后，長(zhǎng)度為11cm。如果這根彈簧受到3N拉力的作用，彈簧長(zhǎng)度比不受拉力時(shí)的長(zhǎng)度增加了_cm；當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?3cm時(shí)，它受到的拉力是_N。2. 一根質(zhì)量可以忽略不計(jì)的輕彈簧，某人用兩手握住它的兩端，分別用100N的力向兩邊拉，彈簧伸長(zhǎng)4cm，則這彈簧的勁度系數(shù)k=_103N/m（取兩位有效數(shù)字）。3. 一物塊重10N，置于水平板上，它與板間的最大摩擦力為3N，動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25。（1）如果此時(shí)對(duì)物體不再施加任何外力，它受到的摩擦力是_N；(2)當(dāng)分別對(duì)物體施加2N、3N、4N向右的水平拉力時(shí)，它受到的摩擦力各是_N、_N、_N，方向向_。4. 如圖8-12所示，水平桌面上放著一個(gè)重為100N的木塊，木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25，若在木塊上施加一水平拉力F=26N時(shí)，能夠剛好拉動(dòng)木塊，則木塊與地面間的最大靜摩擦力為_N，若施加的水平拉力F=15N，則木塊所受的摩擦力為_ N。5. 如圖8-13所示，一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的均勻長(zhǎng)方木條放在水平桌面上，木條與桌面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為，用水平力F推動(dòng)木條前進(jìn)。當(dāng)木條經(jīng)過8-13所示位置時(shí)，桌面對(duì)它的摩擦力等于_。6. 關(guān)于彈力，下列說法中正確的是（ ）A. 物體只要相互接觸就有彈力作用B. 直接接觸而又發(fā)生彈性形變的兩物體之間必然有彈力作用C. 壓力的方向總是垂直于支持面并指向被支持的物體D. 彈力的大小與物體受到的重力成正比7. 關(guān)于彈力，下列說法中錯(cuò)誤的是（ ）A. 通常所說的壓力、支持力和繩的拉力都是彈力B. 壓力和支持力的方向總是垂直于接觸面C. 兩端繃緊的輕繩其中一端所受拉力的作用線可能與輕繩垂直D. 兩端繃緊的輕繩其中一端所受拉力的作用線一定與輕繩重合8. 下列關(guān)于重力、彈力和摩擦力的說法，正確的是（ ）A. 物體的重心一定在物體的幾何中心上B. 勁度系數(shù)越大的彈簧，產(chǎn)生的彈力越大C. 動(dòng)摩擦因數(shù)與物體之間的壓力成反比，與滑動(dòng)摩擦力成正比D. 兩個(gè)確定的物體間的靜摩擦力的大小可在一定范圍內(nèi)變化9. 盛滿水的碗璧受到水對(duì)它的作用力，其力的示意圖如圖8-14所示，其正確的是（ ）10. 實(shí)驗(yàn)室中的一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)因彈簧斷裂而損壞。小強(qiáng)看到彈簧斷裂處很靠近彈簧的一端，他就去掉斷裂的一小段彈簧，將剩余較長(zhǎng)一段彈簧重新安裝好，并校準(zhǔn)了零刻度。那么，用這個(gè)修復(fù)的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)，測(cè)量值與原來測(cè)量值相比較，結(jié)果是（ ）A. 測(cè)量值比原來測(cè)量值小B. 測(cè)量值比原來測(cè)量值大C. 由于彈簧取自原彈簧測(cè)力計(jì)，且校準(zhǔn)了零刻度，因此測(cè)量值與原來測(cè)量值一致D. 以上三種情況都可能出現(xiàn)11. 一彈簧測(cè)力計(jì)的鉤上掛了幾個(gè)鉤碼，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為G，若將彈簧測(cè)力計(jì)倒過來，將鉤碼掛在圓環(huán)上，手提測(cè)力計(jì)掛鉤，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將（ ）A. 小于GB. 大于GC. 等于GD. 無法確定12. 關(guān)于產(chǎn)生摩擦力的條件，下列說法中正確的是（ ）A. 相互壓緊的粗糙物體之間總有摩擦力存在B. 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間一定有滑動(dòng)摩擦力存在C. 只有相互擠壓和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間才有摩擦力的作用D. 只有相互擠壓和發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的粗糙物體之間才有摩擦力的作用13. 在平直的馬路上，某人騎自行車加速前進(jìn)，有關(guān)車輪所受摩擦力方向的說法中正確的是（ ）A. 前、后車輪所受摩擦力方向都向后B. 前、后車輪所受摩擦力方向都向后C. 前輪所受摩擦力方向向后，后輪所受摩擦力方向向前D. 前輪所受摩擦力方向向前，后輪所受摩擦力方向向后14. 用手握住油瓶的頸部，油瓶不會(huì)滑落，與此有關(guān)的下列說法中正確的是（ ）A. 手受到向下的靜摩擦力B. 手受到向上的靜摩擦力C. 瓶子不受摩擦力作用D. 手不受摩擦力的作用15. 如圖8-15所示，木塊受逐漸增大的水平壓力F作用，木塊在沿粗糙墻面下滑的過程中，墻面對(duì)木塊的摩擦力（ ）A. 為零B. 逐漸增大C. 逐漸減小D. 不為零但大小不變16. 畫出圖8-16中物體A所受到的彈力，各個(gè)接觸面或點(diǎn)均光滑。17. 一彈簧受大小為10N的拉力作用時(shí)，總長(zhǎng)為7cm，受大小為20N的拉力作用時(shí)，總長(zhǎng)為9cm。求：（1）彈簧的原長(zhǎng)；（2）彈簧伸長(zhǎng)3cm時(shí)所受力的大小。（設(shè)以上情