1第 13 章 力和机械典型例题【例题 1】在研究弹簧的伸长与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力 F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力 F 与弹簧的伸长量 x 做出的 F-x 图象如图 13-1 所示。（1）由图可知，该弹簧受到的拉力每增加 1N，弹簧的伸长增加_cm；（2）该图线不过原点的原因是_。解析：这是一道图象类型题，从图象中可以看出外力 F 每增加 2N，弹簧的伸长增加1cm，所以该弹簧受到的拉力每增加 1N，弹簧的伸长增加 O.5cm；将弹簧竖直悬挂让其自然下垂时，由于弹簧自身重力的作用会伸长，从图象中可以看出，这个伸长量为 O.5cm；答案：（1）O.5cm；（2）弹簧在竖直悬挂自然下垂时在自身重力作用下已有一定量的伸长；【例题 2】学习过“影响摩擦力大小的因素”后，小强发现实验室里有如图 13-2 所示的铁块和木块。他想比较一下铁块表面和木块表面的粗糙程度，进行了如下实验：（1）因为要比较两者表面的粗糙程度，所以在同一水平桌面上做实验时，应保持 不变。 （2）先将木块叠放在铁块上，用弹簧测力计 拉动它们。弹簧测力计的示数如图所示，则桌面对物体的摩擦力为 N。（3）然后， （填两物块的放置情况） ，重复上述过程，这次测得的摩擦力为 2.4N。（4）通过上述实验现象可知： 的表面粗糙程度大一些。解析：这是一道探究类型题。 （1）因为摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关，根据控制变量法可知，要通过比较摩擦力的大下来比较物体表面的粗糙程度，就要控制压力相同；（2）实验中只有当两物块处于平衡状态时，弹簧测力计的拉力才等于铁块受到的摩擦力，所以要匀速拉动弹簧测力计；从图中可以读出此时弹簧测力计的示数为3.7N；（3）因为要控制压力相同，所以要将铁块叠放在木块上；（4）由于压力相同时，铁块受到的摩擦力大于木块受到的摩擦力，所以可推断出铁块的表面粗糙程度大一些；答案：（1）压力；（2）匀速、3.7；（3）将铁块叠放在木块上；（4）铁块；【例题 3】如图 13-3 所示的杠杆中，动力的力臂用 l 表示，图中所画力臂正确的是( )图 13-3解析：正确理解并画好力臂是解决杠杆平衡问题的关键，我们一定要反复回忆力臂的定义：从支点到力的作用线的垂直距离 “力的作用线”就是表示力的这条“线” ，利用几何上学习的“点到直线的垂线段画法” ，不难画出正确的力臂本题 A、B、C 选项中画的都不是点到线的垂线段，都是错误的答案：D【例题 4】图 13-4 中有两个滑轮，请设计一个最省力的滑轮组将陷在泥中的汽车拉出2来图 13-4 图 13-5解析：使用滑轮组省力时，一个动滑轮最多可以省力到 1/3，即 n=3，绳子内侧起点在动滑轮，据此，可以依次连线如图 13-5 所示答案：如图 13-5 所示；【例题 5】小 明 看 到 在 没 有 起 重 机 的 情 况 下 ， 工 人 要 将 油 桶 搬运 上 汽 车 ， 常 常 用 如 图 13-6 所 示 的 方 法 小 明 想 ： 为 什 么 不 直 接将 油 桶 抬 上 车 呢 ？ 难 道 这 样 做 可 以 省 力 吗 ？ 如 果 能 省 力 那 么 推 力的 大 小 与 斜 面 长 度 有 关 吗 ？ 为 了 探 究 推 力 大 小 与 斜 面 长 度 的 关 系 ，小 明选用弹簧秤、4N 的重物和长分别为 0.4m、0.8m、1 m 的 木 板 进行 了 三 次 实 验 ， 每 次 斜 面 的 高 度 均 为 0.2m测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如图 13-7 丙所示(假设斜面很光滑，不计摩擦)图 13-7(1)请你为小明设计一个记录实验数据的表格（要求有利于实验数据的分析） ，并将上面实验数据记录在表格中。(2)认真分析数据， 写出 F 与 L 的关系是： 。(3)下列四个图线中，你认为哪个图能正确反映 F 与 L 的关系答： 。图 13-8次数物重G/N斜面高h/m弹簧称示数F/N斜面长L/m1 4 0.2 2 0.42 4 0.2 1 0.8图 13-63解析：本题是一道以斜面为背景的实验探究试题，本次实验探究的目的是通过实验理清推力（或拉力）大小与斜面长度的关系，因此实验设计中采用控制变量法，控制物体重力与斜面高度相同（如图 2 所示） 。 （1）设计实验数据表格是实验探究中收集数据的关键步骤，实验探究过程中收集哪些数据决定于探究的目的；因此，数据表格中应该包括以下四项内容：物重、斜面高度、弹簧称拉力以及斜面长度；在小明设计的三次实验中，这四项内容的数据都能从图 2 中获取；(2)从数据表中可以看出：当物体重力与斜面高度相同时，斜面 L 越长，弹簧称的拉力 F 越小；具体分析实验 1、2 两组数据，可以得到：当斜面长增加一倍时，拉力减小为原来的一半，这是一种反比关系；检验第 3 次实验的数据可以确定：F 与 L 成反比，或者表示成：F=Gh/L；(3)因为 F 与 L 成反比，所以 FL 图象应该是双曲线的一部分，A、B、C 错误；选择 D，因为从表达式：F=Gh/L 可以看出 F 与 1/L 是一种正比关系，F1/L 图象是一条直线。答案：（1）表格设计如右表所示。 （2）G 、h 一定时，L 越长 F 越小 或 G、h 一定时，F 与 L 成反比 或 F=Gh/L；（3）D；能力训练一、单元习题(一)重力、弹力、摩擦力1 “水往低处流” 是因为水受到了_的作用，这种力是由于_而产生的，所以，它的施力物体是_，物体所受到的这种力的大小与物体的_成正比2在自行车的转动部分，要加上滚珠轴承并注上润滑油，这样做的目的是_；骑自行车刹闸时越用力捏闸把，车越容易停下，这是用_来增大闸皮和钢圈间的摩擦3如图 13-5 所示，弹簧测力计拉着木块水平匀速前进该弹簧测力计的量程为_N ，它对木块的拉力大小为_N ，木块受到水平面的摩擦力大小为_N 图 13-94如图 13-10 所示，物体 A 在水平力 F 的作用下，静止在竖直墙壁上。当水平力减小为 F/2 时，物体 A 恰好沿竖直墙壁匀速下滑。此时物体A 所受摩擦力的大小（ ）A减小为原来的 12 B和原来一样C增大为原来的 2 倍 D无法判断5王华同学用一支最大测量范围是 5N 的弹簧秤来测量质量不同的物体受到的重力，实验时得到的数据如下表，他去掉最后一次 600g 砝码，指针回到 0.5N砝码质量(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(1)王华同学做实验中错误的地方是_ ；(2)去掉错误部分，你从这个实验中得出的结论是_ 62007 年 4 月 18 日“和谐号”动车组开始在西安与宝鸡之间运行，与传统列车比较，国产动车组在设计上采用了许多新技术，请你阅读并解答下列问题：（1）如图 13-11 所示，车头采用流线型设计可以减少_；车体采用强度高、密度_的铝合金等材料制造，使整车质量减小，有利于列车高速运行。3 4 0.2 0.8 14（2）采用“再生制动”技术，列车速度从 200km/h 降到 90km/h 的过程中不采用机械刹车，列车由于_继续行驶并带动电机逆转发电，把列车的机械能转化为电能输入电网。当车速降低到 90km/h 时，实施机械刹车，利用刹车片与轴之间的_力使车速度减小直到停止。（3）运行速度高，最高速度可达 250km/h，根据下面列车时刻表可知，从西安至宝鸡乘坐 D581 次动车组比乘坐 T723 次列车节省时间_min；请计算 D581 次列车的平均速度是 km/h？车次 出发站 开车时间 到达站 到站时间 里程/kmD581 西安 06：25 宝鸡 07：40 173T723 西安 08：12 宝鸡 10：38 173K5 西安 13：20 宝鸡 15：33 173(二)、杠杆、其它简单机械 图 13-117用扳手拧生锈的螺母时，常在扳手上套一根铁管后比较容易拧开螺母，因为( )A套上管子后变重了 B套上管子后变粗，使用方便C套上管子后可用较大的力 D增大了动力臂8正常使用下列杠杆时，省距离的是( )A天平 B瓶盖起子 C手摇抽水机的手柄 D划船的船浆9小明在进行小制作时，需要剪一块白铁皮，如图 13-12 最好是选用下列剪刀中的( )图 13-1210如图 13-13 所示的滑轮组，不计滑轮重和摩擦，则F1_G ，F 2=_G图 13-13 图 13-1411关于实验“研究杠杆的平衡条件”：(1)实验器材有：带刻度的杠杆、支架、钩码和_ (2)实验时，先将杠杆安装在支架上，应调节_ ，使杠杆在_位置平衡(3)在实验中，把两只 0.5N 的钩码挂在图 13-14 中杠杆的 C 点处，要保持杠杆水平平衡，应在 A 点挂_N 的钩码；若用弹簧秤在 B 点拉着杠杆使它水平平衡，则最小的拉力为_N，且方向应 _12在图 13-15 中画出作用在 “开瓶起子”上的动力 F1 的力臂和阻力 F2 的示意图13如图 13-16 所示，O 是杠杆 OA 的支点，在图中画出拉力 F1 和 F2 的力臂 L1 和L214作出图 13-17 中闸刀使用中的两个力臂，并标明 L1 和 L25图 13-15 图 13-16 图 13-17二、综合测试题1拔河比赛中，运动员要穿比较新的球鞋，而且不希望地面上有沙子这是因为新球鞋能增大接触面的粗糙程度从而_，而地面上的沙子能_从而减小摩擦2质量是 50kg 的物体，在 250N 的推力作用下，沿水平桌面作匀速直线运动，物体受到的摩擦力是_N，物体受到桌面的支持力是 _N，若该物体运动速度增大一些，仍作匀速直线运动，这时摩擦力是_N 3日常用的几种工具：钳子、 镊子、理发剪刀、 瓶盖起子、钓鱼杆，它们都是_，其中省力的是_，费力省距离的是_4如图 13-18 所示，要使杠杆平衡，作用在 A 点上的力分别为 F1、F 2、F 3，其中最小的是_5如图 13-19 所示，北京 2008 年奥运会火炬有许多地方体现了物理知识与高科技产品的结合其外观图案为红色的祥云，图纹从炬身中部向上升腾，炬身下半部喷涂的高触感橡胶漆，能增大_，使其握之不易滑落火炬外壳采用_较小的高品质铝合金材料制造，体积虽大而质量却小，显得轻盈高贵图 13-18 图 13-19 图 13-206钓鱼时，钓鱼竿可看成一根杠杆，如图 1