資源簡介

七年級下冊科學競賽輔導教學案
第7講 力
一、知識梳理：
知識梳理
一、力及其作用效果
1．力是物體與物體之間的相互作用。產生力的條件：①必須有兩個物體；②兩個物體間必須要相互作用（但不一定相互接觸，如磁鐵間的相互作用力）。
2．力的作用效果：①使物體發生形變；②改變物體的運動狀態，包括改變運動速度和改變運動方向兩個方面。
3．力的作用是相互的，即作用力和反作用力同時存在。一個物體對另一個物體施加力的作用時，也同樣受到另一個物體對它的力的作用。
二、力的測量
1.力的大小用測力計來測量，常用彈簧測力計。彈簧測力計的工作原理：在彈性限度內，彈簧的伸長與所受的拉力成正比。
2.力的單位是牛頓（簡稱牛），單位符號是N。對力的大小的感性認識：拿兩個雞蛋所用的力大約是1N，一個中學生的體重大約是500N等。
三、力的三要素
1.力的大小、方向和作用點。兩個力相比較時，只要其中一個要素不同，力的作用效果就不同。
2.力的圖示：用一根帶箭頭的線段把力的大小、方向、作用點表示出來。在同一個圖中，力越大，線段越長。畫力的圖示時，旁邊必須標明表示力的大小的比例尺。
3.力的示意圖：力的圖示的簡化表示法，須表示出力的作用點和力的方向，力的大小只要求示意即可。物體受力分析時，常用力的示意圖，并在力的箭頭旁標上力的種類及其大小。
四、彈力與重力
1．彈力。
彈力指物體發生形變時，它對使它發生彈性形變的物體會產生一個反抗形變的力。在彈性限度內，受到的作用力越大，物體的形變就越大。
2．重力。
（1）地面附近的物體，由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物體是地球，重力的方向豎直向下。
（2）重力大小的計算公式：G=mg。其中g=9.8N/kg，它表示質量為1kg 的物體所受的重力為9.8N。近似計算時，g取10N/kg。
易考點
1．產生力的條件：一是至少有兩個物體，二是兩個物體要相互作用（但不一定要相互接觸）。力的作用是相互的。
2．彈簧測力計的工作原理，彈簧測力計的使用。
3．重力與質量的關系，g的意義。
例題精析
考點一 力的概念的理解
例1、關于對力的理解，下列說法中正確的是（ ）。
A.馬拉車時，車只受力而不施力
B.物體只有相互接觸才能發生力的作用
C.不存在只給別的物體施力，而自己不受力的物體
D.較大的力對物體的作用效果一定較顯著
思路點撥：馬拉車前進，馬對車有拉力作用，車對馬也有拉力作用，這兩個力是一對作用力與反作用力，故選項A錯誤；不接觸的物體也能產生力的作用，如地球和月球之間存在著相互吸引力，故選項B錯誤；力是物體對物體的作用，力不能離開施力物體和受力物體而獨立存在，所以不存在只給別的物體施力，而自己不受力的物體，故選項C正確；力的大小、方向、作用點都會影響力的作用效果，因此較大的力對物體的作用效果不一定大，故選項D錯誤。
參考答案：C
方法歸納：關于力要求理解下列幾個方面：力是物體對物體的作用；力的作用是相互的；相互作用的兩個物體可以接觸也可以不接觸；由于物體間力的作用是相互的，所以施力物體同時也是另一個力的受力物體，受力物體同時也是另一個力的施力物體；力的作用效果取決于力的大小、方向、作用點三個因素。
易錯誤區：不能把產生力時兩個物體相互作用理解為相互接觸。
考點二 力的作用效果
例2、下列四個選項中表示力能使物體的運動狀態發生改變的是（ ）。

A.用力將拉力器拉長 B.飛來的網球使網球拍的網變形

C.運動員將弓拉彎 D.運動員用頭將飛來的足球頂飛
思路點撥：拉力器在力的作用下變長、網球拍受到網球的撞擊力網發生形變、弓在運動員的拉力作用下被拉彎，都屬于力使物體發生形狀變化的作用效果；飛來的足球碰到運動員的頭，在力的作用下改變了運動方向，其運動狀態發生了變化。故選項D符合題意。
易錯誤區：D
方法歸納：本題通過生活中的實例考查了力的作用效果，解題的關鍵是判斷物體是發生了形變還是運動狀態發生了變化，其中運動狀態包括物體運動的方向和速度的大小。
易錯誤區：看清題目所給的信息，“飛來的網球使網球拍的網變形”是指網變形而不是指球改變運動方向。
考點三 彈簧測力計的工作原理
例3、 彈簧的形變有兩種可能：①拉力適中，產生彈性形變；②拉力過大，產生范性形變。某位同學為了研究彈簧的彈性范圍，進行實驗并將拉力和彈簧在不同拉力作用下的長度記錄下來，然后根據實驗數據，作出了如圖所示的圖線。請認真觀察圖像，回答下列問題：
（1）為了不損傷彈簧的彈性，其最大伸長量為 cm，若將這根彈簧做成彈簧測力計，其最大測量值是 N。
（2）通過實驗分析，這位同學最后得出彈簧測力計的制造原理： 。
思路點撥：由圖像可知，沒有掛重物時，彈簧的長度為3cm，鉤碼的拉力每增加1N，彈簧的伸長量也增加1cm，所以彈簧的伸長量與鉤碼的拉力成正比例關系，前提是鉤碼的拉力不能大于5N；當超過彈簧的彈性限度時，彈簧的伸長量與拉力不成正比。
參考答案：（1）5 5 （2）在彈性限度內，彈簧的伸長與拉力的大小成正比
方法歸納：理解彈性形變、彈簧測力計的工作原理是解題的關鍵。
易錯誤區：在說明彈簧測力計工作原理時，務必注明前提“在彈性限度內”。
考點四 重力與質量的區別
例4、一個物體用彈簧測力計測出重力為30N，若改用天平測其質量，其示數為 。若把它帶到月球上，用天平測，其示數是 ；用彈簧測力計測，其示數為 。（取g=10N/kg，月球上：g′=g）
思路點撥：已知物體的重力，可根據G=mg求質量。質量是物體本身的一種屬性，不隨位置、形狀、狀態、溫度的改變而改變，因此用天平在月球上和地球上稱得的質量是一樣的。在月球上用彈簧測力計稱得的重力只有地球上的。
思路點撥：3kg 3kg 5N
方法歸納：解答本題的關鍵是掌握質量與重力的區別。質量是物體所含物質的多少，是物體本身的一種屬性，不隨位置、形狀、狀態、溫度的改變而改變。而重力是地球對物體的引力大小，在其他天體上則是其他天體對物體的吸引力，不同的天體對物體的引力是不同的。
易錯誤區：本題常見的錯誤有：(1)誤認為物體的質量在月球上也會改變；(2)漏寫單位。

二、經典例題簡析
例1.某小組的同學在“探究物體所受重力大小與哪些因素有關”的實驗中，在探究物體重力大小與質量的關系時，按照如圖甲所示把鉤碼逐個掛在彈簧測力計上，分別測出它們受到的重力，并記錄在下表中。
甲 乙
（1）實驗中，不使用其他物體而選擇使用鉤碼的好處是 。
（2）如圖甲所示為他第2次測量中彈簧測力計的讀數，該彈簧測力計的分度值是N。請將此時測力計的示數填入下表的空格中：
質量m/g 100 200 300 400 500
重力G/N 1
3 4 5
（3）根據表中的實驗數據，請在圖乙中畫出重力與質量的關系圖像。
（4）由圖像可得出的結論是 。
（5）本實驗需要多次測量，其目的與以下實驗中多次測量目的相同的是 （多選，填字母）。
A.探究質量和體積的關系 B.探究反射角與入射角的關系 C.用刻度尺測量物體的長度
思路點撥：（1）實驗中，不使用其他物體而選擇使用鉤碼的好處是因為鉤碼的質量是確定的，可以直接讀出質量。（2）彈簧測力計的分度值指其最小刻度所代表的量。（3）作圖時注意橫坐標和縱坐標分別為質量和重力。（4）從所作的圖像可以看出是一條正比例直線。（5）探究重力與質量的關系時多次實驗的目的是使實驗結論具有普遍性。
參考答案：
（1）能直接讀出鉤碼的質量 （2）0.2 2
（3）如右圖所示 （4）物體所受重力與質量成正比 （5）AB
方法歸納：重力是地球對物體的吸引力，重力與質量的比值g≈9.8N/kg。g值受物體與地心的距離影響，在同一地點，g值為定值，即重力與質量成正比。另外，本題還涉及彈簧測力計的使用、直角坐標作圖、多次測量以使結論更具有普遍性等知識、技能和方法。
易錯誤區：本實驗進行多次測量并非要求平均值，而是要讓實驗更具有普遍性。用刻度尺測量物體的長度進行多次測量求平均值是為了減小測量誤差。
考點范圍：力的測量、重力的大?
三、中考鏈接
1.下列說法中，正確的是（ ）。
A.力是物體對物體的作用 B.一個物體可以產生力的作用
C.力的作用效果只與力的大小有關 D.力是維持物體運動的原因
3.如圖所示，小球上下運動的過程中，下列分析中不正確的是（ ）。
A.小球上下運動的過程中，運動狀態保持不變
B.小球向下運動的過程中，小球一直受到重力作用
C.小球對彈簧施加拉力，彈簧對小球也施加拉力
D.小球上下運動的過程中，彈簧對小球的拉力大小不斷改變
4.【溫州】“力的作用是相互的”，下列四種動物的運動情況中主要不是利用這一原理的是( )。

A.水母向下噴水而上升 B.魷魚向前噴水而后退

C.金魚因鰾充氣而上浮 D.企鵝向后劃水而前進
6.如圖所示，兩個完全相同的條形磁鐵A和B，質量均為m，將它們豎直放在水平地面上，用彈簧測力計通過一根細線豎直向上拉磁鐵A。若彈簧測力計的讀數為mg，則條形磁鐵B對條形磁鐵A的支持力F1以及水平地面對條形磁鐵B的支持力F2分別為( )。
A.F1=0，F2=mg B.F1=mg，F2=0
C.F1＞0，F2＜mg D.F1＞0，F2=mg
7.在以“力”為主題的辯論賽中，正方和反方提出了許多觀點，小明把他們的觀點歸納整理如下表所示。你認為正確的觀點有 （填序號）。
正方 反方
①兩個物體相接觸，就一定有力的作用 ②兩個物體相接觸，但不一定有力的作用
③兩個物體不接觸，一定沒有力的作用 ④兩個物體不接觸，也可能有力的作用
⑤力不能脫離物體而單獨存在 ⑥力可以脫離物體而單獨存在
⑦力的產生總涉及兩個物體 ⑧一個物體也可以產生力的作用
四、中考真題
1.小明利用兩輛相同的小車、兩塊相同的條形磁體研究力的作用。如圖所示，他把A、B兩輛小車放置在水平長木板上，在小車上各固定一塊條形磁鐵，輕推一下小車B，使其慢慢靠近小車A，可以觀察到的現象是小車A和小車B向相反方向運動。
(第9題)
（1）小華在學習“力的產生”時認為“兩個物體要產生力的作用就必須相互接觸”，根據該實驗現象，小明應該怎么對小華解釋？ 。
（2）通過上述實驗，從力學角度可完整歸納得出的結論是 。
2.某實驗小組的同學對A、B兩根長度相同、粗細不同的橡皮筋進行研究，并做成橡皮筋測力計。將橡皮筋的一端固定，另一端懸掛鉤碼（如圖甲所示），記錄橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸長量Δx，根據多組測量數據作出的圖線如圖乙所示。
甲 乙
（第10題）
（1）當在兩根橡皮筋上懸掛重力為8N的物體時，橡皮筋A的伸長量為 cm，橡皮筋B的伸長量為 cm。
（2）分別用這兩根橡皮筋制成的測力計代替彈簧測力計，則用橡皮筋 （填“A”或“B”，下同）制成的測力計量程大，用橡皮筋 制成的測力計測量的精確程度高。
（3）將本實驗中相同的兩根橡皮筋串聯起來代替彈簧測力計，能夠測量力的最大值為 N。
3.牛頓曾研究過這樣一個問題：他發現人擲出去的石頭總會偏離擲出方向落回地面，于是牛頓提出了一個“大炮”的設想。如圖所示為他畫的“大炮”草圖——在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度將炮彈平射出去，射出速度越大，炮彈落地點就離山腳越遠。 他推想：當射出速度足夠大時，炮彈將會如何運動呢？牛頓通過科學的推理得出了一個重要的結論。這就是著名的“牛頓大炮”的故事，故事中牛頓實際也用到了理想實驗的研究方法。
（1）研究中牛頓基于的可靠事實是 。
（2）根據以上資料和牛頓的“大炮”草圖，推測牛頓當年的重要結論是
。
如今，牛頓當年的推測已變成了現實，人們應用他的推論，利用現代科技制成了
。
實驗與探究活動
1．游泳時，用手和腳向后劃水，人就前進，這是為什么?為什么運動員在百米賽跑的起跑時，腳要用力向后蹬起跑器?
2.制作水火箭
制作原理
因為力的作用是相互的，所以水火箭是利用壓縮空氣與水的作用與反作用力，當水被向后噴出時，瓶及瓶內的空氣就受力向前沖。水火箭就是利用這個原理升空的。
制作方法
將可樂瓶裝1／3左右的水，以裝有球針的橡皮塞(或軟木塞)塞住密封后倒立，并以打氣筒打氣。因固定的體積內，裝入的氣體越來越多，瓶內氣體壓力越來越大，終至突破封口，水受力向下排出，因為力的作用是相互的，所以可樂瓶向上飛行。
實驗與討論
請于施放水火箭時觀察下列現象并回答問題：
(1)當打氣筒對裝水的可樂瓶打氣時，可樂瓶中氣體的體積并沒有明顯的增加，此時打進的空氣越來越多，瓶中的氣體壓力會怎樣的變化( )
A．變大 B．變小 C．不變
(2)影響水火箭飛行時間的因素有哪些( )
A．水火箭體積 B．水火箭裝水量 C．水火箭打氣量
D．水火箭頭部形狀 E．水火箭尾翼 F．水火箭發射角度
(3)理論上，沒有空氣阻力時，物體從地面以45°角斜向拋出時，可獲得最大的水平射程。請問：
①你實驗的結果，哪一個角度發射可獲得最大的水平射程?
⑦比一比，看誰制作的水火箭射程最遠?誰制作的水火箭射得最高?
3、足球運動員把足球踢向空中（如圖）若不計空氣阻力，則下列各圖能正確表示足球在空中飛行時的受力情況的是（G表示重力，F表示腳對球的作用力）
4．如圖所示，一同學在實驗時在彈簧測力計的兩側沿水平方向各加6牛拉力，并使其保持靜止，此時彈簧測力計的示數為 （ ）
A．0牛 B．3牛
C．6牛 D．12牛
5.如右圖所示，彈簧秤和細線的重力及一切摩擦不計，物重G= 1N，則彈簧秤A和B的示數分別為（ ）
A. 1 N，0 B. 0，1N
C. 2N，1N D. 1N，1N
五、自我挑戰
1.運動員用網球拍擊打飛過來的網球時，網球拍擊打網球的力應該（ ）。
A.比球撞擊網球拍的力更早產生 B.與球撞擊網球拍的力同時產生
C.大于球撞擊網球拍的力 D.小于球撞擊網球拍的力
2.學習了力的測量知識后，小明通過彈簧測力計的結構和工作原理，自制了橡皮筋測力計。當他用鉤碼和刻度尺進行校正時發現橡皮筋測力計的刻度是不均勻的，其主要原因是( )。
A.橡皮筋拉長時變細 B.橡皮筋的彈性不均勻
C.橡皮筋的彈性太小 D.橡皮筋的形變不均勻
3.如圖所示，不計空氣阻力，從斜面底端被彈簧彈出的木塊在沿光滑斜面上滑的過程中受到的作用力有哪些？ 。請在圖中被彈開后正在上滑的物體上作出力的示意圖。
(第3題) (第4題)
4.一重力G=2.5×10-3N的雨滴從高空由靜止開始豎直落下（不計橫向風的影響），設雨滴下落過程中受到的空氣阻力F阻與下落速度的平方（v2）成正比，關系式為F阻=kv2，其中k為常數，且k=1×10-4N·s2/m2。求：
（1）該雨滴勻速下落時所受空氣阻力的大小。
（2）雨滴勻速下落時的速度。
（3）請在圖中畫出從開始下落到落地這一過程中雨滴的運動速度隨時間變化的圖像（描繪出大致情況即可）。
5.演繹式探究——探索宇宙。
（1）牛頓認為，宇宙中任何兩個物體之間都存在引力，引力大小可以用公式計算：F引＝，其中m1、m2分別為兩個物體的質量，r為兩個物體間的距離，k=6.67×10-11m3/（kg·s2）。可見，當兩個物體間的距離增大時，它們之間的引力將變 。當我們用細繩拴著一個小球使它以手為圓心轉動時，繩子對小球有一個向圓心拉的力，這個力叫做向心力。這是小球得以繞圓心做圓周運動的條件。
宇宙中的星體也是如此：子星繞母星（衛星繞行星，行星繞恒星）的運動可以近似地看作勻速圓周運動（如圖所示），子星受到一個恒定的指向圓心（母星）的向心力，向心力的大小為：F向心＝，其中m為子星質量，v為子星繞母星勻速運動的速度，r為運動半徑（即兩星之間的距離），并且向心力的大小等于母星對它的引力F引。
（2）已知月球繞地球一周所用的時間為T，地月之間的距離為r，請你推導出地球質量M的數學表達式。
（3）已知地球到太陽的距離為1.5×1011m，一年為3.2×107s，請計算太陽的質量。

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