专题06 力和机械
知识点1力和力的作用效果
1.力
（1）定义：力是物体对物体的作用；
（2）对力的理解
①物体间力的作用是相互的。即作用力和反作用力，两物体产生力的作用时，一个物体受到另一个物体的作用力，必定也要反作用于另一个物体，一个物体即是施力物体，也是受力物体；
②力不能离开物体而单独存在。发生力的作用时，一定有两个或两个以上的物体，有力就一定有施力物体和受力物体；
③物体间力的作用是同时产生、同时消失。相互作用的两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在不同的物体上；
④不直接接触的物体也能发生力的的作用。如万有引力，磁力等可以不直接接触产生力的作用；
⑤彼此接触的物体之间不一定有力的作用。如两个物体虽然接触，但是没有发生推、拉、提、挤、压等作用也可能不会产生力；
2.单位和大小
（1）单位：国际单位制中，力的单位是牛顿、简称牛，符号为 N；
（2）大小：1 N相当于托起两个力鸡蛋的大小；
3.力的作用效果
（1）力可以使物体发生形变；
（2）力可以使物体的运动状态发生改变；
例1（恩施州）下列有关力的说法中，正确的是（ ）
A．产生力的两个物体一定发生了作用
B．一个物体也能产生力的作用
C．力能脱离物体而存在
D．相互接触的两个物体一定产生力的作用
【答案】A
【解析】
C.力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而单独存在，故C错误。
D.相互接触的物体不一定有力的作用，比如并排放置，不相互挤压的桌子，故D错误。
例2（绵阳）辽宁号航母的舰载战机歼﹣15着陆时在拦阻索作用下停下来，这个过程中（ ）
A．拦阻索对战机的作用力使拦阻索发生形变
B．拦阻索对战机的作用力使战机运动状态改变
C．战机对拦阻索作用力与拦阻索对战机作用力的受力物体相同
D．战机对拦阻索作用力与拦阻索对战机作用力的作用效果相同
【答案】B
【解析】
知识点2力的作用是相互的和力的三要素
1.力的作用是相互的
（1）物体间力的作用是相互的。如下图，甲对乙施力的同时，乙也对甲施加力的作用；
甲乙
施力物体：施加力的物体；
受力物体：受到力的作用的物体；
2.相互作用力特点
①两力性质相同；
②总是同时产生，同时消失；
③分别作用在两个物体上；
④大小相等，方向相反，且作用在同一直线上；
3.力的三要素
力的大小、方向、作用点叫力的三要素，它们都能影响力的作用效果。
例1（台州）将纸餐盘、纸杯和吸管按照如图方式粘合在一起即成“纸杯船”。
（1）往纸杯里倒些水，水从吸管喷出时，纸杯船就会前进，说明__________。
（2）杯内装水越多，吸管喷水越远，因为_____________。
【答案】（1）力的作用是相互的。（2）液体压强随深度增加而增大。
【解析】
（2）杯内装水越多，吸管喷水越远，是因为装水越多，水的深度h越大；运用液体压强随深度增加而增大；所以喷水越远。
例2（达州）滑板车是小学生喜爱的玩具之一。用脚向后蹬地，滑板车会沿地面向前运动，这说明力的作用是的；如果不再蹬地，滑板车的速度会越来越慢，最后停下来，这表明力可以改变物体的；滑板车在水平地面上静止且人的两脚站立在滑板车上时，滑板车受到的支持力与是平衡力（选填“人的重力”、“车的重力”、“人与车的总重力”）。
【答案】相互；运动状态；人与车的总重力。
【解析】
知识点3力的测量
1.弹簧测力计
（1）结构：由弹簧、指针、刻度盘、外壳等部件组成；
（2）原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长（弹簧的伸长量与受到的拉力成正比）。
（3）用途：测量力的大小；
2.弹簧测力计的注意事项
①使用前应先进行调零，使指针正对零刻度线，并注意弹簧测力计的量程和分度值；
②测力时注意使弹簧测力计的轴线与被测力的方向一致，指针不与弹簧测力计的外壳摩擦；
③读数时，视线要与刻度板表面垂直；
④拉力不要超过弹簧测力计的量程；
例1（贵港）在实验室，用弹簧测力计能直接测量的物理量是（ ）
A．力 B．体积 C．密度 D．质量
【答案】A
【解析】
例2（株洲）一弹簧测力计如图所示，其刻度_______（填“是”或“不是”）均匀的，量程为________ N，分度值为_________ N，读数为_________ N。
【答案】是；0～5；0.2；2.6。
【解析】
弹簧测力计是根据在弹性限度内弹簧的伸长与拉力成正比制成的，则弹簧测力计的刻度是均匀的；由图知，弹簧测力计的量程是0～5 N，一个大格表示1 N，一大格又分为5个小格，则分度值为0.2 N，此时弹簧测力计的示数为2.6 N。
知识点4力的表示方法
1.力的示意图：人们常在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段，表示物体在这个方向上所受的力，这种表示力的形式叫力的示意图；
2.图像意义：在力的示意图中，线段的起点或终点表示力的作用点；线段的长度表示力的大小；线段的箭头表示力的方向；
3.画法
①“两定”：确定力的作用点和方向；
②“两标”：标箭头表示方向，标力的符号和大小；
③注意；原题中给了力的大小就要标出力的大小；反之，则不用标出；
例1（常州）如图所示，密闭汽车在水平路面上向右匀速直线行驶，汽车内连杆对电视机的施力示意图应为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】
例2（天门）如图所示，两个匀质长方体A，B叠放在水平桌面上，水平拉力F作用在物体B上，使物体A，B一起沿水平桌面做匀速直线运动，请作出物体A受力的示意图
【答案】如下图
【解析】
知识点5重力
1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力；地球附近的所有物体都受到重力的作用；
2.符号与单位：通常用G表示，单位是 N；
3.施力物体：地球；
4.方向：竖直向下，（即指向地心的方向）；
5.大小：G=mg，g=9.8 N/kg（有时也取g=10 N/kg），m表示质量，单位kg；
g=9.8 N/kg物理意义表示质量为1 kg的物体受到的重力为9.8 N。
6.重力和质量的区别与联系
质量 重力
定义 物体所含物质的多少 由于地球的吸引而使物体受到的力
区别 方向 没有方向 竖直向下
大小 不随物体所处位置的改变而改变 随物体在地球不同位置而改变
符号 m G
单位 千克（kg） 牛顿（ N）
计算公式 m=ρv G=mg
测量工具 天平 弹簧测力及
联系 G=mg，g=9.8 N/kg（有时也取g=10 N/kg）；物体所受的重力跟它的质量成正比；
例1（深圳）对下列图像中的物理信息描述错误的是（ ）
A．物体的重力与质量成正比
B．该物质可能是水
C．该物体处于静止状态
D．黑龙江北部（最低温度﹣52.3 ℃）可以使用水银温度计
【答案】D
【解析】
C.随着时间的推移，路程不变，物体处于静止状态，故C正确；
D.黑龙江北部（最低温度﹣52.3 ℃）低于水银的凝固点，故不可以使用水银温度计测量气温，故D错误。
例2（成都）在“探究重力与质量的关系”的实验中：
（1）测量物体重力前，除了观察弹簧测力汁的量程和分度值外，还应将弹簧测力计在方向调零。
（2）测量物体重力时，应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于状态，这时弹簧测力计的示数（即拉力大小）就等于物体的重力。
（3）实验小组的同学测量出了不同质量钩码所受重力的多组数据。其中一次测量时弹簧测力计指针位置如图所示，其读数为 N。
（4）实验小组的小虹同学提出：“还可以测量钩码以外的其它物体的质量和重力，将这些数据与钩码的数据放到一起来寻找规律。”而同组的小宇同学不赞同，他认为“必须全部用钩码的重力与质量的数据来寻找规律”。你认为同学的观点是正确的。
【答案】（1）竖直；（2）静止；（3）1.8；（4）小虹
【解析】
知识点6重力三要素
1.重心：重力在物体上的作用点；
2.重心位置
（1）对于质量分布均匀、形状规则的物体重心在它的几何中心上；
（2）对于质量分布不均匀、形状不规则的物体重心可以用悬挂法找出重心；
（3）重心不一定在物体上；
3.大小：计算公式G=mg；
4.方向：竖直向下
利用其方向特点，可以检查桌面是否水平、墙壁是否竖直；
例1（黔南州）如图所示，一物体静止在斜面上，请你画出该物体所受重力的示意图。
【答案】如下图
【解析】
过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示。如图所示：
例2（六盘水）如图所示，请画出足球所受重力G的示意图。
【答案】如下图
【解析】
知识点7摩擦力
1.摩擦的种类
（1）滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦；
（2）滚动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦；
（3）静摩擦：一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时产生的摩擦；
滑动摩擦和滚动摩擦力属于动摩擦。
2.滑动摩擦力
②定义：两个相互接触的物体，发生相对滑动时，在接触面上回产生一种阻碍相对运动的力，叫做滑动摩擦力；
①方向：与物体相对运动的方向相反；
③产生条件：两物体相互接触、接触面粗糙、相互间存在压力、发生相对运动；
④探究影响滑动摩擦力大小的因素
（1）实验器材：弹簧测力计、砝码、木板、木块、毛巾、棉布等；
（2）实验原理：用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动。根据二力平衡可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等；
（3）实验步骤：
（4）实验结论：滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大。
3.增大摩擦与减小摩擦的方法
（1）增大摩擦方法：增大压力；增大接触面的粗糙程度；变滚动为滑动；
（2）减小摩擦方法：减小压力；减小接触面的粗糙程度；变滑动为滚动；使接触面彼此分离；
例1（长春）下列实例中增大摩擦的方法与其他三个不同的是（ ）
A．举重运动员手涂防滑粉
B．足球守门员戴防滑手套
C．长跑运动员的鞋底有花纹
D．自行车运动员捏闸刹车
【答案】D
【解析】
例2（北京）下列实例中，为了减小摩擦的是（ ）
A．足球守门员戴有防滑手套
B．骑自行车刹车时用力捏闸
C．运动鞋的底部制有凹凸不平的花纹
D．给自行车的车轴加润滑油
【答案】D
【解析】
A.足球守门员戴有防滑手套，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故A不合题意；
B.骑自行车刹车时用力捏闸，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力；故B不合题意；
C.运动鞋的底部制有凹凸不平的花纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故C不合题意；
D.给自行车的车轴加润滑油，在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力；故D符合题意。
例3（杭州）如图，粗糙程度相同的水平地面上，重30牛的物块在AB段受F=10牛的水平拉力作用，向右做匀速直线运动，到B点时撤去水平拉力，物块仍继续运动，到C处静止。下列说法正确的是（ ）
A．在AB段物块受到水平向右的摩擦力，大小为10牛
B．在AB段物块受到水平向左的摩擦力，大小为20牛
C．在BC段物块受到水平向左的摩擦力，大小为10牛
D．在C点物块受到水平向右的摩擦力，大小为30牛
【答案】C
【解析】
例4（攀枝花）如图所示，A、B两个物体叠放在水平面上，同时有F=2 N的两个水平力分别作用于A、B两物体上，使A、B两个物体处于静止状态，下列分析正确的是（ ）
A．A和B之间摩擦力为0
B．地面对B的摩擦力为0
C．地面对B的摩擦力为2 N，方向水平向左
D．地面对B的摩擦力为2 N，方向水平向右
【答案】B
【解析】
对A分析，A在水平方向上受水平向左的拉力F和B对A向右的静摩擦力，因为A处于静止状态，受到的这两个力是平衡力，大小相等，所以f1=F=2 N，故A错误；
把AB看成一个整体，处于静止状态，受到平衡力的作用，在水平方向上受向左的拉力F和向右的拉力F，由于两力拉力大小相等，所以整体在水平方向上只受两个拉力，地面对B没有摩擦力，故B正确，CD错误。
例5（乐山）在学习摩擦力时，小强猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：
a．接触面所受的压力；b．接触面的粗糙程度
他通过如图所示实验，并记录实验数据：
（1）如图甲，在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，从而测出木块与长木板的滑动摩擦力
（2）如图乙，在木块上加一砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此情况下的滑动摩擦力。
（3）如图丙，在木板上铺上毛巾，从而改变木块与长木板的粗糙程度，保持木块上的砝码不变，测出此情况下的滑动摩擦力。
实验次数 接触面 压力 弹簧测力计的读数
1 木板面 4 N 0.6 N
2 木板面 6 N 0.9 N
3 毛巾面 6 N 3.0 N
①在以上实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据_______知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。在第1次实验中，滑动摩擦力为 N；若拉力增大到2 N，木块做加速运动时，滑动摩擦力为 N
②比较第1、2次实验得出结论：______________________________________________。
③比较第2、3次实验得出结论：______________________________________________。
④如图丁所示，小强还利用以上实验器材来研究木块所受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止，木块受到木板的摩擦力大小（选填“大于”、“等于”或“小于”）弹簧测力计的读数，方向是____。
【答案】
①二力平衡；0.6；0.6；
②在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
③在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
④等于；水平向右。
【解析】
知识点8探究杠杆的平衡条件
1.杠杆及其五要素
（1）杠杆：物理学中，把能绕某一个固定点转动的硬棒（直棒或曲棒），叫做杠杆；
（2）杠杆五要素
①支点：杠杆绕着转动的点，符号O；
②动力：使杠杆转动的力，符号F1；
③阻力：阻碍杠杆转动的力，符号F2；
④动力臂：从支点到动力作用线的距离，符号L1；
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，符号L2；
沿着力的方向所引的直线叫力的作用线；
2.杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡的含义：在力的作用下，如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动，我们就说杠杆平衡；
（2）平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
公式为：F1×L1=F2×L2
3.探究杠杆平衡条件
（1）实验步骤
（2）进行实验与收集数据
（3）实验结论：当杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1×L1=F2×L2；
（4）注意事项
①调节杠杆时，要使杠杆处于水平位置平衡，主要是为了便于测量动力臂和阻力臂；
②实验过程中，不能在调节平衡螺母；
③实验至少做三次，防止实验结果的偶然性；
4、杠杆的分类
杠杆类型 力臂关系 力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 L1〉L2 F1〈F2 省力、费距离 瓶起子、撬棒等
费力杠杆 L1〈L2 F1〉F2 费力、省距离 钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 不省力、不省距离 定滑轮、天平等
例1（上海）如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点施加一个力并使该力最小，该力应沿（ ）
A．BM方向 B．B N方向 C．BP方向 D．BQ方向
【答案】A
【解析】
例2（宁夏）如图所示的机械中，使用时不能省力，但能省距离的是（）
A．动滑轮 B．订书机
C．定滑轮 D．镊子
【答案】D
【解析】
例3（广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直变大
C．一直不变 D．先变小后变大
【答案】C
【解析】
将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。
例4（海南）如图所示，下列工具在使用中属于省力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．钓鱼竿
C．钢丝钳 D．食品夹
【答案】C
【解析】
A.筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错；
B.钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B错；
C.钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C正确；
D.食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错。
例5（曲靖）在如图中，L1是动力臂，作出动力F1。
【答案】如下图
【解析】
例6（凉山州）在“探究杠杆的平衡条件”的实验中。
（1）在杠杆上挂钩码前，杠杆静止在甲图中的位置，为使杠杆水平平衡，应将右端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节。将杠杆调节水平平衡的目的是避免对实验的影响和便于。
（2）乙图中杠杆恰好处于水平平衡，若在A处下方再挂一个相同钩码，为使杠杆保持水平平衡，则需将挂在B处的钩码向右移动格。
（3）若取掉乙图中挂在B处的钩码，改用弹簧测力计钩在C处对杠杆施拉力，为使杠杆保持水平平衡，且弹簧测力计示数最小，则弹簧测力计对杠杆的拉力方向是。
（4）此实验多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力，动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是（选填“减小误差”或“寻找普遍规律”）
【答案】（1）右；杠杆自重；测量力臂；（2）1；（3）竖直向上；（4）寻找普遍规律。
【解析】
（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，右端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
知识点9定滑轮和动滑轮
1.滑轮：周边有槽，可以绕轴转动的轮子就是滑轮，可以看成是连续转动的杠杆，分为定滑轮和动滑轮；
2.定滑轮
（1）定义：轴固定不动的滑轮叫定滑轮；
（2）实质：等臂杠杆；
（3）特点：不能省力，也不省距离，但能改变力的方向；
3、动滑轮
（1）定义：轴和重物一起移动的滑轮叫动滑轮；
（2）实质：动力臂为阻力臂2倍的杠杆；
（3）特点：使用动滑轮可以省一半的力，但要费一倍的距离，不能改变力的方向；
例1（河池）下列是小明同学整理教材中有关力学的知识，其中不正确的是（ ）
A．定滑轮既能改变拉力的方向，又能省力
B．使用弹簧测力计前要先进行校零
C．钢丝钳在使用时能省力，但须多移动距离
D．力的大小、方向和作用点都能影响力的作用效果
【答案】A
【解析】
例2（黄石）为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（ ）
A．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升h高度
B．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少
C．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力
【答案】C
【解析】
A.用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升2h高度，故A错误；
B.拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮时，提起动滑轮需要做功故做功较多，故B错误；
C.减小动滑轮质量，可以减小额外功，故可以提高动滑轮的机械效率，故C正确。
D.用定滑轮拉重物，向各个方向的拉力都等于物重，故D错误。
知识点9滑轮组
1.定义：定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组；
2.特点：既能省力又能改变力的方向；
3.滑轮组省力情况分析
（1）滑轮组竖放
（2）滑轮组横放
4.判断滑轮组绳子承重股数-切割分离法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，与动滑轮相联系的绳子的段数即为承担重物绳子的股数；
N=2 N=2 N=3
5.绳子自由端移动距离与物体上升距离关系
S绳= N*h物
6.滑轮组组装原则：“奇动偶定”
①若绳子承重股数是奇数，则绳子的起点从动滑轮开始绕线；
②若绳子承重股数是偶数，则绳子的起点从定滑轮开始绕线；
例1（乌鲁木齐）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1=60 N，G2=38 N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（）
A．3 N B．6 N C．11 N D．22 N
【答案】B
【解析】
即：（60 N+G轮）=（38 N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮=6 N。
例2（宁波）如图所示，F1=4 N，F2=3 N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1 m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（ ）
A．F2的功率为0.6 W
B．弹簧测力计读数为9 N
C．物体A和地面之间有摩擦力
D．如果增大F2，物体A可能向左运动
【答案】D
【解析】
例3（青海）如图所示，请画出最省力的绕线方法，并作出重物所受重力的示意图。
【答案】如下图
【解析】
1
