力學(xué)典型習(xí)題.doc

2013年 力學(xué)典型習(xí)題問(wèn)題1.如何用物體浮沉條件來(lái)測(cè)密度？小王用玻璃瓶、量筒、水經(jīng)歷了如圖1中的過(guò)程：在量筒內(nèi)注入適量的水，讀出體積V1；再將小瓶漂浮在量筒中的水面上，讀出體積V2；然后讓小瓶沉沒(méi)在量筒中的水底，又讀出體積V3；請(qǐng)你計(jì)算出該玻璃(瓶)的密度。圖1V130ml（2）（1）V2=55ml（3）V3=40ml（4）問(wèn)題2.如何巧用液體壓強(qiáng)知識(shí)來(lái)測(cè)密度？小王取來(lái)一根兩端開(kāi)口的均勻玻璃管，用質(zhì)量和厚度都不計(jì)的塑料片附在管的下端，然后將玻璃管豎直插入水中h1處保持靜止，發(fā)現(xiàn)塑料片緊貼在管下端（圖2）。沿管壁向玻璃管內(nèi)緩慢地注入某液體，當(dāng)該液體的深度為h2時(shí)，塑料片剛好下落（圖3）。水塑料片h1#$水h1h2#$圖3請(qǐng)你將下列過(guò)程中空白處補(bǔ)充完整。（水的密度為0，液體密度為x）【我推導(dǎo)】水對(duì)塑料片向上的壓強(qiáng)：p1= 液體對(duì)塑料片向下的壓強(qiáng)：p2= 當(dāng)塑料片剛好下落時(shí)，p1 p2（填“”、“”、“”）則有：x （用上述的h 1、h2和0表示）。 圖2 【我思考】 根據(jù)上述過(guò)程，我悟出了另一種測(cè)量液體密度的方法。在該方法中，要用到測(cè)量工具 來(lái)測(cè)量出 和 兩個(gè)量?！疚曳此肌咳粲么朔椒y(cè)液體的密度，在現(xiàn)實(shí)情況中會(huì)引起誤差，怎么減小誤差?問(wèn)題3. 液體密度能夠直接“稱(chēng)”出來(lái)嗎？小王利用木條和透明小桶等器材制作了一個(gè)“密度秤”。只要把待測(cè)液體倒?jié)M小桶，當(dāng)整個(gè)裝置水平靜止時(shí)，秤砣線對(duì)準(zhǔn)木條的刻度就是該待測(cè)液體的密度值。（木條和小桶的質(zhì)量忽略不計(jì)）A提鈕秤砣M圖4LxL小桶液體【我分析】（1）在小桶中倒?jié)M某液體（密度為x），秤砣移到A處時(shí)該裝置恰好水平靜止，若小桶拉線到提紐的距離為L(zhǎng)，A點(diǎn)到提紐的距離為L(zhǎng)x，桶的體積為V，砣的質(zhì)量為M（圖4）。由杠桿平衡條件可得： =MgLx則： = M Lx（選用上文或教材中相關(guān)的字母填空）（2）如果桶中倒?jié)M密度更小的液體，應(yīng)將秤砣向 （填“左、右”）移動(dòng)才能使整個(gè)裝置水平靜止?！疚野l(fā)現(xiàn)】當(dāng)秤砣與提鈕之間的距離大小不同時(shí)，表明被測(cè)液體的 ，當(dāng)秤砣與提鈕之間的距離越大（小），則表明 ?！疚矣?jì)算】當(dāng)小桶中裝滿水時(shí)，秤砣要移至離提紐L1=5cm秤才水平靜止，當(dāng)在小桶中裝滿某液體時(shí)，秤砣移至離提紐Lx=4cm秤才水平靜止。請(qǐng)你在圖5中4cm處標(biāo)出該液體密度x的值。提鈕秤砣圖5Lx=4cmL小桶液體x= g/cm3【我思考】0Lxx0Lxx0Lxx0LxxABCD圖6小王根據(jù)上述整個(gè)過(guò)程，作出了如圖6中秤砣至提鈕的距離和待測(cè)液體密度Lxx圖像，其中正確的應(yīng)該是（ ） 牛刀小試（你能從以下各題中領(lǐng)悟出測(cè)密度的方法嗎？）1.將同一小石塊分別浸沒(méi)在水和某種液體中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖7所示，則小石塊的密度是 kg/m3,，這種液體的密度是 kg/m3。（g=10N/kg、水=1.0103kg/ m3）圖8圖72.在U形管內(nèi)，左邊管內(nèi)為煤油，右邊管內(nèi)裝有水，此時(shí)液體靜止，管內(nèi)液面的高度h1=15cm，h2=12cm，如圖8所示，煤油密度是 kg/m3。3.小東想估測(cè)出金屬塊B的密度B，他手邊的測(cè)量工具只有刻度尺。小東利用身邊的器材設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。首先找一根直硬棒，用細(xì)線系在O點(diǎn)吊起，硬棒在水平位置平衡，然后將金屬塊B掛在硬棒左端C處，另外找一個(gè)重物A掛在硬棒右端，調(diào)節(jié)重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此時(shí)重物掛在硬棒上的位置為E（圖9）。下面是小東測(cè)出B的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你按照小東的實(shí)驗(yàn)思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。（1）用刻度尺測(cè)出OE的長(zhǎng)度L1；（2）把金屬塊B浸沒(méi)在水中，把重物A從E處移動(dòng)到D處時(shí)，硬棒再次在水平位置平衡；（3） ；（4）利用上述測(cè)量出的物理量和題中的已知量計(jì)算B的表達(dá)式為： 。積雪圖10冰層圖94.在平整地面上有一層厚度均勻的積雪，小明用力向下踩，形成了一個(gè)下凹的腳印，如圖10所示。腳印下的雪由于受外力擠壓可近似看成冰層，利用冰的密度，只要測(cè)量下列哪組物理量，就可以估測(cè)出積雪的密度 ( )A. 積雪的厚度和腳印的深度 B. 積雪的厚度和腳印的面積C. 冰層的厚度和腳印的面積 D. 腳印的深度和腳印的面積（一）如何巧用杠桿平衡條件找最小動(dòng)力？【問(wèn)題1】找出圖1杠桿在水平位置平衡時(shí)，最小動(dòng)力F的作用點(diǎn)和方向。我小結(jié)：要使動(dòng)力最小，應(yīng)使 （二）如何用杠桿平衡條件解決動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題？【問(wèn)題2】如圖2所示,輕質(zhì)杠桿OA中點(diǎn)懸掛重為60N的物體，在A端施加一與杠桿垂直的力F,杠桿在水平位置平衡時(shí)， 則力F的大小是_，保持F的方向始終與杠桿 垂直不變，將杠桿從A位置勻速提升到B位置的過(guò)程中，力F將_(選填“變大”、“變小”或“不變”)。 我小結(jié)：分析杠桿的動(dòng)態(tài)變化，杠桿平衡條件 是原理，尋找平衡方程中不變量是基礎(chǔ)，判斷變化量（力臂的變化）是關(guān)鍵。試一試:若在上題中，在A端施加一豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，保持F的方向不變，將杠桿從圖3的A位置勻速提升到B位置的過(guò)程中，力F將_(選填“變大”、“變小”或“不變”)。（三）如何用杠桿平衡條件解決實(shí)際生活中的杠桿組合問(wèn)題？【問(wèn)題3】工人師傅經(jīng)常使用一種稱(chēng)為“大力鉗”的工具夾緊或切斷金屬材料，圖4所示為用于切斷金屬所常用的一種小型大力鉗，其各部分尺寸已在圖中標(biāo)明（單位為cm）。若工人師傅的單手最大握力為900N，他使用該大力鉗時(shí)，在被鉗材料處能夠產(chǎn)生的最大壓力為多大？我發(fā)現(xiàn)通過(guò)觀察大力鉗的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程，發(fā)現(xiàn)大力鉗工作時(shí)，相當(dāng)于杠桿組合，是由 杠桿和 杠桿以及對(duì)應(yīng)的下半部分杠桿組合而成。（用圖中對(duì)應(yīng)的字母填空）我分析請(qǐng)畫(huà)出一級(jí)杠桿EDC和二級(jí)杠桿CBA的受力分析圖。 F1D活動(dòng)1溫知新用二力平衡分析摩擦力體重500 N的小趙同學(xué)用雙手握住豎直的竹竿，分析他的受力情況：（1）靜止在竹竿中間某處時(shí)，他所受的摩擦力方向豎直 ，大小 N；（2）勻速上攀時(shí)，他所受的摩擦力方向豎直 ，大小 N；（3）勻速下竿時(shí)，他所受的摩擦力方向豎直 ，大小 N。我小結(jié)：（1）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體間產(chǎn)生 摩擦力，有相對(duì)滑動(dòng)的物體間產(chǎn)生 摩擦力。（2）摩擦力的方向并不與運(yùn)動(dòng)方向相反，而是與 運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）相反；當(dāng)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，我們可以根據(jù) 知識(shí)來(lái)判斷摩擦力的大小、方向?；顒?dòng)2用二力平衡估測(cè)大氣壓為測(cè)量大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，小趙同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：先將光滑平板玻璃水平固定，后將塑料吸盤(pán)按壓在玻璃下表面，擠出塑料吸盤(pán)內(nèi)的空氣。將裝適量細(xì)沙的小桶輕輕掛在吸盤(pán)下面的塑料吸盤(pán)掛鉤上，如圖所示。用小勺輕輕緩慢向桶內(nèi)加細(xì)沙，直到塑料吸盤(pán)剛要脫落玻璃板。（1）將吸盤(pán)、筒和沙子作為整體，畫(huà)出脫落前吸盤(pán)的受力示意圖（2）為了測(cè)量大氣壓強(qiáng)，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量的物理量 和 （指出物理量的名稱(chēng)并用相應(yīng)的符號(hào)表示），所測(cè)大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式是 。（3）本次實(shí)驗(yàn)?zāi)阏J(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因可能是（一條即可） 我小結(jié)：活動(dòng)3二力平衡與運(yùn)動(dòng)fv0在無(wú)風(fēng)的天氣里，雨滴在云層形成后，在重力作用下豎直下落，由于受到空氣阻力，雨滴最終達(dá)到一個(gè)恒定的速度落向地面，這個(gè)速度叫做終極速度vm。已知雨滴所受空氣阻力為f=CSv2C是一個(gè)已知的比例常數(shù)，S為雨滴的橫截面積，v為雨滴下落的速度?；卮鹣旅鎺讉€(gè)問(wèn)題：1、 在下圖中畫(huà)出阻力f與速度v的關(guān)系圖。2、設(shè)水的密度為，水滴可以看成半徑為R的球體，水滴的體積公式為 水滴的橫截面積為，求雨滴下落的終極速度Vm （用C、g、R表示）？3、影響雨滴終極速度Vm的因素？1、一艘遠(yuǎn)洋貨輪在湘江裝上貨物后，發(fā)現(xiàn)船身下沉了一些，則它受到的浮力 （填“變大”、“變小”或“不變”）當(dāng)船由長(zhǎng)江駛?cè)氪蠛：?，船受到的浮?，船身相對(duì)于水面將 （填“上浮”、“下沉”或“不變”）2、一輛重為1.5104 N的小汽車(chē)，當(dāng)它以60km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)受到的牽引力為2000N，那么汽車(chē)受到的阻力為_(kāi) N；當(dāng)它停在水平路面上時(shí)，它受到的支持力為_(kāi) N。3、如圖所示，小趙將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端鉤住長(zhǎng)方體木塊A，木塊下面是一長(zhǎng)木板，實(shí)驗(yàn)時(shí)拉著長(zhǎng)木板沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)即可測(cè)出木塊A所受摩擦力大小在木板運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是 ( )A木塊A受到的是靜摩擦力 B木塊A相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的C拉動(dòng)速度變大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大 D木塊A所受摩擦力的方向向左4、小趙同學(xué)利用注射器（容積為V）、彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺估測(cè)大氣壓的值（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔這樣做的目的是 .（2）如圖所示，水平向右慢慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，用刻度尺測(cè)出注射器的全部刻度的長(zhǎng)L，則大氣壓的值可表示為 p= .（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣則測(cè)得的大氣壓值 (進(jìn)填“偏大”、“偏小”或“不變”)（4）實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5 cm2和2 cm2，若彈簧測(cè)力計(jì)量程為10 N，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用 (選填“甲”或“乙”)注射器，理由是 。B5、“曹沖稱(chēng)象”是家喻戶(hù)曉的典故。某學(xué)校科技小組同學(xué)小趙模仿這一現(xiàn)象制作了一臺(tái)“浮力秤”，可以方便的稱(chēng)量物體的質(zhì)量，其構(gòu)造是由小筒和秤盤(pán)兩部分組成，如圖甲所示，已知小筒底面積為20cm2，小筒和秤盤(pán)總質(zhì)量為100g。（取g=10N/kg）問(wèn)：（1）如圖甲，“浮力秤”不放物體時(shí)，它受到的浮力是多少？（2）如圖乙，在秤盤(pán)上放一石塊后，小筒浸入水中的深度為15cm，則該石塊的質(zhì)量是多少？（水=1.0103 /m3）（3）若小筒的高度為20cm，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，小趙同學(xué)把“浮力秤”改成了測(cè)量質(zhì)量的工具，而且將讀數(shù)均勻的刻在了小筒上，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答：小趙是怎樣確定該“浮力秤”的質(zhì)量的零刻度線和所能測(cè)量的最大質(zhì)量的？ 6、某興趣小組的同學(xué)利用紙錐和金屬球來(lái)研究“空氣阻力和速度的關(guān)系”。取三個(gè)相同的紙錐，每個(gè)紙錐的質(zhì)量為m，并編號(hào)為甲、乙、丙，其中在乙紙錐內(nèi)固定質(zhì)量為3m的小金屬球，在丙紙錐內(nèi)固定質(zhì)量為8m的小金屬球。讓它們從不同高度分別自由落下，并以豎直磚墻為背景，當(dāng)進(jìn)入豎直磚墻的區(qū)域時(shí)，用照相機(jī)通過(guò)每隔相等的時(shí)間曝光一次的方法記錄紙錐的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，如圖是其中一段的示意圖。請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：1、對(duì)于圖中的這段運(yùn)動(dòng)過(guò)程，甲、乙、丙三個(gè)紙錐的速度之比是 ；2、它們所受的空氣阻力之比是 ；3、由此可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 ；1把一只生雞蛋握在手心使勁捏，很難捏破；而把雞蛋往碗邊輕輕一磕，碰裂了，這是因?yàn)殡u蛋（ ）A用手捏時(shí)受到的壓力小，在碗邊磕時(shí)受到的壓力大B用手捏時(shí)受到的壓力大，在碗邊磕時(shí)受到的壓力小C用手捏時(shí)受到的壓強(qiáng)大，在碗邊磕時(shí)受到的壓強(qiáng)小D用手捏時(shí)受到的壓強(qiáng)小，在碗邊磕時(shí)受到的壓強(qiáng)大2在半杯水中放入一只新鮮雞蛋，觀察到雞蛋處于沉底狀態(tài)，這時(shí)雞蛋所受的浮力 雞蛋所受的重力將鹽慢慢倒入水杯中，并輕輕攪拌，隨著杯中鹽水密度的增大，可觀察到雞蛋將 在該過(guò)程中，雞蛋的體積 ，鹽水的密度 ，雞蛋所受到的浮力 雞蛋上浮表明雞蛋所受的浮力 雞蛋所受的重力最后觀察到雞蛋在濃鹽水中處于漂浮狀態(tài)，這時(shí)雞蛋所受的浮力 雞蛋所受的重力拓展提高3如圖所示，在燒瓶?jī)?nèi)有一個(gè)去殼的完好球狀熟雞蛋，其半徑比燒瓶頸部?jī)?nèi)半徑略大些在不損壞瓶子和不用力甩瓶子的情況下，用什么方法可使雞蛋被燒瓶完好地“吐”出來(lái)？小王設(shè)想了這樣一種方法：往燒瓶?jī)?nèi)灌入濃鹽水，使雞蛋受到的浮力大于其重力而上浮，從而使雞蛋被瓶子完好地“吐”出來(lái)（1）你認(rèn)為這種方法是否可行，為什么？（2）你有什么方法能使雞蛋被燒瓶完好地“吐”出來(lái)，請(qǐng)簡(jiǎn)述（如有需要，器材自選）4小軍家的母雞最近生了雙黃蛋，他發(fā)現(xiàn)雙黃蛋比普通蛋大而重，他想知道雙黃蛋的密度是多大于是利用天平和量杯來(lái)進(jìn)行測(cè)量（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針位置如圖甲所示，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向 （左/右）調(diào)節(jié)（2）在量杯中放入適量的水，如圖乙，將雞蛋放入量杯中，雞蛋沉入水底，如圖丙所示，由此可以初步確定雙黃蛋的平均密度 （大于/等于/小于）水的密度（3）將雞蛋從量杯中取出后立即放入已經(jīng)調(diào)節(jié)好的托盤(pán)天平的左盤(pán)中，經(jīng)過(guò)測(cè)量，天平平衡后砝碼和游碼的位置如圖丁所示（4）請(qǐng)你幫小軍將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中雙黃蛋的體積V/cm3雙黃蛋的質(zhì)量m/g雙黃蛋的密度/gcm-3（5）你認(rèn)為小軍上述方案測(cè)出雙黃蛋的密度值偏 （大/小），原因是 。合作探究：例1如圖所示，“向陽(yáng)紅”母船正在進(jìn)行投放“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器試驗(yàn)，調(diào)控兩根伸縮桿，處在圖甲所示位置的“”形架可以簡(jiǎn)化為圖乙中以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，OB表示“”形架，CD表示兩根伸縮桿，O到CD的距離為2m，OD、OE的長(zhǎng)度分別為3m、6m。不考慮“”形架、兩根伸縮桿和絞車(chē)的重力。深潛器的質(zhì)量為22t。（1）在絞車(chē)緩慢向下釋放深潛器時(shí)，兩根伸縮桿的總拉力是多少牛 ？（g取10Nkg）（2）由于在投放過(guò)程中，防止母船碰撞“蛟龍?zhí)枴?，調(diào)控兩根伸縮桿，處在圖丙位置，由圖乙變化到圖丙時(shí)，伸縮桿的拉力將如何變化？ 甲 乙 丙例2“蛟龍?zhí)枴睗撍鲃偤媒佑|水面到下潛到7000m的過(guò)程中，（海水密度取110kg/m，g取10N/kg）（1）它受到海水的壓強(qiáng)將 ，受到的浮力將 （2）當(dāng)“蛟龍?zhí)枴毕聺撝?000m深度時(shí)，其殼體受到海水的壓強(qiáng)為 Pa。（3）當(dāng)“蛟龍?zhí)枴迸砰_(kāi)水的體積為30m時(shí)，受到的浮力為 N。（4）“蛟龍?zhí)枴辈捎谩吧顫撈鳠o(wú)動(dòng)力下潛上浮技術(shù)”，其外部?jī)蓚?cè)配備4塊相同的壓載鐵，當(dāng)其到達(dá)設(shè)定深度時(shí)，可拋卸其中2塊壓載鐵，使其處于懸浮狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)作業(yè)。設(shè)“蛟龍?zhí)枴弊畲筘?fù)載時(shí)總質(zhì)量為23.1t（不包含壓載鐵的質(zhì)量）,最大排水量為30m，試計(jì)算小鐵塊的體積為多大時(shí)，才能使“蛟龍”號(hào)在最大負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮靜止?fàn)顟B(tài)？（鐵的密度是7.9103kg/m3）（5）當(dāng)“蛟龍?zhí)枴蓖瓿珊Ｔ?