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一、压力
定义:垂直压在物体表面的力。
作用点:在被压物体表面。
方向:与被压物体垂直并指向被压物体。如果是球形指向球心,圆指向圆心。
1.请在图中画出此时小球对斜面压力的示意图。
【详解】小球与斜面的接触点为压力的作用点,从力的作用点垂直于斜面向下画一条有向线段,表示小球对斜面的压力F,如图所示:
2.如图所示,甲图中杯子重10N,杯中的水重15N,乙、丙2个图中,物体所受重力为30N,手对物体的压力为50N。请在图中填写接触面受到的压力F的大小。
3.滑雪是冬奥会比赛项目之一,如图所示是一名滑雪运动员沿斜面加速下滑时的简化图,其中O为滑雪爱好者的重心。请你在图中画出运动员的重力G和滑雪板对雪面压力F的示意图。
【详解】运动员受到的重力竖直向下,作用点在运动员的重心上;滑雪板对雪面压力垂直于雪面向下,作用点在滑雪板和雪面的接触面上,如图所示:
4.请在图中分别画出小球对木板的压力F1和对斜面的压力F2。
【详解】小球对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面向下的;小球对木板的压力,作用在木板上,作用点就画在木板上,方向是垂直木板向左的,如下图:
5.如图所示是用绳子将氢气球挂在墙上的情景。请试画出图中墙面受到弹力的示意图。
【详解】如图,用绳子将氢气球挂在墙上,墙面分别受到绳子和氢气球的拉力和压力的作用,拉力和压力都属于弹力,则墙面受到弹力如图所示:
6.拦河大坝有调水、防洪、发电等功能,大坝设计成上窄下宽如图所示,请画出水对大坝侧壁面积相同的A、B两处的压力。
【详解】压力的方向是垂直于接触面,因此水对大坝侧壁面积相同的A、B两处的压力方向均为均垂直于大坝侧壁向下,由于B处深度更深,根据液体压强可得B处压强更大,因此水对大坝侧壁面积相同的B处的压力大于对A处压力,故水对大坝侧壁面积相同的A、B两处的压力示意图如下:
7.如图所示在某容器中有A、B两点,请作出A、B两点所受液体压力的示意图FA和FB。
【详解】由于液体内部向各个方向都有压强,所以液体向各个方向都有压力,压力垂直作用在容器侧壁上且指向容器壁。因为A点的深度小于B点的深度,所以根据P=ρgh可知,A点受到的压强小于B点受到的压强,又因为F=ps,A、B两处面积相同,所以,A点受到的压力小于B点受到的压力,所以作图如下:
8.如图所示的容器中装满水,容器下半部分的形状是半球形,A是容器底部的中心,在A处和容器侧壁的B处各有一块面积等大的微小区域,画出A、B两处微小区域所受水的压力的示意图。
【详解】由于液体内部向各个方向都有压强,因此液体向各个方向都有压力,压力垂直作用在容器壁上。因为A、B深度不相同,A点深度大于B点深度,根据p=ρgh可知,A、B受到的压强pA>pB,又因为p=F/S,A、B面积均相同,A、B两处所受压力大小关系FA>FB;如图所示:
9.一张纸片也能将开口向下的一杯水托起且滴水不漏,如图甲所示,请画出纸片受到水和大气压力的示意图。
【详解】在纸片的中央选取压力的作用点,然后过作用点作垂直于纸片向上的力,为大气对纸片的压力;再过作用点做一个垂直于纸面向下的力,为水对纸片的压力,如图所示:
二、支持力
支持力与压力是一对相互作用力,大小、方向相反,作用在两个物体上。
1.如图所示,是学生用黑板擦向下擦黑板的场景。请画出黑板对黑板擦施加的支持力F和摩擦力f。(O点是力的作用点)
【详解】黑板对黑板擦施加的支持力垂直于黑板向左,黑板擦向下运动,受到的摩擦力方向竖直向上,作用点都在O点,作图如下:
2.试作出静止指尖上的勺子的受力分析图。
【解析】【小题1】静止指尖上的勺子受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,这两个力是一对平衡力,指尖与勺子接触的点是勺子的重心,过重心画出重力和支持力,如图:
3.如图所示,是学生用黑板擦向下擦黑板的场景。请画出黑板对黑板擦施加的支持力F和摩擦力f。(O点是力的作用点)
【详解】黑板对黑板擦施加的支持力垂直于黑板向左,黑板擦向下运动,受到的摩擦力方向竖直向上,作用点都在O点,作图如下:
4.攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动,如图甲是一名攀岩运动员拉着绳子停在峭壁上的情景。图乙是这一时刻的简化图,请你以重心O为作用点,在图乙中画出:
【详解】(1)运动员所受的重力,作用在运动员的重心,方向竖直向下;(2)峭壁对运动员的支持力,作用在运动员的重心,方向垂直支持面向上,如图所示:
5.小车上有一个铁制架子, 一个小铁球固定在架子上,如图所示,当小车沿斜面匀速下滑时,请在图中画出小铁球的受力示意图。
【解析】【小题1】由题可知,铁球和小车一起做匀速直线运动,小球处于平衡状态,此时小球受到竖直向下的重力G,和竖直向上的支持力F支,而且这两个力大小相等,如图:
6.如图,一根弹性杆上的一端固定在斜面上,杆的另一端固定一个重5N的小球,处于静止状态,请在图中画出弹性杆对小球作用力的示意图。
【详解】小球静止,处于平衡状态,合力为零,对小球受力分析,受重力和弹力,根据二力平衡条件可判断弹力和重力等值、反向、共线,故弹力为5N,方向竖直向上,如图所示:
三、简单机械
1.如图所示,是永宁门夜晚护城河吊桥升起的过程,在杠杆OA的B点系一根细绳,细绳绕过滑轮。在细绳的另一端施加一个拉力F,在此刻吊桥静止静止。画出此时拉力F的动力臂L。
【详解】由图知F为拉力,从支点O做动力F的垂线段,即为拉力F的力臂L,如图所示:
2.轻质杠杆如图所示静止,O为支点,请在图中画出力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
【详解】已知支点O,从支点向F1的作用线作垂线,垂线段的长度即为F1的力臂L1;从力臂L2的右端,作垂直于L2的直线,与杠杆OA的交点为力F2的作用点,方向向上,如图所示:
3.如图甲是一种防烫碗夹。其手柄可看作杠杆,图乙是其简化的示意图,图中O为支点,F2是其受到的阻力,在图乙中画出在A点施加的最小动力F1的示意图。
【详解】根据杠杆平衡条件可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小,由图可知,连接OA,则OA就是最长的动力臂,与之垂直的力即为最小的动力,阻力使杠杆逆时针转动,则动力应使杠杆顺时针转动,所以动力方向应斜向下,故作图如下:
4.如图所示,某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物,请用笔画线代替绳子,画出最省力的绕绳方法。
【详解】要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以要从动滑轮绕起,依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮,再绕过上面的另一个定滑轮,如图所示:
5.如图所示,站在A处的小明用一根绳子和滑轮组拉斜面的物体B,请画出滑轮组的正确绕线。
【详解】由图可知,小明站在A处用一根绳子和滑轮组拉斜面的物体B,相当于人站在地面上,拉力方向向下,所以从人的手开始,先绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮,绳端固定在定滑轮的挂钩上,滑轮组的正确绕线如图所示:
6.作图:
【详解】(1)根据题意,杠杆的支点为杠杆水平部分和下面的接触点O,动力F的最大力臂为OA,连接OA,动力F应与OA垂直斜向下,L为此力的力臂,如图:
(2)作力F1的反向延长线,过支点O作力F1作用线的垂线段l1,则线段l1为力F1的力臂;过力臂l2的右端,作垂直于l2的直线,与杠杆 OA的交点B为力F2的作用点,方向斜向右上方,如图
(3)因为滑轮组提升重物时要最省力,就要使承担物重的绳子股数最多,所以要从动滑轮开始绕线,最后向上拉绳子,如图
7.如题图所示,杠杆AOB的A端在绳子拉力的作用下将B端物体悬挂起,画出A端所受拉力F及F的力臂L;
【详解】先画出绳子对A点的拉力F,方向是沿绳子方向斜向下的,作用点在A点,在延长力的作用线,过支点做力的作用线的垂线,标上垂足,用双箭头表示出这段距离,记为L,如图:
四、其它力
1.如图所示,人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行。请你画出卫星在远地点所受到的重力G。
【详解】过远地点作指向球心的线段,即为卫星在远地点所受到的重力G。如图所示:
2.如图所示,用细线固定正方体木块在盛有水的容器底,请画出木块所受力的示意图。
【详解】木块用细线吊着浸没在水中,木块受到竖直向下的重力G、竖直向下的拉力F和竖直向上的浮力F浮,作用点在重心,如下图所示:
3.如图所示,是研究浮力产生原因小实验中乒乓球上浮过程中的情景,请画出B和C两处乒乓球所受浮力的示意图。
【详解】B和C两处乒乓球所受浮力的方向竖直向上、作用点都在球心,在B处乒乓球处于上浮过程中,此时浮力大于重力,在C处乒乓球处于漂浮状态,此时浮力等于重力,所受浮力示意图如图所示:
4.如图物体A与弹簧连接,静止在光滑斜面上。请画出物体A所受弹力的示意图。
【详解】物体A所受弹力有垂直与斜面向上的支持力与沿斜面向上的弹力,两力作用点均画在A的重心位置即可,过物体A重心分别做垂直斜面向上与沿斜面向上的带箭头的直线,分别表示支持力、弹力,如图所示: