初级中学物理竞赛专栏评论讲座.doc
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1、初中物理知识竞赛辅导专题讲座初中物理知识竞赛辅导专题讲座第一讲第一讲 力学力学( (一一) )(教师使用)一、知识提要知识点分项细目1长度的测量;正确使用刻度尺2测量数据的记录和处理测量3测量的特殊方法:(1)累积法;(2)替换法;(3)辅助工具法1变速直线运动:理解的含义tSV 2匀速直线运动3按性质分类的三种力:重力、弹力、摩擦力4二力的合成5平衡力和相互作用力运 动 和力6力和运动的关系1密度的测量密度2的应用Vm压力与压强液体压强,连通器大气压强二、例题与练习例 1小明和爸爸到市场上选购了一批(成卷的)电线,为方便搬运,不愿将每卷电线都散开,又担心电线的实际长度与商品说明书上的标称长度
2、不符。小明看到柜台上有电子秤和米尺,便向营业员要来了一段做样品的同品牌的电线,帮助爸爸顺利地测出了每卷电线的实际长度。你知道小明是怎样做的吗?分析与解:(1)用米尺测量样品电线的长度 L0;(2)用电子秤测量样品电线的质量 m;(3)用电子秤测量一卷电线的质量 M;(4)算出一卷电线的实际长度:0LmML 练习 1现有一个内径为 2cm 的圆环和一支直径为 0.6cm 的圆柱形铅笔,仅用上述器材,你如何较精确地测出某足够长且厚薄均匀纸带的厚度?方法: ;纸带厚度表达式为: 。分析与解:对一些形状不规则或者太小、太细、太薄的物体,直接测量有困难,只好寻求一些特殊的测量方法。 “累积法” 比效适合
3、采用对“细、薄”的物体直径或厚度的测量运用方面。将纸带紧密地环绕在铅笔上,直至恰好能套进圆环内,记下纸带环绕的圈数 n。纸带厚度的表达式:(20.6)/2ncm,或 0.7/ncm例 2现有一个盛有大半瓶饮料的平底可乐瓶(如图)给你一把刻度尺,一根细线,试测出这个可乐瓶的容积。写出操作步骤及计算容积的数学表达式。分析与解:(1)用刻度尺测液面的高 h1;(2)用线绕主体部分一周,用刻度尺量出线长 L,得瓶子主体部分的横截面积;4LRS2 2(3)算出装有饮料部分的体积; 4hLShV1211(4)将瓶盖旋紧后使瓶子倒置,重新测量上面空余部分的高 h2,对应的体积;222h4LV(5)可乐瓶容积
4、的表达式:。21221hh4LVVV练习 2请你阅读下面的短文: 绕几圈之后 增大摩擦力的方法通常有两种,即增大压力、使接触面粗糙。那么,还有没有别的方法了呢?小明对自己提出了这样的问题。对此,他进行了如下的研究:找一段棉线,在棉线的一端拴上一个沉重的东西(例如一把大锁),然后,把它搭在一个平放的圆棍上(如铁床的横梁、自行车的大梁等)。像图中那样,通过弹簧秤来拉棉线的另一端,如图 1 所示。这时,要使重物不下落,用的力虽然比竖直向上提要少,但少的力却不算多。再如图 2 所示那样,将棉线在圆棍上绕一圈,发现弹簧秤的示数变小了。再如图 3 那样,将棉线在圆棍上绕两圈,发现弹簧秤的示数更小了。再如图
5、 4 那样,将棉线在圆棍上绕四圈,发现弹簧秤的示数几乎等于零。对上述现象,小明进行了归纳分析,得出了结论。根据你的阅读,请回答下列问题:(1)小明同学可以得出一个什么结论?(2)这一结论在日常生活、生产中有何应用?请列举两例。(3)小明在上述研究过程中采取了怎样的思维程序?分析与解:(1)结论:缠绕的圈数越多,摩擦力就越大。(2)应用举例:船靠岸时,将缆绳在缆柱上绕几圈。系鞋带。两段电线拧在一起要相互缠绕。(3)思维程序:提出问题搜寻事实(或实验)归纳分析得出结论。例 3某船在静水中航速为 36km/h,船在河中逆流而上,经过一座桥时,船上的一只木箱不慎被碰落水中,经过 2min,船上的人才发
6、现,立即调转船头追赶,在距桥 600m 处追上木箱,则水的流速是多少 m/s?分析与解:在研究机械运动时,通常选地面或固定在地面上的物体为参照物。但参照物的选取是任意的。我们要选择合适的参照物,使问题简单化。本题参照物有两种解法,一种选地面为参照物,容易理解,但十分繁琐。一种选河水为参照物,比较简便。解法一以地面为参照物。设船速为 V船,水的流速为 V水,船逆流而上的时间t12min120s。船调转船头顺流而下的时间为 t2。船逆流而上对地的速度为 V船V水,顺流而下对地的速度为 V船V水。木箱顺水而下的速度与水速相同,根据路程的等量关系:船顺流而下的路程减去船逆流而上的路程,即为木箱在这段时
7、间通过的路程。即:(V船V水)t2(V船V水)t1V水(t1t2)化简后得到 V船t2V船t1t2t1120sV水(t1t2)600m V水2.5m/s解法二以河水为参照物,河水静止,木箱落入水中保持静止状态。船逆流和顺流时相对于河水的速度都为 V船,因此,船追赶木箱的时间和自木箱落水到发觉的时间相等,即等于 2min120s,木箱落入水中漂流时间为 120s120s240s,漂流距离为 600m。故木箱漂流速度即水的流速练习 3在一静水湖的南北两岸,有两只船同时相向开出,各以其速度垂直于湖岸匀速驶向对岸。两船在离北岸 800m 处迎面相会,相会后继续驶向对岸。靠岸后立即返航,两船又在离南岸
8、600m 处迎面相会。若不计两船靠岸时间,求湖宽。分析与解:设湖宽为 s 米,从北岸出发的船行驶速度为 V1,从南岸出发的船行驶速度为V2,两船第一次相会,行驶时间相等,依据题意有21800800 vs v两船第二次相会,行驶时间也相等,依据题意有216002600 vs vs联立式和式,将看作一个未知数可得:s1800m21 vv另解:根据题意可知,两船第一次相会时,两船通过的路程之和为湖宽 s,此时从北岸出发的船通过的路程为 800m。两船第二次相会时,两船通过的路程之和是 3s,从北岸出发的船通过的路程为(s600)m。根据路程之比等于速度之比,则有sss3 800600解之 s1800
9、m例 4相距 3750m 的甲、乙两车站之间有一条笔直的公路,每隔 2min 有一辆摩托车由甲站出发以 20m/s 的速度匀速开往乙站,每一辆摩托车在抵达乙站后都立即掉头以 10m/s 的速度匀速开回甲站。这样往返的车辆共有 48 辆;若在第一辆摩托车开出的同时,有一辆汽车由甲站出发匀速开始乙站,速度为 15m/s,那么汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第 辆摩托车迎面相遇,相遇处距乙站 m。分析与解:摩托车从甲地到乙地所需时间为 t1S/v13750m/(20m/s) 187.5s设汽车速度为 v15m/s 摩托车从乙地开往甲地的速度 v210m/s设汽车抵达乙站前最后与甲站开出的第 n 辆
10、摩托车相遇,相遇时汽车行驶的时间为 t。由题意知,每隔 2min 即t120s 有一辆摩托车由甲站开出,则相遇时,第 n 辆摩托车行驶的时间为 tt(n1),第 n 辆摩托车从到乙站后和汽车相遇所经历的时间为 tt(n1)t1依据题意,摩托车在 tt(nl)t1这段时间内行驶的距离与汽车在时间 t 内行驶的距离之和正好等于甲、乙两地之间的距离。即vtv2tt(n1)t1s 化简得(vv2)tSv2t1v2t(n1)(15m/s10m/s)t3750m10m/s187.5s10m/s120s(n1)整理得 25m/st4425m1200mn汽车从甲地到乙地所需时间ssmm vSt250/1537
11、500故 tt0250sn 为正整数当 n1 时 可得 t225s当 n2 时 可得 t273st0250s则根据上述分析,当 n2 时,都不合题意,只能取 n1,此时 t225s汽车行驶距离为 S1vt此时汽车离乙站距离S2SS1svt 3750m15m/s225s375m即汽车抵达乙站前最后将与从甲站开出的第 1 辆摩托车相遇,相遇处距乙站 375m。练习 4甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标,甲车在前一半时间里以速度1做匀速直线运动,后一半时间里以速度2做匀速直线运动;乙车在前一半路程中以速度1做匀速直线运动,后一半路程中以速度2做匀速直线运动则:、甲车先到达 、乙车先到达
12、、甲、乙同时到达 、不能确定。分析和解:甲车的平均速度: 甲 V乙车的平均速度:212121VVVV2VS VS2V 乙乙乙0)VV(2VV VVVV2 2VVVV212 22 1212121乙乙所以 由 有 t甲t乙乙乙VV VSt 即甲车先到,正确答案是:例 5用手握住一个啤酒瓶,啤酒瓶开口向上静止在手中不动,以下说法中正确的是:、啤酒瓶静止在手中,是由于受到静摩擦力的作用;、随着手握啤酒瓶的力增大,瓶子所受的静摩擦力也将增大;、手握啤酒瓶的力增大时,瓶子所受的静摩擦力并未增大;、若啤酒瓶原来为空瓶,那么向瓶内注水的过程中瓶仍静止,即使手握瓶的力大小不变,瓶所受的静摩擦力也将增大。分析与解
13、:人用手握住啤酒瓶,由于瓶受重力作用,有从手中下滑的趋势,瓶与手之间存在摩擦,啤酒瓶受到向上的摩擦力。当瓶子所受摩擦力等于瓶的重力数值时,瓶静止在手中不动,瓶与手相对静止,瓶受到的摩擦力是静摩擦力。当手握瓶的力增大时,瓶子受到的静摩擦力并不随之增大,仍与瓶的重力相等。在向瓶内注水的过程中,瓶及水的总重增大,瓶从手中下滑的滑趋增强,为维持瓶静止,手对瓶的静摩擦力也随之增大,保持与瓶的总相等。但静摩擦力不可能无限增大,当增大到某个最大值时,若再向瓶内注水,平衡状态就会被破坏,瓶将从手中滑下。这个静摩擦力的最大值就做最大静摩擦力。由上可知,正确答案为 A、C、D练习 5如图,ABCD 是 4 块质量
14、相同的砖,每块重 50 牛,A、D 两侧是两块竖直的木板,木板外侧分别用 1000 牛的力压紧,砖处于静止状态。求:B 砖与 C 砖之间的摩擦力?分析与解:先以 ABCD 整体为研究对象,整体受重力为 G总504200(N),另外的左侧(即整体的左侧)和的右侧(即整体的右侧)各受一个向上的静摩擦力,由平衡条件知:2fG总,则 fG/2200/2100(N)。再以两块砖为研究对象,总重力为AB100 牛,已与 A 左侧的静摩擦力 f 平衡,故的右侧不受摩擦力。若以为研究对象,同理可得的左侧不受摩擦力,因此,之间的摩擦力为零。例 6为了保护环境,治理水土流失,学校环保小组测定了山洪冲刷地面时洪水中
15、的平均含砂量(即每立方米的洪水中所含泥砂的质量),治理环境前,他们共采集了 40dm3的水样,称得其总质量为 40.56kg,已知干燥的泥砂的密度砂24103kgm3,试求洪水中的平均含砂量?分析与解: mVVVVV泥泥水水泥水得:33333m0.4 /0 . 1/4 . 240/0 . 156.40ddmkgdmkgdmdmkgkgVmV水泥水 泥水样中泥砂总质量为:m泥V泥2.40.40.96(kg)水样共 40dm,因此洪水中平均含砂量为:m25m24(kg)。练习 6某工厂生产的酒精要求其含量不超过 10,已知纯酒的密度是水的密度的 08 倍。试求:用密度计检测产品的含水量指标时,该厂
16、生产的酒精密度满足什么条件才符合产品要求?分析与解:设取检验样品总质量为 m,当其中含水量达 10时,水和纯酒精的质量分别为m水0.1m,m酒0.9m。已知纯酒精的密度为 酒0.8水,检验样品中水和酒精体积分别为:V水0.1m水,V酒0.9m酒1.125m水检验样品中的总体积 VV水V酒(0.11.125) m水1.225 m水此样品密度为:mV水1.2250.82103(kgm3)。例 7压力锅的直径为 24cm,限压阀的气孔直径为 35mm,限压阀质量为 100g,使用时,压力锅内最大压强是多少?锅盖与锅的接口处承受的压力至少是多大?分析与解:当限压阀被锅内气流顶起时,压强达到最大,且等于
17、限压阀产生的压强加上外面的大气压强 P0。限压阀产生的压强:P1mgS0.983.14(1.75103)21.02105(Pa)。P最大P0 P1(1.011.02)1052.03105(Pa)。锅内外的最大压强差即为 P1,故锅盖与锅的接口处承受的压力至少为:FP1S1.021053.140.1224.61103(N)。练习 7给你一注射器,一封闭注射器针头端的橡皮帽,一刻度尺,若干钩码及适量细线,请设计出粗测大气压强的办法,写出测量步骤和计算式。分析与解:用间接测量。而大气的压力不容易直接测量,可借助二力平衡原理就可SFP 以解决。用刻度尺测量针筒上体积刻度值为 V 对应的针筒长度 L,得
18、活塞横截面积;LVS 在活塞柄端牢固地系上细线并打结;把活塞推到针筒顶端,用橡皮帽封闭装针头的小孔;手拿针筒,橡皮帽向上,在线结处不断加挂钩码,直到活塞将开始被拉动为止,记下钩码总质量 m,此时大气对活塞的压力就可以看作等于钩码对活塞的拉力,即钩码的重力Fmg(活塞的重力忽略不计)。()根据得大气压强。SFP VmgLP 例 8如图所示的连通器,粗管截面积为 16cm2,半径是细管半径的 2 倍,横管长 10cm,粗细与细管一样。先把 024L 水银注入连通器内,然后在细管一端灌水。问:灌多少毫升水可以灌满?如果改在由粗管一端灌水,则需多少毫升可以把粗管灌满?分析与解:设灌水前两管中高度为 h
19、1Rr21,则 S粗S细41细管截面积 S细164(cm)41则在未灌水前:S细(h1L)S粗h1V即:4(h110)16h1240h110cm。在细管中倒水:若这时细管中水银下降 h,则粗管中水银面上升那么水银面的高度h41差为 。h45hh41 h)hh(hh45ghgh1水银水水代入数据得 h5.625cm h水9.625cmV水S细h水495.625382.5(cm)382.5ml。()若在粗管中倒水:若这时粗管中水银下降h,则细管中水银面上升 4h那么水银面的高度差为 5h。有: h)hh(hh5ghgh1、 水银水水代入数据得h1.6cm h水91.6cmV水S粗h水1691.61
20、465.6(cm3)1465.6ml。练习 8课外小组设计了一个间歇式放水装置,基本构造如图所示,其中 T 为蓄水箱,A 为进水口,C 为排水口,C 与倒置的形管连接,出水口 E 与水箱底部 B 等高。使用前水箱里没有水,试分析这个排水装置的工作过程并指出要实现间歇式排水,需要满足什么条件?分析与解:向水箱里注水过程中,水箱与管 CD 构成连通器,管内水面与箱内水面同步升高。由于进水口的位置高于 U 形管最高端 D。当水箱内水面达到 D 的高度时,开始向外排水。如果在相同的时间内从 A 进入水箱的水量大于或等于从 C 排放的水量,就不能出现间歇式排水的效果。实现间歇式水排水需要满足的条件是:相
21、同时间内向箱内注水量小于从 C 排放的水量。排水过程开始后,因注水量小于排水量,水箱内的水面很快低于 D 的位置,不过 CDE 是一个虹吸管,排水过程会继续下去。当水箱里的水面降到 C 的位置时,停止排水,箱内水面就逐渐升高,水面升到 D 的高度时,新的一轮排水过程又开始。例 9如图所示的容器中装有液体,当液体温度升高而膨胀时,容器底部受到液体的压强将如何变化?分析与解:借用一圆柱形容器进行比较、分析。下图甲、乙两容器中装有等质量、等深度、同温度的同种液体。当温度升高时,图乙中液体因质量不变,容器底部受到的压力不变,圆柱体底面积不变,由可知,圆柱形容器底部所受液体的压强不变。当甲、乙两SFp
22、容器液体升高相同的温度时,液体体积的增大量相等,但液面上部甲的横截面积大些,因而 h1h2,所以温度升高后,甲中液体深度 h甲hh1小于 h乙hh2。由gh 可知P甲P乙,而乙不变,所以甲减小。所以答案应为:减小。练习 9老师给小华一支粗细均匀的两端开口的长直细玻璃管,一把带毫米刻度线的刻度尺,让小华通过实验测量食用花生油的密度。老师问小华是否还需要其它器材,他考虑片刻后又要了一盏酒精灯和一些清水,然后开始做实验,很快测出了花生油的密度,请你说出他的方法?分析与解:先用酒精灯加热长直细玻璃管的中部,中部变软后将长直细玻璃管制成形管。待冷却后,将水灌入形管内,兼形管开口竖直向上放置时,两侧管内水
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