初中物理力學(xué)單元詳解與練習(xí)題力學(xué)，作為物理學(xué)的基石，是我們理解周圍世界運(yùn)動(dòng)與變化的鑰匙。從蘋果落地到火箭升空，從微風(fēng)拂面到橋梁承重，力學(xué)知識(shí)無處不在。本單元我們將系統(tǒng)梳理力學(xué)的核心概念與規(guī)律，輔以精心設(shè)計(jì)的練習(xí)題，幫助同學(xué)們構(gòu)建清晰的知識(shí)框架，提升解決實(shí)際問題的能力。學(xué)習(xí)力學(xué)，不僅需要記憶公式，更要深入理解其物理意義，培養(yǎng)“見物思理”的思維習(xí)慣。一、力的基本概念1.1力是什么力，這個(gè)我們?nèi)粘Ｉ钪蓄l繁使用的詞匯，在物理學(xué)中有著精確的定義。簡(jiǎn)單來說，力是物體對(duì)物體的作用。這句話包含兩層含義：首先，力不能脫離物體而單獨(dú)存在，必須有施力物體和受力物體；其次，這種“作用”可能是直接接觸的（如推桌子），也可能是非接觸的（如磁鐵吸引鐵釘）。力的作用效果主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：*改變物體的形狀：例如，用力捏橡皮泥，橡皮泥會(huì)變形；拉彈簧，彈簧會(huì)伸長(zhǎng)。*改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：這里的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”包括速度的大小和方向。例如，靜止的足球被踢飛（速度大小改變），運(yùn)動(dòng)的小球被磁鐵吸引而拐彎（速度方向改變）。1.2力的三要素與力的示意圖要完整地描述一個(gè)力，需要說明三個(gè)方面：力的大小、方向和作用點(diǎn)，這三者被稱為力的三要素。為了直觀地表示力，我們引入力的示意圖。畫力的示意圖時(shí)，通常用一根帶箭頭的線段表示：*線段的起點(diǎn)（或終點(diǎn)）表示力的作用點(diǎn)（一般畫在受力物體上）。*線段的長(zhǎng)度（按一定比例）表示力的大小。*箭頭的指向表示力的方向。*最后，在線段旁標(biāo)注力的符號(hào)和大?。ㄈ绻阎?。例如，用20N的水平向右的力推桌子，就可以在桌子上畫一個(gè)水平向右的箭頭，箭頭旁標(biāo)上“F=20N”。1.3力的作用是相互的一個(gè)基本而重要的事實(shí)是：物體間力的作用是相互的。當(dāng)你用手拍打桌子時(shí)，手對(duì)桌子施加了一個(gè)力，同時(shí)桌子也會(huì)對(duì)手施加一個(gè)力，這就是為什么手會(huì)感到疼。我們把其中一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力就叫做反作用力。作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，但分別作用在兩個(gè)不同的物體上。這個(gè)規(guī)律在生活中應(yīng)用廣泛。例如，劃船時(shí)，槳向后劃水，水就給槳一個(gè)向前的力，從而推動(dòng)船前進(jìn)。二、常見的力2.1重力我們?nèi)映鋈サ奈矬w總會(huì)落回地面，這是因?yàn)榈厍驅(qū)ξ矬w有吸引作用。這種由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力，通常用字母G表示。重力的施力物體是地球，受力物體是地球上或地球附近的物體。重力的方向是豎直向下的（指向地心）。我們平時(shí)說的“下”，就是指重力的方向。建筑工人用重垂線來檢查墻壁是否豎直，就是利用了重力方向豎直向下的原理。物體所受重力的大小與它的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，所受的重力也越大。它們之間的關(guān)系可以用公式表示：G=mg其中，m表示物體的質(zhì)量，g是一個(gè)比例常數(shù)，叫做重力加速度。在地球表面附近，g的取值約為9.8牛每千克（N/kg），粗略計(jì)算時(shí)也可取10N/kg。這個(gè)公式的意義是：質(zhì)量為1千克的物體受到的重力約為9.8牛。重力的作用點(diǎn)，叫做物體的重心。對(duì)于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，其重心通常在它的幾何中心上，例如均勻球體的重心在球心，均勻長(zhǎng)方體的重心在它的中心。2.2彈力彈力是指物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力。所謂彈性形變，是指物體在受力時(shí)發(fā)生形變，不受力時(shí)能恢復(fù)到原來形狀的形變。例如，彈簧被拉伸或壓縮后，撤去外力能恢復(fù)原狀，這種形變就是彈性形變，彈簧在恢復(fù)原狀的過程中會(huì)對(duì)使其形變的物體產(chǎn)生彈力。日常生活中常見的彈力有很多，如：*繩子的拉力：當(dāng)你用繩子拉物體時(shí)，繩子發(fā)生微小的彈性形變，從而產(chǎn)生拉力。*桌面的支持力：當(dāng)物體放在桌面上時(shí)，桌面由于受到擠壓而發(fā)生微小的彈性形變，從而對(duì)物體產(chǎn)生向上的支持力。*彈簧的彈力：這是最典型的彈力。測(cè)量力的大小的工具叫做彈簧測(cè)力計(jì)，它就是利用彈簧的彈力原理制成的。使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，要注意：1.了解量程：所測(cè)力的大小不能超過彈簧測(cè)力計(jì)的最大測(cè)量值，以免損壞彈簧測(cè)力計(jì)。2.調(diào)零：測(cè)量前要檢查指針是否指在零刻度線上，如果不在，需要進(jìn)行調(diào)零。3.正確使用：拉力的方向應(yīng)與彈簧的軸線方向一致，避免彈簧與外殼摩擦。4.讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與刻度盤垂直。2.3摩擦力當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力，通常用字母f表示。摩擦力的產(chǎn)生需要幾個(gè)條件：1.兩物體相互接觸并擠壓（存在彈力）。2.接觸面粗糙。3.兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。例如，人走路時(shí)，腳向后蹬地，腳相對(duì)于地面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此地面對(duì)腳產(chǎn)生一個(gè)向前的摩擦力，這個(gè)摩擦力正是人前進(jìn)的動(dòng)力。影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素主要有兩個(gè)：1.壓力的大?。航佑|面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。2.接觸面的粗糙程度：壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。增大有益摩擦的方法：增大壓力、增大接觸面的粗糙程度。例如，汽車輪胎上有花紋，是為了增大接觸面的粗糙程度；剎車時(shí)用力捏閘，是為了增大壓力。減小有害摩擦的方法：減小壓力、減小接觸面的粗糙程度、用滾動(dòng)代替滑動(dòng)、使接觸面分離（如加潤(rùn)滑油、磁懸浮）。例如，給自行車軸加潤(rùn)滑油，是為了使接觸面分離；軸承內(nèi)裝有滾珠，是用滾動(dòng)代替滑動(dòng)。三、力與運(yùn)動(dòng)3.1牛頓第一定律（慣性定律）在物理學(xué)史上，人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。亞里士多德認(rèn)為：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體就要靜止下來。這種觀點(diǎn)曾長(zhǎng)期被人們接受，但后來被伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)所推翻。牛頓在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，得出了著名的牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓第一定律揭示了物體的一個(gè)固有屬性——慣性。我們把物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫做慣性。一切物體都有慣性，慣性是物體的固有屬性，其大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，與物體是否受力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何均無關(guān)。生活中利用慣性的例子很多，如跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員助跑后起跳，利用慣性可以跳得更遠(yuǎn)；錘頭松了，把錘柄的一端在硬地上撞擊幾下，錘頭就緊套在錘柄上。同時(shí)，慣性也會(huì)帶來危害，如汽車剎車時(shí)，乘客由于慣性會(huì)向前傾倒，所以乘車時(shí)要系好安全帶。3.2力的合成與平衡一個(gè)物體常常會(huì)同時(shí)受到幾個(gè)力的作用。如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力。求幾個(gè)力的合力叫做力的合成。在同一直線上的兩個(gè)力的合成比較簡(jiǎn)單：*若兩個(gè)力方向相同，則合力的大小等于這兩個(gè)力的大小之和，方向與這兩個(gè)力的方向相同。*若兩個(gè)力方向相反，則合力的大小等于這兩個(gè)力的大小之差，方向與較大的那個(gè)力的方向相同。物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說這幾個(gè)力相互平衡，物體處于平衡狀態(tài)。二力平衡是最簡(jiǎn)單的平衡情況。當(dāng)一個(gè)物體在兩個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這兩個(gè)力必須滿足以下條件（二力平衡的條件）：1.作用在同一個(gè)物體上；2.大小相等；3.方向相反；4.作用在同一條直線上?？梢院?jiǎn)記為：同體、等大、反向、共線。平衡力和相互作用力（作用力與反作用力）是容易混淆的概念。它們的相同點(diǎn)是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)是：平衡力作用在同一個(gè)物體上，而相互作用力作用在兩個(gè)不同的物體上。例如，放在桌面上的書，受到的重力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力（都作用在書上）；而書對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)相互作用力（分別作用在桌面和書上）。3.3力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是指物體的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。*如果物體受到的合力為零（即物體受平衡力作用），物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。*如果物體受到的合力不為零（即物體受非平衡力作用），物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變：*合力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，物體做加速運(yùn)動(dòng)。*合力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng)。*合力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向不在同一條直線上，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。四、壓強(qiáng)4.1壓強(qiáng)的概念壓力的作用效果不僅與壓力的大小有關(guān)，還與受力面積的大小有關(guān)。為了描述壓力的作用效果，我們引入壓強(qiáng)的概念。物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強(qiáng)。用公式表示為：p=F/S其中，p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積。在國際單位制中，壓力F的單位是牛（N），受力面積S的單位是平方米（m2），所以壓強(qiáng)p的單位是牛每平方米（N/m2），它有一個(gè)專門的名稱叫做帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）。1Pa=1N/m2。壓強(qiáng)公式告訴我們，增大壓強(qiáng)的方法有：增大壓力或減小受力面積；減小壓強(qiáng)的方法有：減小壓力或增大受力面積。例如，菜刀的刀刃磨得很薄，是通過減小受力面積來增大壓強(qiáng)；坦克裝有寬大的履帶，是通過增大受力面積來減小對(duì)地面的壓強(qiáng)。4.2液體的壓強(qiáng)液體由于受到重力作用，并且具有流動(dòng)性，所以液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)：1.液體對(duì)容器底和容器壁都有壓強(qiáng)。2.液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。3.在同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。4.液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。5.不同液體的壓強(qiáng)還跟液體的密度有關(guān)，在深度相同時(shí)，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。計(jì)算液體壓強(qiáng)的公式是：p=ρgh其中，p表示液體壓強(qiáng)，ρ表示液體的密度，g是重力加速度（通常取9.8N/kg），h表示液體的深度（指從自由液面到液體中某點(diǎn)的豎直距離）。由公式可知，液體壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān)，而與液體的多少、容器的形狀等無關(guān)。液體壓強(qiáng)的應(yīng)用非常廣泛，如連通器。上端開口、下端連通的容器叫做連通器。連通器里裝同種液體，當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面總保持相平。船閘、水壺、鍋爐水位計(jì)等都是利用連通器原理工作的。4.3大氣壓強(qiáng)和液體一樣，空氣也具有流動(dòng)性，同時(shí)空氣也受到重力作用，因此空氣內(nèi)部向各個(gè)方向也都存在壓強(qiáng)，這種壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱大氣壓。歷史上著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)有力地證明了大氣壓的存在。而托里拆利實(shí)驗(yàn)則首次測(cè)量出了大氣壓的數(shù)值。通常把等于760mm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)的大氣壓叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p?≈1.013×10?Pa。大氣壓與人類生活密切相關(guān)。例如，用吸管喝飲料就是利用了大氣壓，吸氣時(shí)，吸管內(nèi)氣壓減小，飲料在外界大氣壓的作用下被壓入嘴里?；钊匠樗畽C(jī)和離心式水泵也是利用大氣壓來工作的。大氣壓的值并不是固定不變的，它隨高度的增加而減小，還與天氣、溫度等因素有關(guān)。五、力學(xué)單元練習(xí)題一、選擇題（每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意）1.下列關(guān)于力的說法中，正確的是（）A.力只能使物體發(fā)生形變B.兩個(gè)物體不接觸，就一定不會(huì)發(fā)生力的作用C.用手捏橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變，說明力可以改變物體的形狀D.物體間力的作用是單向的2.關(guān)于重力，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A.重力的方向總是豎直向下的B.重力的施力物體是地球C.物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比D.只有靜止的物體才受到重力的作用3.下列實(shí)例中，為了增大摩擦的是（）A.向自行車的轉(zhuǎn)軸處加潤(rùn)滑油B.鞋底刻有凹凸不平的花紋C.拉桿旅行箱底部裝有輪子D.在新用的拉鏈上抹一點(diǎn)石蠟4.關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A.牛頓第一定律是直接通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論B.物體在任何情況下都能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C.物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持D.牛頓第一定律揭示了物體具有慣性5.一個(gè)物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它受到的水平拉力是5N，則它受到的摩擦力大小是（）A.0NB.5NC.大于5ND.小于5N6.下列關(guān)于壓強(qiáng)的說法中，正確的是（）A.壓力越大，壓強(qiáng)一定越大B.受力面積越小，壓強(qiáng)一定越大C.物體的重力越大，對(duì)接觸面的壓強(qiáng)一定越大D.壓力一定時(shí)，受力面積越大，壓強(qiáng)越小7.如圖所示，底面積不同的甲、乙兩個(gè)實(shí)心圓柱體，它們對(duì)水平地面的壓力相同。則它們對(duì)地面的壓強(qiáng)大小關(guān)系是（）（示意圖：甲底面積大，乙底面積小，高度相同）A.甲的壓強(qiáng)大于乙的壓強(qiáng)B.甲的壓強(qiáng)小于乙的壓強(qiáng)C.甲的壓強(qiáng)等于乙的壓強(qiáng)D.無法比較二、填空題8.用手拍打桌子，手會(huì)感到疼，這說明物體間力的作用是________的。9.一輛汽車在平直的公路上勻速行駛，它受到的牽引力是2000N，那么它受到的阻力大小是________N，方向是________。10.質(zhì)量為5kg的物體，所受重力的大小是________N（g取10N/kg），重力的方向是________。11.潛水員在水下深處時(shí)，受到的水的壓強(qiáng)較________；當(dāng)他逐漸上浮時(shí)，受到的水的壓強(qiáng)將逐漸________。（選填“大”或“小”）三、作圖與實(shí)驗(yàn)題12.畫出靜止在水平桌面上的墨水瓶所受力的示意圖。（墨水瓶的重力為3N）13.在“探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉著木塊做________運(yùn)動(dòng)，此時(shí)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，這是利用了