初中物理力學(xué)專題習(xí)題及講解力學(xué)，作為初中物理的基石與核心，不僅充滿了邏輯的魅力，也與我們的日常生活息息相關(guān)。從蘋果落地到火箭升空，從橋梁設(shè)計(jì)到機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，無不滲透著力學(xué)的原理。掌握力學(xué)知識(shí)，關(guān)鍵在于理解概念、掌握規(guī)律，并能熟練運(yùn)用于分析和解決實(shí)際問題。下面，我們將通過一系列典型習(xí)題的剖析，一同梳理力學(xué)知識(shí)的脈絡(luò)，探尋解題的思路與方法。一、力的基本概念與常見力力學(xué)的入門，始于對(duì)“力”的理解。力是物體對(duì)物體的作用，它不能脫離物體而存在，且作用是相互的。我們需要掌握力的三要素（大小、方向、作用點(diǎn)）以及力的作用效果（使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）。例題1：力的作用效果與相互性用手拍打桌子，手會(huì)感到痛。請(qǐng)用所學(xué)物理知識(shí)解釋這一現(xiàn)象，并說明此過程中力的兩種作用效果。講解：當(dāng)我們用手拍打桌子時(shí)，手對(duì)桌子施加了一個(gè)力。根據(jù)力的作用是相互的原理，桌子同時(shí)也會(huì)對(duì)手施加一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。正是這個(gè)反作用力，使得手感到痛。在此過程中，力的作用效果體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是手對(duì)桌子的力可能使桌子發(fā)生微小的形變（肉眼不易察覺）；二是桌子對(duì)手的反作用力改變了手的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使手的運(yùn)動(dòng)速度迅速減小直至停止。例題2：摩擦力的分析如圖所示（此處假設(shè)有一水平地面上放置的木箱，一個(gè)人沿水平方向推木箱），一個(gè)木箱靜止在水平地面上。當(dāng)人用較小的力推木箱時(shí)，木箱未被推動(dòng)；當(dāng)人用更大的力推木箱時(shí)，木箱開始運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)分析上述過程中木箱所受摩擦力的變化情況，并說明理由。講解：當(dāng)木箱靜止時(shí)，人對(duì)木箱施加推力，木箱有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此會(huì)受到地面施加的靜摩擦力。根據(jù)二力平衡條件，此時(shí)靜摩擦力的大小等于推力的大小，方向與推力方向相反。當(dāng)推力較小時(shí)，靜摩擦力也較小，木箱保持靜止。當(dāng)推力逐漸增大，靜摩擦力也隨之增大，直到推力增大到某一數(shù)值，木箱即將開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的靜摩擦力達(dá)到最大值，稱為最大靜摩擦力。當(dāng)推力超過最大靜摩擦力時(shí)，木箱開始滑動(dòng)，此時(shí)木箱受到的摩擦力由靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力的大小取決于壓力大小和接觸面的粗糙程度，在這兩個(gè)因素不變的情況下，滑動(dòng)摩擦力的大小通常小于最大靜摩擦力，且保持相對(duì)穩(wěn)定，不再隨推力的增大而增大。二、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是力學(xué)的核心內(nèi)容之一。牛頓第一定律揭示了物體不受力或受平衡力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)物體受到非平衡力作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度大小或方向）將發(fā)生改變。例題3：牛頓第一定律的理解與應(yīng)用關(guān)于牛頓第一定律，下列說法正確的是（）A.物體只有在不受力時(shí)才具有慣性B.物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持C.牛頓第一定律是通過實(shí)驗(yàn)直接得出的結(jié)論D.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)講解：這道題主要考察對(duì)牛頓第一定律和慣性概念的理解。A選項(xiàng)錯(cuò)誤，慣性是物體的固有屬性，一切物體在任何情況下都具有慣性，與是否受力無關(guān)。B選項(xiàng)錯(cuò)誤，根據(jù)牛頓第一定律，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。C選項(xiàng)錯(cuò)誤，牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)推理概括出來的，因?yàn)槲覀儫o法創(chuàng)造一個(gè)完全不受力的理想環(huán)境進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。D選項(xiàng)正確，這正是牛頓第一定律的內(nèi)容。因此，本題的正確答案是D。例題4：平衡力與相互作用力的辨析一個(gè)重為G的蘋果靜止在水平桌面上，請(qǐng)分析蘋果受到的力，并指出哪對(duì)是平衡力，哪對(duì)是相互作用力。講解：對(duì)靜止在水平桌面上的蘋果進(jìn)行受力分析：蘋果受到豎直向下的重力G和豎直向上的桌面對(duì)它的支持力F支。由于蘋果處于靜止?fàn)顟B(tài)，即平衡狀態(tài)，所以它受到的重力和支持力是一對(duì)平衡力。這對(duì)平衡力的特點(diǎn)是：作用在同一個(gè)物體（蘋果）上，大小相等（G=F支），方向相反（豎直向下和豎直向上），且作用在同一條直線上。同時(shí)，蘋果對(duì)桌面會(huì)施加一個(gè)豎直向下的壓力F壓，這個(gè)壓力與桌面對(duì)蘋果的支持力F支是一對(duì)相互作用力。相互作用力的特點(diǎn)是：分別作用在兩個(gè)不同的物體（蘋果和桌面）上，大小相等（F壓=F支），方向相反（豎直向下和豎直向上），作用在同一條直線上，且同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。三、壓強(qiáng)壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的物理量，固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)以及大氣壓強(qiáng)各具特點(diǎn)，在生活中應(yīng)用廣泛。例題5：固體壓強(qiáng)的計(jì)算與分析一個(gè)質(zhì)量為m的正方體物塊，邊長(zhǎng)為a，放在水平地面上。求：（1）物塊對(duì)地面的壓力大??；（2）物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)大小。若將物塊沿豎直方向切去一半，剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)如何變化？講解：（1）物塊放在水平地面上，對(duì)地面的壓力大小等于物塊的重力大小。即F=G=mg。（2）物塊與地面的接觸面積S為正方體一個(gè)面的面積，即S=a2。根據(jù)壓強(qiáng)公式p=F/S，可得物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)p=mg/a2。當(dāng)將物塊沿豎直方向切去一半后，剩余部分的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，重力也變?yōu)樵瓉淼囊话?，因此?duì)地面的壓力F'=G'=(m/2)g。同時(shí)，剩余部分與地面的接觸面積S'=(a2)/2（因?yàn)樨Q直切割，底面積減半）。此時(shí)剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)p'=F'/S'=(mg/2)/(a2/2)=mg/a2。可以看出，p'=p，即剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)不變。這是因?yàn)閴毫褪芰γ娣e同時(shí)減半，其比值（壓強(qiáng)）保持不變。例題6：液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)如圖所示（此處假設(shè)有一連通器，裝有同種液體且靜止），一個(gè)U形管中裝有一定量的水且靜止。若在右管中再緩慢注入一些酒精（酒精密度小于水），待液面穩(wěn)定后，U形管兩側(cè)液面的高度關(guān)系是（）A.左管液面高于右管液面B.右管液面高于左管液面C.兩管液面相平D.無法確定講解：U形管是連通器的典型應(yīng)用。連通器的特點(diǎn)是：當(dāng)連通器中裝有同種液體且液體靜止時(shí)，各容器中的液面總保持相平。但本題中，初始時(shí)裝有水且靜止，兩側(cè)液面相平。當(dāng)在右管中注入酒精后，右管液體變?yōu)樗途凭幕旌弦海ɑ蚍謱?，但最終穩(wěn)定后由于分子運(yùn)動(dòng)可能混合），關(guān)鍵在于酒精的密度小于水。在U形管底部取一個(gè)小液片，當(dāng)液體靜止時(shí)，液片左右兩側(cè)受到的壓強(qiáng)相等。設(shè)左側(cè)水的高度為h左，右側(cè)混合液（或酒精和水的分界面以下水的高度加上酒精高度）產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)等于左側(cè)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)。由于酒精密度小，要產(chǎn)生與左側(cè)水相同的壓強(qiáng)，所需的高度會(huì)更高。因此，待液面穩(wěn)定后，右管液面（混合液或酒精的液面）會(huì)高于左管的水面。故本題正確答案是B。四、浮力浮力是液體或氣體對(duì)浸在其中的物體產(chǎn)生的豎直向上的托力。阿基米德原理和物體的浮沉條件是解決浮力問題的重要依據(jù)。例題7：阿基米德原理的應(yīng)用將一個(gè)體積為V的實(shí)心鐵塊浸沒在水中，已知水的密度為ρ水，g為已知常量。求鐵塊受到的浮力大小。若將鐵塊部分露出水面，浮力如何變化？講解：根據(jù)阿基米德原理，浸在液體中的物體所受浮力的大小等于它排開液體所受的重力，即F浮=G排=ρ液gV排。當(dāng)鐵塊完全浸沒在水中時(shí)，它排開水的體積V排等于鐵塊自身的體積V，因此鐵塊受到的浮力F浮=ρ水gV。若將鐵塊部分露出水面，則鐵塊排開水的體積V排'變?。╒排'<V）。由于水的密度ρ水和g不變，根據(jù)F浮=ρ水gV排'，可知此時(shí)鐵塊受到的浮力會(huì)變小。例題8：浮沉條件的判斷一個(gè)物體重5N，體積為0.6dm3，將其放入足夠深的水中，靜止時(shí)物體所受的浮力是多少？（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）講解：首先，我們需要判斷物體在水中靜止時(shí)的狀態(tài)，是漂浮、懸浮還是沉底?？梢酝ㄟ^比較物體的密度與水的密度，或者比較物體完全浸沒時(shí)受到的浮力與自身重力的大小來判斷。物體的體積V=0.6dm3=0.6×10?3m3。假設(shè)物體完全浸沒在水中，則它排開水的體積V排=V=0.6×10?3m3。此時(shí)物體受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6×10?3m3=6N。物體的重力G=5N。因?yàn)镕?。?N）>G（5N），所以物體在水中會(huì)上浮，最終靜止時(shí)處于漂浮狀態(tài)。物體漂浮時(shí)，所受浮力等于其重力，即F浮'=G=5N。因此，物體靜止時(shí)所受的浮力是5N。五、簡(jiǎn)單機(jī)械杠桿和滑輪是最基本的簡(jiǎn)單機(jī)械，它們可以省力或省距離，改變力的方向。例題9：杠桿的平衡條件一根輕質(zhì)杠桿，O為支點(diǎn)，在杠桿的A點(diǎn)掛一個(gè)重為G的物體，在B點(diǎn)施加一個(gè)力F，使杠桿在水平位置平衡。已知OA=L1，OB=L2，且L1>L2。（1）若F的方向豎直向下，求F的大??；（2）在此情況下，該杠桿是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿？講解：（1）根據(jù)杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即F動(dòng)×L動(dòng)=F阻×L阻。在本題中，阻力F阻=G，阻力臂L阻=OA=L1。動(dòng)力F=F動(dòng)，動(dòng)力臂L動(dòng)=OB=L2（因?yàn)榱方向豎直向下，此時(shí)力臂為OB的長(zhǎng)度）。所以有F×L2=G×L1，解得F=(G×L1)/L2。（2）由于L1>L2，即阻力臂大于動(dòng)力臂。根據(jù)杠桿的分類，動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿是費(fèi)力杠桿，但可以省距離。因此，此杠桿是費(fèi)力杠桿。例題10：滑輪組的特點(diǎn)如圖所示（此處假設(shè)有一定一動(dòng)的滑輪組，繩子從定滑輪開始繞，末端由人拉著），用一個(gè)滑輪組勻速提升一個(gè)重為G的物體。若不計(jì)繩重和摩擦，動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)。（1）畫出繩子的繞法（至少畫出兩種，并選擇其中一種分析，此處假設(shè)已給出從定滑輪開始繞，n=2的情況）；（2）若繩子的股數(shù)為n，求人拉繩子的力F的大?。唬?）若物體被提升的高度為h，求人拉繩子移動(dòng)的距離s。講解：（1）（此處文字描述繞法：從定滑輪的掛鉤開始，向下繞過動(dòng)滑輪，再向上繞過定滑輪，繩子末端向下，此時(shí)承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2。或者從定滑輪的掛鉤開始，向下繞過動(dòng)滑輪，再向上繞過定滑輪，再向下繞過另一個(gè)動(dòng)滑輪（如果是雙動(dòng)滑輪組，但題目設(shè)定為一定一動(dòng)，故以此為例）。此處以n=2為例進(jìn)行分析。）（2）在不計(jì)繩重和摩擦的理想情況下，繩子自由端的拉力F等于物重和動(dòng)滑輪總重的n分之一。即F=(G+G動(dòng))/n。對(duì)于n=2的情況，則F=(G+G動(dòng))/2。（3）使用滑輪組提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s是物體被提升高