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七年级下册科学竞赛辅导教学案
第7讲 力
一、知识梳理：
知识梳理
一、力及其作用效果
1．力是物体与物体之间的相互作用。产生力的条件：①必须有两个物体；②两个物体间必须要相互作用（但不一定相互接触，如磁铁间的相互作用力）。
2．力的作用效果：①使物体发生形变；②改变物体的运动状态，包括改变运动速度和改变运动方向两个方面。
3．力的作用是相互的，即作用力和反作用力同时存在。一个物体对另一个物体施加力的作用时，也同样受到另一个物体对它的力的作用。
二、力的测量
1.力的大小用测力计来测量，常用弹簧测力计。弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比。
2.力的单位是牛顿（简称牛），单位符号是N。对力的大小的感性认识：拿两个鸡蛋所用的力大约是1N，一个中学生的体重大约是500N等。
三、力的三要素
1.力的大小、方向和作用点。两个力相比较时，只要其中一个要素不同，力的作用效果就不同。
2.力的图示：用一根带箭头的线段把力的大小、方向、作用点表示出来。在同一个图中，力越大，线段越长。画力的图示时，旁边必须标明表示力的大小的比例尺。
3.力的示意图：力的图示的简化表示法，须表示出力的作用点和力的方向，力的大小只要求示意即可。物体受力分析时，常用力的示意图，并在力的箭头旁标上力的种类及其大小。
四、弹力与重力
1．弹力。
弹力指物体发生形变时，它对使它发生弹性形变的物体会产生一个反抗形变的力。在弹性限度内，受到的作用力越大，物体的形变就越大。
2．重力。
（1）地面附近的物体，由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物体是地球，重力的方向竖直向下。
（2）重力大小的计算公式：G=mg。其中g=9.8N/kg，它表示质量为1kg 的物体所受的重力为9.8N。近似计算时，g取10N/kg。
易考点
1．产生力的条件：一是至少有两个物体，二是两个物体要相互作用（但不一定要相互接触）。力的作用是相互的。
2．弹簧测力计的工作原理，弹簧测力计的使用。
3．重力与质量的关系，g的意义。
例题精析
考点一 力的概念的理解
例1、关于对力的理解，下列说法中正确的是（ ）。
A.马拉车时，车只受力而不施力
B.物体只有相互接触才能发生力的作用
C.不存在只给别的物体施力，而自己不受力的物体
D.较大的力对物体的作用效果一定较显著
思路点拨：马拉车前进，马对车有拉力作用，车对马也有拉力作用，这两个力是一对作用力与反作用力，故选项A错误；不接触的物体也能产生力的作用，如地球和月球之间存在着相互吸引力，故选项B错误；力是物体对物体的作用，力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，所以不存在只给别的物体施力，而自己不受力的物体，故选项C正确；力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果，因此较大的力对物体的作用效果不一定大，故选项D错误。
参考答案：C
方法归纳：关于力要求理解下列几个方面：力是物体对物体的作用；力的作用是相互的；相互作用的两个物体可以接触也可以不接触；由于物体间力的作用是相互的，所以施力物体同时也是另一个力的受力物体，受力物体同时也是另一个力的施力物体；力的作用效果取决于力的大小、方向、作用点三个因素。
易错误区：不能把产生力时两个物体相互作用理解为相互接触。
考点二 力的作用效果
例2、下列四个选项中表示力能使物体的运动状态发生改变的是（ ）。

A.用力将拉力器拉长 B.飞来的网球使网球拍的网变形

C.运动员将弓拉弯 D.运动员用头将飞来的足球顶飞
思路点拨：拉力器在力的作用下变长、网球拍受到网球的撞击力网发生形变、弓在运动员的拉力作用下被拉弯，都属于力使物体发生形状变化的作用效果；飞来的足球碰到运动员的头，在力的作用下改变了运动方向，其运动状态发生了变化。故选项D符合题意。
易错误区：D
方法归纳：本题通过生活中的实例考查了力的作用效果，解题的关键是判断物体是发生了形变还是运动状态发生了变化，其中运动状态包括物体运动的方向和速度的大小。
易错误区：看清题目所给的信息，“飞来的网球使网球拍的网变形”是指网变形而不是指球改变运动方向。
考点三 弹簧测力计的工作原理
例3、 弹簧的形变有两种可能：①拉力适中，产生弹性形变；②拉力过大，产生范性形变。某位同学为了研究弹簧的弹性范围，进行实验并将拉力和弹簧在不同拉力作用下的长度记录下来，然后根据实验数据，作出了如图所示的图线。请认真观察图像，回答下列问题：
（1）为了不损伤弹簧的弹性，其最大伸长量为 cm，若将这根弹簧做成弹簧测力计，其最大测量值是 N。
（2）通过实验分析，这位同学最后得出弹簧测力计的制造原理： 。
思路点拨：由图像可知，没有挂重物时，弹簧的长度为3cm，钩码的拉力每增加1N，弹簧的伸长量也增加1cm，所以弹簧的伸长量与钩码的拉力成正比例关系，前提是钩码的拉力不能大于5N；当超过弹簧的弹性限度时，弹簧的伸长量与拉力不成正比。
参考答案：（1）5 5 （2）在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力的大小成正比
方法归纳：理解弹性形变、弹簧测力计的工作原理是解题的关键。
易错误区：在说明弹簧测力计工作原理时，务必注明前提“在弹性限度内”。
考点四 重力与质量的区别
例4、一个物体用弹簧测力计测出重力为30N，若改用天平测其质量，其示数为 。若把它带到月球上，用天平测，其示数是 ；用弹簧测力计测，其示数为 。（取g=10N/kg，月球上：g′=g）
思路点拨：已知物体的重力，可根据G=mg求质量。质量是物体本身的一种属性，不随位置、形状、状态、温度的改变而改变，因此用天平在月球上和地球上称得的质量是一样的。在月球上用弹簧测力计称得的重力只有地球上的。
思路点拨：3kg 3kg 5N
方法归纳：解答本题的关键是掌握质量与重力的区别。质量是物体所含物质的多少，是物体本身的一种属性，不随位置、形状、状态、温度的改变而改变。而重力是地球对物体的引力大小，在其他天体上则是其他天体对物体的吸引力，不同的天体对物体的引力是不同的。
易错误区：本题常见的错误有：(1)误认为物体的质量在月球上也会改变；(2)漏写单位。

二、经典例题简析
例1.某小组的同学在“探究物体所受重力大小与哪些因素有关”的实验中，在探究物体重力大小与质量的关系时，按照如图甲所示把钩码逐个挂在弹簧测力计上，分别测出它们受到的重力，并记录在下表中。
甲 乙
（1）实验中，不使用其他物体而选择使用钩码的好处是 。
（2）如图甲所示为他第2次测量中弹簧测力计的读数，该弹簧测力计的分度值是N。请将此时测力计的示数填入下表的空格中：
质量m/g 100 200 300 400 500
重力G/N 1
3 4 5
（3）根据表中的实验数据，请在图乙中画出重力与质量的关系图像。
（4）由图像可得出的结论是 。
（5）本实验需要多次测量，其目的与以下实验中多次测量目的相同的是 （多选，填字母）。
A.探究质量和体积的关系 B.探究反射角与入射角的关系 C.用刻度尺测量物体的长度
思路点拨：（1）实验中，不使用其他物体而选择使用钩码的好处是因为钩码的质量是确定的，可以直接读出质量。（2）弹簧测力计的分度值指其最小刻度所代表的量。（3）作图时注意横坐标和纵坐标分别为质量和重力。（4）从所作的图像可以看出是一条正比例直线。（5）探究重力与质量的关系时多次实验的目的是使实验结论具有普遍性。
参考答案：
（1）能直接读出钩码的质量 （2）0.2 2
（3）如右图所示 （4）物体所受重力与质量成正比 （5）AB
方法归纳：重力是地球对物体的吸引力，重力与质量的比值g≈9.8N/kg。g值受物体与地心的距离影响，在同一地点，g值为定值，即重力与质量成正比。另外，本题还涉及弹簧测力计的使用、直角坐标作图、多次测量以使结论更具有普遍性等知识、技能和方法。
易错误区：本实验进行多次测量并非要求平均值，而是要让实验更具有普遍性。用刻度尺测量物体的长度进行多次测量求平均值是为了减小测量误差。
考点范围：力的测量、重力的大?
三、中考链接
1.下列说法中，正确的是（ ）。
A.力是物体对物体的作用 B.一个物体可以产生力的作用
C.力的作用效果只与力的大小有关 D.力是维持物体运动的原因
3.如图所示，小球上下运动的过程中，下列分析中不正确的是（ ）。
A.小球上下运动的过程中，运动状态保持不变
B.小球向下运动的过程中，小球一直受到重力作用
C.小球对弹簧施加拉力，弹簧对小球也施加拉力
D.小球上下运动的过程中，弹簧对小球的拉力大小不断改变
4.【温州】“力的作用是相互的”，下列四种动物的运动情况中主要不是利用这一原理的是( )。

A.水母向下喷水而上升 B.鱿鱼向前喷水而后退

C.金鱼因鳔充气而上浮 D.企鹅向后划水而前进
6.如图所示，两个完全相同的条形磁铁A和B，质量均为m，将它们竖直放在水平地面上，用弹簧测力计通过一根细线竖直向上拉磁铁A。若弹簧测力计的读数为mg，则条形磁铁B对条形磁铁A的支持力F1以及水平地面对条形磁铁B的支持力F2分别为( )。
A.F1=0，F2=mg B.F1=mg，F2=0
C.F1＞0，F2＜mg D.F1＞0，F2=mg
7.在以“力”为主题的辩论赛中，正方和反方提出了许多观点，小明把他们的观点归纳整理如下表所示。你认为正确的观点有 （填序号）。
正方 反方
①两个物体相接触，就一定有力的作用 ②两个物体相接触，但不一定有力的作用
③两个物体不接触，一定没有力的作用 ④两个物体不接触，也可能有力的作用
⑤力不能脱离物体而单独存在 ⑥力可以脱离物体而单独存在
⑦力的产生总涉及两个物体 ⑧一个物体也可以产生力的作用
四、中考真题
1.小明利用两辆相同的小车、两块相同的条形磁体研究力的作用。如图所示，他把A、B两辆小车放置在水平长木板上，在小车上各固定一块条形磁铁，轻推一下小车B，使其慢慢靠近小车A，可以观察到的现象是小车A和小车B向相反方向运动。
(第9题)
（1）小华在学习“力的产生”时认为“两个物体要产生力的作用就必须相互接触”，根据该实验现象，小明应该怎么对小华解释？ 。
（2）通过上述实验，从力学角度可完整归纳得出的结论是 。
2.某实验小组的同学对A、B两根长度相同、粗细不同的橡皮筋进行研究，并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（如图甲所示），记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx，根据多组测量数据作出的图线如图乙所示。
甲 乙
（第10题）
（1）当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时，橡皮筋A的伸长量为 cm，橡皮筋B的伸长量为 cm。
（2）分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计，则用橡皮筋 （填“A”或“B”，下同）制成的测力计量程大，用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度高。
（3）将本实验中相同的两根橡皮筋串联起来代替弹簧测力计，能够测量力的最大值为 N。
3.牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想。如图所示为他画的“大炮”草图——在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。 他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故事，故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。
（1）研究中牛顿基于的可靠事实是 。
（2）根据以上资料和牛顿的“大炮”草图，推测牛顿当年的重要结论是
。
如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了
。
实验与探究活动
1．游泳时，用手和脚向后划水，人就前进，这是为什么?为什么运动员在百米赛跑的起跑时，脚要用力向后蹬起跑器?
2.制作水火箭
制作原理
因为力的作用是相互的，所以水火箭是利用压缩空气与水的作用与反作用力，当水被向后喷出时，瓶及瓶内的空气就受力向前冲。水火箭就是利用这个原理升空的。
制作方法
将可乐瓶装1／3左右的水，以装有球针的橡皮塞(或软木塞)塞住密封后倒立，并以打气筒打气。因固定的体积内，装入的气体越来越多，瓶内气体压力越来越大，终至突破封口，水受力向下排出，因为力的作用是相互的，所以可乐瓶向上飞行。
实验与讨论
请于施放水火箭时观察下列现象并回答问题：
(1)当打气筒对装水的可乐瓶打气时，可乐瓶中气体的体积并没有明显的增加，此时打进的空气越来越多，瓶中的气体压力会怎样的变化( )
A．变大 B．变小 C．不变
(2)影响水火箭飞行时间的因素有哪些( )
A．水火箭体积 B．水火箭装水量 C．水火箭打气量
D．水火箭头部形状 E．水火箭尾翼 F．水火箭发射角度
(3)理论上，没有空气阻力时，物体从地面以45°角斜向抛出时，可获得最大的水平射程。请问：
①你实验的结果，哪一个角度发射可获得最大的水平射程?
⑦比一比，看谁制作的水火箭射程最远?谁制作的水火箭射得最高?
3、足球运动员把足球踢向空中（如图）若不计空气阻力，则下列各图能正确表示足球在空中飞行时的受力情况的是（G表示重力，F表示脚对球的作用力）
4．如图所示，一同学在实验时在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加6牛拉力，并使其保持静止，此时弹簧测力计的示数为 （ ）
A．0牛 B．3牛
C．6牛 D．12牛
5.如右图所示，弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计，物重G= 1N，则弹簧秤A和B的示数分别为（ ）
A. 1 N，0 B. 0，1N
C. 2N，1N D. 1N，1N
五、自我挑战
1.运动员用网球拍击打飞过来的网球时，网球拍击打网球的力应该（ ）。
A.比球撞击网球拍的力更早产生 B.与球撞击网球拍的力同时产生
C.大于球撞击网球拍的力 D.小于球撞击网球拍的力
2.学习了力的测量知识后，小明通过弹簧测力计的结构和工作原理，自制了橡皮筋测力计。当他用钩码和刻度尺进行校正时发现橡皮筋测力计的刻度是不均匀的，其主要原因是( )。
A.橡皮筋拉长时变细 B.橡皮筋的弹性不均匀
C.橡皮筋的弹性太小 D.橡皮筋的形变不均匀
3.如图所示，不计空气阻力，从斜面底端被弹簧弹出的木块在沿光滑斜面上滑的过程中受到的作用力有哪些？ 。请在图中被弹开后正在上滑的物体上作出力的示意图。
(第3题) (第4题)
4.一重力G=2.5×10-3N的雨滴从高空由静止开始竖直落下（不计横向风的影响），设雨滴下落过程中受到的空气阻力F阻与下落速度的平方（v2）成正比，关系式为F阻=kv2，其中k为常数，且k=1×10-4N·s2/m2。求：
（1）该雨滴匀速下落时所受空气阻力的大小。
（2）雨滴匀速下落时的速度。
（3）请在图中画出从开始下落到落地这一过程中雨滴的运动速度随时间变化的图像（描绘出大致情况即可）。
5.演绎式探究——探索宇宙。
（1）牛顿认为，宇宙中任何两个物体之间都存在引力，引力大小可以用公式计算：F引＝，其中m1、m2分别为两个物体的质量，r为两个物体间的距离，k=6.67×10-11m3/（kg·s2）。可见，当两个物体间的距离增大时，它们之间的引力将变 。当我们用细绳拴着一个小球使它以手为圆心转动时，绳子对小球有一个向圆心拉的力，这个力叫做向心力。这是小球得以绕圆心做圆周运动的条件。
宇宙中的星体也是如此：子星绕母星（卫星绕行星，行星绕恒星）的运动可以近似地看作匀速圆周运动（如图所示），子星受到一个恒定的指向圆心（母星）的向心力，向心力的大小为：F向心＝，其中m为子星质量，v为子星绕母星匀速运动的速度，r为运动半径（即两星之间的距离），并且向心力的大小等于母星对它的引力F引。
（2）已知月球绕地球一周所用的时间为T，地月之间的距离为r，请你推导出地球质量M的数学表达式。
（3）已知地球到太阳的距离为1.5×1011m，一年为3.2×107s，请计算太阳的质量。

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