“力和机械”考点归类例析

咫尺天涯

力和机械属于初中物理力学知识应用的一章。其中前面三节讲了物理学中常见的三种力，后面两节讲述了生活、生产中的杠杆及其应用。弹力、重力和摩擦力尽管同学们比较熟悉，但是他们在画力的图示或者示意图时，往往喜欢弄错。杠杆及其他简单机械的知识同学们感到困难的是作图和计算。笔者结合2006年中考试题在本章中出现的例子，谈谈本人的一些想法，与大家探讨一些基本的题型和解题的思路。
一、基本概念类
解答这类题目要求同学们扎实掌握教科书中的基本知识，记忆准确。包括关键性的词语。此类题目多以填空题或者选择题的形式出现。
例1（江西南昌市）生活和生产中有许多不同类型的杠杆。如图1所示的缝纫机踏脚板属于_______杠杆，铡刀属于_______杠杆。

例2（湖北宜昌）以下几种装置中，属于费力杠杆的是（　）
A．汽车的方向盘
B．手推车 　
C．自行车脚踏板
D．钓鱼竿
例3（盐城市）如图2所示，下列属于费力杠杆的是（　）

解析：根据杠杆平衡条件，我们把杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。如果动力臂比阻力臂长，就是省力杠杆；如果动力臂比阻力臂短，就是费力杠杆；如果动力臂和阻力臂相等，就是等臂杠杆。上面三个例子虽然表面上形式不同，但实质上都是考查的杠杆的分类。知识点不变。
例题1的答案是：缝纫机踏脚板属于费力杠杆，铡刀属于省力杠杆。例题2选D。例题3选C。
二、基本作图类
这类题目要求同学们很规范地做出力的示意图或力的图示、杠杆示意图等。在作图时，必须认真画，丝毫马虎不得。因为中考的评分标准是见错无分。
例4（江苏苏州）如图3所示，铁块A重10N，画出它所受重力G的示意图。

解析：重力的方向总是竖直向下的，我们在作图时不管物体处于什么状态，重力的方向我们不能画错。正确答案如图4所示。

例5（福建省福州市）画出图5中力F的力臂。

解析：在杠杆中作力臂是我们初中物理力学中对同学们的一个基本技能要求。我们一定要根据力臂的定义，用数学方法仔细地画。正确答案如图6所示。

例6（安徽省课改区）水平冰面上有一重为300N的雪橇，受到的拉力为35N，方向与水平面成30°角。请在图7中画出雪橇所受到拉力的示意图。

解析：拉力是由于物体间发生形变时所产生的一种力，是我们从力的效果上给它命名的，它实际上属于弹力的范畴。在画力的示意图时，拉力一定沿着绳子的方向。正确答案如图8所示。

例7（盐城市）如图9所示，在水平向右的2N拉力作用下，木块在水平桌面上向右作匀速直线运动。用力的图示法作出它受到的摩擦力。

解析：当木块在水平面上向右做匀速直线运动时，在水平方向上受到平衡力作用。因为拉力向右，所以摩擦力必然水平向左。正确答案如图10所示。

例8（盐城市）在如图11所示的滑轮组上绕线，使匀速提升重物G时最省力。

解析：在绕制滑轮组时，由于绳子受力后会绷紧，所以绕线时必须画成切线。该题目同时要求画出最省力的绕法，根据“奇动偶定”（当绳子的段数为奇数时，绳子的固定端系在动滑轮的挂钩上，当绳子的段数为偶数时，绳子的固定端系在定滑轮的挂钩上）的原则。我们绕成了如图12所示的正确答案。

三、探究与实验类
此类题目要求我们能够设计相关的实验，在验证或探究实验，从而巩固或延伸教科书中的实验。
例9（江苏苏州）我们知道，地球表面附近的物体所受重力的大小与其质量成正比；那么月球表面附近的物体所受重力的大小与其质量是否也成正比呢？若想通过实验进行研究
①需要的实验器材：________________________________。
②设计一个便于记录和处理实验数据的表格（画在下面的空白处）。
解析：在教科书中，我们曾经探究过重力的大小与什么因素有关，不过是在地球上做的实验。那么，到了月球上，条件变了，月球上的引力只有地球上的1/6。我们还可以按照地球上的实验来进行吗？由于物体的质量不随物体位置的变化而变化，并且弹簧测力计和天平在月球上照样可以使用，所以我们可以按照书上的实验方案进行。
答案：①弹簧测力计、天平、几个质量不等的钩码。

质量m/kg
重力/N

四、计算与应用类
例10（湖北宜昌）如图13所示，在建筑工地上有一台塔式起重机，其部分技术参数如下表所示。

吊臂前端起重质量（kg）	700
最大起重质量（kg）	3000
最大提升速度（m/s）	0．7
独立使用高度（m）	30．5
平衡块质量（kg）	6000
总功率（kW）	24

（1）该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少N？吊起的建筑材料达到最大起重量时，建筑材料到塔的距离是最近还是最远？（g取10N/kg）
（2）该起重机将重为1×104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m，起重机对建筑材料做了多少有用功？如果起重机的实际总功率为14kW，起重机的机械效率是多大？
解析：此题是力学中的一道综合题。内容涉及重力、杠杆、功、功率、机械效率等知识。看懂机械的铭牌和计算重力的大小，是本题后续计算的基础。
答案：（1）G＝mg＝3000kg×10N／kg＝3×104N； 距离最近；
（2）W有用＝Gh＝1×104N×7m＝7×104J；
工作时间：t＝＝＝10s；
总功W总＝Pt＝14×103W×10s＝1．4×105J；
机械效率η＝