初中科学与高中物理相联系部分

科学(物理部分)与高中物理相关性教学研究纵观浙江省初中科学竞赛,我们会发现许多题目来自高中物理、化学、生物与初中科学相关性较大的知识,因此我们在进行科学竞赛辅导时,有必要重点分析初、高中联系较紧密的题型.科学(物理部分)知识竞赛辅导教案之一运动和力一、知识提要知识点初中科学七年级下第二章高中物理第一册第一.二章运动和力1．变速直线运动：理解V=S/t的含义1．变速直线运动：理解v=s/t的含义2．匀速直线运动2．匀速直线运动3．按性质分类的三种力：重力、弹力、摩擦力3．按性质分类的三种力：重力、弹力、摩擦力4．二力的合成4.力的合成5．平衡力和相互作用力5.牛顿第三定律、物体的平衡6．力和运动的关系牛顿第一定律、牛顿第二定律.二.知识要点分析(一)、力的概念力是物体对物体的作用。离开了物体就不会有力的作用。力不能脱离物体而单独存在。当一个物体受到了力的作用时，一定有另一个物体对它施加了力的作用，没有施力物体或受力物体，这个力是不存在的。物体间力的作用是相互的。施力物体给受力物体一个作用力时，受力物体也给施力物体一个反作用力，受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体，物体间力的相互作用是同时产生，同时消灭的，没有先后之分。物体间力的作用是相互的，这一对相互作用的力叫做作用力和反作用力。两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上，这就是牛顿第三定律。力的作用效果有两个：一是使物体的形状发生变化。二是可以改变物体的运动状态。运动状态指物体运动速度的大小和方向，大小或者方向改变了，就可以说物体的运动状态发生了变化。(二)、力学中常见的几种力如果根据力的作用效果来分类，力可以分为拉力、推力、压力、支持力、动力、阻力等；如果根据力的性质来分类，力学中的力可分为重力、弹力和摩擦力。1．重力地面附近的物体由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。物体受到的重力也称为物重。地面附近的一切物体都受到重力，重力的方向总是竖直向下的。物体所受重力的大小跟物体的质量成正比，即G=mg其中g=9.8牛／千克在同一地点g值是一个不变的常数，而在不同地点的g值是不同的。地球上纬度越高，g值就越大，离地面越高，g值就越小。但是，因为g值改变量不是很大，通常我们认为g就等于9.8牛／千克。重力在物体上的作用点叫做重心。物体的重心不一定都在物体上。质地均匀、外形规则的物体的重心，在它的几何中心上。形状不规则的薄板类物体的重心，可用悬挂法确定。形状不规则，质量分布不均匀的长条形物体的重心可用支撑法确定。2．弹力物体受到力的作用后，发生形变，外力撤掉以后，物体能恢复原来形状和体积的性质叫做弹性。发生形变的物体，由于弹性，要恢复原状，对跟它接触使它发生形变的物体就会产生力的作用，这种力叫做弹力。如压力、支持力、拉力、推力等。弹力产生于直接接触并且发生弹性形变的两物体之间。形变是产生弹力的必要条件。弹力的方向始终跟物体的形变方向相反，或与使物体发生形变的外力方向相反，并且总是与接触面垂直。对难以观察的微小形变，可用物体的平衡条件确定弹力的大小。对于弹簧的弹力可以用胡克定律来确定。胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，即F=kx式中比例系数k叫做弹簧的劲度系数，其大小决定弹簧本身，k的单位是牛顿／米。3．摩擦力互相接触的两个物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。摩擦力主要分为滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力。（1）滑动摩擦力两个相互接触的物体，当一个物体在另一个物体表面上做相对滑动时，要受到另一个物体阻碍它运动的力，这种力就叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，它总是阻碍物体的相对滑动。滑动摩擦力的大小跟两个物体间的压力、接触面的材料及粗糙程度有关。压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，数学表达为f＝μn其中N表示两物体间的正压力。μ叫做滑动摩擦系数。μ值与相互接触的物体的材料及表面情况有关。它没有单位。μ值总是小于1。（2）滚动摩擦力一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力。同样条件下，滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多，因此常用滚动代替滑动以减小摩擦。（3）静摩擦力两个互相接触的物体，在外力作用下，有相对运动的趋势而又保持相对静止时，接触面之间产生的摩擦力叫做静摩擦力。静摩擦力的方向总是和物体相对运动趋势的方向相反。原来静止的物体受到外力作用后仍保持静止，这说明静摩擦力跟外力是一对平衡力。当外力逐渐增大时，静摩擦力也跟着增大。当外力增大到某一数值时，物体便开始滑动。物体开始滑动后所受到的摩擦力叫滑动摩擦力。可见，静摩擦力随外力增大而增大是有限度的。这个限度叫做最大静摩擦力。静摩擦力是一个被动力。静摩擦力在达到最大静摩擦力以前，总是跟外力大小相等，方向相反，它的大小可以是零到最大静摩擦力之间的任意数值。最大静摩擦力通常大于相同条件下时的滑动摩擦力。(三)、力和运动牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，但自然界中不受外力作用的物体是不存在的。而物体受到几个力的作用，如果几个力相互平衡，这个物体就保持静止状态或匀速直线运动状态。此时几个相互平衡的力的合力为零。二力平衡的条件是：作用在一个物体上的两个力，大小相等。方向相反，并且在同一直线上。要注意区分一对平衡力与作用力和反作用力。平衡力是作用在一个物体上的，力的性质不一定相同。当一个力变化时，另一个力不一定有变化。而作用力和反作用力是对应的两个物体（互为施力物体和受力物体）。力的性质是相同的，并且这两个力同时物体受到的摩擦力是[]三、例题分析:[例1]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t1＝2min＝120s。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，即为木箱在这段时间通过的路程。即：（V船＋V水）t2－（V船－V水）t1＝V水（t1＋t2）化简后得到V船t2＝V船t1∴t2＝t1＝120s∵V水（t1＋t2）＝600m∴V水＝2.5m/s[例2]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t1＝S/v1＝3750m/(20m/s)＝187.5s设汽车速度为v＝15m/s摩托车从乙地开往甲地的速度v2＝10m/s设汽车抵达乙站前最后与甲站开出的第n辆摩托车相遇，相遇时汽车行驶的时间为t。由题意知，每隔2min即Δt＝120s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t－Δt(n－1)，第n辆摩托车从到乙站后和汽车相遇所经历的时间为t－Δt(n－1)·t1依据题意，摩托车在t－Δt(n－l)－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vt＋v2[t－Δt(n－1)－t1]＝s化简得(v＋v2)t＝S＋v2t1＋v2Δt(n－1)(15m/s＋10m/s)t＝3750m＋10m/s×187.5s＋10m/s×120s(n－1)整理得25m/s×t＝4425m＋1200m×n汽车从甲地到乙地所需时间ssmmvSt250/1537500故t＜t0＝250sn为正整数当n＝1时可得t＝225s当n＝2时可得t＝273s＞t0＝250s则根据上述分析，当n≥2时，都不合题意，只能取n＝1，此时t＝225s汽车行驶距离为S1＝vt此时汽车离乙站距离S2＝S－S1＝s－vt＝3750m－15m/s×225s＝375m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。[例题3]如图，ABCD是4块质量相同的砖，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＝50×4＝200（N），另外Ａ的左侧（即整体的左侧）和Ｄ的右侧（即整体的右侧）各受一个向上的静摩擦力ｆ，由平衡条件知：2f＝G总，则f＝G/2＝200/2＝100（N）。再以ＡＢ两块砖为研究对象，ＡＢ总重力为ＧAB＝100牛，已与A左侧的静摩擦力f平衡，故Ｂ的右侧不受摩擦力。若以ＣＤ为研究对象，同理可得Ｃ的左侧不受摩擦力，因此，ＢＣ之间的摩擦力为零。四.课后练习[练习1]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Ｖ1做匀速直线运动，后一半时间里以速度Ｖ2做匀速直线运动；乙车在前一半路程中以速度Ｖ1做匀速直线运动，后一半路程中以速度Ｖ2做匀速直线运动则：Ａ、甲车先到达Ｂ、乙车先到达Ｃ、甲、乙同时到达Ｄ、不能确定。分析和解：甲车的平均速度：２＋ＶＶ＝ｔ２ｔ＋Ｖ２ｔＶ＝２１２１甲V乙车的平均速度：212121VVVV2VSVS2VＳ＝乙0)VV(2VVVVVV22VVVV212221212121乙甲所以乙甲VV由VSt有t甲＜t乙即甲车先到，正确答案是：Ａ[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：①船靠岸时，将缆绳在缆柱上绕几圈。②系鞋带。③两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。[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21800800vsv…………………………①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2min＝120s，木箱落入水中漂流时间为120s＋120s＝240s，漂流距离为