初中物理中考二轮专题练习 题型05 力学作图题

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力的示意图是一种简洁、方便的表示力的方法，是物体受力分析的重要手段，也是中考中常考的重要知识点之一。
一般是根据题目的要求，完成相应的作图。它可以反映学生对某个物理概念和物理规律的理解和掌握程度，在中考试卷中所占分值约4分到6分（各地要求略有不同）。作图题一般分为两大类：基本作图题和设计作图题，基本作图题考察基本作图方法和基本作图能力，设计作图题考察建模能力，设计能力、创新能力和作图技巧。
力学作图主要分为3个板块：画力的示意图，根据运动状态分析受力作图，杠杆作图，滑轮组组装作图。其中指定力主要有弹力（压力、拉力、推力、支持力），重力、摩擦力、浮力。
二 考点思维导图
三 考点精讲
（一）作受力分析示意图
对物体进行受力分析时，要正确画出力的示意图。采用“三定三标”方法，具体步骤如下：
1．“三定”
（1）定作用点：在受力物体上面出作用点，压力作用点在接触面中心去，其他力的作用点都可以画在物体重心上。如果物体同时受到几个力作用时，就将重心作为这几个力的作用点。
（2）定方向：以作用点为起点，沿力的方向画线段。常见力的方向描述，如重力方向竖直向下，摩擦力方向与物体相对运动或相对趋势方向相反，压力、支持力方向与受力面垂直指向受力物体，拉力方向沿着绳子收缩的方向等。
（3）定长度：尽管长度不能准确的反映力的大小，但在同一图中，如果物体受到几个力的作用时，线段的长短要大致表示力的大小，力越大，线段应画得越长。一对平衡力线段长度相同。
2．“三标”
（1）标箭头：在线段的末端标上箭头表示力的方向。
（2）标符号：力一般用字母“F”表示，重力用符号“”表示。摩擦力一般用“”表示。
（3）标数值和单位：若有力的大小，还应该在箭头旁边标上力的数值和单位。
3．画力的示意图需注意的问题
（1）力的作用点一定要画在受力物体上，一般情况下，压力的作用点画在接触面上，其他力的作用点均可画在物体重心上（若是摩擦力使物体转动，则摩擦力只能画在接触面上），指定作用点的，只能画在指定作用点上。当一个物体受多个力作用时，这几个力的作用点都要画在物体的重心上。
（2）在画力的示意图时，要正确分析物体的受力情况，若找不出一个力的施力物体，则该力一定是不存在的。根据要求画出需要画的力（下一个专题详解）。
（3）受力分析的顺序：先分析重力，然后环绕物体一周找出与研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力，最后分析其他力。简记为：重力一定有，弹力看四周，分析摩擦力，再看电磁浮。
（二）杠杆力臂的作法
1．杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点都必须在杠杆上，力臂和力的作用线必须垂直，千万不能把支点到力的作用点的距离当做力臂。
2．力臂的画法一般分如下几步：①确定杠杆主体结构，找到支点；②分清杠杆受到的阻力和动力（容易错画为杠杆对其他物体的力），画好动力作用线和阻力作用线；③从支点向力的作用线引垂线（用虚线表示），画出垂足；支点到垂足的距离就是力臂，用大括号标注出来，并用表示动力臂，表示阻力臂。如图所示。总之，力臂的画法简记为：一找点，二画线，三作垂线段，四标符号。

3．最小动力作图
此类问题中，一般情况下，“阻力×阻力臂”为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大。
最长动力臂的画法：若动力作用点已经给出，那么支点到动力作用点的连线作动力臂就是最长的力臂；若动力作用点没有给出，则选择杠杆上离支点最远的点为动力作用点，二者的连线就是动力臂。
作最小动力的方法：①找出最大动力臂后过动力作用点作动力臂的垂线；②根据杠杆平衡的实际情况确定动力的方向，最后标上箭头和字母F或F1。
【例题】如图所示，工人师傅想把一个重800N的油桶滚上一个台阶，他沿最省力的方向推动油桶。在图中画出这个力和它的力臂（支点已在图中给出）。
【分析】由杠杆的平衡条件可知：当阻力、阻力臂一定时，动力臂越大，则动力越小；因此解答此题，只需找出使动力臂最大的动力作用点，然后作动力臂的垂线即可．
【解答】由杠杆的平衡条件可知，在阻力乘阻力臂不变时，动力臂越长所用的动力越小；
如图，支点为O，过支点O做直径OA，过A做OA的垂线，可得动力的作用线，按这个方向用力，动力臂最长，最省力，如图所示。

（三）滑轮组作图
滑轮组作图中，有两点要求：
①滑轮组是用一根绳子绕成；②所提供的滑轮要全部用完。
结合这两个特点，可总结出如下的绕绳方法。
一看：看一下所提供的滑轮中，定滑轮和动滑轮的个数是否相等，如不相等，则绳子的固定端一定连在个数少的滑轮的框架上。
【例1】站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶，请在图1中画出滑轮组绳子的绕法
图1 图2
【解析】图1所给滑轮中，有两个定滑轮，个动滑轮，动滑轮个数少，所以绳子的固定端应连在动滑轮的框架上.具体绕法如图2所示。
【例2】如图3所示装置，绳重及摩擦不计。请利用图示的三个滑轮，补画该滑轮组完整的绕线
图3 图4
【解析】图3所给滑轮中，有一个定滑轮，两个动滑轮，定滑轮个数少，所以绳子的固定端应连在定滑轮的框架上.具体绕法如图4所示。
二读：如所提供的定滑轮和动滑轮的个数相等，就要读一下题目的要求，看其中有无最省力”或“改变力的方向”的要求.如要求“最省力”，则绳子的固定端一定连在动滑轮的框架上；如要求“改变力的方向”，则绳子的自由端一定从定滑轮绕出，固定端也一定连在定滑轮的框架上.我们将其简化为“省动变定”。
【例3】在图5中画出使用滑轮组提起水桶的最省力的绕绳方法.
【解析】图5所给滑轮中，有一个定滑轮，一个动滑轮，定滑轮和动滑轮个数相等.阅读题中要求，注意到“提升水桶的“最省力'的绕绳方法”，所以绳子的固定端应连在动滑轮的框架上。具体绕法如图6所示
图6 图7
【例4】在图7中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起
【解析】图7所给滑轮中，有一个定滑轮滑轮，定滑轮和动滑轮个数相等.阅读题目，注意到“要求人用力往下拉绳使重物升起”，即要改变力的方向，所以，绳子的自由端应从定滑轮绕出，固定端应连在定滑轮的框架上具体绕法如图8所示。
图8
三算：如所提供的定滑轮和动滑轮的个数相等，通过阅读题目要求，也没有“最省力”或“改变力的方向”的要求，就要计算了.通过计算算出需要的绳子的段数，然后根据段数的奇偶性确定.如是奇数，则绳子的固定端一
定连在动滑轮的框架上;如是偶数，则绳子的定端一定连在定滑轮的框架上.我们将其简化为“奇动偶定”，同样可以采用谐音记忆法，记为：“机”动”或“激'动
【例5】要用一根绳子和两个滑轮提起物体，若不计滑轮重及摩擦，而使拉力为物体重的1/3，请在图9中画出绳子的正确绕法。
图9 图10
【解析】图9所给滑轮中，有一个定滑轮，一个动滑轮，定滑轮和动滑轮个数相等.阅读题目，看不出有“最省力”或“改变力的方向”的要求.但根据题意可算出承担物体重的绳子的段数，是奇数，所以绳子的固定端一定连在动滑轮的框架上.具体绕法如图10所示。
四 典例精析
类型一：画指定力的示意图
如图所示是质量为50Kg的小明起跑时
的情景，请画出小明所受重力（点O为重心）和右脚所受摩擦力的示意图。
【答案】
2.如图所示，小车A与B一起向右做匀速直线运动，当小车A与正前方的墙碰撞时，请画出物体B受到的重力和摩擦力的示意图（两力均画在重心上）。
【答案】
3.如图，物体 A、B 在力 F 作用下，以相同的速度在水平面上向右做匀速直线运动。请画出物体 B 在水平方向上的受力示意图。
【答案】
4.（2019·成都）质量均匀的小球a从地面冲上弧形轨道，如图1所示，是小球a向上运动的某一状态，请画出此时小球所受重力及小球对弧形轨道压力的示意图.
【答案】
5.如图所示，一质地均匀的小球由a点沿轨道滚下，请画出小球运动至最高点c时所受重力和支持力的示意图。
【答案】
类型二：平衡状态力的示意图
物体的受力分析有时要结合物体的状态，和二力平衡的条件来判断某些力的大小和方向
1．如图所示，物体随水平传送带向右匀速移动，作出物体所受力的示意图。
【答案】
2．如图所示，物体A静止在斜面上，试画出物体A的受力示意图
【答案】
3．如图所示，球静止在地面上并与斜壁OA刚好轻轻接触，请画出该球的受力示意图。
【答案】
4．如图所示，细线固定在天花板上，另一端系着小球静止在斜面上，试画出两种情况下小球受到的力
【答案】
5.如左图所示，小球被固定在静止的金属框架上，画出小球A所受作用力的示意图。
【答案】
6.如右图所示，雨燕沿虚线方向匀速自由飞翔，在图中画出雨燕所受重力和空气对它的作用力的示意图。
【答案】
类型三：非平衡状态力的示意图
1. 如图所示，请画出水中正在下沉铁球的受力示意图. （水的阻力忽略不计）
【答案】
2.如图所示，将一个小球放在竖直放置的弹簧上，用手向下压小球，松手后，小球在弹簧弹力作用下向上加速运动，不考虑空气阻力，请画出松手时小球的受力示意图。
【答案】
3．如图所示，O为小球的重心，请在图中分别作出小球竖直上升、下落过程中的受力示意图(小球在运动过程中均受空气阻力f的作用)。
【答案】
类型四：杠杆作图
1.某剧组为拍摄节目需要，设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度，轻质杠杆ABO可绕O点转动，请在图中画出。
（1）杠杆所受拉力的力臂L1；
（2）杠杆所受阻力F2的示意图。
【解析】过A点作竖直向下的力，即阻力F2；过支点O作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂L1．如图所示。
【答案】
类型五：滑轮组组装作图
2.如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100 N，物体B重300 N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力），画出滑轮组的绕线。
【答案】
【解析】根据题意，拉力为100 N，物重为300 N，且不计滑轮重、摩擦，所以滑轮组应绕成三段绳子承担物重，如图可由人手处反着绕线，分别经过下面的滑轮，再经过上面的滑轮，最后固定在动滑轮上，绕好后由三段绳子承担物重，符合题意，如答案图。
精选习题
1.（2019·贵阳）如图，在图中画出木块A重力的示意图，以及木块A对斜面B的压力F的示意图。
【答案】
2.(2019·安徽)如图，用细线将小钢球悬挂起来，让其在竖直平面内左右摆动。忽略空气阻力，在图上画出小钢球摆动到B点时所受力的示意图。
【答案】
3.(2019·泰州)如图，货物随传送带一起水平向右做匀速直线运动，画出该货物的受力示意图。
【答案】
4.（2019·孝感）如图所示，小车A与B一起向右做匀速直线运动，当小车A与正前方的墙碰撞时，请画出物体B受到的重力和摩擦力的示意图（两力均画在重心上）。
【答案】
5.一根绳子系着一个泡沫小球，悬挂在一个带电体A右边，小球受到带电体A的吸引，静止如图。请画出绳子对泡沫小球拉力F的示意图。
【答案】
6.(2019·锦州)如图所示，小车向右运动时，物体A处于静止状态。请在图中画出物体A所受到的摩擦力和它对小车压力的示意图。
【答案】
7.在图中作出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。
【答案】
8.如图所示，为三个完全相同的滑轮组成的两个滑轮组，现在小明要使用其中一个效率较高的滑轮组提升重物，请你在这两个滑轮组中选一个合适的绕上绳子。
【解析】因为不计绳重和绳子与滑轮的摩擦，所以滑轮组的机械效率，又因为甲乙两图的物体重是相同的，乙图中的动滑轮重小于甲图中的动滑轮重，所以，使用乙图的滑轮组效率较高，故答案如图所示。
【答案】
9.小明站在地面上，用图所示滑轮组匀速提起重物，画出滑轮组的绕绳方法。
【解析】小明站在地面上，那么小明应该向下拉绳子把重物提起，那么绳子应该固定在定滑轮上，然后绕过动滑轮，再绕过定滑轮，有两根绳子托着动滑轮，如下图所示。
【答案】
10.如图是一种活塞式抽水机的示意图，其中手柄AOB是一个杠杆，杠杆在动力F1的作用下绕O点匀速转动，请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F1的力臂.
答案：如图所示
【答案】
11.轻质杠杆OABC能够绕O点转动，已知OA=BC=20 cm，AB=30 cm，在B点用细线悬挂重为100 N的物体G，为了使杠杆在如图所示的位置平衡，请在杠杆上作出所施加最小动力的图示(不要求写出计算过程)。
【解析】动力臂最长时动力最小，连接OC，则OC为最长的动力臂，动力的方向与OC垂直向上；根据数学知识可得，动力臂OC=50 cm，根据平衡条件G×OA=F×OC，即100 N×20 cm=F×50 cm，解得动力最小为40 N。
答案：如图所示
【答案】