力学计算.docx
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力学计算.docx
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力学计算
力学计算专题复习
适用学科
初中物理
适用年级
初中三年级
适用区域
新人教版
课时时长(分钟)
120
知识点
1路程速度
2压强浮力
3功,功率
4机械效率
学习目标
1.熟练力学综合计算
2.熟悉力学计算题的题型
学习重点
机械效率
学习难点
浮力计算
学习过程
一、复习预习
介绍深圳中考物理这部分内容的重点难点。
考试题型
二、知识讲解
1.力学:
速度、密度、重力、压强、浮力、机械功、功率、机械效率。
主要涉及这几个公式:
密度公式:
固体压强公式:
功的公式:
功率公式:
机械效率公式:
此外可能会用到阿基米德原理,即F浮=G排。
还有悬浮漂浮条件。
无论是解好哪种类型的物理题,除了掌握好一定的解题方法外,解题时审题是关键,否则将会离题万里,前功尽弃。
审题时需注意:
(1)理解关键词语
(2)挖掘隐含条件
(3)排除干扰因素
(4)对应相关原理
详细说明如下:
(1)理解关键词语
①光滑、不计阻力、轻质(杠杆、滑轮)
②做匀速直线运动、静止
③升高多少度,和升高到多少度;降低到,降低了
④有用的功率还是总功率、功率还是效率等
(3)排除干扰因素
物体水平移动时,不会克服重力做功,此时物体的重力就是干扰因素。
物体以不同的速度匀速上升或匀速下降,表明物体受平衡力的作用,此时的“上升”、“下降”及“不同的速度”均为干扰因素。
两灯串联,甲比乙亮。
这里的“甲比乙亮”就是判断电流相等的干扰因素。
表格类题目中有很多数据,不一定都有用,要快速搜寻有用,排除干扰因素。
解答计算题的一般步骤:
1、细心读题审题2、寻找解题根据3、解答和检验
解计算题的一般要求:
(1)要明确已知条件和相对隐含条件,确定主要解题步骤。
(2)分析判断,找到解题的理论依据。
(3)分清各个物理过程、状态及其相互联系。
(4)计算过程应正确、规范。
要正确写出有关的公式,正确代入公式中物理量的数字和单位。
能画图的可以作图辅佐解题。
解计算题应注意:
单位的统一性;物理量的同体性、同时性;解题的规范性。
计算题的主要类型:
1、有关密度、压强、浮力、机械功、功率和效率的计算
此类试题一般围绕“使用任何机械都不能省功”展开,同时考虑实际使用机械做功时要克服机械自重、摩擦等因素,因此使用任何机械的效率都小于100%。
解题时要注意
①分清哪些力做功,哪些力不做功②什么是有用功,什么是总功③影响滑轮组机械效率的主要因素(初中物理中一般不考虑拉线质量)。
④可根据滑轮组中n=s/h来确定动滑轮上绳子的股数
三、例题精析
【例题1】)一辆质量为1.5t的小货车,载有质量为0.8t的货物,四个车轮与地面接触的总面积为0.1m3,若小贷车阻力为4000N,在平直公路匀速行驶500m,所用时间为400s,(取g=10N/kg)。
求:
(1)小货车对地面的压强;
(2)小货车所受阻力的大小;
(3)牵引力做的功和牵引力的功率。
(1)小货车对地面的压﹍﹍
(2)小货车所受阻力f与车的牵引力F是平衡力,所以
f=F=4000N
(3)牵引力做的功:
W=FS=4000N×500m=2×106J
牵引力的功率:
P=W/t=2×106J/400s=5×103w
【例题2】俯卧撑是一项常见的健身项目.如图是小明同学做俯卧撑时的示意图,他的身体可视为杠杆,O点为支点.A点为重心,重力为500N.
(1)在图中画出重力的力臂L1和地面对手支持力的力臂L2并分别注明。
(2)若L1=2.1cm,L2=3.0cm,求地面对双手支持力的大小.
(3)若每个手掌的面积约为1.5×10-2m2,求双手对地面的压强.
⑵由GL1=FL2得F=
=
=350N
(3)双手与地面的接触面积S=2S0=2
1.5
10-2m2=3
10-2m2
双手对地面的压强P=
=
=1.17
104Pa)
【例题3】有重800N的木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上,如图所示,他站在斜面上,沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的
速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。
求:
(1)小李同学拉木箱的功率是多大?
(2)该斜面的机械效率是多少?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
答案:
43.解:
(1)
…………………
……………………………
…………………………………
(2)
……
……………………
(3)
……………
………………………
【例题4】小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力Ff=600N,小强所用拉力F=250N,则拉力F的功率为W,该装置的机械效率是.
【例题5】图24是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。
某次打捞作业中,该船将沉没于水下
深处的一只密封货箱以0.1m/s的速度匀速打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,质量
是200t。
(g取10N/kg,忽略钢缆绳重及其与滑轮间的
摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响。
)
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此
时钢缆绳拉力F为6.25×105N,起吊装置的滑轮
组机械效率是多少?
(3)货箱未露出水面时,钢缆绳拉力的功率为多少?
解:
(1)F浮=ρ液V排g=1.0×103kg/m3×50m3×10N/kg
=5×105N
(2)露出水面后:
(3)露出水面后:
由F=
可得:
G动=4F-G物=4×6.25×105N-2×106N=5×105N
露出水面前:
v钢缆=nv物=4×0.1m/s=0.4m/s
P=F’v钢缆=5×105N×0.4m/s=2×105W
(如图所示的是某水上打捞船起吊装置结构示意简图.某次打捞作业中.该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面.已知该货箱体积为50m3,质量是200t.
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起lm,已知此时钢缆拉力F为1×106N,则在此过程中拉力F所做的功是多少?
起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)符货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的,请分析在此过程中,货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑风浪、水流等的影响)
四、课堂运用
1、如图7所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m,在这个过程中
A.拉力F做了150J的功
B.拉力F做了300J的功
C.重力做了600J的功
D.重力做了1200J的功
2、小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图7所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η1、η2。
下列关系
正确的是(忽略绳重及摩擦)
A.F1> F2,η1= η2B.F1> F2,η1> η2
C.F1< F2,η1= η2D.F1< F2,η1> η2
/3、图7是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中
的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为9
00N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N。
圆柱体M高为3m,底面积为20.02m,密度为334.510kg/m。
在绳端拉力F作用下,圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,在这个过程中,拉力F的功率为160W,滑轮组的机械效率为,钢架对定滑轮的拉力为T。
在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M的下表面受到水的压强为p。
不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg。
下列选项中正确的是
A.压强p的最小值为15000Pa
B.拉力T的大小为2700N
C.拉力F的大小为640N
D.滑轮组的机械效率为90%
4.如图所示,工人用滑轮组提升重240N的物体,所用的拉力为150N,物体在5s内匀速上升lm.求:
(1)有用功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力的功率.
5.如图所示,斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力
做了100J的功.求:
(1)运动过程中克服物体的重力做的功;
(2)斜面的机械效率;
(3)推力F的大小.
6、一辆汽车不慎陷入泥坑,司机用图11所示的滑轮组将汽车拖出。
已知整个过程中,水平拉力F是1×104 N,汽车沿水平方向匀速移动了4m,滑轮组的机械效率为80%。
求:
(1)拉力F做的总功;
(2)有用功为多大?
7.随着人们生活水平的逐渐提高,小轿车已经走进了千家万户。
前不久,小明家也新买回来了一辆小汽车,好奇的小明找出了小汽车如下表列出的有关数据:
(g=10N/kg,1L=10-3m3)
小汽车的质量1200kg
小汽车的额定功率90kW
每个轮胎与地面的接触面积500cm2
100km耗油量10L
汽油的密度0.71×103kg/m3
汽油的价格6.25元/L
求:
(1)该小汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多大?
(2)若该小汽车行驶100km,则需耗油多少千克?
(3)假若该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶,请计算该车10s内牵引力所做的功。
8.我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家,图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况。
为分析打捞工作,我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物。
已知正方体实心金属物的体积V=1×10-2m3,密度ρ金=7.9×103kg/m3,ρ水=1×103kg/m3,绳子重力不计。
请问:
⑴若不计摩擦和滑轮重,当金属物始终浸没在水中时,需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升?
⑵若仍不计摩擦,但动滑轮重G0=60N,要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m,求绳子自由端竖直向上拉力的功率;
⑶若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中,该滑轮组的机械效率为94%,问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大?
(计算结果保留整数)
9中国第一艘航母——辽宁舰于2012年9月正式服役.该舰长304m,宽70.5m,满载时排水量67500t,最高航速60km/h.已知海水的密度约为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)满载时该舰受到的浮力?
(2)海面下7m处的舰体受到海水的压强?
(3)辽宁舰在执行任务时,以,40km/h的速度匀速航行5h,若航行时的阻力为1.0×105N,则这一过程中动力所做的功是多少?
10.如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重.不计绳重和摩擦,物体重G1从200N开始逐渐增加,直到绳子被拉断.每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度.图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像.
(1)每个动滑轮重多少牛?
(2)绳子能承受的最大拉力是多少牛?
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少牛?
11.一个工人用如图11所示的滑轮组匀速提升重为2000N的货物,绳端所用拉力为600N,绳子自由端被拉下4m.求:
(取g=10N/kg)
(1)工人做的总功是多少?
有用功是多少?
(2)滑轮组的机械效率多大?
(3)如果工人拉绳的速度是0.4m/s,则工人做功的总功率是多大?
12.某港口起吊体积为0.2m3质量为500kg的密封货箱时不慎落入江中,打捞到货箱后,吊机用绳子将货箱从江底匀速向上提升,求:
(g取10N/kg)
(1)货箱未露出水面时,受到水的浮力是多大?
此时绳子的拉力是多大?
(2)货箱露出水面后,再匀速向上提升了10m,此过程中拉力做了多少功?
(3)货箱被拉上来后放在岸上,已知箱与水平地面间的接触面为0.2m2,求货箱对地面的压强为多少?
13.随着电热水器的不断改进,图l4所示的电热水壶深受人们的喜爱。
它的容积为2L,壶身和底座的总质最是l.2kg,底座与水平桌面的接触面积为250cm2,装满水后水深l6cm。
(ρ水=1.0×l03kg/m3)求:
(1)装满水后水的质量;
(2)装满水后水对电热水壶底部的压强;
(3)装满水后桌面受到的压强。
14杠杆在我国使用久远.古人从水井中提起8kg的水(如图13所示),若人用50N的力把绳拉下2.5m,使水桶上升1m,求:
(1)8kg的水重多少牛?
(2)水桶的容积至少是多少立方米?
(3)这次提水,人做的有用功和总功各是多少焦耳?
(g取10N/kg;水密度为1.0×103kg/m3)
15.在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,图X9-9是圆柱体下降过程中弹簧测力计的读数F随圆柱体下降高度h变化的图象.求:
图X9-9
(1)分析图象可知,圆柱体重力是________N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是________N;
(3)圆柱体的体积是________m3;(4)圆柱体的密度是________kg/m3;
(5)分析图象BC段,可得结论:
物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越_______(填“大”或“小”);
(6)分析图象CD段,可得结论:
_________________________________________________
【中考真题】
12010年广东梅州,26题)如图14所示,物体A的质量m=12kg,在拉力F的作用下,物体A以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为12N,忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力,并且绳子足够长。
求:
(1)物体A与水平面间摩擦力f的大小;
(2)拉力F的大小;
(3)物体A运动10s的过程中,拉力F所做的功。
2013年临沂)16.如图所示,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m。
已知G=18N,F=ION。
这一过程中,不能得到的结论是
A.绳子自由端上升0.4mB.拉力F做功4J
C.动滑轮重为2ND.该动滑轮的机械效率为90%
.(深圳福田)如图某次打捞漂浮于湖面的飞机残片的场景,已知下列信息:
①甲图飞机残片质量为100kg;
②用乙图中所示的滑轮组将其匀速吊起,然后转移到地面上,拉力F=500N;
③转移到地面之后,飞机残片与地面接触面积为5m2;
计算过程中取:
湖水的密度为1×103kg/m3.(g=10N/kg)
求
(1)飞机残片所受浮力;
(2)排开湖水的体积;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)飞机残片对地面的压强.
2015•深圳)同学用滑轮组提升一边长为0.2m的正方体物块,物块质量为20kg,如图所示:
(1)人未拉动细绳时,物块静止在水平面地面上,求对地面的压强?
(g=10N/kg)
(2)当人用125N的力拉动细绳使物体升高1m,求此时的机械效率?
如右图所示,已各斜面长5m,高3m,绳端拉力为50N。
利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。
在此过程中:
(1)物体沿斜面向上运动的速
度为多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
(3)拉力的功和功率
各是多少?
(4)拉力的机械效率是多少?
]
(13深圳)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。
已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。
若人以0.5m/s的速度匀速前行,经过100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
六、课后作业
1.某港口起吊体积为0.2m3质量为500kg的密封货箱时不慎落入江中,打捞到货箱后,吊机用绳子将货箱从江底匀速向上提升,求:
(g取10N/kg)
(1)货箱未露出水面时,受到水的浮力是多大?
此时绳子的拉力是多大?
(2)货箱露出水面后,再匀速向上提升了10m,此过程中拉力做了多少功?
(3)货箱被拉上来后放在岸上,已知箱与水平地面间的接触面为0.2m2,求货箱对地面的压强为多少?
2物体A为实心正方体金属块,边长为10cm,密度为7.9×103kg/m3,将其浸没在水中,物体上表面距水面5cm(上表面与水面平行).若不计绳重和摩擦(g=10N/kg)求:
(1)物体下表面受到水的压强是多少?
(2)物体受到的浮力是多少?
(3)若实际所用的拉力F=46N,则动滑轮的机械效率是多少?
3如图所示,一个质量60kg,底面积为0.1m2的物块,通过滑轮组在25N拉力F作用下做匀速直线运动,水平向右运动了0.4m。
已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍(g取10N/kg)。
求:
(1)物块静止时对水平地面的压强是多少?
(2)拉力所做的功是多少?
(3)该滑轮组的机械效率是多少?
4.建筑工地上,工人们需要将一堆建材运到10m高处,姜荣同学设计安装了如图所示的装置,装置中每个滑轮重100N,工人利用该装置每次提升一件重900N的建材,该工人拉绳子的速度是0.8m/s,在施工过程:
(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?
(2)该装置的机械效率是多少?
(不计绳重和摩擦)
(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作,将该装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定在0.4m/s)。
她到仓库找到了两台电动机,铭牌上的部分数据如下表所示,她要选用其中的一台,请你帮助选择,就你所选的电动机,说明如何使用该装置才能做到合理配置。
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