初三物理杠杆滑轮及功机械效率经典例题含答案解析.docx
- 文档编号:7801235
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:321.01KB
初三物理杠杆滑轮及功机械效率经典例题含答案解析.docx
《初三物理杠杆滑轮及功机械效率经典例题含答案解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《初三物理杠杆滑轮及功机械效率经典例题含答案解析.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
初三物理杠杆滑轮及功机械效率经典例题含答案解析
杠杆与滑轮
教学目的:
1、巩固杠杆五要素,掌握杠杆平衡条件
2、定滑轮、动滑轮的特点
教学难点:
1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算
2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义
知识点总结:
1、杠杆五要素:
①支点:
杠杆绕着转动的点②动力:
使杠杆转动的力③阻力:
阻碍杠杆转动的力④动力臂:
从支点到动力作用线的垂直距离⑤阻力臂:
从支点到阻力作用线的垂直距离
2、杠杆平衡条件(杠杆平衡原理):
动力X动力臂=阻力X阻力臂,用代数式表示为F1•L仁F2•L2。
式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
3、定滑轮:
工作时,中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
(实质是等臂杠杆)
特点:
不能省力,但能改变力方向
动滑轮:
工作时,轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。
(实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
特点:
可以省力,但不改变力的方向
滑轮组:
由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起
典型例题解析
杠杆与滑轮:
例1:
如图1—6—1(a)所示的杠杆重;不计,0为支点,AO=0.2m当在A点悬吊
一重6N的物体,绳子的拉力F=3N时,杠杆在水平位置平衡,在图中画出拉力矿的力臂
12,力臂12为m
如图1—6—1(b),画出杠杆0A味意图,找到支点0BC为力的作用线,画出力臂
根据杠杆的平衡条件:
G•0A=Fl2
代入数值:
6Nx0.2mF3Nx12
12=2x0.2mF0.4m
答案力臂12如图1—6—1(b),12为0.4m
例2:
杠杆OA在力FAFB的作用下保持水平静止状态,如图1—6—5(a).杠杆的
如图1—6—2(b),画出力Fa的力臂为1a.Fa和0A的夹角为0。
根据杠杆的平衡条
件:
Fa•lA=Fb-OB
Fa•OAsin0=Fb•OB
从图中看出:
0°v0v90°•••Sin0v1
要保持杠杆平衡:
Fa•OA>Fb•OB推得Fa>FbOBOA
答案D
例3:
如图所示,用三个滑轮分别拉同一个物体,沿同一水平面做匀速直线运动,所用的拉
例4:
如图1—6—9所示,物体M放在水平桌面上,现通过一动滑轮(质量和摩擦不计)拉
着M向左匀速运动,此时弹簧测力计(质量可忽略)示数为10N.若在M上加放一物块m可
保持M向左匀速运动,需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力,则F,()
图1—6—9
A.M运动时受到向左的摩擦力
B.加放m前,M受到10N的摩擦力
C.加放m前,M受到20N的摩擦力
D.加放m后,力F',保持10N不变
未加m之前,拉力F与弹簧测力计的示数相同,也为10N.
用动滑轮匀速拉重物,F=f,f=2F=20Nf方向向右.C选项是正确的.
2
加放m后,F'=f,由于M对地面压力增大,所以摩擦力增大,F'也增大,
2
F'>10N.
答案C
功与功率
教学目的:
1.理解功、功率的定义;
2.理解机械效率的定义;
3.掌握增加有用功、提高机械效率的方法;
教学难点:
掌握对一个过程做功的计算,做功过程中的机械效率计算
知识点总结:
1、功的定义:
力与物体在力的方向上通过的距离,公式:
w=f*l,单位J
2、功率:
单位时间内所做的功,公式:
P=w/t,单位:
瓦特,符号w
3、功:
①有用功:
有目的而做的功②无用功:
并非我们的目的但是不得不做的功
4、机械效率:
有用功与总功的比值
例5:
在下述情况中,若物体重100N,则力对物体做了多功?
(1)物体沿着光滑的水平面匀速前进了im求推力对物体做的功.
(2)物体沿水平面匀速前进了10m摩擦力是20N,求拉力做的功.
(3)物体沿光滑斜面滑下,斜面高1m长2m如图I—6—10所示,求重力对物体做的功.
(4)如图1—6—10,物体从斜面上滑下,求支持力对物体做的功.
图1—6—10
精析初中阶段研究力做功,主要指下列几种情况:
第一种:
力和物体运动方向一致,称为力对物体做功.
第二种:
力和物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功.如向上抛出某个物体,重
力方向向下,物体运动方向向上,可以称为克服重力做了功.
第三种:
当某个力和运动方向垂直,则这个力对物体做的功为零.
解
(1)水平面光滑,认为摩擦力为零•物体匀速前进,推力也为零•这时v=0.
(2)物体匀速直线运动,推力F=f(摩擦力)=20N,s=10m所以:
W=20NX10m=200J.
(3)物体沿重力方向移动的距离为h,重力做的功WGh=100NX1m=100J.
(4)如图1—4—10,物体沿斜面运动,支持力方向与运动方向垂直,物体沿支持力方向没有移动,W0.
答案
(1)W0
(2)W200J(3)W100J(4)W0
例6:
利用图1—6—3中的滑轮组提升重物A(物体A重1600N),滑轮组的机械效率为80%当物体匀速提升时,作用在绳端的拉力F为N,如果增大物重,此滑轮组
的机械效率.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
精析考查力、功和机械效率之间的关系.
解已知:
G=1600N,机械效率n=80%
设提升时,物体上升h.
根据图,拉力上升高度为S=4h
分析物重对机械效率的影响
W有W有11
n====
W总W有W额4W额W额
11-
W有Gh
若h、W额不变,G增大,n提高.
答案500N,变大
G=240N拉力F=100N该滑
例7:
图1—6—4所示滑轮组匀速提升物体•已知物重
轮组的机械效率是
图1—6—4
精析此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率.
解有用功:
Wf=Gh=240N•h
h为物体被提升的高度.
总功:
W总=F•s=F•3h=100N-3h
s为拉力移动的距离.
注意:
有3根绳子连在动滑轮上,则S=3h
机械效率:
n=皿=240Nh=240=80%
W总100N3h300
错解有的学生忽略了距离关系,认为总功:
WaF-h=100N-h•按照这个分析,
求得n>100%结果与实际情况不符.
•••W=W<+W额,由于额处功的存在,Wr—定小于W、,n一定v100%
答案80%
例&用动滑轮将400N的货物以0.5n/s的速度匀速提高了2m绳端的作用力是250N,
则有用功的功率是W
W有Gh
解有用功率的概念:
P有=-^=Gh=G-v其中G为物体重,v为物体上升速度.tt
P有=Gv=400Nx0.5m/s=200W
扩展:
如果求总功率,则有:
W总Fs
P总===F•v
tt
v'为拉力F提升速度.
在此题中,一个动滑轮:
s=2h,所以v'=2v=1mis
P总=Fv'=250Nxlmis=250W
通过P有和P总,还可以求出这个动滑轮的机械效率.
答案200W
例9:
如图1—6—5,均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块,每小格距离相等,支
点在O,此时杠杆已处于平衡状态.问:
当下面几种情况发生后,杠杆能否再次平衡?
(1)两边各减去一个铁块;
(2)将两侧铁块向支点方向移一个格;
(3)将两边各一个铁块浸没于水中;
(4)将两侧所有铁块分别浸没于水中;
(5)左侧有两个铁块浸没于煤油中,右侧有一个铁块浸没于水中.(煤油密度亍油=0.8X
33
10kg/m)
图1—6—5
精析对于一个已经平衡的杠杆来说,当某个力或力臂发生变化时,若变化的力X变化的力臂仍相等,则杠杆仍保持平否则,就失去平衡.
解
(1)设一个铁块重G一个格长度为I,当两侧各减去一个.铁块时,对于左端,力x力臂的变化=Gx3l,对于右端,力x力臂的变化=GX4l,可见右端"力x力臂”减少的多,因而杠杆右端上升,左端下沉,杠杆不再平衡.
(2)所设与
(1)相同,
左侧:
力X力臂的变化=4G 右侧: 力x力臂的变化=3GXl 左端力x力臂的变化大,减少的力x力臂大,因此杠杆左端上升,右端下沉,杠杆不再 平衡. (3)当两边各有一个铁块浸没于水中时,设一个铁块受的浮力为F浮,两侧的铁块受的浮力是相同的. 对于左端: “力x力臂”的变化=F浮x31 对于右端: “力x力臂”的变化=F浮x41 比较两端变化,右端变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆右端上升,左端下沉. (4)题目所设与(3)相同, 对于左端: “力x力臂”的变化=4F浮x31=12F浮 对于右端: “力x力臂”的变化=3F浮x41=12F浮・1 比较两端变化是一样的,因而杠杆仍保持平衡. (5)左侧两个铁块浸没于煤油中,设一个铁块体积为V则两个铁块受的浮力为: Fl =匸油g•2V=2匸油gV,右侧一个铁块浸没于水中,铁块受的浮力F2=: : 水gV 左侧: “力x力臂”的变化= F1• -31=6t油gV•1 右侧: “力x力臂”的变化= F2, 41=4-油gV-1 将T 油、T水代入比较得: 左侧 “力x力臂”的变化大, 因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆左端上升,右端下 沉. 答案 (1)杠杆失去平衡,左端下沉; (2)杠杆失去平衡,右端下沉; (3)杠杆失去平衡,左端下沉; (4)杠杆仍保持平衡 (5)杠杆失去平衡,右端下沉. 例10: 如图1—6—6,在一轻杆AB的B处挂一重为89N的物体,把物体浸没在水中, 在A点作用19.75N的向下的力,杠杆可以平衡,已知: OA: OB=4: 1,求物体的密度.(g取10Zkg) 精析在杠杆知识和浮力知识结合,仍以杠杆平衡条件列出方程,只是在分析B端受 力时,考虑到浮力就可以了. 解已知重力G=89N 以0为支点,杠杆平衡时有: FA-0A=FB-OB OA4 Fb=-Fa=x19.75N=79N OB 物体所受浮力 1 F浮=G-Fb=89N-79N=10N 10N 1.0103kg/m310N/kg V物=V排 G89N m=—==8.9kg g10N/kg 物体密度: p,m8.9kgc—c3i/3 : -==吕==8.9x10kg/m V物110m3 33 答案8.9x10kg/m 例11: 一根轻质杠杆可绕O点转动,在杠杆的中点挂一重物G,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F,如图I—6—7(a)所示,力F使杆从所示位置慢慢抬起到水平位置的过程中,力F和它的力臂Lf、重力G和它的力臂Lg的变化情况是() 精析以0为支点,杠杆慢慢抬起过程中,重力大小为G,始终不变,重力的力臂为 Lg从图中看出,Lg增大了.拉力大小为F,从图中看出,拉力的力臂Lf变小了. 解设杆0B与水平线夹角为e,如图1—6—15(b).列出杠杆平衡方程: F•lF=G•lG F•OB-sine=G-0Bcose 2 1 F=G"cote 2 杠杆抬起过程中,e减小,cote增大,F增大 答案AD 5例12: 如图1—6—8,金属块M静止置于水平地面上时,对地面的压强为5.4X10Pa, 轻质杠杆AB的支点为OOA: OB=5: 3,在杠杆的B端,用轻绳将金属块吊起,若在杠杆 的A端悬挂质量为m=4kg的物体时,杠杆在水平位置平衡,此时金属块对地面的压强为 5 1.8x10Pa.若要使金属块离开地面,那么杠杆A端所挂物体的质量应为多少? 解当M单独静置于地面时,M对地面的压强为: P1=E=阻 SS ① 当A端挂m后, B端的绳子也对M产生力F,M对地面的压强: 5.4x105Pa=Mg 5 1.810PaMg-F 得3(hg-F)=Mj 2Mg=3F 2 f=-Mg 3 此时杠杆平衡: ng•OAfF•OB③ M=10kg 代简并代入③式得: f=20kgg=2Mg 33 3 M=-x10kg=6kg 5 答案6kg 50N,人重600N,则人对地面的压力是N.(不计摩擦力) 图1—6—9 精析人对地面的压力大小,取决于人受的力,而人受的力,又与滑轮组绳子上的拉力 F有关. 解滑轮组上承担物重的绳子根数为2•所以滑轮组绳子上的拉力: 1 F=—(G+G动)(G物重,G动: 动滑轮重) 2 1 =-(450N+50N 2 =250N 人受力为: 重力G,绳子的拉力F和地面的支持力N.F+N=G 支持力: N=G-F=600N—250N=350N 根据相互作用力大小相等,人对地面的压力: F'=N=350N 答案人对地面压力350N 例14: 如图1—6—10,滑轮及绳子的质量和摩擦不计,物体A重G,木板重G,要使 木板处于平衡状态,求: (1)绳子对A的拉力多大? (2)A对木板压力多大? 精析分析绳子上的拉力(且同根绳子上的拉力,大小不变),然后以某物为研究对象,列出受力平衡式. 解 (1)研究绳子1、2、3、4上拉力,如图1—4—10,设与A相连的绳子2的拉力为F,则绳子3的拉力也为F,绳子4的拉力为2和3的拉力之和为2F,绳子1的拉力也为2F. 图1—6—10 以物体A和板为研究对象: 向下受重力为: G+G 向上受绳子1、2、3的拉力,大小为: 4F. A和木板处于静止状态: 4F=G+G (2)以A为研究对象: A受重力G,拉力F=Gl+G2和持力N. 4 A静止时,G=F+N N=G—F=G—-G>--G2=? G—丄G 4444 根据相互作用力大小相等,A对木板的压力: N=3G—1G 44 答案(D牛⑵冷卩 例15: 如图1—6—11,把重250N的物体沿着长5m高1m的斜面匀速拉到斜面顶端, (1)若不计摩擦,求拉力; (2)若所用拉力为100N,求斜面的机械效率. 精析根据功的原理,动力做的功为w=F•L,克服重力做的功为W2kGh 解 (1)不计摩擦时: 弘WFL=Gh F=—G=X250N=50N L5m (2)若所用拉力为F'=100N时.克服重力做的功为: W2=Gh=250NX1m=250J 动力做的功为: FL=100Nx5n=500J 斜面的机械效率: n=—2=250J=50% W1500J 答案 (1)50N (2)50% 例: 16: 如图1—6—12所示,物体A的质量为50kg.当力F为100N时,物体A恰能 匀速前进.若物体A前进0.5m所用时间为10s,(不计绳和滑轮重)求: 图1—6—12 (1)物体A的重力. (2)物体A受到的摩擦力. (3)力F做的功. (4)力F做的功率? 解 (1)A的重力: G=ng=50kgx9.8Nkg=490N (2)A匀速前进: f=2F=200N (3)10s,物体A前进: s=0.5m 拉力F向前移动距离: S2=2x0.5mF1m 力F做功: WFFS2=100NX1mr100J (4)力F功率: P=—==10W t10s 答案 (1)490N (2)200N(3)100N(4)10W 求这架起重机的功率? 333 已知: 「=2x10kg/m,t=60sV=5mh=12m 求: 功率P 3334 解物体重: G=ng=? Vg=2x10kg/mx5mx9.8Nkg=9.8x10N 克服物重做的功: 46 WFGh=9.8x10Nx12mF1.76x10J 6 功率: P=WF行7610J t60s 4 =1.96x10W 4 答案1.96x10W 例18: 如图1—4—13所示,用滑轮匀速提起1200N的重物,拉力做功的功率为1000W 绳子自由端的上升速度为2m/s,(不计绳重和摩擦)求: (1)作用在绳自由端的拉力多大? (2)滑轮组的机械效率为多大? (3)若用此滑轮组匀速提起2400N的重物,作用在绳子自由端的拉力为多少? 1—4—13 精析求滑轮组的机械效率关键是搞清有用功和总功.涉及功率时,也同样要区别有用 功率和总功率. 解已知G=1200N,P总=100WVf=2m/s 在分析已知条件时,应注意此时拉力的功率为总功率,速度为拉力F移动的速度 W总 (1)vP总=总=F•vF t F-总- Vf =1000W-500N 2m/s (2)n=—Gh=总=Q=12°°N=80% W总FsF3h3F3^500N (3)当物体重力为G=2400N时,机械效率也要变化,但不计绳重和摩擦时,由前 面给的已知条件,可先求出动滑轮重,由 1 F=—(G动+G 3 G动=3F-G=1500N-1200N=300N 当G=2400N时 11 F拉’=—(G动+G)=—(300N+2400N)=900N 33
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 初三 物理 杠杆 滑轮 机械效率 经典 例题 答案 解析