有关机械效率计算专题与有关密度、压强及浮力的计算1.doc

有关功、机械效率和功率的计算一、复习目标：1、了解各简单机械杠杆、滑轮、斜面的特点2、要做到容易解答简单的关于机械效率的计算3、学会关于机械效率的综合计算二、知识储备：1.对于简单机械来说，提升重物时，克服_所做的功为有用功,实际拉力做的功为_.那么机械效率的计算公式可写作=_.2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是 和 ，计算功的公式W= 。克服重力做功的公式为W= ，克服阻力做功的公式为W= 。3、计算机械效率的公式是 。三、典例解析：1、简单的有关滑轮组的机械效率的计算例1：用如图1所示滑轮组将重6102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2103J，所用的时间为20s。求：（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。跟踪练习：1、如图1是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量为200g，每个滑轮的质量都为50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升10，则人的拉力大小为 N，有用功为 J，额外功为 J，机械效率为 2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？2、有关斜面的机械效率的计算例题：如图所示。斜面长1m，搞0.2m；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，那么：(1)斜面的机械效率是多少?(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?(3)为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议：A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面其中建议_(填番号)可以达到目的；理由是：_跟踪练习：1、如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F=50N，则该装置的机械效率为（ ）2、如图所示，将体积为2.010-3m3的木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4N，松木沿斜面移动1m，上升的高度为30cm。求：（1）松木块的重力。（2）斜面的机械效率。（g=10N/kg，木=0.5103kg/m3）3、关于机械效率的综合计算例3.一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图所示，已知绳的自由端拉力为25N，求石块在上升过程中：（1）石块受到的浮力为多少？（2）绳的自由端拉力做功为多少？（3）动滑轮的机械效率为多少？ （石=3103kg/m3，g=10N/kg）达标测试1、如图3所示，物重G为600N，用滑轮组将重物匀速提升5m，所用的拉力F为250N，滑轮组的机械效率为_；若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 2、一人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上。如图5，汽车车厢高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F沿斜面把重箩筐G=1800N的重物匀速拉到车上。若不计摩擦，拉力F为_N；若实际拉力F=1200N，则该斜面的机械效率是_。3、如图6所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_，滑轮的机械效率是_(不计滑轮重力) 4、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）A功率大的机械，做功一定多 B做功快的机械，功率一定大C效率高的机械，功率一定大 D做功多的机械，效率一定高5、关于机械效率，下列说法正确的是（ ）A.有用功越大，机械的机械效率就越高 B.额外功越大，机械的机械效率就越低C.总功越大，机械的机械效率就越低 D.有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高6、甲乙两机械，甲的机械效率是70、乙的机械效率是50，下列说法中正确的是：A、使用甲机械做功省力 B、甲机械做功快C、相同时间内，甲机械完成的功多 D、乙机械的额外功在总功中占的比例大。7、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图8所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。（1）小红_向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：钩码重（N）弹簧测力计提升的高度（m）有用功（J）总功（J）机械效率20.40.20.2100%（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因_(3)该滑轮组的机械效率实际为_(4)若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将_（选填变大、变小、不变）8、如图9所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求：（1）拉力F；（2）拉力做功的功率；（3）动滑轮的机械效率.10、某人在河岸上，借助岸边的大树，利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸已知滑轮组是由一个定滑轮和两个动滑轮组成的(滑轮和拉绳自重不计)，船的总质量为792103kg，船匀速移动时受到水的阻力是船重的001倍，船受到滑轮组的拉力与人拉绳子的力始终水平，若人的拉力是220N，船靠岸的速度是03mS，(g=10Nkg)求：(1)滑轮组的机械效率(2)人拉绳的功率有关密度、压强及浮力的计算一、复习目标（1）熟记密度压强浮力的计算公式（2）学会有关密度、压强及浮力的计算题的解题方法二、知识储备1、密度的计算公式 变形公式m v 2、压强的计算公式p （适用于所有压强） p （适用于液体压强和密度均匀的柱体对水平面的压强）3、计算浮力的公式有：（1）F浮 G排 （适用于知道液体密度和能知道排开液体的体积时）（2）F浮 （适用于知道物重和弹簧测力计的示数时，探究实验中用得较多） （3）F浮 （适用于漂浮和悬浮的物体）（4）F浮 （适用于知道压力的题目中）三、典例解析 1、有关密度的计算例1、一个容器装满水，总质量为65克，将30克的沙子投入容器中，有水溢出，此时容器及水、沙子的总质量为83克，求沙的密度？ 针对性练习：1、质量0.9千克的水结成冰后，体积增大了0.1升，求：（1）冰的质量是多少？（2）冰的密度是多少？2、纯酒精的密度是0.8103 Kg/m3 ，某工厂生产的酒精要求含水量不超过10%，用抽测密度的方法来检验，则合格产品的密度应在什么范围之内？2、有关压强的计算例2、如图1所示，一梯形截面容器重10N，容器底面积是200cm2 ， 倒入4 Kg水的高度是30cm。（g10N/Kg ）求：（1）容器底所受水的压强（2）容器底所受水的压力（3）容器对桌面的压强 针对性练习：1、通常情况下，物体压在同样的泥地上，如果压强相同则压痕深度相同。野生动物调查员在泥地上发现黑熊刚留下的足印，为了估算黑熊的质量，他把底面积为10 cm2 的容器放在足印旁边的泥地上，再慢慢往容器中倒沙子，直到泥地上出现和黑熊足印相同的痕迹，测出此时装了沙子的容器总质量为1.25Kg，g10N/Kg ，求：（1）装了沙的容器对泥地的压强（2）量出黑熊与地接触的足印痕总面积共800cm2，估算黑熊的质量有多大？2、在日常生活中，为了提高烹煮食物的温度，缩短烹煮的时间，人们利用水的沸点随气压的升高而升高的性质制造出了高压锅。某种规格的高压锅出气口的直径为3.2mm，计算出它的面积为8mm2 ，要使锅内气压达到2个标准大气压，请计算该高压锅应配的限压阀的质量为多少克？（外界气压为1标准大气压，1标准大气压取105 Pa，g10N/Kg ）3、有关浮力的计算例3、将重为4.5N，体积为0.5dm3的铜球浸没在水中后放手，铜球静止后受到的浮力为多少？针对性练习：1、如图2所示的是棱长为0.1m的立方体铝块，它的每个正方形表面的面积是（ ）m2 ，如果它下表面受到水向上的压力是20N，下表面受到水的压强是（ ）Pa，上表面受到水的压强是（ ）Pa，上表面受到水向下的压力是（ ）N，铝块受到水的浮力是（ ）N 。（g10N/Kg）2、用手将一重为6N的物体全部压入水中，物体排开的水重为10N，此时物体受到的浮力为 N；放手后物体将 （填“上浮”、“下沉”或“悬浮”），待物体静止时所受浮力为 N。3、古人称黄河水是“一石水，六斗泥”。创意中学综合实践小组从黄河中取了210-3m3的水，称得质量为2.2kg，由此可知含泥沙的黄河水的密度为 kg/m3。一条货船在黄河中航行时，浸在水中的体积是30m3。船受到的浮力为 N。在码头将货物卸下后，河水对船底压强大小的变化情况是 （本题g取10 N/kg）。4、密度、压强及浮力的综合计算例4、质量为1.5kg的木块，漂浮在水面上，有2/5的体积露出水面则木块所受的浮力为多少？木块的密度为多少？例5、（厦门市2006）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，如图17所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。求：（1）分析图像可知，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）分析图像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_（选填“大”或“小”）；（6）分析图像CD段，可得结论：_。例6.一个重为10N的实心合金球，浸没在水中时，排开了4N的水，则合金球受到水的浮力是多少？若将它放入酒精中静止时，合金球受到的浮力是多少？若将它放入水银中静止时，合金球受到的浮力是多少？（酒精的密度是0.8103 Kg/m3 水银的密度是13.6103 Kg/m3 g10N/Kg ）针对性练习：1、（黄冈市2006）在南极考察中使用的海洋破冰船，针对不同的冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰方法是：接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎。(1)当破冰船航行于海面时，它的排水体积约为1500m3，求船自身的重力。(2)在一次破冰行动中，当船冲到冰面上时，船的排水体积变为原来的三分之一，船与冰层接触面积为5m2，此时破冰船对冰层的压强是多少?(海水的密度取1.0103kgm3)四、达标检测h1、（连云港市2006）李静同学进行了如图所示的实验：她先测量出容器中水深为20cm，然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中（完全浸没时水不会溢出）。实验过程中，她记下弹簧测力计的示数F，并测量出对应情况下容器中水的深度h，实验数据如下表：实验次数12345678F/N1.51.41.31.21.11.01.01.0h/cm20.020.521.021.522.022.522.522.5（g取10N/kg，水1.0103kg/m3）在物块未浸入水中时，水对容器底部的压强为多少？在物块完全浸入水中时，其受到的浮力为多大？分析表中数据变化规律，你能得到什么结论？2、（2005江苏南通）如图所示，放在水平桌面上的圆柱形容器重4N，底面积为100 cm2 ，弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物体，现将物体浸没水中，容器的水面由16cm上升到20cm (g取10N/kg)求：（1）物块放入水中前，容器底受到水的压强是多少？（2）物块的密度是多少？（3）物块受到的浮力（4）物块浸没水中后容器对桌面的压强。 3、（2006玉林市）我们来对物体浮沉现象进行探究把一截圆柱体蜡烛竖直放入水中，发现蜡烛漂浮在水面上(如图19所示)(1)若要使蜡烛处于悬浮状态，应该加入适量的食盐还是加入适量的酒精?请说明理由.(2)蜡烛漂浮在水中时，测得露出水面的体积为总体积的1/10，求蜡烛的密度是多大4、（2006眉山）木块A的体积为500 cm3，质量为300g，用细线拉着浸没于盛水的圆柱形容器中，容器的底面积为100 cm2，容器内水面高度为30 cm，如图所示，求：(1)物体受到的浮力；(2)水对容器底的压强；(3)绳子的拉力T；(4)若剪断绳子后，木块静止时，水对容器底的压强。(g取10N/kg)跟踪练习：一、1、0.5N，0.1J，0.05J，66.72、（1）83.3 （2）66二、1、40 2、（1）10 （2）75三、1、1：5 2、（1）20N，（2）50J （3）80达标测试：180，变大 2。10，5 3。80，300J 4。900N，75 5。5J，80 6。B 7。D 8 D 9。B 10。（1）匀速竖直（2）弹簧测力计提升的高度应是0.5m（3）80（4）变大11（1）100N（2）20W（3）9012（1）66.7，（2）470W（电动机消耗的电能是所做的机械能和产生的热能的和）13（1）3104N，最近（根据杠杆的平衡条件）（2）7104J，50147104Pa，72000J15(1)90，(2)264W（据推导公式P=Fv计算）16（1）60，（2）1500W17参考答案三、1、例1：2.5103kgm3 针对性练习：1：0.9Kg 0.9103kgm3 2：0.8103kgm3 至 0.816103kgm3 之间2、例2：（1）3103 Pa （2）60N（3）2.5103 Pa 针对性练习：1：（1）1.25104 Pa （2） 100Kg 2：80g 3、例3：4.5N 针对性练习：1：0.01 2103 103 10 10 2：10 上浮 6 3：1.1103 3105 变小 4、例4：14.7N 600 kg