简单机械--功和能典型例题

精品文档 1欢迎下载 简单机械简单机械 功和能功和能 典型例题解析典型例题解析 例例 1 1 南京市中考试题 利用图 1 6 8 中的滑轮组提升重物A 物体A重 1600 N 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 图 1 6 8 精析精析 考查力 功和机械效率之间的关系 解解 已知 G 1600N 机械效率 80 设提升时 物体上升h 根据图 拉力上升高度为S 4h F 500N 总 有 W W hF Gh 4 4 G 8 04 1600 N 分析物重对机械效率的影响 总 有 W W 额有 有 WW W 有 额 W W 1 1 Gh W额 1 1 若h W额不变 G增大 提高 答案答案 500N 变大 例例 2 2 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 1 m 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 1 m 长 2m 如图l 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 精品文档 2欢迎下载 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W 0 2 物体匀速直线运动 推力F f 摩擦力 20N s 10m 所以 W 20N 10m 200J 3 物体沿重力方向移动的距离为h 重力做的功W Gh 100N 1m 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 W 0 答案答案 1 W 0 2 W 200 J 3 W 100 J 4 W 0 例例 3 3 北京市石景山区试题 用动滑轮将 400N的货物以 0 5m 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 精析精析 题目给了力 距离和速度等多个数据 考查学生面对多个量 能否正确地挑选 出题目所需要的数值 解解 有用功率的概念 P有 G v其中G为物体重 v为物体上升速 t W有 t Gh 度 P有 Gv 400N 0 5m s 200W 扩展 如果求总功率 则有 P总 F v t W总 t Fs v 为拉力F提升速度 在此题中 一个动滑轮 s 2h 所以v 2v 1m s P总 Fv 250N 1m s 250W 通过P有和P总 还可以求出这个动滑轮的机械效率 答案答案 200W 图 1 6 14 例例 4 4 如图 1 6 14 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 10N kg 精析精析 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 解解 已知重力G 89N 以O为支点 杠杆平衡时有 FA OA FB OB FB FA 19 75N 79N OB OA 1 4 物体所受浮力F浮 G FB 89N 79N 10N V排 1 10 3m3 g F 水 浮 kg N10m kg100 1 N10 33 精品文档 3欢迎下载 V物 V排 m 8 9kg g G kg N10 N89 物体密度 8 9 103kg m3 物 V m 33m 101 kg9 8 答案答案 8 9 103kg m3 例例 5 5 西宁市中考试题 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l 6 15 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 A F增大 LF减小 B F减小 LF增大 C G不变 LG减小 D G不变 LG增大 a b 图 1 6 15 精析精析 以O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 解解 设杆OB与水平线夹角为 如图 1 6 15 b 列出杠杆平衡方程 F lF G lG F OB sin G cos F G cot 2 OB 2 1 杠杆抬起过程中 减小 cot 增大 F增大 图 1 6 16 答案答案 A D 例例 6 6 四川省中考试题 如图 1 6 16 金属块M静止置于水平地面上时 对地面 的压强为 5 4 105Pa 轻质杠杆AB的支点为O OA 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 1 8 105Pa 若要使金属块离开地面 那么杠杆A端所挂物体的 精品文档 4欢迎下载 质量应为多少 精析精析 这道题综合了压强 力的平衡 杠杆等知识 解题时 要列出杠杆平衡的方程 对M要作出正确的受力分析 解解 当M单独静置于地面时 M对地面的压强为 p1 S F1 S Mg 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 p2 S F2 S FMg 得 Pa108 1 Pa104 5 5 5 FMg Mg 得 3 Mg F Mg 2Mg 3F F Mg 3 2 此时杠杆平衡 mg OA F OB 代入OA OB 5 3 4kg g 5 F 3 代简并代入 式得 F Mg 3 gkg20 3 2 M 10kg 当金属块离开地面时 M受的拉力F Mg 杠杆平衡时 m g OA Mg OB m M 10kg 6kg 答案答案 6kg OA OB 5 3 例例 7 7 如图 1 6 18 滑轮及绳子的质量和摩擦不计 物体A重G1 木板重G2 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 解解 1 研究绳子 1 2 3 4 上拉力 如图 1 4 18 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 18 精品文档 5欢迎下载 以物体A和板为研究对象 向下受重力为 Gl G2 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 G1 G2 2 以A为研究对象 A受重力G1 拉力F 和持力N 4 21 GG A静止时 Gl F N N G1 F G1 G1 G2 G1 G2 4 1 4 1 4 3 4 1 根据相互作用力大小相等 A对木板的压力 N G1 G2 4 3 4 1 答案答案 1 2 G1 G2 4 21 GG 4 3 4 1 例例 8 8 如图 1 6 19 所示装置 杠杆处于平衡状态 G1 10N AB 4OB 求 G2 不计滑轮重 精析精析 以杠杆平衡条件为基础 正确分析出滑轮上各段绳子的拉力 解解 杠杆AOB平衡时 以O为支点 G1 AO F OB F为B点的拉力 图 1 6 19 F G1 10 30N OB AO OB OB3 重物G2上方有两个动滑轮 每次的拉力均减少一半 所以 F G2 G2 4F 4 30N 120N 答案答案 120N 4 1 例例 9 9 北京市模拟题 如图 1 6 20 m甲 m乙 1 4 甲 2 10 3kg m3 地面对 乙的支持力为F 若将甲浸没于水中 地面对乙的支持力为F 求 F F 精品文档 6欢迎下载 图 1 6 20 设 与甲相连的滑轮为 1 与乙相连的滑轮为 2 分析与滑轮相连的各段绳子的受力情况 滑轮 1 两侧绳子受力大小为 G甲 滑轮 2 两侧绳子受力大小为 G甲 乙静止时 受重力G乙 拉力F1 2G甲和地面支持力F 当甲物体未浸入水中时 地面给乙的支持力为F F G乙 2G甲 F 4G甲 2G甲 2G甲 乙 甲 m m 4 1 乙 甲 G G 4 1 当甲物体浸没于水中时 地面给乙的支持力为F F G乙 2 G甲 F浮甲 G乙 2 G甲 2 水gV甲 2G甲 2 水g 甲 2 10 3kg m3 2 水代入上式 g G 甲 甲 答案答案 F F 2 3 F F 甲 甲 G G 3 2 3 2 例例 1010 如图 1 6 22 把重 250N的物体沿着长 5m 高 1 m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 图 1 6 22 精析精析 根据功的原理 动力做的功为W1 F L 克服重力做的功为W2 Gh 解解 1 不计摩擦时 W1 W2 FL Gh F G 250N 50N L h m5 m1 2 若所用拉力为F 100N时 克服重力做的功为 W2 Gh 250N 1m 250J 动力做的功为 W1 FL 100 N 5 m 500J 斜面的机械效率 50 1 2 W W J500 J250 精品文档 7欢迎下载 答案答案 1 50N 2 50 例例 1111 大连市中考试题 如图 1 4 25 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 25 精析精析 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 解解 已知G 1200N P总 100W vF 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 1 P总 F vF t W总 F 500N F v P总 sm W 2 1000 2 80 总 有 W W Fs Gh hF Gh 3 F G 3N5003 N1200 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 F G动 G 3 1 G动 3F G 1500N 1200N 300N 当G 2400N时 F拉 G动 G 300N 2400N 900N 3 1 3 1 例例 1212 扁担长m 两端物体的重力分别为 G1 500N G2 300N 若不考虑扁担的重力 2 l 人的肩头应在什么位置 扁担才平衡 若扁担两端同时增加 G 100N 的重力 肩头应在什 么位置 解 以肩为支点 前后两物体作用力的力臂分别 11 lll 和 精品文档 8欢迎下载 铁夹 扁担平衡时 有 500NN 1211 llFlF 300 1 l lm 2 mml750 75 0 1 肩头距前面物体 2 扁担两端同时增加 100N 重力后 F1 500 100 N 600N F2 300 100 N 400N F1 1 F2 1 解得1 0 8m 肩头距前面物体 0 8m llll 例例 1313 测 滑轮组机械效率 的实验中所用的测量仪器有 1 画出测量由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组的机械效率装置示意图 2 若动滑轮重 0 5 牛 弹簧秤测量范围是 0 2 5 牛 则实验时 被提起的重物不得 超过 3 为记录本实验的数据 请你设计一个表格 4 实验时 必须使弹簧秤做 运动 答 本实验 1 需要的器材有 a 弹簧秤 b 铁架台 c 刻度尺一把 d 钩码一盒 e 定 滑轮及动滑轮各一个 f2 3 米