2-4-1 能的转化与能量守恒(2)

第一单元能的转化与能量守恒 2 1 2015 潍坊 下列图中所表示的工具 属于等臂杠杆的是 D 2 2015 宁夏 校工用如图所示的剪刀修剪树枝时 常把树枝尽量往剪刀轴处靠近 这样是为了 A 增大阻力臂 省力B 减小阻力臂 省力C 增大动力臂 方便D 减小动力臂 方便 图14 B 3 2015 台州 使用简单机械可以给人们的生活带来便利 如图所示 旗杆的顶端安装了一个 滑轮 用来改变拉力的方向 定 图15 4 2015 德州 胶棉拖把的主要结构如图甲所示 使用时先将棉头浸泡于水中吸水 再拉动拉手 使之绕O点转动 胶棉拖把将棉头中多余水分挤出后便可清洁地板 请在乙的示意图中按以下要求作图 1 动力F1的力臂l1 2 作用在B点的阻力F2 图16 答案 如答图所示 5 2015 上海 如图所示 小明用98N的拉力在4s内将货物匀速提升2m 不计摩擦和绳子重力 求 图17 1 货物的质量m 2 这段时间内 拉力所做的功W和功率P 答案 1 10kg 2 196J49W 一 杠杆考点1指认杠杆的支点 动力 阻力 动力臂和阻力臂等 a 1 杠杆 如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动 这根硬棒就叫做杠杆 2 杠杆的五要素 1 支点 杠杆绕着转动的点 一般用O表示 2 使杠杆转动的力 F1 3 阻力 阻碍杠杆转动的力 F2 动力 4 动力臂 从支点到动力作用线的距离 l1 5 从支点到阻力作用线的距离 l2 注意 沿力的方向画一条直线 叫力的作用线 力臂是支点到力的作用线的距离 即垂线段的长度 图18 阻力臂 作出力臂的步骤 1 找出 并用O标出来 2 沿动力 阻力的作用方向将力的作用线画出 3 从支点作动力 阻力作用线的 4 用花括号标出支点到垂足的距离 写上相应的符号 l1或l2 即为该力的力臂 支点 垂线 研究杠杆的平衡条件 1 杠杆平衡是指杠杆处于 状态或者 状态 2 实验前 应调节杠杆两端的 使杠杆在 平衡 这样做的目的是 3 结论 杠杆的平衡条件 或杠杆原理 是 静止 匀速转动 平衡螺母 水平位置 方便从杠杆上量出 F1l1 F2l2 力臂 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 人的头颅 等臂杠杆点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用 杠杆的支点在脊柱顶端 支点前后各有肌肉 头颅的重力是阻力 支点前后的肌肉所用的力是动力 支点前后的肌肉配合起来 有的收缩有的拉长形成低头仰头动作 2 人的手臂 费力杠杆人的手臂绕肘关节转动 可以看成是由肌肉和手臂骨骼组成的杠杆在转动 肘关节是支点 肱二头肌肉所用的力是动力 手拿的重物的重力是阻力 3 走路时的脚 省力杠杆起脚时 脚就是一个杠杆 脚掌根是支点 人体的重力就是阻力 腿肚肌肉产生的拉力就是动力 二 滑轮 等臂 2 注意 组装滑轮组时 首先根据公式n G物 G动 F求出承重绳的股数 然后根据 奇动偶定 的原则 结合题目的具体要求组装滑轮组 使用滑轮组时 滑轮组用n段绳子拉物体 拉物体所用的力F就是物重的n分之一 即F n表示拉物体的绳子数 G n 类型之一理解杠杆平衡条件 2015 衢州 如图所示为水平桌面上的圆形玻璃转盘 转盘半径为50cm 在水平力作用下能绕转盘中心O点自由转动 转动时可视为杠杆 甲在A点施加一个大小为20N的水平力FA 想让转盘转动 对面的乙在距O点40cm处的B点同时施加一个水平力 想让转盘反方向转动 乙应沿图中 选填 F1 F2 F3 或 F4 方向施加一个至少为 的力 才可能达到目的 假设只有甲 乙两人对转盘施力 忽略其他力对转动的影响 图20 F2 25N 2015 广州 AC硬棒质量忽略不计 在棒的B C两点施加力F1 F2 F2的方向沿OO 线 棒在如图所示位置处于静止状态 则 C 图21 类型之二杠杆的动态平衡分析 2015 丽水 随着智能手机的普及 低头看手机的 低头族 越来越多 那么 颈椎承受的压力跟低头的角度有什么关系 科研人员进行了研究 制作头部模型 如图甲所示 头部可绕支点O 颈椎 转动 转动角度通过固定在上面的量角器测量 将一个小球挂在模型内 其重为5N模拟头部的重力 头部后面绑一根绳子模拟肌肉 绳子上系一测力计 支点 颈椎 承受的压力约为头部重力和绳子拉力之和 实验数据如下表 甲乙图22 1 分析表中数据 可得出结论是 2 该头部模型相当于绕O点转动的杠杆 如图乙 当低头角度增加时 头部重心向左移动 拉力F的力臂变小 请分析拉力F变大的原因 3 下列措施中 有利于保护颈椎的是 A 不要长时间低头看手机B 适当抬高手机屏幕 减小低头角度C 低头看书久了应适当抬头 以缓解颈椎承受的压力 颈椎承受的压力随着低头角 角度的增大而增大 根据杠杆平衡条件可知 Gl1 Fl2 当低头角 度增大时 l1增大 G不变 l2减小 故F增大 ABC 解析 1 由表格数据可知 低头角度越大 颈椎承受的压力越大 2 由图乙知 根据杠杆平衡条件 G l1 F l2 由于重力是竖直向下的 当低头角度变大时 重力的力臂越大 则力F越大 3 由于低头会使颈椎所受压力变大 且角度越大 颈椎所受压力越大 所以要保护颈椎 不能长时间低头看手机 可适当抬高手机屏幕 减小低头角度 且低头看书久了应适当抬头 以缓解颈椎承受的压力 ABC均正确 用如图所示的杠杆提升重物 设作用在A端的力F始终与杆垂直 那么 在将重物提升到水平处的过程中 力F的大小将 A 逐渐变小B 先变小 后变大C 逐渐变大D 先变大 后变小 解析 由题知 当慢慢提升重物时 重力 阻力 不变 阻力臂增大 水平时最大 动力臂不变 即 G不变 l1不变 l2增大 Fl1 Gl2 力F逐渐变大 故选C 图23 C 类型之三理解滑轮与滑轮组的作用 2015 河南 如图所示为小聪为拉船靠岸而设计的甲 乙两种方案 若拉船的力需要很大 则应选用 方案 选填 甲 或 乙 因为采用这种方案可以 不计机械的自重及摩擦 解析 甲的拉力是作用在船上的拉力的一半 而乙的拉力是作用在船上的拉力的二倍 图24 甲 省力 2015 郴州 如图所示 用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A 使物体A沿水平方向移动了一段距离s 在此过程中拉力F做的功为 A FsB GsC 2FsD G F s C 图25 没有注意支点的选择致错如图所示 用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块 若撬棒C点受到石块的压力是1800N 且AB 1 8m BD 0 6m CD 0 4m 则要撬动该石块所用的最小的力应不小于 图26 A 600NB 400NC 200ND 150N 错解 选A 析错 上述解答错误在于虽然注意到求最小力问题时应考虑到力臂最大 但想当然将D点作为支点 实际上求最小力问题时考虑力臂最大 除关注作用力方向外 还应考虑作用点离支点最远 而支点的灵活选择又是影响力臂大小的一个重要因素 且本题中还有一个可能的支点B点易被忽略 正解 选C以B点为支点 则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向上 此时 AB为动力臂 BC为阻力臂 如图答图所示 因而求撬动石块所用的最小力 F1 F2 CB AB 1800N 0 2m 1 8m 200N 如图所示 在竖直向上大小为10N的力F的作用下 重物A沿竖直方向匀速上升 已知重物A上升速度为0 2m s 不计滑轮重 绳重