北师大版初三物理总复习力学三简单机械功和能

1、初三物理总复习初三物理总复习 力学三力学三 简单机械简单机械 功和能功和能 一. 本周教学内容：（总复习）力学三简单机械、功和能 （一）知识梳理 杠杆五要素 杠杆力臂：从支点到力的作用线的距离 杠杆平衡条件及其应用 定滑轮：不省力，可改变力的方向，是等臂杠杆。 1. 简单机械 动滑轮：省一半的力，不能改变力的方向，是L 1 2L 2 的 滑轮 杠杆 1 滑轮组：可省力，也可改变力的方向，且F G 总 ，S nh n 做功的两个必要因素 力对物体做功 功的公式：W FS 概念：表示做功快慢的物理量，单位时间里完成的功 叫功率。 W功率公式：p 或p Fv t 2. 功和功率 单位：1瓦 1焦 /

2、 秒 理想机械：W有 W 总 功的原理 实际机械：W总 W 有 W 额 机械效率： W 有 100% W 总 动能：由运动而具有的能，动能大小决定于物体的质量和速度。 重力势能：由于被举高而具有的能，决定于物体质量和 高度。 3. 机械能势能 弹性势能：由于发生弹性形变而具有的能。 能的转化与守恒 （二）重点技能与要求 （1）会画杠杆示意图，会组装简单的滑轮组。 （2）能运用杠杆平衡条件，辨别实际生活中的杠杆。 （3）会计算功、功率、效率等实际问题。 【典型例题】【典型例题】 例 1. 如图 1 所示的用具都是杠杆的应用。 请画出它们的示意图， 并说明它们所属的杠杆类型。 图 1 分析与解答：

3、分析与解答：镊子由两根杠杆组成，画出其中一根即可（如图 2 所示画出与食指接触的那 根杠杆）。羊角锤是弯曲的杠杆。各用具的杠杆示意图如图2 所示。 图 2 从各用具的杠杆示意图可知， A. 用镊子夹物体时，动力臂 L1小于阻力臂 L2，是费力杠杆； B. 用羊角锤起钉子时，动力臂 L1大于阻力臂 L2，是省力杠杆；C. 用钓鱼杆钓鱼时，动力臂 L1小于阻力臂 L2，是费力杠杆。 画杠杆受力示意图是解决杠杆类机械应用问题的基本功。在画示意图时要注意： （1）先分析实物中哪部分是杠杆以及这个杠杆的形状， 然后将直杠杆用粗实线表示，弯曲 的杠杆用曲线表示。 （2）在杠杆的转动中找出支点。 （3）根据

4、杠杆转动方向确定动力、阻力的方向。动力、阻力的作用点应画在杠杆上，可用 力的示意图表示杠杆受到的力。 （4）用虚线表示力的作用线和力臂。严格按力臂的定义作出动力臂和阻力臂。不能认为支 点到力的作用点的连线是力臂。 （5）在杠杆示意图上，要用字母表示出有关物理量的名称，如：用L 表示力臂、用 O 表 示支点、用 F 表示作用在杠杆上的力等。 例 2. 一重物所受重力 1400 牛，需要用一根承受拉力最大为 400 牛的绳子将它提起。请设计 一提升重物的最简单的滑轮组。忽略摩擦，绳子及动滑轮质量不计。 分析与解答：分析与解答：这是一根绳子绕制滑轮组问题，要根据题目要求设计滑轮组（即合理地确定 动、

5、定滑轮的个数）。 （1） 首先按题目给出的省力要求确定承担总重力的绳子根数n， n=物重 G/绳子自由端的拉 力 F， 按进位取整数的原则， 取 n 为整数， 如果滑轮组已知， 如何判断承担总重的绳子根数为n？ 可用“横线切割法”：在滑轮组图中的动、定滑轮之间的动滑轮上方作一横直线 AB，将动、定 滑轮分开（如图 3 所示和如图 4 所示），则直线 AB 的下方与动滑轮有直接联系的绳子根数即 是承担动滑轮和重物总重力的绳子根数n。 （2）确定绳子固定端的位置， 再按从内到外的顺序沿滑轮缠绕。 因为每个动滑轮要二根绳 子承担（如图 5 所示），则 n 的奇、偶就决定绳子固定端的位置。当n 为偶数

6、时，绳子固定端 要在定滑轮组上（如图6 所示）。当n 为奇数时，绳子固定端要在动滑轮组上（如图4 所示）， 简单地说，按“奇动（滑轮）偶定（滑轮）”的原则确定绳子固定端位置。 （3）由n 确定动滑轮个数 N 动 。因为每个动滑轮要二根绳子承担，所以N 动 部分）。 （4）根据 F 是否改向及 n 的奇、偶确定定滑轮的个数N 定 。 力 F 不改向，由于只有一个动滑轮时 （n=2），不需要定滑轮， 以后每增加一个动滑轮 （n 增加 2），则需增加一个定滑轮。所以当n 为偶数时，N 定 N 动 1。当 n 为奇数时，绳的固 定端在动滑轮组上， 需加一定滑轮改向方能将绳绕向动滑轮。 所以当 n 为奇

7、数时，N 定 N 动 。 力 F 改向，只需在力 F 不改向时设计的滑轮组中增加一个定滑轮即可，即 n 为偶数时 n （取整数 2 N 定 N 动 ，n 为奇数时N 定 N 动 1。 计算本题需要承受总重力的绳子根数n，因 G1400牛 35 . ，所以 n=4。 F400牛 动滑轮个数N 动 n 由于N 定 N 动 1， 本题从 “最简单” 出发， 则N 定 2 1 1 2。 2 （力 F 不改向）。 综上可得如图 5 所示无绳时装置。再按“奇动偶定”的原则（固定端在定滑轮组上）从内 到外绕绳即得图 6。 例 3. 人用 50 牛的力，将重 30 牛的铅球推到 7 米远处，人对铅球所做的功为

8、（） A. 350 焦B. 210 焦 C. 0 焦D. 无法判断 分析与解答：分析与解答：人推铅球时，推力是 50 牛，但铅球从抛出运动到 7 米处的过程中，50 牛的 推力并未作用在物体上， 显然 50 牛的推力与 7 米的距离并不对应。 但题目未说明在推力的作用 下，铅球沿推力方向移动的距离。所以无法计算推力做功。选项D 是正确的。 小结：小结：考虑做功的问题，可按下面三个步骤进行： （1）物体是否受到力的作用。不受力的物体不存在做功的问题。 （2）物体是否运动。不运动的物体也不存在做功问题。 （3）物体受力的方向和运动方向，若这两个方向垂直，则这个力没有做功。 例 4. （2004 年

9、扬州市中考题）桑塔纳2000 轿车的质量是 1.6t，它以 108km/h 的速度在水平 路面上匀速行驶 20min，轿车受到的阻力是车重的0.1 倍。求轿车在这段时间内： （1）发动机的牵引力 F； （2）发动机所做的功 W； （3）发动机的功率 P。（g 取 10N/kg）。 解题思路：解题思路：首先要看清题目，明确物体在“水平路面上匀速行驶”的含义，即轿车发动机 的牵引力 F 与前进的阻力 f，是一对平衡力。利用轿车运动的速度和时间，可求出通过的路程， 运算时要注意单位的统一；运用公式就可求出功与功率。 解：解：（1）因为轿车匀速行驶，所以 F f 01 . mg 01 . 1600kg

10、 10N / kg 1600N （2）因为v 108km/ h 30m/ st 20min 1200s 4 所以s vt 30m/ s1200s 36 . 10 m W Fs 1600N 36 . 104m 576.107J W576.107J 4.8104W （3）P t1200s 例 5. （2004 年河北省中考题）2003 年 10 月 15 日，“神舟”5 号载人飞船在震天的轰鸣声 中腾空而起，飞向太空。完成任务后于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区。返回舱进入 大气层一段时间后，由于受空气阻力做匀速运动。返回舱匀速下降过程中（） A. 重力势能减少，动能增加，内能增加 B. 机械

11、能减少，动能不变，内能增加 C. 重力势能减少，动能增加，内能不变 D. 机械能不变，动能不变，内能增加 解题思路：解题思路：很多同学只要看到物体下落，就以为一定是势能转化为动能，其实这在没有阻 力时才一定成立。物体动能的大小决定于物体的质量和速度的大小，势能的大小决定于物体的 质量和被举高的高度。本题中返回舱的质量是不变的，又是“匀速下降”，即为速度大小不变， 动能不变；“下降”高度减小，势能减少。这是因为在下落过程中，返回舱与大气摩擦，温度 升高，一部分机械能转化为内能所致。 解：解：B。 例 6. （2004 年天津市中考题）如图 7 所示是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸汽压强超过 安全

12、值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一部分，使锅炉内的蒸汽压强减小，已知杠杆重可以忽略不 计，OA 与 AB 长度的比值为 1：3，阀门的面积是 3cm2，要保持锅炉内、外气体的压强差是 12 . 105Pa，试求应将质量为多大的重物挂在杠杆的B 点？（g 取 10N/kg） 图 7 解题思路：解题思路：由图中可看出，此锅炉水温控制装置的物理模型是一个支点在O 处，动力臂为 OA、阻力臂为 OB 的杠杆，动力F pS，阻力为 G。 解：解：此时阀门所受的气体压力为： . 10 Pa 310m 36NF pS 12 根据杠杆平衡条件有： F OA G OB 又因为OB 4OA 36N 1 mg 4 解得：

13、m 0.9kg 例 7. （2004，武汉市中考题）如图8 所示是利用潮汐发电的原理图。左方为陆地和海湾，中 间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次 涨、落潮，四次发电。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电，如图甲 所示；当海湾水位涨至最高时，堵住通道，如图乙所示；落潮至最低水位时，打开通道放水发 542 . 10 kg / m ）电，如图丙所示。（取 g=10N/kg，海水的密度10 以下是某小型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题： 33 图 8 水坝高度 涨潮海湾最高水位 退潮海湾最低水位 （1）当海湾水位涨至最高时，海湾底

14、部所受水的压强是多少？ （2）每次涨潮（或落潮）经过通道水的质量为多少？ （3）试计算每日水流对水轮发电机做了多少功？ （4） 若某次落潮过程中经过通道的水的平均流量为36 . 106m3/ h， 试求这次落潮过程中 水流对水轮发电机做功的平均功率。 解题思路：解题思路：（1）因为知道最高水位，所以易求出海湾底部所受水的压强。 （2）计算的数据较大，一定要用科学计算法。 （3）利用水能发电，发电量为有用功，水流对水轮发电机做的功为总功，利用效率 10% 可算出总功。 （4）这里要设一个辅助量做功的时间来计算，设为常量或变量都可以。 15m 10m 6m 海湾面积 发电机日平均发电量 水轮发电机

15、总效率 4.5106m2 4.4104kWh 10% . 10 kg / m 10N / kg 10m 10 . 10 Pa 解：解：（1）p gh 10 . 10 kg / m 4.510 m (10m 6m) 18 . 10 kg （2）m V Sh 10 336210 335 4.4 104 3.6106J 1584.1012J （3）W 水 01 . （4）取t 1h W 电 WGh10 . 103kg / m3 3.6106m3 4m10N / kg P tt3600s 4 107W 4 104kW 例 8. （2004 年烟台市中考题）小红学习了滑轮之后，用一根绳和一根滑轮，借助木

16、桩设计 出图 9（甲）装置，将船拉上海滩，小明分析后，认为不太合理，请在图9（乙）中画出你的方 法（把绳和滑轮画出来，并标出木桩的位置）。 图 9 解题思路：解题思路：在这里使用滑轮的目的是为了省力，如图甲所示，左边一根绳子，右边两根绳 子，这样的装置不仅不省力，而且费力（需要的动力至少是阻力的两倍）。只要设计成滑轮左 边两根绳子，右边一根绳子，就可达到省力的效果。 解：解：如图 10 所示。 图 10 例 9. （2004 年上海市中考题）某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研 究过程如图 11 所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。 图 11 比较（a）

17、、（b）两图可知：_ 比较（b）、（c）、（d）三图可知：_ 解题思路：解题思路：比较并进行归纳是物理实验中的常用处理方法。比较（a）、（b）两图主要是 找出两图的不同点，比较（b）、（c）、（d）三图主要是找出三图的共同之处。 解：解：使用定滑轮提起重物，能改变用力的方向，但不能省力；使用定滑轮提起重物，沿不 同方向的拉力大小都相等。 例 10. 有一个量程为 10 牛的弹簧测力计， 现用它测量一个大西瓜所受的重力， 其他辅助器材 可任意选用，但不得切割西瓜，请设计2 种方法测出它所受的重力。要求： （1）写出设计方案（或画示意图说明） （2）写出操作步骤和被测的物理量。 （3）写出被测结果

18、的表达式。 分析与解答：分析与解答：一个大西瓜受到的重力大约为几十牛左右， 弹簧测力计的量程为 10 牛，要测 量大西瓜受到的重力可以利用杠杆、滑轮组还可利用浮力。 方法一：方法一： 实验方案：实验方案：如图 121（甲）所示，找一根米尺，使其充当杠杆，西瓜对杠杆的作用力为 阻力，弹簧测力计的拉力为动力，根据杠杆平衡条件就可以测得大西瓜受到的重力。 图 121（甲） 实验步骤：实验步骤： 1. 将米尺一端架在桌上，用网兜将西瓜挂在米尺上，在米尺的另一端用绳通过弹簧测力计向 上提起使米尺在水平位置平衡。 2. 记录支点到网兜、弹簧测力计的距离l1和l2，记录弹簧测力计的示数F 拉 。 结果：结果：根据杠杆平衡条件有Gl1 F 拉 l 2 G l 2F 拉 l 1 方