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八年级物理《简单机械与功》复习)

发布时间:2013-10-03 12:30:52  

八年级物理 功与机械

一 复习时应注意以下几个问题:

1、抓住主线,掌握知识网络。

“功”是这部分知识的主线,如:做功的两个必要因素;做功的快慢——功率;机械做功中总功的利用率——机械效率。抓住这条主线,条理就清晰了。

2、功率和机械效率是反映机械性能的不同的物理量。因为两个物理量中都有个“率”字,很容易混在一起,其实它们之间没有必然联系。

功率表示做功的快慢,机械效率表示有用功在总功中占的比值的大小。功率大的机械不一定机械效率就高。p机械效率高的机械也不一定功率就大。

不但如此,机械效率高的机械不一定省力。例如:使用定滑轮和动滑轮提升同样的重物,定滑轮的机械效率比动滑轮高,但却不省力。

3

、计算滑轮或滑轮组的功率和机械效率问题时,要明确提升重物所做的功为有用功

,对滑轮组做的功,

即拉绳子的自由端移动时所做的功为总功 。拉力的总

功率可用公式: ,也可用公式P=F·v(其中v表示绳子的自由端移动的速度)。 应特别指出的是重物上升的高度h与绳子的自由端移动的距离S的关系是由机械结构决定。如:动滑轮S=2h,一动一定,绳子固定在动滑轮上的滑轮组,S=3h。

由于重物上升与绳子自由端的移动是同时发生的,因此对应的重物上升的速度与绳子自由端移动的速度的比例关系也是由机械结构决定的,例如:动滑轮绳端移动的速度是重物上升速度的两倍。而这个倍数关系与是否考虑摩擦,考虑机械自重无关。

二 例题解析:

例1、判断下列物体中,哪些属于杠杆( )。

A、夹取物体的镊子 B、拔铁钉的羊角锤 C、杂技演员手中的水流星 D、打气筒中的活塞杆

分析:

杠杆是在动力和阻力作用下,可以绕固定点转动的硬棒。

杂质演员手中的水流星,尽管绕绳的一端转动,但它是软绳,而不是在动力和阻力作用下绕某固定点转动的硬棒。所以它不是杠杆。

打气筒的活塞杆也不是杠杆,尽管是硬棒,但它不是绕某固定点转动,而是上下移动。 夹取物体的镊子可以绕它的上端转动;拔钉子的羊角锤也是弯曲的硬棒,它在拔钉子时,绕与木板接触的那一点转动。所以夹取物体的镊子和羊角锤都是杠杆。

正确的答案是A和B。

例2、图1中所示的杠杆处于平衡状态,若在左端再挂一个同样的钩码,要使杠杆重新恢复平衡,必须( )。

A、在右端也加一个同样的钩码 B、将左端钩码向右移动一小格

C、将右端钩码向右移动一小格 D、将左、右端的钩码都向中间移动一小格。

分析:

认为只要杠杆两侧受力大小相等,杠杆就能平衡,这种看法是不对的。

杠杆的平衡问题,要用杠杆平衡条件解决。

即动力×动力臂=阻力×阻力臂,杠杆才能平衡,

设一个钩码重为G,每一小格长度为L,支点的左侧为阻力,右侧为动力。

当左端加挂一个钩码后,阻力×阻力臂=4G×2L=8GL,

计算各选项中的动力×动力臂为( )。

A、9GL B、4GL C、8GL D、当左右两端钩码都向中间移动一小格后, 动力×动力臂=阻力×阻力臂(都是4GL)。

答案:正确的选项是C和D。

例3、如图2所示,在动滑轮的挂钩上施加一个竖直向下的拉力F,使物体G匀速上升,不计动滑轮的重力,下列结论中正确的是( )。

A、拉力F的大小只是物重G的一半

B、拉力F的大小等于G

C、动滑轮挂钩向下移动h/2时,物体G向上移动2h。

D、物体G向上移动h时,动滑轮向下移动h/2。

分析:

本题中的滑轮组是由一个动滑轮和一个定滑轮组成,由于动力F作用在动滑轮的挂钩上。在不计动滑轮的重力时,F=2G,当物体向上移动h时,动滑轮向下移动h/2。

答案:正确的选项是D。

例4、一根绳子只能承担5000N的力,用它提起1.8×104N的重物,应选什么样的滑轮组?怎样绕线?画出绕线图。

分析:

先利用滑轮组计算拉力的公式F=G总/n算出绳子的段数n。

n= =1.8×104N/5×103N=3.6,

应取4段绳子。由此可以断定应把绳子固定在定滑轮上。再确定滑轮组。

要使用2个动滑轮,才能有4段绳子承担重物。如不改变力的方向,则只要1个定滑轮,如

3(甲)图所示。如果改变用力的方向,则要2个定滑轮,如图3(乙)所示。

说明:

根据实际需要选择滑轮组,解题步骤如下:

(1

)用 算出绳子的段数n。

(2)若n是偶数,绳子固定在定滑轮上,n是奇数,绳子固定在动滑轮上。

(3)先确定动滑轮的个数。若2段或3段绳子,则只需一个动滑轮。若绳子为4段或5段,则需要2个动滑轮。

(4)确定定滑轮个数的方法是:若2段绳子,则只需一个定滑轮,若是3段或4段绳子,只用一个定滑轮不能改变力的方向,用2个定滑轮可以改变力的方向。

(5)绕绳子时,若绳固定在定滑轮上,则应先穿过动滑轮;再绕过定滑轮;

若绳子固定在动滑轮上,应先穿向定滑轮再绕过动滑轮。要先绕里边的小滑轮,再绕到外面的大滑轮,一个滑轮只能穿过一次绳子。

例5、在水平地面上将重150N的木块沿直线向前推动5m,所用的水平推力是40N,撤去推力后,木块又前进了1m后停止。

求:(1)推力做的功?

(2)重力做的功?

(3)若木块在推力作用下,匀速前进的速度是0.5m/s,则推力的功率多大? 分析:

本题考查的是对做功的两个必要因素的理解及是否会在实际问题中计算功和功率。

因为木块的运动方向跟推力方向一致,但跟重力方向垂直,所以推力做了功,重力没做功。 计算推力做功时,推力大小是40N,木块在此推力作用下,沿推力方向通过5m的距离,撤去推力后,木块向前运动1m,此时没有推力,这一段路程中推力做功为零。

(1)所以推力做功W=F·S=40N×5m=200J

(2)重力做功W'=0

(3)求推力的功率有两种方法:

其一:先求推力作用在木块上所用的时间:

t=S/v=5m/0.5m/s=10s

再求功率P=W/t=200J/10S=20W

其二:应用公式P=F·v=40N×0.5m/s=20W

说明:

(1)题中的木块重150N是多余条件,应该予以排除。

(2)求功的步骤是:

对物体先进行受力分析,画出力的示意图。

明确物体的运动方向,算出物体移动的距离S。

判断物体在所求力的方向上是否移动了距离。用公式W=F·S求功。

(3)求功率有两种方法:

用功除以做功时间,即P=W/t;

或用力乘以速度,即P=F·v。

例6、用滑轮组提升重物如图4:已知物重G=810N,若在半分钟内将重物匀

速竖直向 上提高1m,所用的拉力F=300N。

求:(1)滑轮组的机械效率?

(2)拉力的功率?

分析:

求机械效率的问题关键在于明确什么是有用功?什么是总功?

判断什么是有用功:要从机械做功的目的入手,利用滑轮组提重物所做的功就是 有用功,即 。

总功是动力功,它是外力对机械做的功,即拉力F做的功就是总功,(拉力的功率就是总

功率)即总功 。

其中S表示在拉力F作用下,拉力作用点移动的距离。

总功中的S与有用功中的h之间的关系是由机械自身的结构决定的,跟所加的外力F、物重G的大小无关,也与机械效率的高低无关。

本题中S=3h=3m

(1)有用功W有用=Gh,总功W总=FS=F·3h

机械效率:

η=

(2

)拉力的功率:

=90% =900J/30S=30W

例7、如图5所示:等臂杠杆两端各挂一个质量相等的实心铁块和铝块(已知ρ铁>ρ铝),杠杆平衡,若将它们同时浸没在水中,杠杆将( )。

A、仍平衡; B、左端下沉; C、右端下沉; D、无法判 定。

解析:

球未浸没水中之前,杠杆平衡,由杠杆平衡条件得:

没水中时,都要受到浮力。因为两物体质量相同,且

,所以 当两球同时浸

,即铁块的体 ,

(力和力臂乘积小于铝块。浸没水中后,铁块排开水的体积小于铝块,根据阿基米德原理:可得

,即:铁块所受浮力小于铝块所受浮力。由此可得

积的改变量不等)

即:杠杆右端上升,左端下沉。

答案:正确的选项是B。

说明:

判断杠杆二次平衡的问题,比较简便的方法是:只需判断力和力臂乘积的改变量是否相等即

可。

若改变量相等,则杠杆仍平衡,若改变量为增量,则增量大的一端下沉,若改变量为减量,则减量小的一端下沉。

三 过关检测

1、在天平、指甲刀、缝纫机脚踏板中,属于省力杠杆的是_________,费力杠杆的是_________________,等臂杠杆的是_________。

2、某人用600N的力,一脚将重10N的球踢出60m,在球运动60米的过程中,踢力对球做功为( )。

A、3.6×104J B、6×102J C、3.66×104J D、0J

3、功率相同的两辆汽车在平直的路上匀速行驶,在相同时间内通过的路程之比为2:1,则:两车所受的阻力之比为_________,做功之比为__________。

4、用动滑轮匀速提升重400N的物体,绳子自由端的拉力是250N,则动滑轮的机械效率是________。

5、图6中的物体A重100N,通过动滑轮在水平拉力F的作用下,沿水平地面以0.2m/s的速度前进10S,此时弹簧测力计的示数是5N,若不计动滑轮重和测力计重,则( )。

A、物体受到的摩擦力是10N B、物体受到的合力为0

C、拉力做功10J D、拉力的功率为2W

6、1m长的杠杆左端挂GA=80N的物体,右端挂GB=20N的物体,要使杠杆平衡,支点应距左端_________厘米处。如果两端重物各增加重10N的物体,要使杠杆重新平衡,支点应向_______端移动________cm。

7、汽车和货物的总质量是5×103kg,车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶,所受阻力为车重的0.1倍,求:半分钟内牵引力做的功?

答案:

1、答案:指甲刀,缝纫机和脚踏板,天平

2、答案:D

3、答案:1:2,1:1

4、答案:80%

5、答案:A、B、D

6、答案:20,右,5

7、

解:∵车匀速行驶,

∴牵引力 =0.1×5×103kg×9.8N/kg=4.9×103N 汽车的功率P=F·v=4.9×103N×10m/s=4.9×104W

半分钟内牵引力做功:

W=P·t=4.9×104W×30S=1.47×106J

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