6.(2009·河南模拟)一名工人用如图8-13所示的滑轮组提起重450N的重物,绳自由端的拉力为200N,重物在5s内匀速上升了1m.则拉力的功率是_________W,滑轮组的机械效率是__________.
图8-13
5. (2009·广东模拟)如图8-11所示的装置中,若不考虑滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦力,拉力最小的是____。(填A、B、C、D)
图8-11
考点三:功和功率
方法技巧:功和功率是两个完全不同的物理量,其区别如下:
|
功 |
功率 |
概念 |
当物体受力且在力的方向上通过了距离,则力对物体做了功 |
物体在单位时间内完成的功叫功率 |
物理意义 |
表示做功的多少 |
表示做功的快慢 |
影响因素 |
力和距离 |
功和时间 |
公式 |
W=Fs |
P=W/t |
单位 |
焦耳(J) |
瓦特(W) |
(1)判定物体是否做功的方法:①首先明确是哪个力对哪个物体做了功,或哪个施力物体对哪个受力物体做了功;②距离s是否是沿力F的方向移动的距离;③力F在使物体沿着F方向移动s距离过程中,其大小与方向是否变化。
(2)在运用P=W/t进行计算时,功和时间必须要对应起来,不能“张冠李戴”。
(3)根据P=W/t=Fs/t=Fv,如果一个物体受力F,且在力F的作用下匀速直线运动,则力F做功的功率P=Fv。
(4)在进行功率测定时,依据公式P=W/t,所以要测出功W和时间t两个量,而要测功,如果是克服物体重力所做的功,则要测出物体的重力和在重力方向上通过的距离,即G和h。
命题特点:功和功率的计算在中考中经常出现的,一般以填空、选择、实验或计算题的形式出现,分值为5分左右,难度系数约为0.8,主要考查公式的应用。
典型例题:
例3:(2008·宜昌)某同学身高1.8m,体重为70㎏,在迎奥运田径运动会上他参加背跃式跳高比赛,起跳后身体横着越过了1.8m高的横杆(图8-12)。请问: (1)他在跳高的过程中克服重力所做的功约是多少?(人体在站立时重心离地面高度约为身高的0.6倍;g取10N/kg) (2)若他在月球上跳高,所跳的高度与在地球上一样吗?为什么?(月球对物体的引力约为地球对同一物体引力的1/6)
图8-12
答案:(1)运动员的重力:G=mg=70㎏×10N/㎏=700 N
运动员重心上升的高度: h =1.8m-1.8m×0.6=0.72 m
克服重力所做的功: W= G h =700 N×0.72m=504J
(2)不一样 。根据W = G h,同一个人在地球上与在月球上所做的功是一定的,由于G减小,h要增加,所以他在月球上所跳的高度要高些。
解析:(1)人克服重力做的功W=Gh,所以本题要先求出该同学的重力,其中上升的高度h是越过的最高高度减去人原来的重心位置,这是解决第一问的关键;(2)人无论在地球还是月球上,克服重力做的功不变,所以重力与高度h成反比。
规律总结:在求第一问时,一定不要将高度h算成1.8m,应减去原来人的重心高度。
考点巩固:
4. (2009·江苏模拟)如图8-9是某同学扫地的示意图,若将上面的手看作支点,下面的手施加的力看作动力F,请在图中画出动力F和相应的力臂
图8-9
考点二:定滑轮、动滑轮和滑轮组
方法技巧:(1)动滑轮与定滑轮:在不考虑绳子重及滑轮重的情况下,使用定滑轮不省力,无论绳子朝哪个方向拉动,拉力的大小都等于物体的重力。使用动滑轮时,只有拉力的方向竖直向上时,拉力大小才等于物重的一半,即拉力的大小与拉力的方向有关。
(2)滑轮组:①确定承担重物绳子的段数n是一个关键环节,主要看最后一根绳子出自哪个滑轮,如果最后的拉绳出自动滑轮,则绳子都承担了物重;如果最后一根拉绳出自定滑轮,则最后一根绳子不算,其余的绳子承担了重物。②连接:滑轮组的绕线方法可以概括为“偶定奇动”,即当绳子的段数是偶数时,要先连接定滑轮,即第一段绳子要绕到定滑轮上;如果绳子的段数是奇数,则要先连接动滑轮,即第一段绳子要绕在动滑轮上。同时在连接滑轮组时,还要注意最后一段绳子的方向。
命题特点:滑轮组的应用在中考中出现的概率很大,一般以填空、选择、作图、实验或计算题的形式出现,分值为3-5分左右,难度系数约为0.8,主要考查两种滑轮的用法,滑轮组的考查常与功、功率和机械效率结合在一起。
典型例题:
例2:(2008·上海)某小组同学研究动滑轮的使用特点,他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码,如图8-10(a)所示,再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙(G甲<G乙<G丙)缓慢提起相同钩码,如图(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图示的操作和弹簧测力计的示数,然后归纳得出结论。
(1)比较图(a)与(b)[或(a)与(c),或(a)与(d)]两图可得:__________________;
(2)比较图(b)与(c)与(d)三图可得_____。
图8-10
答案:(1)使用动滑轮可以省力,但是不可以改变动力的方向
(2)使用动滑轮缓慢提升相同的重物时,所用动滑轮的重力越小,所用的拉力越小。
解析:(1)比较图(a)与(b)[或(a)与(c),或(a)与(d)]两图可以看出,使用动滑轮提升物体时,弹簧测力计的示数要小,所以说明了使用动滑轮可以省力,但不能改变动力的方向,动力的方向都是竖直向上的;(2)比较图(b)与(c)与(d)三图可以看出,在物体的重力不变的情况下,动滑轮的重力越大,弹簧测力计的示数越大。
规律总结:用动滑轮提升物体时,拉力的大小等于物体与动滑轮总重力(摩擦力不计情况下)的n分之一,n指与动滑轮连接的绳子的段数。
考点巩固:
3.(2009·福州)如图8-8所示,使用中属于费力杠杆的工具是( )
图8-8
2.(2009·黄冈模拟)把正方体甲放在水平地面上,对地面的压强是5.4×105Pa。AB是重力可忽略不计的杠杆,支点为0,且OA:0B =1:2。将正方体甲挂在杠杆的A端,在B端施40N竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,如图8-7所示,此时正方体甲对地面的压强变为1.8×105Pa。下列结果正确的是( )
图8-7
A.当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠杆B端应施加竖直向下的拉力是60N
B.当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠杆B 端应施加竖直向下的拉力是20N
C.正方体甲的重力是240N
D.正方体甲的体积约是9.3×10-6m3
1.(2009·江苏模拟)如图8-6是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时相当于一个 (填“省”或“费”)力杠杆;若箱和物品共重100N,动力臂是阻力臂的5倍,则抬起拉杆的力至少为 N.
图8-6
7.(2009·兰州市)如图8-4所示,重物A是体积为10dm3,密度为7.9 ×103 kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重,要保持平衡,求:
图8-4
(1)作用于绳端的拉力F是多少?
(2)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是多少?
(3)若实际所用拉力为400N,此时该滑轮的效率是多少?(g=10N/kg)
[考点点睛]
考点一:杠杆的五要素及平衡条件
方法技巧:在杠杆的五要素中,最难理解的是力臂。
(1)力臂:①杠杆的力臂从几何上来看是“点”到“直线”的距离,可以理解为:过支点向力的作用线作垂线,支点到垂足的距离叫做力臂。
[注意]力臂指的是从支点到力的作用线(或作用线的反向延长线)的垂直距离,不是到力的作用点的垂直距离。
②画力臂的方法:①确定支点;②画好力的作用线,作用线的延长线要用虚线;③从支点O向力的作用线或延长线作垂线;④标上相应的符号。
(2)杠杆的平衡条件:实验中要先调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是便于测量力臂大小。要多次测量,使结论具有普遍性,其平衡条件为:F1L1=F2L2.
命题特点:力臂的作图杠杆的平衡条件的应用在中考中出现的概率很大,一般以填空、选择、作图或实验题的形式出现,分值为3分左右,难度系数约为0.8,作图的规范性必须要注意。
典型例题:
例1:(2008·钦州)如图8-5所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,杠杆上每格均匀等距,每个都相同.下列四项操作中,会使杠杆右端下倾的是( )
图8-5
①将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一小格
②将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格、
③在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码
④在杠杆的两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码
A.②③ B.②④
C.①③ D.①④
答案:C
解析:若将钩码同时向外移动一小格,则力与力臂的乘积为2×4<3×3,右端会下降,所以①可以;若将钩码同时向内移动一个小格,则力与力臂的乘积为2×2>1×3,杠杆的左端会下降,所以②不可以;若将杠杆的两侧各减一个钩码,则力与力臂的乘积为1×3<2×2,则杠杆的右端会下降,所以③可以;若将两侧同时各加挂一个相同的钩码,则力与力臂的乘积变为3×3>2×4,所以杠杆的左端会下降,所以④不可以。
规律总结:此题考查杠杆的平衡条件,哪边力与力臂的乘积大,杠杆就会向哪端倾斜。
考点巩固
6.(2009·福建惠安)跳绳是一项很好的体育健身活动,经测重力为500N的某同学1 min跳绳120次,每次离地约0.05m(假设每次离地高度相同).
(1) 该同学1 min做功多少焦耳?
(2) 他在这1 min的锻炼中功率是多大?
5. (2008·青岛)回顾实验和探究:
①如图8-3所示,是研究动能大小与什么因素有关的实验。实验中通过 知道动能的大小。 两次实验是为了研究运动与速度的关系。②在研究“牛顿第一定律”时,让小车每次都从斜面 位置由静止滑下,先后滑到 、棉布、木板表面。其中让小车运动状态最难改变的是
表面。
图8-3
4.(2009·江苏省)小强推着小车,30s内在水平地面上匀速前进了15m,则小车的速度为 m/s.如果水平推力为10N,在此过程中小强对小车做的功为 J,功率为 W.
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