初中物理杠杆滑轮典型例题解析(文档良心出品).pdf
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1、. word 典型例题解析 例 1 (镇江市中考试题)如图16 1(a)所示的杠杆重;不计,O为支点,AO 0.2m,当在A点悬吊一重6N的物体,绳子的拉力F3N时,杠杆在水平位置平衡, 在图中画出拉力矿的力臂 l2,力臂l2为_m (a) (b) 图 161 如图 161(b) ,画出杠杆OAB示意图,找到支点O,BC为力的作用线,画出力 臂l2 根据杠杆的平衡条件:GOAFl2 代入数值: 6N 0.2m3Nl2 l22 0.2 m0.4 m 答案力臂 l2如图 161(b) ,l2为 0.4m 例 2如图 162(a)是一个均匀直杠杆,O为支点,在A点挂一重10N的物体, 则在B点用 2
2、0N的力,可以使杠杆处于水平平衡状态问:(1)若在C点仍用 20N向下 的力,杠杆能否平衡?(图中每个格距离相等) (2)若在C点用 20N的力,方向不限,讨论杠杆是否可能平衡? 精析 F的力臂大小直接关系到杠杆能否平衡 解(1)力F作用于B点时,杠杆平衡: GAOFOB . word 当力F作用于C点时:GAO10NAO=10N 2OB (a) (b) 图 162 FOC20 N 20B FOCGAO 杠杆不能平衡,C端下沉 (2)根据上面的讨论,若C点用力为20N,但方向不限的话,我们可以采取减小力 臂的方法,使杠杆重新平衡如图1 62(b) 当F斜着用力时,力臂减小为 l2 若此时 F2
3、0N,l2OB大小,则杠杆可以再次平衡 答案不能平衡,可能平衡 例 3(哈尔滨市中考试题)下图中可视为费力杠杆的是(如图l63)() AB . word CD 图 163 精析起重机,l1l2,FlF2为费力杠杆其他:手推车、瓶启子、撬杠均是l1l2, 为省力杠杆 答案A 例 4 (乌鲁木齐市中考试题)如图164(a)所示,杠杆A处挂一重为40N的 物体,杠杆在拉力 F作用下保持平衡O是杠杆的支点请画出拉力F 的力臂 L并写出 杠杆平衡时的表达式 (a)(b) (c)(d) 图 164 如图 164(b)F的力臂为L杠杆平衡时:GOAFL 扩展:若 CBAOOC,当F方向垂直于CB 时,F的力
4、臂为 LOA,FG 当F沿CB方向时,如图164(d) F的力臂为 L,当LOA 时,FG 答案如图 164(b) (d) ,平衡时:GOAFL 例 5(苏州市中考题)杠杆OA在力FA、FB的作用下保持水平静止状态,如图1 65(a) 杠杆的自重不计,O为杠杆的支点,FB的方向与OA垂直,则下列关系式 中一定正确的是() . word AFAOAFBOBBFAOAFBOB C B A F F OB OA DFA OA OBFB (a)(b) 图 165 精析此题是考查学生对杠杆平衡条件的理解和能否正确地找出力臂 如图 165(b) ,画出力FA的力臂为lA,FA和OA的夹角为。根据杠杆的平衡
5、条件:FAlAFBOB FAOA sinFBOB 从图中看出:090 sin1 要保持杠杆平衡:FAOAFBOB,推得FA OA OBFB 答案D 例 6 (长沙市中考试题)在图16 6(a)中,画出使用滑轮组提升重物时,绳子 最省力的绕法 (a)(b) 图 166 . word 如图166(b) ,绳子的绕法为最省力,则应从定滑轮开始绕起,最后承担物重的 绳子根数为4 根 如何求滑轮组绳子上的拉力? (1)使用滑轮组竖直提起重物 第一种情况,在忽略动滑轮重和摩擦及绳重等额外阻力时,绳子自由端拉力:F n G物 如图 166(b) ,n4,F 4 G 第二种情况,不计摩擦和绳重,但考虑动滑轮重
6、拉力:F n GG 动物 如图 166 (b) ,若物体重500N,动滑轮重100N,则拉力:F 4 100500NN 150N 第三种情况, 又要考虑动滑轮重,又要计摩擦等额外阻力,则应从机械效率去考虑求出 拉力 公式推导: 总 有 W W Fs Gh 拉力:F s Gh ,如图 166(b) ,若物体重500N,滑轮组机械效率为70% ,s 4h,则拉力: F s Gh 47.0 500N 178.6N (2)使用滑轮组平拉重物 图 167 如图 167,用滑轮组匀速 拉动物体 A,这时拉力F大小和重量无直接关系 在不计滑轮重,滑轮摩擦等额外阻力时,拉力: F n F n f ,其中 f表
7、示A与地面的 . word 摩力n表示与动滑轮连接的绳子根数设:A重 120N,A与地面摩擦力为30N,则拉力: F 3 30N 10N 例 7 (南京市中考试题) 利用图 1 68 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 168 精析考查力、功和机械效率之间的关系 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S4h 总 有 W W hF Gh 4 F 4 G 8.04 1600N
8、500N 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500N,变大 例 8 (黄冈中考试题)如图169 所示,物体M放在水平桌面上,现通过一动滑 轮 (质量和摩擦不计) 拉着M向左匀速运动, 此时弹簧测力计 (质量可忽略) 示数为 10N 若 . word 在M上加放一物块m可保持M向左匀速运动,需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉 力,则 F () 图 169 AM运动时受到向左的摩擦力 B加放m前,M受到 10N 的摩擦力 C加放m前,M受到 20N的摩擦力 D加放m后,力F,保持 10N不变
9、 精析此题考查学生对平拉滑轮组的受力分析,并考查学生对滑动摩擦力随压力增大而 增大的知识点 未加m之前,拉力 F与弹簧测力计的示数相同,也为 10 N 用动滑轮匀速拉重物, F 2 f ,f2F20Nf方向向右C选项是正确的 加放m后,F 2 f ,由于M对地面压力增大,所以摩擦力增大,F 也增大, F10N 答案C 例 9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l610 所示,求重力对物体 做的功
10、 (4)如图 1 610 ,物体从斜面上滑下,求支持力对物体做的功 . word 图 1610 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 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(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W0 ( 2)物体匀速直线运动,推力Ff(摩擦力) 20N,s10m,所以:W20N 10m 200J (3)物体沿重力方向移动的距离为h,重力做的功 WGh1
11、00N 1m100J (4)如图 1410,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(1)W0 (2)W 200 J(3)W100 J(4)W0 例 10(北京市西城区中考试题)图16 11 所示滑轮组匀速提升物体已知物重 G240N,拉力F100N,该滑轮组的机械效率是 _ . word 图 1611 精析此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率 解有用功:W有Gh240Nh h为物体被提升的高度 总功:W总FsF 3h100N 3h s为拉力移动的距离 注意:有 3 根绳子连在动滑轮上,则 s3h 机械效率: 总 有 W W hN hN
12、 3100 240 300 240 80% 错解有的学生忽略了距离关系,认为总功:W总Fh 100Nh按照这个分析, 求得100% ,结果与实际情况不符 W总W有W额,由于额处功的存在,W有一定小于W总,一定 100% 答案80% 例 11(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 解有用功率的概念:P有 t W有 t Gh Gv其中G为物体重,v为物体上升速度 P有Gv 400N 0.5m/s200W 扩展:如果
13、求总功率,则有: P总 t W总 t Fs Fv v为拉力F提升速度 . word 在此题中,一个动滑轮:s2h,所以v2v1m/s P 总Fv 250N 1m/s250W 通过P有和P总,还可以求出这个动滑轮的机械效率 答案200W 例 12(长沙市中考试题)跳伞运动员从空中匀速下落,人和伞的() A动能增加,重力势能减少,机械能不变 B动能不变,重力势能减少,机械能减少 C动能减少,重力势能增加,机械能增加 D动能不变,重力势能不变,机械能不变 精析从动能、重力势能、机械能的概念出发去分析问题 匀速下落的跳伞运动员,质量和速度不变,动能不变; 下落过程中,相对地面的高度减小,重力势能减少;
14、 机械能动能势能,动能不变,势能减少,机械能减少 答案B 例 13如图 16 12,均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块,每小格距离相等, 支点在O,此时杠杆已处于平衡状态问:当下面几种情况发生后,杠杆能否再次平衡? (1)两边各减去一个铁块; (2)将两侧铁块向支点方向移一个格; (3)将两边各一个铁块浸没于水中; (4)将两侧所有铁块分别浸没于水中; (5)左侧有两个铁块浸没于煤油中,右侧有一个铁块浸没于水中(煤油密度油0.8 10 3kg/m3) . word 图 1612 精析对于一个已经平衡的杠杆来说,当某个力或力臂发生变化时,若变化的力变化 的力臂仍相等,则杠杆仍保持平否则,就失去
15、平衡 解(1)设一个铁块重G,一个格长度为l,当两侧各减去一个 铁块时,对于左端, 力力臂的变化G 3l,对于右端,力力臂的变化G 4l,可见右端“力力臂”减少的 多,因而杠杆右端上升,左端下沉,杠杆不再平衡 (2)所设与( 1)相同, 左侧:力力臂的变化4Gl 右侧:力力臂的变化3Gl 左端力力臂的变化大,减少的力力臂大,因此杠杆左端上升,右端下沉,杠杆不再 平衡 (3)当两边各有一个铁块浸没于水中时,设一个铁块受的浮力为F浮,两侧的铁块受 的浮力是相同的 对于左端:“力力臂”的变化F浮 3l 对于右端:“力力臂”的变化F浮 4l 比较两端变化,右端变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆
16、右端上升,左端下 沉 (4)题目所设与(3)相同, 对于左端:“力力臂”的变化 4F浮 3l12F浮l 对于右端:“力力臂”的变化 3F浮 4l12F浮l . word 比较两端变化是一样的,因而杠杆仍保持平衡 (5)左侧两个铁块浸没于煤油中,设一个铁块体积为V,则两个铁块受的浮力为: F1 油g 2V2油gV,右侧一个铁块浸没于水中,铁块受的浮力F2水g V 左侧: “ 力力臂”的变化Fl 3l6油gVl 右侧: “ 力力臂”的变化F2 4l4油gVl 将油、水代入比较得: 左侧“ 力力臂”的变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆左端上升,右端下 沉 答案(1)杠杆失去平衡,左端下沉;
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