北师大版初三物理总复习力学三简单机械功和能.doc

初三物理总复习 力学三 简单机械 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 1. 简单机械 2. 功和功率 3. 机械能（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】 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：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：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、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（取整数部分）。 （4）根据F是否改向及n的奇、偶确定定滑轮的个数。 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，。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为奇数时，。 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为奇数时。 计算本题需要承受总重力的绳子根数n，因，所以n=4。 动滑轮个数。由于，本题从“最简单”出发，则（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（ ） A. 350焦B. 210焦 C. 0焦D. 无法判断 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：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：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：（1）因为轿车匀速行驶，所以 （2）因为 所以 （3） 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：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：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，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：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，阻力为G。 解：此时阀门所受的气体压力为： 根据杠杆平衡条件有： 又因为 解得： 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，打开通道放水发电，如图丙所示。（取g=10N/kg，海水的密度） 以下是某小型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题：图8 （1）当海湾水位涨至最高时，海湾底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，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：（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。 解：（1） （2） （3） （4）取 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：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：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）、（b）两图可知：_ 比较（b）、（c）、（d）三图可知：_ 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：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）写出被测结果的表达式。 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： 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： 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，记录弹簧测力计的示数。 结果：根据杠杆平衡条件有 方法二： 实验方案：利用如图121（乙）所示的滑轮组，可以测得大西瓜受到的重力。 实验步骤： 1. 测量动滑轮受到的重力。 2. 将滑动组按照如图121（乙）所示的方法组装。 3. 用弹簧测力计竖直向上提着物体，记下此时弹簧测力计的示数。 结果：图121（乙） 此题是一道实验设计题，考查我们同学的创新能力，我们同学应在复习的过程中注意培养自己这种解决问题的能力。学会将所学知识运用到实际中，本题也可以利用大西瓜在水中受到浮力，来解决问题。请同学自己设计一下方案。