教案力學(xué)綜合計(jì)算.doc

教 案教師：郭鵬 學(xué)生：_ 上課時(shí)間：_重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容：多個(gè)力的平衡結(jié)合杠桿平衡條件類(lèi)型題的解答 滑輪組機(jī)械效率功率的計(jì)算浮力.壓強(qiáng).杠桿平衡條件綜合應(yīng)用1. 如圖21所示，某校課外小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。其中重100g的浮球固定在橫桿AB右端（B為浮球的中心），桿AB能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且OB是OA長(zhǎng)度的4倍。橫桿AB左端壓在厚為1cm的進(jìn)水閥門(mén)C上，進(jìn)水口的橫截面積為4cm2。閥門(mén)C正好堵住進(jìn)水口時(shí)，水箱內(nèi)停止蓄水，桿AB在水平位置，且浮球剛好有的體積露出水面。進(jìn)水口距箱底30cm，水箱內(nèi)溢水管長(zhǎng)為40cm，水槽與水箱的水面高度差為1.2m。閥門(mén)D是一個(gè)重為50g，橫截面積為30cm2的排水閥門(mén)，其厚為1cm，用金屬鏈將其與水箱頂部排水按鈕相連，當(dāng)按動(dòng)按鈕時(shí)，鐵鏈向上拉起排水閥門(mén)D使其打開(kāi)，水箱排水。（其中閥門(mén)C、直桿AC、橫桿AB的重力均忽略不計(jì)）。（g取10N/kg）求： （1）進(jìn)水口處所受水槽的水向上的壓力； （2）停止蓄水時(shí)浮球所受的浮力；浮球的體積； （3）要打開(kāi)排水閥門(mén)D，鐵鏈給它的拉力至少是多少？2. 育紅學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)沖刷廁所的水箱模型，這種水箱模型能把自來(lái)水管供給的較小流量的水儲(chǔ)存到一定量后，自動(dòng)開(kāi)啟放水閥門(mén)，沖刷便池中的污物。圖21是這種水箱模型的主要部件的截面示意圖。圖中水箱A是一個(gè)邊長(zhǎng)為50cm的正方體；浮筒B是一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的空心圓柱體，其底面積為，高為35cm；放水閥門(mén)C是一個(gè)質(zhì)量可忽略的圓柱體，其底面積為，厚度d為1.5cm；放水閥門(mén)C能將排水管口恰好蓋嚴(yán)，閥門(mén)上固定一根輕繩與浮筒B相連，繩的長(zhǎng)度為10cm。請(qǐng)你計(jì)算出水箱中的水深H至少為多少時(shí)，浮筒B剛好能將放水閥門(mén)C打開(kāi)？3. 在學(xué)?？萍荚禄顒?dòng)中，科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)小型鍋爐，其部分結(jié)構(gòu)如圖28所示。 下面是對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)的介紹：調(diào)控水箱高1.5m，其中帶有浮球C的橫桿ODC（C為浮球的中心）能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，DC=28cm，OD=2cm；“T”型閥門(mén)B下部不計(jì)粗細(xì)的直桿與ODC桿相連，ODC桿處于水平時(shí)閥門(mén)B堵住進(jìn)水口；圓柱體A是鍋爐的安全閥，其底面積為10，加熱過(guò)程中安全閥堵住出氣孔，調(diào)控水箱與鍋爐爐體始終連通，當(dāng)鍋爐內(nèi)氣壓超過(guò)Pa時(shí)，圓柱體A被頂起，排出部分蒸汽。 已知外界大氣壓為Pa。（不考慮閥門(mén)B、橫桿ODC及浮球受到的重力，g取10N/kg）根據(jù)以上介紹和已知條件解決下列問(wèn)題： （l）為保證鍋爐安全，圓柱體A的質(zhì)量不能超過(guò)多少？ （2）若“T型閥門(mén)B受到向下的壓力為30N時(shí)，ODC桿處于水平平衡，此時(shí)浮球C浸入水中的體積是多少？ （3）按照這個(gè)設(shè)計(jì)，在鍋爐加熱后，將出現(xiàn)一些問(wèn)題。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明其中一個(gè)較嚴(yán)重的問(wèn)題。機(jī)械效率綜合計(jì)算1. 如圖23所示，小強(qiáng)使用滑輪組勻速提升重為800N的物體A時(shí)，他對(duì)地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為3000Pa。已知小強(qiáng)的體重為620N，他每只腳與地面的接觸面積為200cm2。若不計(jì)繩重和摩擦。求： （1）小強(qiáng)對(duì)繩子的拉力； （2）動(dòng)滑輪所受重力； （3）此時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率； （4）小強(qiáng)使用此滑輪組最多能提起多重的物體。2如圖19所示，質(zhì)量為70kg的工人站在水平地面上，用帶有貨箱的滑輪組把貨物運(yùn)到高出。第一次運(yùn)送貨物時(shí)，放入貨箱的貨物質(zhì)量為160kg，工人用F1勻速拉繩的功率為P1，貨箱以0.1m/s的速度勻速上升，地面對(duì)工人的支持力為N1。第二次運(yùn)送貨物時(shí)，放入貨箱的貨物質(zhì)量為120kg，工人用力F2勻速拉繩，貨箱以0.2m/s的速度勻速上升，地面對(duì)工人的支持力為N2，滑輪組機(jī)械效率為2。N1與N2之比為15:19。（不計(jì)繩重及滑輪摩擦，g取10N/kg）貨箱求：（1）貨箱和動(dòng)滑輪的總質(zhì)量m；（2）功率P1；（3）機(jī)械效率2。FCABB圖 22電動(dòng)機(jī)3圖22是居民樓電梯結(jié)構(gòu)的截面示意圖。A為電梯廂，廂底有兩個(gè)動(dòng)滑輪B，其功能相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)滑輪，使用兩個(gè)動(dòng)滑輪的好處是能幫助電梯保持穩(wěn)定。C為配重，起平衡作用。在拉力F作用下電梯廂能在電梯井中沿豎直通道上下運(yùn)行?，F(xiàn)有10個(gè)人同時(shí)乘坐電梯（每個(gè)人的質(zhì)量均按60kg計(jì)算），電梯廂以0.5m/s的速度勻速上升時(shí)，拉力為F1，F(xiàn)1的功率P1為10kW，動(dòng)滑輪B的機(jī)械效率為1；電梯運(yùn)行了12m后，從電梯中下去了5個(gè)人，此后電梯廂以0.5m/s的速度勻速上升時(shí)，拉力為F2，F(xiàn)2的功率為P2，動(dòng)滑輪B的機(jī)械效率為2。（不計(jì)繩重及滑輪摩擦，g取10N/kg）求：（1）1：2；（2）拉力F2的功率P2。4.磅秤上有一個(gè)重1500N的木箱，小明站在地上，想用如圖29（甲）所示的滑輪組把這個(gè)木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒(méi)有提起，此時(shí)磅秤的示數(shù)為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖29（乙）所示，再去提這個(gè)木箱。當(dāng)木箱勻速上升時(shí)，小明對(duì)地板的壓力為100N，不計(jì)軸摩擦和繩重，取g10N/kg。求小明的體重和提升木箱時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。圖30MOAB5.如圖30所示，一正方體合金塊M的邊長(zhǎng)為20cm，把它掛在以O(shè)為支點(diǎn)的輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)處，一個(gè)重為640N的人在杠桿的B點(diǎn)通過(guò)定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)M對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.1104Pa，人對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.45104Pa；若把M浸沒(méi)于水中(M與容器底不接觸)，人用力F2仍使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)人對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.15104 Pa；已知人單獨(dú)站在水平地面上，對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.6104 Pa（g取10N/kg）求：（1）力F1的大?。唬?）合金塊M的密度；（3）當(dāng) M浸沒(méi)于水中時(shí)，若剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容 器底，則M對(duì)容器底的壓強(qiáng)為多大6.某橋梁施工隊(duì)的工人用如圖24所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工件。已知工件的質(zhì)量為100kg工人的質(zhì)量為70kg。工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對(duì)地面的壓力之比為15：2，工件在水中時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為60% 。若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg 。求：（1）工件浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力浮 ；（2）工件完全打撈出水面后，滑輪組的機(jī)械效率2 ；（3）工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升，工人拉繩的功 率P2。7.如圖是一個(gè)上肢力量健身器示意圖。配重A受到的重力為1200N，其底面積為5102m2. B、C都是定滑輪，D是動(dòng)滑輪；杠桿EH可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OE：0H2：5。小成受到的重力為600N，他通過(guò)細(xì)繩在H點(diǎn)施加豎直向下的拉力為T(mén)1時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小成對(duì)地面的壓力為F1，配重A受到的拉力為FA1，配重A對(duì)地面的P1