初中物理簡單機(jī)械,功和能(典型例題解析教師)

1、功和功率典型例題解析例1如圖162（a）是一個均勻直杠桿，O為支點(diǎn)，在A點(diǎn)掛一重10N的物體，則在B點(diǎn)用20N的力，可以使杠桿處于水平平衡狀態(tài)問：（1）若在C點(diǎn)仍用20N向下的力，杠桿能否平衡?（圖中每個格距離相等）（2）若在C點(diǎn)用20N的力，方向不限，討論杠桿是否可能平衡?精析F的力臂大小直接關(guān)系到杠桿能否平衡解（1）力F作用于B點(diǎn)時，杠桿平衡：GAOFOB當(dāng)力F作用于C點(diǎn)時：GAO10NAO=10N2OB（a）（b）圖162FOC20 N20 B FOCGAO杠桿不能平衡，C端下沉（2）根據(jù)上面的討論，若C點(diǎn)用力為20N，但方向不限的話，我們可以采取減小力臂的方法，使杠桿重新平衡如圖162

2、（b）當(dāng)F斜著用力時，力臂減小為l2若此時F20N，l2OB大小，則杠桿可以再次平衡答案不能平衡，可能平衡 例2（南京市中考試題）利用圖168中的滑輪組提升重物A（物體A重1600 N），滑輪組的機(jī)械效率為80%，當(dāng)物體勻速提升時，作用在繩端的拉力F為_N，如果增大物重，此滑輪組的機(jī)械效率（選填“變大”、“變小”或“不變”）圖168精析考查力、功和機(jī)械效率之間的關(guān)系解已知：G1600N，機(jī)械效率80%設(shè)提升時，物體上升h根據(jù)圖，拉力上升高度為S4hF500N分析物重對機(jī)械效率的影響若h、W額不變，G增大，提高答案500N，變大例3（黃岡中考試題）如圖169所示，物體M放在水平桌面上，現(xiàn)通過一動

3、滑輪（質(zhì)量和摩擦不計(jì)）拉著M向左勻速運(yùn)動，此時彈簧測力計(jì)（質(zhì)量可忽略）示數(shù)為10N若在M上加放一物塊m可保持M向左勻速運(yùn)動，需在繞過動滑輪的繩子的自由端施加一拉力，則F（）圖169AM運(yùn)動時受到向左的摩擦力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不變精析此題考查學(xué)生對平拉滑輪組的受力分析，并考查學(xué)生對滑動摩擦力隨壓力增大而增大的知識點(diǎn)未加m之前，拉力F與彈簧測力計(jì)的示數(shù)相同，也為10 N用動滑輪勻速拉重物，F(xiàn)，f2F20Nf方向向右C選項(xiàng)是正確的加放m后，F(xiàn)，由于M對地面壓力增大，所以摩擦力增大，F(xiàn)也增大，F(xiàn)10N答案C例4在下述情況中，若物

4、體重100N，則力對物體做了多功?（1）物體沿著光滑的水平面勻速前進(jìn)了1 m，求推力對物體做的功（2）物體沿水平面勻速前進(jìn)了10m，摩擦力是20N，求拉力做的功（3）物體沿光滑斜面滑下，斜面高1 m，長2m，如圖l610所示，求重力對物體做的功（4）如圖1610，物體從斜面上滑下，求支持力對物體做的功圖1610精析初中階段研究力做功，主要指下列幾種情況：第一種：力和物體運(yùn)動方向一致，稱為力對物體做功第二種：力和物體運(yùn)動方向相反，可以稱為克服某個力做功如向上拋出某個物體，重力方向向下，物體運(yùn)動方向向上，可以稱為克服重力做了功第三種：當(dāng)某個力和運(yùn)動方向垂直，則這個力對物體做的功為零解（1）水平面光

5、滑，認(rèn)為摩擦力為零物體勻速前進(jìn)，推力也為零這時W0（2）物體勻速直線運(yùn)動，推力Ff（摩擦力）20N，s10m，所以：W20N10m200J（3）物體沿重力方向移動的距離為h，重力做的功WGh100N1m100J（4）如圖1410，物體沿斜面運(yùn)動，支持力方向與運(yùn)動方向垂直，物體沿支持力方向沒有移動，W0答案（1）W0（2）W200 J（3）W100 J（4）W0例5（北京市西城區(qū)中考試題）圖1611所示滑輪組勻速提升物體已知物重G240N，拉力F100N，該滑輪組的機(jī)械效率是_圖1611精析此題主要考查是否會計(jì)算滑輪組的有用功、總功和機(jī)械效率解有用功：W有Gh240Nhh為物體被提升的高度總功：

6、W總FsF3h100N3hs為拉力移動的距離注意：有3根繩子連在動滑輪上，則s3h機(jī)械效率：80%錯解有的學(xué)生忽略了距離關(guān)系，認(rèn)為總功：W總Fh100Nh按照這個分析，求得100%，結(jié)果與實(shí)際情況不符W總W有W額，由于額處功的存在，W有一定小于W總，一定100%答案80%例11（北京市石景山區(qū)試題）用動滑輪將400N的貨物以0.5m/s的速度勻速提高了2m，繩端的作用力是250N，則有用功的功率是_W精析題目給了力、距離和速度等多個數(shù)據(jù)考查學(xué)生面對多個量，能否正確地挑選出題目所需要的數(shù)值解有用功率的概念：P有Gv其中G為物體重，v為物體上升速度P有Gv400N0.5m/s200W擴(kuò)展：如果求總

7、功率，則有：P總Fvv為拉力F提升速度在此題中，一個動滑輪：s2h，所以v2v1m/sP總Fv250N1m/s250W通過P有和P總，還可以求出這個動滑輪的機(jī)械效率答案200W例6（長沙市中考試題）跳傘運(yùn)動員從空中勻速下落，人和傘的（）A動能增加，重力勢能減少，機(jī)械能不變B動能不變，重力勢能減少，機(jī)械能減少C動能減少，重力勢能增加，機(jī)械能增加D動能不變，重力勢能不變，機(jī)械能不變精析從動能、重力勢能、機(jī)械能的概念出發(fā)去分析問題勻速下落的跳傘運(yùn)動員，質(zhì)量和速度不變，動能不變；下落過程中，相對地面的高度減小，重力勢能減少；機(jī)械能動能勢能，動能不變，勢能減少，機(jī)械能減少答案B例7如圖1612，均勻杠桿

8、下面分別掛有若干個相同的鐵塊，每小格距離相等，支點(diǎn)在O，此時杠桿已處于平衡狀態(tài)問：當(dāng)下面幾種情況發(fā)生后，杠桿能否再次平衡?（1）兩邊各減去一個鐵塊；（2）將兩側(cè)鐵塊向支點(diǎn)方向移一個格；（3）將兩邊各一個鐵塊浸沒于水中；（4）將兩側(cè)所有鐵塊分別浸沒于水中；（5）左側(cè)有兩個鐵塊浸沒于煤油中，右側(cè)有一個鐵塊浸沒于水中(煤油密度油0.8103kg/m3 圖1612精析對于一個已經(jīng)平衡的杠桿來說，當(dāng)某個力或力臂發(fā)生變化時，若變化的力變化的力臂仍相等，則杠桿仍保持平否則，就失去平衡解（1）設(shè)一個鐵塊重G，一個格長度為l，當(dāng)兩側(cè)各減去一個鐵塊時，對于左端，力力臂的變化G3l，對于右端，力力臂的變化G4l，可

9、見右端“力力臂”減少的多，因而杠桿右端上升，左端下沉，杠桿不再平衡（2）所設(shè)與（1）相同，左側(cè)：力力臂的變化4Gl右側(cè)：力力臂的變化3Gl左端力力臂的變化大，減少的力力臂大，因此杠桿左端上升，右端下沉，杠桿不再平衡（3）當(dāng)兩邊各有一個鐵塊浸沒于水中時，設(shè)一個鐵塊受的浮力為 F浮，兩側(cè)的鐵塊受的浮力是相同的對于左端：“力力臂”的變化F浮3l對于右端：“力力臂”的變化F浮4l比較兩端變化，右端變化大，因?yàn)樗芨×Ψ较蚴窍蛏系模蚨軛U右端上升，左端下沉（4）題目所設(shè)與（3）相同，對于左端：“力力臂”的變化4F浮3l12F浮l對于右端：“力力臂”的變化3F浮4l12F浮l比較兩端變化是一樣的，因而杠

10、桿仍保持平衡（5）左側(cè)兩個鐵塊浸沒于煤油中，設(shè)一個鐵塊體積為V，則兩個鐵塊受的浮力為：F1油g2V2油gV，右側(cè)一個鐵塊浸沒于水中，鐵塊受的浮力F2水g V左側(cè)：“力力臂”的變化Fl3l6油gVl右側(cè)：“力力臂”的變化F24l4油gVl將油、水代入比較得：左側(cè)“力力臂”的變化大，因?yàn)樗芨×Ψ较蚴窍蛏系?，因而杠桿左端上升，右端下沉答案（1）杠桿失去平衡，左端下沉；（2）杠桿失去平衡，右端下沉；（3）杠桿失去平衡，左端下沉；（4）杠桿仍保持平衡（5）杠桿失去平衡，右端下沉圖1614例8如圖1614，在一輕桿AB的B處掛一重為89N的物體，把物體浸沒在水中，在A點(diǎn)作用19.75N的向下的力，杠桿可

11、以平衡，已知：OAOB41，求物體的密度（g取10N/kg）精析在杠桿知識和浮力知識結(jié)合，仍以杠桿平衡條件列出方程，只是在分析B端受力時，考慮到浮力就可以了解已知重力G89N以O(shè)為支點(diǎn)，杠桿平衡時有：FAOAFBOBFBFA19.75N79N物體所受浮力F浮GFB89N79N10NV排1103m3V物V排m8.9kg物體密度：8.9103kg/m3答案8.9103kg/m3圖1616例9（四川省中考試題）如圖1616，金屬塊M靜止置于水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)為5.4105Pa，輕質(zhì)杠桿AB的支點(diǎn)為O，OAOB53，在杠桿的B端，用輕繩將金屬塊吊起，若在杠桿的A端懸掛質(zhì)量為m4kg的物體時，杠

12、桿在水平位置平衡，此時金屬塊對地面的壓強(qiáng)為1.8105Pa若要使金屬塊離開地面，那么杠桿A端所掛物體的質(zhì)量應(yīng)為多少?精析這道題綜合了壓強(qiáng)、力的平衡、杠桿等知識解題時，要列出杠桿平衡的方程，對M要作出正確的受力分析解當(dāng)M單獨(dú)靜置于地面時，M對地面的壓強(qiáng)為：p1當(dāng)A端掛m后，B端的繩子也對M產(chǎn)生力F，M對地面的壓強(qiáng)：p2得得3（MgF）Mg2Mg3FFMg此時杠桿平衡：mgOAFOB代入OAOB534kgg5F3代簡并代入式得：FMgM10kg當(dāng)金屬塊離開地面時：M受的拉力FMg，杠桿平衡時，mg OAMgOBm M10kg6kg答案6kg例10（哈爾濱市中考試題）一人利用如圖1617所示的滑輪組

13、勻速提升重為450N的物體，若每個滑輪重50N，人重600N，則人對地面的壓力是_N（不計(jì)摩擦力）圖1617精析人對地面的壓力大小，取決于人受的力，而人受的力，又與滑輪組繩子上的拉力F有關(guān)解滑輪組上承擔(dān)物重的繩子根數(shù)為2所以滑輪組繩子上的拉力：F（GG動）（G：物重，G動：動滑輪重） （450N50N） 250N人受力為：重力G，繩子的拉力F和地面的支持力NFNG支持力：NGF600N250N350N根據(jù)相互作用力大小相等，人對地面的壓力：FN350N答案人對地面壓力350N例11（北京市模擬題）如圖1620，m甲m乙14，甲2103kg/m3，地面對乙的支持力為F，若將甲浸沒于水中，地面對乙

14、的支持力為F，求：FF圖1620設(shè)：與甲相連的滑輪為1，與乙相連的滑輪為2分析與滑輪相連的各段繩子的受力情況：滑輪1：兩側(cè)繩子受力大小為：G甲滑輪2：兩側(cè)繩子受力大小為：G甲乙靜止時：受重力G乙、拉力F12G甲和地面支持力F當(dāng)甲物體未浸入水中時，地面給乙的支持力為FFG乙2G甲，F(xiàn)4G甲2G甲2G甲當(dāng)甲物體浸沒于水中時，地面給乙的支持力為F：FG乙2（G甲F浮甲）G乙2 G甲2水gV甲 2G甲2水g甲2103kg/m3=2水代入上式答案FF23例12（福州市中考試題）如圖1621中，物體A重50N，物體B重30N，物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動如果在物體A上加一個水平向左的力F2拉動

15、物體A，使物體B以0.1m/s的速度勻速上升，2s內(nèi)拉力F2所做的功是_J（滑輪和繩子的重以及繩子與滑輪之間的摩擦均不計(jì)）圖1621精析拉力的功WFs，要正確求出功，必須求出拉力和拉力移動的距離，這就和滑輪組的受力分析綜合起來了已知：GA50N，GB30N，vB0.1 m/s，t2s求：W解A向右運(yùn)動，受向右拉力F1和向左的摩擦力f，A勻速運(yùn)動：fFl與B相連的滑輪上方共有3根繩子承擔(dān)物重GBF1GB3010fF110N當(dāng)A向左運(yùn)動時，A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的繩子拉力F1F2fF1（F1=GB10N），f大小不變F210N10N20N在2s內(nèi)，物體上升距離hvBt0.1m/s

16、2s0.2m拉力移動距離s3h30.2m0.6m拉力做的功WF2s20N0.6m12J答案12J例13如圖1622，把重250N的物體沿著長5m，高1 m的斜面勻速拉到斜面頂端，（1）若不計(jì)摩擦，求拉力；（2）若所用拉力為100N，求斜面的機(jī)械效率圖1622精析根據(jù)功的原理，動力做的功為W1FL，克服重力做的功為W2Gh 解（1）不計(jì)摩擦?xí)r：W1W2FLGhFG250N50N（2）若所用拉力為F100N時克服重力做的功為：W2Gh250N1m250J動力做的功為：W1FL100 N5 m500J斜面的機(jī)械效率：50%答案（1）50N（2）50%例14如圖1623所示，用滑輪組將重為G的物體提高

17、了2m，若不計(jì)動滑輪重和摩擦阻力，拉力做的功為800J求：物重圖1623解法1若不計(jì)動滑輪重和摩擦等阻力利用功的原理：動力做的功克服重力做的功W800J，h2 mG解法2根據(jù)圖示滑輪組：當(dāng)物體上升h2m時，拉力F要向上提s6mFN不計(jì)動滑輪重和摩擦 G3F3N400N答案400N例15（北京市東城區(qū)中考試題）如圖1624所示，物體A的質(zhì)量為50kg當(dāng)力F為100N時，物體A恰能勻速前進(jìn)若物體A前進(jìn)0.5m所用時間為10s，（不計(jì)繩和滑輪重）求：圖1624（1）物體A的重力（2）物體A受到的摩擦力（3）力F做的功（4）力F做的功率？解（1）A的重力：Gmg50kg9.8N/kg490N（2）A勻

18、速前進(jìn)：f2F200N（3）10s，物體A前進(jìn)：s10.5m拉力F向前移動距離：s220.5m1m力F做功：WFs2100N1m100J（4）力F功率：P10W答案（1）490N（2）200N（3）100N（4）10W例16（北京市平谷縣試題）一架起重機(jī)在60s內(nèi)能將密度為2103kg/m3，體積為5m3的物體勻速提高12m，求這架起重機(jī)的功率？已知：2103kg/m3，t60sV5m3 h12m求：功率P解物體重：GmgVg2103kg/m35m39.8N/kg9.8104N克服物重做的功：WGh9.8104N12m1.76106J功率：P1.96104W答案1.96104W例17（大連市中考試題）如圖1425所示，用滑輪勻速提起1200N的重物，拉力做功的功率為1000W，繩子自由端的上升速度為2m/s，（不計(jì)繩重和摩擦）求：（1）作用在繩自由端的拉力多