杠桿滑輪功專題復習

中考物理專題輔導——杠桿、功、機械能考點剖析：這專題內(nèi)容涉及的物理概念比擬多．在中考時，有以下一些知識點經(jīng)?？疾榈?。〔1〕杠桿的平衡條件，杠桿的應(yīng)用〔2〕滑輪〔3〕功、功率的概念〔4〕機械效率的概念〔5〕功的原理〔6〕機械能本節(jié)常用的公式有：杠桿的平衡條件：F1l1＝F2l2滑輪組的拉力：F＝〔G物＋G動滑輪〕〔豎直向上提物體，不計摩擦和繩重〕功的計算公式：W＝Fs功率的計算公式：P＝，P＝F·v機械效率：W總＝W有＋W額1．“力臂”在學習“二力平衡”的知識時，我們可以把物體受的力都畫在重心上，并未考慮力的作用位置對物體平衡產(chǎn)生的影響．而在學習杠桿的平衡條件時，大小、方向都相同的力，作用在杠桿不同的位置上，產(chǎn)生的效果那么不同。要理解“力臂”這個概念，我們要學會畫力臂。動力臂l1：支點到動力作用線的距離。阻力臂l2：支點到阻力作用線的距離。2．實際生活中杠桿的分析杠桿平衡條件為：F1l1＝F2l2，按照力臂的不同，可將杠桿分為：〔1〕當l1＞l2時，F(xiàn)1＜F2，為省力杠桿，如：撬杠、瓶啟子、手推車．〔2〕當l1＜l2時，F(xiàn)l＞F2，為費力杠桿，如：鐵锨．〔3〕當l1＝l2時，F(xiàn)l＝F2．杠桿既不省力，也不費力．如：天平、定滑輪，稱為等臂杠桿。3．運用杠桿平衡條件分析問題4．滑輪組繩子自由端的拉力5．功的概念6．考查滑輪組的機械效率7．功和功率綜合8．機械能〔1〕動能：物體由于運動而具有的能叫動能，運動物體的質(zhì)量大，速度越大，它的動能就越大?！?〕勢能：分為重力勢能和彈性勢能．重力勢能：被舉高的物體具有的能，叫做重力勢能．物體的質(zhì)越大，舉得越高，它具有的重力勢能就越大。彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能．物體的彈形變越大，它具有的彈性勢能就越大。〔3〕機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。某一狀態(tài)下，機械能動能＋勢能?！?〕動能和勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。例題精析：例1、如圖1〔a〕所示的杠桿重；不計，O為支點，AO＝0.2m，當在A點懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F＝3N時，杠桿在水平位置平衡，在圖中畫出拉力礦的力臂l2，力臂l2為________m．〔a〕`〔b〕圖1如圖1〔b〕，畫出杠桿OAB示意圖，找到支點O，BC為力的作用線，畫出力臂l2．根據(jù)杠桿的平衡條件：G·OA＝Fl2代入數(shù)值：6N×0.2m＝3N×l2l2＝2×0.2m＝0.4m答案力臂l2如圖1—6—1〔b〕，l2為0.4m例2、如圖2〔a〕是一個均勻直杠桿，O為支點，在A點掛一重10N的物體，那么在B點用20N的力，可以使杠桿處于水平平衡狀態(tài)．問：〔1〕假設(shè)在C點仍用20N向下的力，杠桿能否平衡?〔圖中每個格距離相等〕〔2〕假設(shè)在C點用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點時，杠桿平衡：G·AO＝F·OB當力F作用于C點時：G·AO＝10N×AO=10N×2OB〔a〕`〔b〕圖2F·OC＝20N×20BF·OC＞G·AO∴杠桿不能平衡，C端下沉．〔2〕根據(jù)上面的討論，假設(shè)C點用力為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1—6—2〔b〕．當F斜著用力時，力臂減小為l2．假設(shè)此時F＝20N，l2＝OB大小，那么杠桿可以再次平衡．答案不能平衡，可能平衡例3、以下圖中可視為費力杠桿的是〔如圖3〕〔〕ABCD圖3精析起重機，l1＜l2，F(xiàn)l＞F2為費力杠桿．其他：手推車、瓶啟子、撬杠均是l1＞l2，為省力杠桿。答案A例4、在圖4〔a〕中，畫出使用滑輪組提升重物時，繩子最省力的繞法．〔a〕〔b〕圖4如圖4〔b〕，繩子的繞法為最省力，那么應(yīng)從定滑輪開始繞起，最后承當物重的繩子根數(shù)為4根．如何求滑輪組繩子上的拉力?〔1〕使用滑輪組豎直提起重物第一種情況，在忽略動滑輪重和摩擦及繩重等額外阻力時，繩子自由端拉力：F＝．如圖4〔b〕，n＝4，F(xiàn)＝第二種情況，不計摩擦和繩重，但考慮動滑輪重．拉力：F＝如圖4〔b〕，假設(shè)物體重500N，動滑輪重100N，那么拉力：F＝＝150N．第三種情況，又要考慮動滑輪重，又要計摩擦等額外阻力，那么應(yīng)從機械效率去考慮求出拉力．公式推導：η＝＝拉力：F＝，如圖4〔b〕，假設(shè)物體重500N，滑輪組機械效率為70%，s＝4h，那么拉力：F＝＝≈178.6N〔2〕使用滑輪組平拉重物圖5如圖5，用滑輪組勻速拉動物體A，這時拉力F大小和重量無直接關(guān)系．在不計滑輪重，滑輪摩擦等額外阻力時，拉力：F＝＝，其中f表示A與地面的摩力．n表示與動滑輪連接的繩子根數(shù)．設(shè)：A重120N，A與地面摩擦力為30N，那么拉力：F＝＝10N．例6、在下述情況中，假設(shè)物體重100N，那么力對物體做了多功?〔1〕物體沿著光滑的水平面勻速前進了1m，求推力對物體做的功．〔2〕物體沿水平面勻速前進了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1m，長2m，如圖l—6—10所示，求重力對物體做的功．〔4〕如圖1—6—10，物體從斜面上滑下，求支持力對物體做的功．圖6精析初中階段研究力做功，主要指以下幾種情況：第一種：力和物體運動方向一致，稱為力對物體做功。第二種：力和物體運動方向相反，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，物體運動方向向上，可以稱為克服重力做了功。第三種：當某個力和運動方向垂直，那么這個力對物體做的功為零．解〔1〕水平面光滑，認為摩擦力為零。物體勻速前進，推力也為零．這時W＝0?！?〕物體勻速直線運動，推力F＝f〔摩擦力〕＝20N，s＝10m，所以：W＝20N×10m＝200J?！?〕物體沿重力方向移動的距離為h，重力做的功W＝Gh＝100N×1m＝100J?！?〕如圖6，物體沿斜面運動，支持力方向與運動方向垂直，物體沿支持力方向沒有移動，W＝0。答案〔1〕W＝0〔2〕W＝200J〔3〕W＝100J〔4〕W＝0例7、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，那么有用功的功率是________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＝＝＝G·v其中G為物體重，v為物體上升速度。P有＝Gv＝400N×0.5m/s＝200W擴展：如果求總功率，那么有：P總＝＝＝F·v′v′為拉力F提升速度。在此題中，一個動滑輪：s＝2h，所以v′＝2v＝1m/s∴P總＝Fv′＝250N×1m/s＝250W通過P有和P總，還可以求出這個動滑輪的機械效率。答案200W例8、跳傘運發(fā)動從空中勻速下落，人和傘的〔〕A．動能增加，重力勢能減少，機械能不變B．動能不變，重力勢能減少，機械能減少C．動能減少，重力勢能增加，機械能增加D．動能不變，重力勢能不變，機械能不變精析從動能、重力勢能、機械能的概念出發(fā)去分析問題．勻速下落的跳傘運發(fā)動，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；機械能＝動能＋勢能，動能不變，勢能減少，機械能減少．答案B例9、一根輕質(zhì)杠桿可繞O點轉(zhuǎn)動，在杠桿的中點掛一重物G，在桿的另一端施加一個方向始終保持水平的力F，如圖7〔a〕所示，力F使桿從所示位置慢慢抬起到水平位置的過程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的變化情況是〔〕A．F增大，LF減小B．F減小，LF增大C．G不變，LG減小D．G不變，LG增大〔a〕〔b〕圖7精析以O(shè)為支點，杠桿慢慢抬起過程中，重力大小為G，始終不變，重力的力臂為LG，從圖中看出，LG增大了．拉力大小為F，從圖中看出，拉力的力臂LF變小了。解設(shè)桿OB與水平線夾角為θ，如圖7〔b〕．列出杠桿平衡方程：F·lF＝G·lGF·OB·sinθ＝G·cosθF＝G·cotθ杠桿抬起過程中，θ減小，cotθ增大，F(xiàn)增大答案A、D例10、如圖8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動．如果在物體A上加一個水平向左的力F2拉動物體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〕圖8精析拉力的功W＝Fs，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。：GA＝50N，GB＝30N，vB＝0.1m/s，t＝2s．求：W解A向右運動，受向右拉力F1和向左的摩擦力f，A勻速運動：f＝Fl．與B相連的滑輪上方共有