初三科学简单机械综合专题汇总.doc
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1、学员编号: 年 级: 初三 课 时 数:3学员姓名: 辅导科目: 科学 学科教师: 授课主题简单机械综合专题授课日期及时段教学内容一、 专题检测1如下图,甲、乙两个物体的体积相等,甲的质量是乙质量的2倍,现杠杆处于水平平衡状态假设将甲、乙二物体同时浸没在水中,那么杠杆将AA左端下沉B右端下沉C仍然保持水平状态D无法确定2如下图,一根轻质木杆A端细线下所挂重为50N、底面积为2102m2的重物静止在水平地面上当在B点加竖直向下的力F=30N作用时,木杆能在水平位置处于平衡状态,此时细线竖直,OA=15cm,OB=5cm,那么重物对水平地面的压强为2103Pa;重物对杠杆的拉力为10N3在水平桌面
2、上,放置一个重200N的物体,当匀速拉动物体时,物体及桌面的摩擦力为80N,如下图假设忽略绳、滑轮的重力及绳及滑轮的摩擦,水平拉力F是40N,物体受到的摩擦力方向是水平向左4最近,中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生的纪录片纪录片中,实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江,并在门窗紧闭的车中,尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生,惊心动魄为了确保实验人员的平安,摄制组精心设计了紧急救援装置,用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车现某课外活动小组,照此设计了如下图的简单机械,模拟紧急救援落水汽车实验中用实心圆柱体A代替小车,A的体积为0.12m3,质量为210kgg取10N
3、/kg,设整个过程A均为匀速运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响1求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?水=1.0103kg/m32假设A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为 60%那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?3假设A完全打捞出水面后,以0.5m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率4从A上外表刚出水面到A完全离开水面的过程中,滑轮组机械效率如何变化?请简述理由解:1F浮=水gV排=1.0103kg/m33=1200N;2A的重力为:G物=m物g=210N10N/kg=2100NA在水中时=60%,那么:W有=G物F浮h W总=G物F浮h+G
4、动h又=60%=60% 即=60%解得:G动=600N由图知,滑轮组由5段绳子承当物重,A完全出水后,钢绳拉力F=540N;3物体上升速度为0.5m/s,所以绳端移动距离为v=50.5m/s=2.5m/s;那么P=4A从上外表刚出水面到A完全离开水面的过程中,A受到的浮力在减小,绳子对A的拉力在增大,滑轮组对A做的有用功在增加在额外功一定的情况下,整个过程滑轮组的机械效率在变大二、知识梳理1、问题:杠杆两侧分别悬挂密度为1、2的物体,杠杆平衡;当物体分别浸没到密度为3、4的液体中时,杠杆是否仍平衡?方法一:密度比密度比是指杠杆能否平衡决定于两侧所悬挂物体的密度及浸入的液体密度的比值的大小。用数
5、学方法证明如下:因为杠杆平衡,所以左边物体浸没在密度为3的液体中时,右边物体浸没在密度为4的液体中时,由得:假设时,密度为1的物体端下沉;假设时,密度为2的物体端下沉;假设时,杠杆仍平衡。方法二:密度差密度差是指杠杆能否平衡决定于两侧所悬挂物体的密度及浸入的液体的密度差的大小。假设1-32-4时,密度为1的物体端下沉;假设1-32-4时,密度为2的物体端下沉;假设1-3=2-4时,杠杆仍平衡。2、 进展有关杠杆及密度、体积问题的计算,要使用公式=m/v,这其中及杠杆的平衡条件中没有同类量,但这时应很容易想到重力及质量的关系,而重力及杠杆的平衡条件的力是同类量,所以,杠杆及密度问题的结合,要通过
6、重力及质量的关系进展过渡。3、 进展有关杠杆、滑轮及压强问题的计算,要使用公式P=F/S,很显然,其中的压力及杠杆的平衡条件中的力是同类量,所以,杠杆及压强问题的结合,一定要通过这两个力的关系来实现。三、题型突破1、杠杆平衡问题及浮力的综合1如图,体积一样的铁块与铝块挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态,现将铁块与铝块同时浸没到水中,杠杆将A左端下降B右端下降C杠杆仍然平衡D条件缺乏,无法判断解答:因铝块、铁块体积一样,铁铝,有m铁m铝,G铁G铝,由杠杆平衡条件,两侧力及力臂的乘积一样,但铝一侧的力臂大于铁一侧的力臂;浸没水中后,铁、铝受到的浮力相等,但铝一侧减小的力及力臂的乘积大,所以杠杆不再平
7、衡,铁一侧将下降,即右端下降应选B2质量相等的实心铁块与实心铜块铁铜,分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态,假设将铜块与铁块同时浸没在水中,那么杠杆A仍保持平衡B铁块一端下沉C铜块一端下沉D无法判断解答:由于两者质量相等,所以设铁块与铜块的质量为m,杠杆又处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可得:mgL1=mgL2,所以该杠杆是一个等臂杠杆,即L1=L2=L铁块与铜块浸没在水中时,铁块受到的浮力:F铁=水gV铁=g,同理铜块受到的浮力:F铜=水g,由于铁铜,所以g水g,即铁块受到的浮力大于铜块受到的浮力;此时作用在杠杆上的力是重力减去它们受到的浮力即:GF浮由此可知铁块产生的力矩力臂与力的乘积:m
8、ggL,同理铜块产生的力矩:mg水g,由于铜块受到的浮力小于铁块受到的浮力,所以:mggLmg水gL,杠杆将向力矩大的一方,即铜块一侧倾斜,故铜块一端下沉综上分析应选C2、 杠杆及浮力的综合计算1如下图,杠杆AOB处在水平位置平衡,OA:OB=1:2,浸入水中的铁球质量m=7.9kg,加在B端的力F=24.5N,铁=7.9103kg/m3,g=10N/kg那么空心体积是A1103m3B2103m3C3103m3D4103m3解答:杠杆在水平位置平衡,FOB=FAOA,A端受到的拉力:FA=49N,对于铁球:FA+F浮=G球=m球g,铁求受到的浮力:F浮=m球gFA=7.9kg10N/kg49N
9、=30N,F浮=水v排g,铁球排开水的体积铁球的体积v球=v排=3103m3,7.9kg铁的体积:v铁=1103m3,故空心局部体积:v空=v球v铁=3103m31103m3=2103m3应选B2如下图,某圆柱形容器内装有适量的水,底面积为20cm2将物体B放入水中时,通过磅秤测得总质量为150g;使用一个杠杆提起物体B,发现当杠杆C端挂钩码A时,杠杆在水平位置恰好平衡,物体B刚好有一半体积露出水面此时天平示数为50g,测得容器内液面下降了1cm那么物体B的密度为3103kg/m3g取10N/kg解答:第一次通过磅秤测得总质量150g:那么G容器+G水+GB=m1g=0.15kg10N/kg=
10、1.5NB的体积:V=2Sh=220cm21040.01m=4105m3,第二次此时磅秤示数为50g:那么G容器+G水+F浮=m2g=0.0510N/kg=0.5N由得,GBF浮=1N,当B完全出水,液面将再下降1cm,圆柱形容器装有适量的水,底面积为20cm2,物体受到的浮力等于排开的水的重力,即浮力F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg4105m3将F浮=0.4N代入,解得GB=1.2N,那么mB=0.12kg=120g那么物体B的密度=3g/cm3=3103kg/m3故答案为:31033如下图轻质杠杆,把密度均为4.0103kg/m3的甲、乙两个实心物体挂在A、B两端时,杠杆
11、在水平位置平衡,假设将甲物体浸没在水中,同时把支点从O移到O时,杠杆又在新的位置平衡,假设两次支点的距离O O为OA的,求:甲、乙两个物体的质量之比解答:1如图杠杆平衡,根据杠杆平衡条件得,G甲OA=G乙OB,整理可得:OB=;2甲浸没在水中,杠杆平衡,支点必须向右越大,增大甲的力臂,根据杠杆平衡条件得,G甲F浮OA=G乙OB,G甲水gV甲OA+OA=G乙OBOA;V甲g水gV甲OA=V乙gOA=V乙gOA;整理可得:=因为甲乙密度相等,所以质量之比就等于体积之比,所以甲、乙两个物体的质量之比为2:1答:甲、乙两个物体的质量之比为2:13、 杠杆、滑轮及压强的综合计算1把正方体甲放在水平地面上
12、,对地面的压强是5.4105PaAB是重力可忽略不计的杠杆,支点为0,且OA:0B=1:2将正方体甲挂在杠杆的A端,在B端施40N竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,如下图,此时正方体甲对地面的压强变为1.8105Pa以下结果正确的选项是A当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠杆B端应施加竖直向下的拉力是60NB当正方体甲对地面的压力刚好为零时,在杠杆B端应施加竖直向下的拉力是20NC正方体甲的重力是240ND正方体甲的体积约是9.3106m3解答:由题知:P1=5.4105Pa;P2=1.8105Pa;F1=40N;OA:0B=1:2,设正方体底面积为S;由杠杆平衡条件得:P1SP2SOA
13、=F1OB,化简得:3.6105PaS=80N,即:S=;物体重力G=P1S=5.4105Pa103m2=120N当正方体甲对地面的压力刚好为零时,GOA=F1OBF1=应选A2图是锅炉上的保险阀,当阀门受到的蒸气压强超过平安值时,阀门就会被顶开,让蒸气跑出一局部,使锅炉内的蒸气压强减小,阀门面积为3厘米2,杠杆重不计1用毫米刻度尺从图上量出并记录杠杆的动力臂与阻力臂2要保持锅炉内蒸气的压强为1.2105帕,应在B处挂多重的物体?3锅炉用久了耐压能力会降低,怎样调节能使锅炉内蒸气的最大压强小于1.2105帕?解答:1测量可得:动力臂OA=6.1mm,阻力臂OP=37.1mm2气体产生的向上的动
14、力:F=pS=1.2105Pa3104m2=36N;根据杠杆的平衡条件可知:F1OA=GOP;所以物体的重力G=5.9N3锅炉用久了耐压能力降低时动力的大小会减小;根据杠杆的平衡条件可知,F1OA的值减小;要使保险阀起到保险作用,应减小GOP数值的大小,即将重物向左移减小阻力臂或换成质量较小的物体减小阻力答:1动力臂为OA=6.1mm,阻力臂为OB=37.1mm;2应在B处挂5.9N的物体;3将重物向左移或换成质量较小的物体3 如图是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B的示意图杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,OC:OD=1:2,物体A为配重,其质量为200g烧杯的底面积为75cm2,物体B的
15、质量为320g,它的体积为40cm3当物体B浸没在水中时,水对杯底的压强为P1当用力拉物体A,将物体B提出水面一局部以后,杠杆恰好在水平位置平衡,此时,竖直向下拉物体A的力为F,水对杯底的压强为P2假设p1及p2之差为40Pa,求拉力F的大小g取10N/kg,杠杆的质量、悬挂物体A与物体B的细绳的质量均忽略不计解答:由P1、P2之差为40Pa可求F=PS=40Pa0.75102m2=0.3104m3V排=0.41040.3104m3=0.1104m3F浮=gV排=1.0103kg/m310N/kg0.1104m3由杠杆平衡条件得 F+GAOC=GBF浮ODF+2NOC=3.2N0.1NOD答:
16、拉力F为4.2N4如下图,假设滑轮重为4N,重物重为6N,OB=2OA;要使轻质杠杆保持平衡,那么F的大小为多少?不计绳重与摩擦解答:1不计绳重与摩擦,使用动滑轮的拉力:F拉=G+G动=6N+4N=5N物体间力的作用是相互的,所以杠杆对动滑轮的拉力为:F拉=F拉=5N2根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,F拉OA=FOB,即:5NOA=FOB,所以,F=2.5N答:F大小为2.5N5如下图,AB是一杠杆,可绕支点O在竖直平面内转动,AO:OB=2:3,OD:DB=1:1,滑轮重为100N当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为0.2m的正方体M对水平地面的压强为75
17、00Pa;当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强为15000Pa不计杠杆重、绳重与摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向求:1正方体M的受到的重力;2拉力F的大小解答:当F作用B点时,A点受拉力为F1正方体M受拉力为f1,受重力为G,受支持力为N1F12k=F3kF1=1.5F f1=3F100NN 1=P12=300NN 1=G3F100N 200N=G3F 当F作用D点时,A电受拉力为F2,正方体M受拉力为f2受重力为G,受支持力为N2F22k=F1.5k F2=0.75F f2N2=P22=600N600N+f2=G,500N=G1.5F 由
18、两式得F=200N G=800N答:1正方体M的受到的重力为800N;2拉力F的大小无为200N;4、 滑轮及摩擦力的综合计算1用如下图的滑轮组拉动物体,当物体匀速移动时,绳端受到的拉力为30N;假设物体重100N,不计滑轮重及摩擦,物体受到水平面的摩擦力大小是A30NB60NC90ND100N解答:因为有3条绳子作用在动滑轮上,所以水平向左拉物体的拉力为F=330N=90N;又因为物体匀速运动,根据二力平衡条件可得,摩擦力的大小等于水平向左拉物体的拉力,大小为90N应选C2如下图,物体A重80N,物体B重72N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动如果在物体A上加一个水平向左的力,拉动物
19、体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,那么此时拉力F及3s内拉力F所做的功W分别是动滑轮重18N,绳重以及绳及滑轮之间的摩擦不计AF=90N;W=27JBF=60N;W=54JCF=30N;W=27JDF=60N;W=18J解答:物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时,f=F拉=G+G动=72N+18N=30N拉动A向左运动时,A受力如图,F=f+F拉=30N+30N=60Nh=vt=0.1m/s3s=0.3m,S=3h=30.3m=0.9m,W=Fs=60N0.9m=54J故B说法正确应选B3如下图,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀
20、速运动运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N,动滑轮重为20N不计绳重与摩擦,地面上的定滑轮及物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮及动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力及对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上那么以下计算结果正确的选项是A绳子自由端受到拉力的大小是100NB人对地面的压力是400NC人对地面的压力为250ND解答:A、由图知,n=2,不计绳重与摩擦,拉力F=G轮+f地=20N+200N=110N,故A错;BC、人对地面的压力F压=GF=510N110N=400N,故B正确、C错;D、绳子自由端运动速度v=20.02m/s=0.04m/s,故D错应选B5、 滑轮及浮
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