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1、
章末小結(jié)與提升
類型1 杠桿的作圖
1.( 天津中考 )如圖甲是用撬棒撬石頭的情景,選項(xiàng)中關(guān)于該撬棒使用時(shí)的杠桿示意圖,正確的( A )
類型2 杠桿的分析與計(jì)算
2.一均勻木板AB,B端固定在墻壁的轉(zhuǎn)軸上,木板可在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),木板下墊有長方體木塊C,恰好使木板水平放置,如圖所示?,F(xiàn)有水平力F由A向B緩慢勻速推動(dòng)木塊,在推動(dòng)過程中,推力F將( B )
A.大小不變 B.逐漸增大
C.逐漸減小 D.先增加后減小
3.( 湘西中考 )一根原木放在水平地面上,粗略估計(jì)它的質(zhì)量時(shí),我們視其粗細(xì)相同,質(zhì)量分布均勻,現(xiàn)抬起一端使它稍離地面需要50
2、0 N的力( g=10 N/kg ),則原木的質(zhì)量大約為( B )
A.50 kg B.100 kg C.250 kg D.500 kg
4.輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)為O,OA=0.2 m,OB=0.4 m,在A端掛一體積為10-3 m3的正方體M,若在B端施加豎直向下、大小為10 N的拉力,杠桿恰好能在水平位置平衡( g=10 N/kg )。求:
( 1 )物體M所受的重力;
( 2 )物體M的密度;
( 3 )當(dāng)物體M浸沒于水中時(shí),若杠桿仍然平衡,求在B端施加的最小拉力。
解:( 1 )因?yàn)楦軛U平衡,所以FlOB=GlOA
即10 N×0.4 m
3、=G×0.2 m
解得G=20 N
( 2 )物體M的質(zhì)量m==2 kg
物體M的密度ρ==2×103 kg/m3
( 3 )當(dāng)物體M浸沒于水中時(shí),A端受到的拉力
FA=G-F浮=G-ρ水V排g=20 N-1.0×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=10 N
當(dāng)B端施加的拉力豎直向下時(shí),動(dòng)力臂最大,此時(shí)拉力最小,根據(jù)杠桿平衡條件可得F拉小lOB=FAlOA
則F拉小==5 N
類型3 滑輪的分析與計(jì)算
5.同一滑輪用如圖所示甲、乙兩種裝置勻速提升重均為10 N的A、B兩物體,已知滑輪重1 N,繩重和滑輪的摩擦力不計(jì)。則下列說法中正確的是( B )
4、
A.手的拉力F乙=10 N
B.A物體受到的合力與B物體受到的合力相等
C.若A、B兩物體都被提升0.5 m,則利用乙裝置做的有用功比較多
D.若A、B兩物體都被提升0.5 m,則手的拉力F甲做的功比F乙做的功多
6.如圖所示,每個(gè)滑輪的重力相等,不計(jì)繩重和摩擦力,G1=60 N,G2=38 N,甲、乙兩種情況下在繩子相等拉力F作用下靜止。則每個(gè)動(dòng)滑輪的重力為( B )
A.3 N B.6 N C.11 N D.22 N
7.( 巴中中考 )利用如圖所示的滑輪組,將一邊長為0.2 m、密度為2.5×103 kg/m3的正方體石塊,勻速從水中提起,已知?jiǎng)踊喼亓?/p>
5、為40 N( 不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力,g=10 N/kg )。求:
( 1 )物體浸沒在水中時(shí)所受到的浮力大小;
( 2 )物體浸沒在水中勻速上升時(shí),動(dòng)滑輪下端掛鉤處繩對物體的拉力F0的大小;
( 3 )物體完全離開水面后,繼續(xù)勻速向上提升,此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率大小。
解:( 1 )物體的體積V=0.2 m×0.2 m×0.2 m=8×10-3 m3
物體浸沒在水中時(shí)所受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-3 m3=80 N
( 2 )物體的重力G=mg=ρgV=2.5×103 kg/m3×10 N
6、/kg×8×10-3 m3=200 N
物體靜止在水中時(shí),受到豎直向下的重力,豎直向上的拉力和浮力的作用
所以G=F浮+F0
則動(dòng)滑輪下端掛鉤處繩對物體的拉力F0=G-F浮=200 N-80 N=120 N
( 3 )物體完全離開水面后,設(shè)物體升高h(yuǎn),滑輪組的有用功為W有=Gh=200 N×h
由題圖可知,n=3,不計(jì)繩重、摩擦,則繩子自由端的拉力F=( G+G動(dòng) )=×( 200 N+40 N )=80 N
拉力F做的總功W總=Fs=80 N×3h
所以滑輪組的機(jī)械效率η=≈83.3%
實(shí)驗(yàn)一:探究杠桿的平衡條件
1.實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺、杠桿、鉤碼等。
2.
7、實(shí)驗(yàn)步驟
( 1 )給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼,移動(dòng)鉤碼的位置,使杠桿重新在水平位置平衡。這時(shí)杠桿兩側(cè)受到的作用力等于各自鉤碼所受的重力。
( 2 )設(shè)右側(cè)鉤碼對杠桿的拉力為動(dòng)力F1,左側(cè)鉤碼對杠桿的拉力為阻力F2,測出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂l1和阻力臂l2,把F1、F2、l1、l2的數(shù)值填入表格中。
( 3 )改變動(dòng)力F1和動(dòng)力臂l1的大小,相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力F2和阻力臂l2,再做幾次實(shí)驗(yàn)。
3.實(shí)驗(yàn)表格
次數(shù)
動(dòng)力F1/N
動(dòng)力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
3
…
4
8、.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:杠桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂( 或F1l1=F2l2 )。
【針對訓(xùn)練】
1.小明進(jìn)行“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)。每個(gè)鉤碼都完全相同。實(shí)驗(yàn)前,小明通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母使杠桿在水平位置平衡,消除杠桿自重對實(shí)驗(yàn)的影響。
( 1 )要使圖甲中杠桿水平平衡,應(yīng)在a處掛 1 個(gè)鉤碼;?
( 2 )有同學(xué)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到如下結(jié)論:動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。這個(gè)結(jié)論與杠桿的平衡條件不符,原因是實(shí)驗(yàn)過程中沒有 C ;?
A.多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn) B.改變力的大小
C.改變力的方向 D.改變力的作用點(diǎn)
( 3 )
9、小明改變實(shí)驗(yàn)方法,如圖乙所示,重心C點(diǎn)不再是支點(diǎn),并在A點(diǎn)仍掛兩個(gè)鉤碼,對杠桿的拉力為FA,用校過零的彈簧測力計(jì)正確地測出B點(diǎn)使杠桿水平平衡時(shí)的拉力FB,則FB·lOB > ( 選填“>”“<”或“=” )FA·lOA。?
實(shí)驗(yàn)二:測量滑輪組的機(jī)械效率
1.實(shí)驗(yàn)原理:η=。
2.實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺、滑輪若干、細(xì)線、鉤碼若干、彈簧測力計(jì)、刻度尺。
3.實(shí)驗(yàn)操作
( 1 )安裝如圖甲所示的滑輪組,測出鉤碼的重力( 設(shè)為G1 )后掛在動(dòng)滑輪的下端。
( 2 )記下鉤碼和細(xì)線自由端對應(yīng)的刻度線( 初位置 )。
( 3 )勻速拉動(dòng)細(xì)線末端,使鉤碼勻速上升,記下彈簧
10、測力計(jì)的示數(shù)F,同時(shí)測出鉤碼上升的高度h和細(xì)線自由端移動(dòng)的距離s,算出滑輪組的機(jī)械效率η1。
( 4 )改變鉤碼重力( 設(shè)第二次重為G2 ),重新測滑輪組的機(jī)械效率η 2。
( 5 )更換不同的滑輪組( 如圖乙 ),重復(fù)上述步驟,分別測出提升G1、G2時(shí)對應(yīng)的機(jī)械效率η3和η4。
( 6 )比較η1、η2、η3、η4,研究得出滑輪組的機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)。
4.實(shí)驗(yàn)討論
( 1 )實(shí)驗(yàn)需直接測量的物理量有4個(gè),分別是物重G、物體上升的高度h、拉力F和繩子自由端移動(dòng)的距離s,機(jī)械效率η=。
( 2 )彈簧測力計(jì)的示數(shù)是在運(yùn)動(dòng)過程中讀取的。
( 3
11、)若沒有刻度尺,也能測出滑輪組的機(jī)械效率;設(shè)繩子的股數(shù)為n,則η=。
( 4 )通過分析可知,滑輪組的機(jī)械效率與所提物重、動(dòng)滑輪的重力、摩擦力均有關(guān)。
【針對訓(xùn)練】
2.( 黃石中考 )探究小組為探究影響滑輪組的機(jī)械效率的因素,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,數(shù)據(jù)如下表所示。
次數(shù)
鉤碼重
力/N
提升高
度/cm
有用功/J
拉力/N
總功/J
機(jī)械
效率
1
1.0
40
0.4
1.1
0.88
45%
2
1.5
40
0.6
1.4
1.12
54%
3
2.0
30
0.6
1.7
1.02
59%
4
2.5
12、
40
1.0
2.0
1.60
63%
( 1 )請把表格中三個(gè)未完成的空補(bǔ)充完整;
( 2 )甲同學(xué)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可以得出:鉤碼重力逐漸增大,滑輪組機(jī)械效率 增大 ( 選填“增大”“減小”或“不變” )。請你解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因: 動(dòng)滑輪重力不變,隨著鉤碼重力增大,有用功比例增大 ;?
( 3 )乙同學(xué)進(jìn)一步研究,測出動(dòng)滑輪的質(zhì)量為100 g,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)得出:總功總是大于有用功與克服動(dòng)滑輪重力的功之和,即W總>W有+W額,他猜測還有 繩重( 或各種摩擦 ) 因素影響機(jī)械效率( 答一種因素即可 );?
( 4 )丙同學(xué)計(jì)算出每一組總功與有用功和克服動(dòng)滑輪重力的功的差值ΔW=W總-W有-W輪,通過比較第1、2和 4 組的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)重物的重力越大,差值ΔW 越大 ( 選填“越大”“越小”或“不變” ),請你利用所學(xué)知識對此作出解釋: 所掛鉤碼增多,摩擦力增大,額外功增多 。?
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