初中物理中考典型題-簡單機(jī)械學(xué)霸級難題詳解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、某興趣小組用如圖甲所示的滑輪組（物體與動滑輪用繩子a連接）勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從200N開始逐漸增加，直到組裝滑輪組的繩子b被拉斷，每次物體拉動的距離均為2m。 通過實(shí)驗(yàn)繪出了該滑輪組機(jī)械效率隨物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖像如圖乙。（不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦）求：（1）動滑輪重力（2）當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為80%，物體以0.2m/s的速度勻速運(yùn)動時，該滑輪組的有用功率（3）一個重500N的同學(xué)利用該滑輪組，想獨(dú)自用豎直向下的力拉斷繩子b，請你通過計(jì)算分析他能否實(shí)現(xiàn)?！究键c(diǎn)】滑輪組的特點(diǎn)、機(jī)械效率、功率、受力分析等【思路】通過題目的

2、描述不難發(fā)現(xiàn)，作為滑輪組分析，這個題目最特別的地方就是滑輪組不是在提升物體，而是拖著它在地面移動，咦這要怎么變通呢？嗯，那我們是不是需要分析下滑輪組下端繩子上的力呀？對呀，繩子上的力才是滑輪組在提升過程中要克服的，在這個題目中就不再是物體的重力了，那又是什么呢？物體在地面上被拉動，那拉動的過程要克服的就是物體受到的摩擦力，由此，可以對應(yīng)到滑輪組，滑輪組向上提升時，克服的就是物體受到的摩擦力。這一點(diǎn)想清楚了，這個滑輪組的題目和我們平時做的是不是思路就一樣了？嗯吶！那讓我們來看下題目中的要求吧。第一小題，讓我們計(jì)算的是動滑輪重力，提到動滑輪重力，我們知道它是影響滑輪組機(jī)械效率的關(guān)鍵。那我們就從滑輪

3、組的機(jī)械效率入手來解決它。有關(guān)滑輪組效率，在乙圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)一組準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，那就是當(dāng)摩擦力是200N時，滑輪組的機(jī)械效率是50%，結(jié)合本題，我們可以寫出：，就可以解出動滑輪重力了，OK,第一小題解決！第二小題，借助第一小題解出的動滑輪重力，加上已知的機(jī)械效率80%，很容易求得此時的摩擦力，還用第一小題的式子就可以，看出來沒？嗯，接下來就該計(jì)算滑輪組的有用功率了。有用功率自然對應(yīng)有用功，那有用功在本題里就是克服摩擦力做的功了。也就是說，有用功率就是克服摩擦力做功的功率。摩擦力大小知道了，速度題目中已經(jīng)給出，由功率的公式P=Fv直接計(jì)算就好了。第三小題的問題有點(diǎn)特別，這是有人要逞英雄的節(jié)奏啊嘻

4、嘻讓我們來驗(yàn)證下吧。首先要想想看，這個重500N的同學(xué)豎直向下拉繩子，最大能用多大的力呢？他最大能拉多大的力，好像不好想啊他要是個大力士，沒準(zhǔn)兒可以拉到N大的力哦！一下不就拉斷了嗎？哦，是嗎？我不信?？刹皇抢蠋熜∏扑覀儗@位同學(xué)做下受力分析就明白了。他向下拉繩子的時候，受幾個力呢？嗯，豎著向下的重力，地面給他豎直向上的支持力，還有繩子給他豎直向上的拉力。那就是說F拉=G-F支，等等，是不是F拉最大也大不過他的重力。嗯對了，等于重力就已經(jīng)被吊起來了，哈哈那就是說F拉最大就是500N。繩子被拉斷需要的力是多大呢？我們可以從乙圖中找到，繩子被拉斷時物體與地面間的摩擦力為1600N，根據(jù)繩b承受的

5、最大拉力 ，計(jì)算出來和同學(xué)的最大拉力比較下就可以知道繩子能不能被拉斷啦?！痉治觥浚?）由圖象知，當(dāng)物體與地面間摩擦力為200N時，滑輪組的機(jī)械效率為50%，根據(jù)機(jī)械效率變形公式得到動滑輪重力；（2）已知滑輪組的機(jī)械效率和動滑輪重，可以得到物體受到的摩擦力；已知物體受到的摩擦力和運(yùn)動速度，利用公式P=Fv得到有用功率；（3）由圖象知繩子b被拉斷時，物體與地面間的摩擦力為1600N，計(jì)算此時繩子受到的拉力，與中學(xué)生體重比較，即可得出結(jié)論?！窘獯稹浚?）由圖乙可知，當(dāng)f1=200N時， W有用1 = fs 由于不計(jì)繩重及繩與滑輪間的摩擦 W額外 = G動s W總1 = fs+ G動s G動 = 20

6、0N （2）當(dāng)時， f2 = 800N （3）由圖乙可知，當(dāng)f3=1600N時，繩子剛好被拉斷，由于不計(jì)繩重及繩與滑輪間的摩擦，且物體做勻速直線運(yùn)動 繩b承受的最大拉力 因?yàn)槿说闹亓?勻速拉動，所以繩子對人的最大拉力為人的重力，根據(jù)力的作用是相互的，故人給繩子的最大拉力為500N，由于繩子b承受的最大拉力大于人給繩子的最大拉力，所以該同學(xué)不能拉斷繩子b 。【點(diǎn)評】此題是一道力學(xué)綜合題，考查了滑輪組的特點(diǎn)、功率、機(jī)械效率的變化，考查角度新穎，是一道創(chuàng)新題2、建筑工人使用如圖28所示裝置，將質(zhì)量分布均勻的長方體水泥板M吊起后放入水中。工人通過控制電動機(jī)A、電動機(jī)B，始終保持水泥板M所受拉力豎直向

7、上。當(dāng)電動機(jī)A對繩的拉力為零時，電動機(jī)A對地面的壓強(qiáng)為p0；當(dāng)水泥板M一端被豎直滑輪組拉起，另一端仍停在地面上，且水泥板M與水平地面成某角度時，電動機(jī)A對地面的壓強(qiáng)為p1；當(dāng)水泥板M被豎直滑輪組拉離地面時，電動機(jī)A對地面的壓強(qiáng)為p2；當(dāng)將水泥板M被懸掛著浸沒在水中時，電動機(jī)A對地面的壓強(qiáng)為p3。已知：水泥板M的體積VM為0.1m3，=5250Pa，=10250Pa，=5250Pa，不計(jì)繩重和軸摩擦。（g取10N/kg）求：（1）豎直滑輪組中動滑輪的總重力G動 ； （2）水泥板M所受重力GM； （3）豎直滑輪組提拉水泥板M將其立起的過程中機(jī)械效率。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【考點(diǎn)】滑輪組力的計(jì)算、

8、重力、壓強(qiáng)、阿基米德原理、受力分析等【思路】這是一道典型的物理情景題，讓我們先來分析下整套設(shè)備的工作過程，這是物理情景題的入手解題第一步。讓我們先來觀察一下這套設(shè)備吧：兩側(cè)的柱子加上上面的橫梁是設(shè)備的支架，在運(yùn)轉(zhuǎn)中起到的是支撐的作用，不直接參與工作。右側(cè)的電機(jī)B通過繩子連接到左側(cè)支架上方的定滑輪上，通過收放繩子可以起到調(diào)整滑輪組在支架上的左右位置，它在收放繩子的時候，會起到什么作用呢？哦，是為了在滑輪組吊起水泥板后將其水平拉到右邊水池上方，然后滑輪組才能將水泥板放入水中。我們再來看水泥板，它是由滑輪組來負(fù)責(zé)吊起的，那滑輪組的動力源又在哪里呢？沿著滑輪組上方的繩子我們可以一直向右、向下看，然后就

9、會找到電機(jī)A，哦，看來滑輪組的提升收放工作是由電機(jī)A來完成的。那設(shè)備整體的運(yùn)轉(zhuǎn)過程就明了了，我們一起來分析下吧。首先，電機(jī)A收繩，向上提拉水泥板，此時電機(jī)B配合向右拉動滑輪組，確?；喗M對水泥板的拉力始終豎直向上。水泥板逐步被吊起，開始的時候繩子吊起左側(cè)，右側(cè)支地，水泥板做以右側(cè)為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，可以等效為杠桿，直到水泥板被完全拉起，離開地面。在此過程中，水泥板受到的力有自身重力、繩子的拉力、地面的支持力。其中繩子的拉力可以考慮為等效杠桿的動力，阻力就是起自身的重力。其次，水泥板被吊離地面后，只受重力和繩子的拉力。此時電機(jī)B拉動滑輪組，將水泥板移動到水池上方。然后，電機(jī)A開始放繩，逐步將水泥板放入

10、水中。水泥板在進(jìn)入水中的過程中，受到的力有自身重力、繩子的拉力，還有水給它的浮力。根據(jù)題目中各小題的要求，我們來分析下解決的方案：【分析】（1）設(shè)電動機(jī)A的底面積為S，當(dāng)水泥板M未拉離地面時，水泥板M可看做以未離地端為支點(diǎn)的杠桿，其所受重力和懸掛端拉力如圖1甲所示，動滑輪受力分析如圖1乙所示，電動機(jī)A受力分析如圖1丙所示可得：T1=、4F1=G動+T1、F1=GA-N1=N0-N1=Sp1；當(dāng)水泥板M拉離地面尚未入水時，水泥板M受力分析如圖2甲所示，動滑輪受力分析如圖2乙所示，電動機(jī)A受力分析如圖2丙所示，可得T2=GM、4F2=G動+T2、F2=GA-N2=N0-N2=Sp2；當(dāng)水泥板M完全

11、浸沒在水中時，水泥板M受力分析如圖3甲所示，動滑輪受力分析如圖3乙所示，電動機(jī)A受力分析如圖3丙所示，可得：T3=GM-F浮、4F3=G動+T3、F3=GA-N3=N0-N3=Sp3，知道水泥板的體積，利用阿基米德原理求水泥板浸沒在水中時受浮力，以上聯(lián)立求得電動機(jī)A的底面積、F1、F2、F3，進(jìn)而求出動滑輪重；（2）根據(jù)T2=GM、4F2=G動+T2求水泥板M所受重力；（3）求出T1，利用效率公式求豎直滑輪組提拉水泥板M將其立起的過程中機(jī)械效率【解答】（1）設(shè)電動機(jī)A的底面積為S，GA=Sp0=N0，當(dāng)水泥板M未拉離地面時，對水泥板M、動滑輪、電動機(jī)A受力分析如圖所示：T1=，-4F1=G動+

12、T1-F1=GA-N1=N0-N1=Sp1-當(dāng)水泥板M拉離地面尚未入水時，水泥板M受力分析如圖2甲所示，動滑輪受力分析如圖2乙所示，電動機(jī)A受力分析如圖2丙所示；T2=GM-4F2=G動+T2-F2=GA-N2=N0-N2=Sp2-當(dāng)水泥板M完全浸沒在水中時，水泥板M受力分析如圖3甲所示，動滑輪受力分析如圖3乙所示，電動機(jī)A受力分析如圖3丙所示；T3=GM-F浮-4F3=G動+T3-F3=GA-N3=N0-N3=Sp3-水泥板M浸沒在水中時所受浮力F浮=水gVM=1103kg/m30.1m310N/kg=1103N，由式-式：F2-F3=S（p2-p3），式-式：4（F2-F3）=T2-T3，式-式，T2-T3=F浮，解得：4 S（p2-p3）=F浮，4S（10250Pa-5250Pa）=1103NS=0.05m2，F(xiàn)1=Sp1=0.05m25250Pa=N，F(xiàn)2=Sp2=0.05m210250Pa=N，F(xiàn)3=Sp3=0.05m25250Pa=N，由得：4F1=G動+，4N=G動+，2100N=2G動+GM，-（10）由得：4F2=G動+GM，4N=G動+GM，2050N=G動+GM，-（11）（10）式-（11）式得：G動