初三物理杠杆-滑轮与功-机械效率经典例题(附答案)

杠杆与滑轮教学目的: 1、巩固杠杆五要素，掌握杠杆平衡条件 2、定滑轮、动滑轮的特点教学难点：1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算 2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义知识点总结：1、 杠杆五要素：支点：杠杆绕着转动的点 动力：使杠杆转动的力 阻力：阻碍杠杆转动的力 动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离 阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离2、 杠杆平衡条件(杠杆平衡原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1· L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。3、定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（实质是等臂杠杆） 特点： 不能省力，但能改变力方向 动滑轮：工作时，轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。 （实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆） 特点：可以省力，但不改变力的方向 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起典型例题解析杠杆与滑轮：例1：如图161（a）所示的杠杆重；不计，O为支点，AO0.2m，当在A点悬吊一重6N的物体，绳子的拉力F3N时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力矿的力臂l2，力臂l2为_m（a）（b）图161如图161（b），画出杠杆OAB示意图，找到支点O，BC为力的作用线，画出力臂l2根据杠杆的平衡条件：G·OAFl2代入数值：6N×0.2m3N×l2l22×0.2 m0.4 m答案力臂l2如图161（b），l2为0.4m例2：杠杆OA在力FA、FB的作用下保持水平静止状态，如图165（a）杠杆的自重不计，O为杠杆的支点，FB的方向与OA垂直，则下列关系式中一定正确的是（）AFA·OAFB·OBBFA·OAFB·OBC DFA（a）（b）图162如图162（b），画出力FA的力臂为lA，FA和OA的夹角为。根据杠杆的平衡条件：FA·lAFB·OBFA·OA sinFB·OB从图中看出：0°90°sin1要保持杠杆平衡：FA·OAFB·OB，推得FA答案D例3：如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，比较它们的大小应是（ ）F1F2F3A、F1F2F3 B、F1F2F3 C、F2F1F3 D、 F2 F1 F3例4：如图169所示，物体M放在水平桌面上，现通过一动滑轮（质量和摩擦不计）拉着M向左匀速运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N若在M上加放一物块m可保持M向左匀速运动，需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力，则F（）图169AM运动时受到向左的摩擦力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不变未加m之前，拉力F与弹簧测力计的示数相同，也为10 N用动滑轮匀速拉重物，F，f2F20Nf方向向右C选项是正确的加放m后，F，由于M对地面压力增大，所以摩擦力增大，F也增大，F10N答案C功与功率教学目的:1.理解功、功率的定义； 2.理解机械效率的定义； 3.掌握增加有用功、提高机械效率的方法；教学难点:掌握对一个过程做功的计算，做功过程中的机械效率计算知识点总结：1、功的定义：力与物体在力的方向上通过的距离，公式：w=f*l，单位J2、功率：单位时间内所做的功，公式：P=w/t，单位：瓦特，符号w3、功：有用功：有目的而做的功 无用功：并非我们的目的但是不得不做的功4、机械效率：有用功与总功的比值例5：在下述情况中，若物体重100N，则力对物体做了多功?（1）物体沿着光滑的水平面匀速前进了1 m，求推力对物体做的功（2）物体沿水平面匀速前进了10m，摩擦力是20N，求拉力做的功（3）物体沿光滑斜面滑下，斜面高1 m，长2m，如图l610所示，求重力对物体做的功（4）如图1610，物体从斜面上滑下，求支持力对物体做的功图1610精析初中阶段研究力做功，主要指下列几种情况：第一种：力和物体运动方向一致，称为力对物体做功第二种：力和物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功如向上抛出某个物体，重力方向向下，物体运动方向向上，可以称为克服重力做了功第三种：当某个力和运动方向垂直，则这个力对物体做的功为零解（1）水平面光滑，认为摩擦力为零物体匀速前进，推力也为零这时W0（2）物体匀速直线运动，推力Ff（摩擦力）20N，s10m，所以：W20N×10m200J（3）物体沿重力方向移动的距离为h，重力做的功WGh100N×1m100J（4）如图1410，物体沿斜面运动，支持力方向与运动方向垂直，物体沿支持力方向没有移动，W0答案（1）W0（2）W200 J（3）W100 J（4）W0例6：利用图163中的滑轮组提升重物A（物体A重1600 N），滑轮组的机械效率为80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F为_N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率（选填“变大”、“变小”或“不变”）图163精析考查力、功和机械效率之间的关系解已知：G1600N，机械效率80%设提升时，物体上升h根据图，拉力上升高度为S4hF500N分析物重对机械效率的影响若h、W额不变，G增大，提高答案500N，变大例7：图164所示滑轮组匀速提升物体已知物重G240N，拉力F100N，该滑轮组的机械效率是_图164精析此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率解有用功：W有Gh240N·hh为物体被提升的高度总功：W总F·sF·3h100N·3hs为拉力移动的距离注意：有3根绳子连在动滑轮上，则s3h机械效率：80%错解有的学生忽略了距离关系，认为总功：W总F·h100N·h按照这个分析，求得100%，结果与实际情况不符W总W有W额，由于额处功的存在，W有一定小于W总，一定100%答案80%例8：用动滑轮将400N的货物以0.5m/s的速度匀速提高了2m，绳端的作用力是250N，则有用功的功率是_W解有用功率的概念：P有G·v其中G为物体重，v为物体上升速度P有Gv400N×0.5m/s200W扩展：如果求总功率，则有：P总F·vv为拉力F提升速度在此题中，一个动滑轮：s2h，所以v2v1m/sP总Fv250N×1m/s250W通过P有和P总，还可以求出这个动滑轮的机械效率答案200W例9：如图165，均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块，每小格距离相等，支点在O，此时杠杆已处于平衡状态问：当下面几种情况发生后，杠杆能否再次平衡?（1）两边各减去一个铁块；（2）将两侧铁块向支点方向移一个格；（3）将两边各一个铁块浸没于水中；（4）将两侧所有铁块分别浸没于水中；（5）左侧有两个铁块浸没于煤油中，右侧有一个铁块浸没于水中(煤油密度油0.8×103kg/m3) 图165精析对于一个已经平衡的杠杆来说，当某个力或力臂发生变化时，若变化的力×变化的力臂仍相等，则杠杆仍保持平否则，就失去平衡解（1）设一个铁块重G，一个格长度为l，当两侧各减去一个铁块时，对于左端，力×力臂的变化G×3l，对于右端，力×力臂的变化G×4l，可见右端“力×力臂”减少的多，因而杠杆右端上升，左端下沉，杠杆不再平衡（2）所设与（1）相同，左侧：力×力臂的变化4G×l右侧：力×力臂的变化3G×l左端力×力臂的变化大，减少的力×力臂大，因此杠杆左端上升，右端下沉，杠杆不再平衡（3）当两边各有一个铁块浸没于水中时，设一个铁块受的浮力为 F浮，两侧的铁块受的浮力是相同的对于左端：“力×力臂”的变化F浮×3l对于右端：“力×力臂”的变化F浮×4l比较两端变化，右端变化大，因为所受浮力方向是向上的，因而杠杆右端上升，左端下沉（4）题目所设与（3）相同，对于左端：“力×力臂”的变化4F浮×3l12F浮·l对于右端：“力×力臂”的变化3F浮×4l12F浮·l比较两端变化是一样的，因而杠杆仍保持平衡（5）左侧两个铁块浸没于煤油中，设一个铁块体积为V，则两个铁块受的浮力为：F1油g·2V2油gV，右侧一个铁块浸没于水中，铁块受的浮力F2水g V左侧：“力×力臂”的变化Fl·3l6油gV·l右侧：“力×力臂”的变化F2·4l4油gV·l将油、水代入比较得：左侧“力×力臂”的变化大，因为所受浮力方向是向上的，因而杠杆左端上升，右端下沉答案（1）杠杆失去平衡，左端下沉；（2）杠杆失去平衡，右端下沉；（3）杠杆失去平衡，左端下沉；（4）杠杆仍保持平衡（5）杠杆失去平衡，右端下沉例10：如图166，在一轻杆AB的B处挂一重为89N的物体，把物体浸没在水中，在A点作用19.75N的向下的力，杠杆可以平衡，已知：OAOB41，求物体的密度（g取10N/kg）精析在杠杆知识和浮力知识结合，仍以杠杆平衡条件列出方程，只是在分析B端受力时，考虑到浮力就可以了 解已知重力G89N以O为支点，杠杆平衡时有： FA·OAFB·OBFB·FA×19.75N79N物体所受浮力F浮GFB89N79N10NV排1×103m3V物V排m8.9kg物体密度：8.9×103kg/m3答案8.9×103kg/m3图166例11：一根轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的中点挂一重物G，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图l67（a）所示，力F使杆从所示位置慢慢抬起到水平位置的过程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况是（）AF增大，LF减小BF减小，LF增大CG不变，LG减小DG不变，LG