教案力學(xué)綜合計算.doc

教 案教師：郭鵬 學(xué)生：_ 上課時間：_重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容：多個力的平衡結(jié)合杠桿平衡條件類型題的解答 滑輪組機(jī)械效率功率的計算浮力.壓強(qiáng).杠桿平衡條件綜合應(yīng)用1. 如圖21所示，某校課外小組的同學(xué)們設(shè)計了一個用水槽來儲存二次用水的沖廁裝置。其中重100g的浮球固定在橫桿AB右端（B為浮球的中心），桿AB能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，且OB是OA長度的4倍。橫桿AB左端壓在厚為1cm的進(jìn)水閥門C上，進(jìn)水口的橫截面積為4cm2。閥門C正好堵住進(jìn)水口時，水箱內(nèi)停止蓄水，桿AB在水平位置，且浮球剛好有的體積露出水面。進(jìn)水口距箱底30cm，水箱內(nèi)溢水管長為40cm，水槽與水箱的水面高度差為1.2m。閥門D是一個重為50g，橫截面積為30cm2的排水閥門，其厚為1cm，用金屬鏈將其與水箱頂部排水按鈕相連，當(dāng)按動按鈕時，鐵鏈向上拉起排水閥門D使其打開，水箱排水。（其中閥門C、直桿AC、橫桿AB的重力均忽略不計）。（g取10N/kg）求： （1）進(jìn)水口處所受水槽的水向上的壓力； （2）停止蓄水時浮球所受的浮力；浮球的體積； （3）要打開排水閥門D，鐵鏈給它的拉力至少是多少？2. 育紅學(xué)?？萍夹〗M的同學(xué)們設(shè)計了一個自動沖刷廁所的水箱模型，這種水箱模型能把自來水管供給的較小流量的水儲存到一定量后，自動開啟放水閥門，沖刷便池中的污物。圖21是這種水箱模型的主要部件的截面示意圖。圖中水箱A是一個邊長為50cm的正方體；浮筒B是一個質(zhì)量為0.2kg的空心圓柱體，其底面積為，高為35cm；放水閥門C是一個質(zhì)量可忽略的圓柱體，其底面積為，厚度d為1.5cm；放水閥門C能將排水管口恰好蓋嚴(yán)，閥門上固定一根輕繩與浮筒B相連，繩的長度為10cm。請你計算出水箱中的水深H至少為多少時，浮筒B剛好能將放水閥門C打開？3. 在學(xué)?？萍荚禄顒又?，科技小組的同學(xué)設(shè)計了一個小型鍋爐，其部分結(jié)構(gòu)如圖28所示。 下面是對鍋爐結(jié)構(gòu)的介紹：調(diào)控水箱高1.5m，其中帶有浮球C的橫桿ODC（C為浮球的中心）能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，DC=28cm，OD=2cm；“T”型閥門B下部不計粗細(xì)的直桿與ODC桿相連，ODC桿處于水平時閥門B堵住進(jìn)水口；圓柱體A是鍋爐的安全閥，其底面積為10，加熱過程中安全閥堵住出氣孔，調(diào)控水箱與鍋爐爐體始終連通，當(dāng)鍋爐內(nèi)氣壓超過Pa時，圓柱體A被頂起，排出部分蒸汽。 已知外界大氣壓為Pa。（不考慮閥門B、橫桿ODC及浮球受到的重力，g取10N/kg）根據(jù)以上介紹和已知條件解決下列問題： （l）為保證鍋爐安全，圓柱體A的質(zhì)量不能超過多少？ （2）若“T型閥門B受到向下的壓力為30N時，ODC桿處于水平平衡，此時浮球C浸入水中的體積是多少？ （3）按照這個設(shè)計，在鍋爐加熱后，將出現(xiàn)一些問題。請你通過計算說明其中一個較嚴(yán)重的問題。機(jī)械效率綜合計算1. 如圖23所示，小強(qiáng)使用滑輪組勻速提升重為800N的物體A時，他對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為3000Pa。已知小強(qiáng)的體重為620N，他每只腳與地面的接觸面積為200cm2。若不計繩重和摩擦。求： （1）小強(qiáng)對繩子的拉力； （2）動滑輪所受重力； （3）此時，滑輪組的機(jī)械效率； （4）小強(qiáng)使用此滑輪組最多能提起多重的物體。2如圖19所示，質(zhì)量為70kg的工人站在水平地面上，用帶有貨箱的滑輪組把貨物運(yùn)到高出。第一次運(yùn)送貨物時，放入貨箱的貨物質(zhì)量為160kg，工人用F1勻速拉繩的功率為P1，貨箱以0.1m/s的速度勻速上升，地面對工人的支持力為N1。第二次運(yùn)送貨物時，放入貨箱的貨物質(zhì)量為120kg，工人用力F2勻速拉繩，貨箱以0.2m/s的速度勻速上升，地面對工人的支持力為N2，滑輪組機(jī)械效率為2。N1與N2之比為15:19。（不計繩重及滑輪摩擦，g取10N/kg）貨箱求：（1）貨箱和動滑輪的總質(zhì)量m；（2）功率P1；（3）機(jī)械效率2。FCABB圖 22電動機(jī)3圖22是居民樓電梯結(jié)構(gòu)的截面示意圖。A為電梯廂，廂底有兩個動滑輪B，其功能相當(dāng)于一個動滑輪，使用兩個動滑輪的好處是能幫助電梯保持穩(wěn)定。C為配重，起平衡作用。在拉力F作用下電梯廂能在電梯井中沿豎直通道上下運(yùn)行。現(xiàn)有10個人同時乘坐電梯（每個人的質(zhì)量均按60kg計算），電梯廂以0.5m/s的速度勻速上升時，拉力為F1，F(xiàn)1的功率P1為10kW，動滑輪B的機(jī)械效率為1；電梯運(yùn)行了12m后，從電梯中下去了5個人，此后電梯廂以0.5m/s的速度勻速上升時，拉力為F2，F(xiàn)2的功率為P2，動滑輪B的機(jī)械效率為2。（不計繩重及滑輪摩擦，g取10N/kg）求：（1）1：2；（2）拉力F2的功率P2。4.磅秤上有一個重1500N的木箱，小明站在地上，想用如圖29（甲）所示的滑輪組把這個木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒有提起，此時磅秤的示數(shù)為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖29（乙）所示，再去提這個木箱。當(dāng)木箱勻速上升時，小明對地板的壓力為100N，不計軸摩擦和繩重，取g10N/kg。求小明的體重和提升木箱時滑輪組的機(jī)械效率。圖30MOAB5.如圖30所示，一正方體合金塊M的邊長為20cm，把它掛在以O(shè)為支點(diǎn)的輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)處，一個重為640N的人在杠桿的B點(diǎn)通過定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時M對水平地面的壓強(qiáng)為1.1104Pa，人對水平地面的壓強(qiáng)為1.45104Pa；若把M浸沒于水中(M與容器底不接觸)，人用力F2仍使杠桿在水平位置平衡，此時人對地面的壓強(qiáng)為1.15104 Pa；已知人單獨(dú)站在水平地面上，對地面的壓強(qiáng)為1.6104 Pa（g取10N/kg）求：（1）力F1的大小；（2）合金塊M的密度；（3）當(dāng) M浸沒于水中時，若剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容 器底，則M對容器底的壓強(qiáng)為多大6.某橋梁施工隊(duì)的工人用如圖24所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工件。已知工件的質(zhì)量為100kg工人的質(zhì)量為70kg。工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對地面的壓力之比為15：2，工件在水中時，滑輪組的機(jī)械效率為60% 。若不計摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg 。求：（1）工件浸沒在水中時所受的浮力浮 ；（2）工件完全打撈出水面后，滑輪組的機(jī)械效率2 ；（3）工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升，工人拉繩的功 率P2。7.如圖是一個上肢力量健身器示意圖。配重A受到的重力為1200N，其底面積為5102m2. B、C都是定滑輪，D是動滑輪；杠桿EH可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OE：0H2：5。小成受到的重力為600N，他通過細(xì)繩在H點(diǎn)施加豎直向下的拉力為T1時，杠桿在水平位置平衡，小成對地面的壓力為F1，配重A受到的拉力為FA1，配重A對地面的P1