初中物理滬科版八年級全冊第十章機械與人 說課一等獎

第10章機械與人考點專訓(xùn)專訓(xùn)1.簡單機械與力學(xué)綜合簡單機械在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，在使用過程中必然會涉及壓強、浮力、密度等知識。這也是力學(xué)知識中一個重要的結(jié)合點，也是中考命題中的熱點和拔高點，在學(xué)習(xí)中一定要重視該部分知識的融會貫通。簡單機械與壓力、壓強的綜合1．如圖所示，輕繩連接質(zhì)量為m1和m2的兩個物體，處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知m1<m2，k為放在水平地面上的磅秤。(不計滑輪摩擦)求：(第1題)(1)繩A的拉力為________；(2)磅秤讀出的質(zhì)量為____________。2．(中考·遂寧)如圖，甲物體靜止放置于水平地面上時，對地面的壓強為p1；輕質(zhì)杠桿AB的支點為O，OB＝3AO，現(xiàn)在杠桿的A端用輕繩將甲物體吊起，在杠桿的B端懸掛質(zhì)量為4kg的乙物體，杠桿在水平位置平衡，此時甲物體對地面的壓強為p2，且p1＝3p2，(g取10N/kg)求：(1)杠桿A端受到的拉力是多少N?(2)甲物體的重力是多少N?(第2題)3．(中考·佛山，開放題)小娟同學(xué)根據(jù)佛山正在創(chuàng)建的高新材料產(chǎn)業(yè)園需要，設(shè)計了一個通過強大壓力改變材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和強度的實驗裝置。實驗原理如圖所示，左邊小圓柱形容器內(nèi)液體直徑和小活塞直徑均為D1，右邊大圓柱形容器內(nèi)液體直徑和大活塞直徑均為D2。(第3題)(1)圖中ABC是________杠桿，當(dāng)A點受到向下的力作用時閥門1和閥門2的開閉情況如圖所示。當(dāng)A點受到向上的力作用時，閥門2處在________(填“閉合”或“打開”)狀態(tài)。(2)小活塞產(chǎn)生向下的作用力為F1，若兩活塞下端受到液體的壓強相等，則作用在大活塞上的力F2大小為多少？(3)如何通過改變實驗裝置才能使實驗材料上獲得更大的作用力(至少寫出兩種方法)。簡單機械與摩擦力的綜合4．工人們?yōu)榱税徇\一個笨重的機器進入廠房，他們設(shè)計了如圖所示的四種方案(機器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的橫截面)。其中最省力的方案是()5．如圖所示，物體M在拉力F作用下做勻速直線運動，物體M與地面的摩擦力為24N，則F＝________N(不計繩重、滑輪與繩間的摩擦)。若拉力F增加8N，則物體M與地面間的摩擦力________(填“變大”“不變”或“變小”)。(第5題)簡單機械與浮力的綜合6．(中考·廣東)如圖是某裝置利用浮力進行自動控制的原理圖，AOB為一杠桿(質(zhì)量忽略不計),OA∶OB＝1∶2。A端用細線掛一空心鋁球，質(zhì)量為kg。當(dāng)鋁球一半體積浸在水中，在B端施加N的豎直向下的拉力F時，杠桿恰好在水平位置平衡。則鋁球?qū)嵭牟糠值捏w積為________m3，鋁球受到的浮力為________N，鋁球空心部分體積為________m3。(ρ鋁＝×103kg/m3，g＝10N/kg)(第6題)7．(中考·煙臺)某課外科技小組的同學(xué)對自動沖水裝置進行了研究(如圖所示)。該裝置主要由水箱、浮球B、蓋板C和一個可以繞O點自由轉(zhuǎn)動的硬桿OB構(gòu)成，AC為連接硬桿與蓋板的細繩。隨著水位的上升，蓋板C所受的壓力和浮球B所受的浮力均逐漸增加，當(dāng)浮球B剛好浸沒到水中時，硬桿OB處于水平狀態(tài)，蓋板C恰好被打開，水箱中的水通過排水管排出。經(jīng)測量浮球B的體積為1×10－3m3，蓋板的橫截面積為6×10－3m2，O點到浮球球心的距離為O點到A點距離的3倍。不計硬桿、蓋板以及浮球所受的重力以及蓋板的厚度。(g＝10N/kg)求：(1)水箱內(nèi)所能注入水的最大深度；(2)在你以上的計算中忽略了硬桿、蓋板以及浮球的重力，如果考慮它們的重力，你認為設(shè)計時應(yīng)采取哪些措施可保證自動沖水裝置正常工作？(寫出一種措施即可)(第7題)

專訓(xùn)2.功、功率、機械效率的綜合功、功率、機械效率是機械在使用過程中經(jīng)常要考慮的幾個問題，它們之間有著緊密的聯(lián)系。在學(xué)習(xí)的過程中，要注意由此及彼，綜合應(yīng)用。特別是總功、有用功、額外功的計算，往往是這類問題求解的關(guān)鍵。杠桿與功、功率、機械效率的綜合1．如圖所示，是一種小型千斤頂?shù)氖疽鈭D，當(dāng)手往下壓動壓臂時，能把重物抬高一段較小的距離。工人在2s時間里，用100N的力，豎直向下壓動壓臂50cm，把重1000N的重物勻速抬高4cm，則工人做功的功率為________W，所做的有用功是________J，千斤頂?shù)臋C械效率是________。(第1題)(第2題)2．如圖所示，杠桿在豎直向下拉力F的作用下將一物體緩慢勻速提升，下表是提升物體時采集到的信息：物重G/NOA/mOB/mA端上升的高度h/mB端下降的豎直距離s/m40(1)若不計杠桿自重和摩擦，求拉力F的大小；(2)若實際拉力為90N，求拉力做的總功及杠桿的機械效率。滑輪與功、功率、機械效率的綜合3．(中考·孝感)如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105N的物體勻速提起，在5s時間內(nèi)繩子自由端移動的距離為s＝3m。圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關(guān)系圖。(1)計算物體上升的速度。(2)圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是________，并列式計算出該物理量。(3)計算滑輪組提升該物體時的機械效率。(第3題)4．(中考·淮安)如圖所示，工人用500N拉力F，將重為900N的木箱勻速提升3m，所用時間為20s，求：(1)拉力F做的有用功；(2)拉力F做功的功率；(3)動滑輪的機械效率。(第4題)斜面與功、功率、機械效率的綜合5．(中考·呼和浩特)已知斜面傾角為30°，斜面高為2m。小兵同學(xué)用繩子沿斜面將重為400N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端。拉力大小為300N，繩重不計。求：(1)小兵對木箱做的有用功；(2)斜面的機械效率；(3)斜面對木箱施加的摩擦力。(第5題)6．(中考·臨沂模擬)如圖所示，用平行于斜面的拉力F，將重為20N的物體沿斜面從底端以m/s的速度勻速拉至頂端。若不考慮物體與斜面間的摩擦，則拉力F為________N；若斜面的機械效率為80%，則此時拉力F′為________N，拉力做功的功率是________W。(第6題)斜面、滑輪組與機械效率的綜合7．(中考·濰坊)建筑工人要向樓上運送貨物，為了省力，他在斜面上安裝了一個滑輪組，做成如圖所示的裝置，斜面的傾角為30°且固定在水平面上。運送貨物時，工人用400N的力拉繩子，重為500N的貨物在20s內(nèi)沿斜面勻速運動6m，求此過程中：(1)貨物的速度大?。?2)工人提升貨物做的有用功；(3)該裝置的機械效率。(第7題)

專訓(xùn)3.實驗專題?(答案見131頁))探究杠桿平衡條件1．(中考·南京)用如圖所示的裝置做“探究杠桿的平衡條件”實驗。(第1題)(1)實驗開始時，杠桿的位置如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向________移動(填“左”或“右”)。(2)如圖乙所示，在刻度線“2”處掛2個鉤碼。在刻度線“4”處用調(diào)好的彈簧測力計豎直向下拉杠桿，杠桿在水平位置平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為F1，將彈簧測力計斜向左拉，杠桿在水平位置時平衡時，其示數(shù)F2________F1(填“＞”“＝”或“＜”)；再將彈簧測力計斜向右拉，杠桿在水平位置平衡時，其示數(shù)F3________F1。(3)得到實驗結(jié)論后，利用圖乙所示的裝置，只借助杠桿上的刻度線，右側(cè)只使用彈簧測力計，左側(cè)只懸掛重物，若彈簧測力計的量程是0～N，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，通過計算可知，懸掛的重物最重可達________N。探究輪軸的特點2．在生產(chǎn)、生活中，人們常會用到輪軸，輪軸由具有公共轉(zhuǎn)軸的輪和軸構(gòu)成。(1)轆轤就是輪軸的一種，它的截面圖如圖所示，轆轤也可以看成是杠桿的變形，轆轤繞著轉(zhuǎn)動的軸心就是支點，轆轤的把手轉(zhuǎn)動一圈就是如圖所示的輪，作用在把手上的力為動力F1，水桶對軸向下的拉力是阻力F2，請在轆轤的截面圖上畫出轆轤的杠桿示意圖。通過示意圖可以發(fā)現(xiàn)轆轤是________(填“省力”或“費力”)杠桿。(第2題)(2)動手探究：選用鉛筆(或其他一端粗一端細的筆)探究輪軸的特點。①左手捏緊筆尖，右手旋轉(zhuǎn)筆身，則左手________(填“能”或“不能”)使筆尖保持不被旋轉(zhuǎn)。②左手捏緊筆身，右手旋轉(zhuǎn)筆尖，則左手________(填“能”或“不能”)使筆身保持不被旋轉(zhuǎn)。③當(dāng)筆身轉(zhuǎn)動一圈，筆尖也轉(zhuǎn)動一圈，由于筆尖的直徑小于筆身的直徑，所以捏住筆身的手比捏在筆尖的手________(填“省”或“費”)距離。④根據(jù)以上實驗，鉛筆相當(dāng)于輪軸，筆身相當(dāng)于________(填“輪”或“軸”)，筆尖相當(dāng)于________(填“輪”或“軸”)，所以使用輪軸時，當(dāng)輪帶動軸，則________(填“省”或“費”)力，但________(填“省”或“費”)距離。探究滑輪組的機械效率3．如圖所示是小剛同學(xué)在“測量滑輪組的機械效率”實驗中使用的實驗裝置和得到的數(shù)據(jù)記錄表格，關(guān)于小剛的實驗，下列說法不正確的是()實驗次數(shù)123鉤碼重G/N446鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η74%57%83%(第3題)A．由表中數(shù)據(jù)可知，第一次實驗是使用甲圖裝置做的B．由表中數(shù)據(jù)可知，第二次實驗是使用乙圖裝置做的C．由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼的重力有關(guān)D．進行實驗時，由于提升過程中不便于讀數(shù)，所以可以在鉤碼靜止時讀數(shù)4．(中考·揭陽)在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行兩次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：次數(shù)鉤碼重/N鉤碼上升高度/cm彈簧測力計示數(shù)/N彈簧測力計移動距離/cm12104025520(1)第一次實驗測得滑輪組的機械效率為________，兩次相比較，第二次實驗測得滑輪組的機械效率________第一次實驗測得滑輪組的機械效率(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“滑輪組的機械效率與所掛鉤碼重量有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：________；請簡要說出其中一條理由：___________________________________________________________________。5．(中考·自貢)某小組同學(xué)在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關(guān)時，提出了一些猜想并對猜想進行驗證。(第5題)(1)如果影響機械效率的因素有A、B、C多個，要研究其與B因素的關(guān)系，需要先控制其他幾個因素不變，而改變________因素，從而進行研究。(2)下面是同學(xué)提出的兩個猜想：猜想一：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關(guān)；猜想二：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關(guān)。(3)為了驗證上述猜想是否正確，同學(xué)們準(zhǔn)備分別按圖甲、乙、丙、丁的滑輪組進行實驗。驗證猜想一的小組應(yīng)按圖________所示的兩個滑輪組進行實驗，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小________(填“相等”或“不相等”)，則可初步判斷猜想一是錯誤的；驗證猜想二的小組應(yīng)按圖________所示的兩個滑輪組進行實驗，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，則可初步判斷猜想二是________(填“正確”或“錯誤”)的。(4)請你為該班同學(xué)提出一種提高滑輪組機械效率的方法：________________________________________________________________。探究斜面的機械效率6．某實驗小組的同學(xué)們在探究“斜面的機械效率”實驗時，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊(如圖所示)，收集到了表中的實驗數(shù)據(jù)。(第6題)實驗次數(shù)123斜面的傾斜程度較緩較陡最陡物塊重力G/N555斜面高度h/m拉力F/N斜面長度s/m111機械效率η%%%(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出：斜面越緩越________力(填“省”或“費”)；當(dāng)粗糙程度相同時，斜面越緩，機械效率越________(填“高”或“低”)。(2)為了探究斜面的機械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系，該小組又進行了第4次實驗，他們在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)為N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為________，通過與表中第________次實驗的數(shù)據(jù)對比可以初步得到結(jié)論：在其他條件一定時，斜面越粗糙，斜面的機械效率越低。(3)通過對斜面機械效率的探究，你覺得用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，拉力F與摩擦力f的大小關(guān)系為F__________f(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是____________________________________________。7．小明在探究“斜面的機械效率”的實驗中，用長度s＝m的木板搭成一個斜面，用彈簧測力計將重力G＝N的物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端。(第7題)(1)小明在實驗中，調(diào)整斜面的高度為h＝m，將物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過程中，彈簧測力計的示數(shù)F＝N，則有用功為________J，機械效率為________。(2)小明利用上述器材進一步研究發(fā)現(xiàn)，木板搭成傾角不同的斜面時，將物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端的過程中，額外功W額外與斜面的水平長度l(木板在水平面上的正投影長度)有如下關(guān)系：l(m)W額外(J)通過數(shù)據(jù)分析，小明得出初步結(jié)論：W額外與l成________比，小明查閱資料后證實此結(jié)論是正確的。根據(jù)此結(jié)論，當(dāng)斜面的水平長度l＝m時，斜面的機械效率為________；當(dāng)木板平放在水平桌面上，水平勻速拉動木板上的物塊時，彈簧測力計的示數(shù)為________N。

考點專訓(xùn)答案eq\a\vs4\al(專訓(xùn)1)1．(1)m1g(2)m2－m1點撥：(1)由圖可知，滑輪為定滑輪，且m1<m2，則繩A的拉力為FA＝G1＝m1g；(2)物體m2對磅秤的壓力F＝G2－FA＝G2－G1＝m2g－m1g＝(m2－m1)g；則磅秤讀出的質(zhì)量m＝eq\f(F,g)＝eq\f(（m2－m1）g,g)＝m2－m1。2．解：(1)根據(jù)杠桿平衡條件知FA·OA＝FB·OB，則杠桿A端受到的拉力FA＝eq\f(FB·OB,OA)＝eq\f(FB·3OA,OA)＝3FB＝3m乙g＝3×4kg×10N/kg＝120N；(2)由圖可知，兩種情況下甲物體與地面的接觸面積相同，根據(jù)p1＝3p2可得，F(xiàn)1＝3F2，由于F1＝G甲，則F2＝eq\f(1,3)F1＝eq\f(1,3)G甲；分析甲物體的受力情況可得，G甲＝FA′＋F支持，根據(jù)力的相互性，F(xiàn)A′＝FA＝120N，F(xiàn)支持＝F2＝eq\f(1,3)G甲，則G甲＝120N＋eq\f(1,3)G甲，解得G甲＝180N。點撥：由兩種情況下，甲物體對地面的壓強的關(guān)系p1＝3p2可得，甲物體對地面的壓力的關(guān)系F1＝3F2,即第二種情況的支持力是重力的1/3；甲物體懸掛在杠桿上平衡時受三個力作用，重力、地面對它的支持力、杠桿對它的拉力，根據(jù)力的關(guān)系列等式即可求解。3．解：(1)省力；閉合(2)兩活塞受到的壓強相等，p1＝p2，即：eq\f(F1,S1)＝eq\f(F2,S2)，eq\f(F1,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D1,2)))\s\up12(2))＝eq\f(F2,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D2,2)))\s\up12(2))；所以F2＝eq\f(D22,D12)F1。(3)使實驗材料獲得更大的作用力，可以采用的方法：①加大作用在杠桿上的力F；②增大杠桿的動力臂與阻力臂的比值；③增加大活塞與小活塞面積的比值；④減少摩擦；⑤減少大活塞自身的重力。4．C點撥：在四種情況中，B、C、D都將機器與地面之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減小了機器與地面之間的摩擦力，而A沒有，所以首先可以排除A。B中使用的是定滑輪，只能改變力的方向不能省力，其所用力的大小與D是一樣的，都等于機器與地面之間的滾動摩擦力。C中使用的是動滑輪，動滑輪能夠省一半的力，所以，此時的拉力等于機器與地面之間滾動摩擦力的一半，所以此時所用的力最小，即最省力。故選C。5．12；不變點撥：由圖可知，滑輪組由2股繩承擔(dān)摩擦力，則F＝eq\f(1,2)f＝eq\f(1,2)×24N＝12N；若拉力F增加8N，由于物體M與地面間的粗糙程度、壓力大小都不變，因此物體M與地面間的摩擦力大小不變。6．1×10－3；20；3×10－3點撥：鋁球?qū)嵭牟糠值捏w積為V鋁＝eq\f(m球,ρ鋁)＝eq\fkg,×103kg/m3)＝1×10－3m3；空心鋁球的重力G球＝m球g＝kg×10N/kg＝27N；杠桿平衡時，F(xiàn)A·OA＝FB·OB，則杠桿A端受到的拉力FA＝eq\f(FB·OB,OA)＝eq\f(FB·2OA,OA)＝2FB＝2×N＝7N；對鋁球進行受力分析可知，鋁球受重力、浮力、杠桿對它的拉力三個力作用保持平衡狀態(tài)，則G球＝FA′＋F浮，根據(jù)力的相互性，F(xiàn)A′＝FA＝7N，因此F浮＝G球－FA′＝27N－7N＝20N，根據(jù)公式F浮＝ρ水gV排可得，V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(20N,1×103kg/m3×10N/kg)＝2×10－3m3，則鋁球的體積V球＝2V排＝2×2×10－3m3＝4×10－3m3；鋁球空心部分體積為V空＝V球－V鋁＝4×10－3m3－1×10－3m3＝3×10－3m3。7．解：(1)當(dāng)浮球B剛好浸沒到水中時，排開水的體積和自身的體積相等，則浮球B受到的浮力：F?。溅裧V排＝ρgVB＝×103kg/m3×10N/kg×1×10－3m3＝10N，此時硬桿OB處于水平狀態(tài)，由杠桿的平衡條件可得：FA·OA＝F浮·OB，則蓋板受到繩子的拉力：FA＝eq\f(OB,OA)F?。?×10N＝30N，蓋板C恰好被打開時，處于平衡狀態(tài)，受到的繩子的拉力和液體對蓋板的壓力是一對平衡力，所以，水對蓋板的壓力F壓＝FA＝30N，p＝eq\f(FA,S)＝eq\f(30N,6×10－3m2)＝5000Pa，由p＝ρgh可得，水箱內(nèi)所能注入水的最大深度：h＝eq\f(p,ρg)＝eq\f(5000Pa,×103kg/m3×10N/kg)＝m；(2)考慮硬桿、蓋板以及浮球的重力時，繩子對蓋板的拉力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，要使蓋板被打開，應(yīng)增大繩子的拉力，可以增大浮球體積增大浮力的大小(或使硬桿的AB段比OA段更長一些)。eq\a\vs4\al(專訓(xùn)2)1．25；50；80%點撥：工人所做的功W總＝Fs＝100N×m＝50J，工人做功的功率P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(50J,2s)＝25W；工人所做的有用功W有＝Gh＝1000N×m＝40J；千斤頂?shù)臋C械效率η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(40J,50J)×100%＝80%。2．解：(1)杠桿在水平位置平衡時，根據(jù)杠桿平衡條件可知，G·OA＝F·OB，即40N×m＝F×m，解得F＝80N；(2)拉力所做的總功W總＝F′s＝90N×m＝9J；拉力所做的有用功W有＝Gh＝40N×m＝8J；杠桿的機械效率η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(8J,9J)×100%＝%。3．解：(1)滑輪組由三段繩子承擔(dān)總重，s＝3h，h＝eq\f(1,3)s＝eq\f(1,3)×3m＝1m，物體上升的速度v＝eq\f(h,t)＝eq\f(1m,5s)＝m/s；(2)功；W＝Fs＝50N×3m＝150J；(3)滑輪組的機械效率η＝eq\f(W有,W)×100%＝eq\f(Gh,Fs)×100%＝eq\f(105N×h,50N×3h)×100%＝70%。點撥：(2)縱坐標(biāo)表示力的大小為50N，大小不變，橫坐標(biāo)表示距離，大小為3m，所以陰影部分的面積表示力所做的功。本題考查了滑輪組的特點和速度、功、機械效率公式的靈活運用，能夠正確識圖和辨別滑輪組承擔(dān)總重的繩子的段數(shù)是解題的關(guān)鍵。4．解：(1)拉力F做的有用功為：W有用＝Gh＝900N×3m＝2700J；(2)拉力F做的總功為：W總＝Fs＝Fnh＝500N×2×3m＝3000J；功率為：P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(3000J,20s)＝150W；(3)動滑輪的機械效率為：η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(2700J,3000J)×100%＝90%。5．解：(1)有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J；(2)斜面傾角為30°，斜面高為2m，所以斜面長為s＝2h＝2×2m