九年级物理第九章机械和功 复习北师大版知识精讲.docx
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九年级物理第九章机械和功复习北师大版知识精讲
初三物理第九章机械和功复习北师大版
【本讲教育信息】
一.教学内容:
第九章机械和功复习
【学习过程】
一.知识结构
1.简单机械
综合问题:
与运动、浮力、密度、压强结合,
2.功、功率、机械效率比较
功
功率
机械效率
符号
W
P
η
意义
表示做功的多少。
功是由两个必要因素决定的
表示做功的快慢。
是单位时间所完成的功
有用功跟总功的比值
计算
W=Fs
P=W/t
η=W有用/W总
决定因素
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
物体所做的功和完成这个功所用的时间
对用滑轮组提重物来说有物重、动滑轮重、摩擦
国际单位
焦耳(J)
瓦特(W)
没有单位
各量的联系
P=W/t=Fs/t=Fvη=W有用/W总=P有用/P总=P输出/P输入
【典型例题】
例1.身高几乎相同的兄弟两个,用长1.5米的扁担抬一桶水,哥哥把水桶挂在扁担上距自己肩0.5米处,桶和水共重300牛,问兄弟二人各负担多大的力?
(不计扁担重)
分析:
兄弟二人抬水时,水桶作用在扁担上的力是阻力,兄弟俩肩头对扁担的作用力可以作为动力。
若要求哥哥肩上负担的力有多大,可把弟弟的肩同扁担接触的那点看作是支点;反之,求弟弟肩上负担的力,只要把哥哥的肩同扁担接触的那点作支点,然后用杠杆平衡条件来求解。
解:
扁担长L=1.5米,桶重为G=300N。
哥哥肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为L0=0.5米。
则弟弟肩与水桶作用在扁担上的力的作用点的距离为L─L0=1.5米-0.5米=1米。
以哥哥肩为支点,根据杠杆平衡条件
GL0=F弟L
300N×0.5m=F弟×1.5m
解得F弟=100N
以弟弟肩为支点时,根据杠杆平衡条件,
G(L-L0)=F哥L
300N×1m=F哥×1.5m
解得F哥=200N
即哥哥负担200牛的力,弟弟负担100牛的力。
小结:
过支点的作用力,力臂为零,把支点选在肩头,可以减少未知量。
例2.如图所示,浸没在水中的金属块,体积为2米3,重4×104牛,用滑轮组向上匀速吊起金属块(金属块始终全部浸没在水中),至少要用多大的拉力F才行?
(动滑轮及摩擦不计)
分析:
金属块匀速上升应满足力的平衡条件。
金属块受重力、浮力、滑轮组对它向上的拉力,满足G=F浮+F拉物。
金属块受到的浮力由阿基米德原理来计算F浮=ρ水gV排,对重物的拉力,F拉物=G-F浮。
由图可知,由3股绳子来承担,动滑轮及摩擦不计,F=F拉物/3
解:
F浮=ρ水gV排
=1×103千克/米3×9.8牛/千克×2米3
=1.96×104牛
金属块匀速上升,处于平衡状态,滑轮组对金属块的拉力
F拉=G-F浮=4×104牛-1.96×104牛
=2.04×104牛
滑轮组吊起重物是由3股绳子承担,绳子自由端拉力即是每股绳上受的力。
答:
至少要用6.8×103牛的拉力才行。
小结:
本题综合浮力、力的平衡、滑轮组等知识,对于复杂的综合题应分析包含那几个基本物理过程,应用哪些基本规律,把综合问题分解成几个小问题。
本题包括三个基本知识要点,一、对金属块进行受力分析,根据匀速上升,满足力的平衡条件;第二根据阿基米德原理计算浮力;第三、滑轮组吊重物,由与动滑轮连接的绳子数来考虑绳子拉力与承担重物的关系。
例3.两个体积相等的实心铜球和铅球,挂于轻质杠杆两端,当支点O位于某处时,杠杆平衡,如图所示。
现将两球慢慢浸没在水中后,要想使杠杆平衡,关于支点O的移动情况下列叙述正确的是()
A.向铜球侧移动B.向铝球侧移动
C.不需要移动D.无法判断
解析:
两球密度不同,质量不同,m铝 当都浸没在水中后,根据阿基米德原理,两球浮力相等,即相当于两边减少了相等的重力,但铜球一侧力臂小,所以减少的“力×力臂”少,因此必须将支点向铜球一侧移动。 答案: A. 例4.下图是甲、乙两台机械做功与时间的函数关系图象,由图可知,甲机械的功率P甲,和乙机械的功率P乙比较() A.P甲>P乙B.P甲=P乙 C.P甲 分析: 比较功率大小可以采取下面的做法: 比较相同时间,二者完成的功的多少;或比较相同的功,二者所用时间的长短。 在时间轴上选取一点,向上平行于纵轴做一条线,与两条图象相交的点的纵坐标就表示了甲乙在同一时间所做的功,如下图可知,相同时间甲完成的功多,所以甲的功率大。 答案: A 例5.用功率为1500瓦特的电动机带动起重机,以0.2米/秒的速度匀速提升物体,起重机的效率为80%,求它所提起的物体的重量。 分析: 本题给出机械效率,是电动机做功和对重物做功的一个联系纽带。 可以分析,电动机所做的功是总功,对重物做的功是有用功。 但题目没有总功有用功的已知,虽给出了电动机功率、和物体移动速度,但没有时间条件,无法求出提物上升的距离。 所以只有设时间t,才能写出有用功,总功的表达式。 解: 设起重机提升物体所用的时间为t,则物体上升高度h=vt,对起重机来说 W有用=Gh=Gvt W总=Pt 由 答: 它所提起的物体重6000牛顿。 小结: 机械做功与对物体做功时间相同,所以机械效率可以用有用功率和总功率来计算。 例6.在“测滑轮组的机械效率”实验中,用同一滑轮组进两次实验,得到如下表数据: 次数 钩码质量 (克) 钩码上升高度 (米) 弹簧秤示数 (牛) 弹簧秤移动距离 (米) 1 100 0.1 0.5 0.3 2 200 0.2 0.9 0.6 (1)滑轮组中动滑轮、定滑动最少个数分别为: 动滑轮_____个,定滑轮__个; (2)第一次、第二次实验时的机械效率大小分别为__________、__________; (3) 两次实验机械效率不同的原因是__________________________________。 解析: 判断滑轮的个数应先判断出承担物重的绳子段数。 由表中数据可知,动力作用点移动距离是物体上升高度的3倍,所以由3段绳子分担。 弹簧秤由于弹簧有自重,不能倒立使用,因此绳子末端应向上用力,需要两动两定滑轮组。 计算机械效率时应先将钩码质量单位换算后求出重力,再利用 计算机械效率。 由实验数据可以知道两次提起物体的重力不同,可以判断有用功不同,但使用同一滑轮组,额外功相同。 因此滑轮组的机械效率也不同。 答案: (1)2,2 (2)65.3%,72.6% (3)由于提起物重不同,有用功不同。 例7.一个人工喷泉,喷出水柱高5米,若喷泉口每分钟喷出水6米3,则供水设备的功率至少多大? (g=10N/kg) 分析: 供水设备将水压到5米高处,克服水的重力做功W=Gh。 已知水的体积,根据密度公式求出6m3水的质量、重力,就可以求出供水设备做的功。 解: 水的重力G=gm=gρV =10N/kg×1.0×103kg/m3×6m3 =6×104N 供水设备的功率 答: 供水设备的功率是5000W。 例8.某学校的部分学生进行“深圳河治理研究性课题”的实践活动。 在一处建筑工地前,他们的车子陷到了泥地里,带队老师不失时机地导演了一堂“如何将汽车从泥地里拖出来”的实践课,大家想出了很多切实可行的办法。 他们发现可利用的资源有: 沙子、小石块、长木板、麻袋、坚硬的木棒、砖头、铁锤、铁锹、工地上升降重物的电动机、滑轮、缆绳、千斤顶、移动电话、几百块钱。 请你用简练的语言,把他们当时的办法,按物理原理或生活经验分类叙述出来,每类列举一个,填在下面表格中。 解析: 车陷入泥中,泥受到压力发生形变大,形成较多凹凸不平,产生阻力较大。 可以从减小阻力和增大对车的拉力两方面考虑。 利用滑轮等简单机械可以起到省力的效果,即用较小的动力对起重机产生较大的拉力。 也可通过减小压强减小泥地的形变,从而减小阻力。 除了从物理角度考虑,还可以从生活中其他视角入手,善于利用资源。 一类: 减小压强,将长木板铺在地面,推动车子使它在木板上行驶。 F一定时,增大S减少P 二类: 用简单机械: 用绳和滑轮绕成滑轮组,利用简单机械可以省力 的原则,人将车拉出 三类: 其它机械做功,用电动机和绳子将车拉出 四类: 打电话请救援车 五类: 用铁锹将表面泥铲走露出路基,路基承受的压强大,车可以通过。 【模拟试题】(答题时间: 30分钟) 1.从一端抬起200牛顿的水平放置的粗细均匀的钢管,至少需要用力() A.200牛顿B.100牛顿C.50牛顿D.150牛顿 2.分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度,做的有用功是() A.一样多B.斜面的多C.滑轮组的多 3.一战士用200N的力,将质量为500g的手榴弹抛出50m远,这个战士对手榴弹做的功是() A.150JB.5000JC.2.5×104JD.无法计算 4.甲乙两台机器,它们完成的功之比是1: 2,所用时间之比是2: 1,则甲乙两台机器的功率之比是() A.1: 1B.1: 2C.1: 4D.4: 1 5.甲乙两物体质量相同,用力使物体甲以0.8m/s的速度匀速上升5m,力做的功是W1,功率是P1。 用力使物体乙以0.4m/s的速度也匀速上升5m,力做的功是W2,功率是P2。 比较功和功率的大小() A.W1=W2,P1>P2B.W1>W2,P1 C.W1=W2,P1 6.甲、乙两物体分别在水平拉力作用下作匀速直线运动。 若甲的质量是乙的4倍,甲所受的水平拉力是乙的2倍,甲的速度是乙的3倍,那么在同一时间内,拉力对甲、乙两物体做的功之比为 () A.24∶1 B.12∶1C.6∶1 D.2∶1 7.已知甲机器的机械效率是65%,乙机器的机械效率是80%,那么下列说法中正确的是() A.甲机器一定比乙机器省力 B.甲机器一定比乙机器省距离 C.甲机器做的有用功一定比乙机器多D.以上说法都不对 8.下列说法正确的是() A.汽车的功率越大,机械效率越高 B.若汽车的功率保持不变,则牵引力越大,速度越小 C.汽车的功率越大,做的功越多 D.汽车的功率越大,其速度一定越大 9.甲乙两台机器的功率之比是1: 3,它们完成的功之比为2: 3,则它们所用的时间之比是() A.2: 9B.9: 2C.2: 1D.1: 2 10.甲乙两物体,甲放在粗糙的水平面上,乙放在光滑的水平面上。 现用相同的推力,分别使两物体沿力的方向移动相同的距离。 则说法正确的是() A.对甲物体做的功多B.对乙物体做的功多 C.两物体做功一样多D.甲物体还克服摩擦力做功 11.用一台总功率为11.3KW的水泵抽水,在1分钟内可把5×103Kg的水抽到10m高处,水泵做的有用功是J,总功是J,水泵的机械效率是。 12.如图用滑轮组把重100N的物体以2m/s的速度匀速提高0.5m,拉力做功60J。 滑轮组的机械效率是,拉力为N,拉力的功率是W,若动滑轮组总重为18N,那么在此过程中克服摩擦做功J。 13.如图所示,重为5牛顿的小球从A点滚到C点,AB=4米,BC=6米,重力做功为___焦耳。 14.秋游香山时,质量大的甲同学和质量小的乙同学同时登上山顶,克服自身重力所做的功甲__乙,做功的功率甲_____乙.(填“<”“=”或“>”) 15.有一斜面长L=8米,高h=2米,把质量m=200千克的物体沿斜面拉到顶端。 若受到摩擦阻力是物重的0.1倍,求斜面的机械效率。 16.外力对水泵做了7×104焦的总功,水泵把250千克的水送到20米高处,水泵完成的有用功为_____焦,水泵的机械效率为______。 17.在“测定滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了两次实验,得到的数据记录在下表中,计算数据,并相应填写在表中的空栏内. 次 数 拉力F 钩码重 G(牛) 拴弹簧测力计的线端提升的距离s(米) 钩码上升的 高度h(米) 有用功 W有用(焦) 总功 W总(焦) 机械 效率 η 1 0.5 1.0 0.30 0.10 2 0.9 2.0 0.30 0.10 两次实验机械效率不同的主要原因是 。 18.如图所示,物重500牛顿,它在外力F的作用下以0.2米/秒的速度匀速向左运动,设它与地面间的摩擦力为240牛顿,求: (1)拉力F是多少牛顿? (2)在2秒内绳的末端向右移动了多少距离? 19.高出水面30米处有一个容积是50米3的蓄水池,要用一台离心式水泵抽水给蓄水池,1小时能把水池充满即可,这台水泵的功率至少是多少千瓦? 试题答案 1.B2.A3.D4.C5.A6.C7.D8.B9.C10.C 11.4.9×1056.78×10572.3% 12.83.3%302401 13.10 14>>__ 15.71.4%提示: 克服阻力做功是额外功。 16.4900070%_ 17. 次 数 拉力F 钩码重 G(牛) 拴弹簧测力计的线端提升的距离s(米) 钩码上升的 高度h(米) 有用功 W有用(焦) 总功 W总(焦) 机械 效率 η 1 0.5 1.0 0.30 0.10 0.1 0.15 66.7% 2 0.9 2.0 0.30 0.10 0.2 0.27 74.1% 提起的物重不同,所以有用功不同 18.F=120N;S=0.8m 19.4.2KW
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