初二物理尖端班讲义春季班第13讲 组合机械.教师版

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1、13组合机械漫画释义 知识互联网模块一: 杠杆与压力、压强、浮力相结合夯实基础 【例1】 轻质硬杆AB长75cm. 用长短不同的线把边长为10cm的立方体甲和体积是1dm3的球乙分别拴在杆的AB两端. 在距A点30cm处的O点支起AB时, 甲静止在桌面上, 乙悬空, 杆AB处于水平平衡. 将乙浸没在水中后, 杆AB仍平衡, 如图所示. 此时甲对水平桌面的压强改变了_ _Pa . (取g10N/kg)【答案】 1500 【例2】 如图所示, 杠杆在水平位置处于平衡状态, 细绳沿竖直方向并系于正方体上表面的中央. 若上移玻璃杯使小球没入水中, 杠杆仍在水平位置平衡. 在杠杆所处的前后两个状态中,

2、正方体对水平地面的压强变化了. 已知正方体的边长为, 小球的体积是, 则为_. (g10N/kg)【答案】 1:2 能力提升【例3】 如图所示, 杠杆AB的A点挂边长为2dm、密度为1=2kg/dm3的正方体C, B点挂边长为1dm正方体D, AO: OB=2: 5, 杠杆在水平位置平衡时, D静止在空中, C对水平地面的压强为p1=1000Pa; 若将正方体D浸没在某种液体中(未接触到容器底) , 杠杆在水平位置平衡时, C对水平地面的压强增大了1250Pa, 取g=10N/kg, 可求得 ( )A. 物块D的密度为5kg/dm3B. 液体的密度为2kg/dm3C. 当物体D浸没在液体中时A

3、点所受竖直向下的拉力为95ND. 若物体D不浸入液体, 要使物体C对地面的压强为零, 则应对物体D施加竖直向下的64N的力【答案】 B【例4】 (2010大兴二模) 如图所示, 在底面积为50cm2的大烧杯中装有适量的水, 杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动, CO=3DO, 钩码A的质量为100g. 杠杆CD在水平位置平衡时, 物体B有的体积露出水面; 当在A的下方加挂1个相同的钩码时, 物体有的体积露出水面, 杠杆CD仍在水平位置平衡. g取10N/kg, 杠杆、悬挂物体的细绳的质量可忽略不计, 则下列选项正确的是 ( )A. 物体B的密度1.5103kg/m3 B. 物体B的体积为500

4、cm3C. 物体B浸没在水中受到浮力的大小为75ND. 挂两个钩码与挂一个钩码相比, 烧杯底部受到水的压强减小了600Pa【答案】 D 模块二: 常见组合机械模型的受力分析夯实基础 【例5】 组合机械常见模型的受力分析图归纳.要求: 请在方框内画出组合机械的受力分析图 (各力请按照常规命名习惯自行命名).1、杠杆在滑轮组自由端 2、杠杆在滑轮组重物下方3、杠杆在滑轮组中定滑轮上方 【答案】 教师自由发挥, 根据以上常见模型讲解受力分析的基本方法. 能力提升【例6】 如图所示, 体重为600N的小正同学用此装置拉起重力为400N的物块且保持静止. 已知动滑轮重力为50N, , 不计绳重、杆重及绳

5、与轮之间的摩擦. 求此时小正同学对地的压力大小为多少? 【答案】解得: 【例7】 如图所示, OB:OA=1:2, 物体甲重30N, 动滑轮重9N, 杠杆重, 绳重, 绳和滑轮之间的摩擦不计, 人需要 N的力可以拉动物体甲匀速上升. 【答案】 17BGAO【例8】 (多选) 小宇自制的训练器械如图所示, 轻杆AB长1.5m, 可绕固定点O在竖直平面内自由转动, A端用细绳通过滑轮悬挂着底面积为0.02m2的重物G, 在B端施加一个大小为650N竖直向上的推力时, 重物对地面的压力恰好为零; 当推力变为450N时, 重物对地面的压强为5103Pa; 当重物对地面压强为8103Pa时, 小宇对地面

6、的压力为980N, 则( ) (g取10N/kg, 绳重及摩擦不计) A. 小宇的质量为55kg B. 重物的重力325NC. 当重物对地面压强为1.2104Pa时, 小宇对地面的压力为820ND. 轻杆OA与OB之比为3:2【答案】 BC【例9】 (2009北京中考) 如图所示是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图. 该装置主要由滑轮组、配重C、D以及杠杆AB组成, 配重C通过细绳与动滑轮相连, 配重C、D分别通过支架固连在杠杆AB两端, 支架与杠杆垂直. 杠杆的B端放在水平台面上, 杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动, 开关被拉开前, 杠杆在水平位置平衡. 已知动滑轮P的

7、质量为, , 配重D的质量为, 作用在D上的竖直向下的压力为, 刚好拉开开关所需的拉力为. 杠杆、支架和细绳的质量均忽略不计, 滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计, 取. 求: 配重C的质量等于多少千克, 开关刚好能被拉开?【答案】 4kg【例10】 如图所示是工人提升物体的装置示意图, 其中是一个不计重力、可以绕点转动的杠杆, 且, 杠杆端系有重为物体, 杠杆端固定着滑轮组. 质量为的工人站在水平地面上, 他对地面的压强. 当他利用该装置匀速提升重物时, 物体受到的支持力为, 工人对地面的压强, 此时滑轮组的机械效率; 当工人利用该装置匀速提升重物时, 物体受到的支持力为, 工人竖直向

8、下的拉力为; 已知, 每个滑轮质量都相等, 绳重及滑轮与轴的摩擦不计, 取. 求: (1) 提升重物时工人竖直向下的拉力. (2) 提升重物以的速度匀速上升时工人拉力的功率.BOAD【答案】 (1) 200N (2) 600W思维拓展训练 (选讲)【拓1】 如图所示, 花岗岩石块甲、乙体积之比为13: 2, 将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端, 当把石块甲浸没在水中时, 硬棒恰能水平位置平衡. 然后将甲石块从水中取出, 拭干后浸没在液体丙中, 调节石块乙的位置到C处时, 硬棒在水平位置再次平衡, 且OC=2OA. (已知花岗岩的密度=2.6103kg/m3) 则下列说法正确的是 ( ) A. A

9、O: OB=5: 1B. AO: OB=4: 1C. 液体丙的密度液=1.6103kg/m3D. 液体丙的密度液=1.8103kg/m3【答案】 D (模块一: 杠杆与压力、压强、浮力相结合)【拓2】 如在图所示装置中, 甲物重, 乙物重是动滑轮重的8倍. 物体乙跟地面的接触面积为. 轻杆可以绕点转动, 且. 不计轴摩擦, 装置如图所示处于平衡状态时, 乙对水平地面的压强. (1) 求此时动滑轮对物体乙的拉力; (2) 若在物体甲下面再加挂物体丙, 恰使物体乙对地面的压强为零. 求丙的物重. 【答案】 ; (模块二: 常见组合机械模型的受力分析)【拓3】 (2013门头沟一模) 某科技小组设计

10、从水中打捞重物的装置如图所示, 小文站在地面上通过滑轮组从水中提升重为1200N的物体. 当物体在水面下, 小文以拉力匀速竖直拉动绳子, 滑轮组的机械效率为, 小文对地面的压力为; 当物体完全离开水面, 小文以拉力匀速竖直拉动绳子, 滑轮组的机械效率为, 小文对地面的压力为. 已知: 物体的密度为, 小文的重力为600N, .不计绳的质量和滑轮与轴之间的摩擦, 取. 求:DFIBEHAC(1) 物体在水面下受到的浮力; (2) 动滑轮受到的重力; (3) 与的比值. 【答案】 (1) (2) (3) (模块二: 常见组合机械模型的受力分析)【拓4】 如图所示, 正方体合金块的边长为, 把它挂在

11、以为支点的轻质杠杆的点处, 在的下方放置一个由同种材料制成的边长为的立方体, 物体放置在水平地面上; . 一个重为的人在杠杆的点通过滑轮组(每个滑轮的自重均为20N)用力使杠杆在水平位置平衡, 此时对的压强为, 人对水平地面的压强为; 若人用力仍使杠杆在水平位置平衡, 此时物体对地面的压强为p3. 已知人单独站在水平地面上, 对地面的压强为. (取)求: (1) 重力的大小; (2) 压强的大小. 【答案】 (1) (2) (模块二: 常见组合机械模型的受力分析)实战演练【练1】 (2010崇文区二模)(多选) 如图所示, 在底面积为200cm2的大烧杯中装有适量的水, 杠杆DC可绕支点O在竖

12、直平面内转动, CO=3DO, 钩码A的质量为100g. 杠杆DC在水平位置平衡时, 物体B有1/5的体积露出水面; 当在A的下方再加挂1个相同的钩码时, 物体B有3/5的体积露出水面, 保持O点位置不动, 调节杠杆DC仍在水平位置平衡. g取10N/kg, 杠杆、细绳的质量可忽略不计, 则下列选项正确的是 ( ) A. 物体B的密度1.2103kg/m3B. 物体B的体积为750cm3C. 物体B在水中受到浮力的大小为7.5ND. 烧杯底部受到水的压强减小了1500Pa【答案】 AB【练2】 如图所示是运动员利用器械进行训练的示意图, 其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动, OA: OB

13、=4: 5, 系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着物体M. 质量为66kg的运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1.1104Pa, 当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时, 他对水平地面的压强为1.6104Pa. 则物体M的质量为 kg. (滑轮、横杆AB、细绳的质量均忽略不计, g取10N/kg)【答案】 75【练3】 边长为0.1m质量均匀的正方体物体M, 单独放在水平地面上对地面的压强为. 如图所示装置, 横杆可绕固定点O在竖直平面内转动, 系在横杆B端的细绳绕过动滑轮, 动滑轮连着物体M. 用力F在A点竖直向上提横杆时, 横杆在水平位置平衡, 此时物体M对地面的压强为, 若仍用

14、力F在距离A点0.1m处竖直向上提横杆, 使横杆仍在水平位置平衡, 此时物体A对地面压强为, 已知横杆上AB部分的长为0.2m, , g取10N/kg, 不计横杆质量、绳质量和摩擦. 则 ( )A. 物体M的质量为54kgB. 物体M的密度为C. 力F的大小为32ND. 动滑轮的质量为1kg【答案】 C【练4】 (2012延庆初三期末) 如图所示是一个上肢力量健身器示意图.是动滑轮; 配重受到的重力为1200 N, 其底面积为, 杠杆可绕点在竖直平面内转动, . 此人受到的重力为600N, 他通过细绳在点施加竖直向下的拉力时, 杠杆在水平位置平衡, 他对地面的压力为, 配重对地面的压力为, 配

15、重对地面的压强为; 他在点施加竖直向下的拉力时, 杠杆仍在水平位置平衡, 他对地面的压力为, 配重对地面的压力为, 配重对地面的压强为. 已知, 杠杆和细绳的质量均忽略不计.AODEH求: (1) 求FA1和FA2; (2) 动滑轮D受到的重力G. 【答案】 (1) (2) 源自生活中的趣味物理知识（2）1、一个重球的上下两端系同样的两根线, 今用其中一根线将球吊起, 而用手向下拉另一根线, 如果向下猛一拽, 则下面的线断而球不动. 如果用力慢慢拉线, 则上面的线断开, 因为“猛拽”意味着力大而作用时间短. 当向下猛拽球下面的线时, 由于这个力直接作用在下面的线上, 该力超过线的承受力, 从而

16、使球下面的线断掉. 又由于力的作用时间极短, 且球的质量又很大, 所以在极短的时间内重球向下的位移就很小. 这样, 上面线的张紧程度尚未来得及发生明显变化, 即张力没有来得及明显变大, 下面的线就已经断了. 如果慢慢拉下面的线, 力缓慢增大, 可认为每瞬时力均达到平衡. 下面的线中的张力就等于拉力, 而球上面的线中的张力等于拉力加重球的重力. 显然, 在慢慢施加拉力的过程中, 球上面的线中的张力首先超过其耐力, 因而上面的线先断. 2、在弹簧秤上挂一个小铁桶, 桶内装入一些水, 不要太满. 这时弹簧秤指到某一刻度, 如果将手指插入水中不动, 手指不与桶底相接触, 那么弹簧秤的示数将增加. 这是因为手对水有一个浮力的反作用力, 向下, 其数值等于手指所排开的水的重量. 3、两个完全相同的玻璃瓶, 一个装满沙, 另一个装满水, 放在同一斜面上滑下, 到达底端时装满沙的滚得快. 由于水在瓶子里可以流动相摩擦损失机械能, 而装满的沙子在瓶子里很难移动, 没有摩擦, 机械能损失至微, 从能量守恒的观点知应是装沙子的瓶子滚得快. 93春季初二物理尖端班第13讲教师版