初中物理中的機械功、動力和機械效率是應用性很強的知識板塊,也是簡單機械和功知識的綜合應用。 要掌握這部分知識,要求我們在日常學習過程中認真注意與實際應用相結合的試題:如生活中的人、機器的工作和動力問題、實際生產中的機械效率問題、使用中的問題等。的機械。 效率知識解決實際問題等,從而有針對性地應對中考這方面知識點的考試。
【例1】(2011年上海中考)物體在50N水平拉力的作用下沿水平面勻速直線運動,10秒內前進6米。 求該過程中拉力所做的功W和功率P。
【分析】根據功的兩個要素,如果我們要計算一個力做了多少功W,就必須知道力F的大小以及在力的方向上移動的距離s; 為了計算功率P,我們必須知道功W和做功所需的時間t。 本題中,F=50N,s=6m,t=10s,根據W=Fs=50N×6s,可得初中物理有用功和總功,
W=300J; 然后基于
可以得出P=30W。
【答】300J,30W。
【例2】(2011年河南省中考)在新農村建設中,為了將一批建筑材料運輸到10m高的施工現場,工人利用如圖1所示的滑輪組將建筑材料。
設備中的動滑輪重100N,工人每次以恒定速度提升一箱重400N的建筑材料,無論繩子重量和摩擦力如何。
問題:
(1)建筑材料每次升級時的有用功和額外功分別是多少?
(2) 該滑輪組的機械效率是多少?
(3)為了加快施工進度,張師傅建議用電動機作為動力,代替人來吊運建筑材料。 出于安全考慮,改造后一次可以吊運四箱建筑材料。 建筑材料勻速上升速度為0.4m/s。 目前倉庫內有兩臺電機,型號分別為“0.8kW”和“3kW”。 請計算一下應該選擇哪種電機,使配置更加合理。
【解析】本題考查速度、功、功率、機械效率的計算。 它涉及到尋找合理的配置方法。 它的知識點很多,是一道難題。
(1)每次建筑材料升級時的有用功:有用功W=Gh=400N×10m=4000J,
除去繩索重量和摩擦力,每次提升建筑材料時的附加功:附加功W=G·h=100N×10m=1000J。
(2)由于總功W總計=W有+W量=4000J+1000J=5000J,故滑輪組機構
機械效率:.
⑶吊起四箱建筑材料時的總功:W'total=
W'有+W'數量=4×4000J+1000J=,
將重物勻速提升到10m高度所需時間:
那么四箱建材的總功率增加:
因此,應選擇型號為“220V0.8kW”的電機,使配置更加合理。
【答案】(1)建筑材料每次升級,有用功為4000J,額外功為1000J。
(2)滑輪組機械效率為80%。
(3)只有選擇型號為“220V0.8kW”的電機,配置才更加合理。
【實施例3】(2011年安徽中考)實驗組使用圖2所示的裝置來研究杠桿的機械效率。 實驗主要步驟如下:
① 用輕繩掛杠桿一端的O點為支點,用輕繩在A點掛總重量為G的鉤碼,用輕繩垂直掛彈簧測力計B點保持杠桿水平;
② 將彈簧測力計垂直向上拉,勻速緩慢上升(保持O點位置不變)。 在此過程中,彈簧測力計讀數為F。用刻度尺測量A點和B點的上升高度,分別為h1、h2。
回答下列問題:
⑴杠桿機械效率的表達式為η=。 (用符號表示已知或測量的物理量)
⑵本實驗中,如果吊起的鉤碼有一定的重量,則影響杠桿機構效率的主要因素是。
⑶如果僅將鉤碼掛點從A移至C,O、B位置不變,而鉤碼仍升到同一高度,則會降低杠桿的機械效率。 (選擇“變大”、“變小”或“不變”)。
【解析】本題考查杠桿機械效率的測量,掌握有用功和總功的計算方法,明確機械效率的表達方式,并了解如何提高機械效率。
⑴滑輪組的機械效率,其中W為人手直接握住鉤碼垂直移動一定距離所做的功,即W=Gh2; W始終是人手通過機器所做的功,即人手拉動杠桿,垂直移動一定的距離。 距離所做的功初中物理有用功和總功,即W總計
=Fh1.因此滑輪組的機械效率
⑵當鉤碼重量一定時,機械
效率是一定的,因為G,根據三
從角度的知識可以看出, 的值也是固定的,所以機械效率與F有關。這里的F受鉤碼重力和杠桿重力的影響。 由于鉤碼的重力保持不變,因此機械效率與此時杠桿的重力有關。
⑶因為重物的懸掛點移動到C點后,重物上的重力臂變大,而重力不變,所以重物的重力與力臂的乘積變大; 拉力F與拉力臂的乘積也應同時變大。 ,所以拉力臂不變,所以拉力F就變大了,就該滑動了
輪組的機械效率,其中 F 變為
很大,G保持不變。 根據三角形的知識,我們可以知道
的值也固定,因此機械效率變小。
【答案】⑴⑵杠桿的自重。 ⑶變小。
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