初中物理中的机械功、动力和机械效率是应用性很强的知识板块,也是简单机械和功知识的综合应用。 要掌握这部分知识,要求我们在日常学习过程中认真注意与实际应用相结合的试题:如生活中的人、机器的工作和动力问题、实际生产中的机械效率问题、使用中的问题等。的机械。 效率知识解决实际问题等,从而有针对性地应对中考这方面知识点的考试。
【例1】(2011年上海中考)物体在50N水平拉力的作用下沿水平面匀速直线运动,10秒内前进6米。 求该过程中拉力所做的功W和功率P。
【分析】根据功的两个要素,如果我们要计算一个力做了多少功W,就必须知道力F的大小以及在力的方向上移动的距离s; 为了计算功率P,我们必须知道功W和做功所需的时间t。 本题中,F=50N,s=6m,t=10s,根据W=Fs=50N×6s,可得初中物理有用功和总功,
W=300J; 然后基于
可以得出P=30W。
【答】300J,30W。
【例2】(2011年河南省中考)在新农村建设中,为了将一批建筑材料运输到10m高的施工现场,工人利用如图1所示的滑轮组将建筑材料。
设备中的动滑轮重100N,工人每次以恒定速度提升一箱重400N的建筑材料,无论绳子重量和摩擦力如何。
问题:
(1)建筑材料每次升级时的有用功和额外功分别是多少?
(2) 该滑轮组的机械效率是多少?
(3)为了加快施工进度,张师傅建议用电动机作为动力,代替人来吊运建筑材料。 出于安全考虑,改造后一次可以吊运四箱建筑材料。 建筑材料匀速上升速度为0.4m/s。 目前仓库内有两台电机,型号分别为“0.8kW”和“3kW”。 请计算一下应该选择哪种电机,使配置更加合理。
【解析】本题考查速度、功、功率、机械效率的计算。 它涉及到寻找合理的配置方法。 它的知识点很多,是一道难题。
(1)每次建筑材料升级时的有用功:有用功W=Gh=400N×10m=4000J,
除去绳索重量和摩擦力,每次提升建筑材料时的附加功:附加功W=G·h=100N×10m=1000J。
(2)由于总功W总计=W有+W量=4000J+1000J=5000J,故滑轮组机构
机械效率:.
⑶吊起四箱建筑材料时的总功:W'total=
W'有+W'数量=4×4000J+1000J=,
将重物匀速提升到10m高度所需时间:
那么四箱建材的总功率增加:
因此,应选择型号为“220V0.8kW”的电机,使配置更加合理。
【答案】(1)建筑材料每次升级,有用功为4000J,额外功为1000J。
(2)滑轮组机械效率为80%。
(3)只有选择型号为“220V0.8kW”的电机,配置才更加合理。
【实施例3】(2011年安徽中考)实验组使用图2所示的装置来研究杠杆的机械效率。 实验主要步骤如下:
① 用轻绳挂杠杆一端的O点为支点,用轻绳在A点挂总重量为G的钩码,用轻绳垂直挂弹簧测力计B点保持杠杆水平;
② 将弹簧测力计垂直向上拉,匀速缓慢上升(保持O点位置不变)。 在此过程中,弹簧测力计读数为F。用刻度尺测量A点和B点的上升高度,分别为h1、h2。
回答下列问题:
⑴杠杆机械效率的表达式为η=。 (用符号表示已知或测量的物理量)
⑵本实验中,如果吊起的钩码有一定的重量,则影响杠杆机构效率的主要因素是。
⑶如果仅将钩码挂点从A移至C,O、B位置不变,而钩码仍升到同一高度,则会降低杠杆的机械效率。 (选择“变大”、“变小”或“不变”)。
【解析】本题考查杠杆机械效率的测量,掌握有用功和总功的计算方法,明确机械效率的表达方式,并了解如何提高机械效率。
⑴滑轮组的机械效率,其中W为人手直接握住钩码垂直移动一定距离所做的功,即W=Gh2; W始终是人手通过机器所做的功,即人手拉动杠杆,垂直移动一定的距离。 距离所做的功初中物理有用功和总功,即W总计
=Fh1.因此滑轮组的机械效率
⑵当钩码重量一定时,机械
效率是一定的,因为G,根据三
从角度的知识可以看出, 的值也是固定的,所以机械效率与F有关。这里的F受钩码重力和杠杆重力的影响。 由于钩码的重力保持不变,因此机械效率与此时杠杆的重力有关。
⑶因为重物的悬挂点移动到C点后,重物上的重力臂变大,而重力不变,所以重物的重力与力臂的乘积变大; 拉力F与拉力臂的乘积也应同时变大。 ,所以拉力臂不变,所以拉力F就变大了,就该滑动了
轮组的机械效率,其中 F 变为
很大,G保持不变。 根据三角形的知识,我们可以知道
的值也固定,因此机械效率变小。
【答案】⑴⑵杠杆的自重。 ⑶变小。
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