八年级物理功和机械能经典题型

八年级物理功和机械能经典题型

简单机械、功和能综合练习

综合练习

例1：在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂,并分别用字母L1、L2表示.

分析和画力臂的步骤如下：

（1）在杠杆的示意图上确定支点.将力的作用线用虚线延长.如图2所示.得到动力作用线和阻力作用线.

（2）再从支点O向力的作用线做垂线,画出垂足.则支点列垂足的距离就是力臂.

力臂用虚线表示,支点到垂足用大括号勾出,并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂.

注意：

（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离.不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离.

（2）画力臂,要规范.力的延长线、力臂要用虚线表示,力臂要用大括号括出,且在力臂旁边用字母L表示出来.

例2：如图3所示,在距杠杆右端20厘米的B处挂有600牛的重物.要使杠杆平衡,需要在距B处60厘米的A处至少加牛的力,且方向为 .

分析和运用杠杆的平衡条件解题注意：

（1）在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂. （2）再根据杠杆平衡条件列出方程,代入数据,求出结果.

挂在B处的重物,对杠杆的力为阻力用F2表示,阻力臂l2 = 20厘米,作用在A点的力用F1表示,当竖直向上用力时,所用动力F1最小,此时,动力臂为l1 = 20厘米 + 60厘米 = 80厘米,如图4所示.利用杠杆平衡条件,求解.

应在A处加150牛的力.

判断力的方向的方法：作用在B点的F2×l2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动.要使杠杆平衡,作用在A点的F1×l1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动,因而动力F1的方向应是竖直向上.

说明：

（1）杠杆平衡条件的另一种表达方式为：

即动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一.

所以×600牛 = 150牛

（2）使用杠杆平衡条件解题时,等号两边力臂的单位可约去,所以只要动力臂和阻力臂单位相同就可以了.

例3：如图5所示,O为杠杆的支点,杠杆的重物G和力F1的作用下处于水平位置并且平衡.如果用力F2代替力F1使杠杆在图中位置保持平衡,下面关系中正确的是

A． B．

C． D．

分析和杠杆在重物和力F1作用下处于平衡.设杠杆平衡时,物体用在

杠杆上的力为F,其力臂为l,作用力F1的力臂为l1,则Fl = F1l1. 当力F1改为F2时,F2的力臂为l2,如图6所示,杠杆仍然平衡,所以,从图中也可看出,所以,即.

分析结果,本题的正确答案,应选A、D.

例4：一学生用100牛的力将重为50牛的足球沿水平方向踢出20米远,则该学生对球做的功是：

A．3000焦 B．1000焦 C．2000焦 D．无法确定

分析与在物理学中,做功是指两个因素同时存在的物理过程.这两个因素是,物体受到力的作用和物体沿力的方向通过了一段距离.我们把它们叫做做功的两个必要因素.

本题最容易出的错误是选择C,认为W = FS = 100牛×20米 = 2000焦.错误原因在于没有从根本上理解做功两必要因素同时存在.

足球从被踢到落地停止,经历了两个过程.第一个过程从学生的脚与球接触开始到脚离开球为止.在这一过程中,球受到学生的踢力,足球并在此力方向上移动,但移动的距离是不知道的,不是20米,因此这一过程中,学生对球做了功,W = FS = 100牛×S,此功大小不能确定.第二个过程是球由于惯性而运动,在这一过程中,球虽然移动一段距离,但球不受学生踢力,因此,在此过程中,学生不对球做功.所以,学生将球踢出20米远,而对球做功是不能确定的.

因此选项D是正确的.

例5：如图7所示,在水平拉力F的作用下,物体A以0.1米 / 秒的速度沿水平面匀速运动了5秒钟,已知物体A重100牛,物体A所受摩

擦力,当物重的0.2倍,不计滑轮重及滑轮的摩擦,拉力F的功率是瓦. 分析与物体A与水平面摩擦力f = 0.2G = 0.2×100牛 = 20牛,物体A在F作用下匀速运动,则F = = 10牛,物体A移动的距离为SA = vAt = 0.1米 / 秒×5秒 = 0.5米,则自由端移动的S = 2SA = 1米,拉力的功W = F·S = 10牛×1米 = 10焦,拉力功率= 2瓦.

还可以先求出绳子自由端的速度,v = 0.2米 / 秒,再根据P = Fv,求出功率的大小.P = F·v = 10牛×0.2米 / 秒 = 2瓦.

例6：用图8所示的滑轮组,将重为600牛的物体匀速上拉2米,所用拉力为200牛.求滑轮组的机械效率.

分析与通过审题,应分析出物重G = 600牛,重物被提高h = 2米,拉力F = 200牛.

通过审图,应能分析出有5段绳子承担动滑轮和物体的重力.所以绳子的自由端移动的距离S = 5h = 5×2米 = 10米.

滑轮组的目的是提升重物,所以提升重物所做的功就是有用功,拉力对滑轮组所做的功为总功,进而可以求出机械效率.计算过程如下：

W有用= Gh = 600牛×2米 = 1200焦

=200牛×10米=2000焦

答：滑轮组的机械效率为60%

说明：在简单机械中,动力作用点移动的距离S与物体移动距离h的关系是由机械自身结构决定的,在滑轮组中,有n段绳子承担午重物,则S = nh.它跟物体受到的重力、动力的大小以及机械效率的高低无

关.

例7：下面哪种情况动能、重力势能都是增加的：

A．跳伞员张开伞后,匀速下降

B．汽车沿斜坡匀速向下行驶

C．电梯从楼下加速上升

D．列车在平直轨道上匀速行驶

分析与动能和势能统称为机械能.动能的大小决定于它的质量和速度,重力势能的大小决定于它的质量和高度.

A选项中,跳伞员张开伞匀速下降的过程中,它的质量不变,高度减小,所以他的重力势能减小.而下降过程中速度没有变化,所以他的动能不变.

B选项中,汽车匀速下坡,也是势能减少,而动能不变.

C选项中,电梯上升,质量不变,而高度变大.电梯重力势能增加,加速上升时,质量不变,而速度变大,则动能增加,动能、势能都变大.

D选项中,列车在平直轨道上匀速行驶.列车的质量、高度,速度都没有变化,既动能、重力势能都没有变化.

本题的正确答案,应选C

说明：（1）物体匀速下降时,它的势能减少,有的同学就认为势能转化为动能,动能就一定增加.这种分析是错误的.当物体匀速下降时,它一定受到了摩擦力, 这时一部分机械能转化为物体的内能,机械能减少.