初二物理春季讲义 第13讲 组合机械 教师版

82知识互联网漫画释义13组合机械83【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1dm 3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g ＝10N/kg)【答案】 1500pS OA gV OB ρ∆⋅=⋅水排【例2】 如图所示, 杠杆在水平位置处于平衡状态, 细绳AC 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AB 仍在水平位置平衡. 在杠杆所处的前后两个状态中, 正方体对水平地面的压强变化了400Pa . 已知正方体的边长为10cm , 小球的体积是43210m -⨯, 则:AO OB 为________. (g ＝10N/kg)【答案】 1:2pS OA gV OB ρ∆⋅=⋅水排夯实基础模块一: 杠杆与压力、压强、浮力相结合84【例3】 如图所示, 杠杆AB 的A 点挂边长为2dm 、密度为ρ1=2kg/dm 3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p 1=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/dm 3 B. 液体的密度为2kg/dm 3C. 当物体D 浸没在液体中时A 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50cm 2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15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B 有35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1.5×103kg/m 3 B. 物体B 的体积为500cm 3C. 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能力提升模块二: 常见组合机械模型的受力分析85【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夯实基础86【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.【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. 已知能力提升87动滑轮重力为50N, :1:2OA OB =, 不计绳重、杆重及绳与轮之间的摩擦. 求此时小正同学对地的压力大小为多少?【答案】 1(3G G OA G F OB +⋅=-⋅人物动支）（）解得: F F =压支=525N【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】 17【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0.02m 2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5×103Pa; 当重物对地面压强为8×103Pa 时, 小宇对地面的压力为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1.2×104Pa 时, 小宇对地面的压力为820ND. 轻杆OA 与OB 之比为3:2【答案】 B C【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 的质量P m 为0.2kg , :3:1OA OB =, 配重D 的质量D m 为1.5kg , 作用在D 上的竖直向下的压力F 为75N , 刚好拉开开关所需的拉力T 为6N . 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, g 取10N/kg .88求: 配重C 的质量C m 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AB 是一个不计重力、可以绕O 点转动的杠杆, 且25AO OB =∶∶, 杠杆B 端系有重为1056N 物体D , 杠杆A 端固定着滑轮组.质量为60kg 的工人站在水平地面上, 他对地面的压强40 1.210Pa p =⨯. 当他利用该装置匀速提升重物M 时, 物体D 受到的支持力为1N , 工人对地面的压强410.810Pa p =⨯, 此时滑轮组的机械效率90%η=; 当工人利用该装置匀速提升重物N 时, 物体D 受到的支持力为2N , 工人竖直向下的拉力为2F ; 已知1252N N =∶∶, 每个滑轮质量都相等, 绳重及滑轮与轴的摩擦不计, g 取10N /kg . 求: (1) 提升重物M 时工人竖直向下的拉力1F .(2) 提升重物N 以0.5m /s 的速度匀速上升时工人拉力的功率P .【答案】 (1) 200N (2) 600W【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ρ=2.6×103kg/m 3) 则下列说法正确的是 ( )A. AO : OB=5: 1思维拓展训练 (选讲)89B. AO : OB =4: 1C. 液体丙的密度ρ液=1.6×103kg/m 3D. 液体丙的密度ρ液=1.8×103kg/m 3【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10N G =甲, 乙物重G 乙是动滑轮重G 轮的8倍. 物体乙跟地面的接触面积为221.510m -⨯. 轻杆AB 可以绕O 点转动, 且:2:1OA OB =. 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3210Pa p =⨯. (1) 求此时动滑轮对物体乙的拉力F 拉;(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G 丙.【答案】50N F =拉; 5N G =丙 (模块二: 常见组合机械模型的受力分析)【拓3】 (2013门头沟一模) 某科技小组设计从水中打捞重物A 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A . 当物体A 在水面下, 小文以拉力1F 匀速竖直拉动绳子, 滑轮组的机械效率为1η, 小文对地面的压力为1N ; 当物体A 完全离开水面, 小文以拉力2F 匀速竖直拉动绳子, 滑轮组的机械效率为2η, 小文对地面的压力为2N . 已知: 物体A 的密度为33310kg/m ⨯, 小文的重力为600N, 1275N N =::.不计绳的质量和滑轮与轴之间的摩擦, g 取10N /kg . 求: (1) 物体在水面下受到的浮力; (2) 动滑轮受到的重力;90(3) 1η与2η的比值.【答案】 (1) 400N (2) 200N (3) 1415∶(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A 的边长为0.2m , 把它挂在以O 为支点的轻质杠杆的M 点处,在A 的下方放置一个由同种材料制成的边长为0.1m 的立方体B , 物体B 放置在水平地面上; :1:3OM ON =. 一个重为640N 的人在杠杆的N 点通过滑轮组(每个滑轮的自重均为20N)用力1F 使杠杆在水平位置平衡, 此时A 对B 的压强为42 1.410Pa p =×, 人对水平地面的压强为41 1.4510Pa p =×; 若人用力280N F =仍使杠杆在水平位置平衡, 此时物体B 对地面的压强为p 3. 已知人单独站在水平地面上, 对地面的压强为40 1.610Pa p =×. (g 取10N /kg )求:(1) A 重力的大小; (2) 压强3p 的大小.【答案】 (1)440N A G = (2)37500Pa p = (模块二: 常见组合机械模型的受力分析)91【练1】 (2010崇文区二模)(多选) 如图所示, 在底面积为200cm 2的大烧杯中装有适量的水, 杠杆DC 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1.2×103kg/m 3B. 物体B 的体积为750cm 3C. 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】 A B【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 =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1.1×104Pa, 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1.6×104Pa. 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实战演练9235.410Pa ⨯. 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31.810Pa ⨯, 若仍用力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31.010Pa ⨯, 已知横杆上AB 部分的长为0.2m, :1:3AB OA =, 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330.5410kg/m ⨯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.D 是动滑轮; 配重A 受到的重力为1200 N, 其底面积为22510m -⨯, 杠杆EH 可绕O 点在竖直平面内转动, 25OE OH =∶∶. 此人受到的重力为600N, 他通过细绳在H 点施加竖直向下的拉力1T 时, 杠杆在水平位置平衡, 他对地面的压力为1F , 配重A 对地面的压力为A1F , 配重A 对地面的压强1p 为3610Pa ⨯; 他在H 点施加竖直向下的拉力2T 时, 杠杆仍在水平位置平衡, 他对地面的压力为2F , 配重A 对地面的压力为2A F , 配重A 对地面的压强2p 为3410Pa ⨯. 已知122019F F =∶∶, 杠杆EH 和细绳的质量均忽略不计. 求: (1) 求F A1和F A2;(2) 动滑轮D 受到的重力G .【答案】 (1)1=300NA F 2200N A F = (2) 100N D G =93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.94。