简单机械实际应用举例

简单机械实际应用举例

陕西张怡

一、杠杆

例1（2014佛山）如图1所示是某高压蒸气压力控制装置的示意图。当阀门S（底面积为2cm2）受到的蒸气压力超过其安全值时，阀门就会被顶起释放一些蒸气来降低压力，该装置相当于一个杠杆。杠杆的平衡条件是；若OA=0.2m，AB=0.6m。物体C重25N，那么杠杆平衡时杆上的A点所受的支持力为N（忽略杆重）；当锅炉内气压为4×l05Pa 时，蒸气对阀门下表面的压力是N。

解析杠杆平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2 。根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可计算得出A点所受的支持力：F1=F2l2/ l1=25N×(0.2m+0.6m)/0.2m=100N。当锅炉内气压为4×l05Pa时，蒸气对阀门下表面的压力为：F=pS=4×l05Pa×2×10-4 m2=80N。

答案F1l1=F2l2 100 80

二、滑轮

例2（2014台州）“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图2为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。

（1）牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。

（2）气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。

解析(1) 从图中可看出，蒸汽推动活塞，通过绕在两个滑轮上的绳子使舰载机运动，可起到弹射舰载机的作用。这个过程中，两个滑轮是固定不动的，它的作用是改变力的方向，是定滑轮。

(2) 气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能转化为机械能，蒸汽内能减小。

答案(1) 定滑轮(2)减小

三、轮轴

例3（2013衡阳）竹筒井被誉为中国古代第五大发明，如图3甲所示。竹筒井的钻探原理是通过如图3乙所示的装置，使钻头一起一落上下运动，连续不断，即可将井中岩石击碎，然后再用专用工具将井中泥沙、碎石取出，直至打到食盐水层。竹筒井一般深约100m，井口直径10～12cm，为了防止井壁坍塌，古人用一种粗如碗口大小的竹子，将竹节掏空，筒筒相

连，插入井中，起到了固定井壁的作用。取食盐水时，将钻头换成取水桶，放入井底，将食盐水装满，再扳起花车，食盐水便取出来。请回答下列问题：

（1）打井时，为了增强击碎岩石的效果，钻头的质量取（选填“小”或“大”）一些好。

（2）花车属于轮轴，使用它提升重物时的优点是（选填“省力”或“省距离”）。（3）把食盐水变成盐主要经过“晒”和“煎”两个过程，“晒”和“煎”涉及到的物态变化都是。

解析(1) 当速度一定时，钻头的质量越大，动能越大。因此，打井时，为了增强击碎岩石的效果，钻头的质量取大一些好。

(2)轮轴也简单机械的一种，它在使用时相当于省力杠杆，目的是为了省力。

（3）把食盐水变成盐就是要去除盐水中的水分，使水变成水蒸气，因此，“晒”和“煎”两个过程涉及到的物态变化都是汽化（蒸发）。

答案(1) 大(2)省力（3）汽化（蒸发）

四、斜面

例4在山区常见到如图4所示的盘山公路。修建盘山公路是利用我们学过的一种简单机械的原理，这样做的主要目的是使汽车在上坡时能够。

解析盘山公路是我们常见的公路之一，利用了简单机械中斜面的原理。修建盘山公路可以使路面的坡度变小，汽车爬坡或人步行时都能省力，但是要费距离。

答案斜面省力