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1、例1. 某同學(xué)用100N的水平推力推質(zhì)量15kg的木箱,使木箱以0.5m/s的速度在水平地面上向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),求:(1)地面對(duì)木箱摩擦力的大小和方向;(2)10s內(nèi)推力對(duì)木箱所做功和功率分別是多少?分析:公式的含義,是表示功等于力跟物體在力的方向上通過(guò)距離的乘積。當(dāng)物體只受力沒(méi)有移動(dòng)距離、只移動(dòng)距離沒(méi)有受力、受到力并同時(shí)移動(dòng)距離但力與距離垂直,力對(duì)物體都沒(méi)有做功。由此可知,題目中木箱受到的重力沒(méi)有做功。其質(zhì)量15kg是一個(gè)多余的干擾因素,完全不用考慮。解答:(1)根據(jù)題意可知,木箱在水平方向上只受推力和摩擦力的作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng),由二力平衡的條件知,地面對(duì)木箱的摩擦力與水平推力F大小相等
2、,方向相反。所以有,摩擦力的方向?yàn)樗较蜃?。?)10s內(nèi)木箱移動(dòng)的距離為:所以10s內(nèi)推力對(duì)木箱做的功為:所以推力對(duì)木箱做功的功率為:二、做功與機(jī)械效率問(wèn)題例2. 一個(gè)工人用類似圖1所示的滑輪組提起貨物,貨物重,所用的拉力F為800N,貨物提升的高度h為3m,求:(1)該工人做的有用功是多少?(2)拉力做的總功是多少?(3)滑輪組的機(jī)械效率是多少?分析:正確判斷有用功、額外功、總功,是解機(jī)械效率有關(guān)問(wèn)題的關(guān)鍵,解題時(shí)可以用機(jī)械做功的目的來(lái)分析,凡是用機(jī)械來(lái)升高物體的,使物體升高所做的功為有用功,且,凡是動(dòng)力做的功就是總功,且;而用來(lái)克服摩擦和機(jī)械自身重力所做的功為額外功,即。解答:(1)因?yàn)?/p>
3、有用功就是對(duì)重物做的功,所以(2)由于重物G是由4段繩子承擔(dān),當(dāng)重物升高h(yuǎn)時(shí),繩子末端移動(dòng)的距離,則(3)考慮到摩擦、滑輪和繩子的重量等因素,滑輪組的機(jī)械效率三、功、功率與機(jī)械效率問(wèn)題例3. 用如圖2所示滑輪組,將480N的物體以的速度勻速提起,繩子自由端的拉力為200N(不計(jì)摩擦和繩重)。求:(1)滑輪組的機(jī)械效率;(2)拉力的功率;(3)若用滑輪組將重600N的物體勻速提升2m時(shí),拉力做的功。分析:本題意在考查學(xué)生能正確運(yùn)用功、功率和機(jī)械效率公式解答簡(jiǎn)單機(jī)械的問(wèn)題。本題容易出錯(cuò)的地方是:分不清有用功和總功,題目中物體重力做功是有用功,繩子自由端拉力做的功是總功;分不清總功率和有用功率,題目
4、中要求的拉力的功率是總功率,則重力的功率就是有用功率了;弄不清楚當(dāng)物體的重力發(fā)生變化時(shí),同一滑輪組的機(jī)械效率必然要發(fā)生改變,而誤將第一問(wèn)當(dāng)中滑輪組的機(jī)械效率再次使用到第三問(wèn)中來(lái)求得拉力所做的功。應(yīng)正確引導(dǎo)學(xué)生分析當(dāng)不計(jì)摩擦和繩重時(shí),動(dòng)滑輪的重是始終是保持不變的。解答:(1)由圖中可看出,動(dòng)滑輪上繩子股數(shù),所以滑輪組的機(jī)械效率:(2)拉力的功率為:(3)根據(jù)題意有,則有:所以提起600N的物體的拉力:因此拉力F”做的功:四、擴(kuò)展:浮力中的做功問(wèn)題例4. 前不久,閩江口發(fā)生一起兩船相撞事故,致使一貨船沉入幾十米深的江底。假設(shè)沉船上有一只體積為,重為500N的密閉的保險(xiǎn)箱,現(xiàn)用繩子將保險(xiǎn)箱從江底勻速
5、向上拉,在50s內(nèi)提升了10m(未露出水面),此過(guò)程中:(不計(jì)水的阻力,g取10N/kg)。(1)保險(xiǎn)箱受到水的浮力和繩子的拉力各多大?(2)保險(xiǎn)箱上升的速度多大?(3)拉力做了多少做?分析:本題主要考查功、浮力以及力的合成知識(shí)點(diǎn),解題關(guān)鍵是要弄清保險(xiǎn)箱在江中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡(此時(shí)保險(xiǎn)箱受三力而處于平衡狀態(tài))的問(wèn)題。由題可知,保險(xiǎn)箱受到的重力、浮力和繩子的拉力三力平衡,即。解答:(1)保險(xiǎn)箱在水中所受的浮力:繩子的拉力大小為:(2)保險(xiǎn)箱上升速度的大小為:(3)拉力做的功為:練習(xí)兩道中考題,試一試你會(huì)了嗎?練習(xí)1:如圖3所示是潤(rùn)揚(yáng)大橋工地上一臺(tái)起重機(jī)吊臂上的滑輪組,它在50s內(nèi)將重為的鋼材勻速提高10m。已知拉力F為,則在這個(gè)過(guò)程中:(1)拉力F做了多少功?拉力F的功率多大?(2)滑輪組的機(jī)械效率多大?(3)題中少了哪兩個(gè)數(shù)據(jù)仍能求出滑輪組的機(jī)械效率?(練習(xí)2:一個(gè)工人用如圖4所示的滑輪組勻速提升2000N的貨物,所用拉力為600N,繩子自由端被拉下4m。求:(1)此滑輪組的機(jī)械效率多大?(2)你認(rèn)為此滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)?)參考答案:練習(xí)1
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