初中物理中考典型題-簡單機械學霸級難題詳解

1、1、某興趣小組用如圖甲所示的滑輪組（物體與動滑輪用繩子a連接）勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從200N開始逐漸增加，直到組裝滑輪組的繩子b被拉斷，每次物體拉動的距離均為2m。 通過實驗繪出了該滑輪組機械效率隨物體受到摩擦力大小變化的關系圖像如圖乙。（不計繩重和繩與滑輪間的摩擦）求：（1）動滑輪重力（2）當滑輪組的機械效率為80%，物體以0.2m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率（3）一個重500N的同學利用該滑輪組，想獨自用豎直向下的力拉斷繩子b，請你通過計算分析他能否實現?！究键c】滑輪組的特點、機械效率、功率、受力分析等【思路】通過題目的描述不難發(fā)現，作為滑輪組分

2、析，這個題目最特別的地方就是滑輪組不是在提升物體，而是拖著它在地面移動，咦這要怎么變通呢？嗯，那我們是不是需要分析下滑輪組下端繩子上的力呀？對呀，繩子上的力才是滑輪組在提升過程中要克服的，在這個題目中就不再是物體的重力了，那又是什么呢？物體在地面上被拉動，那拉動的過程要克服的就是物體受到的摩擦力，由此，可以對應到滑輪組，滑輪組向上提升時，克服的就是物體受到的摩擦力。這一點想清楚了，這個滑輪組的題目和我們平時做的是不是思路就一樣了？嗯吶！那讓我們來看下題目中的要求吧。第一小題，讓我們計算的是動滑輪重力，提到動滑輪重力，我們知道它是影響滑輪組機械效率的關鍵。那我們就從滑輪組的機械效率入手來解決它。

3、有關滑輪組效率，在乙圖中，我們可以發(fā)現一組準確的數據，那就是當摩擦力是200N時，滑輪組的機械效率是50%，結合本題，我們可以寫出：，就可以解出動滑輪重力了，OK,第一小題解決！第二小題，借助第一小題解出的動滑輪重力，加上已知的機械效率80%，很容易求得此時的摩擦力，還用第一小題的式子就可以，看出來沒？嗯，接下來就該計算滑輪組的有用功率了。有用功率自然對應有用功，那有用功在本題里就是克服摩擦力做的功了。也就是說，有用功率就是克服摩擦力做功的功率。摩擦力大小知道了，速度題目中已經給出，由功率的公式P=Fv直接計算就好了。第三小題的問題有點特別，這是有人要逞英雄的節(jié)奏啊嘻嘻讓我們來驗證下吧。首先要

4、想想看，這個重500N的同學豎直向下拉繩子，最大能用多大的力呢？他最大能拉多大的力，好像不好想啊他要是個大力士，沒準兒可以拉到N大的力哦！一下不就拉斷了嗎？哦，是嗎？我不信?？刹皇抢蠋熜∏扑?，我們對這位同學做下受力分析就明白了。他向下拉繩子的時候，受幾個力呢？嗯，豎著向下的重力，地面給他豎直向上的支持力，還有繩子給他豎直向上的拉力。那就是說F拉=G-F支，等等，是不是F拉最大也大不過他的重力。嗯對了，等于重力就已經被吊起來了，哈哈那就是說F拉最大就是500N。繩子被拉斷需要的力是多大呢？我們可以從乙圖中找到，繩子被拉斷時物體與地面間的摩擦力為1600N，根據繩b承受的最大拉力 ，計算出來和同學

5、的最大拉力比較下就可以知道繩子能不能被拉斷啦。【分析】（1）由圖象知，當物體與地面間摩擦力為200N時，滑輪組的機械效率為50%，根據機械效率變形公式得到動滑輪重力；（2）已知滑輪組的機械效率和動滑輪重，可以得到物體受到的摩擦力；已知物體受到的摩擦力和運動速度，利用公式P=Fv得到有用功率；（3）由圖象知繩子b被拉斷時，物體與地面間的摩擦力為1600N，計算此時繩子受到的拉力，與中學生體重比較，即可得出結論?！窘獯稹浚?）由圖乙可知，當f1=200N時， W有用1 = fs 由于不計繩重及繩與滑輪間的摩擦 W額外 = G動s W總1 = fs+ G動s G動 = 200N （2）當時， f2

6、= 800N （3）由圖乙可知，當f3=1600N時，繩子剛好被拉斷，由于不計繩重及繩與滑輪間的摩擦，且物體做勻速直線運動 繩b承受的最大拉力 因為人的重力為500N，豎直勻速拉動，所以繩子對人的最大拉力為人的重力，根據力的作用是相互的，故人給繩子的最大拉力為500N，由于繩子b承受的最大拉力大于人給繩子的最大拉力，所以該同學不能拉斷繩子b ?！军c評】此題是一道力學綜合題，考查了滑輪組的特點、功率、機械效率的變化，考查角度新穎，是一道創(chuàng)新題2、建筑工人使用如圖28所示裝置，將質量分布均勻的長方體水泥板M吊起后放入水中。工人通過控制電動機A、電動機B，始終保持水泥板M所受拉力豎直向上。當電動機A

7、對繩的拉力為零時，電動機A對地面的壓強為p0；當水泥板M一端被豎直滑輪組拉起，另一端仍停在地面上，且水泥板M與水平地面成某角度時，電動機A對地面的壓強為p1；當水泥板M被豎直滑輪組拉離地面時，電動機A對地面的壓強為p2；當將水泥板M被懸掛著浸沒在水中時，電動機A對地面的壓強為p3。已知：水泥板M的體積VM為0.1m3，=5250Pa，=10250Pa，=5250Pa，不計繩重和軸摩擦。（g取10N/kg）求：（1）豎直滑輪組中動滑輪的總重力G動 ； （2）水泥板M所受重力GM； （3）豎直滑輪組提拉水泥板M將其立起的過程中機械效率。（結果保留兩位有效數字）【考點】滑輪組力的計算、重力、壓強、阿

8、基米德原理、受力分析等【思路】這是一道典型的物理情景題，讓我們先來分析下整套設備的工作過程，這是物理情景題的入手解題第一步。讓我們先來觀察一下這套設備吧：兩側的柱子加上上面的橫梁是設備的支架，在運轉中起到的是支撐的作用，不直接參與工作。右側的電機B通過繩子連接到左側支架上方的定滑輪上，通過收放繩子可以起到調整滑輪組在支架上的左右位置，它在收放繩子的時候，會起到什么作用呢？哦，是為了在滑輪組吊起水泥板后將其水平拉到右邊水池上方，然后滑輪組才能將水泥板放入水中。我們再來看水泥板，它是由滑輪組來負責吊起的，那滑輪組的動力源又在哪里呢？沿著滑輪組上方的繩子我們可以一直向右、向下看，然后就會找到電機A，

9、哦，看來滑輪組的提升收放工作是由電機A來完成的。那設備整體的運轉過程就明了了，我們一起來分析下吧。首先，電機A收繩，向上提拉水泥板，此時電機B配合向右拉動滑輪組，確?；喗M對水泥板的拉力始終豎直向上。水泥板逐步被吊起，開始的時候繩子吊起左側，右側支地，水泥板做以右側為轉軸的轉動，可以等效為杠桿，直到水泥板被完全拉起，離開地面。在此過程中，水泥板受到的力有自身重力、繩子的拉力、地面的支持力。其中繩子的拉力可以考慮為等效杠桿的動力，阻力就是起自身的重力。其次，水泥板被吊離地面后，只受重力和繩子的拉力。此時電機B拉動滑輪組，將水泥板移動到水池上方。然后，電機A開始放繩，逐步將水泥板放入水中。水泥板在

10、進入水中的過程中，受到的力有自身重力、繩子的拉力，還有水給它的浮力。根據題目中各小題的要求，我們來分析下解決的方案：【分析】（1）設電動機A的底面積為S，當水泥板M未拉離地面時，水泥板M可看做以未離地端為支點的杠桿，其所受重力和懸掛端拉力如圖1甲所示，動滑輪受力分析如圖1乙所示，電動機A受力分析如圖1丙所示可得：T1=、4F1=G動+T1、F1=GA-N1=N0-N1=Sp1；當水泥板M拉離地面尚未入水時，水泥板M受力分析如圖2甲所示，動滑輪受力分析如圖2乙所示，電動機A受力分析如圖2丙所示，可得T2=GM、4F2=G動+T2、F2=GA-N2=N0-N2=Sp2；當水泥板M完全浸沒在水中時，

11、水泥板M受力分析如圖3甲所示，動滑輪受力分析如圖3乙所示，電動機A受力分析如圖3丙所示，可得：T3=GM-F浮、4F3=G動+T3、F3=GA-N3=N0-N3=Sp3，知道水泥板的體積，利用阿基米德原理求水泥板浸沒在水中時受浮力，以上聯立求得電動機A的底面積、F1、F2、F3，進而求出動滑輪重；（2）根據T2=GM、4F2=G動+T2求水泥板M所受重力；（3）求出T1，利用效率公式求豎直滑輪組提拉水泥板M將其立起的過程中機械效率【解答】（1）設電動機A的底面積為S，GA=Sp0=N0，當水泥板M未拉離地面時，對水泥板M、動滑輪、電動機A受力分析如圖所示：T1=，-4F1=G動+T1-F1=G

12、A-N1=N0-N1=Sp1-當水泥板M拉離地面尚未入水時，水泥板M受力分析如圖2甲所示，動滑輪受力分析如圖2乙所示，電動機A受力分析如圖2丙所示；T2=GM-4F2=G動+T2-F2=GA-N2=N0-N2=Sp2-當水泥板M完全浸沒在水中時，水泥板M受力分析如圖3甲所示，動滑輪受力分析如圖3乙所示，電動機A受力分析如圖3丙所示；T3=GM-F浮-4F3=G動+T3-F3=GA-N3=N0-N3=Sp3-水泥板M浸沒在水中時所受浮力F浮=水gVM=1103kg/m30.1m310N/kg=1103N，由式-式：F2-F3=S（p2-p3），式-式：4（F2-F3）=T2-T3，式-式，T2-T3=F浮，解得：4 S（p2-p3）=F浮，4S（10250Pa-5250Pa）=1103NS=0.05m2，F1=Sp1=0.05m25250Pa=N，F2=Sp2=0.05m210250Pa=N，F3=Sp3=0.05m25250Pa=N，由得：4F1=G動+，4N=G動+，2100N=2G動+GM，-（10）由得：4F2=G動+GM，4N=G動+GM，2050N=G動+GM，-（11）（10）式-（1