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1、功的原理(無答案)
【知識要點(diǎn)】 1.內(nèi)容:使用機(jī)械時,人們所做的功,都不會少于直接用手所做的功;即:使用任何機(jī)械都不省功。
2.理解:(1)理想機(jī)械(忽略摩擦和機(jī)械本身的重力):使用機(jī)械時,人們對機(jī)械所做的功(W1=FS)等于直接用手對重物所做的功(W2=Gh)
(2)實(shí)際機(jī)械(考慮摩擦和機(jī)械本身的重力):使用機(jī)械時,人們對機(jī)械所做的功(W總=FS)大于直接用手對重物所做的功(W有用=Gh)
3.說明:①功的原理是一個普遍的結(jié)論,對于任何機(jī)械都適用。
②功的原理告訴我們:使用機(jī)械要省力必須費(fèi)距離,要省距離必須費(fèi)力,既省力又省距離的機(jī)械是沒有的。
③使用機(jī)械雖然不能省功,但人類
2、仍然使用,是因?yàn)槭褂脵C(jī)械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向,給人類工作帶來很多方便。
4.應(yīng)用:斜面(如圖1)
①理想斜面:斜面光滑;
②理想斜面遵從功的原理;
③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的拉力;L:斜面長;G:物重;h:斜面高度。
如果斜面與物體間的摩擦為f ,則:FL=fL+Gh;這樣F做功就大于直接對物體做功Gh 。
【例題1】我們在學(xué)習(xí)杠桿原理時知道阿基米德有一句豪言壯語——“給我一根杠桿和一個支點(diǎn),我就能撬動地球”。小剛同學(xué)對此產(chǎn)生了疑惑,他查閱了有關(guān)資料,知道地球的質(zhì)量為6×1024kg。并且假設(shè)支點(diǎn)距地球1m,如圖2所示,阿基米德給
3、杠桿的最大壓力為600N,則阿基米德需要一根約為________m的輕質(zhì)杠桿。即使他以100km/h的速度(相當(dāng)于小汽車在高速公路上的速度)勻速下壓杠桿,要將地球撬起1cm,也需要________年(1年約為104小時)。小剛據(jù)此指出這一豪言壯語是不可能實(shí)現(xiàn)的。你對小剛同學(xué)的做法有何評價________________________________。
【例題2】如圖3所示,物體A的質(zhì)量m=12kg,在拉力F的作用下,物體A以0.1m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為12N,忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計(jì)和繩子所受的重力,并且繩子足夠長。求:(1)物體A與水平
4、面間摩擦力f的大??;
(2)拉力F的大??;(3)物體A運(yùn)動10s的過程中,拉力F所做的功。
【例題3】小周學(xué)過有關(guān)“功”的知識后提出了一個問題:“用斜面提升物體所做的功與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系?” 針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實(shí)驗(yàn),如圖4所示,并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下: (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),可求出三次實(shí)驗(yàn)拉力所做的功為多少J(填在表格中)
(2)通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是:斜面越陡,越_________________;
(3)通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,你對功的問題可獲得的初步結(jié)論是:_________________。
5、
【例題4】小柯積極參加體育鍛煉。
(1)圖5甲所示為小柯初學(xué)俯臥撐時的姿勢,圖乙所示為他經(jīng)練習(xí)后的俯臥撐姿勢。圖5乙中小柯雙手所受的支持力___________(填“>”、“<”或“=”)圖甲的情況。
(2)圖乙中,他的身體可作為一個杠桿,O點(diǎn)是支點(diǎn)。他的質(zhì)量為50kg,所受重力可視為集中在A點(diǎn)。將身體撐起時,地面對雙手的支持力至少多大?若撐起時肩部上升0.4m,他至少克服重力做多少功?(取g=10N/kg)
【練習(xí)】
1.使用機(jī)械時,人們所做的功______不用機(jī)械而直接用手所做的功,也就是______________,這個結(jié)論叫做功的原理。
2.機(jī)械師設(shè)計(jì)制造的任何機(jī)械都遵循
6、__________原理,使用機(jī)械的目的是省__________或者省__________,但不能省__________。
3.用一根杠桿把一個重120牛的物體勻速舉高0.3米,而杠桿的動力作用點(diǎn)下降0.9米,則動力做的功是__________焦,動力是__________牛,動力臂與阻力臂之比是__________(不計(jì)杠桿的重力和摩擦阻力)。
4.某同學(xué)用100N的力作用在杠桿上,做了200J的功,把物體舉高了0.5m,這時手下降的高度是__________m,被舉高的物體重力為__________N,(不計(jì)杠桿自重和摩擦)此杠桿的動力臂與阻力臂之比為__________。
5.一個
7、杠桿的動力臂是60cm,阻力臂是20cm,用它將300N的重物勻速升高2cm,不考慮杠桿自重和摩擦,動力是________N,動力作用點(diǎn)移動了________cm,動力做了________J的功。
6.用杠桿提物體,手豎直向下壓杠桿的動力保持50N不變,手向下移動了1m,物體緩緩升高了0.2m,則動力做的功是________J,這個物體重是_______N.
7.大偉同學(xué)用一個距離手3m高的定滑輪拉住重100N的物體,從滑輪正下方沿水平方向移動4m,不計(jì)繩重和摩擦,他至少做功( )
A.200J B.300J C.400J D.50
8、0J
8.用一個本身重可以忽略的動滑輪提起300牛的重物,人對繩做功是300焦耳,則人所用的拉力和重物升高的距離是( )
A.150牛,重物升高1米 B.150牛,重物升高2米
C.300牛,重物升高1米 D.300牛,重物升高2米
9.只用一個動滑輪把重物舉高5米,所用的動力是60牛頓,動力所做的功是(不考慮動滑輪受到的重力和磨擦)( )
A.300焦耳 B.150焦耳 C.900焦耳 D.600焦耳
10.物體重840N,動滑輪重160N,用力F將物體以1m/s的速度勻速豎直提升,若不計(jì)繩
9、重和摩擦,拉力F的大小是___________N,10S后拉力做功___________J。
11.如圖6所示,質(zhì)量為70 kg的工人用一定滑輪將重為150N的一桶泥灰提起,在提升過程中,工人對地面的壓力為____________N,工人所受的合力為____________N,若把泥灰向上提3m,工人做的功為____________J。(不計(jì)摩擦、繩重,g=10N/kg)
12.用如圖7所示的滑輪組提升480N的物體,作用在繩端的拉力為200N,重物升高2m,則拉力做的功為_________J,滑輪組克服重力做的功為_________J。
13.如圖8所示,建筑工人用滑輪組提升重為200
10、N的泥桶,所用的拉力為80N,若工人在5S,內(nèi)將泥桶勻速向上提升2m,則拉力的功為_______J。
14.如圖9中,物體A重50N,物體B重30N,物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動.如果在物體A上加一個水平向左的力F2拉動物體A,使物體B以0.1m/s的速度勻速上升,2s內(nèi)拉力F2所做的功是________J.(滑輪和繩子的重以及繩子與滑輪之間的摩擦均不計(jì))
15.如圖10所示,物體A通過動滑輪在水平拉力F的作用下沿水平面以2m/s的速度勻速運(yùn)動,此時彈簧秤B的讀數(shù)為8N,如果動滑輪,繩子,彈簧秤的重力和摩擦均不考慮,那么物體A與水平面的摩擦力以及2s內(nèi)F所做的功分別為(
11、 )
A.8N,32J B.16 N,32 J C.8N,64J D.16 N,64 J
16.如圖11,在水平拉力F作用下,使重40N的物體A勻速移動5m,物體A受到的摩擦力為5N,不計(jì)滑輪,繩子重及摩擦,拉力F做的功為( )
A.50J B.25J C.100J D.200J
17.小明利用如圖12所示的裝置沿水平方向?qū)⒁粋€重2000N的物體A向左勻速拉動2m,物體A受到的摩擦力為600N,作用在繩端的拉力為250N,拉力做的功為_________J;
18.用長6m的木板把2000N的重物
12、勻速推到高1.5m的汽車上,如沒有摩擦,則沿斜面的推力大小是______N;若沿斜面向上的推力大小為800N,則推力做功是______J
19.有一斜面高h(yuǎn)=1m,長L=4m,重200N的重物在沿光沿斜面向上的拉力F的作用下,勻速到達(dá)斜面頂端,根據(jù)功的原理。F=______N,斜面對重物的摩擦力為______N,如果斜面高度不變,要使拉力更小些,則必須使斜面的長度________(選填“變大”、“變小”或“保持不變”)。
20.分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同高度,對物體所做的功( )
A. 杠桿最多 B. 斜面最多 C. 滑輪組最多 D. 一樣多
13、
21.山區(qū)里常常可看見挑夫挑著重物上山,在斜坡上走S形路線,他們這是為了( )
A.使人做的功少一點(diǎn) B.使人省力一些 C.這是他們的習(xí)慣 D.以上說法都不對
22.如圖13所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE,若把物體從斜面底部沿AB、AC、AD三個斜面勻速拉到頂端A時,(不計(jì)摩擦)則( )
A. 沿著AB用的拉力最小,做功最多 B. 沿著AC用的拉力最小,做功最多
C. 沿著AD用的拉力最小,做功也最小 D. 沿著三個斜面用的拉力不相等,做功一樣多
23.如圖14所示為等高的光滑斜面,甲斜面長4m,乙斜面長5m,把同一重物分別沿甲、乙兩個斜面拉到斜面的頂端所用的力分別是F甲、F乙,所做的功分別是W甲、W乙,則:F甲∶F乙=_________,W甲∶W乙=__________.