力学变化量专题解读-突破力综是教师的理想,是学生得高分的关键。
我总结出三种方法:拆分法、整体法和变量法。
以08年中考题40题为例如图是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为1200N,其底面积为5×10-2m2.B、C都是定滑轮,D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:0H=2:5。
小成受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,,配重A对地面的P1为6×103pa。
小成在小成对地面的压力为F1,配重A受到的拉力为FA1H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆仍在水平位置平衡,小成对地面的压力为F2,配重A受到的拉力为F,配重A对地面的压强P2为4×103pa。
已知F1:F2=20:19,杠杆EH A2和细绳的质量均忽略不计。
求(1)拉力F;A2(2)拉力T2;(3)动滑轮D受到的重力G。
一.关于拆分法分别以物体A为研究对象;动滑轮D为研究对象;杠杆EH为研究对象;小成为研究对象。
每个研究对象包括两种状态,受力分析后列出等式。
最后解四个方程组。
(易得分,但计算量大,适合一般的学生)二.关于整体法以杠杆为核心,利用两次平衡列等式组方程组。
(综合性强,易错,不易掌握,适合优生)三.关于变量法:提要:属于巧解法,方法的引入,应重点理解方法的生成过程。
所有关于变化量问题的引入,都以简单的计算题为铺垫,在实际计算的基础上,总结规律。
(一).知识储备:四种常见的变化量:固体,液体,杠杆,滑轮。
1.固体变化量的引入:(用实际数据证明)如图1所示,已知长方体A的底面积S=1dm2,重G=10N,放置在水平地面上。
问题1:物体受到几个作用力?(重力和支持力)问题2:画出受力分析图?(如图2所如示)问题3:地面的支持力N1和物体A所受重力G是一对______力,大小为_______N;物体A对地面的压力F1=_______N;压力F1与支持力N1是一对______力。
问题4:用竖直向上的力T1=3N拉物体A(如图3所如示),画出受力分析图?(如图4所示),地面的支持力N2=_______N;物体A对地面的压力F2=_______N。
问题5:用竖直向上的力T2=5N拉物体A(如图5所如示),画出受力分析图?(如图6所示),地面的支持力N3=_______N;物体A对地面的压力F3=_______N。
问题6:在图3和图5中,竖直向上的拉力变化量为△T=____________________;地面对物体A 的支持力变化量为△N=_____________;物体A对地面的压力变化量为△F=________________;结论:△T, △N,△F三者的关系是:△T=△N=△F2.液体变化量的引入:(用实际数据证明)如图所示:由甲到乙,液面升高量△h1=V1/S (变形V1=△h1 S)(1)液体对容器底部压强变化量为△P1=ρg△h1 (2)液体对容器底部压力变化量为△F1=ρg△h1S (3)=ρgV1=ρg△h1S (4)物体所受浮力为F浮由(3)、(4)式可得出结论:△F1=F浮由乙到丙,竖直向下施加压力F液面升高量△h2=(V2-V1)=△V /S (变形△V =△h2 S)(5)液体对容器底部压强变化量为△P2=ρg△h2 (6)液体对容器底部压力变化量为△F2=ρg△h2S (7)=ρg△V=ρg△h2S (8)物体所受浮力变化量为△F浮由(7)、(8)式可得出结论:△F2=△F浮=△F3.杠杆变化量的引入:(用实际数据证明)第一种情况:第二种情况:第三种情况:如图所示:由甲到乙,杠杆都平衡,则等式G M×OA=BC ×G B(说明:由甲到乙杠杆的力臂OA没变,但对应的力的变化量为G M,,右边G B没变,但对应的力臂的变化量为BC.所以4.滑轮变化量的引入:(用实际数据证明)如图所示:G A=10N G=2N G B=16N动在甲图中F1=_________________在乙图中F2=_________________由甲到乙,拉力的变化量为:______________物重的变化量为:______________问题:拉力的变化量与物重的变化量之间的关系是:______________________。
结论:△F=△G/n(说明:拉力的变化量等于物重的变化量除以绳子的段数)(二)小综合:在四种变化量铺垫完成以后,用小综合进行巩固。
(此图常见)甲乙如图所示:由甲到乙,人的拉力的变化量与物重变化量的关系是_____________;拉力的变化量与人对地面压力变化量的关系是___________________;拉力的变化量与地面对人支持力变化量的关系是_________________;这四个变化量之间的关系是:_________________________________。
(三)大综合:在小综合基础上,再提高。
(把08年中考题40题进行改变)此题三种解法,以变量法最为精典。
如图所示:是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为1200N,其体积为3×10-2m3. D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:0H=2:5。
小成受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小成对地面的压力,配重A正好浸没在水中。
小成在H点施加竖直向下的拉力为F1,配重A受到的拉力为FA1为T2时,杠杆仍在水平位置平衡,小成对地面的压力为F2,配重A受到的拉力为F,配重A2A有1/3的体积被拉出水面。
已知F1:F2=20:19,杠杆EH和细绳的质量均忽略不计。
;求(1)拉力F(2)拉力T2;(3)动滑轮D受到的重力G。
(四)配套练习(以历届中考题和模拟题为主,充分认识和体验变化量的精妙之处)1..如图10所示,小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A 和物体B 。
当提升物体A 时,滑轮组的机械效率为75%,小民对地面的压力为F 1;当提升物体B 时,小民对地面的压力为F 2。
已知小民的质量为65kg ,物体A 的质量为90kg ,物体B 的质量为50kg 。
假设在拉绳子的过程中,小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦。
则F 2∶F 1=________。
2.如图19所示,质量为70kg 的工人站在水平地面上,用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。
第一次运送货物时,放入货箱的货物质量为160kg ,人用力F 1匀速拉绳,工人拉绳的功率P 1,货箱以0.1m/s 的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N 1。
第二次运送货物时,放入货箱的货物质量为120kg ,工人用力F 2匀速拉绳,货箱以0.2m/s 的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N 2,滑轮组的机械效率为η2。
N 1与N 2之比为15:19。
(不计绳重及滑轮摩擦,g 取10N/kg )求:(1)货箱和动滑轮的总质量m ; (2)功率P 1;(3)机械效率η2。
3.图8是小明用滑轮组提升水中物体A 的示意图。
当物体A 完全在水面下被匀速提升的过程中,物体A 所受浮力为80N ,小明对绳子竖直向下的拉力为F 1,水平地面对小明的支持力为N 1。
当物体A 有1/2的体积露出水面且静止时,小明对绳子竖直向下的拉力为F 2,水平地面对小明的支持力为N 2。
已知动滑轮所受重力为120N ,小明所受重力为600N ,N 1:N 2=13:12。
不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,则物体A 所受重力为 N 。
图19 货箱4.如图所示。
是一个简易电动门式起重机的结构示意图。
简易电动门式起动机架在一个水槽式的工作台上。
MN 为质量可以不计(???),长为4m的横梁,行走装置可以把从水中提起的重物在横梁上左右移动。
提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起重物,滑轮组的结构如图所示;=0.5t的重物从水中匀速提至重物上表面求:(1)当使用该装置将体积为0.2m3,质量为m1刚好与水面相平时,(假设重物与水槽底不接触,钢丝绳重和轮,轴间的摩擦不计,水的阻力不计)滑轮组的机械效率为80%。
重物受到的浮力和动滑轮的重力分别是多少?(动滑轮的重力为750N)(2)重物离开水面后该装置将重物以0.1m/S的速度匀速竖直向上提升1m ,滑轮组的机械效率和电动机拉动钢丝绳的功率分别是多少?为0.2t,行走装置使提出水面的重物沿(3)若行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量m2横梁从中点A向N端移动1m到B点,以M点为轴,N点向上的支持力改变量△F是多少?5.如图所示的装置,O为杠杆AC的支点,OA:OC=1:2,在杠杆的A点挂一边长为0.2m 的立方体D,在杠杆上B点作用竖直向下的拉力F,当杠杆水平位置平衡时,物体D对地面的压强P1为7000Pa,A点受到的向下的拉力为F1’;在杠杆上C点作用竖直向下的拉力F,当杠杆在水平位置平衡时,物体D对地面的压力P2为6000Pa,A点受到向下的拉力为F2’,OB:BC=1:2,杠杆和绳的质量忽略不计。
求(1):F1’和F2’的比值(2):F的大小(3):如果要使物体D对地面的压强为零,杠杆在水平位置平衡时,需要在C点作用至少多大的力F’。