初中应用物理知识竞赛辅导讲座15机械能.doc
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1、初中应用物理知识竞赛辅导讲座15 机械能编辑人:袁几【重点知识解读】1. 物体由于运动而具有的能量叫做动能;物体由于举高而具有的能量叫做重力势能;物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2. 如果只有动能和势能的相互转化,那么总的机械能保持不变。都是由物质组成,物体所含物质的多少叫做质量。质量是物体的一种属性,它不随物体的温度、形状、状态和位置的变化而变化。用天平测量物体的质量。3. 功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。做功的实质是一种能量转化或转移的过程。功W=Fs。4. 单位时间内做的功叫做功率,P=W/t。5. 当物体在力F作用下以速度v运动时,
2、其功率P=Fv。6. 机械效率=100%。机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量,机械效率越高,机械的性能越好。7. 功的原理:使用任何机械都不省功。【竞赛知识拓展】1. 人造地球卫星由远地点向近地点运动,重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,重力势能转化为动能。2. 物体克服摩擦力运动产生热。3. 机器以恒定功率P做功,t时间内做功W=Pt。4. 电器的额定功率P=UI。电动机输入功率等于输出的机械功率与电阻发热功率之和,即UI=P机+I2r。【经典竞赛题分析】例1(2010全国初中应用物理知识竞赛题)“手拉葫芦”(如图15所示)是一种携带方便、使用简易的手动起重机械,广泛用于工厂、工地、矿山、农
3、业生产等环境,用来完成起吊货物等任务。其中HCB30型“手拉葫芦”的技术数据如下表:型号HCB30承载链条股数(股)2最大承载质量(t)3链条直径(mm)来源:Zxxk.Com8一次起升高度(mm)3手拉轮直径(mm)150测试载荷(kN)37.5承载轮直径(mm)50最小净空高度(mm)470净重(kg)21.7最大载荷所需拉力(N)360毛重(kg)22.3注:“一次起升高度”是指,成年人在站立状态,用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中,左手或右手下拉一次(按30cm计),所吊重物上升的高度。承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固定,而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的
4、环。工作过程中,手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕情况如图16示。(取g=10N/kg)1根据题目中提供的相关信息,通过计算, 析判断HCB30型“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴?2.计算该型“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时的机械效率。来源:学科网ZXXK解析:1.设手拉轮与承载轮是一个共轴的轮轴,则用手拉动手拉链条一次,链条移动的距离H与承载轮收回链条的长度h应满足=此过程中重物上升的高度s=h2=5cm因重物实际一次起升高度为s0=3mm,即s s0,所以此“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮不是一个共轴的轮轴。2.该型号“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时,用手下拉一次
5、手拉链条的过程中,人对“手拉葫芦”做功:W人=FH=3603010-2J=108J, “手拉葫芦”对重物做功:W机=Gs0=310310310-3J=90J,“手拉葫芦”的机械效率:h=100%=100%=83.3%。【竞赛实战训练】1.(2007上海初中物理知识竞赛题)如图所示,在河中间固定一个细长圆管,管内有一轻质活塞,活塞下端位于水面,面积为1厘米2,质量不计,大气压强为10105帕。现将活塞缓慢提高15米,则在该过程中外力对活塞做功为(A)50焦 (B)100焦 (C)150焦 (D)200焦1.答案:B解析:在提高前10米过程中克服大气压做功等于提起的10米水柱的重力势能W1=101
6、10-4103105J=50J,提高后5米的过程中需克服大气压做功,外力对活塞做功W2=p0s5=1.0105110-45J=50J,外力对活塞做功W= W1+ W2=100J,选项B正确。2(2007青岛竞赛题)飞机、轮船运动时,受到的阻力并不固定,当速度很大时,阻力和速度的平方成正比,如果要把飞机、轮船的速度增大到2倍,发动机的输出功率要增大到原来的( )A2倍 B4倍C6倍 D8倍2. .答案:D解析:由f=kv2,P=Fv,F=f可得P=kv3.。当速度增大到2倍,发动机的输出功率P要增大到原来的23=8倍,选项D正确。3(2007青岛竞赛题)一辆娱乐电瓶车,工作电压为24V,工作电流
7、为10A,效率为80%。电瓶车及人总重为2000N,行驶时阻力是总重的0.1倍,则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为( )A83s B833s C104s D以上都不对3. .答案:C解析:由UI=fv得匀速行驶的速度v=UI/f=24V10A80%/(0.12000N)=0.96m/s,水平匀速行驶100m所用的时间约为t=s/v=104s,选项C正确。二综合应用题1. (2011全国初中应用物理知识竞赛题)警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点,被广泛应用于反恐,如图7甲所示。图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩,它们可用来发射箭和钢珠,并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮
8、可有效地减小体积。请观察它的结构,并分析它的使用过程,其中用到了哪些物理知识?1.答案:手柄上有花纹,表面粗糙增大摩擦。箭身细长,减小空气阻力。弓箭或钢珠离开弩弦后能继续运动,物体具有惯性。箭头尖锐,减小受力面积,增大压强。利用弩的弹力发射弓箭,将弹性势能转化为动能。肩托,增大受力面积,减小压强。瞄具,光的直线传播。光学瞄准镜,光的折射。滑轮组,放箭时省力。滑轮组,放箭时省距离。2.(2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题)小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动,其中电工所挖的埋水泥电线杆的坑引起了小胖的兴趣。坑的形状如图5所示,从地面上看,坑基本上是一个长方形,其宽度仅比电线杆的
9、粗端直径稍大一点,坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡。请你回答:(1)为什么要挖成图5所示的深坑,而不挖成图6甲所示的仅比电线杆略粗一点的圆筒状深坑,或者如图6乙、丙所示的那种大口径的方形或圆形的深坑?这样做有什么好处?(2)通过计算对比分析:如果将这种水泥电线杆分别埋入图5、图6甲所示的坑中。则把水泥电线杆放到坑口适当位置后,在竖起水泥电线杆的过程中,抬起水泥电线杆的细端至少分别需要多大的力?已知这种坑深2.0m,宽0.3m,地面处坑口长2.3m,坑底长03m。水泥电线杆的质量为600kg,长10.0m,粗端直径0.25m,其重心距粗端4.0m。(取g =10N/kg) (3)在
10、上述两种情况下,竖起水泥电线杆的过程中,人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?2解析:(1)挖成图5所示的深坑好处如下:少挖土方:挖成图5所示的深坑要比挖成图6乙、丙所示的深坑少挖土方,这样可以少做功,避免人力浪费,提高劳动效率。便于施工:施工人员更易于从图5所示的坑里向外取土。省力省功:用图5所示的深坑埋水泥电线杆,与用图6甲所示的深坑埋水泥电线杆相比,不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上,重心上升高度小,施工时即省力又省功。施工安全:用图5所示的深坑埋水泥电线杆,施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电线杆就行了,水泥电线杆不会向其它方向倾倒,施工比较安全。说明:每答对一种理由给1分,本小问最多得
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