热点题型15 功和机械能与简单机械综合（解析版）.docx

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1、专题15功和机械能与简单机械综合（解析版）目录一、热点题型归纳【题型一】机械能及其转化【题型二】杠杆平衡条件的应用【题型三】杠杆平的相关计算【题型四】滑轮组相关判断二、最新模考题组练【题型一】机械能及其转化【典例分析】跳伞运动以自身的惊险和挑战性，被世人誉为“勇敢者的运动”。如图所示，一名跳伞运动员在空中匀速降落。关于他在匀速降落的过程中能量变化的情况,下列说法正确的是（）A.动能增大B.重力势能不变C.重力势能转化为动能D.机械能逐渐减小【答案】Do【分析】（1）动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大;1/34(2)重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大，高度

2、越高，重力势能越大;(3)动能和势能总称为机械能。【解答】解：跳伞运动员受平衡力作用，在空中匀速降落时，质量不变，速度不变，所处的高度越来越小，则跳伞运动员的动能不变，重力势能减少，故机械能减小，故ABC错误、D正确。故选：D。【提分秘籍】()在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。()在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。()机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，

3、机械能的总和就保持不变,这个规律叫做机械能守恒。【变式演练】1.下列过程中，属于将重力势能转化为动能的是()A.雪橇从山坡上滑下B.玩具弹簧枪将“子弹”水平射出C.用电热水器烧开水D.正在升空的飞机【答案】Ao【分析】(1)动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；(2)重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；(3)弹性势能大小的影响因素；在弹性限度内，弹性形变越大，弹性势能越大;（4）能量不会创生也不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上。【解答】解：A、雪橇从山顶上滑下，质量不变，速度变大，动能变大，同时高度

4、变小，重力势能变小，是重力势能转化为动能，故A符合题意；B、玩具弹簧枪将“子弹”水平射出，子弹速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为子弹的动能，故B不符合题意；C、用电热水器烧开水，是将电能转化为内能，故C不符合题意；D、正在升空的飞机，重力势能和动能都增大，故D不符合题意。故选：Ao2 . 一架执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行并不断向下抛撒“液氮”，在此过程中，飞机的动能逐渐，重力势能逐渐；上述过程中飞机的动能和重力势能之间 （选填“有”或“没有”）相互转化。【答案】减小；减小；没有。【分析】（1）动能是指物体由于运动而具有的能量，动能的大小和物体的质量、运动速度大小有关，质量越

5、大、运动速度越大，物体的动能越大；（2）重力势能是指物体由于被举高而具有的能量，重力势能的大小和物体的质量、被举得高度有关，质量越大、高度越高。物体的重力势能越大；（3）动能和势能统称为机械能。【解答】解：执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”的过程中，飞机的质量在减少；在速度不变时，质量减少，则动能减小；在高度不变时,质量减小，则重力势能减小；故此时动能和势能都是减小的，所以没有动能和重力势能之间的转化。故答案为：减小；减小；没有。3 .如图所示，斜面和水平面均光滑，在水平面上固定一弹簧，其初始位置在C点，现将一小球从A点由静止释放，经过BC段，然后压缩弹簧至D点

6、后不再压缩。不考虑小球在拐角B处的能量损失和空气阻力，整个过程中机械能 （填“守恒或“不守恒”），小球在A处的重力势能 弹簧在D点时的弹性势能（填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】守恒；等于。【分析】根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒。【解答】解：不考虑小球在拐角B处的能量损失和空气阻力，整个过程中只有动能与势能相互转化，机械能守恒；由于系统机械能守恒，小球减小的机械能等于弹簧的弹性势能的增加量，即小球在A处的重力势能等于弹簧在D点时的弹性势能。故答案为：守恒；等于【题型二】杠杆平衡条件的应用【典例分析】如图为苏通大桥。“桥塔为什么要造这么高？ ”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进

7、行简化，抽象成图甲所示的模型 （选填“滑轮”、“轮轴”或“杠杆”）。又画了桥塔高低不同的两幅图，图乙和图丙。小华通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可 （填“增大”或“减小”）斜拉索的拉力。【答案】杠杆；减小。【分析】简单机械包括：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等；本题由图结合几何关系看得出力臂大小与桥塔高度的关系，从而由杠杆平衡可得出结果。【解答】解：将大桥的结构进行简化，由图可知，在力的作用下绕轴转动，符合杠杆原理，因桥的长度不变，比较乙图和丙图可看出当桥塔越高时，从。到引线的垂线越大即力臂越大，而桥重（阻力）、阻力臂不变，由F1动=G1阻可知拉力F减小。故答案为：杠杆；减小。【提分秘籍】杠杆的平衡

8、条件：（1）杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。注意：我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡是不多的。在许多情况下，杠杆是倾斜静止，这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成平衡状态。（2）杠杆平衡条件的表达式：动力X动力臂二阻力X阻力臂。（3）公式的表达式为：F11fF212o【变式演练】1 .如图所示的杠杆正处于平衡状态，现将弹簧秤改为沿斜上方用力拉，要使这个杠杆仍保持平衡，弹簧秤的示数将（）一 j!/A.增大B.不变C.减小D.无法判定【答案】A。【分析】本题重点考查杠杆的平衡条件，由于杠杆

9、始终处于平衡状态，所以如想判断拉力大小，只需判断前后两次拉力力臂的变化，如果力臂变短则拉力变大，反之亦然。【解答】解：如图：在改变拉力方向前拉力的力臂为0B,当改为斜向上拉时，拉力的力臂变为OC,在三角形OCB中，OB为斜边大于直角边OC,即：后来斜向上拉力的力臂变短了，因为杠杆始终处于平衡状态，阻力（重物的重力）不变，阻力的力臂也没变，所以根据杠杆的平衡条件，斜向上的拉力应增大。2 .如图是一工人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 杠杆（选填“省力”或“费力”）:如果他作用于车把上的动力F始终与车把垂直，则在慢慢抬起的过程中，动力F大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）

10、。【答案】省力；变小。【分析】（1）由力臂的定义，作出阻力臂和动力臂，根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型。（2）先根据杠杆位置的变化判断阻力、阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件可知动力F的变化【解答】解:（1）由图可知，0B为阻力臂（货物和车的重力的力臂），0A为动力臂，在使用独轮车时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆；（2）根据图示可知，当杠杆慢慢抬起时，重力不变，重力G的力臂L2变小（当杠杆竖直时，阻力臂为（），即阻力臂变小，动力臂始终等于杠杆长，即保持不变，由杠杆的平衡条件FL=GL2可知，动力F变小；故答案为：省力；变小。3 .如图甲所示是某款学生用翻盖式课桌，抬起

11、过程应用了杠杆原理，桌盖可绕较链（支点0）自由转动，A点为桌盖重心位置。图乙为桌盖抬起时受力分析图，由图可知，该杠杆属于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。若在桌盖的前端，用竖直向上的力抬起桌盖的过程中，所用力F的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）O9 /34【答案】省力；不变。【分析】知道杠杆的支点，根据动力臂、阻力臂的大小关系确定属于哪一类杠杆；阻力F2为桌盖受到的重力，由相似三角形的知识确定用竖直向上的力抬起桌盖的过程中，动力臂与阻力臂的比值大小变化，再根据杠杆平衡条件确定所用力F的大小变化。【解答】解：如图，0为支点，动力臂0D大于阻力臂0C,属于省力杠杆；卜动力为F

12、,阻力为桌盖受到的重力，由相似三角形的知识（OABsM3CD）可知，型理，若用竖直向上的力抬起桌盖的过程中，阻力大小不变，动力臂、阻力臂都变OC 0A小，但动力臂与阻力臂的比值不变，还等于OB与OA之比，由杠杆平衡条件FXOD=GXOC可知,所用力F的大小不变。故答案为：省力；不变。【题型三】杠杆的相关计算【典例分析】如图所示，有一根均匀铁棒，总长为L, 0A = 1l,重力G=900N,为4了使这根铁棒的B端不下沉，所需外力至少应为 N；为了能将铁棒缓慢提起,所需外力至少应为 No【答案】300； 450 0【分析】(1)根据均匀铁棒确定杠杆的重心，支点为A；然后根据杠杆平衡的条件:F1=F

13、2L2计算出F的大小；(2)微微抬起这根铁棒的B端，支点为C,根据杠杆平衡的条件进行分析即可得出。【解答】解：(1)使这根铁棒的B端不下沉，支点为A,根据杠杆的平衡条件可知，F (L+L) =gxL；2 44所以 f=2 = 900N.=3OON；33(2)微微抬起这根铁棒的B端，支点为C,则有FXL=GXL；2所以 F=W =驷L=450N022故答案为：300； 450o【提分秘籍】(1)杠杆平衡条件的表达式：动力X动力臂二阻力X阻力臂。(2)公式的表达式为：Fl1=F2l2o【变式演练】1. 72kg的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。估测球的质量约（ ）A. 10k

14、gB. 30kgC. 72kgD. 120kg【答案】Bo【分析】（1）跷跷板就是一个杠杆，支点为0点，杠杆的平衡条件：动力X动力臂=阻力X阻力臂；（2）用刻度尺测量一下两边力臂的大小，求出人重力的大小，再利用杠杆的平衡条件求球重，再求球的质量。【解答】解:如图，由图知，左边的力臂约为右边力臂的一半，即LoagLlob,2跷跷板处于平衡状态，所以 GlLA = G2LB,即：migXiLoB = m2gLoB，2则球的质量：m2=_l_m 1 = _1_72kg=36kg,与 B 项最接近。22故选：Bo2 .为帮助村民脱贫，政府组织农民“走进市场”。如图是村民常用的杆秤，已知秤蛇质量为0.3kg,杆秤水平静止时，被测物体和秤蛇到拉绳的距离分别为0.04m和0.2m,则被测物体的重力为 N,若秤蛇上粘有油污，则测量值与真实值相比将 （选填“偏大”、“偏小” ）o【答案】15；偏小。【分析】知道秤坨的质量和两边力臂的大小，利用重力公式和杠杆的平衡条件求被测物体的质量；若秤坨粘有油污缺损时，左边的力和力臂不变，右边的力增大，根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂减小，即：杆秤所示的质量值要小于被测物的真实质量值。【解答】解：如图所示：G因为杠杆平衡，所以GLoa=G2Lob,即：mgLoA=m2gLoB,则 m = m2L0B =0 3kg 义 2m