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中考物理真题 老师解析:简单机械力学综合题分析方法和解题思路

时间:2019-08-29 09:23:13

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中考物理真题 老师解析:简单机械力学综合题分析方法和解题思路

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简单机械是初三物理的重要知识点,也是中考物理的常客题型,本文就例题详细解析简单机械力学综合题的受力分析方法和解题技巧,希望能给初三学生的物理学习带来帮助。

例题

如图所示,一根长10m粗细不均匀的金属路灯杆,放在水平地面上.工人竖直向下用力F1拉甲滑轮组的绳端,使路灯杆的A端恰好离开地面时,人对地面的压力为N1,匀速略微向上提起路灯杆的过程中,滑轮组的机械效率保持不变为η1;当该工人竖直向下用力F2拉乙滑轮组的绳端,使路灯杆的B端恰好离开地面时,人对地面的压力为N2,匀速略微向上提起路灯杆的过程中,滑轮组的机械效率保持不变为η2;N1:N2=4:5,F1:F2=9:5,η1:η2=10:9.每个动滑轮重均为50N,滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略,g=10N/kg。求:

(1)工人重G人;

(2)路灯杆重G杆;

(3)起重机将路灯杆保持水平状态吊起时,钢缆应系在何处?

甲滑轮组

对人作受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G人、竖直向上的地面支持力N1和绳对人的拉力F1,根据物体受力平衡的条件,人处于静止状态,则竖直方向上受力和为零,即G人=N1+F1;

根据作用力和反作用力的关系:地面对人的支持力N1和人对地面的压力N1相等,则N1=N1;

根据结论:G人=N1+F1,N1=N1,则G人=N1+F1,即F1=G人-N1;

把两个动滑轮作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的自重2G动、金属路灯杆的拉力F拉1和竖直向上的4股绳的拉力4F1,根据物体受力平衡的条件,动滑轮处于静止状态,则竖直方向上受力和为零,即2G动+F拉1=4F1;

根据作用力和反作用力的关系:金属路灯杆对动滑轮的拉力F拉1和动滑轮对金属路灯杆的拉力F拉1相等,则F拉1=F拉1;

根据结论:2G动+F拉1=4F1,F拉1=F拉1,则F拉1=4F1-2G动;

把金属路灯杆看作以B点作为支点的杠杆,阻力为金属路灯杆的自重G杆,阻力臂为重心到支点B的距离L1,动力为动滑轮对金属路灯杆的拉力F拉1,动力臂为金属路灯杆的总长度L;

根据杠杆平衡的条件和条件:G杆×L1=F拉1×L,F拉1=4F1-2G动,则G杆×L1=(4F1-2G动)×L;

根据滑轮组机械效率的计算公式和结论:η1=F拉1/(F拉1+2G动),F拉1=4F1-2G动,则η1=(4F1-2G动)/4F1;

乙滑轮组

对人作受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G人、竖直向上的地面支持力N2和绳对人的拉力F2,根据物体受力平衡的条件,人处于静止状态,则竖直方向上受力和为零,即G人=N2+F2;

根据作用力和反作用力的关系:地面对人的支持力N2和人对地面的压力N2相等,则N2=N2;

根据结论:G人=N2+F2,N2=N2,则G人=N2+F2,即F2=G人-N2;

对动滑轮进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的自重G动、金属路灯杆的拉力F拉2和竖直向上的2股绳的拉力2F2,根据物体受力平衡的条件,动滑轮处于静止状态,则竖直方向上受力和为零,即G动+F拉2=2F2;

根据作用力和反作用力的关系:金属路灯杆对动滑轮的拉力F拉2和动滑轮对金属路灯杆的拉力F拉2相等,则F拉2=F拉2;

根据结论:G动+F拉2=2F2,F拉2=F拉2,则F拉2=2F2-G动;

把金属路灯杆看作以A点作为支点的杠杆,阻力为金属路灯杆的自重G杆,阻力臂为重心到支点A的距离L-L1,动力为动滑轮对金属路灯杆的拉力F拉2,动力臂为金属路灯杆的总长度L;

根据杠杆平衡的条件和条件:G杆×(L-L1)=F拉2×L,F拉2=2F2-G动,则G杆×(L-L1)=(2F2-G动)×L;

根据滑轮组机械效率的计算公式和结论:η2=F拉2/(F拉2+G动),F拉2=2F2-G动,则η2=2F2-G动/2F2;

根据题目中的条件和结论:η1=(4F1-2G动)/4F1,η2=2F2-G动/2F2,F1:F2=9:5,η1:η2=10:9,G动=50N,则F1=225N,F2=125N;

根据题目中的条件和结论:N1:N2=4:5,F1=225N,F2=125N,F1=G人-N1,F2=G人-N2,则G人=625N;

根据题目中的条件和结论:G杆×L1=(4F1-2G动)×L,G杆×(L-L1)=(2F2-G动)×L,L=10m,G动=50N,F1=225N,F2=125N,则L1=8m,G杆=1000N;

起重机将路灯杆保持水平状态吊起时,钢缆应系在重心位置处,重心位置距离B点8m;

所以,工人重G人为625N,路灯杆中G杆为1000N,起重机的钢缆应系在距离B点8m的位置处起吊,可以保持水平状态。

结语

解决简单机械力学综合题的关键是找到合理的受力分析对象,并对其进行正确的受力分析,在此基础上,灵活运用受力平衡条件、杠杆平衡原理等,就可以得到各个物理量之间的数量关系进行求解。

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