壓力F/N | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | |
電阻R/Ω | 450 | 400 | 350 | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 |
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力學(xué)綜合計(jì)算題分類(lèi)例析
綜觀歷年各省市中考題,不難發(fā)現(xiàn),力學(xué)計(jì)算大多以綜合題的形式出現(xiàn),單獨(dú)用一個(gè)知識(shí)點(diǎn)只對(duì)某一個(gè)物理量(如密度、壓強(qiáng)等)進(jìn)行求解的力學(xué)計(jì)算題已很少見(jiàn)了,絕大部分力學(xué)的計(jì)算題都有一定的綜合性。綜合題的優(yōu)點(diǎn)是:一方面能考查學(xué)生分析、理解和推理的思維能力,另一方面考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和知識(shí)遷移能力。這完全符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和目標(biāo),所以這種題型在今后的中考中仍將占有很重要的位置。本專(zhuān)題從以下幾個(gè)方面對(duì)這類(lèi)計(jì)算題進(jìn)行分析探究。以指導(dǎo)同學(xué)們解題時(shí)抓住要點(diǎn),一舉突破。
一.思路和方法
1.讀懂題意或圖示,明確已知量和所求量。
有些新題型會(huì)出現(xiàn)一些新名詞或概念,有的已知條件比較隱蔽,應(yīng)該努力挖掘出對(duì)解題有用的信息。
2.分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)或物理過(guò)程,找出已知量和未知量之間的聯(lián)系。
為了幫助分析,通常對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力圖,確定哪些力構(gòu)成平衡力,根據(jù)平衡條件建立平衡方程式,這是很關(guān)鍵的一步。
3.明確題目所描述的對(duì)象和過(guò)程涉及到哪些知識(shí)點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)墓交蛞?guī)律進(jìn)行計(jì)算。
①求壓強(qiáng)時(shí)可用,兩個(gè)公式進(jìn)行求解。但后一個(gè)公式一般用來(lái)求解液體壓強(qiáng),只有豎直放置的柱體對(duì)支承面產(chǎn)生壓強(qiáng),才能用來(lái)解。
②計(jì)算浮力的方法有很多:(1)阿基米德原理;(2)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力(G與F分別為物體在空氣中稱(chēng)和在液體中稱(chēng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù));(3)平衡法:物體處于漂浮或懸;(4)壓力差法:。根據(jù)已知條件和研究對(duì)象所處的狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)墓角蟾×Α?/p>
③求滑輪組的機(jī)械效率也有兩個(gè)公式:和。當(dāng)滑輪組豎直提升物體時(shí)就用前者,當(dāng)滑輪組水平拉物體時(shí)就用后者。
4.驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果
對(duì)答案進(jìn)行檢驗(yàn),看過(guò)程有無(wú)錯(cuò)誤,看結(jié)果是否符合實(shí)際。
二.熱點(diǎn)問(wèn)題歸類(lèi)
熱點(diǎn)一:密度、壓強(qiáng)和浮力的綜合。
例1.某電梯公寓樓約40m,完成此建筑物需要澆鑄鋼筋混凝土,還需要使用其他建筑材料,混凝土密度為,取。求:(1)已知自來(lái)水的密度為,若要從地面向樓頂提供自來(lái)水,加壓設(shè)備至少需要給施加多大的壓強(qiáng)?(不考慮大氣壓強(qiáng))
(2)測(cè)量表明,該樓的地基所承受的壓強(qiáng)不得超過(guò),若地基與地面的接觸面積為,則此大樓另外添加的裝飾材料、各種設(shè)備等物資及進(jìn)入大樓的人員的總質(zhì)量不得超過(guò)多少?
解析:這是一道密度和壓強(qiáng)的綜合題,根據(jù)公式。(1)小題立即解決。(2)小題中要求質(zhì)量,則可以先求出最大重力,然后求出最大質(zhì)量,最后減去已有的質(zhì)量即可,具體解法如下:
(1)
(2)設(shè)混凝土、其他建筑材料和其余部分的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,總重量為G
當(dāng)m3最大時(shí),G最大,大樓對(duì)地基的壓力F最大,地基所承受的壓強(qiáng)達(dá)到最大值。
所以
所以
例2.去年南京市對(duì)大明湖進(jìn)行了首次換水清淤,換水后大明湖水清澈見(jiàn)底,魚(yú)兒歡暢。愛(ài)湖小分隊(duì)的同學(xué)準(zhǔn)備利用自己掌握的科學(xué)知識(shí)對(duì)湖水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。他們通過(guò)調(diào)查,了解到大明湖周邊主要污染源很容易導(dǎo)致湖水密度變大,而密度達(dá)到的水域就不適宜湖里魚(yú)類(lèi)生存,他們就想到做一個(gè)簡(jiǎn)易的密度計(jì)來(lái)監(jiān)控湖水密度。為此找來(lái)一根長(zhǎng)為1.2m粗細(xì)均勻的木條,在底端嵌入適量重物,使其能直立漂浮水中,做好相應(yīng)的標(biāo)記后就可以監(jiān)測(cè)湖水的密度了,測(cè)量得該簡(jiǎn)易密度計(jì)的總質(zhì)量為0.5kg。(g取10N/kg)
(1)先將該木條放入足夠深的清水中,測(cè)得木條露出水面0.2m,在水面處畫(huà)上白線,請(qǐng)計(jì)算此時(shí)木條底端受到的水的壓強(qiáng)及木條受到的浮力。
(2)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)在木條的什么位置畫(huà)上表示污水密度達(dá)到時(shí)的紅線,以監(jiān)測(cè)湖水密度是否超標(biāo)。
解析:此題是一道運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的好題,綜合的知識(shí)有壓強(qiáng)、浮力和二力平衡等。(1)木條底端受到水的壓強(qiáng)可直接用來(lái)求;又因木條處于漂浮狀態(tài),故可用二力平衡法求浮力。
由于木條處于漂浮狀態(tài),所以:
(2)此題實(shí)際上是求木條浸入污水的深度h,要求深度必先求,因?yàn),可通過(guò)浮力算出。又因木條的橫截面積S未知,深度h似乎無(wú)法求出,但我們要善于利用(1)小題的條件,找到兩者的相同之處,即在清水中和污水中都處于漂浮狀態(tài),兩者受到的浮力相等,所以
,即,所以:
熱點(diǎn)二:速度、功率和效率的綜合
例3.如圖1所示,物體重20N,在拉力F的作用下,以0.5m/s的速度沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng),物體與地面的摩擦力是物重的0.2倍,求:
(1)不記滑輪、繩重和滑輪組的摩擦,拉力的大小及拉力的功率。
(2)若拉力為2.5N,該滑輪組的機(jī)械效率。
圖1
解析:在不計(jì)摩擦的情況下,可直接用滑輪組省力公式求拉力,不過(guò)不是,而應(yīng)該是(是物體A與地面的摩擦)。因?yàn)閷?duì)物體的拉力不是等于物體的重量,而是等于地面對(duì)物體的摩擦力。相應(yīng)地,求這種水平裝置的滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算公式也應(yīng)該是,而不是。拉力的功率可進(jìn)行如下推導(dǎo):
(1)拉力的大。
拉力的功率:
(2)
熱點(diǎn)三:壓強(qiáng)或浮力與杠桿類(lèi)相結(jié)合的綜合題
例4.圖2是小明設(shè)計(jì)的一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。帶有浮球的橫桿AB(B為浮球的中心)能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),倒“T”形閥門(mén)C底部為厚度不計(jì)的橡膠片,上部為不計(jì)粗細(xì)的直桿,進(jìn)水口的橫截面積為4cm2,浮球的體積為100cm3,OB是OA長(zhǎng)度的6倍,AB桿左端壓在閥門(mén)C上,閥門(mén)C堵住進(jìn)水口時(shí),AB桿水平,浮球頂部和溢水口相平,不考慮閥門(mén)C、橫桿AB及浮球受到的重力。()求:
(1)浮球浸沒(méi)時(shí),浮球受到的浮力多大?A端受力多大?
(2)為了防止水從溢水口溢出,水槽中的水面與溢水口的高度差不能超過(guò)多少?
圖2
解析:本題又是一道力學(xué)綜合題,描述的物理情境較為復(fù)雜,所以分析審題是關(guān)鍵,尤其是要把這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖看懂,搞清楚它的工作過(guò)程和原理,解題過(guò)程如下:
(1)當(dāng)球全部浸沒(méi)水中時(shí):
橫桿B端受力等于浮球所受浮力,即:
運(yùn)用杠桿平衡條件:
,因?yàn)?/p>
所以A端受力為:
(2)水恰能從溢水口流出時(shí)水槽中的水面距溢水口的高度差是允許的最大值。此時(shí),浮球全部浸沒(méi),閥門(mén)C受到水槽中的水向上的壓力和水箱中水向下的壓力及浮球浸沒(méi)時(shí)杠桿A端對(duì)閥門(mén)C向下的壓力相互平衡,即:
①
設(shè)水槽中的水面距閥門(mén)C底部橡膠片的高度為H,溢水口到閥門(mén)C底部橡膠片的高度為h,則:
②
③
把②③式代入①中,有
整理得:
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