第9招 简单机械的计算 极速提分 2023-2024学年教科版八年级物理下学期

简单机械的计算 第9招 教科版八年级物理（下）极速提分 ⁠ 如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是（　　） A.F2＜F3＝F4＜F1 B.F2＜F4＜F1＜F3 C.F4＝F2＜F1＜F3 D.F4＜F2＜F3＜F1 解题秘方：不计机械自重和摩擦。第一幅图：L1＝L2，由杠杆平衡条件可得F1＝G；第二幅图：连接在动滑轮上的绳子段数为3，则有3F2＝G，即F2＝G；第三幅图：逆向使用动滑轮，动力作用在轴上，则F3＝2G；第四副图：因为直角三角形中，30°角对应的直角边的长是斜边长的一半，所以＝，因为F4L＝Gh，所以F4＝G。 综上知，F2＜F4＜F1＜F3。 答案：B 技巧1⁠ ⁠ 杠杆相关计算 1.英才学校运动会上，如图所示，仪仗队的小林竖直举旗前进时，风给红旗水平向右的阻力为20 N，其作用点可以看成在A点。已知AB＝1.6 m，BC＝0.4 m，小明的两只手分别位于B、C两点，他用一只手握紧旗杆不让它下滑，用另一只手作用于旗杆不让它倾斜。手对旗杆施加的最小动力为 　80　⁠N，该过程中可以将旗杆看成一个 　费力　⁠（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 80　 费力　 小林在竖直举旗前进时，若以C为支点，则B处垂直于旗杆向左的力为动力，A处垂直于旗杆向右的力为阻力，BC为动力臂，AC为阻力臂；若以B点为支点，在C处用力，且动力的方向垂直于杆向右，则BC为动力臂，AB为阻力臂。两种情况下动力臂均为BC，但以B为支点时，阻力臂较小，由杠杆的平衡条件可知，此时的动力最小；根据杠杆的平衡条件有F1LBC＝F2LAB，所以最小的动力F1＝＝＝80 N，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。 【点拨】 2.某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型。轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB＝2∶3；物体N是一个不吸水的柱体。打开阀门，假定水的流量相同，物体M（正方体）对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知物体M的密度为6×1kg/m3，棱长为 0.1 m；悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×1kg/m3，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量。求： （1）物体M所受的重力大小。 （2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小。 （3）物体N的密度。 【解】（1）M的体积V＝（0.1 m）3＝1×1m3，物体M所受的重力GM＝mg＝ρVg＝6×1kg/m3×1×1m3×10 N/kg＝60 N。 （2）由题图乙知，t1时刻，水面刚好到N的上表面。由力的相互性知，压力传感器对M的支持力F支＝F压＝pS＝4 000 Pa×（0.1 m）2＝40 N，B端绳中的拉力FB＝GM－F支＝60 N－40 N＝20 N；由杠杆平衡条件得FALOA＝FBLOB，解得FA＝FB＝×20 N＝30 N。 （3）t2时刻，M对压力传感器的压强为0，此时物体得N已经完全露出水面，则FB'＝GM＝60 N；由杠杆平衡条件得FA'LOA＝FB'LOB，解得FA'＝FB'＝×60 N＝90 N；此时对N受力分析，有GN＝FA'＝90 N。t1时刻对N受力分析，有F浮＝GN－FA＝90 N－30 N＝60 N；此时N浸没，则N的体积VN＝V排＝＝＝6×10－3 m3。 N的密度ρN＝＝＝＝1.5×103 kg/m3。 技巧2⁠ ⁠ 滑轮相关计算 3.[2023·成都成华区期末]如图所示，滑轮重8 N，其下端吊着重22 N的物体M，杠杆上A、B、C三点把杠杆四等分，不计摩擦及绳和杠杆的质量，要使杠杆在水平位置静止，在C点施加竖直向上的力F应是 　20　⁠N。若悬挂滑轮的绳子最大能承受24 N的拉力，为使绳子不断，物体M的最大重力为 　40　⁠N。（悬挂重物的绳子能承受很大的拉力） 20　 40　 滑轮及物体所受的总重力G＝8 N＋22 N＝30 N，由题图可知，绳子的拉力F1＝＝＝15 N；设杠杆每段的长度为s，则由杠杆的平衡条件得F1·4s＝F·3s，解得F＝F1＝×15 N＝20 N。由题意可知，动滑轮上绳子自由端的最大拉力＝24 N，因为不计绳重和摩擦时F＝（G＋G动），所以物体M的最大重力＝2F1最大－G动＝2×24 N－8 N＝40 N。 【点拨】 4.[2023·苏州期中改编]如图所示，在竖直固定的弹簧测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮均重20 N，滑轮组下端挂有一个物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动。此时弹簧测力计的示数为100 N，滑轮组的机械效