内容正文:
跨学科实践作业1
第六章 力和机械
1.(物理学与工程实践)如图甲所示为虎门大桥及其示意图,“桥塔为什么要造这么高?”小强对此进行了研究:他将大桥的结构进行简化,抽象成图乙的模型,又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁.
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(1)可以看出它用到了________的相关知识,其中O是________,____代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力.
(2)小强通过比较发现:适当增加桥塔的高度,可________(选填“增大”或“减小”)斜拉索拉力的力臂,从而________(选填“增大”或“减小”)斜拉索的拉力大小.
(3)假如要设计建造一座新的斜拉索式大桥,请提出减轻斜拉索承受的拉力大小的方法.___________________________ (说出一种方法即可).
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杠杆
支点
G
增大
减小
使用新型材料,减小桥自重
2.(物理学与工程实践)某高端汽车的发动机的冷却、发电、空调等系统都由皮带传动.皮带传动系统的原理是摩擦传动,和自行车的链条传动系统相似.
(1)下列关于自行车后轮链条的传动系统图,是自行车正常行驶时的形状的是________.
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C
(2)为了研究皮带传动系统的摩擦问题,老师设计了以下问题:木块与小车向左运动,遇到一障碍物时,小车停下,木块从车上的b点滑至a点(如图甲所示),木块能停在a点,说明木块在滑动过程中受到向________(选填“左”或“右”)的摩擦力作用.小明又把障碍物放在小车右端,在障碍物上固定了弹簧测力计拉住木块,用拉力使小车水平向左运动(速度缓慢变大),如图乙所示,则木块受到的摩擦力大小________(选填“变大”“变小”或“不变”).
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右
不变
(3)当该汽车的发动机运转时,其水泵、发电机、空调压缩机、张紧轮和发动机飞轮的传动示意图如图丙所示,其中“张紧轮”的使用起到了增大________从而增大摩擦的作用.当发动机飞轮逆时针转动时,顺时针转动的是________(选填“水泵”“发电机”或“压缩机”).
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压力
水泵
3.(物理学与工程实践)阅读短文,回答问题.
桔槔和辘轳
中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着:“井深用辘轳,井浅用桔槔.”如图甲所示,桔槔是人类最早发明的简单汲水工具,在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根绳与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头.这个石头不能太重,也不能太轻,太重落桶时费力,太轻提水时费力.石头到底多重呢?假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F,只不过落桶时F方向向下,提水时F方向向上,不计桶本身重力,利用杠杆的平衡条件,我们可以计算出对于等臂的桔槔,石头重G石= G水,也就是石头的重力大小是所汲水重的一半.
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桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,极大地限制了农业发展.辘轳的出现,弥补了桔槔的功能缺陷,既省力,又便于深井汲水,满足了人们日常生活和农业生产方面对水资源的进一步需求(如图乙所示).辘轳是典型的轮轴,其结构简图如图丙所示.半径较大的是轮,半径较小的是轴,轮轴是能够连续转动的杠杆,支点就在转轴线上.R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力.当轮轴匀速转动时,有F1R=F2r,且R>r,所以F1<F2,因而辘轳能够省力,同时可以根据井深确定绳子的长度.
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(1)与桔槔相比,辘轳的优势是____________________(写出一条即可).
(2)用桔槔汲水时,不计桶本身重力,假设所提水重为G水,石头重为G石,动力臂为L1,阻力臂为L2,提水时人施加在绳上的力F方向竖直向上.如果桔槔匀速转动,根据杠杆的平衡条件,下列关系式符合提水情景的是________.(选填字母)
A.G水L1=G石L2
B.(G水-F)L1=G石L2
C.(G水+F)L1=G石L2
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便于深井汲水
B
(3)使用辘轳时,若想更加省力,可以进行改进,请列举出一条方法:_______________________________________________________________.
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使轮的半径更大些或轴的半径更小些
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