第九章 机械和功2 综合实践活动 课件-2024-2025学年北师大版物理八年级下册

第九章 机械和功 综合能力素养提升练 素养提升专练2 综合实践活动 1 1.[2024·重庆西南大学附中月考] 宋代《营造法式》记载对木 梁的要求是“凡梁之大小，各随其广分为三分，以二分为厚”, 即当矩形木梁横截面的高宽比为 时，它的承重能力最强。 物理跨学科小组用图甲所示的方式测试木材的承重能力，已 知实验过程中木材的形变都是弹性形变。 2 （1）三根用同种木材制成的木梁，长度、横截面积大小均 相同，按图乙所示的三种方式使用，其中承重能力最强的是 ____（填序号）。 ② 3 （2）为提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘贴一层抗拉 伸的材料，效果最好的粘贴位置是___。 B A. 木梁的顶面 B. 木梁的底面 C. 木梁的侧面 D. 效果都一样 4 【点拨】为提高木梁的承重能力，应在拉伸形变最大的位置 粘贴一层抗拉伸的材料，由图甲可知，木梁的底面拉伸形变 最大，所以应该贴在木梁的底面，故B正确， 不正确。 故选B。 5 （3）木材发生形变时，中间位置的形变量最大，一般用中 间位置的形变量 来表示整段木材的形变量。木材的形变系 数为，其计算式为，其中为木材的长度，和 分别为木材横截面的高和宽， 为施加在木材上的压力。现 代建筑设计要求木梁的形变量不大于木梁长度的 ，以保障 房屋的安全。一根木梁长为，横截面高为 ,宽为 6 ，所用木材的形变系数为 ，则该木梁的 最大承重为_____ 。 960 【点拨】当木梁的形变量等于木梁长度的 时，木梁的承重 最大。根据 ，施加在木梁上的最大压力，即木梁 的最大承重为 。 返回 8 2.[2024·长春] “领先”科创小组利用一个内、外壁均附有刻度 尺，厚度均匀的平底柱形玻璃筒进行如下探究： （1）将玻璃筒放入大烧杯内的水中，玻璃筒竖直漂浮，如 图甲所示。测得玻璃筒浸入水中的深度为 。 9 （2）向玻璃筒中缓慢注水，观察到玻璃筒浸入水中的深度 逐渐变大，说明：浸在液体中的物体所受浮力的大小跟 _____________________有关；进一步分析还可说明：液体 内部压强跟__________有关。当玻璃筒内水柱的高度为 时 停止注水，此时玻璃筒仍竖直漂浮，测得玻璃筒浸入水中的 深度增加了 。 物体排开液体的体积 液体深度 10 （3）如图乙所示，将一个底部平滑的固体艺术品放在质地 均匀的黏土上 处；将玻璃筒从水中取出并将外壁及底部擦 干，然后放在黏土上 处，继续向玻璃筒中缓慢注水，发现 黏土凹陷程度增大，说明压力的作用效果跟__________有关。 当处与 处凹陷程度相同时，停止注水，发现玻璃筒内水柱 的高度增加了 。 压力大小 11 （4）利用上述方法可粗略测出该艺术品对黏土的压强，其表达 式为__________________（用、 及物理量符号表示）。 12 【点拨】将空玻璃筒放入大烧杯内的水中，玻璃筒竖直漂浮， 如图甲所示，测得玻璃筒浸入水中的深度为 ，浮力等于重 力，；当玻璃筒内水柱的高度为 时停 止注水，此时玻璃筒仍竖直漂浮，测得玻璃筒浸入水中的深 13 度增加了 ，浮力仍等于重力， ， 此时玻璃筒中水的重力 ； 图乙中， 当处与 处黏土凹陷程度相同时，停止注水，发现玻璃筒内 水柱的高度增加了，此时筒内水的重力为 水 ，此时玻璃筒对黏土的压力 ， 此时玻璃筒对黏土的压强 。处与 处 凹陷程度相同，说明工艺品对黏土的压强等于玻璃筒对黏土 的压强， 。 返回 3.[2024·南通期中] 综合实践活动——研究固定翼无人机的升力。 【提出问题】无人驾驶飞机简称“无人机”，固定翼无人机升 空之前，为什么要在水平跑道上加速到一定速度才能升空呢？ 17 【实地学习】小明到科技馆了解无人机的结构及升空原理。 如图甲所示，无人机由机身、机翼、尾翼和起落装置、动力 装置等部分组成。机头呈现出流线型，可有效减小飞行的阻 力。机翼面积较大，且它的剖面呈上凸下平，起飞前，机翼 前方的螺旋桨转动，驱动无人机向前加速。空气从机翼的上、 下表面流过，上表面比下表面长，因此空气在机翼上表面的 流动速度比下表面快。伯努利原理指出，空气流速越大，其 18 压强就越小，流速越小，压强就越大。无人机速度达到一定 值，机翼上、下表面产生的向上的压力差（升力）足以克服 自身的重力时，随即升空。讲解员还介绍了升力与迎角 （机翼和气流角度）的关系，如图乙所示。 【实验设计】小明利用无人机模型、电子秤、电风扇等器材 研究升力与速度的关系，将模型放在电子秤上，并正对电风 扇，模拟无人机的加速过程，通过电子秤示数分析升力的大 小，风量 是指单位时间内从电风扇正面流出的空气的体积， 电风扇的性能指标如表一。 20 表一 挡位 弱 中 强 超强 风量 8 12 16 24 风速 1.0 1.5 _____ ___ 3.0 21 【进行实验】无人机模型放在电子秤上，电子秤的示数为 ，启动电风扇，并将电风扇调节到不同挡位，读出电子 秤的示数，填入表二。 22 表二 电风扇挡位 弱 中 强 超强 电子秤示数/ 798 796 790 782 23 【交流评价】小明和同学们从如何让无人机升空等方面进行 了交流评价。 24 （1）关于无人机，下列对应关系不正确的是___。 C A. 升力的施力物体——空气 B. 流线型机头——减小空气阻力 C. 克服自身的重力——重力消失 D. 螺旋桨驱动——力的作用是相互的 25 【点拨】升力是由于无人机上、下表面的空气流速不同导致 的压力差，升力的施力物体是空气，故A正确；流线型机头， 通过减小受力面积，减小空气阻力，故B正确；无人机克服 自身重力，但无人机始终在地球上，重力不会消失，故C错 误；螺旋桨驱动，利用叶片表面与空气发生的相互作用，故 D正确。 26 （2）分析图乙可知，当迎角为 时，升力约为___________ _________ ，当迎角逐渐增大，升力会______________。 （之间均可） 先增大后减小 【点拨】由图乙可得：当迎角为 时，升力约为 （ 之间均可）。随着迎角增大，升力先增大后减小。 27 （3）分析表一可知，强风挡的风速____ ，电风扇正 面出风的面积_____ （保留两位小数）；进一步分析表 一、表二可知：当调节至超强风挡时，电子秤受到的无人机 的压力_____ ；该无人机模型相对于空气的速度约_____ （选填“20”“60”或“120”）时，它能升空。取 2.0 0.13 7.82 120 28 【点拨】由题意得，风量 是指单位时间内从电风扇正面流 出的空气的体积，则，一定,与 成正比， 则， ， 。当调节至超强风挡时，电 子秤示数 ，所以无人机对电子秤的压 力 ，无人机 29 重力 ，无人机 相对于空气的速度 时，升力 ；同理，当 时，升力 ， 当 时，升力 ； 当 时，升力 。 由、、、可知，速度每增加 ，升力增加 。当升力大于或等于无人机的重力 时， 无人机升起，则此时无人机相对于空气的速度约 ，当速度小于 时，无人机的升力 小于重力，无法升空，故无人机的模型相对于空气的速度约 时，它能升空。 （4）为了让无人机升空，除提高速度以外，请你再提出两 个合理化的建议。 33 【点拨】为了让无人机升空，除提高速度以外，可以通过减 小无人机材质的密度，减小无人机的重力；可以增大机翼的 凸起程度，增加机翼上下方空气流速差，增加机翼上、下方 的压力差。 ①__________________； ②____________________。 减小无人机的重力 增大机翼的凸起程度 返回 34 $$