起重機(jī)滑輪組是中考力學(xué)綜合壓軸題常考題型!今天我們通過(guò)三道相關(guān)題目分別結(jié)合固體壓強(qiáng)、水中浮力、整車地面壓強(qiáng)三大拓展考點(diǎn)來(lái)吃透此類初中物理常考題的解題思路,此類題型看似多變,實(shí)則有固定解題方法。
1.落地入水雙場(chǎng)景起重機(jī)滑輪題
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本題分地面靜置、空中提升、入水浸沒(méi)三種工作狀態(tài)。
地面靜置階段:物體全部重量壓在地面,結(jié)合接觸面積算出地面受到的壓強(qiáng)。空中提升階段:不考慮水的浮力,依靠繩子拉力和物體自重反向推導(dǎo)出動(dòng)滑輪自身重量,再區(qū)分有用功、總功算出滑輪機(jī)械效率。
入水階段:結(jié)合拉力功率變化圖像,找到物體完全浸沒(méi)穩(wěn)定后的功率,推出此時(shí)繩子拉力;再結(jié)合滑輪受力關(guān)系算出水中提拉物體的拉力,用物體自重減去該拉力得到浮力,依靠浮力推算物體整體體積,最終得到物體密度。
2.整車地面壓強(qiáng)對(duì)比滑輪比例計(jì)算題
本題關(guān)鍵是區(qū)分整車對(duì)地壓力滑輪內(nèi)部繩子拉力兩套受力體系。
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第一步質(zhì)量比例求解:提升重物前整車對(duì)地壓力只等于機(jī)身重量,吊起重物后地面壓力增加的部分剛好等于重物重力,結(jié)合前后壓強(qiáng)差值,直接得到兩件重物的重力比值,重力比值等于質(zhì)量比值。
第二步機(jī)械效率之比:兩次作業(yè)拉力做功功率完全相同,依靠提升速度的反比得到兩次繩子拉力之比;再結(jié)合機(jī)械效率的判定邏輯,代入重物重力、繩子拉力的比例算出效率比值。
第三步單次機(jī)械效率計(jì)算:根據(jù)滑輪拉力與物重、動(dòng)滑輪自重的關(guān)聯(lián)關(guān)系,聯(lián)立兩次提升的受力等式,消去動(dòng)滑輪自重,得到重物和動(dòng)滑輪重量的比例,最終算出對(duì)應(yīng)機(jī)械效率。
3.基礎(chǔ)吊臂杠桿 + 滑輪常規(guī)計(jì)算題
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本題分為浮力、滑輪效率、杠桿受力三個(gè)獨(dú)立模塊,依次分步分析。
第一步浮力:石墩完全浸沒(méi)在水里,先算出石墩整體占據(jù)的水的體積,結(jié)合液體特性直接判斷水給石墩向上的浮力大小。
第二步滑輪效率:先算出石墩自身總重力,減去浮力就能得到滑輪組實(shí)際需要向上提拉的拉力;再結(jié)合滑輪繩子段數(shù),分清提拉石墩做的有用功、電動(dòng)機(jī)拉力做的總功,對(duì)比二者得出機(jī)械效率。
第三步杠桿受力:吊臂視作杠桿,找到支點(diǎn)、兩側(cè)力臂。鋼絲繩向下拉動(dòng)吊臂的拉力為阻力,支撐桿的支撐力為動(dòng)力;結(jié)合題目給出的角度,用三角函數(shù)算出動(dòng)力、阻力對(duì)應(yīng)的力臂長(zhǎng)度,依靠杠桿平衡規(guī)律反向算出支撐桿的作用力。
總之,所有起重機(jī)類力學(xué)綜合題,都不用被繁雜場(chǎng)景嚇住。臨近中考,吃透這套解題思路,再?gòu)?fù)雜的力學(xué)壓軸大題也能穩(wěn)穩(wěn)拿滿步驟分。
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