简单机械与浮力结合教学文稿.docx

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简单机械与浮力结合教学文稿

简单机械与浮力结合

1．如图所示，一个与地面接触面积为500cm2，重600N的人站在水平地面上，用轻绳竖直拉着光滑长木板AB的A端，AB可绕O点转动，在离O点40cm的B处挂有重力为8N的圆柱体，当圆柱体浸入水中静止时，从盛满水的溢水杯中溢出水的体积为5×10－4m3。

（AB质量不计，且始终保持在水平位置，g=10N/kg）

（1）圆柱体受到的浮力是N。

（2）当一质量为0.4kg的球从O点沿木板向A端匀速运动，要使系在A端的绳拉力刚好为零，小球应距O点cm，此时人对地面的压强是Pa。

2．如图，物体重100N，圆柱形容器底面积为400cm2，内盛有65cm深的水，当用图中滑轮组将物体浸没在水中后，容器中水面上升到70cm，物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力）.ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg.求：

（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强.

（2）物体浸没在水中时受到的浮力.

（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率.

3．如图所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为

、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为

，水的密度为

，滑轮组的机械效率是70%。

（g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计）求：

（1）圆柱体在水中所受的浮力。

（2）若圆柱体从H＝16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功。

（3）若不计摩擦且绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？

4．如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞重物的作业中，在重物浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了0.4m3；在重物全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了1m3．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对重物的阻力均忽略不计．（水的密度取1.0×103kg/m3g取10N/kg）求：

（1）重物的重力；

（2）重物浸没水中受到的浮力；

（3）当重物浸在水下时，卷扬机匀速拉动钢丝绳的拉力大小为1.５×10３N，该滑轮组的机械效率是多少？

5．（11分）如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总重300Kg，绳重核摩擦不计．现在用此起重机从水中把质量为2×103Kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3KW（g=10N/Kg，ρ水=1.0×103Kg/m3）．求：

（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；

（2）物体离开水面前拉力F的大小；

（3）物体离开水面前上升的速度；

（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大．

6．运用知识解决问题：

（1）因为液体的压强随深度的增加而，拦河坝上部受到水的压强比下部____，所以拦河坝设计成上窄下宽的形状。

（2）汽车在水平公路上匀速直线行驶'请画出它在水平方向上所受力的示意图。

（3）如图所示，小雨在轻质杠杆的两端施加竖直向下的拉力，使其水平平衡。

已知小雨的拉力为120N。

OA：

OB=3：

2，浸没在液体中的物体M的重力为300N、体积为0.01m3，则液体的密度ρ液=

请写出解题思路。

参考答案

1．

（1）5

（2）301.2×104

【解析】

试题分析：

（1）圆柱体受到的浮力是F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10－4m3=5N；

（2）B端受到的拉力F=G-F浮，当一质量为0.4kg的球从O点沿木板向A端匀速运动，要使系在A端的绳拉力刚好为零，此时支点O左边受到的力就只有球给它的压力，所以由杠杆平衡条件知道G球L=FLOB，即球距O的距离L=FLOB/G球=30cm。

由于绳的拉力为零，所以人对地面的压力大小等于人的重力，由p=F/S知道人对地面的压强P=G/S=600N/500cm2=1.2×104pa。

【考点定位】浮力大小的计算、杠杆平衡条件的应用、压强大小的计算、受力分析

2．

（1）500Pa

（2）20N（3）83.3%

【解析】

（1）液体压强计算公式

，深度从65cm增加到70cm,

增加的压强为

（2）物体浸没液体中所受浮力计算公式

排开水的体积

带入浮力计算公式

（3）物体完全浸没在水中时

总功

机械效率

带入计算

把物体完全拉出水面后

3．

（1）400N

（2）8000J（3）0.8m

【解析】

（1）圆柱体浸没在水中时

所以

（2）物体重力为

圆柱体在水里被匀速提起时，动滑轮拉物体的力为T，圆柱体的受力情况如图，

由力的平衡条件得：

所以

因为

所以拉力F所做的功

（3）设绳刚被拉断时，物体受到的拉力为

，此时绳子的拉力

，由

得：

绳断时，物体浸入水中深度为h”，受到的浮力为

，由力的平衡条件得：

所以

所以物体露出水面的高度为△h,

4．

（1）104N

（2）6×103N（3）88.9％

【解析】

试题分析：

（1）在重物全部露出水面匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了1m3，则打捞平台增大的浮力：

F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N，即重物的重力为G=104N；

（2）在重物浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了0.4m3；则打捞平台增大的浮力：

F浮1=ρgV排1=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4×103N；所以重物浸没水中受到的浮力为F浮2=G﹣F浮1=104N﹣4×103N=6×103N；

（3）η=W有/W总=（G-F浮）h/FS=88.9％

考点：

重力的计算浮力的计算滑轮组的机械效率

5．

（1）8×103N

（2）5×103N（3）0.2m/s（4）80%

【解析】

试题分析：

（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=1.0×103Kg/m3×10N/Kg×0.8m3=8×103N；

（2）拉物体的绳子所受的拉力为：

F拉=G-F浮=2×103Kg×10N/Kg-8×103N=1.2×104N，三段绳子共承担的力为：

300Kg×10N/Kg+1.2×104N=1.5×104N，所以物体离开水面前拉力F的大小为1.5×104N/3=5×103N；（3）由于钢丝绳拉力F的功率为3kW，所以可求出拉力F的速度为3000W/5×103N=0.6m/s，所以可知物体离开水面前上升的速度：

0.6m/s/3=0.2m/s；（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率：

η=F拉/3F=1.2×104N/1.5×104N=80%。

【考点定位】力学综合计算

6．

（1）增大小

（2）如图

（3）1.2×l03kg/m3

解题思路：

【解析】

试题分析：

（1）液体的压强随深度的增加而增大，拦河坝的上部受到的水的压强比下部小，所以拦河坝设计成上窄下宽的形状。

（2）当汽车在水平公路上匀速直线运动时，在水平方向受到牵引力与阻力的作用，且这两个力是一对平衡力，如图：

（3）同由杠杆的平衡条件得，杠杆B端受到的拉力

，物体受到的浮力

，由阿基米德原理得液体的密度

【考点定位】液体压强计算、浮力公式应用、力的示意图、杠杆平衡条件应用