“简单机械和功”专题是力学知识进一步的综合,涉及的知识与生活实际联系十分紧密,本章的主要考点包括以下一些:了解杠杆的力臂,通过实验能探究杠杆平衡条件;通过实验,学会使用知道杠杆、滑轮和滑轮组等简单机械改变里的大小和方向;通过实例认识功的概念;理解机械效率,了解提高机械效率的途径和意义;认识机械使用对社会发展的作用等。从近年来中考命题分析看,本专题知识是学生学习的难点,也是中考时的失分点。失分的主要因素,一是本章的概念比较多,学生理解和正确区分概念上存在一些困难,二是知识的综合程度比较强,学生综合应用知识的能力不足,三是科学探究中数据分析能力比较弱。因此要提高本专题的得分率,分析和把握本专题中考命题的趋势十分的必要。从各地中考试卷分析看,近年来“简单机械和功”专题的命题考查呈现以下趋势:
一、强调基本概念的理解与辨析
例题1(07常德市)关于简单机械下列说法中正确的是( )
A.定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
B.使用滑轮组不仅省力而且省功
C.做功越多的机械,其机械效率就越高
D.功率越大的机械,做功就越快
例题2(07梅州市)如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1.F2,拉力做的功为W1.W2,拉力做功的功率分别为P1.P2,则下列判断中正确的是( )
A.F1<F2,W1=W2,P1<P2
B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1<F2,W1<W2,P1<P2
D.F1<F2,W1=W2,P1>P2
启示:本专题的容易混淆的概念主要滑轮、机械效率、功率,做功的必要因素等。比如功率是描述物体做功快慢,机械效率与做功的多少无关,与有用功和总功的比值有关,受物重、摩擦力以及机械自重的影响。
二、重视估测与估算能力考查
例题3(07宿迁市)王小虎同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为10秒。那么他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近下面那个值( )
A.3W B.30W C.300W D.3000W
例题4(07泰州市)跳绳是今年体育考试新调整的项目。小强同学每跳起一次,克服重力做的功最接近( )
A.3J B.30J C.300J D.600J
启示:学生要对关注日常的生活物理现象,并能进行一些估算,提高分析问题的能力。
三、重视简单机械与功基础知识的综合与应用
例题5(08南京白下区一模卷)某工地上用如图所示的滑轮组,匀速提升质量为500kg的物体,在物体上升0.8m的过程中,拉力F的功率为2500W,此滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦。(g=10N/kg)求:(1)滑轮组做的有用功;(2)物体上升的速度;(3)若用该滑轮组吊起6250N的重物则拉力为多大?
启示:本题将有用功、功率、机械效率以及滑轮组等知识点进行综合,对学生知识的综合能力要求比较高。尤其是第三问,重点考察了学生对机械效率的理解,考察学生是否理解物重对机械效率的影响。
四、强化杠杆力臂画法和应用杠杆平衡条件分析问题的能力考查
例题6:许多居民楼墙外用铁三角架搁放空调主机,如图所示,要使铁架较为牢固、安全。应把主机放在A处还是B处,请你在选择的主机上画出它的重力示意图和重力对O点的力臂。
启示:本题既考查力臂的画法,同时也结合了杠杆平衡条件在具体问题中应用的。
例题7:如图所示,曲杆AOBC自重不计,O为支点,AO=60cm,OB=40cm,BC=30cm,要使曲杆在图示位置平衡,请做出最小的力F的示意图及其力臂L。
启示:本题着重了杠杆平衡条件中力与力臂关系的理解与考查,同时也考查力臂的作图。
五、重视探究活动中应用与设计能力的考查
例题8(07银川实验区)要粗测某同学做“引体向上”的功率,如图所示。
(1)已经测出他的质量m,还要测出哪些物理量,如何测量?(同时用字母表示这些要测量的物理量)
(2)用测出的物理量写出计算功率的表达式:。
启示:本章主要测定类的物理量有机械效率、功率等物理量。应对设计了实验探究题的方式就是弄清实验原理,明确要测的物理量,一般都能迎刃而解。
六、强化科学探究过程数据分析与研究方法的考查
例题9(07枣庄市)笑周同学在学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动小车的探究实验,如图所示,并记录实验数据如下:
斜面倾斜程度 | 小车重G/N | 小车上升高度h/m | 沿斜面拉力F/N | 小车移动距离S/m | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率h |
较缓 | 10 | 0.1 | 3 | 1 | 1 | 3 | 33% |
较陡 | 10 | 0.2 | 4 | 1 | |||
最陡 | 10 | 0.4 | 6 | 1 | 4 | 6 | 67% |
请根据以上实验数据回答:
(1)“较陡”时,做的有用功为_________,总功为________,机械效率为_________。
通过对上述实验数据的分析,你对小周提出的问题可获得的初步结论是:________________。
如果小周还想探究斜面的机械效率与物重的关系,实验时应该控制哪些条件不变?
________________________________________________________________________。
启示:本章重视科学探究过程的数据分析、计算,通过数据分析推理出科学结论,同时强调科学探究过程中物理研究方法选择和具体应用,比如控制变量法,如何控制合适的物理量。
七、重视科学探究活动结果的评估
例题10(06潍坊市)交流与评估是科学探究的一个重要环节。光明中学八·二班的同学,利用如图所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后,进行了小组交流,下表是各小组的实验数据记录:
实验小组 | 钩码重G/N | 动滑轮G′/N | 拉力F/N | 滑轮组的机械效率η/% |
1 | 0.5 | 0.4 | 0.35 | 47.6 |
2 | 0.5 | 0.4 | 0.38 | 43.9 |
3 | 1 | 0.6 | 0.62 | 53.8 |
4 | 1 | 0.8 | 0.71 | 46.9 |
5 | 2 | 0.6 | 0.98 | 68.0 |
6 | 2 | 0.8 | 1.06 | 62.9 |
请你对表中各小组的实验数据进行分析比较,回答下列问题:
(1)实验中影响滑轮组效率的主要因素是什么?
(2)1.2两个小组的动滑轮重相同,提起的钩码重也相同,测出的滑轮机械效率却不同,可能的原因是什么?
(3)请你就如何提高滑轮组的机械效率提出自己的建议。
启示:评估时,要注意探究结果与假设的差异(或矛盾),注意小组之间的差异(或矛盾)。在评估时要注意到这种差异(或矛盾)是受到另一种规律支配的结果。关注这种差异及引起这种差异的规律,发现和提出新的问题。例如评估控制变量法的使用,评估由特殊到一般的科学性,评估操作行为的规范性,评估探究数据的可靠性,评估操作中出现的异常现象等。
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