你是不是覺得初中物理很簡單?但最近一道關于塔吊的杠桿滑輪綜合題,卻讓超過一半的尖子生栽了跟頭!這道題看似普通,卻暗藏玄機,不僅考察杠桿平衡、滑輪組效率,還涉及功率和機械功的計算。今天,我們就來徹底拆解這道題,看看學霸們是如何輕松拿分的!掌握了解題思路,物理成績想不提高都難!
咱們先來看這道題。
題目回顧:塔吊中的物理奧秘
題目描述的是一個塔吊的簡化模型,水平臂可以看作杠桿,配重和起吊重物的滑輪組可以在杠桿上移動。題目給出了滑輪組提升重物的具體數據:重物重500N,提升高度10m,用時20秒,拉力為300N。然后問我們四個選項中哪個是錯誤的。
乍一看,四個選項似乎都在考基本概念,但稍不注意就會掉進出題人的陷阱。接下來,我們逐一分析每個選項,看看哪些是“坑”,哪些是“真知”。
選項 A:拉力 F 的功率為 300W
我們知道功率就是表示做功快慢的物理量。要算拉力 F 的功率,我們得先知道拉力做了多少功,以及時間。拉力 F 是 300 牛,重物被提升了 10 米,因為滑輪組的特點,繩子自由端移動的距離是重物提升距離的 2 倍,也就是 20 米。那拉力做的功就是拉力 F 乘以繩子自由端移動的距離,也就是 300 牛乘以 20 米,得到 6000 焦。又知道用了 20 秒,那功率就是功除以時間,6000 焦除以 20 秒,正好是 300 瓦。所以選項 A 是正確的,不符合題目要求。
陷阱提示:很多同學會忽略滑輪組繩子繞法對距離的影響,直接誤算功率。
選項 B:滑輪組的機械效率為 60%
機械效率就是有用功占總功的比例。在這個滑輪組提升重物的過程中,有用功就是把重物提起來做的功,也就是重物的重力乘以重物提升的高度,500 牛乘以 10 米,得到 5000 焦。總功就是剛才算的拉力做的功,是 6000 焦。那機械效率就是有用功除以總功,5000 焦除以 6000 焦,算出來約是 83.3%,不是 60%。所以選項 B 錯誤,符合題目要求。
陷阱提示:出題人故意用錯誤的效率值迷惑你,如果你沒親自算一遍,很容易被忽悠!
選項 C:拉力所做的功為 3000J
前面算選項 A 的時候我們已經算過拉力做的功啦,拉力 F 是 300 牛,繩子自由端移動 20 米,功等于力乘以距離,300 牛乘以 20 米,是 6000 焦,不是 3000 焦。所以選項 C 是錯誤的,符合題目要求。
陷阱提示:要一眼看出拉力做的功就是總功!
選項 D:當所吊重物向 B 端移動時,配重應適當向 O 點移動
我們把這個塔吊的杠桿模型想象一下,重物在 OB 端,就像在蹺蹺板的一頭,配重在 AO 端,是另一頭。當重物往 B 端移動,就相當于在蹺蹺板的這一頭加了更大的力,為了讓杠桿還能平衡,就像蹺蹺板還能保持兩邊差不多平,配重就得往 O 點移動,讓配重這邊的力臂變小,這樣才能平衡。所以選項 D 是正確的,不符合題目要求。
陷阱提示:杠桿平衡問題要時刻記住“力×力臂”守恒,配重的移動方向容易搞反!
通過這道題,咱們能看出來初中物理的杠桿和滑輪綜合題,確實需要把各個知識點都理解透徹,還得會靈活運用。很多孩子一看到這種題就犯怵,其實只要把每個小知識點都搞清楚,像搭積木一樣,一塊一塊搭起來,難題也就不難了。
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