合理推导公式 巧解力学问题
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合理推导公式巧解力学问题在实际物理解题过程中,经常会碰到无法直接应用物理公式进行解答的情况,这时就需要根据实际情况,合理推导物理公式,使问题得以巧妙解答,下面通过几个例子来说明。
一、合理推导机械效率公式,巧解滑轮组类型题根据定义:η=W有/W总(1)当用滑轮组提升重物时,W有=G物h;W总=Fs:η=W有/W总=G物h/Fs。
(2)当滑轮组的绕线方式确定(即n已知)时,S=nh:η=W有/W总=G物h/Fs=G物/nF。
(3)当忽略滑轮组的绳重和摩擦阻力时,W有=G物h;W额=G动h;W总=G物h+G动h;η=W有/W总= G物h/(G物h+G动h)= G物/(G物+G动)。
因此,解答滑轮组机械效率类试题时,应该分清具体情况,使用不同推导公式解题。
例1(2006广东省)用如图所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速拉升20cm,所用的拉力F=5N,所做的有用功为 J,机械效率为,当改为提升18N的重物时,该滑轮组的机械效率为。
(忽略绳重和摩擦阻力)解析:(1)用滑轮组提升重物时,W有= G物1h=12N×0.2m=2.4J。
本题中滑轮组的连线方式已经确定,n=3;η1=W有/W总=G物1h/Fs=G物1/nF=(12N/3×5N)×100%=80%。
(2)本题忽略滑轮组绳重和摩擦阻力:η1=W有/W总=G物1h/(G物1h+G动h)=G物1/(G物1+ G动);G动=G物1/η1-G物1=12N/0.8-12N=3N;η2=G物2/(G物2+G动)=(18N/(18N+3N))×100%=85.71%。
答案:2.4J;80%;85.71%。
二、合理推导功率公式,巧解恒力做功类型题根据定义:P=W/t。
当物体在某一恒力作用下,做匀速运动时:P=W/t=FS/t=FS/t=Fv。
1.应用于简单计算例2(2005苏州市)随着人们生活水平的提高,轿车已逐步进入我国普通百姓家中,已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L=10-3m3),汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg。
力的合成与分解牛顿第二定律的推导牛顿第二定律是经典力学中的重要定律,描述了物体受力时的运动情况。
在解释力的合成与分解时,可以运用牛顿第二定律的推导过程。
本文将通过推导牛顿第二定律,讨论力的合成与分解的原理及应用。
首先,让我们回顾一下牛顿第二定律的表达式:F = ma其中,F代表物体所受合力的大小,m是物体的质量,a是物体的加速度。
根据这个公式,我们可以推导出力的合成与分解的原理。
一、力的合成当一个物体受到多个力的作用时,这些力可以合成为一个合力。
合力的大小和方向取决于原力的大小和方向。
假设有两个力作用于物体上,分别是F1和F2,它们的大小分别是F1和F2,方向可以表示为θ1和θ2。
根据三角形法则,我们可以将两个力的合力表示为:F = √(F1² + F2² + 2F1F2cos(θ1-θ2))在上述公式中,F代表合力的大小,F1和F2为原力的大小,θ1和θ2为原力的方向。
这个公式可以应用于多个力的合成,只需要不断迭代计算即可得到最终的合力。
二、力的分解与合成相反,力的分解是将一个力拆解为多个力的过程。
这个方法常被用于研究物体在斜面上的运动,或者寻找物体在不同方向上受力的分量。
假设有一个力F作用于物体上,它的大小为F,方向为θ。
我们可以将这个力分解为两个力F₁和F₂,它们的大小和方向分别为:F₁ = FcosθF₂ = Fsinθ这里,F₁和F₂分别表示力F在水平方向上和垂直方向上的分量。
通过分解一个力,我们可以更好地理解物体在不同方向上所受到的力的作用效果。
三、示例应用现在,让我们通过一个具体的例子来说明力的合成与分解的应用。
假设有一块质量为m的物体沿着水平方向受到一个力F₁的作用,同时受到一个与地面成θ角的力F₂的作用。
根据牛顿第二定律,我们可以得到物体的加速度a:F = F₁ + F₂ = ma在这个例子中,我们可以看到F₂是F的分力,它使物体具有沿斜面运动的趋势。
将F分解为垂直和水平方向上的分力F₁和F₂,我们可以更清楚地分析物体在这两个方向上的受力情况。
巧用数学知识妙解物理题篇一:巧用数学知识妙解物理题是指在物理学研究中,运用数学知识来解决物理问题的方法。
数学是一门抽象的科学,能够帮助我们描述和预测自然现象,因此在物理学研究中广泛应用数学是非常普遍的。
本文将介绍一些巧用数学知识解决物理问题的方法和技巧,并进一步拓展相关内容。
正文:1. 基本数学公式在解决物理问题时,使用一些基本数学公式是非常有帮助的。
例如,在描述运动的规律时,可以使用牛顿第二定律和第三定律、加速度公式、速度公式、位移公式等。
这些公式可以帮助我们快速准确地计算出物体的运动状态和速度、位移等物理量。
2. 微积分微积分是数学中的一个重要分支,在物理学中也有很高的应用价值。
微积分可以帮助我们描述和预测物体在微小尺度上的运动,例如微分方程、导数和积分法可以用来求解曲线和微分方程。
3. 线性方程组线性方程组是物理学中一个非常重要的概念,可以帮助我们解决许多复杂的物理问题。
线性方程组是由一组线性方程组成的方程组,其中每个方程都是关于一些未知数的线性方程。
解决线性方程组需要使用消元法和求根公式等方法。
4. 概率论概率论在物理学中也有广泛的应用。
例如,在描述随机事件的概率时,可以使用概率分布、条件概率等概念。
概率论还可以帮助我们预测物理实验的结果,例如可以使用概率分布来预测实验数据的平均值和标准差。
拓展:除了以上介绍的基本数学公式和技巧外,还有一些其他的数学知识也可以在解决物理问题时提供帮助。
例如,代数学可以用来解决方程和函数问题,数学变换可以用来改变物理问题中的量纲和符号,数学分析可以用来研究物理问题的结构和性质等。
数学知识在解决物理问题中发挥着重要的作用。
掌握一些基本数学公式和技巧,并结合物理实验和理论分析,可以帮助我们深入理解物理问题的本质,并有效地解决问题。
篇二:巧用数学知识妙解物理题是指在物理问题中,运用数学知识来解决问题的方法。
数学是一门广泛应用于物理学科的语言,通过运用数学方法,我们可以更好地理解物理现象和规律。
物理学习的技巧如何运用公式推导解决问题物理学作为自然科学的一个重要分支,研究物质的性质、能量和运动规律等方面的知识,是广大学子在学习过程中难以避免的一门学科。
物理学中公式的运用是解决问题的关键,掌握好运用公式的技巧能够帮助我们更好地推导解决问题。
本文将介绍一些物理学习的技巧,以及如何运用公式推导解决问题。
一、理解基本概念在开始学习物理学的公式推导之前,首先需要对基本概念有一个准确的理解。
物理学中的公式都是基于一些基本规律和定律推导而来的,因此如果我们对基本概念不理解或者理解不清晰,将很难正确运用公式解决问题。
比如,在学习牛顿力学的公式时,我们必须要理解质量、力和加速度等基本概念的含义和相互关系。
二、掌握公式的来源和意义在学习物理学的过程中,经常会遇到一些公式,例如牛顿第二定律F=ma、能量守恒定律等。
掌握公式的来源和意义对于后续的公式推导解决问题起到重要的作用。
了解公式的来源可以帮助我们更好地理解和记忆公式,同时也可以给我们启示,如何根据公式解决问题。
通过了解公式的意义,我们能够清楚地了解公式中各个量之间的关系,从而更好地运用公式解决实际问题。
三、灵活运用单位制和量纲分析在物理学习中,单位制和量纲分析是非常重要的工具。
单位制是物理学研究中的一个基本要求,通过统一的单位制可以使物理学的公式得以成立。
量纲分析是一种通过对公式中各个物理量的单位进行比较和分析,从而得到物理量之间关系的方法。
通过灵活运用单位制和量纲分析,我们可以更好地理解公式中的物理量之间的关系,从而运用公式推导解决问题。
四、进行合理的参数假设和近似处理在物理学学习过程中,经常会遇到复杂的问题,其中可能存在一些不确定因素或难以处理的因素。
此时,进行合理的参数假设和近似处理是解决问题的常用方法。
通过在公式推导过程中合理地选择参数假设和近似处理,可以简化复杂的问题,使问题更易于解决。
五、积极参与实验和实践物理学不仅仅是纸上谈兵,实验和实践是物理学学习中不可或缺的一部分。
初中物理公式推导与举例解析物理是一门关于自然界运动和相互作用的科学,它的基础是公式。
公式是描述物理现象和规律的数学表达式,我们可以通过公式来解释和预测各种物理现象。
在初中物理学习中,我们需要学习和掌握一些重要的物理公式,以便能够应用它们解决实际问题。
本文将围绕初中物理中的公式推导和举例解析展开讨论。
首先,我们来看一下初中物理中常见的公式推导。
物理学的公式推导过程通常基于观察和实验的结果。
科学家们通过观察和实验来发现规律,并借助数学的表达方式将这些规律具体地表达出来。
以牛顿第二定律为例,这是初中物理中最基础的公式之一。
它表示一个物体的加速度与作用在它上面的净力成正比,与物体的质量成反比。
公式可以用数学的形式表示为F=ma,其中F为施加在物体上的净力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
推导这个公式的过程需要依据牛顿第二定律的原理,从实验结果中总结出公式的关系,并适用于各种情况的物体。
其次,我们来具体分析一些初中物理中的公式,并举例解析其应用。
首先,电路中的欧姆定律是初中物理中非常重要的公式之一。
欧姆定律表示电流、电压和电阻之间的关系,可以用数学的形式表示为U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。
举一个应用欧姆定律的例子,假设一个电路中有一个电压为12伏特的电源和一个电阻为4欧姆的电阻器,我们想要知道在电路中流过的电流是多少。
根据欧姆定律,我们可以通过将已知的数值代入公式中解算出电流的大小,即I=U/R=12/4=3安培。
因此,在这个例子中,电路中的电流为3安培。
另一个重要的物理公式是力的合成定理。
力的合成定理可以用来计算多个力合成后的结果。
当多个力作用于一个物体时,它们的合力可以通过力的合成定理求得。
力的合成定理可以用数学的形式表示为F=√(F1²+F2²+2F1F2cosθ),其中F为合力大小,F1和F2为两个力的大小,θ为两个力之间的夹角。
举个例子来说明,假设有两个大小分别为8牛顿和6牛顿的力,它们之间夹角为60度。
用巧妙的方法解决难题几个例子(最新版3篇)篇1 目录1.引言2.第一个例子:如何用巧妙的方法解决数学难题3.第二个例子:如何用巧妙的方法解决物理难题4.第三个例子:如何用巧妙的方法解决生活难题5.结论篇1正文一、引言本文旨在介绍一些用巧妙的方法解决难题的例子,这些方法可以帮助我们在遇到问题时找到更有效的解决方案。
二、第一个例子:如何用巧妙的方法解决数学难题有一个著名的数学难题是证明勾股定理。
一个巧妙的解决方法是使用欧拉公式,即e^iπ+1=0。
通过这个公式,我们可以将勾股定理转化为一个简单的代数方程,从而轻松证明它。
三、第二个例子:如何用巧妙的方法解决物理难题在物理学中,有一个难题是计算带电粒子在电场中的运动轨迹。
一个巧妙的解决方法是使用量子力学中的波粒二象性原理,即粒子可以同时表现为波和粒子。
通过这个原理,我们可以将问题转化为求解波动方程,从而得到正确的轨迹。
四、第三个例子:如何用巧妙的方法解决生活难题在生活中,我们可能会遇到一些难以解决的问题,例如如何在繁忙的时间表中找到时间来完成任务。
一个巧妙的解决方法是使用时间矩阵,即将任务和时间按照不同的维度进行分类,从而更有效地管理时间。
五、结论本文通过三个例子展示了如何用巧妙的方法解决数学、物理和生活中的难题。
篇2 目录1.用巧妙的方法解决难题2. 例子:1.巧用想象力解决数学难题2.利用心理学知识解决销售难题3.运用逻辑思维解决法律问题篇2正文在解决难题的过程中,巧妙的方法往往能够起到事半功倍的效果。
下面,我们将通过几个例子来展示如何用巧妙的方法来解决问题。
1.巧用想象力解决数学难题在数学领域,有些难题看似无从下手,但有时候我们可以通过巧妙的想象来找到解决问题的方法。
例如,在解决一些几何问题时,我们可以将图形放大或缩小,使其变得更容易求解。
或者,我们可以通过想象将复杂的几何问题转化为简单的代数问题,从而轻松解决。
2.利用心理学知识解决销售难题在销售领域,有些难题需要我们从心理学角度出发来解决。
物理推理公式总结归纳物理学是自然科学中的一门重要学科,研究能量、力和运动之间的相互关系。
在物理学中,公式是描述这些关系的数学表达式,能够辅助我们进行问题的推理和计算。
本文将对一些常见的物理推理公式进行总结归纳,帮助读者更好地理解和应用这些公式。
一、力学公式1. 牛顿第二定律:F = m * a牛顿第二定律描述了力和物体运动加速度之间的关系,其中F表示力的大小,m表示物体的质量,a表示运动加速度。
通过这个公式,我们可以计算出物体所受到的力的大小。
2. 动能公式:K = 1/2 * m * v^2动能公式表达了物体的动能与其质量和速度的平方成正比的关系,其中K表示动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
这个公式可以帮助我们计算物体的动能大小。
3. 动量公式:p = m * v动量公式描述了物体的动量与其质量和速度的乘积成正比的关系,其中p表示动量,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
这个公式可以用来计算物体的动量大小。
二、热学公式1. 热传导公式:Q = k*A*(T2 - T1)/d热传导公式描述了热量传导的过程,其中Q表示传导的热量,k表示热导率,A表示物体的接触面积,T2和T1表示物体之间的温度差,d表示物体之间的距离。
通过这个公式,我们可以计算出热传导的热量大小。
2. 热膨胀公式:ΔL = α*L0*ΔT热膨胀公式描述了物体在温度变化时长度发生的变化,其中ΔL表示长度的变化量,α表示线膨胀系数,L0表示初始长度,ΔT表示温度的变化量。
这个公式可以用来计算物体在不同温度下的长度变化。
三、电磁学公式1. 电流公式:I = Q/t电流公式描述了单位时间内电荷通过导体横截面的数目,其中I表示电流,Q表示电荷的大小,t表示时间。
通过这个公式,我们可以计算电流的大小。
2. 电阻公式:R = ρ * (L/A)电阻公式描述了电阻与导体的材料和几何形状的关系,其中R表示电阻,ρ表示电阻率,L表示导体的长度,A表示导体的横截面积。
巧用推导公式,速解物理难题1.压强gh p ρ=的应用公式gh p ρ=一般是用来计算液体压强的,但是对于正方体、长方体、园柱体、棱柱体等上、下粗细均匀的物体放在水平桌面上,它对桌面的压强也可用gh p ρ=计算。
(ρ为物体密度;h 为柱形物体高度)推导:gh h g p ρρ====SS S G S F 由该公式可知:对于棱柱体放在水平桌面上,它对桌面的压强只与物体密度ρ和棱柱体高度h 有关,与棱柱体底面积s 和体积V 无关!例1. 相同高度、不同底面积的圆柱体A 、B 、C ,质量分别为1kg 、2kg 、3kg ,分别由铜、铁、铝制成,竖直放在水平地面上,产生的压强最大的是( )A. 铜B. 铁C. 铝D. 一样大例2. 如图所示,将一块砖平放、立放、侧放时,它对地面的压强( )A.平放时最大B.立放时最大C.侧放时最大D.平放、立放、侧放时,一样大例3. 一个均匀的木块,如图放在水平桌面上,若沿虚线切去一半,将其放在另一半上边,此时地面受到的压强是原来的( )A .1倍B .2倍C .1/2倍D .1/4倍.2.漂浮公式 液物物排ρρ=V V 的应用例1:小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中观察到静止时的情形如图所示,下列说法正确的是( )A 、铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大B 、铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大C 、乙杯液体的密度较大D 、甲杯液体的密度较大例2:有一物块,把它浸在盛满水的溢水杯中时,从杯中溢出 25cm 3水,若把它浸没在盛满水的溢水杯中,从杯中溢出50g 水。
(ρ水=1.0×103㎏/m 3)求:这个物块的密度?例3:小才想测量一个正方体小木块的密度,可家里没有物理实验室的哪些测量仪器,只有自己上数学课用的三角尺,但他发现厨房里有洗脸盆,于是他灵机一动,设计了一个方案来测量小木块的密度.请你帮他完成下列实验方案.因为木块在水面漂浮,它受到水的浮力F 浮与本身的重力G 木的关系为F 浮___G 木(选填“大于、等于或小于”);只要用三角尺测出小木块的边长L 和木块静止在水面时露出水面的高度h ,依F 浮=____________________,G 木=___________________.可得出小木块的密度表达式:ρ木=________________.(已知水的密度为ρ水)例4:如图所示,四个相同的容器内水面一样高,a 容器内只有水,b 容器内有木块漂浮在水面上,c 容器内漂浮着一块冰块,d 容器中悬浮着一个空心球。
牛顿第二定律的推导与运用牛顿第二定律,也被称为运动定律或力学定律,是物理学中的基本定律之一。
它描述了物体所受合力与物体的质量之间的关系。
在本文中,我们将重点探讨牛顿第二定律的推导以及在实际问题中的应用。
一、牛顿第二定律的推导牛顿第二定律可以用以下数学公式表示:F = ma其中,F代表物体所受的合力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
该公式表示物体的加速度与所受合力成正比,与物体的质量成反比。
为了推导出这个公式,我们首先定义几个基本概念。
力是物体相互作用的结果,通常用N(牛顿)作为单位。
质量是物体所固有的属性,通常用kg(千克)作为单位。
加速度是物体单位时间内速度改变的量,通常用m/s²(米每平方秒)作为单位。
假设物体受到一个恒定的合力F,根据牛顿第二定律,该物体将产生加速度a。
当物体的加速度为a时,其速度将以恒定的速率改变。
根据定义,加速度a可以表示为速度v的变化率:a = Δv/Δt。
其中,Δv表示速度的变化量,Δt表示时间的变化量。
对于匀加速直线运动的物体,速度的变化可以表示为Δv = v - u,其中v表示末速度,u表示初速度。
将这个式子代入a = Δv/Δt中,我们可以得到a = (v - u)/Δt。
接下来,我们考虑单位时间的变化量Δt越来越小的情况,即Δt趋近于0。
这样,我们可以用微分的方式表示加速度:a = dv/dt。
根据牛顿第二定律,物体所受合力F与物体的质量m和加速度a之间存在着某种关系。
联立以上的推导步骤,我们可以得到:F = m * (dv/dt)这就是牛顿第二定律的微分形式。
为了得到牛顿第二定律的常规形式,我们对上面的微分形式进行积分。
假设物体在t = 0时的速度为u,t时间后的速度为v。
将上述方程积分,我们可以得到:∫ F dt = ∫ m dv对时间进行积分得到时间的变化量,对速度进行积分得到速度的变化量。
根据定积分的基本原理,上式可以化简为:Δt * F = m * (v - u)在Δt趋近于0的情况下,我们可以将Δt表示为dt,将速度差v - u 表示为Δv,于是上式可以重写为:F * dt = m * dv最终,我们得到牛顿第二定律的常规形式:F = m * a二、牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学和工程学中有着广泛的应用。
初中物理力学问题解题技巧总结力学是物理学中的一个重要分支,研究物体的运动及受力情况。
在初中物理学习中,力学是一个基础且重要的知识点。
解决力学问题需要一定的思维方法和技巧,下面将总结一些初中物理力学问题解题的技巧,希望能够对同学们的学习有所帮助。
1. 了解常见符号和单位在力学中,常见的符号和单位是非常重要的。
同学们需要熟悉常见的符号,如力的符号F、速度的符号v、加速度的符号a等。
此外,还需要了解国际单位制中的单位,如力的单位牛顿N、速度的单位米每秒m/s、加速度的单位米每二次方秒m/s²等。
熟悉这些常见的符号和单位将有助于我们更好地理解和解决力学问题。
2. 确定问题所涉及的力和物体在解决力学问题时,首先要明确问题所涉及的力和物体。
分析问题中的物体及其受到的力是解题的第一步。
通过画图或者列出明确的物体和力的列表,可以帮助我们更好地理解问题的情况。
3. 采用平衡法和分解力的方法平衡法和分解力是解决力学问题的常用方法。
当问题要求求解物体受力平衡的情况时,可以采用平衡法,即使合力为零,如重力与支持力平衡的情况。
通过分析合力为零的情况,可以找到问题的解。
另外,分解力也是解决力学问题的常用技巧之一。
如果物体受到多个力的作用,我们可以将力分解为多个方向上的力,然后分别计算各个方向上的力的结果。
这样可以简化问题的计算,并且更容易理清思路。
4. 使用牛顿第一定律和第二定律牛顿三大定律是力学问题求解的重要原理。
牛顿第一定律指出,物体在没有外力作用下,将保持静止或匀速直线运动。
如果问题中提到物体处于静止或匀速运动的状态,可以利用这个定律简化问题的求解。
牛顿第二定律则给出了力、质量和加速度之间的关系,即F=ma。
在解决物体加速度或力的大小等问题时,可以使用牛顿第二定律。
5. 注意摩擦力和斜面问题解决涉及摩擦力和斜面的物理问题时,需要特别注意。
摩擦力会影响物体的运动情况,而斜面问题中物体的重力分解后会产生分量,从而影响物体的运动特性。
合理推导公式巧解力学问题
广东省珠海市夏湾中学黄国保
在实际物理解题过程中,经常会碰到无法直接应用物理公式进行解答的情况,这时就需要根据实际情况,合理推导物理公式,使问题得以巧妙解答,下面通过几个例子来说明。
一、合理推导机械效率公式,巧解滑轮组类型题
根据定义:η=W
有/W
总
(1)当用滑轮组提升重物时,W
有=G
物
h;W
总
=Fs:η=W
有
/W
总
=G
物
h/Fs。
(2)当滑轮组的绕线方式确定(即n已知)时,S=nh:η=W
有/W
总
=G
物
h/Fs=G
物
/nF。
(3)当忽略滑轮组的绳重和摩擦阻力时,W
有=G
物
h;W
额
=G
动
h;W
总
=G
物
h+G动h;η=W有/W总= G物h/(G物h+G动h)= G物/(G物+G动)。
因此,解答滑轮组机械效率类试题时,应该分清具体情况,使用不同推导公式解题。
例1(2006广东省)用如图所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速拉升20cm,所用的拉力F=5N,所做的有用功为 J,机械效率为,当改为提升18N的重物时,该滑轮组的机械效率为。
(忽略绳重和摩擦阻力)
解析:(1)用滑轮组提升重物时,W
有= G
物1
h=12N×0.2m=2.4J。
本题中
滑轮组的连线方式已经确定,n=3;η
1=W
有
/W
总
=G
物1
h/Fs=G
物1
/nF=(12N/3×5N)
×100%=80%。
(2)本题忽略滑轮组绳重和摩擦阻力:η1=W 有/W 总=G 物1h/(G 物1h+G 动h )=G 物1/(G 物1+ G 动);G 动=G 物1/η1-G 物1=12N/0.8-12N=3N ;η2=G 物2/(G 物2+G 动)=(18N/(18N+3N ))×100%=85.71%。
答案:2.4J ;80%;85.71%。
二、合理推导功率公式,巧解恒力做功类型题
根据定义:P=W/t 。
当物体在某一恒力作用下,做匀速运动时:P=W/t=FS/t=FS/t=Fv 。
1.应用于简单计算
例2(2005苏州市)随着人们生活水平的提高,轿车已逐步进入我国普通百姓家中,已知某国产骄车每行驶100km 消耗8L 汽油(1L =10-3m 3),汽油的密度为0.71×103kg/m 3、热值为4.6×l07J /kg 。
则:
(1)10kg 汽油完全燃烧时所产生的热量是_________J 。
(2)该汽车行驶100km 消耗的汽油的质量是________kg 。
(3)当该汽车以50kW 的功率在平直公路上以72km /h 的速度匀速行驶时,它受到的阻力等于 N 。
解析:(1)Q=mq=10kg×4.6×l07J /kg =4.6×l08J 。
(2)m=ρV=0.71×103kg/m 3×8×10-3m 3=5.68kg 。
(3)P=W/t=FS/t=Fv ;F=P/v =5×l04W/20m/s=2.5×l03N ;汽车做匀速直线运动,f=F=2.5×l03N 。
答案:(1)4.6×l08J ;(2)5.68kg ;(3)2.5×l03N 。
2.应用于估算类型题
例3 小华同学骑着自行车在平直公路上以正常速度匀速行驶时的功率约为70W ,则他骑车时所受的阻力约为( )
A .2000N
B .200N
C .20N
D.2N
解析:一般骑自行车的速度约为5m/s,根据:P=W/t=FS/t=Fv,可得
F=P/v=70W/5m/s=14N,自行车做匀速直线运动,f=F=14N。
答案:C
三、合理推导固体压强公式,巧解规则固体对平面压强类型题
根据定义:p=F/S
(1)如果某一固体放置在水平面上:p=F/S=G/S=mg/S=ρvg/S。
(2)如果这一固体形状规则(圆柱体、长方体、正方体):。
因此,如果某一固体满足形状规则,且放在水平面上,则它对水平面的压强只与它的材料和高度有关,而与它的底面积、质量等无关。
例4(2006广东省)如图所示,三个材料相同,但粗细、长短都不相同的均匀实心铁制圆柱体竖直放在水平地面上,对地面压强较小的是()
A、甲铁柱
B、乙铁柱
C、丙铁柱
D、无法确定
解析:本题中的铁制圆柱体是放置在水平面上,所以它们对水平地面的压强:P=ρgh,甲的高度最小,所以甲对地的压强最小。
答案:A。
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四、合理推导重力公式,巧解浮力类型题
重力公式:G=mg,根据密度公式,可以推导为:G=mg=ρvg。
例5某物体放入水中,有1/4的体积露出水面,求该物体的密度。
解析:物体漂浮:F
浮=G
物
(1)
F
浮=ρ
液
v
排
g=3ρ
液
v
物
g/4 (2)
G
物=ρ
物
v
物
g(3)
把(2)
(3)代入(1)可得:3ρ
液v
物
g/4=ρ
物
v
物
g;ρ
物
=3ρ
液
/4=0.75×103Kg/m3。
答案:该物体的密度为0.75×103Kg/m3。
总之,在力学解题过程中,如果巧妙利用与问题相关联的物理知识,合理推导公式,将会使很多原本看来很复杂的问题得以顺利解答,取得事半功倍的效果。
当然,所有的推导公式都有它的固有的适用条件,解题过程中千万不能不顾推导公式的成立条件,而乱用推导公式。
专题训练:
1.用如图所示的滑轮组来提升重物G,G重900N,在30s内,在等于240N 拉力作用下被匀速提升60cm,若不计滑轮的摩擦及拉绳质量,求:
(1)提升过程中,滑轮组的机械效率是多大?
(2)拉力F在30s内的功率是多大?
(3)每个滑轮的重力多大?
2.登楼梯比赛时,某同学从底楼匀速登上五楼,共用了12s ,该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于( )
A .500W
B .100W
C .50W
D .10W
3.(2005十堰市)如图,在水平桌面上放着三个铝制实心的圆柱体,它们的质量分别是100g 、130g 、170g ,它们对桌面的压强大小判断正确的是( )
A .甲最大
B .丙最大
C .一样大
D .条件不足,无法判断
4.只用弹簧测力计、细线、盛水烧杯,能否测出一块金属块的密度,如果能则要求写出实验步骤和计算式。
参考答案:
1.(1)本题中滑轮组的连线方式已经确定,n=5;η=W 有/W 总=G 物h/Fs= G 物/nF =(900N/5×240N)×100%=75%。
(2)方法1:W 总=Fs=nFh =5×240N×0.6m=720J ;P=W 总/t=720J/30s =24W ;方法2:V 物=h/t =0.6m/30s=0.02m/s ;V 绳=nV 物=5×0.02m/s=0.1m/s ;P=FV 绳=240N×0.1m/s=24W 。
(3)本题中忽略滑轮组的绳重和摩擦阻力,η=W 有/W 总= G 物h/(G 物h+G 动h )= G 物/(G 物+G 动);G 动=G 物/η-G 物=900N/0.75-900N=300N ;每个滑轮的重
力:G= G
动
/2=300N/2=150N。
2.五楼的高度大约为4×3m=12m,该同学登楼的速度约为1m/s,中学生的体重一般为500N,根据:P=W/t=FS/t=Fv=500N×1m/s=500W;答案:A。
3.本题中的铝制圆柱体是放置在水平面上,所以它们对水平地面的压强:p=ρgh;答案:C。
4.实验步骤:
(1)用细线拴住金属块,用弹簧测力计测出它的重力G
物。
(2)把金属块完全浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F。
(3)根据金属块所受浮力,求出金属块的密度。
计算式推导:F
浮=G
物
-F(1)
F
浮=ρ
水
v
排
g=ρ
水
v
物
g(2)
由(1)和(2)可得:G
物-F =ρ
水
v
物
g(3)
根据重力展开式:G
物=ρ
物
v
物
g(4)
由(4)/(3)可得:。