2019年中考物理一轮复习新突破:专题07 斜面问题(解析版和原卷版)
【内容简介】以斜面为素材可以考查物体受力的示意图;可以通过实验求解物体平均速度;可以研究物体动能与重力势能之间的转化;可以探究在水平面上阻力对物体运动的影响;可以研究动能的大小与哪些因素有关;可以求解机械效率等问题。而这些问题都属于初中物理重要的知识点。以斜面为载体,阐述与斜面有关的各类试题及其解析,目的是给物理教师、学生在中考复习训练过程中就如何解决斜面问题给出建设性建议。
一、以斜面为载体进行受力分析
在斜面上静止的物体一共受到3个力的作用,分别是竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面方向向上的静摩擦力。沿着斜面向下运动的物体一共受到3个力的作用,分别是竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面方向向上的滑动摩擦力。注意不能分析下滑力,因为下滑力是属于物体重力的分力。
【例题1】如图所示,滑块在斜面上匀速下滑,下列有关说法正确的是( )
A.滑块所受重力的方向垂直斜面向下
B.滑块所受弹力的施力物体是地面
C.滑块受到重力、弹力的作用
D.滑块受到重力、弹力和摩擦力的作用
【答案】D.
【解析】物体匀速下滑,受力平衡,对物体进行受力分析即可求解,注意不能分析下滑力.
二、以斜面为载体,做力的示意图
重力的用点在物体的重心,方向竖直向下;支持力(弹力)的方向垂直接触面指向受力的物体;摩擦力的方向与物体运动方向相反.做力的示意图应该注意的是一个物体受到多个力作用时,要注意每个力的作用点、大小、方向。
【例题2】如图所示,实心铅球静止在斜面上,请用力的示意图作出铅球受到的重力和挡板对铅球的支持力.
【答案】如图所示:
【解析】铅球受到的重力总是竖直向下的,作用点在球心。挡板对铅球的支持力垂直于挡板,作用在球心。
三、以斜面为载体,进行探究实验
在初中物理中,以斜面为载体的实验有测量平均速度、探究牛顿第一定律、研究斜面的机械效率与哪些因素有关等。物体能从斜面上滑下是因为它受到重力的作用。物体在斜面上具有重力势能,到达斜面底端具有动能。可以考查惯性、功的大小比较、机械能守恒、力与运动的关系,涉及到的知识点较多,综合性较强,要求学生具有扎实的力学基础。
【例题3】物理实验小组的同学在学习“测量平均速度”时,想测量从斜面上滑下的物体在不同阶段时的平均速度,设计了如图所示的实验装置;让小车从带有刻度(分度值为1cm)的斜面顶端由静止滑下,图中的圆圈是小车到达A、B、C三个位置时电子表的显示时间(圆圈里面的数字分别表示“小时∶分∶秒”),则
(1)该实验是根据公式 进行测量的;
(2)通过分析图中所给信息可以判断:小车从斜面顶端运动到底端的过程中 (选填“是”或“不是”)做匀速直线运动;
(3)小车在AC段运动的平均速度vAC是 m/s;
(4)在实验前必须熟练使用电子表,如果小车到达C点还没有停止计时,则会使所测量的运动时间偏 .
【答案】(1)v=s/t (2)不是(3)0.3 (4)大
【解析】(1)平均速度是指某段时间内的路程与这段时间的比值,计算公式为v=S/t
(2)由图知,sAB=10dm-6dm=4dm=0.4m,tAB=2s
sBC=6dm-1dm=5dm=0.5m,tBC=1s;
则vAB=sAB/tAB=0.4m/2s=0.2m/s,
vBC=sBC/tBC=0.5m/1s=0.5m/s
根据上面的计算可知,小车做的不是匀速直线运动.
(3)由图知,sAC=10dm-1dm=9dm=0.9m,tAC=15:35:23-15:35:20=3s,
则vAC=sAC/tAC=0.9m/3s=0.3m/s.
(4)如果小车到达C点还没有停止计时,那就导致延迟计时,会使所测量的运动时间偏大。
【例题4】如图所示,让钢球从斜槽上由静止滚下,钢球运动到水平面上碰到静止的木块后,能将木块撞出一段距离
.
下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性
B.木块被撞得越远,说明钢球对木块做的功越多
C.钢球在斜槽上向下滚动时,它的机械能越来越大
D.木块被撞出一段距离,说明物体的运动需要力来维持
【答案】B.
【解析】A.钢球能从斜槽上滚下是因为它受到重力的作用,而不是因为它具有惯性.故A错误;
B.根据W=Fs可知,木块被撞得越远,说明钢球对木块做的功越多.故B正确;
四、以斜面为载体,计算机械效率等相关问题
以斜面为载体的综合计算题,考查的知识点一般包括斜面的机械效率;速度公式及其应用;功率的计算.在解题时会用到速度公式v=s/t,功率P=Fv,根据W=Gh求出有用功,推力做的功W=Fs即总功,然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率.
【例题5】工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端,斜面高1m,长2m,物体重500N,平行于斜画的拉力200N,所用时间10s。在此过程中,物体动能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。重力势能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。拉力的功率为 W,把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功,则这个装置的机械效率为 。
【答案】不变;增大;80;62.5%。
【解析】(1)将物体从斜面底端匀速拉到顶端,质量不变,速度不变,则物体的动能不变。(2)物体沿斜面升高,质量不变,高度变大,所以其重力势能增大。
五、考查机械能守恒定律
【例题6】如图所示,一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑经过A点到达斜面底端,如果小球经过A点时具有的重力势能为50J,若不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.小球到达底端时动能大于50J
B.小球从顶端到达底端的过程中,重力势能转化为动能
C.小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D.小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
【答案】ABD
【解析】A.小球在光滑斜面运动过程中,机械能守恒。所以在A点机械能等于在斜面底端机械能,小球在底端机械能等于动能,这个动能等于A点机械能,A点机械能等于小球动能和重力势能之和,所以小球在底端动能大于在A点重力势能,也就是大于50J;
B.小球在光滑斜面运动过程中,机械能守恒。小球从顶端到达底端的过程中,重力势能转化为动能;
C. 小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能;
D. 小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能。
斜面问题专题同步训练题及其解析
1.某同学从滑梯上匀速下滑,滑梯对该同学作用力F的方向是( )
A B C D
【答案】C
【解析】某同学从滑梯上匀速下滑,相对于滑梯向下运动,滑梯对人有一个沿斜面向上的摩擦力,这个力平衡了重力沿斜面向下的分力,故C符合题意为答案。
2.图中表示静止在斜面上的物体所受的重力是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【答案】D
【解析】重力的方向总是竖直向下的。物体无论是在水平面还是在斜面上方向不变。
3.在“测量物体运动的平均速度”实验中,当小车自斜面顶端滑下时开始计时,滑至斜面底端时停止计时.如图所示,此过程中小车的平均速度是( )
A.10cm/s B.9cm/s C.8cm/s D.7cm/s
【答案】B
4.在斜面上将一个质量为5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40N,斜面长2m、高1m.把重物直接提升h所做的功作有用功(g取10N/kg).下列说法正确的是( )
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