第27讲 斜面模型问题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

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2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义 第27讲  斜面模型问题  专题知识概述 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。本文以斜面为载体，专门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。1.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。2.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。3.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。重点：探究斜面的机械效率实验（1）原理：η=W有/W总（2）应测物理量：拉力F、斜面长度L、物体重力G、斜面的高h。（3）器材：刻度尺、弹簧测力计。（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使物体从斜面底端匀速到达顶端。目的是保证测力计示数大小不变。（5）结论：影响斜面机械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面倾斜角。4.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．中考典型例题解析 【例题1】（2021哈尔滨）下列生活现象与其对应的物理知识，说法不正确的是（　　） A.轮胎有花纹可以增大摩擦 B.由于惯性，刹车时人体容易前倾C荡秋千时，小孩机械能守恒 D.盘山公路可省力，但费距离【例题2】（2021黑龙江伊春）如图所示，一木块沿固定光滑斜面下滑，木块不计大小的重力为10N，所受支持力为8N，则木块由斜面顶端滑到底端的过程中，重力做功为______ J，支持力做功为______ J。【例题3】（2021贵州安顺）如图所示，斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧，物块从A点由静止开始沿斜面自由下滑，最终在斜面上的B点保持静止。请比较这一过程物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系，并从能量转化的角度说明理由。（不计空气阻力）【例题4】（2021湖北十堰）如图，斜面上的小球A被挡板B挡住，请画出小球A所受力的示意图。专题问题综合训练 一、选择题1.（2021福建）让滑块从斜面滑下，逐渐减小水平面的粗糙程度，测量滑块在水平面上的运动距离，探究“运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗”。下列做法能获得结论的是（　　）A. 坚持不懈进行多次实验探究 B. 改进实验装置进行实验探究C. 调整实验方案进行实验探究 D. 在实验基础上进行合理推理2.（2020山东聊城）如图所示，小明“测量平均速度”时，在带有刻度的斜面底端B处放一金属片，让小车从斜面顶端由静止滑下，下列说法正确的是（　　）A. 小车通过AB段路程是9.00dmB. 小车碰撞金属片前、后运动状态发生了变化C. 这个实验还能说明物体的运动不需要力来维持D. 小车对斜面的压力和小车受到的重力是一对平衡力3.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4．（2020湖南衡阳）近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（　　）A．他对重物做了4800J的功 B．他做功的功率为16W C．此次简易斜面装置的机械效率为50% D．斜面是一种省力杠杆5.（2020黄石模拟）如图所示，一物体在40N的拉力作用下，沿粗糙的斜面匀速上升，物体重为60N，斜面长为2m，高为1m，下列说法正确的是（　　）A．物体上升过程中机械能保持不变 B．物体所受拉力与摩擦力是一对平衡力 C．将物体从低端拉到顶端时，物体的重力势能增大60J D．其他条件均不变，若θ角增大，物体受到的摩擦力增大6.（2020大连模拟）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7.（2019武汉）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50JB．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8.（2020绥化模拟）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．F49.（2020济南模拟）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 二、填空题1.（2020安徽）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为________J。2.（2020大连模拟）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为　　，若实际用力为500N，斜面的机械效率为　　，重物受到的摩擦力为　　．（g取10N/kg）．3.（2020四川南充）如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为________N，斜面的机械效率为________。4.救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为　   　J，整个装置的机械效率为　   　，小车A与斜面间的摩擦力大小为　   　N．5. （2021陕西） 如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ （选填“省力”或“省功”）。  6.（2021江苏泰州）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是________J，斜面的机械效率是___________。三、作图题1.（2020潍坊模拟）如图，一物体以某一速度冲上表面粗糙的固定斜面，请画出物体在上滑过程中所受的力的示意图．（力的作用点画在物体的重心）2.（2020通辽模拟）如图所示，物体沿斜面匀速下滑，请画出物体所受重力G、支持力F及滑动摩擦力f的示意图(O为物体的重心)。  3.（2020大庆模拟）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．4.（2020贵州黔西南）如图所示，物体以某一速度v沿斜面匀速下滑。作出该物体所受各力的示意图。5.如图，一物体以某一速度冲上表面粗糙的固定斜面，请画出物体在上滑过程中所受的力的示意图．（力的作用点画在物体的重心）四、实验探究题1.（2020山东泰安）如图所示是 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离。(1)该实验中所探究物体的动能是指______（选填“小球A”或“木块B”）的动能。(2)实验表明，让小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越______，木块B被撞得越远。可得结论：质量相同时，小球的速度越______，动能越大。(3)若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球A从斜面______高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离。2.在“观察从斜面滑下的小车在水平面上的运动”活动中，小车在相同斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到达底端，在毛巾、棉布和木板上向前运动一段距离，分别停在如图所示位置。（1）小车在相同斜面顶端由静止释放，是为了使小车到达水平面时的      相同。（2）小车所受阻力越小，运动距离越远。如果运动的物体在      的理想情况下，它将保持原来的速度一直运动下去。300多年前，伽利略曾采用类似的方法得出相同的推论。（3）实验中，小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是、，则    。（填“>”、“=”或“<”）3.（2020南宁模拟）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　　    ．4．（2022沈阳模拟）某同学在探究“物体的动能跟哪些因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：物体动能大小与物体的质量有关猜想二：物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想，老师提供了如下器材：斜槽、刻度尺、三个钢球（质量分别为0.2kg、0.2kg、和0.3kg）、木块和长木板．实验装置如图所示，让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，碰到水平面上的木块后，将木块撞出一段距离，在同样的平面上，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大．该同学利用上述器材和装置进行了实验，并在下表中记录了实验获得的数据．次数钢球质量m/kg钢球下落高度h/cm木块移动距离s/cm10.110820.1251930.3202640.2101550.3102260.31530请你完成下列任务：（1）为了便于验证猜想一，请重新设计一个实验表格，并将上表中的相关数据全部筛选整理后填入你所设计的表中．（2）分析重新设计的表中数据可以得到的实验结论是　               　．5.（2020安徽模拟）小明利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响，进行如下操作：A．如图甲，将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．B．如图乙，取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．C．如图丙，取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．请针对以上操作回答下列问题：（1）以上操作中错误的一次是_______（选填“A”、“B”或“C”）．（2）对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越________．（3）纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑行的小车，如果受到的阻力为零，它将做_________运动．6.（2022海南模拟）以小银为组长的兴趣小组提出，利用研究动能的大小与哪些因素有关的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究影响重力势能大小的因素的设想。请你完成如下实验方案：                           甲                        乙（1）实验中通过观察                的大小，来判断小球重力势能的大小。（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是                 。（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图      ，具体的操作方法是让小球从      的高度由静止滚下。（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图      ，具体的操作方法是让小球从      的高度由静止滚下。（5）通过比较分析可以得出的结论是      。 7.（2022齐齐哈尔模拟）物理学习兴趣小组的同学们利用如下图所示的装置探究了斜面的机械效率跟什么因素有关。下表是他们在同一斜面上沿斜面拉动木块匀速向上运动时得到的数据和根据数据计算出的机械效率，请你利用这些数据计算和回答下列问题。实验次数木块（粗糙程度相同）木块重G/N木块上升的高度h/m沿斜面拉力F/N木块移动的距离L/m斜面的机械效率η1木块12.00.31.6138%2木块12.00.51.9153%3木块22.00.53.81 （1）若第1次实验中木块由斜面底端匀速移动到顶端，移动1m的距离所用的时间为5s，求木块移动的速度及拉力对木块做功的功率；（2）计算第3次实验斜面的机械效率；（3）比较实验结果可以得出：在接触面粗糙程度和木块沿斜面移动的距离相同的情况下，影响斜面机械效率的因素是________________________。五、综合计算题1.（2020云南模拟）如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N。求：（1）小张推木箱做了多少功？（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）2.（2019湖北荆州）为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：（1）拉力F的大小；（2）该斜面的机械效率是多少；（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。3.如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．试问：（1）利用斜面搬运货物主要是为了　    　。（2）货物在水平面上运动的速度为多少？（3）水平推力做功的功率为多少？（4）斜面的机械效率为多少？