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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 压强的大小及其计算 增大和减少压强的办法 功的计算 功率的计算公式的应用 内燃机的四个冲程 增大或减小摩擦的方法 试题正文
  • 计算题
    在各地农村的“村村通”建设中，推土机发挥了重要作用。
    如图所示是TY160型履带式推土机，其发动机额定功率为120kW，质量为1.5×104kg，每条履带与地面的接触面积为1.25m2。取g=10N/kg，求：
    （1）推土机安装履带主要是为了____________，履带上凸出的棱的作用是________________________。
    （2）推土机的“心脏”是柴油机，柴油机工作过程中_____冲程将内能转化为机械能。
    （3）推土机对水平地面的压强；
    （4）求当推土机以额定功率在平直的场地上以5.4 km/h的速度匀速前进时推土机所受到的阻力。
    （5）若推土机把一块质量为2.4m3的石块沿斜坡推到高5m的山坡上，则推土机对石块做功为多少？（石块的密度为2.5×103kg / m3）

    本题信息：2010年河南省模拟题物理计算题难度极难 来源:牛青丹
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本试题 “在各地农村的“村村通”建设中，推土机发挥了重要作用。如图所示是TY160型履带式推土机，其发动机额定功率为120kW，质量为1.5×104kg，每条履带与地面的接触面积...” 主要考查您对

压强的大小及其计算

增大和减少压强的办法

功的计算

功率的计算公式的应用

内燃机的四个冲程

增大或减小摩擦的方法

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  • 增大和减少压强的办法
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  • 功率的计算公式的应用
  • 内燃机的四个冲程
  • 增大或减小摩擦的方法
计算公式：
P=F/S，式中p单位是：帕斯卡，简称：帕，1帕=1牛/米2，压力F单位是：牛；受力面积S单位是：米2。
对压强公式的理解：
1．此公式适用于任何情况，即固体、液体、气体的压强计算都可用此公式。

2．此公式中各物理量单位分别是p→Pa、F→N、s→m2。在计算物体的压强时，只有当F的单位为N，S 的单位为m2时，压强的单位才能是Pa，因此在计算中必须统一单位。

3．一张报纸平放时对桌子的压强约0．5Pa。成人站立时对地面的压强约为1．5×104Pa，它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为1．5× 104N。

4．公式中的，是压力而不是重力。即使在某些情况下，压力在数值上等于物体所受的重力，也不应把公式直接写成，而应先注明F=G得：。

5．公式中的受力面积S，是指受力物体发生形变的那部分面积，也就是两物体的实际接触面积，而不一定是受力物体的表面积。如图所示，一个圆台形物体置于水平地面上，分别采用A、B两种方式放置，对地面的压力不变，但图A中受力面积是S2，图B中受力面积为S1，而它们都与水平地面的面积大小无关。

6.  由公式推导出F=pS和可用于计算压力和受力面积的大小。

巧用求柱体压强：
  将一密度均匀、高为h的圆柱体放在水平桌面上，桌面受到的压强，所圆柱体(包括长方体、正方体等)产生的压强，只与固体的密度和高度有关，而与固体的重力、体积和底面积因素无关，应用公式就给解这类题带来很大方便。
例1如图所示，两圆柱形铁柱的底面半径之比是 3：1，高度相同，则它们对水平地面的压强之比为（   ）

A．3：1B．1：3C．1：1D．9：l
解析：本题是分析圆柱体的压强，可直接利用公式进行分析。因为两圆柱体的密度相同、高度相同，所以压强相同，选项C正确。
答案：C

增大压强的方法：①当压力一定时，减小受力面积②当受力面积一定时，增大压力③同时增大压力和减小受力面积；

减小压强的方法：①当压力一定时，增大受力面积②当受力面积一定时，减小压力③同时减小压力和增大受力面积。
增大和减小压强在实际生活中的应用：
1．增大压强
(1)刀斧、切削T具的刀都是磨的很薄，钉子、针、锯齿等的尖端加工得很尖等，这些都是用减小受力面积的办法增大压强的。
(2)刹车时必须用力握住车闸；农民犁地时为了犁的深些往往找个人站在犁耙上等都是用增大压力的办法来增大压强的。

2．减小压强
(1)高楼大厦的墙基很宽、坦克和履带式拖拉机、载重汽车装有很大的轮子、铁轨下铺上枕木、滑雪时穿上滑雪板、在烂泥地上铺木板等都是采用增大受力面积的方法来减小压强。
(2)现代建筑中，广泛采用空心砖来减小对地基的压力等是采用减小压力的办法来减小压强。
功的计算公式：
功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。

单位：
国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。
在利用该公式进行计算时的注意点：
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；

(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；

(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

应用：
根据P=W/t，计算W，即W=Pt；根据P=Fv，计算F、v即F=P/v，v=P/F。
功率与力和速度的关系：
    此公式对功率的实际应用有较大的意义。例如汽车发动机的功率一定时，用可知，牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。

例：某工人用一个动滑轮将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m，拉力做功的功率为50w，若不计摩擦力和动滑轮重，则绳子自由端移动的速度是______m/s。
解析：由于不计摩擦力和动滑轮重量，拉力做的功就等于不用动滑轮人直接用手将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m所做的功，即。本题要求绳子自由端移动的速度可用两种思路：
（1）由求出做功时间t，再由动滑轮特点可得s=2h，然后由求出速度。
（2）也可由公式，
用已知条件中的P和分析求得的F直接求出v。
方法一：绳自由端移动的距离

拉力做的功

绳自由端移动的时间

绳自由端移动的速度

方法二：由得=2m/s
答案：2
内燃机、冲程及工作循环
1．内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。

2．冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

3．工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸；
（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；
（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。（如下四个冲程的示意图） 。



 汽油机的工作过程
进气阀开关 排气阀开关 活塞运动 曲轴运动 冲程作用 能量的转化
吸气冲程 开 关 向下 半周 吸入汽油和空气的混合物 ——
压缩冲程 关 关 向上 半周 燃料混合物被压缩，温度升高，压强增大 机械能→内能
做功冲程 关 关 向下 半周 燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴对外做功 内能→机械能
排气冲程 关 开 向上 半周 排除废气 ——
说明 一个工作循环中，有两次内能与机械能的转化：压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能

柴油机和汽油机的区别：
汽油机 柴油机
构造不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同 汽油 柴油
吸气冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火方式 压缩冲程末，火花 塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式 压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式
效率 效率低20％一30％ 效率高30%～45％
应用 自重轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等

区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法：
区分汽油机和柴油机时，要从构造上区别，有喷油嘴的是柴油机，有火花塞的是汽油机，一要看进气门、排气门的开闭状态，二要看活塞的运动方向，在此基础上进行综合分析。判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向，具体情况如表所示：
冲程 进气门 排气门 活塞运动方向
吸气冲程 打开 关闭 向下运动
压缩冲程 关闭 关闭 向上运动
做功冲程 关闭 关闭 向下运动
排气冲程 关闭 打开 向上运动

归纳：
（1）“有利”摩擦：增大摩擦的方法：增加接触面的粗糙程度；增大压力；使滚动变为滑动。

（2）“有害”摩擦：减小摩擦的方法：减少粗糙面的粗糙程度；减小压力；变滑动为滚动；使物体接触面稍稍分离。
增大，减小摩擦：
增大有益摩擦的方法 (1)增大接触面的粗糙程度，如汽车轮胎做上花纹；
(2)增大压力，如骑白行车捏闸的力越大，摩擦力越大；
(3)变滚动为滑动，如汽车急刹车时车只滑不滚；
(4)变湿摩擦为干摩擦
减小有害摩擦的方法 (1)使接触面变光滑；
(2)减小压力；
(3)用滚动代替滑动；
(4)使接触面分离；
(5)变干摩擦为湿摩擦


摩擦力不都是阻力：
     不能把摩擦力只看做是一种阻力，有时可以是动力。例如．放在卡车上的货物，随卡车一起加速运动时，货物受到的静摩擦力是阻碍它和卡车相对滑动，但却是使它能够随卡车一起运动的动力。传送带运送货物时，如图所示，当电动机刚启动时，物体随传送带向右运动：物体就是依靠传送带对它的摩擦力才能运动的，在刚开始加速运动的时间内，物体受到的摩擦力方向与物体的运动方向一致。一旦物体在水平传送带上做匀速直线运动时，物体与传送带之间就没有了相对运动或相对运动的趋势，物体与传送带之间也就没有了摩擦力。这里，传送带也是靠与皮带轮的摩擦转动的。另外人走路、汽车启动都靠摩擦，这时摩擦是有益的。

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与“在各地农村的“村村通”建设中，推土机发挥了重要作用。如图所...”考查相似的试题有：