Question

（選做題1）螺旋常和杠桿連接在一起使用，達(dá)到省力的目的．那么螺旋是如何省力的呢？下面以舉重螺旋（千斤頂）為例進(jìn)行分析．如圖為舉重螺旋的結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)螺距為h，螺旋手柄末端到螺旋軸線的距離為l，當(dāng)螺旋旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，重物被升高一個(gè)螺距．若這個(gè)螺旋的機(jī)械效率為η，用它將重力為G的物體舉起，需要作用在手柄上的動(dòng)力F為多少？
（選做題2）小紅和小明在收聽新聞中發(fā)現(xiàn)：海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生．小紅和小明分頭查閱了許多資料，得到了如下的一些信息：

①發(fā)生海嘯時(shí)，海洋中聚積的能量造成滔天巨浪，形成一堵堵水墻狠命向岸上拍擊，造成嚴(yán)重的人員財(cái)產(chǎn)損失	②潮汐能也是蘊(yùn)含在海洋中的一種能量．利用潮汐來(lái)推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的技術(shù)已日趨成熟	③火山爆發(fā)時(shí)，將大量的地?zé)崮軒У降孛�，熾熱巖漿將所到之處的動(dòng)植物化為焦土	④地?zé)崮�，被看作是人類歷史上開辟的又一個(gè)新能源，它可直接用在住室取暖、溫室、供熱和工業(yè)上的發(fā)電
⑤水力發(fā)電是利用江河水流從高處流到低處存在的勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電	⑥雨季，長(zhǎng)江洪水爆發(fā)，就會(huì)沖毀堤壩，淹沒大批農(nóng)田和城鎮(zhèn)	⑦泥石流經(jīng)常突然爆發(fā)，所到之處破壞性極大，一切盡被摧毀	⑧封山育林、停耕還林可以固結(jié)表土，降低泥石流的發(fā)生頻率

（1）他們經(jīng)過討論將上述能量釋放分為了兩大類：一類屬于有益的能量，如：

②④⑤

；另一類屬于有害的能量，如：

①③⑥⑦

．
（2）他們發(fā)現(xiàn)海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)、潮汐能、水能的共同特點(diǎn)是蘊(yùn)含了大量的

動(dòng)

能和

重力勢(shì)

能，一旦釋放可以產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞力．
（3）他們了解到災(zāi)害的直接原因是由動(dòng)能引起的，它的大小跟物體的

質(zhì)量

和

速度

有關(guān)，對(duì)質(zhì)量和速度相比，哪個(gè)對(duì)物體的動(dòng)能影響更大呢？他們查閱了資料，得知?jiǎng)幽艿拇笮。篍_k=

1

2

mv²．
（4）請(qǐng)你利用E_k=

1

2

mv²計(jì)算，發(fā)生泥石流時(shí)，泥石流的速度是15m/s，求一塊0.3kg的小石頭的動(dòng)能是

33.75

J．可見大量的石頭滑下能產(chǎn)生巨大能量．

Answer 1

分析：選做題1：利用W=Gh求有用功，再利用機(jī)械效率的公式算出總功，最后利用W=Fs可求動(dòng)力；
選做題2：（1）有益的能量就是對(duì)人類有好的作用，能被人類利用；有害的能量主要是對(duì)人類的生產(chǎn)和生活有很大的破壞作用，不能被人類利用；
（2）海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)、潮汐能、水能都具有很強(qiáng)的機(jī)械性能；
（3）影響動(dòng)能的因素主要與質(zhì)量和速度有關(guān)；
（4）根據(jù)公式E_k=

1

2

mv²可求石頭的動(dòng)能．

解答：解：選做題1：螺旋旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，有用功W有=Gh
當(dāng)作用在手柄末端上的動(dòng)力為F時(shí)，此時(shí)力臂為L(zhǎng)，當(dāng)螺旋旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，F(xiàn)移動(dòng)的距離是S=2πL
做的總功W總=Fs=F×2πL
此時(shí)螺旋的機(jī)械效率為η=

W有

W總

=

Gh

F2πL

；
∴作用在手柄上的動(dòng)力：
F=

Gh

2πηL

；
選做題2：（1）有益的能量有②④⑤，可以被人來(lái)利用；有害的能量有①③⑥⑦，對(duì)人類的生活造成了破壞；
（2）海嘯、山洪、泥石流、火山爆發(fā)、潮汐能、水能的共同特點(diǎn)是蘊(yùn)含了大量的動(dòng)能和重力勢(shì)能；
（3）動(dòng)能的大小跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)；
（4）一塊0.3kg的小石頭的動(dòng)能是E_k=

1

2

mv²=

1

2

×0.3kg×（15m/s）²=33.75J；
故答案為：（1）②④⑤；①③⑥⑦；
（2）動(dòng)；重力勢(shì)；  
（3）質(zhì)量；速度；  
（4）33.75．

點(diǎn)評(píng)：本題考查能量轉(zhuǎn)化的有關(guān)問題，主要是分清哪些能量對(duì)人類有有益的，哪些是有害的，本題考查知識(shí)點(diǎn)比較多，解題時(shí)一定要細(xì)心．