專題12 簡單機械-3大模塊知識清單+5個易混易錯+5種方法技巧+典例真題精析-【口袋書】2024年中考物理一輪復(fù)習(xí)知識清單（解析版）

專題12簡單機械考點一杠桿知識點一：杠桿1.杠桿(1)杠桿：在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒就是杠桿。(2)杠桿的五要素：①支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(O)；②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力(F1)；③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力(F2)；④動力臂：從支點到動力作用線的距離(l1)；⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離(l2)。2.杠桿的平衡條件(1)杠桿的平衡：當有兩個力或幾個力作用在杠桿上時，杠桿能保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，則我們說杠桿平衡。(2)杠桿平衡的條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2(3)在探究杠桿的平衡條件實驗中，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止，目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響，此時杠桿自重的力臂為0；給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，目的是方便直接從杠桿上讀出力臂的大??；實驗中要多次試驗的目的是獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律。注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力。力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。3.杠桿的應(yīng)用(1)省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿，省力但費距離。(2)費力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿，費力但省距離。(3)等臂杠桿：動力臂等于阻力臂的杠桿，既不省力也不費力。知識點二：杠桿的平衡條件(1)杠桿的平衡：當有兩個力或幾個力作用在杠桿上時，杠桿能保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，則我們說杠桿平衡。(2)在探究杠桿的平衡條件實驗中，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止，目的是為了使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響，此時杠桿自重的力臂為0；給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，目的是方便直接從杠桿上讀出力臂的大小；實驗中要多次試驗的目的是獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律。注意：在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。（3）杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2?？键c二滑輪知識點一：定滑輪、動滑輪、滑輪組1.滑輪：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。因為滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。2.定滑輪（1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪。（2）實質(zhì)：是個等臂杠桿。軸心O點固定不動為支點，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，因為重物勻速上升時不省力。（3）特點：不省力，但可改變力的方向。所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個與該力方向不同的力。（4）動力移動的距離與重物移動的距離相等。對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計繩重和摩擦）3.動滑輪1.定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪。2.實質(zhì)：是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿。3.特點：省一半力，但不能改變力的方向。4.動力移動的距離是重物移動距離的2倍。對于動滑輪來說：1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動，動力F1的方向與并排繩子平行，不計動滑輪重、繩重和摩擦。4.滑輪組(1)連接：兩種方式，繩子可以先從定滑輪繞起，也可以先從動滑輪繞起。(2)作用：既可以省力又可以改變動力的方向，但是費距離。(3)省力情況：由實際連接在動滑輪上的繩子段數(shù)決定。繩子段數(shù)：“動奇定偶”。拉力 ，繩子自由端移動的距離s=nh，其中n是繩子的段數(shù)，h是物體移動的高度。5.輪軸和斜面(1)輪軸：實質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，是一種省力機械。輪和軸的中心是支點，作用在軸上的力是阻力F2，作用在輪上的力是動力F1，軸半徑r，輪半徑R，則有F1R=F2r，因為R>r，所以F1<F2。(2)斜面：是一種省力機械。斜面的坡度越小，省力越多。考點三機械效率知識點一：機械效率1.有用功—W有用：使用機械時，對人們有用的功叫有用功。也就是人們不用機械而直接用手時必須做的功。在提升物體時，W有用=Gh。2.額外功—W額外(1)使用機械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功。(2)額外功的主要來源：①提升物體時，克服機械自重、容器重、繩重等所做的功。②克服機械的摩擦所做的功。3.總功—W總：(1)人們在使用機械做功的過程中實際所做的功叫總功，它等于有用功和額外功的總和。即：W總=W有用+W額外。(2)若人對機械的動力為F，則：W總=F?s4.機械效率—η(1)定義：有用功與總功的比值叫機械效率。 (2)公式：η=W有用/W總。(3)機械效率總是小于1。(4)提高機械效率的方法：①改進結(jié)構(gòu)，使它更合理、更輕巧；②經(jīng)常保養(yǎng)，使機械處于良好的狀態(tài)。(5)功率與機械效率的區(qū)別：①二者是兩個不同的概念：功率表示物體做功的快慢；機械效率表示機械做功的效率。②它們之間的物理意義不同，也沒有直接的聯(lián)系，功率大的機械效率不一定大，機械效率高的機械，功率也不一定大。易混易錯點一：杠桿的五要素理解易錯？（1）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。（2）動力和阻力都是杠桿受到的力，作用點都在杠桿上。（3）動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向相反。（4）力臂是支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。（5）如果力的作用線恰好通過支點，則其力臂為零。易混易錯點二：三類杠桿的特點及應(yīng)用辨別易錯？類型力臂關(guān)系力的關(guān)系特點應(yīng)用舉例省力杠桿l1＞l2F1＜F2省力、費距離撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力杠桿l1＜l2F1＞F2費力、省距離縫紉機踏板、起重臂

人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂杠桿l1=l2F1=F2既不省力也不省距離，既不費力也不費距離天平，定滑輪易混易錯點三：動滑輪和定滑輪的相關(guān)概念理解易錯。名稱定滑輪動滑輪作用力的關(guān)系物重GG拉力大小F＝G拉力方向與物體運動方向相反與物體運動方向相同移動距離的關(guān)系物體移動的距離hh拉力移動的距離s＝hs＝2h特點不省力但可以改變力的方向省一半的力，但不能改變力的方向?qū)嵸|(zhì)等臂杠桿動力臂是阻力臂2倍的省力杠桿易混易錯點四：滑輪組繩子的繞法易錯。（1）確定繞過動滑輪的繩子的根數(shù)：首先根據(jù)題目中的條件，如繩子能承受的最大拉力F、要承擔(dān)的重物G物和動滑輪的重力G動，計算出承擔(dān)物重所需繩子段數(shù)n=+，如果算出的繩子段數(shù)不是整數(shù)，一律進一位。例如：所得結(jié)果為n=3.4時，我們應(yīng)選擇繩子的根數(shù)為4。（2）確定繩子固定端的位置和繩子的繞法。當繩子的根數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上，開始繞繩子；當n為奇數(shù)時，繩子的固定端應(yīng)拴在動滑輪上，開始繞繩子。（3）示例：易混易錯點五：幾種簡單機械的機械效率易錯。技巧一、杠桿作圖技巧?（1）根據(jù)題意先確定支點O；（2）確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；（3）從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂；甲乙丙技巧二、三類杠桿的對比分析?名稱省力杠桿費力杠桿等臂杠桿圖示力臂的大小關(guān)系l1<l2l1>l2l1＝l2力的大小關(guān)系F1>F2F1<F2F1=F2特點省力但費距離費力但省距離既不省力也不省距離，既不費力也不費距離應(yīng)用鍘刀、啟瓶器、手推車、鋼絲鉗等釣魚竿、鑷子、筷子、理發(fā)剪子、縫紉機腳踏板等定滑輪、托盤天平等技巧三、定滑輪、動滑輪和滑輪組的理解?滑輪種類定滑輪動滑輪滑輪組圖示定義使用時軸固定不動的滑輪軸可以隨被吊物體一起運動的滑輪把定滑輪和動滑輪組合在一起，構(gòu)成滑輪組實質(zhì)等臂杠桿省力杠桿—特點可以改變力的方向，但不省力可以省力，但不能改變力的方向，且費距離既可以省力，又可以改變力的方向拉力F移動的距離(s)和重力G移動的距離(h)的關(guān)系S=hS=2hS=3h拉力(F)和重力(G)的關(guān)系(忽略滑輪重及摩擦)F=G2F=G3F=G應(yīng)用旗桿頂部的定滑輪電動起重機的動滑輪常使用滑輪組提升重物技巧四、滑輪組承擔(dān)重物繩子段數(shù)n的判斷?如圖所示在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線，有幾段繩子通過動滑輪，就有幾段繩子承擔(dān)物重．如圖甲、乙所示，圖甲有3段繩子通過動滑輪，圖乙有2段繩子通過動滑輪，所以圖甲有3段繩子承擔(dān)物重，即n＝3；圖乙有2段繩子承擔(dān)物重，即n＝2.滑輪組繞線作圖1.繞線方法(1)首先確定承擔(dān)物重的繩子股(段)數(shù)n；(2)若n為奇數(shù)，那么繞線從動滑輪出發(fā)，若n為偶數(shù)，那么繞線從定滑輪出發(fā)，且繞線由內(nèi)向外進行；簡稱“奇動偶定”．2.最省力作圖：保證動滑輪上連接的繩子股數(shù)最多，即繩子承擔(dān)物重的股數(shù)n最大即可．技巧五、滑輪組、斜面的機械效率計算?機械類型有用功額外功總功機械效率提高機械效率的方法(考慮摩擦)(拉動物體上升h)W有＝GhW額＝G動hW總＝Fs＝W有＋W額＝Gh＋G動h，F(xiàn)是拉力，s是拉力移動的距離，s＝nh，n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(Gh,Fnh)＝eq\f(G,nF)或η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Gh＋G動h)＝eq\f(G,G＋G動)增加物重；減小動滑輪重，減小繩子摩擦(拉動物體上升h)W有＝GhW額＝fsW總＝Fs＝Gh＋fs，F(xiàn)是拉力，s是拉力移動的距離η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)或η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Gh＋fs)增大斜面傾斜程度；減小摩擦(拉動物體前進s)W有＝fs—W總＝Fns，F(xiàn)是拉力，ns為拉力移動的距離，n為動滑輪連接繩子的段數(shù)η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Fs,Fns)＝eq\f(f,nF)減小繩子摩擦考向一：杠桿【例題1】關(guān)于杠桿，下列說法中正確的是（）A．從支點到力的作用點的距離稱為力臂B．作用在杠桿上的動力和阻力，方向有可能是相同的C．支點總是處在動力作用點和阻力作用點之間的某一位置D．人們在生產(chǎn)勞動中使用杠桿的目的都是為了省力【提示】：根據(jù)杠桿的五要素的概念進行分析，即杠桿繞固定點轉(zhuǎn)動的點為支點，使杠桿轉(zhuǎn)動的力為動力，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力為阻力，支點到力的作用線的距離為力臂?！窘馕觥浚篈、力臂是指從支點到力的作用線的距離，故A錯誤；B、作用在杠桿上的動力和阻力方向可以相同，如：天平平衡時，物體和砝碼對秤盤的壓力都是豎直向下的，故B正確；C、支點是杠桿繞某固定點轉(zhuǎn)動的點，支點不一定處在動力作用點和阻力作用點之間的某一位置，如使用釣魚竿時，支點處在動力作用點和阻力作用點之外的某一位置，所以C錯誤；D、杠桿分為省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿，所以使用杠桿不一定都是為了省力，故D錯誤。故選：B?？枷蚨夯啞纠}2】如圖是滑輪的兩種用法，以下說法中正確的是（）A.甲是動滑輪，使用時不能省力 B.乙是動滑輪，使用時可以省力C.甲是定滑輪，使用時可以省力 D.乙是定滑輪，使用時不能省力【答案】B【解析】：根據(jù)定滑輪和動滑輪的特點可知：甲是定滑輪，不省力，但能改變力的方向；乙是動滑輪，能省一半的力，但不能改變力的方向。故選：B?？枷蛉簷C械效率【例題3】下列關(guān)于功、功率和機械效率的說法中。正確的是（）A．做功越慢的機械，功率一定越小 B．越省力的機械，其機械效率一定越高 C．做有用功越多的機械，其機械效率越高 D．功率不同的機器，做的功一定不相等【提示】：（1）功率是描述物體做功快慢的物理量，它等于單位時間內(nèi)所做的功，功率大則做功快；（2）機械效率反映了機械的性能優(yōu)劣，是有用功與總功的比值；（3）機械效率與做功功率和機械的省力情況無關(guān)?！窘馕觥浚篈、功率反映做功的快慢，功率大則做功快，功率小說明做功慢。故A正確；B、機械效率是有用功與總功的比值，與機械的省力情況無關(guān)。故B錯誤；C、機械效率是指有用功與總功的比值，有用功較多，總功不確定，機械效率不能確定。故C錯誤；D、功率不同的機械，做的功有可能相等。如功率為5000W的機械60s做的功與功率為1000W的機械300s做的功相同。故D錯誤。故選：A。1．（2023·湖北十堰·統(tǒng)考中考真題）下列生產(chǎn)生活實例中，主要應(yīng)用壓強知識的是（

）A．公交車上的破窗錘 B．鉛垂線C．滾動軸承 D．撬石頭【答案】A【詳解】A．公交車上的破窗錘，通過減小受力面積增大壓強，故用了壓強的知識，故A符合題意；B．鉛垂線應(yīng)用了重力的方向豎直向下，故B不符合題意；C．滾動軸承是用滾動代替滑動減小摩擦，故C不符合題意；D．撬石頭的撬棒是利用省力杠桿，故D不符合題意。故選A。2．（2023·海南·統(tǒng)考中考真題）用下列簡單機械提升同一重物，忽略機械自重和摩擦，最省力的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】A．分別用如圖四種機械提起同一重物，忽略機械自重和摩擦，則根據(jù)杠桿平衡條件可得則B．由圖可知，該滑輪組由1股繩子承擔(dān)物重，拉力等于物重G，即F=G；C．由圖可知，該滑輪組由2股繩子承擔(dān)物重，拉力為物重的二分之一，即；D．由圖可知，該滑輪組由2股繩子承擔(dān)物重，拉力為物重的二分之一，即；綜上分析可知，最省力的是A，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3．（2023·湖南常德·統(tǒng)考中考真題）如圖所示小明組裝了甲、乙兩種滑輪，用來提升同一物體，G物=200N（不計繩重、輪重和摩擦），要使物體豎直勻速提升2m。下列說法中正確的是（）

A．F甲=200N，并向上移動4mB．F甲=100N，并向上移動2mC．F乙=200N，并向上移動1mD．F乙=400N，并向上移動lm【答案】D【詳解】AB．不計繩重、輪重和摩擦，圖甲是動滑輪，動滑輪不能改變力的方向，但是可以省一半的力，所以拉力端移動的距離為s=2h=2×2m=4m故AB錯誤；CD．不計繩重、輪重和摩擦，圖乙是動滑輪，拉力作用在動滑輪的軸上，拉力F乙=2G物=400N拉力端移動的距離為故C錯誤，D正確。故選D。4．（2023·內(nèi)蒙古興安盟·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，工人用滑輪組將重為200N的貨物10s內(nèi)勻速提升6m，拉力為150N。忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的速度是1.8m/sB．該滑輪組的機械效率為80%C．拉力做功的功率是90WD．該滑輪組的動滑輪重為100N【答案】D【詳解】A．貨物10s內(nèi)勻速提升6m，貨物上升的速度為由題圖可知，滑輪組繩子承重股數(shù)為n=2，繩子自由端移動的速度是故A錯誤；BC．拉力做的總功為拉力做功的功率為拉力做的有用功為該滑輪組的機械效率為故BC錯誤；D．忽略繩重及摩擦，根據(jù)可得，該滑輪組的動滑輪重為故D正確。故選D。5．（2023·四川攀枝花·統(tǒng)考中考真題）圖甲是腳踏式翻蓋垃圾桶的實物圖，翻蓋的原理是由兩個杠桿組合而成，圖乙為兩水平杠桿AO1B、DCO2組合的示意圖。已知桶蓋重5N，重心位于DC中點的正上方，，，桶蓋和連接桿的尺寸如圖乙所示，腳踏桿AO1B和豎直連接桿的質(zhì)量不計。（1）杠桿AO1B是（選填“省力”或“費力”）杠桿；（2）若要把桶蓋翻開，腳對踏板A處的壓力至少為N。

【答案】省力20【詳解】（1）[1]杠桿AO1B支點為O1，動力在A點處，阻力在B點處，作用力在豎直方向上，此時動力臂大于阻力臂，故此杠桿為省力杠桿。（2）[2]如圖所示，在杠桿DCO2中，阻力臂為動力臂為，根據(jù)杠桿平衡條件可得C點處作用力為若要把桶蓋翻開，根據(jù)杠桿平衡條件，在杠桿AO1B中，腳對踏板A處的壓力至少為6．（2023·寧夏·統(tǒng)考中考真題）某校組織學(xué)生參加觀軍事博物館，學(xué)生發(fā)現(xiàn)潛水艇的形狀如圖所示，頭部粗，尾部細，由此提出疑問。若潛水艇頭部細，尾部粗，所受的體阻力是否不同？同學(xué)們選取完全相同的模型A和B照圖乙組裝進行探究所掛物重的質(zhì)量均為0.5kg（g=10N/kg）。

（1）圖乙的兩個滑輪為作用是模型所受拉力是N（忽略沉重和摩擦）；（2）探究過程如圖丙所示，t0時刻重物開始下落，t1時刻發(fā)現(xiàn)模型B運動較快，說明模型B在運動過程中所受液體阻力較；（3）實驗中液體阻力大小是通過模型運動快慢來體現(xiàn)的，這種研究物理問題的方法叫做?！敬鸢浮慷ɑ喐淖兞Φ姆较?小轉(zhuǎn)換法【詳解】（1）[1][2][3]圖乙中兩個滑輪使用時，軸的位置固定不動，是定滑輪，作用是改變力的方向；使用定滑輪不省力，因此模型所受拉力是F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N（2）[4]所掛重物的質(zhì)量相等，模型所受拉力相等，重物同時開始下落，一段時間后發(fā)現(xiàn)模型B運動較快，說明模型B在運動過程中，所受液體阻力較小。（3）[5]實驗中液體阻力大小不易直接測量，是通過模型運動快慢來體現(xiàn)的，這種研究物理問題的方法叫做轉(zhuǎn)換法。7．（2023·湖北十堰·統(tǒng)考中考真題）如圖是某電梯的工作原理圖，A、B為滑輪，F(xiàn)為電動機對滑輪組施加的拉力。其中滑輪（選填“A”或“B”）能省力，某次電梯以1m/s速度將60kg的人勻速提升，電動機輸出功率為1960W，則人所受重力與力是一對平衡力，此次電梯的機械效率為。【答案】A電梯對人的支持30.6%【詳解】[1]由圖可知，A是動滑輪可以省力，B是定滑輪不能省力。[2]依題意人被勻速提升，則人所受的重力與電梯對人的支持力是一對平衡力。[3]依題意，繩子承重段數(shù)n=2，則繩子自由端速度為繩子自由端受到的拉力為人的重力為則電梯的機械效率為8．（2023·陜西·統(tǒng)考中考真題）如圖，小明用沿斜面向上150N的推力，將總重為500N的小車勻速推到斜面頂端，用時20s。已知斜面高1.2m，長5m。此過程中小車移動的速度為m/s，小明推小車的功率為W，他做的有用功為J，該斜面的機械效率為。

【答案】0.2537.560080%【詳解】[1]此過程中小車移動的速度為[2]小明推小車做的功W總=Fs=150N×5m=750J推小車的功率為[3]他做的有用功為W有=Gh=500N×1.2m=600J[4]該斜面的機械效率為9．（2023·山東青島·統(tǒng)考中考真題）天平和桿秤在古籍中常被稱為“權(quán)衡器”，《墨經(jīng)》最早對權(quán)衡器的杠桿原理做了理論上的探討。關(guān)于杠桿的平衡條件，小海用圖甲所示裝置進行探究，其中杠桿的刻度均勻，每個鉤碼的重力均為0.5N。（1）實驗中，杠桿在位置平衡最便于測量力臂；（2）如圖乙所示，杠桿已經(jīng)平衡。如果在左側(cè)鉤碼下增加一個鉤碼或者將左側(cè)鉤碼向右移動5cm，杠桿都將失去平衡。由此可以猜想：杠桿的平衡可能與力的和力臂有關(guān)；

（3）小海在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，進行了4次實驗。杠桿平衡時的部分數(shù)據(jù)已填入表中，其中圖丙是第4次杠桿平衡時的情景，請將杠桿右側(cè)的阻力數(shù)值填入表中；

實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.00.202.00.1022.00.152.00.1532.00.151.50.2041.50.10()0.15分析實驗數(shù)據(jù)，可歸納出杠桿的平衡條件是F1l1F2l2；（4）小海與小蘭對實驗過程進行交流，產(chǎn)生了一個新的問題：若支點不在杠桿的中點，并用彈簧測力計代替一