第6講 簡(jiǎn)單機(jī)械（原卷版）

第6講簡(jiǎn)單機(jī)械——?jiǎng)澲攸c(diǎn)之精細(xì)講義系列考點(diǎn)1杠桿考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件考點(diǎn)3滑輪組考點(diǎn)4機(jī)械效率考點(diǎn)5實(shí)驗(yàn)探究滑輪組的機(jī)械效率考點(diǎn)1：杠桿【典例1】如圖所示的工具中，在使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（

）A．筷子 B．瓶蓋起子C．核桃?jiàn)A D．電纜鉗【典例2】如圖所示，在長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)均勻杠桿的中點(diǎn)處懸掛一重物，在杠桿的最右端施加一個(gè)始終與杠桿垂直的力F，杠桿保持平衡。若不考慮杠桿的自重和阻力，則杠桿從水平位置向上轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，拉力F大小（）A．逐漸變大 B．逐漸變小C．保持不變 D．先變大再變小【典例3】如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA中點(diǎn)懸掛重為60N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，此杠桿屬于杠桿（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”），在水平位置平衡時(shí)，則力F的大小是N，保持F的方向不變，將杠桿從A位置勻速提升到B位置的過(guò)程中，力F將【典例4】如圖所示，做出使杠桿平衡的最小動(dòng)力F及其力臂L，【典例5】桿秤是我國(guó)古老且至今仍在使用的一種衡量工具，如圖的桿秤可視為杠桿，提鈕處為支點(diǎn)O，若不計(jì)其自重，當(dāng)在掛鉤懸掛被稱物體后處于平衡狀態(tài)，已知CO=2cm，OD=20cm，秤砣的重力為10N，（g取10N/kg）求：（1）秤砣的質(zhì)量；（2）被稱物體的重力；（3）若這桿秤所能測(cè)物體的最大重力為200N，求OB的長(zhǎng)度?！咀兪?】如圖所示的四種工具在使用過(guò)程中，不是省力杠桿的是（）A．瓶蓋起子 B．鑷子C．鋼絲鉗子 D．扳手【變式2】如圖所示，一輕質(zhì)杠桿OB可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在B端懸掛一重錘G，在杠桿OB中點(diǎn)A作用一個(gè)與杠桿垂直的力F，使杠桿由豎直位置勻速轉(zhuǎn)至水平位置，在這個(gè)過(guò)程中，若力F始終都與杠桿OB垂直，則此杠桿（

）A．一直是省力杠桿 B．一直是費(fèi)力杠桿C．先是省力杠桿后是費(fèi)力杠桿 D．先是費(fèi)力杠桿后是省力杠桿【變式3】如圖所示的輕質(zhì)杠桿處于平衡狀態(tài)，且每個(gè)鉤碼相同，若將兩側(cè)的鉤碼各減去一個(gè)，則杠桿將（）A．仍然平衡 B．左端下沉 C．右端下沉 D．無(wú)法確定【變式4】搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車，車箱和磚頭所受總重力G=500N，如圖所示，獨(dú)輪車相當(dāng)于一個(gè)杠桿，推車時(shí)，人手向上的力F為N?！咀兪?】如圖所示是人的手臂結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)質(zhì)上可將手臂看成一個(gè)杠桿。當(dāng)手中托的物體靜止時(shí)，肽二頭肌收縮產(chǎn)生的力可看成對(duì)杠桿的，肘部O點(diǎn)可看成杠桿的（前兩空填“動(dòng)力”“阻力”或“支點(diǎn)”），從圖中可看出人的手臂實(shí)質(zhì)上是一個(gè)（填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿?！咀兪?】如圖，臺(tái)秤上放一只質(zhì)量不計(jì)的三角支架。均勻細(xì)木棒OAB可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整O點(diǎn)高度，使OAB水平靜止，此時(shí)臺(tái)秤示數(shù)如圖中所示，OA∶OB=3∶4。則木棒OAB自重為N；若使臺(tái)秤示數(shù)為零，B端施加的最小力為N。(g取10N/kg）

【變式7】如題圖所示，杠桿OBA可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OB=2BA，在B點(diǎn)懸掛一個(gè)9N的重物G，在A點(diǎn)施加豎直向上的動(dòng)力F，使杠桿OBA水平平衡（杠桿力及摩擦均忽略不計(jì)），在A點(diǎn)施加豎直向上的力F1時(shí)，該杠桿是（選填“省力”“費(fèi)力”“等臂”）杠桿，作用在A點(diǎn)的力F1的大小為N，若將作用于A點(diǎn)的力F1變?yōu)閳D中F2，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)【變式8】如圖是工人利用獨(dú)輪車搬運(yùn)磚頭的情境，人手向上的力為F，請(qǐng)畫(huà)出力F的力臂?！咀兪?】如圖所示，O點(diǎn)是該裝置的轉(zhuǎn)軸，其中BD=2OA=2OB，要使該裝置在圖中所示位置靜止，畫(huà)出所需的最小力F，并標(biāo)出該力的力臂L?！咀兪?0】《天工開(kāi)物》記載了提水用的桔槔，小明制作其模型如圖，以第③孔位置作為支點(diǎn)O，若橫桿水平靜止時(shí)，所受動(dòng)力為F1，阻力為F

（1）①畫(huà)出F2；②畫(huà)出F1的力臂l（2）根據(jù)杠桿的平衡條件可知，此時(shí)F1F2（選填“＞”“＝”“＜”），此杠桿屬于（3）若石塊和A、B點(diǎn)不變，F(xiàn)1方向不變，支點(diǎn)可在如圖五個(gè)孔的位置移動(dòng)，橫桿仍保持水平靜止，支點(diǎn)O在孔的位置，F(xiàn)【變式11】圖甲是《天工開(kāi)物》里記載的一種搗谷的舂（讀作chōng），可將舂看作是一杠桿。若碓（讀作duì）頭質(zhì)量為20kg，不計(jì)橫木的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，搗谷人雙手與扶手之間的作用力為零（g取10N/kg）。求：（1）碓頭的重力：（2）碓頭豎直下落0.5m，重力對(duì)它做的功；（3）質(zhì)量為72kg的搗谷人，左腳與地面的接觸面積為200cm2，當(dāng)他右腳在B點(diǎn)用力F踩橫木使其剛好轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖乙所示，已知OA∶OB＝3∶2，求搗谷人左腳對(duì)地面的壓強(qiáng)?？键c(diǎn)2：實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件【典例6】小明和同學(xué)在玩蹺蹺板游戲時(shí)發(fā)現(xiàn)，為使蹺蹺板勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，體重較輕一方通常會(huì)遠(yuǎn)離蹺蹺板的中點(diǎn)，大家在充分觀察和討論之后，決定探究杠桿的平衡條件。（1）小敏組提出的猜想是：動(dòng)力＋動(dòng)力臂＝阻力＋阻力臂；小亮組提出的猜想是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂；小明組提出的猜想是：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離；小剛提醒小敏組的同學(xué)，他們的猜想是錯(cuò)誤的，其理由是；（2）實(shí)驗(yàn)前沒(méi)掛鉤碼時(shí)，杠桿的位置如圖甲所示，此時(shí)杠桿是否平衡（選填“是”或“不是”）；（3）小亮想用彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)提出了兩種方案：一種按圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一種按圖丙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為哪個(gè)實(shí)驗(yàn)方案更好：，請(qǐng)說(shuō)明你的理由：；（4）小明用丁圖中的裝置完成了三次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)得出“動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離”的結(jié)論驗(yàn)證了自己組的猜想，但與其他組交流討論以后發(fā)現(xiàn)這一結(jié)論并不可靠，請(qǐng)你對(duì)小明組的實(shí)驗(yàn)提出進(jìn)一步改進(jìn)措施：；實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離L1阻力F2支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離L2121122422432222（5）若在平衡的杠桿上再施加一個(gè)力，杠桿仍平衡，此力的力臂大小為；（6）在實(shí)驗(yàn)中多次改變力和力臂的大小主要是為了；A．減小摩擦

B．多次測(cè)量取平均值減小誤差C．使每組數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確

D．獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律（7）有一根粗細(xì)不均勻的木棒，微微抬起一端所用的力為F1，微微抬起另一端所用的力為F2，則這根木棒的重力G=【變式12】在探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）若實(shí)驗(yàn)前，杠桿靜止在圖甲所示位置，此時(shí)若要使杠桿在水平位置平衡，可將杠桿左端的平衡螺母向調(diào)節(jié)。（2）如圖乙所示，杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，杠桿上每格均勻等距，每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都相同，下列四項(xiàng)操作中，會(huì)使杠桿左端下傾的是。①杠桿的兩側(cè)同時(shí)各減掉一個(gè)鉤碼；②在兩側(cè)鉤碼下同時(shí)各加掛一個(gè)相同的鉤碼；③將兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向外移動(dòng)相同距離；④將兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向內(nèi)移動(dòng)相同距離。A．①③

B．②④

C．②③

D．①④（3）如圖丙，在右邊用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是。（4）如圖丁，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力的力臂（選填“大于”、“小于”或“等于”）15cm。（杠桿上每小格長(zhǎng)5cm）（5）回到家里，小明發(fā)現(xiàn)家里的兩種墻壁開(kāi)關(guān)，如圖戊所示，因其按鈕可繞面板內(nèi)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為（選填“1”或“2”）較易損壞.（6）小亮用鉛筆進(jìn)行了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小明不小心將前端較長(zhǎng)的鉛筆芯弄斷了，鉛筆失去平衡。接下來(lái)小明直接調(diào)節(jié)懸掛橡皮的細(xì)線，使鉛筆重新水平平衡后，請(qǐng)比較F1L1與F2L2的大小關(guān)系，并說(shuō)明理由：?！咀兪?3】小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。（1）掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，要想使杠桿在水平位置平衡，接下來(lái)應(yīng)將杠桿兩端的螺母向（“左”或“右”）側(cè)調(diào)節(jié)；（2）如圖乙所示，小明在A點(diǎn)掛2個(gè)重力均為1N的鉤碼，在B點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉杠桿，使其在水平位置平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N；于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：F1×l1（3）小明豎直向下拉彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，如圖丙所示，此過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（選填“變大”“變小”或“不變”）；（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖丁所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于水平平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符。其原因是：?！咀兪?4】如圖甲所示，小華同學(xué)在做“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)前杠桿在如圖甲所示位置靜止，為使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)需將兩端的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。使杠桿在水平位置平衡的目的是便于測(cè)量；（2）小華同學(xué)使用相同鉤碼完成某次操作后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖乙所示，她記錄的數(shù)據(jù)為動(dòng)力F1＝1.5N，動(dòng)力臂L1＝0.1m，阻力F2＝1N，則阻力臂L2＝m；（3）小華同學(xué)完成如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)后，得出“動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂”的結(jié)論，同桌認(rèn)為他的做法不合理，理由是；（4）小力同學(xué)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析后得出結(jié)論：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離＝阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。小華同學(xué)為了證明小力同學(xué)的結(jié)論是錯(cuò)誤的，他做了如圖丙的實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)（選填“能”或“不能”）說(shuō)明小力的結(jié)論是錯(cuò)誤的。圖丙實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)在A點(diǎn)斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，動(dòng)力×動(dòng)力臂（選填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂；（5）人類很早以前就會(huì)使用杠桿了，如圖丁是我們的祖先在建造宮殿時(shí)利用杠桿（支架和橫桿）撬動(dòng)沉重木料時(shí)的情景，此杠桿屬于（選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿?？键c(diǎn)3：滑輪組【典例7】如圖1是甲、乙兩種固體物質(zhì)的m﹣V圖像，把體積相等的甲、乙兩種物質(zhì)掛在圖2中的滑輪組上，如果要處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法中正確的是（）

A．左邊掛1個(gè)乙物質(zhì)，右邊掛2個(gè)甲物質(zhì)B．左邊掛12個(gè)乙物質(zhì)，右邊掛1個(gè)甲物質(zhì)C．左邊掛2個(gè)乙物質(zhì)，右邊掛1個(gè)甲物質(zhì)D．左邊掛1個(gè)乙物質(zhì)，右邊掛4個(gè)甲物質(zhì)【典例8】用如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械（O是杠桿的中點(diǎn)），使重力同為G的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)摩擦力、機(jī)械自重及繩重，其中拉力最大的是（）A． B．C． D．【典例9】如圖所示，已知工人師傅重600N，他以最省力的繞線方案往下勻速地拉動(dòng)繩子自由端，將重為300N的物體提高了2m，每個(gè)滑輪重18N。請(qǐng)解答以下問(wèn)題：（不計(jì)繩重及摩擦，裝置的強(qiáng)度足夠）（1）畫(huà)出繩子繞線方案；（2）繩子自由端被拉動(dòng)的距離；（3）工人師傅對(duì)繩子自由端的拉力；（4）他用此裝置能提起最重的物體為多少N？【典例10】（多選）在野外用滑輪組拉越野車脫困時(shí)的情景如圖所示，汽車質(zhì)量為1500kg，汽車所受阻力為自重的0.4倍，忽略繩子和滑輪自重，不計(jì)摩擦，下列分析正確的是（）A．汽車所受阻力為600NB．若想利用此滑輪組拉動(dòng)汽車，拉力至少需要2000NC．若汽車速度為0.2m/s，則繩端速度為0.4m/sD．右側(cè)墻面受到定滑輪的拉力為9000N【典例11】由三只動(dòng)滑輪和一只定滑輪組成的滑輪組，下懸掛重為G的物體，每只滑輪重均為G1，摩擦及繩重不計(jì)，重物靜止不動(dòng)，則繩端作用的拉力F為（）A．G6 B．G+G16 C．【典例12】圖的輕質(zhì)滑輪組上，繞（畫(huà)）上輕質(zhì)繩子，使人的拉力大小等于重物的三分之一?！咀兪?5】如圖所示，用相同的輪滑和繩子分別組成甲、乙兩個(gè)滑輪組，用它們提起相同的重物，重物都被提升相同高度（忽略滑輪重、繩重及摩擦），甲、乙兩滑輪組所用的拉力分別為F1和F2，繩子自由端移動(dòng)的距離分別為s1A．F1∶FC．s1∶s【變式16】如圖，物體A重20牛頓，滑輪重2牛頓，物體B重12牛頓，則彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和A對(duì)地的壓力為A．12牛頓，20牛頓 B．26牛頓，8牛頓C．24牛頓，20牛頓 D．24牛頓，8牛頓【變式17】用如圖所示的滑輪組，勻速直線拉動(dòng)水平地面上重為35N的物體，手的拉力為20N，物體移動(dòng)的速度為0.1m/s，物體受到地面的摩擦力為32N，不計(jì)繩重、滑輪組的摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．滑輪組的機(jī)械效率為80% B．動(dòng)滑輪重為5NC．拉力的功率為2W D．10s內(nèi)物體的重力做功為35J【變式18】如圖所示，物體B放在水平桌面上，物體A通過(guò)滑輪組拉著物體B，此時(shí)物體B保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用豎直向下4N的力F1拉重為2N的物體A時(shí)，能使物體B以0.2m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)；若只用水平向左的力F2拉物體B時(shí)，能使物體A以A．物體B受到的摩擦力為8N B．拉力F2大小為C．拉力F2的功率為2.4W D．拉力F1【變式19】用如圖所示的三個(gè)裝置先后提升同一個(gè)物體G，若不考慮滑輪的自重和摩擦，作用于繩子自由端的拉力F1、F2、F3的大小關(guān)系是（）A．F1最小 B．F2最小 C．F3最小 D．一樣大【變式20】小明和小杰握住兩根較光滑的木棍，小華將繩子的一端系在其中一根木棍上，然后如圖所示依次將繩子繞過(guò)兩根木棍，小明和小杰相距一定的距離握緊木棍站穩(wěn)后，小華在圖中A處拉繩子的另一端用100N力拉繩子，兩根木棍和繩子組成的機(jī)械相當(dāng)于，小明受到的拉力是N，小杰受到的拉力是N。

【變式21】如圖所示，物體A的質(zhì)量為2千克，在力F作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為2米/秒，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5牛，則拉力F為牛，A受到的摩擦力為牛，拉力的功率是瓦（不計(jì)滑輪的重力及滑輪的摩擦）?！咀兪?2】如圖所示的滑輪組，其中B是（選填“定”或“動(dòng)”）滑輪，A滑輪可以改變拉力的（選填“大小”或“方向”），若使重為30N的物體在水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體與水平地面間的摩擦力為6N，則拉力F的大小為（不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重、滑輪與繩的摩擦）?！咀兪?3】如圖所示，兩個(gè)完全相同的物體A、B通過(guò)理想滑輪連接并放在木板C上，系統(tǒng)保持平衡，已知A、B、C質(zhì)量均為6kg，則A對(duì)C的壓力為N?！咀兪?4】如圖所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物體A沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體A與地面間滑動(dòng)摩擦力為N；不計(jì)滑輪自重及滑輪與繩間摩擦，若增大拉力F使物體A沿水平地面做加速直線運(yùn)動(dòng)，則物體A與地面間滑動(dòng)摩擦力將（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！咀兪?5】如圖所示，物體A置于水平桌面上，裝置保持靜止，物體A重100N，物體B重10N。桌面對(duì)物體A的支持力是由于發(fā)生形變而產(chǎn)生的；不計(jì)繩重和滑輪與繩及軸之間的摩擦，桌面對(duì)物體A的摩擦力方向（選填“水平向左”或“水平向右”），大小為【變式26】如圖所示，物體A通過(guò)動(dòng)滑輪在水平拉力F的作用下沿水平面以2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧秤B的讀數(shù)為8牛頓，如果動(dòng)滑輪、繩子、彈簧秤的重力和摩擦均不考慮，那么物體A與水平面的摩擦力為N，拉力F的功率為W?！咀兪?7】將物體A、B置于如圖所示的裝置中，5s內(nèi)物體B恰好勻速下降1m，則物體A的速度為m/s，已知A重30N，B重5N，則A所受地面的摩擦力為N；若對(duì)A施加一個(gè)水平向左的拉力F，剛好使A勻速向左運(yùn)動(dòng)，則拉力F=N。（不計(jì)繩重、滑輪重及繩子與滑輪間的摩擦）【變式28】如圖所示，質(zhì)量為60kg的人，站在質(zhì)量為30kg的吊籃內(nèi)，其中每個(gè)滑輪重100N，不計(jì)繩重和摩擦。他至少用N的拉力拉住繩子，才能使自己和吊籃在空中保持靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)吊籃底面對(duì)他的支持力為N?！咀兪?9】如圖，小強(qiáng)站在一個(gè)平板上，用如圖所示的滑輪組勻速把木板和自己向上拉了1m高。已知小強(qiáng)體重為500N，木板重300N，每個(gè)滑輪重均為40N。若不考慮摩擦及繩重，則小強(qiáng)的拉力為N，小強(qiáng)對(duì)平板的壓力為N。

【變式30】如圖所示，站在A處的小明用一根繩子和滑輪組拉斜面的物體B，請(qǐng)畫(huà)出滑輪組的正確繞線?！咀兪?1】曉旭同學(xué)想要用一個(gè)滑輪組向上提升一個(gè)所受重力為1600N的物體。若他所能提供的最大拉力為400N，在忽略滑輪的自重、繩重及摩擦的情況下，請(qǐng)你用筆畫(huà)線，在圖中畫(huà)出符合要求的繩子繞法。（要求：曉旭應(yīng)向下拉動(dòng)繩子）【變式32】閱讀文章，回答問(wèn)題：輪軸輪軸是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸O的大輪和小輪組成，通常把大輪叫輪，小輪叫軸。圖1所示是一些輪軸的實(shí)例，輪軸實(shí)際上是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的變形的杠桿，輪半徑R和軸半徑r分別就是作用在輪和軸上的兩個(gè)力F1和F2的力臂，如圖2所示。

根據(jù)杠桿的平衡條件，可得F1（1）輪軸的實(shí)質(zhì)是變形的，如果動(dòng)力作用在輪上就可以力，作用在軸上就力；（2）若螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，則正常使用螺絲刀是（選填“省力”或“費(fèi)力”）的，且動(dòng)力是阻力的倍?？键c(diǎn)4：機(jī)械效率【典例13】如圖所示為小區(qū)里的高層電梯工作示意圖，轎廂重4500N，重為500N的小明乘坐電梯從1樓勻速上升到21樓用時(shí)60s，每層樓高3m，F(xiàn)=3000N，忽略繩重與摩擦。下列說(shuō)法正確的是（）A．電梯的平均速度為1.05m/sB．動(dòng)滑輪A重500NC．若乘坐電梯的乘客增多，動(dòng)滑輪A的機(jī)械效率將增大D．若轎廂勻速運(yùn)動(dòng)的速度增大，動(dòng)滑輪A的機(jī)械效率將增大【典例14】如圖所示，固定在水平地面上的斜面長(zhǎng)s=5m，高h(yuǎn)=2m，用平行于斜面向上F=4NA．拉力F做的功是8JB．克服物體重力做的功是30JC．斜面的機(jī)械效率是26.7%D．物體在斜面上受到的滑動(dòng)摩擦力為1.6N【典例15】（多選）如圖所示，重為800N的物體在100N的水平拉力F的作用下，以0.1m/sA．繩子自由端移動(dòng)距離為4mB．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力大小為120NC．有用功為270JD．額外功的功率為12W【典例16】東莞市環(huán)莞快速路建設(shè)正在進(jìn)行，如圖所示，施工現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)起重機(jī)將質(zhì)量為1800kg的重物以0.1m/s的速度豎直勻速提升一定高度，用時(shí)60s，起重機(jī)所做的額外功是7.2×104J。求：（1）重物上升高度h；（2）起重機(jī)提升重物所做的有用功；（3）起重機(jī)的功率。（g取10N/kg）【變式33】如圖所示，在建設(shè)大樓的工地上，工人借助動(dòng)滑輪用250N的拉力，將430N的重物勻速提升2m，用時(shí)10s。則（）A．工人做的總功為1720JB．動(dòng)滑輪做的有用功為1000JC．工人的拉力的功率為86WD．動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為86【變式34】如圖1所示，用甲、乙兩個(gè)滑輪組分別將物體M、N勻速提升1m，所做有用功相同，拉力分別為F甲A．提升物體時(shí)兩拉力的功率大小關(guān)系為PB．甲、乙兩個(gè)滑輪組中，繩子自由端移動(dòng)的距離之比為2∶3C．物體M、N的重力大小關(guān)系為GD．乙滑輪組的機(jī)械效率為40%【變式35】如圖所示，已知固定斜面長(zhǎng)5m、傾角為30°，木箱重150N。某同學(xué)用大小為100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面勻速?gòu)牡锥诉\(yùn)動(dòng)到頂端的過(guò)程中，關(guān)于木箱所受的力對(duì)木箱做的功，下列判斷正確的是（）A．重力做功的大小為500J B．斜面摩擦力做功的大小為125JC．有用功的大小為500J D．斜面支持力做功的大小為375J【變式36】如圖所示，工人在10s內(nèi)將重為500N的貨物勻速提升3m，拉力的功率為200W。關(guān)于此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．做的有用功是2000J B．繩子自由端移動(dòng)的距離是9mC．滑輪組的機(jī)械效率是75% D．繩子自由端的拉力大小為250N【變式37】如圖所示，用滑輪組勻速提起1200N的重物，拉力大小為500N，物體向上移動(dòng)的速度為1m/s，工人的質(zhì)量為80kg，不計(jì)繩重和摩擦。下列說(shuō)法正確的是（g＝10N/kg）（）A．此時(shí)拉力的功率為1200WB．此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%C．當(dāng)人提起另一個(gè)重物時(shí)，人對(duì)地面的壓力恰好為零，此時(shí)被提升物體的重力為1920ND．利用這個(gè)滑輪組來(lái)提升物體時(shí)，滑輪組的最大機(jī)械效率為86%【變式38】如圖所示，用豎直向上50N的拉力F，在10秒內(nèi)將重為120N的物體勻速提升3m（不計(jì)繩重及摩擦），下列說(shuō)法正確的是（

）A．自由端的速度為0.6m/s B．拉力F的功率為15WC．滑輪組的機(jī)械效率為80% D．動(dòng)滑輪的重力為20N【變式39】圖甲是《墨經(jīng)》中記載的古代提升重物的工具——“車梯”，圖乙是其等效圖。若利用此“車梯”使1000N的重物在10s內(nèi)沿直線勻速豎直上升2mA．繩端移動(dòng)的速度是1B．所做額外功為2000C．此過(guò)程的機(jī)械效率為62.5D．若勻速提升重物的速度變快，則“車梯”的機(jī)械效率變高【變式40】如圖所示，工人站在水平臺(tái)面上用滑輪組提貨物。工人第一次豎直向上用200N的力拉繩子時(shí)，貨物未離開(kāi)水平地面；第二次用300N的力豎直向上拉動(dòng)繩子，使貨物以0.08m/s的速度勻速上升。已知工人體重為600N，貨物重為810N，貨物與地面的接觸面積為0.1m2.不計(jì)滑輪組的繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．第一次拉繩子時(shí)，工人對(duì)水平臺(tái)面的壓力為400NB．第一次拉繩子時(shí)，貨物對(duì)地面的壓強(qiáng)為8100PaC．第二次拉繩子的過(guò)程中，該滑輪組的機(jī)械效率為90%D．第二次拉繩子的過(guò)程中，工人拉力的功率為24W【變式41】（多選）如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1m，提升過(guò)程中拉力F的功率為160W。已知物體A重720N，該工人重600N。關(guān)于該過(guò)程，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法不正確的是（）A．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.2m/sB．動(dòng)滑輪重120NC．該工人對(duì)地面的壓力為200ND．工人利用該滑輪組提升物體的最大機(jī)械效率為90%【變式42】如圖所示，物體重為300N，用沿斜面方向大小為200N的拉力F將其拉上斜面，斜面高度?=2m，長(zhǎng)為4m，則此過(guò)程中拉力做的有用功為J；斜面的機(jī)械效率為%；物體受到斜面摩擦力的大小為【變式43】如圖，小明用10N的水平拉力拉著重100N的物體A沿著水平面勻速運(yùn)動(dòng)了30cm，若滑輪組的機(jī)械效率是80%，則物體A與水平面之間的滑動(dòng)摩擦力是N。【變式44】如圖甲所示，用滑輪組將重為90N的物體勻速提起，圖乙是拉力F與繩子自由端移動(dòng)距離s的關(guān)系圖像，不計(jì)繩重和摩擦。則圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是（填“總功”“有用功”或“額外功”），該滑輪組的機(jī)械效率為。將物塊提升更大的高度，滑輪組的機(jī)械效率將（填“增大”“減小”或“不變”）【變式45】如圖所示，在F=200N的拉力作用下，物體A以1m/s的速度沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若滑輪組的機(jī)械效率為60%，物體A在沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力為【變式46】如圖，當(dāng)水平拉力F=5N（1）拉力F的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率?？键c(diǎn)5：實(shí)驗(yàn)探究滑輪組的機(jī)械效率?【典例17】物理學(xué)中把機(jī)械對(duì)重物施加的力與人對(duì)機(jī)械施加的力的比值叫作機(jī)械效益（用“MA”表示），根據(jù)機(jī)械效益可以比較省力程度。那么，滑輪組的機(jī)械效益與哪些因素有關(guān)呢？楚杭提出三個(gè)猜想：猜想一：與物體重力大小有關(guān)；猜想二：與吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)有關(guān)；猜想三：與動(dòng)滑輪重力大小有關(guān)；楚杭組裝了如圖甲、乙、丙所示的滑輪組，其中圖甲、乙中每個(gè)滑輪的質(zhì)量為m1，圖丙中每個(gè)滑輪的質(zhì)量m2，m1＝2m2，利用這三個(gè)滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得5組數(shù)據(jù)，再將圖丙的滑輪先后更換兩次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。序號(hào)物重G/N吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)n拉力F/N機(jī)械效益MA1624.01.52825.01.631026.01.74833.32.45842.53.26843.02.77843.52.3（1）分析1、2、3三次數(shù)據(jù)可知，其他條件相同時(shí)，越大，滑輪組的機(jī)械效益越大，其省的力（選填“越多、越少或不變”）；（2）分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)其他條件相同時(shí)，機(jī)械效益與吊起動(dòng)滑輪繩子股數(shù)的定量關(guān)系是；（3）第（選填序號(hào)）三次實(shí)驗(yàn)是為了探究機(jī)械效益MA與動(dòng)滑輪重的關(guān)系；（4）用表格中第7次實(shí)驗(yàn)的滑輪組，勻速提升重10N的物體，則該滑輪組的機(jī)械效益為；（5）同一滑輪組的機(jī)械效益增大時(shí)，其機(jī)械效率（選填“變小”、“不變”或“變大”），機(jī)械效率與機(jī)械效益的比值（選填“變小”、“不變”或“變大”）。【典例18】斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，小明想探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度的關(guān)系”。于是他找來(lái)木塊A、長(zhǎng)木板B、三個(gè)高度不同的長(zhǎng)方體C和彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如下圖。實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度木塊重G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N木塊沿斜面移動(dòng)距離s/m斜面的機(jī)械效率1較緩50.23.30.560.6%2較陡50.253.80.565.8%3最陡50.34.20.5（1）除上述器材外，小明要完成實(shí)驗(yàn)還需要的一種測(cè)量器材是；（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)沿斜面向上拉動(dòng)木塊，使木塊做運(yùn)動(dòng)；（3）實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如表，則第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)斜面的機(jī)械效率為；（4）分析比較表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是：斜面越陡，機(jī)械效率；（5）除了傾斜程度會(huì)影響斜面的機(jī)械效率，你還能猜想到斜面的也會(huì)影響到斜面的機(jī)械效率?！镜淅?9】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升。（不考慮支點(diǎn)處的摩擦）（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為N，鉤碼總重G為1.2N，鉤碼上升高度?為0.1m，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為%。（2）為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用另一根杠桿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：次數(shù)鉤碼懸掛點(diǎn)鉤碼總重G鉤碼移動(dòng)距離?拉力F測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s機(jī)械效率η1A點(diǎn)3.00.101.50.3066.72B點(diǎn)3.00.102.00.2075.0①分析表中數(shù)據(jù)可知杠桿的機(jī)械效率與有關(guān)。②小組的同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)中機(jī)械效率變化的原因進(jìn)行分析：在A、B兩點(diǎn)將等重的鉤碼提升相同的高度，所做的相同，鉤碼掛在B點(diǎn)時(shí)，杠桿被提升的高度（大/?。?，所做的額外功（多/少），所以機(jī)械效率高?！咀兪?7】在生活和生產(chǎn)中，簡(jiǎn)單機(jī)械有著十分重要的作用。（1）為了探究“杠桿的平衡條件”，小明用圖1的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，杠桿左端下沉，應(yīng)將右端的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。調(diào)平后，若在A處掛3個(gè)鉤碼，要使杠桿仍在水平位置平衡，則需在B點(diǎn)掛個(gè)鉤碼。（每個(gè)鉤碼的重量相等）（2）小明用圖2的實(shí)驗(yàn)裝置探究滑輪組機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)中用同一滑輪組提升鉤碼，記錄數(shù)據(jù)如表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)滑輪材質(zhì)鉤碼的重力G/鉤碼提升的高度?/拉力F/繩端移動(dòng)的距離s/機(jī)械效率η/1鋁10.10.60.3562鋁20.11.00.3673鋁20.21.00.6674塑料20.20.6①由圖2可知，第4次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為N；②第4次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為%（結(jié)果保留整數(shù)）；③分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高。若提升同一物體時(shí)，減小動(dòng)滑輪的重力，則滑輪組的機(jī)械效率（選填“變大”“變小”或“不變”）。（3）小明用圖3的實(shí)驗(yàn)裝置探究斜面的機(jī)械效率。發(fā)現(xiàn)斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度和摩擦有關(guān)，與物重?zé)o關(guān)。某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得物重G=4N、斜面長(zhǎng)s=1m、高?=0.2m，若機(jī)械效率η=80%【變式48】提高機(jī)械效率可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，對(duì)節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。某科技創(chuàng)新小組根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和客觀事實(shí)，對(duì)影響滑輪組機(jī)械效率的因素作出如下猜想：猜想一：滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度有關(guān)；猜想二：滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)；猜想三：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪所受的重力有關(guān)。為了驗(yàn)證猜想，準(zhǔn)備的器材如下：兩個(gè)相同的滑輪、一根細(xì)繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測(cè)力計(jì)。小組同學(xué)把兩個(gè)滑輪分別作為定滑輪和動(dòng)滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m機(jī)械效率η120.10.90.3240.11.50.388.9%340.21.50.688.9%（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)沿豎直方向緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；（2）表中第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為％（保留一位小數(shù)）；根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出該滑輪組的繞線方式；（3）比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證猜想一是（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的；（4）通過(guò)比較（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；（5）為了驗(yàn)證猜想三，還需增加的實(shí)驗(yàn)器材是?！咀兪?9】實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，得到的數(shù)據(jù)如下表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123鉤碼重G/N446鉤碼上升的高度h/m0.10.10.2繩端拉力F/N1.81.62.4繩端上移的距離s/m0.30.40.6機(jī)械效率74.1%62.5%（1）通過(guò)表中數(shù)據(jù)可分析出第2次實(shí)驗(yàn)是用圖所示裝置做的實(shí)驗(yàn)；（2）小組同學(xué)再用甲裝置做第3次實(shí)驗(yàn)，表中第3次實(shí)驗(yàn)中空缺的數(shù)據(jù)應(yīng)為。（百分號(hào)前保留一位小數(shù)）（3）比較第1次實(shí)驗(yàn)和第3次實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組，提升的物體重力越大，機(jī)械效率越；（4）采用圖丙裝置提升同一物體，改變動(dòng)滑輪重G動(dòng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖丁所示的圖像。分析圖像中的A點(diǎn)可知，被提升物體所受的重力為（5）另一創(chuàng)新小組使用甲裝置，用重為4N、6N的物體進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，每次測(cè)得的機(jī)械效率均大于表中數(shù)據(jù)，該小組測(cè)量值偏大的原因可能是（選填字母）A．測(cè)拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)未調(diào)零，指針指在零刻度線下方B．彈簧測(cè)力計(jì)每次拉動(dòng)物體時(shí)均加速上升C．測(cè)量拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)處于靜止?fàn)顟B(tài)【變式50】某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下。①用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；②豎直向上緩慢勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿緩慢勻速上升（保持O點(diǎn)位置不變），在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F。利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重力一定，不計(jì)裝置的摩擦，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是；（2）該杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式是；（用題中給出的字母表示）（3）若將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，而O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將（選填“變大”“變小”或“不變”）。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：?！咀兪?1】如圖所示是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們?cè)谔骄俊靶泵娴臋C(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)如下表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)傾斜程度物塊重力G/N斜面高h(yuǎn)/m拉力F/N斜面長(zhǎng)s/m機(jī)械效率η/%1較緩50.22.4141.72較陡50.53.4173.53最陡50.74.3181.4（1）分析表中的數(shù)據(jù)可知：在其他條件一定時(shí)，斜面越緩越（省力/費(fèi)力）；斜面越陡，機(jī)械效率越（高/低）；（2）該小組又進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)