初中物理《簡單機械》考點解讀含解析

練習PAGE1練習第十二章簡單機械（原卷版）01考向解讀1．了解杠桿的基本概念；滑輪的概念；斜面的簡單應用與計算。2．會畫杠桿示意圖；分析杠桿類型；進行滑輪組的常規(guī)計算。3．理解杠桿平衡條件；定滑輪和動滑輪的特點；滑輪組的利用。4．掌握杠桿平衡條件實驗探究；有用功、總功和機械效率的計算。5．認識生活中常用杠桿。0202知識導航0303考點回顧一、杠桿1、杠桿及其五要素（1）杠桿定義：在力的作用下繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。

①杠桿可直可曲，形狀任意。

②有些情況下，可將杠桿實際轉一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。

（2）杠桿五要素：①支點：杠桿繞著轉動的點，用字母O表示。

②動力：使杠桿轉動的力，用字母F1表示。

③阻力：阻礙杠桿轉動的力，用字母F2表示。

動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。

動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉動的方向相反。④動力臂：從支點到動力作用線的距離．用字母l1表示。

⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離．用字母l2表示。2、杠桿的平衡條件（1）杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉動都叫做杠桿平衡。（2）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂=阻力×阻力臂。（3）公式的表達式為：F1l1=F2l2。3、杠桿中最小力的問題（1）在動力的作用點明確的情況下，支點到力的作用點的連線就是最長力臂。（2）在動力作用點未明確時，支點到最遠的點的距離是最長力臂。4、力臂的畫法（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點O。

（2）畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時候要用虛線將力的作用線適當延長。

（3）在從支點O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點到垂足的距離就是力臂，用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過交點，從支點向力的作用線畫垂線，作出動力臂和阻力臂，在旁邊標上字母，l1和l2分別表示動力臂和阻力臂。5、畫杠桿示意圖時應注意（1）阻力作用點應畫在杠桿上：有部分同學認為阻力由石頭的重力產生，所以阻力作用點應畫在石頭重心上，這是錯誤的。（2）確定阻力方向：當動力使杠桿繞支點順時針轉動時，阻力一定使杠桿逆時針轉動。（3）力臂不一定在杠桿上：力臂可用虛線畫出并用大括號標明，也可用實線畫出。6、杠桿的分類及應用類型力臂的大小關系力的大小關系特點應用省力杠桿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)剪刀等臂杠桿l1=l2F1=F2不省力、不省距離；不費力、不費距離天平，定滑輪既省力又省距離的杠桿時不存在的??！二、滑輪1、滑輪（1）滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉動的輪子叫滑輪。因為滑輪可以連續(xù)旋轉，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。（2）滑輪分類：定滑輪和動滑輪。2、定滑輪工作特點（1）定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變；定滑輪實質是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向。（2）定滑輪的特點：通過定滑輪來拉鉤碼并不省力，通過或不通過定滑輪，彈簧測力計的讀數是一樣的，可見，使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便。（3）定滑輪的原理：定滑輪實質是個等臂杠桿，動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。3、動滑輪工作特點（1）動滑輪使用時，滑輪隨重物一起移動；動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省12力，多費1倍距離（2）動滑輪的特點：使用動滑輪能省一半力，費距離；這是因為使用動滑輪時，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔鉤碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力，但是動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費了距離。（3）動滑輪的原理：動滑輪實質是個動力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿。4、滑輪組及其工作特點（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組;使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。（2）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n若忽略滑輪重，則有F=（3）用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍；設物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s=nh（n表示承擔物重的繩子的段數）。5、滑輪組和動滑輪繩子拉力的計算（1）使用滑輪組時（忽略摩擦阻力）：滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n；若忽略滑輪重，則有F=G物n；其中n為承擔物重的繩子的段數。其中：F拉—拉力，G（2）使用動滑輪時，條件不同，拉力的計算方法也不同①物體在豎直方向上運動時：當動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體重力的n分之一；當繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體和動滑輪重力之和的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體重力除以n和機械效率的乘積。②物體在水平面上運動時：當動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；當繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體所受摩擦力除以n和機械效率的乘積（注：n為滑輪的股數）。6、輪軸（1）輪軸：由輪和軸組成的，能繞共同的軸線旋轉的簡單機械叫做輪軸。例如汽車方向盤、轆護等。（2）輪軸的實質：輪軸相當于一個杠桿，輪和軸的中心O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。（3）輪軸的特點：因為輪半徑大于軸半徑，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2．使用輪軸可省力，但是動力作用點移動的距離大于用輪軸提升的重物（鉤碼）所通過的距離。（4）輪軸的公式：F1R=F2r。7、斜面（1）斜面是簡單機械的一種，可用于克服垂直提升重物的困難。將物體提升到一定高度時，力的作用距離和力的大小都取決于傾角。如物體與斜面間摩擦力很小，則可達到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G．不計阻力時，根據功的原理得FL=Gh，斜面傾角越小，斜面越長，則越省力，但越費距離。日常生活中常見的斜面，如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等。三、機械效率1、有用功和額外功（1）有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。（4）總功的計算：W總=Fs；W總=W有用+W額外（5）有用功的計算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外（6）額外功的計算方法：W額外=G′h，W額外=f摩s；W額外=W總-W有用2、機械效率的概念（1）概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數表示。（2）計算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，則：。由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。（3）提高機械效率的主要辦法①在有用功一定時，盡量減少額外功，采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施。②在額外功一定時，增大有用功，在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力，充分發(fā)揮機械的作用。3、機械效率的大小比較（1）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定，不能理解成：“有用功多，機械效率高”或“總功大，機械效率低”。（2）當總功一定時，機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高；（3）當有用功一定時，機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高；（4）當額外功一定時，機械所做的總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高。0404典例分析考點1\o"12.1杠桿"杠桿【典例1】（2023?天心區(qū)校級模擬）如圖所示，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，在這個過程中，力F的大小將（）A．變小 B．不變 C．變大 D．先變大后變小【典例2】（2023?岳陽二模）如圖甲、乙所示，是某人分別用兩種方式挑著同一物體行走時的情景，小強看后感到疑惑：改變物體的位置，人用的力更大了嗎？于是想用實驗的方法一探究竟。他要探究的問題是：在杠桿平衡的情況下（）A．動力和阻力一定時，動力臂和阻力臂的關系 B．動力臂和阻力臂一定時，動力和阻力的關系 C．動力和阻力臂一定時，動力臂和阻力的關系 D．阻力和動力臂一定時，動力和阻力臂的關系【典例3】（2023?姑蘇區(qū)校級二模）如圖所示，釣魚竿可以看作一個（省力/費力/等臂）杠桿，其支點在釣魚竿與小明（左手/右手）的接觸處，若要更加省力，則小明應該（增大/減?。﹥芍皇种g的距離?！镜淅?】（2023?清原縣三模）圖甲是一個菜餡擠水器，其上部手柄在使用時是一個杠桿，圖乙是其簡化的示意圖，O為支點，F2是使用菜餡擠水器時B點受到的阻力。請在圖乙中畫出作用在A點的最小動力F1的示意圖及阻力臂l2。【典例5】（2023?蚌山區(qū)模擬）甲、乙兩位同學一起做探究杠桿平衡條件的實驗，以杠桿中點為支點，如圖1、如圖2所示。（1）實驗過程中應將杠桿調節(jié)到水平位置平衡，這樣做的目的是為了消除杠桿自重對實驗的影響和；若杠桿右端低左端高，為使其在水平位置上靜止，應將左端的平衡螺母向端調節(jié)（填“左”或“右”）。（2）如圖3所示，杠桿在水平位置平衡，記錄數據。根據這一次實驗數據，甲同學立即分析得出杠桿的平衡條件，這種做法的不足是：。（3）如圖所示，乙同學設計了兩種實驗方案：第一種彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數為F1；第二種彈簧測力計傾斜拉，其讀數為F2，在同等條件下，兩次彈簧測力計讀數F1F2（填“＜”、“＝”或“＞”），原因是：（4）杠桿在生活中有很多應用。現欲使如圖所示的靜止蹺蹺板發(fā)生轉動，小女孩乙可采取的做法是?！镜淅?】（2023?雙峰縣一模）如圖所示，小明為了熟練掌握老師講解的物理知識，自制了一輕質杠桿，把一邊長為10cm、重60N的正方體G1用細繩拴在杠桿一端的A點，OA＝20cm；把重為20N的G2放在杠桿另一邊的C點，OC＝10cm，此時杠桿水平平衡；后用一水平拉力F＝2N，使G2勻速向右運動，經過12.5s后，可使G1對地面的壓力恰好為0。求：（1）開始時，杠桿水平平衡，細繩上的拉力F1多大？（2）在水平拉力作用下，G2向右運動的速度是多少？（3）水平拉力所做的功和功率是多少？考點2\o"12.2滑輪"滑輪【典例7】（2023?盱眙縣一模）如圖所示使用下列三個裝置分別用F1、F2、F3勻速提起同樣的重物，不計滑輪的重力和摩擦，則F1、F2、F3的大小關系為（）A．F1＜F3＜F2 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F2＝F3【典例8】（2023?延津縣三模）如圖手中拿的四種工具你都認識嗎？關于四種工具下列說法正確的是（）A．扳手在擰螺絲時，手握的地方越靠近螺絲，越省力 B．螺絲刀在擰螺絲時，是一個費力輪軸 C．電鉆的鉆頭屬于簡單機械中的斜面，螺紋越密集，越省力 D．用羊角錘拔釘子時，羊角錘屬于一個省距離杠桿【典例9】（2023?梅州一模）如圖所示，一位體重為600N的學生，利用定滑輪提起重力為200N的物件，定滑輪本質上是杠桿（選填“等臂”、“省力”或“費力”），該學生利用此裝置能提起最大物件的重力為N，他向右行走時，物件勻速上升，繩子拉力F將（選填“變大”、“變小”或“不變”），繩子不斷裂，不計繩重和滑輪摩擦。【典例10】（2023?灞橋區(qū)校級三模）建筑工人在A處，使用如圖所示的滑輪組提升物體，試在圖中畫出最省力的繞線方法。考點3\o"12.3機械效率"機械效率【典例11】（2023?新吳區(qū)二模）用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖像如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．拉力F為350N B．動滑輪重為50N C．繩子自由端移動的速度為0.5m/s D．該滑輪組的機械效率為83.3%【典例12】（2023?雨城區(qū)校級模擬）在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力將重G＝600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L＝6m，斜面高h＝1.5m，斜面的機械效率η＝60%。下列敘述中正確的是（）A．小孫推動貨物所用推力大小為150N B．若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大 C．貨物受到斜面的摩擦力大小為250N D．若h不變、減小L，則斜面的機械效率將升高【典例13】（2023?杜爾伯特縣二模）（1）如圖所示，是汽車進行風洞實驗，將汽車固定在風洞中，用吹風機對著汽車高速送風，汽車相對于風洞中的空氣是（選填“運動”或“靜止”）的，此時汽車氣體對汽車的壓強大（選填“上方”或“下方”）。（2）如圖，小明將一個重為200N的小車以0.2m/s的速度從斜面底端勻速拉到斜面頂端，沿斜面向上的拉力為120N，小車沿斜面移動的距離s＝2m，上升的高度h＝1m。在此過程中拉力的功率為W，斜面的機械效率為（保留一位小數），摩擦力大小為N?！镜淅?4】（2023?新北區(qū)校級一模）圖甲是某居民樓前的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時所用力的大小，小紅和小華進行了探究。她們從斜面底端A點沿斜面確定了相距1m處的B點。（g取10N/kg）（1）選用車輪與輪椅相同材質、花紋的小車為研究對象，進行了如下操作：①正確使用彈簧測力計，測出小車重為2.0N；斜面的高為0.09m②將校零的彈簧測力計與斜面平行放置，然后沿斜面方向拉動小車，如圖乙所示，彈簧測力計示數為N；③計算出將小車從A點拉到B點的過程中，拉力所做的功為J；利用斜面將小車從水平地面提升到B點時的機械效率為。（2）在小車上逐漸添加重物，測出小車的總重G，測出沿斜面勻速拉動小車需要的力，計算出小車從A點到B點拉力所做的總功W1；重力做的有用功為W2。通過多組數據作出W1和W2與小車總重G的關系圖像，分別如圖丙中的線段a和b；①由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重（選填“有關”或“無關”）。②若這位母親和所坐的輪椅總質量為80kg，則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，力的大小為N。【典例15】（2023?南皮縣校級模擬）小熊在課外實踐活動中，用如圖甲所示的滑輪組勻速拉動放在樹下一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從100N開始逐漸增加，每次物體被拉動的距離均為1m。根據測量結果畫出了該滑輪組機械效率與物體受到摩擦力大小變化的關系圖象，如圖乙所示。若不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，求：（1）由圖乙可知，當物體受到的摩擦力為100N時，求：動滑輪的重力？（2）當滑輪組的機械效率為75%，物體以0.1m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率是多大？（3）當物體與地面的摩擦力為1500N時，體重為500N的小熊豎直向下拉繩，還能用此滑輪組拉動物體嗎？用計算結果說明。0505鞏固訓練1．（2024?邵東市模擬）下列由做飯所聯(lián)想到的物理知識中，錯誤的是（）A．炒菜用的鍋鏟是省力杠桿 B．切肉前先磨刀，是為了在壓力相同時減小受力面積，壓強增大 C．高壓鍋是利用水的沸點隨氣壓增大而升高的原理制成的 D．在操場滾動的足球最終停下是因為力改變了足球的運動狀態(tài)2．（2023?柳州一模）如圖是古代戰(zhàn)爭中的“大炮”——拋石機，能將石頭拋得很遠。它實際上是一個（）A．滑輪組 B．省力杠桿 C．等臂杠桿 D．費力杠桿3．（2023?獲嘉縣校級模擬）用四只完全相同的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，勻速提升等重的鉤碼，不計繩重和摩擦，下列說法中正確的是（）A．甲較省力且機械效率較高 B．乙較省力且機械效率較高 C．兩個滑輪組省力程度不同，機械效率相同 D．兩個滑輪組省力程度相同，機械效率不同4．（2023?姑蘇區(qū)校級一模）如圖所示，小州分別使用甲、乙、丙三種機械勻速提升物體M（繩長不變），測得物體M所受重力和拉力如表所示，則下列說法中正確的是（）GMF甲F乙F丙9N10N10N10NA．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，丙圖中機械最省力 B．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，乙圖和丙圖中機械都能省力 C．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，它們的機械效率均相等 D．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，甲圖中的機械效率最大5．（2023?蘇州模擬）如圖所示，一個重G＝20N的物體在拉力F的作用下被勻速提升了20cm。若不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力F及其向上移動的距離s分別為（）A．F＝10N，s＝20cm B．F＝10N，s＝40cm C．F＝20N，s＝20cm D．F＝20N，s＝40cm6．（2023?梧州二模）如圖所示是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。下列說法正確的是（）A．刀刃很薄可以增大壓力 B．刀刃很薄可以減小壓強 C．甘蔗放在a點比b點更易被切斷 D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力7．（2023?夏邑縣模擬）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉?！吧铩贝髱熒斐鼋〈T的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實啊，你的前臂就是物理學中的一根杠桿?！币韵聦τ谶@根杠桿在提起重物的過程中，分析不合理的是（）A．前臂杠桿的支點O在肘關節(jié)處 B．肱二頭肌給橈骨的力是動力 C．重物自身的重力是阻力 D．前臂是一根費力杠桿8．（2023?福田區(qū)模擬）如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．動滑輪重為40N B．繩子自由端移動的速度為0.5m/s C．拉力做功功率為300W D．該滑輪組的機械效率為83.3%9．（2023?大連模擬）如圖輕桿（不計杠桿重力），O為支點，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法，正確的是（）A．圖甲位置，僅增加物重，則拉力變化量與物重變化量之比為3：1 B．圖甲位置時，拉力大小為15N C．該杠桿與鑷子類型相同 D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變10．（2023?桂平市二模）小明體重為500N，雙腳與地面接觸面積為0.05m2，用如圖所示的滑輪組將重為600N的物體勻速提升了1m，用時10s。拉動過程中小明對繩子的拉力為400N，若不計繩重與摩擦，則（）A．在勻速提升物體的過程中，拉力做功的功率為40W B．在勻速提升物體的過程中，小明對地面的壓強為104Pa C．使用該滑輪組，小明最多能提起800N的物體 D．不管提起多重的物體，該滑輪組的機械效率總是75%11．（2023?孝義市三模）圖甲是我國科技含量最高的特大型公、鐵兩用斜拉索橋梁——蕪湖長江大橋。將大橋的結構進行簡化，取其部分可抽象成如圖乙所示的模型，其他因素不變，如果只把拉索與橋塔的固定點上移，則可以（）A．增加動力 B．減小阻力 C．增加動力臂 D．增加阻力臂12．（2023?鎮(zhèn)雄縣一模）一個杠桿的動力臂與阻力臂之比為4：1，則該杠桿是杠桿，動力與阻力之比是。若此杠桿受到的阻力是60N，則當動力為N時，杠桿處于平衡狀態(tài)。13．（2023?長春模擬）如圖所示，工人師傅用沿斜面向上1000N的推力，將重為2000N的物體從斜面底端勻速推至斜面頂端。已知斜面長4m，高1.5m，則此過程中的有用功為J，斜面的機械效率為。14．（2023?海陵區(qū)校級三模）如圖甲所示為桔槔，是古代農用工具。橫長桿的一端懸掛重石，另一端用繩子與汲器（提水的容器）相連。當不提水時，橫長桿的懸掛重石端位置較低，橫長桿的汲器端位置較高當要提水時，人用力將汲器往下壓，使汲器下降到水面下并讓水流入汲器（同時捆綁重石的那端位置上升），當汲器裝滿水后，人向上拉動繩子，就可讓懸掛重石端的位置下降，同時將汲器中的水提升。我們建立如圖乙模型來研究桔槔：假設橫長桿為一個筆直的輕質杠桿，繩子與橫長桿的連接點到支點的距離L1為1m，重石的懸掛點到支點的距離L2為2m，未裝水的汲器的重力為10N。繩子的重力忽略不計（g取10N/kg）。（1）使用桔棒提水時，能夠省力，省功（選填“也能”或“不能”）；（2）文中“人用力將汲器往下壓（汲器未接觸水面）”的過程中，若勻速豎直下壓，此時該力大小將（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（3）根據桔棒的理想模型分析，為實現不提水時，桔棒的重石端位置較低（接觸地面），重石至少kg；（4）若裝滿水后汲器的重力為150N，重石的質量為3kg，根據桔棒的理想模型，通過計算分析，人勻速向上提裝滿水的汲器，借用桔穆提和直接用手提相比可省力N，15．（2023?丹東校級二模）在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小彤用同一滑輪組進行了三次實驗如圖所示，實驗數據記錄如表：次數物重/N物體上升距離/cm測力計示數/N測力計上升距離/cm機械效率/%12100.83083.324101.53088.936102.230（1）實驗中要豎直向上拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升。（2）表格中第3次實驗的機械效率為。（百分數前保留一位小數）（3）分析表中數據可以得出結論：同一滑輪組的機械效率與有關。（4）根據實驗結論，若該滑輪組提升物體時機械效率為92.1%，物體的重力可能為。（填字母符號）A.1NB.3NC.5ND.8N（5）小彤改變動滑輪重，提升同一物體多次實驗，根據所測數據繪制出圖象丁。由圖象可知：被提升物體重力相同時，動滑輪越重，滑輪組機械效率越（填“高”或“低”）。（6）根據所學知識，滑輪組的機械效率還與繩重和摩擦有關，分析圖象丁中的A點可知，被提升物體所受的重力一定（填“小于”、“等于”或“大于”）40N。16．（2023?澄城縣一模）在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）小明將杠桿中心做為支點放在支架上，發(fā)現杠桿左端低右端高，如圖甲所示，要使它在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調節(jié)，小明調節(jié)杠桿在水平位置平衡的主要目的是。（2）在杠桿兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，測出力臂，多次實驗并把數據記錄在表格中，小明根據表格中的數據得出杠桿平衡條件是：。（用公式表示）次數F1/NL1/cmF1/NL2/cm11102522101203215310（3）如圖乙所示，在A處掛鉤碼，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，當彈簧測力計逐漸向虛線方向傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將（選填“變大”“不變”或“變小”），其原因是：。17．（2023?朝陽區(qū)二模）如圖所示，起重機在15s內把質量為6t的大石頭勻速提升了1m，它的總功率是10kW，g取10N/kg。求：（1）石頭的重力。（2）起重機提升石頭所做的有用功。（3）起重機的機械效率。18．（2023?城中區(qū)三模）如圖所示，張偉同學通過斜面用平行于斜面F＝200N的推力，將質量為30kg的物體在5s時間內勻速推到1m高的平臺上，斜面長s＝2m。（g取10N/kg）求：（1）推力做功的功率。（2）斜面的機械效率。（3）斜面對物體的摩擦力。19．（2023?沈陽三模）如圖甲所示，鄰居大叔正吃力的把一重物送往高臺，放學回家的小明看見后急忙前去幫忙，他找來一塊木板，搭成如圖乙所示的斜面，結果輕松地把重物推到了高臺上。如圖乙所示，小明用10s沿斜面把一箱貨物從底端勻速推到頂端，推力為500N，斜面長3m、高1m，貨物質量為120kg。（g取10N/kg）求：（1）推力的功率多大？（2）斜面的機械效率是多少？（3）重物受到斜面的摩擦力是多大？20．（2023?南安市模擬）如圖所示裝置，AOB為杠桿，O為支點，OA＝20cm、OB＝30cm，甲、乙為兩金屬塊，當乙全部浸沒在水中時，杠桿恰好在水平位置平衡，已知ρ甲＝3ρ乙＝6ρ水，求甲、乙兩金屬塊的體積比是多少？（不計杠桿、滑輪的重量及摩擦）第十二章簡單機械（解析版）01考向解讀1．了解杠桿的基本概念；滑輪的概念；斜面的簡單應用與計算。2．會畫杠桿示意圖；分析杠桿類型；進行滑輪組的常規(guī)計算。3．理解杠桿平衡條件；定滑輪和動滑輪的特點；滑輪組的利用。4．掌握杠桿平衡條件實驗探究；有用功、總功和機械效率的計算。5．認識生活中常用杠桿。0202知識導航0303考點回顧一、杠桿1、杠桿及其五要素（1）杠桿定義：在力的作用下繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿。

①杠桿可直可曲，形狀任意。

②有些情況下，可將杠桿實際轉一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。

（2）杠桿五要素：①支點：杠桿繞著轉動的點，用字母O表示。

②動力：使杠桿轉動的力，用字母F1表示。

③阻力：阻礙杠桿轉動的力，用字母F2表示。

動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。

動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉動的方向相反。④動力臂：從支點到動力作用線的距離．用字母l1表示。

⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離．用字母l2表示。2、杠桿的平衡條件（1）杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉動都叫做杠桿平衡。（2）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂=阻力×阻力臂。（3）公式的表達式為：F1l1=F2l2。3、杠桿中最小力的問題（1）在動力的作用點明確的情況下，支點到力的作用點的連線就是最長力臂。（2）在動力作用點未明確時，支點到最遠的點的距離是最長力臂。4、力臂的畫法（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點O。

（2）畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時候要用虛線將力的作用線適當延長。

（3）在從支點O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點到垂足的距離就是力臂，用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過交點，從支點向力的作用線畫垂線，作出動力臂和阻力臂，在旁邊標上字母，l1和l2分別表示動力臂和阻力臂。5、畫杠桿示意圖時應注意（1）阻力作用點應畫在杠桿上：有部分同學認為阻力由石頭的重力產生，所以阻力作用點應畫在石頭重心上，這是錯誤的。（2）確定阻力方向：當動力使杠桿繞支點順時針轉動時，阻力一定使杠桿逆時針轉動。（3）力臂不一定在杠桿上：力臂可用虛線畫出并用大括號標明，也可用實線畫出。6、杠桿的分類及應用類型力臂的大小關系力的大小關系特點應用省力杠桿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)剪刀等臂杠桿l1=l2F1=F2不省力、不省距離；不費力、不費距離天平，定滑輪既省力又省距離的杠桿時不存在的?。《?、滑輪1、滑輪（1）滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉動的輪子叫滑輪。因為滑輪可以連續(xù)旋轉，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。（2）滑輪分類：定滑輪和動滑輪。2、定滑輪工作特點（1）定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變；定滑輪實質是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向。（2）定滑輪的特點：通過定滑輪來拉鉤碼并不省力，通過或不通過定滑輪，彈簧測力計的讀數是一樣的，可見，使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便。（3）定滑輪的原理：定滑輪實質是個等臂杠桿，動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。3、動滑輪工作特點（1）動滑輪使用時，滑輪隨重物一起移動；動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省12力，多費1倍距離（2）動滑輪的特點：使用動滑輪能省一半力，費距離；這是因為使用動滑輪時，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔鉤碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力，但是動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費了距離。（3）動滑輪的原理：動滑輪實質是個動力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿。4、滑輪組及其工作特點（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組;使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。（2）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n若忽略滑輪重，則有F=（3）用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍；設物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s=nh（n表示承擔物重的繩子的段數）。5、滑輪組和動滑輪繩子拉力的計算（1）使用滑輪組時（忽略摩擦阻力）：滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n；若忽略滑輪重，則有F=G物n；其中n為承擔物重的繩子的段數。其中：F拉—拉力，G（2）使用動滑輪時，條件不同，拉力的計算方法也不同①物體在豎直方向上運動時：當動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體重力的n分之一；當繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體和動滑輪重力之和的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體重力除以n和機械效率的乘積。②物體在水平面上運動時：當動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；當繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體所受摩擦力除以n和機械效率的乘積（注：n為滑輪的股數）。6、輪軸（1）輪軸：由輪和軸組成的，能繞共同的軸線旋轉的簡單機械叫做輪軸。例如汽車方向盤、轆護等。（2）輪軸的實質：輪軸相當于一個杠桿，輪和軸的中心O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。（3）輪軸的特點：因為輪半徑大于軸半徑，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2．使用輪軸可省力，但是動力作用點移動的距離大于用輪軸提升的重物（鉤碼）所通過的距離。（4）輪軸的公式：F1R=F2r。7、斜面（1）斜面是簡單機械的一種，可用于克服垂直提升重物的困難。將物體提升到一定高度時，力的作用距離和力的大小都取決于傾角。如物體與斜面間摩擦力很小，則可達到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G．不計阻力時，根據功的原理得FL=Gh，斜面傾角越小，斜面越長，則越省力，但越費距離。日常生活中常見的斜面，如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等。三、機械效率1、有用功和額外功（1）有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。（4）總功的計算：W總=Fs；W總=W有用+W額外（5）有用功的計算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外（6）額外功的計算方法：W額外=G′h，W額外=f摩s；W額外=W總-W有用2、機械效率的概念（1）概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數表示。（2）計算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，則：。由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。（3）提高機械效率的主要辦法①在有用功一定時，盡量減少額外功，采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施。②在額外功一定時，增大有用功，在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力，充分發(fā)揮機械的作用。3、機械效率的大小比較（1）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定，不能理解成：“有用功多，機械效率高”或“總功大，機械效率低”。（2）當總功一定時，機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高；（3）當有用功一定時，機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高；（4）當額外功一定時，機械所做的總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高。0404典例分析考點1\o"12.1杠桿"杠桿【典例1】（2023?天心區(qū)校級模擬）如圖所示，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，在這個過程中，力F的大小將（）A．變小 B．不變 C．變大 D．先變大后變小【答案】C【解答】解：如圖所示：在杠桿緩慢由A到B的過程中，動力臂OA（即拉力F的力臂）不變，阻力G的大小不變，而阻力臂L（即重力G的力臂）卻逐漸增大；由杠桿的平衡條件知：F?OA＝G?L，當OA、G不變時，L變大，那么F也變大，即拉力F在這個過程中逐漸變大。故選：C。【典例2】（2023?岳陽二模）如圖甲、乙所示，是某人分別用兩種方式挑著同一物體行走時的情景，小強看后感到疑惑：改變物體的位置，人用的力更大了嗎？于是想用實驗的方法一探究竟。他要探究的問題是：在杠桿平衡的情況下（）A．動力和阻力一定時，動力臂和阻力臂的關系 B．動力臂和阻力臂一定時，動力和阻力的關系 C．動力和阻力臂一定時，動力臂和阻力的關系 D．阻力和動力臂一定時，動力和阻力臂的關系【答案】D【解答】解：小強想探究的是改變物體的位置，人用的力變化情況，其中改變物體的位置，就會改變阻力臂的大小，人用的力就是動力的大小，所以他要探究的問題是阻力和動力臂一定時，動力和阻力臂的關系，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！镜淅?】（2023?姑蘇區(qū)校級二模）如圖所示，釣魚竿可以看作一個費力（省力/費力/等臂）杠桿，其支點在釣魚竿與小明右手（左手/右手）的接觸處，若要更加省力，則小明應該增大（增大/減?。﹥芍皇种g的距離?！敬鸢浮抠M力；右手；增大?！窘獯稹拷猓喝鐖D，在使用釣魚竿時，其支點在釣魚竿與小明右手的接觸處，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，要使釣起魚時所用的力小一些，由杠桿平衡條件：F1×L1＝F2×L2，要使動力減小，在阻力和阻力臂不變的條件下，增大動力臂，即應使釣魚者兩只手之間的距離增大一些。故答案為：費力；右手；增大?！镜淅?】（2023?清原縣三模）圖甲是一個菜餡擠水器，其上部手柄在使用時是一個杠桿，圖乙是其簡化的示意圖，O為支點，F2是使用菜餡擠水器時B點受到的阻力。請在圖乙中畫出作用在A點的最小動力F1的示意圖及阻力臂l2?！敬鸢浮俊窘獯稹拷猓焊鶕軛U的平衡條件，要想找到最小力就要找到最長的力臂，連接支點O與作用點A，OA即為最長力臂，力臂始終與力的作用線垂直，從而找到最小力；從點O向F2的作用線作垂線，垂線段長即為阻力臂L2，作圖如下：【典例5】（2023?蚌山區(qū)模擬）甲、乙兩位同學一起做探究杠桿平衡條件的實驗，以杠桿中點為支點，如圖1、如圖2所示。（1）實驗過程中應將杠桿調節(jié)到水平位置平衡，這樣做的目的是為了消除杠桿自重對實驗的影響和便于測量力臂；若杠桿右端低左端高，為使其在水平位置上靜止，應將左端的平衡螺母向端調節(jié)左（填“左”或“右”）。（2）如圖3所示，杠桿在水平位置平衡，記錄數據。根據這一次實驗數據，甲同學立即分析得出杠桿的平衡條件，這種做法的不足是：僅憑一次實驗的數據得出的結論具有偶然性。（3）如圖所示，乙同學設計了兩種實驗方案：第一種彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數為F1；第二種彈簧測力計傾斜拉，其讀數為F2，在同等條件下，兩次彈簧測力計讀數F1＜F2（填“＜”、“＝”或“＞”），原因是：F2力臂變?。?）杠桿在生活中有很多應用。現欲使如圖所示的靜止蹺蹺板發(fā)生轉動，小女孩乙可采取的做法是向遠離支點方向移動。【答案】見試題解答內容【解答】解：（1）當在杠桿上掛物體時，杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂，同時消除了杠桿自重對杠桿平衡的影響；在調節(jié)杠桿平衡時，杠桿右端低左端高，要使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向左端調節(jié)；（2）只有一次實驗總結實驗結論是不合理的，一次實驗很具有偶然性，要多進行幾次實驗，避免偶然性；（3）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此第一種實驗方案更方便，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，能從杠桿上直接讀力臂；因為第一方案的動力臂要大于第二種方案的動力臂，根據杠桿的平衡條件，在阻力和阻力臂都相同的情況下，動力臂越大的越省力，F2力臂變小，所以，F1小于F2；（4）要使翹翹板轉動，可采取的做法是：男孩不動，女孩向遠離支點方向移動（或者女孩不動，男孩向靠近支點方向移動；或者女孩不動，男孩蹬地，減小男孩對蹺蹺板的壓力）。故答案為：（1）便于測量力臂；左；（2）僅憑一次實驗的數據得出的結論具有偶然性；（3）＜；F2力臂變?。唬?）向遠離支點方向移動?！镜淅?】（2023?雙峰縣一模）如圖所示，小明為了熟練掌握老師講解的物理知識，自制了一輕質杠桿，把一邊長為10cm、重60N的正方體G1用細繩拴在杠桿一端的A點，OA＝20cm；把重為20N的G2放在杠桿另一邊的C點，OC＝10cm，此時杠桿水平平衡；后用一水平拉力F＝2N，使G2勻速向右運動，經過12.5s后，可使G1對地面的壓力恰好為0。求：（1）開始時，杠桿水平平衡，細繩上的拉力F1多大？（2）在水平拉力作用下，G2向右運動的速度是多少？（3）水平拉力所做的功和功率是多少？【答案】見試題解答內容【解答】解：（1）根據杠桿的平衡條件可得F1×OA＝G2×OC，即F1×20cm＝20N×10cm，解得F1＝10N；（2）G1對地面的壓力恰好為0時，設G2向右移動的距離是L，則G1×OA＝G2×（OC+L），即60N×20cm＝20N×（10cm+L），解得L＝50cm，G2向右運動的速度v＝＝＝4cm/s；（3）拉力做功W＝FL＝2N×0.5m＝1J，拉力做功的功率P＝＝＝0.08W；答：（1）細繩上的拉力F110N；（2）G2向右運動的速度是4cm/s；（3）水平拉力所做的功和功率分別是1J和0.08W?？键c2\o"12.2滑輪"滑輪【典例7】（2023?盱眙縣一模）如圖所示使用下列三個裝置分別用F1、F2、F3勻速提起同樣的重物，不計滑輪的重力和摩擦，則F1、F2、F3的大小關系為（）A．F1＜F3＜F2 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F2＝F3【答案】A【解答】解：不計滑輪的重力和摩擦且不計繩重的情況下；左邊的滑輪是動滑輪，能夠省一半的力，故F1＝；中間的滑輪是動滑輪，F2作用在動滑輪的軸上，費一倍的力，則F2＝2G；右邊的滑輪是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力，故F3＝G；所以，F1＜F3＜F2。故選：A。【典例8】（2023?延津縣三模）如圖手中拿的四種工具你都認識嗎？關于四種工具下列說法正確的是（）A．扳手在擰螺絲時，手握的地方越靠近螺絲，越省力 B．螺絲刀在擰螺絲時，是一個費力輪軸 C．電鉆的鉆頭屬于簡單機械中的斜面，螺紋越密集，越省力 D．用羊角錘拔釘子時，羊角錘屬于一個省距離杠桿【答案】C【解答】解：A、根據動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂可知，阻力和阻力臂一定，動力臂越長，動力會越小，所以扳手在擰螺絲時，手握的地方越遠離螺絲，越省力，故A錯誤；B、螺絲刀在使用時繞中心軸轉動，所以屬于輪軸，輪軸是杠桿的一種變形；它的手柄相當于輪，金屬桿相當于軸，其輪半徑和軸半徑分別為動力臂和阻力臂，在使用螺絲刀擰螺絲時，由于動力臂大于阻力臂，所以使用螺絲刀擰螺絲可以省力，故B錯誤；C、電鉆的鉆頭屬于簡單機械中的斜面，螺紋越密集，越省力，故C正確；D、用羊角錘拔釘子時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故D錯誤。故選：C?！镜淅?】（2023?梅州一模）如圖所示，一位體重為600N的學生，利用定滑輪提起重力為200N的物件，定滑輪本質上是等臂杠桿（選填“等臂”、“省力”或“費力”），該學生利用此裝置能提起最大物件的重力為600N，他向右行走時，物件勻速上升，繩子拉力F將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”），繩子不斷裂，不計繩重和滑輪摩擦?！敬鸢浮康缺?；600；不變【解答】解：定滑輪本質上是等臂杠桿，該學生利用此裝置能提起最大物件的重力等于他自身的重力，為600N，他向右行走時，物件勻速上升，繩子拉力F將不變。故答案為：等臂；600；不變?！镜淅?0】（2023?灞橋區(qū)校級三模）建筑工人在A處，使用如圖所示的滑輪組提升物體，試在圖中畫出最省力的繞線方法?！敬鸢浮俊窘獯稹拷猓河蓤D可知，繩子端拉力方向向上，要畫出最省力的繞線方法，則繩子首先系在動滑輪的上掛鉤上，然后依次繞過定滑輪、動滑輪，最終由3根繩子承擔物重，如右圖所示：考點3\o"12.3機械效率"機械效率【典例11】（2023?新吳區(qū)二模）用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖像如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．拉力F為350N B．動滑輪重為50N C．繩子自由端移動的速度為0.5m/s D．該滑輪組的機械效率為83.3%【答案】B【解答】解：A．由圖乙可知，在20s內拉力F做的功：W總＝6000J，由圖甲可知，滑輪組繩子的有效股數n＝2，則物體M沿豎直方向勻速提升10m時，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×10m＝20m，由W總＝Fs可得，拉力：F＝＝＝300N，故A錯誤；B．忽略繩重及摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×300N﹣550N＝50N，故B正確；C．繩子自由端移動的速度：v＝＝＝1m/s，故C錯誤；D．拉力做的有用功：W有＝Gh＝550N×10m＝5500J，滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%≈91.7%，故D錯誤。故選：B?！镜淅?2】（2023?雨城區(qū)校級模擬）在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力將重G＝600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L＝6m，斜面高h＝1.5m，斜面的機械效率η＝60%。下列敘述中正確的是（）A．小孫推動貨物所用推力大小為150N B．若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大 C．貨物受到斜面的摩擦力大小為250N D．若h不變、減小L，則斜面的機械效率將升高【答案】D【解答】解：A、有用功W有用＝Gh＝600N×1.5m＝900J，總功W總＝＝＝1500J，小孫推動貨物所用推力F推＝＝＝250N，故A錯誤；B、滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，若增大推行速度，貨物對斜面的壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變，則貨物受到的摩擦力將不變，故B錯誤；C、額外功W額外＝W總﹣W有用＝1500J﹣900J＝600J，貨物受到斜面的摩擦力f＝＝＝100N，故C錯誤；D、若h不變、減小L，物體對斜面的壓力減小，斜面對物體的摩擦力減小，額外功減小，有用功不變，根據W總＝W有用+W額外可知，總功減小，根據η＝可知斜面的機械效率將升高，故D正確。故選：D。【典例13】（2023?杜爾伯特縣二模）（1）如圖所示，是汽車進行風洞實驗，將汽車固定在風洞中，用吹風機對著汽車高速送風，汽車相對于風洞中的空氣是運動（選填“運動”或“靜止”）的，此時汽車下方氣體對汽車的壓強大（選填“上方”或“下方”）。（2）如圖，小明將一個重為200N的小車以0.2m/s的速度從斜面底端勻速拉到斜面頂端，沿斜面向上的拉力為120N，小車沿斜面移動的距離s＝2m，上升的高度h＝1m。在此過程中拉力的功率為24W，斜面的機械效率為83.3%（保留一位小數），摩擦力大小為20N?！敬鸢浮浚?）運動；下方；（2）24；83.3%；20。【解答】解：（1）以風洞中的空氣為參照物，汽車相對于風洞中的空氣的位置發(fā)生了改變，所以汽車是運動的；風高速吹來時，因車身的形狀是“上凸下平”的，在相同時間內空氣通過汽車上方的路程大，根據流體壓強和流速的關系可知，汽車上方的空氣流速大、壓強小，而汽車下方的空氣流速小、壓強大。（2）解：拉力的功率：P＝＝＝Fv＝120N×0.2m/s＝24W；克服物體重力做的有用功：W有＝Gh＝200N×1m＝200J，拉力做的總功：W總＝Fs＝120N×2m＝240J，斜面的機械效率：η＝＝≈83.3%；克服摩擦力做的額外功：W額＝W總﹣W有＝240J﹣200J＝40J，由W額＝fs可得，摩擦力：f＝＝＝20N。故答案為：（1）運動；下方；（2）24；83.3%；20?！镜淅?4】（2023?新北區(qū)校級一模）圖甲是某居民樓前的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時所用力的大小，小紅和小華進行了探究。她們從斜面底端A點沿斜面確定了相距1m處的B點。（g取10N/kg）（1）選用車輪與輪椅相同材質、花紋的小車為研究對象，進行了如下操作：①正確使用彈簧測力計，測出小車重為2.0N；斜面的高為0.09m②將校零的彈簧測力計與斜面平行放置，然后沿斜面方向勻速拉動小車，如圖乙所示，彈簧測力計示數為0.3N；③計算出將小車從A點拉到B點的過程中，拉力所做的功為0.3J；利用斜面將小車從水平地面提升到B點時的機械效率為60%。（2）在小車上逐漸添加重物，測出小車的總重G，測出沿斜面勻速拉動小車需要的力，計算出小車從A點到B點拉力所做的總功W1；重力做的有用功為W2。通過多組數據作出W1和W2與小車總重G的關系圖像，分別如圖丙中的線段a和b；①由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重無關（選填“有關”或“無關”）。②若這位母親和所坐的輪椅總質量為80kg，則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，力的大小為120N?！敬鸢浮浚?）②勻速；0.3；③0.3；60%；（2）①無關；②120【解答】解：（1）②探究斜面機械效率的實驗中，需沿斜面方向勻速拉動小車，這樣操作時彈簧測力計示數穩(wěn)定；由圖可知，測力計的分度值為0.02N，指針指在0.3N處，所以彈簧測力計示數為0.3N；③將小車從A點拉到B點的過程中，拉力做的功為W總＝Fs＝0.3N×1m＝0.3J；由乙圖可知，斜面的高度為h＝0.09m，利用斜面將小車從水平地面提升到B點時所做的有用功為W有用＝Gh＝2.0N×0.09m＝0.18J，機械效率為η＝＝×100%＝60%；（2）①從圖像讀出當小車的總重G增大到5N時，拉小車從A點到B點所做的功W1＝0.75J，豎直向上將小車從水平地面提升到B點所做的功W2＝0.45J，利用斜面將小車從水平地面提升到B點時的機械效率為η′＝＝×100%＝60%，由于η′＝η，所以由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重無關；②這位母親和所坐的輪椅總重力為G總＝m總g＝80kg×10N/kg＝800N，中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，從A點到B點所做的有用功為：W有用′＝G總h＝800N×0.09m＝72J，由η＝得，中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，從A點到B點所做的總功為：W總′＝＝＝120J；由W＝Fs得，推力的大小為F′＝＝＝120N。故答案為：（1）②勻速；0.3；③0.3；60%；（2）①無關；②120?！镜淅?5】（2023?南皮縣校級模擬）小熊在課外實踐活動中，用如圖甲所示的滑輪組勻速拉動放在樹下一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從100N開始逐漸增加，每次物體被拉動的距離均為1m。根據測量結果畫出了該滑輪組機械效率與物體受到摩擦力大小變化的關系圖象，如圖乙所示。若不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，求：（1）由圖乙可知，當物體受到的摩擦力為100N時，求：動滑輪的重力？（2）當滑輪組的機械效率為75%，物體以0.1m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率是多大？（3）當物體與地面的摩擦力為1500N時，體重為500N的小熊豎直向下拉繩，還能用此滑輪組拉動物體嗎？用計算結果說明?！敬鸢浮浚?）動滑輪的重力為100N；（2）當滑輪組的機械效率為75%，物體以0.1m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率是30W；（3）當物體與地面的摩擦力為1500N時，體重為500N的小熊豎直向下拉繩，不能用此滑輪組拉動物體?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，當物體受到的摩擦力當f1＝100N時，滑輪組機械效率η1＝50%，通過滑輪組拉動水平面上的物體，則有用功：W有用1＝f1s，由題知，不計繩重及繩與滑輪間的摩擦，則額外功：W額外＝G動s，則總功：W總1＝W有用1+W額外＝f1s+G動s，所以，η1＝＝＝＝＝50%，解得動滑輪重：G動＝100N；（2）當η2＝75%時，不計繩重及繩與滑輪間的摩擦，此時滑輪組的機械效率：η2＝＝＝＝＝75%，解得此時的摩擦力：f2＝300N；則滑輪組的有用功率：P有＝＝＝f2v＝300N×0.1m/s＝30W；（3）由圖可知，n＝3，不計繩重及繩與滑輪間的摩擦，當f3＝1500N時，拉動物體需要的拉力：F3＝（f3+G動）＝（1500N+100N）≈533N，小熊的重力為500N，根據力的作用是相互的，所以小熊給繩子的最大拉力等于其重力為500N，小于533N，故不能用此滑輪組拉動物體。答：（1）動滑輪的重力為100N；（2）當滑輪組的機械效率為75%，物體以0.1m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率是30W；（3）當物體與地面的摩擦力為1500N時，體重為500N的小熊豎直向下拉繩，不能用此滑輪組拉動物體。0505鞏固訓練1．（2024?邵東市模擬）下列由做飯所聯(lián)想到的物理知識中，錯誤的是（）A．炒菜用的鍋鏟是省力杠桿 B．切肉前先磨刀，是為了在壓力相同時減小受力面積，壓強增大 C．高壓鍋是利用水的沸點隨氣壓增大而升高的原理制成的 D．在操場滾動的足球最終停下是因為力改變了足球的運動狀態(tài)【答案】A【解答】解：A、炒菜用的鍋鏟食指接觸的位置是支點，手腕后部接觸位置為施力點，在使用過程中動力臂小于阻力臂，所以是費力杠桿，故A錯誤；B、由p＝可知，切肉前先磨刀是在壓力相同時減小受力面積，增大壓強，故B正確；C、水的沸點隨氣壓增大而升高，高壓鍋就是利用這一原理制成的，故C正確；D、在操場滾動的足球最終停下，足球由運動變?yōu)殪o止，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)，故D正確。故選：A。2．（2023?柳州一模）如圖是古代戰(zhàn)爭中的“大炮”——拋石機，能將石頭拋得很遠。它實際上是一個（）A．滑輪組 B．省力杠桿 C．等臂杠桿 D．費力杠桿【答案】D【解答】解：由圖可見，拋石機在力的作用下繞固定點轉動，因此它是一個杠桿；并且動力臂明顯比阻力臂短，因此是一費力杠桿，好處是省距離，人手移動很短的距離，石塊就會移動很大的距離，從而可以用它把大石塊拋出去，打擊遠處的敵人。故選：D。3．（2023?獲嘉縣校級模擬）用四只完全相同的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，勻速提升等重的鉤碼，不計繩重和摩擦，下列說法中正確的是（）A．甲較省力且機械效率較高 B．乙較省力且機械效率較高 C．兩個滑輪組省力程度不同，機械效率相同 D．兩個滑輪組省力程度相同，機械效率不同【答案】C【解答】解：由圖知，甲由2段繩子承擔物重，所以F甲＝（G+G動），乙由3段繩子承擔物重，所以F乙＝（G+G動）；所以乙較省力；不計繩重和摩擦力，根據η＝×100%＝×100%＝×100%，G和G動相同，所以兩個滑輪的機械效率相等。故選：C。4．（2023?姑蘇區(qū)校級一模）如圖所示，小州分別使用甲、乙、丙三種機械勻速提升物體M（繩長不變），測得物體M所受重力和拉力如表所示，則下列說法中正確的是（）GMF甲F乙F丙9N10N10N10NA．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，丙圖中機械最省力 B．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，乙圖和丙圖中機械都能省力 C．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，它們的機械效率均相等 D．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，甲圖中的機械效率最大【答案】D【解答】解：A、從圖中信息可知，甲不省力，乙和丙所使用的拉力相同，故乙和丙圖中機械省力效果相等，故A錯誤。B、使用甲、乙、丙圖中的三種機械時，由表中數據可知，在乙圖和丙圖的機械應用中并沒有省力，B選項錯誤。CD、甲機械為定滑輪，且s＝h，則使用時的機械效率：η甲＝＝＝＝90%，乙機械為動滑輪，且s＝2h，則使用時的機械效率：η乙＝＝＝＝45%，丙機械為斜面，使用時的機械效率：η丙＝＝＝45%，故甲的機械效率最大，故C錯誤，D正確。故選：D。5．（2023?蘇州模擬）如圖所示，一個重G＝20N的物體在拉力F的作用下被勻速提升了20cm。若不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力F及其向上移動的距離s分別為（）A．F＝10N，s＝20cm B．F＝10N，s＝40cm C．F＝20N，s＝20cm D．F＝20N，s＝40cm【答案】B【解答】解：由圖知，使用的是動滑輪，不計滑輪重和摩擦，則拉力F＝G＝×20N＝10N；拉力端向上移動的距離：s＝2h＝2×20cm＝40cm。故選：B。6．（2023?梧州二模）如圖所示是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。下列說法正確的是（）A．刀刃很薄可以增大壓力 B．刀刃很薄可以減小壓強 C．甘蔗放在a點比b點更易被切斷 D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力【答案】C【解答】解：AB、刀刃很薄是通過減小受力面積來增大壓強的，故AB錯誤；C、由圖知，甘蔗放在a點比b點時的阻力臂更小，而甘蔗對鍘刀的阻力一定，根據杠桿的平衡條件可知，動力會越小，更易被切斷，故C正確；D、由圖知，手沿F1方向用力比沿F2方向用力時的動力臂小，根據杠桿平衡條件可知，動力大（即費力），故D錯誤。故選：C。7．（2023?夏邑縣模擬）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉?！吧铩贝髱熒斐鼋〈T的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實啊，你的前臂就是物理學中的一根杠桿?！币韵聦τ谶@根杠桿在提起重物的過程中，分析不合理的是（）A．前臂杠桿的支點O在肘關節(jié)處 B．肱二頭肌給橈骨的力是動力 C．重物自身的重力是阻力 D．前臂是一根費力杠桿【答案】C【解答】解：（1）用手向上提物體時，人的前臂相當于一個杠桿，肱二頭肌給橈骨的力F1是動力，重物給前臂的壓力F2是阻力，杠桿圍繞肘關節(jié)轉動，因此支點O在肘關節(jié)處，故AB正確，C錯誤；（2）用手向上提物體時，動力臂小于阻力臂，因此前臂是一根費力杠桿，費力省距離，故D正確。故選：C。8．（2023?福田區(qū)模擬）如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．動滑輪重為40N B．繩子自由端移動的速度為0.5m/s C．拉力做功功率為300W D．該滑輪組的機械效率為83.3%【答案】C【解答】解：AC．由圖甲可知n＝2，則物體M沿豎直方向勻速提升10m時，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×10m＝20m，由圖乙可知，在20s內拉力F做的功：W總＝6000J，由W總＝Fs可得，繩子自由端的拉力為：F＝＝＝300N，忽略繩重及摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×300N﹣550N＝50N，拉力做功的功率為：P＝＝＝300W，故A錯誤，C正確；B．繩子自由端移動的速度：v＝＝＝1m/s，故B錯誤；D．所做的有用功：W有＝Gh＝550N×10m＝5500J，滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%≈91.7%，故D錯誤。故選：C。9．（2023?大連模擬）如圖輕桿（不計杠桿重力），O為支點，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法，正確的是（）A．圖甲位置，僅增加物重，則拉力變化量與物重變化量之比為3：1 B．圖甲位置時，拉力大小為15N C．該杠桿與鑷子類型相同 D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變【答案】D【解答】解：A、圖甲位置時，原來杠桿平衡，則有F×OB＝G×OA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，若僅增加物重，杠桿再次平衡時，有（F+ΔF）×OB＝（G+ΔG）×OA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，②﹣①可得：ΔF×OB＝ΔG×OA，所以，＝＝，即拉力的變化量與物重的變化量之比為1：3，故A錯誤；B、已知物重為30N，圖甲位置時，OA：AB＝1：2，且動力臂為OB，阻力臂為OA；由杠桿平衡條件可得：F×OB＝G×OA，則拉力：F＝＝＝10N，故B錯誤；C、根據圖甲可知，動力臂大于阻力臂，因此該杠桿為省力杠桿；而鑷子使用時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，因此它們的類型不同，故C錯誤；D、如圖乙，保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，其力臂如圖所示：OB′為動力臂，OA′為阻力臂，阻力不變?yōu)镚，因為ΔOA′A∽ΔOB′B，所以OA′：OB′＝OA：OB＝1：3，由杠桿平衡條件可得F′×OB′＝G×OA′，則F′＝＝＝10N；由此可知保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力大小不變，故D正確。故選：D。10．（2023?桂平市二模）小明體重為500N，雙腳與地面接觸面積為0.05m2，用如圖所示的滑輪組將重為600N的物體勻速提升了1m，用時10s。拉動過程中小明對繩子的拉力為400N，若不計繩重與摩擦，則（）A．在勻速提升物體的過程中，拉力做功的功率為40W B．在勻速提升物體的過程中，小明對地面的壓強為104Pa C．使用該滑輪組，小明最多能提起800N的物體 D．不管提起多重的物體，該滑輪組的機械效率總是75%【答案】C【解答】解：A、由圖可知n＝2，繩重自由端移動的距離：s＝2h＝2×1m＝2m，拉力做的總功：W總＝Fs＝400N×2m＝800J，拉力做功的功率：P＝＝＝80W，故A錯誤；B、人向下拉繩子時，繩子也會對人施加向上的拉力，則人對地面的壓力：F壓＝G人﹣F＝500N﹣400N＝100N，則工人對地面的壓強：p＝＝＝2×103Pa．故B錯誤；C、由圖可知n＝2，不計繩重與摩擦，F＝（G+G動）可得，動滑輪重力：G動＝2F﹣G＝2×400N﹣600N＝200N，使用該滑輪組提升重物時，工人的最大拉力等于其重力，即F大＝G人＝500N，不計繩重及摩擦，由F＝（G+G動）得，提升物體的最大重力：G大＝nF大﹣G動＝2×500N﹣200N＝800N．故C正確；D、不計繩重與摩擦，動滑輪的重力不變，額外功不變，提起物體的重力越大，做的有用功越多，有用功在總功中所占的比例越大，則滑輪組的機械效率越大，因此該滑輪組的機械效率不總是75%，故D錯誤。故選：C。11．（2023?孝義市三模）圖甲是我國科技含量最高的特大型公、鐵兩用斜拉索橋梁——蕪湖長江大橋。將大橋的結構進行簡化，取其部分可抽象成如圖乙所示的模型，其他因素不變，如果只把拉索與橋塔的固定點上移，則可以（）A．增加動力 B．減小阻力 C．增加動力臂 D．增加阻力臂【答案】C【解答】解：由圖可知，若增加塔橋的高度，即增加了支點O到鋼索拉力（即動力）F1的距離，即增大了拉力的力臂L1，根據杠桿平衡條件可知，在阻力和阻力臂不變的情況下，拉力的力臂越大，拉力越小即橋對鋼索的拉力就越小，故C正確，ABD錯誤‘故選：C。12．（2023?鎮(zhèn)雄縣一模）一個杠桿的動力臂與阻力臂之比為4：1，則該杠桿是省力杠桿，動力與阻力之比是1：4。若此杠桿受到的阻力是60N，則當動力為15N時，杠桿處于平衡狀態(tài)?！敬鸢浮恳娫囶}解答內容【解答】解：動力大于阻力臂，則該杠桿為省力杠桿?！逨1L1＝F2L2∴即∴F1＝15N答案為：省力，1：4，15N。13．（2023?長春模擬）如圖所示，工人師傅用沿斜面向上1000N的推力，將重為2000N的物體從斜面底端勻速推至斜面頂端。已知斜面長4m，高1.5m，則此過程中的有用功為3000J，斜面的機械效率為75%?！敬鸢浮?000；75%?！窘獯稹拷猓捍诉^程所做有用功為：W有＝Gh＝2000N×1.5m＝3000J；所做總功為：W總＝Fs＝1000N×4m＝4000J；故機械效率為：η＝＝＝75%；故答案為：3000；75%。14．（2023?海陵區(qū)校級三模）如圖甲所示為桔槔，是古代農用工具。橫長桿的一端懸掛重石，另一端用繩子與汲器（提水的容器）相連。當不提水時，橫長桿的懸掛重石端位置較低，橫長桿的汲器端位置較高當要提水時，人用力將汲器往下壓，使汲器下降到水面下并讓水流入汲器（同時捆綁重石的那端位置上升），當汲器裝滿水后，人向上拉動繩子，就可讓懸掛重石端的位置下降，同時將汲器中的水提升。我們建立如圖乙模型來研究桔槔：假設橫長桿為一個筆直的輕質杠桿，繩子與橫長桿的連接點到支點的距離L1為1m，重石的懸掛點到支點的距離L2為2m，未裝水的汲器的重力為10N。繩子的重力忽略不計（g取10N/kg）。（1）使用桔棒提水時，能夠省力，不能省功（選填“也能”或“不能”）；（2）文中“人用力將汲器往下壓（汲器未接觸水面）”的過程中，若勻速豎直下壓，此時該力大小將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（3）根據桔棒的理想模型分析，為實現不提水時，桔棒的重石端位置較低（接觸地面），重石至少0.5kg；（4）若裝滿水后汲器的重力為150N，重石的質量為3kg，根據桔棒的理想模型，通過計算分析，人勻速向上提裝滿水的汲器，借用桔穆提和直接用手提相比可省力60N，【答案】（1）不能；（2）不變；（3）0.5；（4）60?！窘獯稹拷猓海?）由功的原理可知，使用桔槔提水時，能夠省力，但不能省功；（2）文中“人用力將汲器往下壓”的過程中，若勻速豎直下壓，根據相似三角形的知識可知阻力臂和動力臂之比不變，阻力不變，根據杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知此時該力將不變；（3）根據杠桿平衡條件可知為實現不提水時，桔槔的重石端位置較低（接觸地面），應滿足的條件是G重石L2＞G汲器L1；則G重石＞＝＝5N，m重石＞＝0.5kg；（3）人直接勻速向上提裝滿水的汲器時，汲器處于平衡狀態(tài)，受到的拉力和汲器的重力是一對平衡力，則此時人施加的拉力F1＝G1＝150N；人借用桔槔勻速向上提裝滿水的汲器時，設人施加的拉力為F2，此時汲器受到豎直向下的重力和豎直向上人施加的拉力、繩子的作用力處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可得：G1＝F2+F繩，則F繩＝G1﹣F2，由杠桿的平衡條件可得：G重石L2＝F繩L1，即G重石L2＝（G1﹣F2）L1，則3kg×10N/kg×2m＝（150N﹣F2）×1m，F2＝90N；則借用桔槔提和直接用手提相比省的力：ΔF＝F1﹣F2＝150N﹣90N＝60N。故答案為：（1）不能；（2）不變；（3）0.5；（4）60。15．（2023?丹東校級二模）在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小彤用同一滑輪組進行了三次實驗如圖所示，實驗數據記錄如表：次數物重/N物體上升距離/cm測力計示數/N測力計上升距離/cm機械效率/%12100.83083.324101.53088.936102.230（1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升。（2）表格中第3次實驗的機械