专题六 简单机械【考点清单】-2024-2025学年九年级科学上学期期中考点大串讲（浙教版）

专题六 简单机械 一、杠杆 一、杠杆 1.认识杠杆 一根硬棒，在 的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的，也可以是 或其他形状，如图所示是生活中常见的几种杠杆。 撬棒 羊角锤 镊子 指甲刀 杠杆在使用中有力作用在杠杆上，因此，杠杆是受力物体，将力作用于杠杆的物体是施力物体。 2.杠杆五要素 五要素 物理含义及表示方法 图示 支点 杠杆绕着转动的点，用“O”表示 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 3.杠杆作图 （1）力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步：确定支点O 先假设杠杆转动，则杠杆上相对静止的点即为支点 第二步：确定动力和阻力的作用线 从动力、阻力作用点沿力的方向分别画直线或反向延长线即动力、阻力的作用线 第三步：画出动力臂和阻力臂，并标注 从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称 （3）已知力臂画力 步骤 画法 图示 第一步：确定力的作用线 根据动力作用线必然经过动力臂的末端点(支点O是动力臂的起始端点)并且与动力臂垂直，画一条经过动力臂末端点且垂直于动力臂的直线，这就是动力作用线 第二步：确定力的作用点 动力必然作用在杠杆上，所以动力作用 线与杠杆的交点就是动力作用点 第三步：画出力的方向，并标注 动力与阻力使杠杆转动的方向相反，而该杠杆的阻力F₂使杠杆逆时针转动,则动力F₁应使杠杆顺时针转动,即F₁的方向向下 二、杠杆平衡条件 1.杠杆平衡 当杠杆处于 或 时，说明杠杆处于平衡状态。 2.杠杆的平衡条件 杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示： 3.杠杆最小力作图 要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。如图乙所示，当力的作用点在B点，且力垂直于OB，方向向上时，动力臂最大，动力最小。 在求解最小力问题时，我们不能受思维定式的影响，只想到F要作用在AO段，出现如图丙所示的错误。实际上，在讨论杠杆中的最小力问题时，如果力的作用点没有预先设定，可以在杠杆上任意处选择。 三、生活中的杠杆 1.杠杆的分类 根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆.不同的杠杆可以满足人们不同的需求. 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 二、滑轮 一、定滑轮和动滑轮 1.认识定滑轮和动滑轮 （1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图所示。 （2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图所示。 2.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 作用分析 定滑轮 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力 二、滑轮组 1.滑轮组 定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。 3.滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数 根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法 滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 三、斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 三、机械效率 一、有用功、额外功各总功 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功：在上面的实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有 。 (2)额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们 。 (3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总= 。 (4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。 2.三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 若不计摩擦：W额=G杆·h杆 若不计绳重及摩擦：W额=G动h W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 三者关系 W总=W有+W额 二、机械效率 1.使用机械时额外功不可避免 使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。 2.机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 3.机械效率的计算 机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下： 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 4.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦 1. （2023秋•西湖区校级期中）如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　） A．40% B．50% C．80% D．100% 2. （2023秋•西湖区校级期中）如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动.甲是较早的开关，现在逐渐被乙这种开关取代，由于在按压开关时，相当于一个杠杆，如果按压开关的力较大，极易损坏，乙开关不容易被损坏的根本原因是（　　） A．可以增大阻力臂，减小动力作用点移动的距离 B．可以减小动力臂，减小动力作用点移动的距离 C．可以增大动力臂，使按压开关的力变小 D．可以减小阻力臂，减小动力做的功 3. （2023秋•西湖区校级期中）如图甲为工人师傅用滑轮组提升重物的装置示意图，已知动滑轮和水桶总重20N，将重为160N的水以0.2m/s的速度匀速提起，所用时间为20s，此过程工人拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．工人的拉力为200N B．工人做功的功率为100W C．绳子自由端移动的距离为4m D．该装置的机械效率为80% 4. （2023秋•上城区校级期中）为了探究影响斜面机械效率的因素，准备了三个质量不同的木块、三条长度相同但粗糙程度不同的长木板、刻度尺等器材。请回答下列问题。 测量次数 物重G/N 斜面高h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η 1 1.5 0.1 0.6 0.4 0.15 0.24 62.5% 2 3 0.1 1.2 0.4 0.3 0.3 62.5% 3 6 0.1 2.4 0.4 0.6 0.96 62.5% （1）除题中所给器材，完成该实验还需添加的测量器材是 。 （2）小金利用三个质量不同的木块和一块长木板，设计了如图所示的实验装置，并按图正确完成了实验，相关实验数据和计算结果如上表所示。分析实验过程和数据，可知该实验是在探究斜面机械效率与 的关系，第3次实验中物体受到的摩擦力为 N。 （3）利用本次实验器材，还可以探究斜面机械效率与 的关系。 5. 如图所示，将长为1.2米的轻质木棒（重力忽略不计）平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体，在B端挂一个重为G的物体。 （1）若G＝30牛，台面收到木棒的压力为多少？ （2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于多少？ （3）若B端挂物体后，木棒仍在水平台面上保持静止，则G的取值范围为多少？ 1. （2023秋•兰溪市期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一重物（不计绳重和摩擦），沿水平方向匀速运动相同的距离。下列说法中正确的是（　　） A．F1所做的额外功多 B．F1＜F2，F2移动距离多 C．两装置的机械效率相同 D．F1＞F2，F1移动距离多 2. （2023秋•婺城区校级期中）如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示位置缓慢提起至虚线位置的过程中（　　） A．F的力臂变小，F的大小变大 B．F的力臂变大，F的大小变小 C．重力G与它的力臂乘积保持不变 D．重力G与它的力臂乘积变大 3. （2023秋•新昌县校级期中）如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，物体运动速度为1米/秒。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则下列说法错误的是（　　） A．A处的拉力大小为45N B．动滑轮重力为15N C．水平拉力F做功的功率为60瓦 D．滑轮组的机械效率是75% 4. （2023秋•临平区期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一个重为G的物体沿水平方向匀速运动相同的距离s，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．有用功都是Gs B．F1做的功是F1s C．F1＜F2 D．F2移动距离大于F1移动距离 5. （2023秋•杭州期中）人体中有不少骨构成了杠杆，仰卧起坐时，大体可以看成杠杆，如图，O为支点，肌肉的拉力F为动力，在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （变大/不变/变小）。重为500N的同学在1min内做了40次仰卧起坐。若该同学上半身的重力约为全身重力的，每次上半身重心上升的高度为0.3m，则她在1min内克服上半身重力做功为 J，克服上半身重力做功的功率为 W。 6. （2023秋•西湖区校级期中）小黄用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。（O点是钢质固定装置的端点，故O点始终保持不动），在不计支点和杠杆的摩擦及空气阻力的情况下。试分析： （1）要使杠杆保持如图平衡，请在图中画出作用在杠杆上的最小力F。 （2）小黄实验时在C点用竖直向上的力拉动杠杆，使挂在杠杆B点的钩码缓缓上升一定的高度，测出相关物理量，算出此时杠杆的效率为η1，然后将钩码移到A点，再次用竖直向上的力拉动杠杆，仍然使钩码上升相同的高度，同理测出相关物理量，算出此时杠杆的效率为η2 比较此时的机械效率η1 η2。（选填“等于”、“小于”或“大于”） 7. （2023秋•椒江区校级期中）如图是铁道检修工用的道钉撬，有关尺寸见图。若在A点竖直向下作用200牛的力，道钉撬对道钉会产生的力为 牛，此情况下该道钉撬属于 杠杆（填“省力”、“费力”或“等臂”）。如果要求在保持手的作用力大小和作用点不变，使道钉撬对道钉的作用力最大，可以采用的方法是： 。 8. （2023秋•温州期中）在一次实验探究活动中，壹壹用如图甲所示的滑轮组将重为2.7牛的物体匀速提升了20厘米，用时2秒，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示。 （1）壹壹做的有用功为 焦。 （2）滑轮组的机械效率为 %。 （3）若改用如图乙所示的斜面来提升物体，请写出一种提高机械效率的方法： 。 9. （2023秋•温州期中）舂（chōng）米，是我国古代就有的一种劳动方式，如图是舂米工具的结构示意图。0为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落入臼（jiù）内击打稻谷。石球重为60牛，不计摩擦和杆重。 （1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。此时舂米工具是一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）为了增加石球的重力势能，可采取的措施是 。 （3）脚竖直向下至少用力F2为 牛，才能将石球抬起。 10. （2023秋•椒江区校级期中）小科用图示装置探究滑轮组的机械效率与什么因素有关，得到的实验数据如下表。 次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.10 1.0 0.30 2 3 0.10 1.4 0.30 71.4% 3 6 0.10 2.5 0.30 80.0% 4 6 0.20 2.5 0.60 80.0% （1）根据表中数据，在图示装置中用笔画线代替绳子画出滑轮组的连接方式。 （2）第一次实验的机械效率一栏为 。（约到小数点后一位） （3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！22 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题六 简单机械 一、杠杆 一、杠杆 1.认识杠杆 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。杠杆可以是直的，也可以是弯的或其他形状，如图所示是生活中常见的几种杠杆。 撬棒 羊角锤 镊子 指甲刀 杠杆在使用中有力作用在杠杆上，因此，杠杆是受力物体，将力作用于杠杆的物体是施力物体。 2.杠杆五要素 五要素 物理含义及表示方法 图示 支点 杠杆绕着转动的点，用“O”表示 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 3.杠杆作图 （1）力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步：确定支点O 先假设杠杆转动，则杠杆上相对静止的点即为支点 第二步：确定动力和阻力的作用线 从动力、阻力作用点沿力的方向分别画直线或反向延长线即动力、阻力的作用线 第三步：画出动力臂和阻力臂，并标注 从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称 （3）已知力臂画力 步骤 画法 图示 第一步：确定力的作用线 根据动力作用线必然经过动力臂的末端点(支点O是动力臂的起始端点)并且与动力臂垂直，画一条经过动力臂末端点且垂直于动力臂的直线，这就是动力作用线 第二步：确定力的作用点 动力必然作用在杠杆上，所以动力作用 线与杠杆的交点就是动力作用点 第三步：画出力的方向，并标注 动力与阻力使杠杆转动的方向相反，而该杠杆的阻力F₂使杠杆逆时针转动,则动力F₁应使杠杆顺时针转动,即F₁的方向向下 二、杠杆平衡条件 1.杠杆平衡 当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 2.杠杆的平衡条件 杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F₁l₁=F₂l₂. 3.杠杆最小力作图 要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。如图乙所示，当力的作用点在B点，且力垂直于OB，方向向上时，动力臂最大，动力最小。 在求解最小力问题时，我们不能受思维定式的影响，只想到F要作用在AO段，出现如图丙所示的错误。实际上，在讨论杠杆中的最小力问题时，如果力的作用点没有预先设定，可以在杠杆上任意处选择。 三、生活中的杠杆 1.杠杆的分类 根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆.不同的杠杆可以满足人们不同的需求. 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 二、滑轮 一、定滑轮和动滑轮 1.认识定滑轮和动滑轮 （1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图所示。 （2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图所示。 2.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 作用分析 定滑轮 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力 二、滑轮组 1.滑轮组 定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。 3.滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数 根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法 滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 三、斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 三、机械效率 一、有用功、额外功各总功 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功：在上面的实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。 (2)额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 (3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。 (4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。 2.三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 若不计摩擦：W额=G杆·h杆 若不计绳重及摩擦：W额=G动h W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 三者关系 W总=W有+W额 二、机械效率 1.使用机械时额外功不可避免 使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。 2.机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 3.机械效率的计算 机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下： 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 4.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦 1. （2023秋•西湖区校级期中）如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　） A．40% B．50% C．80% D．100% 【解答】解： 拉力做的有用功为：W有＝Gh＝100N×2m＝200J； 斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m， 所以绳子末端移动的距离为：s＝nL＝2×5m＝10m， 拉力做的总功为：W总＝Fs＝50N×10m＝500J； 则机械效率为：η100%＝40%。 故选：A。 2. （2023秋•西湖区校级期中）如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动.甲是较早的开关，现在逐渐被乙这种开关取代，由于在按压开关时，相当于一个杠杆，如果按压开关的力较大，极易损坏，乙开关不容易被损坏的根本原因是（　　） A．可以增大阻力臂，减小动力作用点移动的距离 B．可以减小动力臂，减小动力作用点移动的距离 C．可以增大动力臂，使按压开关的力变小 D．可以减小阻力臂，减小动力做的功 【解答】解：甲、乙两种开关均可在力的作用下绕轴转动，符合杠杆原理，因甲力臂小，根据杠杆原理可知力臂越小作用力越大，因此损坏的越快，所以甲较易损坏，而乙可以增大动力臂，使按压开关的力变小，不容易被损坏，故C正确，ABD错误。 故选：C。 3. （2023秋•西湖区校级期中）如图甲为工人师傅用滑轮组提升重物的装置示意图，已知动滑轮和水桶总重20N，将重为160N的水以0.2m/s的速度匀速提起，所用时间为20s，此过程工人拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．工人的拉力为200N B．工人做功的功率为100W C．绳子自由端移动的距离为4m D．该装置的机械效率为80% 【解答】解：ABC．由v可得，20s内水桶上升的高度：h＝vt＝0.2m/s×20s＝4m， 由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×4m＝8m，故C错误； 由图乙可知，20s内拉力做的总功：W总＝800J， 由W＝Fs可得，工人的拉力：F100N，故A错误； 工人做功的功率：P40W，故B错误； D．拉力做的有用功：W有＝Gh＝160N×4m＝640J， 该装置的机械效率：η100%100%＝80%，故D正确。 故选：D。 4. （2023秋•上城区校级期中）为了探究影响斜面机械效率的因素，准备了三个质量不同的木块、三条长度相同但粗糙程度不同的长木板、刻度尺等器材。请回答下列问题。 测量次数 物重G/N 斜面高h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η 1 1.5 0.1 0.6 0.4 0.15 0.24 62.5% 2 3 0.1 1.2 0.4 0.3 0.3 62.5% 3 6 0.1 2.4 0.4 0.6 0.96 62.5% （1）除题中所给器材，完成该实验还需添加的测量器材是 。 （2）小金利用三个质量不同的木块和一块长木板，设计了如图所示的实验装置，并按图正确完成了实验，相关实验数据和计算结果如上表所示。分析实验过程和数据，可知该实验是在探究斜面机械效率与 的关系，第3次实验中物体受到的摩擦力为 N。 （3）利用本次实验器材，还可以探究斜面机械效率与 的关系。 【解答】解：（1）由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、沿斜面的拉力、物块上升的高度、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成测量，因此还需要补充的器材是：弹簧测力计； （2）根据表中的数据，其他条件相同时，改变物重，机械效率不变，说明斜面的机械效率与物重无关； 第3次实验中额外功W额外＝W总﹣W有用＝0.96J﹣0.6J＝0.36J； 物体受到的摩擦力f0.9N； （3）探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系时，采用的是控制变量法，需要控制斜面的倾斜程度相同，改变斜面的粗糙程度；所以实验方案为：将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度，并分别将相同物重的物体沿斜面匀速拉动相同的长度，测出弹簧测力计的示数，就能比较它们的机械效率。 故答案为：（1）弹簧测力计；（2）物重大小；0.9；（3）斜面的粗糙程度。 5. 如图所示，将长为1.2米的轻质木棒（重力忽略不计）平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体，在B端挂一个重为G的物体。 （1）若G＝30牛，台面收到木棒的压力为多少？ （2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于多少？ （3）若B端挂物体后，木棒仍在水平台面上保持静止，则G的取值范围为多少？ 【解答】解：（1）放在水平方形台面上轻质木棒受左右两物体的竖直向下的拉力和台面竖直向上的支持力，即F支持＝F拉力＝2G＝2×30N＝60N； 因为木板对台面的压力和台面对木棒的支持力是一道相互作用力，大小相等，即F压力＝F支持＝60N； （2）此时L左＝1.2m﹣0.3m＝0.9m，L右＝0.3m， 根据杠杆的平衡条件：GA×L左＝GB×L右得。 B端挂的物体的重力：GB90N； （3）若以右边缘为支点，右边力臂最小，力最大为90N； 若以左边缘为支点，右边力臂最大，力最小，此时L左′＝0.3m，L右′＝1.2m﹣0.3m＝0.9m， 最小为：F小10N。 1. （2023秋•兰溪市期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一重物（不计绳重和摩擦），沿水平方向匀速运动相同的距离。下列说法中正确的是（　　） A．F1所做的额外功多 B．F1＜F2，F2移动距离多 C．两装置的机械效率相同 D．F1＞F2，F1移动距离多 【解答】解：由图可知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝2，n2＝3； 绳子自由端移动的距离分别为：s1＝n1h＝2h，s2＝n2h＝3h，所以F2移动距离多； 不计绳重及摩擦，由Ff可知绳子自由端受到的拉力分别为： F1f，F2f， 由此可知，F1＞F2； 由于不计绳重和摩擦，两图中的额外功都为零， 由于接触面的粗糙程度相同、物体的重力相同，物体对水平面的压力也相同，所以物体受到的摩擦力相同，由W有用＝fh知利用两滑轮组做的有用功相同，总功也相同，由η100%可知，两装置的机械效率相同； 故ABD错误，C正确。 故选：C。 2. （2023秋•婺城区校级期中）如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示位置缓慢提起至虚线位置的过程中（　　） A．F的力臂变小，F的大小变大 B．F的力臂变大，F的大小变小 C．重力G与它的力臂乘积保持不变 D．重力G与它的力臂乘积变大 【解答】解：在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示位置缓慢提起至虚线位置的过程中，根据力臂的定义可知，F的力臂变大，重力G的力臂减小；根据杠杆的平衡条件FL＝GL'可知，重力不变，重力的力臂减小，则重力与重力的力臂的乘积减小，动力臂变大，故动力F减小，故B正确，ACD错误。 故选：B。 3. （2023秋•新昌县校级期中）如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，物体运动速度为1米/秒。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则下列说法错误的是（　　） A．A处的拉力大小为45N B．动滑轮重力为15N C．水平拉力F做功的功率为60瓦 D．滑轮组的机械效率是75% 【解答】解： A、因为物体在水平地面上做匀速直线运动，所以物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，其大小相等，则物体受到的拉力F拉＝f＝45N，作用在A处的拉力大小等于物体受到的拉力，大小也等于45N，故A正确； B、动滑轮也做匀速直线运动，则动滑轮受到平衡力的作用，在竖直方向上受到重力和绳对动滑轮的支持力作用，但根据题干条件无法求出动滑轮的重力，故B错误； C、由图可知n＝2，水平拉力F移动的速度为：v＝nv物＝2×1m/s＝2m/s， 则水平拉力F做功的功率为：PFv＝30N×2m/s＝60W，故C正确； D、该滑轮组的机械效率为： η100%＝75%，故D正确。 故选：B。 4. （2023秋•临平区期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一个重为G的物体沿水平方向匀速运动相同的距离s，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．有用功都是Gs B．F1做的功是F1s C．F1＜F2 D．F2移动距离大于F1移动距离 【解答】解：ABD、水平方向拉动物体，有用功都是fs； 由图可知，承担摩擦力的绳子股数分别为：n1＝2，n2＝3； 绳子自由端移动的距离分别为：s1＝n1h＝2h，s2＝n2h＝3h，所以F2移动距离多； F1做的功是W1＝F1×2s； 故AB错误，D正确； C、不计绳重及摩擦，由Ff可知绳子自由端受到的拉力分别为： F1f，F2f， 由此可知，F1＞F2，故C错误。 故选：D。 5. （2023秋•杭州期中）人体中有不少骨构成了杠杆，仰卧起坐时，大体可以看成杠杆，如图，O为支点，肌肉的拉力F为动力，在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 （变大/不变/变小）。重为500N的同学在1min内做了40次仰卧起坐。若该同学上半身的重力约为全身重力的，每次上半身重心上升的高度为0.3m，则她在1min内克服上半身重力做功为 J，克服上半身重力做功的功率为 W。 【解答】解：（1）仰卧起坐时，大体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，上半身的重力为阻力； 在平躺至坐起的过程中，由图可知，肌肉拉力的力臂（动力臂）基本不变，而重力的力臂（阻力臂）逐渐变小，阻力G和动力臂不变，阻力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知动力变小，即运动员肌肉所施加的动力变小； （2）由题意可知，该同学上半身的重力：G500N＝300N， 该同学做一次仰卧起坐，克服上半身重力做的功：W＝Gh＝300N×0.3m＝90J， 在1min内做了40次仰卧起坐，则她在这段时间克服上半身重力做的功：W总＝nW＝40×90J＝3600J， 她在这段时间克服上半身重力做功的功率：P60W。 故答案为：变小；3600；60。 6. （2023秋•西湖区校级期中）小黄用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。（O点是钢质固定装置的端点，故O点始终保持不动），在不计支点和杠杆的摩擦及空气阻力的情况下。试分析： （1）要使杠杆保持如图平衡，请在图中画出作用在杠杆上的最小力F。 （2）小黄实验时在C点用竖直向上的力拉动杠杆，使挂在杠杆B点的钩码缓缓上升一定的高度，测出相关物理量，算出此时杠杆的效率为η1，然后将钩码移到A点，再次用竖直向上的力拉动杠杆，仍然使钩码上升相同的高度，同理测出相关物理量，算出此时杠杆的效率为η2 比较此时的机械效率η1 η2。（选填“等于”、“小于”或“大于”） 【解答】解：（1）根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，动力臂最长则最省力，由图知OC做动力臂最长，过C点作OC的垂线就得到动力F的方向，为使杠杆在图示位置平衡，动力的方向应该垂直于OC向上，如下图所示： ； （2）钩码的悬挂点由B点移到A点时，经对比发现，由B到A阻力臂变大，由杠杆的平衡条件得F•L1＝G•L2拉力F也变大，如果仍使钩码提升相同的高度，那么杠杆提升的高度就会减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大，即η1小于η2。 故答案为：（1）见解答图；（2）小于。 7. （2023秋•椒江区校级期中）如图是铁道检修工用的道钉撬，有关尺寸见图。若在A点竖直向下作用200牛的力，道钉撬对道钉会产生的力为 牛，此情况下该道钉撬属于 杠杆（填“省力”、“费力”或“等臂”）。如果要求在保持手的作用力大小和作用点不变，使道钉撬对道钉的作用力最大，可以采用的方法是： 。 【解答】解：道钉撬对道钉会产生的力：F24000N； L1＞L2，此情况下该道钉撬属于省力杠杆； 根据杠杆平衡条件可得垂直于道钉撬的把手向下压时，动力臂最大，根据杠杆平衡条件可知道钉撬对道钉的作用力最大。 故答案为：4000；省力；垂直于道钉撬的把手向下压。 8. （2023秋•温州期中）在一次实验探究活动中，壹壹用如图甲所示的滑轮组将重为2.7牛的物体匀速提升了20厘米，用时2秒，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示。 （1）壹壹做的有用功为 焦。 （2）滑轮组的机械效率为 %。 （3）若改用如图乙所示的斜面来提升物体，请写出一种提高机械效率的方法： 。 【解答】解：（1）壹壹做的有用功为： W有＝Gh＝2.7N×0.2m＝0.54J； （2）如图甲，弹簧测力计的分度值是0.2N，指针指在刻度线“1.2”的位置，因此示数是1.2N，即绳子自由端的拉力F＝1.2N； 由图甲可知，n＝3，则壹壹做的总功为：W总＝Fs＝Fnh＝1.2N×3×0.2m＝0.72J， 滑轮组机械效率为：η100%＝75%； （3）要提高斜面的机械效率可以减小斜面的粗糙程度。 故答案为：（1）0.54；（2）75；（3）减小斜面的粗糙程度。 9. （2023秋•温州期中）舂（chōng）米，是我国古代就有的一种劳动方式，如图是舂米工具的结构示意图。0为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落入臼（jiù）内击打稻谷。石球重为60牛，不计摩擦和杆重。 （1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。此时舂米工具是一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）为了增加石球的重力势能，可采取的措施是 。 （3）脚竖直向下至少用力F2为 牛，才能将石球抬起。 【解答】解：（1）由图可知，在舂米工具使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆； （2）为了增加石球的重力势能，可以提升石球的高度，或增大石球的质量来增大重力势能； （2）当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD，如下图所示： ， 根据杠杆的平衡条件可知，F2•OC＝G•OD，F2•OB•cosθ＝G•OA•cosθ， 所以：F2•OB＝G•OA，即F2×1m＝60N×0.4m， 解得F2＝24N，故脚竖直向下用力F2为至少为24N。 故答案为：（1）省力；（2）提升石球的高度（或增大石球的质量）来增大重力势能；（3）24。 10. （2023秋•椒江区校级期中）小科用图示装置探究滑轮组的机械效率与什么因素有关，得到的实验数据如下表。 次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.10 1.0 0.30 2 3 0.10 1.4 0.30 71.4% 3 6 0.10 2.5 0.30 80.0% 4 6 0.20 2.5 0.60 80.0% （1）根据表中数据，在图示装置中用笔画线代替绳子画出滑轮组的连接方式。 （2）第一次实验的机械效率一栏为 。（约到小数点后一位） （3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是 。 【解答】解：（1）由表格中数据知，s＝3h，可知滑轮组由3段绳子承担物重，所以应从动滑轮绕起，如下图所示： ； （2）第一次实验的机械效率为： η100%100%≈66.7%； （3）由表中数据可知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率。 故答案为：（1）见解答图；（2）66.7%；（3）增加物重。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！22 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$