第14讲 简单机械（8大题型）-备战2025年中考物理举一反三系列（全国通用）

第14讲 简单机械 题型一 杠杆五要素与杠杆作图 题型二 杠杆平衡条件探究 题型三 杠杆分类 题型四 定滑轮与动滑轮的特点 题型五 滑轮组的计算 题型六 机械效率的概念与比较 题型七 机械效率的计算 题型八 实验测量滑轮组的机械效率 课标要求 命题预测 重难点 1.了解机械的使用对社会发展的作用，知道简单机械， 《简单机械》是中考常考内容。考题往往以选择题（一般2分）、填空题（一般2分）、作图题（一般2~3分）、实验题（一般2~6分）、计算题（一般8~12分）的形式出现。考查情景估计既注重基础知识的考察，又强调实践能力和综合分析能力的培养。因此，学生在备考过程中应加强对简单机械相关知识点的学习和理解，多做练习题以提高解题能力和应试技巧。 1、知道如何在杠杆示意图上确定支点、画出动力作线和阻力作线，并从支点向力的作线引垂线以作出力臂。 2、能根据题目条件计算出承担物重所需绳子段数，并确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。 3、会区分有用功、额外功和总功，理解机械效率的物理意义及计算公式，能够分析影响机械效率的因素并提出提高机械效率的方法。 2.通过实验探究并了解杠杆的平衡条件 3.了解提高机械效率的意义和途径 4.测量某种简单机械的机械效率 杠杆五要素与杠杆作图 题型一 【典型例题剖析】 【例1】（2024·山东德州·中考真题）如图是古代劳动人民用桔槔汲水的简化图，请画出杠杆上A点受到的拉力F1及其力臂。 【答案】 【详解】杠杆上A点受到的拉力方向沿绳的方向向下，因此从A点沿绳向下画一条带箭头的线段，并标上“”。从支点向拉力的作用线作垂线，垂线段的长度就是力臂，如图所示 【中考考点对接】 1、杠杆及其五要素 （1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。  ①杠杆可直可曲，形状任意。  ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。  （2）杠杆五要素： ①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。  ②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。  ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。  动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。  动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。  ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。 2、力臂的画法 （1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。  （2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。    （3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。 【解题能力提升】 画杠杆示意图时应注意 （1）阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。 （2）确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。 （3）力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。 【跟踪变式训练】 【变式1-1】（2024·山东日照·中考真题）甲图是使用核桃夹的情形，乙图是把核桃夹上臂简化成的杠杆，A为大拇指的作用点，B为核桃的作用点。请在答题卡的乙图中画出作用在核桃夹上臂的动力、动力臂和阻力。 【答案】见详解 【详解】由题意知，B为核桃的作用点，B点受到的核桃的弹力为阻力F2，其方向大致过B点向上；A为大拇指的作用点，由于阻力使得杠杆逆时针转动，则动力F1使得杠杆顺时针转动，故动力方向向下，从支点O向动力F1的作用线作垂线，支点到垂线的距离为动力臂l1，如图所示： 【变式1-2】（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，为杠杆支点，请画出的力臂并用字母表示。 【答案】 【详解】由支点O向F1的作用线作垂线，垂线段的长度为F1的力臂，图如下所示： 【变式1-3】（2024·山东枣庄·中考真题）用手提起重物时，前臂可简化为杠杆：桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下，绕肘关节（支点0）转动，如图所示。请在图中画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。 【答案】 【详解】F1的力臂l1 为支点到F1作用线的距离,阻力F2竖直向下，如下图所示： 杠杆平衡条件探究 题型二 【典型例题剖析】 【例2】（2024·新疆·中考真题）“探究杠杆的平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； (2)实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为时，弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角为 度； (3)上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）N。 【答案】(1) 左 右 (2) 3 30 (3)3.1 【详解】（1）[1] 实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，左端下沉，说明左端重，则杠杆的重心位于支点O的左侧。 [2] 若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，即仍然左端重，则应再将左端的螺母向右调节，给左端减重，直至杠杆在水平位置平衡。 （2）[1] 如图丙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为3N，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为3N。 [2] 设杠杆上一格的长度为l，根据杠杆平衡条件，则有 解得拉力的力臂。根据数学三角函数知识可知夹角为30度。 （3）若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，左端下沉，说明杠杆左端偏重，相当于左侧的阻力变大，当杠杆在水平位置平衡时，根据杠杆平衡条件可知，需要的拉力变大，则弹簧测力计的示数可能为3.1N。 【中考考点对接】 1、实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡，其目的是使杠杆的重心落在支点上，从而消除杠杆的重力对平衡的影响。在实验过程中，不允许再旋动两端的螺母。 2、在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡，支点两边的钩码重力分别是动力F1和阻力F2，用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2。改变力和力臂的数值，多次实验，并将实验数据填入表格。 3、注意事项：实验中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测力臂。 4、实验结论：杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，可写作F1L1=F2L2。 【解题能力提升】 1.利用科学探究的要素（提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验与收集证据；分析与论证；评估；交流与合作．）去探究。 2.杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。 【跟踪变式训练】 【变式2-1】小东利用已调水平平衡的杠杆，进行如图甲、乙所示的实验，且每次实验杠杆都保持水平平衡。已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等，所用钩码的质量均相等。下列说法正确的是（    ） A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，则应该把杠杆右端的平衡螺母向左移 B．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端下沉 C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端下沉 D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数变小 【答案】C 【详解】A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，说明左端重，则应该把杠杆右端的平衡螺母向右调节，给右端增重，故A错误； B．设每个钩码重力为，杠杆上每格长度为，图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端为 则杠杆右端为 所以杠杆右端下沉，故B错误； C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端为 则杠杆右端为 所以杠杆左端下沉，故C正确； D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知弹簧测力计的示数变大，故D错误。 故选C。 【变式2-2】在“探究杠杆的平衡条件”实验中，如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 移动。如图乙所示，在左侧刻度线“2”处挂4个钩码，则在右侧刻度线“4”处需挂 个钩码，杠杆才能平衡。根据这一次实验数据，得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是： 。 【答案】 右 2 实验次数少，得出的结论具有偶然性 【详解】[1]图甲中，杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在左侧，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向右调。 [2] 图乙中，设一格为L，一个钩码重G，根据杠杆的平衡条件，则有 4G×2L=nG×4L 解得n=2，则在右侧刻度线“4”处需挂2个钩码，杠杆才能平衡。 [3] 根据这一次实验数据，得出杠杆的平衡条件，具有偶然性，所以这种做法的不足是实验次数少，得出的结论具有偶然性。 【变式2-3】（2024·江苏宿迁·中考真题）在“探究杠杆平衡条件”的活动中，实验选用的钩码重均为0.5N。 (1)实验前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将 向 调节，把铅垂线放置于点，从正前方观察，当零刻度线与铅垂线 （选填“重合”或“垂直”）时，即杠杆在水平位置平衡； (2)如图乙所示，需要在点挂上 个钩码，杠杆将在水平位置平衡；再次在其两边各加上一个钩码，杠杆 侧会下降； (3)多次实验，记录的数据如下表，可得、、、之间的关系是： 。 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.0 6.0 2.0 3.0 2 1.5 4.0 3.0 2.0 3 2.0 2.0 4.0 1.0 (4)下列实验中多次测量的目的与本次探究不同的是___________。 A．测量铅笔长度 B．探究重力与质量关系 C．探究反射角与入射角关系 【答案】(1) 平衡螺母 右 重合 (2) 2 右 (3) (4)A 【详解】（1）[1][2][3]实验前，杠杆静止在如图甲所示位置时，杠杆左低右高，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节，从正前方观察，当零刻度线与铅垂线重合时，说明杠杆已经在水平位置平衡。 （2）[1]如图乙所示，设需要在B点挂n个钩码，杠杆将在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件可得 解得：n=2； [2]再次在其两边各加上一个钩码，则 杠杆右侧会下降。 （3）分析三次实验数据可知，每次实验，动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，所以杠杆的平衡条件为 （4）本实验多次实验的目的是避免偶然因素，寻找杠杆平衡条件的普遍规律。 A．测量铅笔长度，多次实验的目的是减小误差，目的与本次探究不同，故A符合题意； B．探究重力与质量关系，多次实验的目的是为了得到重力与质量关系的普遍规律，故B不符合题意； C．探究反射角与入射角关系，多次实验的目的是避免偶然因素，找到反射角和入射角关系的普遍规律，故C不符合题意。 故选A。 杠杆分类 题型三 【典型例题剖析】 【例3】（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）端午节时，同学们外出游玩。购买饮料时，售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时，属于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以使物体发生 。 【答案】 省力 形变 【详解】[1]启瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。 [2]开启后的瓶盖中间出现了凹陷，瓶盖发生了形变，说明力可以改变物体的形状。 【中考考点对接】 类型 力臂的大小关系 力的大小关系 特点 应用 省力杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳 费力杠杆 l1＜l2 F1＞F2 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂  人的前臂、理发剪刀 等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距离；不费力、不费距离 天平，定滑轮 【解题能力提升】 解题的关键是要看动力臂与阻力臂之间的大小关系．要与生活实际相联系，例如上面的例题由于人的前臂相当于杠杆，动力臂和阻力臂已经固定，且阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆．根据杠杆平衡条件可知：在动力臂和阻力臂确定的情况下，手托起的物体越重，肌肉提供的动力越大，感觉越累。 【跟踪变式训练】 【变式3-1】（2024·山东青岛·中考真题）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着时关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作．下列说法正确的是（　　） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 【答案】C 【详解】A．支点是杠杆绕其转动的点，由图可知，手臂是绕C点进行转动的，因此支点为C点，故A错误； BCD．杠杆的动力是肱二头肌收缩，动力作用点在A点，动力臂近似为AC的长度，阻力是手臂和哑铃的总重力，力臂近似为桡骨的长度，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，在锻炼时肱二头肌的收缩距离小于哑铃的移动距离，故C正确，BD错误。 故选C。 【变式3-2】（2024·陕西·中考真题）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．核桃夹 D．钢丝钳 【答案】A 【详解】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 【变式3-3】（2024·天津·中考真题）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小 。 【答案】 省力 摩擦 【详解】[1]由图可知，中间垫的物块处为杠杆的支点，手在把手处向下摁动杠杆过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。 [2] 底座装有滚轮，在压力不变的和粗糙程度不变的情况下，变滑动为滚动，减小摩擦力。 定滑轮与动滑轮的特点 题型四 【典型例题剖析】 【例4】（2024·天津·中考真题）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　） A．它是动滑轮 B．利用它可以省力 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向 【答案】D 【详解】旗杆顶部滑轮的轴固定不动，是一个定滑轮；升旗仪式上，旗手缓缓向下拉动绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为用定滑轮可以改变力的方向。定滑轮不省力也不省距离。 故选D。 【中考考点对接】 1、滑轮 （1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。 （2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮。 2、定滑轮工作特点 （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 （2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。 （3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点 （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 【解题能力提升】 1.定滑轮的特点主要有以下几点：轴的位置固定不动、不省力、可以改变力的方向、实质上是等臂杠杆。 2.动滑轮：特点：省力，不能改变动力方向，费距离。 【跟踪变式训练】 【变式4-1】（2024·四川内江·中考真题）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　） A．F1＞F2 B．F3＞F4 C．F1＜F4 D．F1=F2=F3=F4 【答案】D 【详解】定滑轮实质上是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，无论沿哪个方向匀速拉起物体，力的大小都相等。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式4-2】（2024·甘肃临夏·中考真题）如图是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮，其作用是可以改变力的 ，但不能省力。图中的扁担做得较宽，主要是为了增大受力面积， （选填“增大”或“减小”）压强。 【答案】 方向 减小 【解析】【小题1】[1]定滑轮实质是一个等臂杠杆，所以不省力，也不距离，但可以改变用力方向。 [2]把扁担做得较大是增大受力面积，在压力一定时可以减小扁担对人肩膀的压强，压力的作用效果就不明显，这样人肩膀就不会感到疼。 【变式4-3】（2024·湖北·中考真题）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 （选填“能”或“不能”）起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为、，鼎受到的拉力之和为 。鼎在水中上升的过程中，其底部所受水的压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 不能 减小 【详解】[1]图中的滑轮是固定的，不能随重物一起移动，所以是定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。 [2]两边绳子都对鼎施加竖直向上的拉力，鼎受到的合力方向竖直向上，所以鼎受到的拉力之和 F合=F1+F2[3]鼎在水中上升的过程中，其底部在水中的深度逐渐减小，由于液体压强随深度减小而减小，所以其底部所受水的压强减小。 滑轮组的计算 题型五 【典型例题剖析】 【例5】在物理项目化学习活动中，某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和A内所盛水的总重为5N，圆柱形浮筒B底面积为，重为18N。电路中电源电压恒定，为定值电阻，压敏电阻（表面绝缘，厚度不计）固定于容器C底部，上表面积为，阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀，向C中注入适量水后关闭进水阀，装置静止时，测得C中水深为20cm，B浸入水中的深度为7cm（未浸没），闭合开关S，此时电流表示数。若不计绳重和摩擦，水的密度，g取10N/kg，求： （1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力； （2）动滑轮的重力； （3）C中水深为20cm时阻值。 【详解】解：（1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力 （2）由图可知，n=3，船厢A和A内所盛水的总重为5N，所以绳子对动滑轮的拉力F拉为15N。B的重力为18N，动滑轮对B的拉力等于B对动滑轮的拉力，故B对动滑轮的拉力为 动滑轮的重力为 （3）C中水深为20cm时，水对容器底部的压强 上表面积为，则水对的压力 由图乙可知，当压力为10N时，阻值为。 答：（1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力为7N； （2）动滑轮的重力为4N； （3）C中水深为20cm时阻值为。 【中考考点对接】 1、滑轮组及其工作特点 （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;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）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数； （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 2、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力；若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同 ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。 ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积（注：n为滑轮的股数）。 【解题能力提升】 1.判断滑轮组绳子股数：根据动滑轮来判断，如果有一个动滑轮，绳子的一端系在动滑轮上，则绳子的股数是2+1=3股，如果不是系在动滑轮上就是2股。如果有N个动滑轮，绳子的一端系在动滑轮上，绳子的股数就是2N+1股，如果不是系在动滑轮上就是2N股。 2.使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的n分之一（忽略绳重及各处的摩擦力） 绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是s=nh。 【跟踪变式训练】 【变式5-1】利用滑轮组可以事半功倍。如图所示是工人师傅搬移木箱的简化示意图，木箱重400N，受到的摩擦力为200N，拉动绳的自由端使木箱在2s内匀速直线运动了3m。不计绳重、滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦，下列说法中正确的是（    ） A．绳自由端的拉力大小为400N B．绳自由端的移动速度为1.5m/s C．绳自由端移动了3m D．木箱移动速度为1.5m/s 【答案】D 【详解】A．由图可知，绳子有2段，绳自由端的拉力大小为 故A错误； BC．绳自由端的移动的距离为 速度为 故BC错误； D．木箱移动速度为 故D正确。 故选D。 【变式5-2】（2024·甘肃白银·中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 【答案】 20 40 【详解】[1]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即 f=F拉=2GB=2×10N=20N [2]若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力 F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N 【变式5-3】（2024·山东潍坊·中考真题）如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： (1)打开阀门前P端绳对a的拉力； (2)打开阀门前b受到的浮力； (3)b的密度； (4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 【详解】（1）由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。打开阀门前轻杆对a的作用力F=4.8N，物体a处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前P端绳对a的拉力为 （2）由 可知，打开阀门前Q端绳的拉力为 图中承重绳子股数n=2，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，此时绳子对b的拉力为 此时，物体b处于静止状态，竖直方向受力平衡，则打开阀门前b受到的浮力为 （3）b的体积为 b的密度为 （4）当b浸没时，受到的拉力为6.8N，b的重力不变，当b受到的拉力大小为8.4N时，浮力需减小，则此时b上表面露出水面，b下表面处的液体压力等于浮力，当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压力为 由图乙可知，当水面下降高度x小于10cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全浸没在水中；当水面下降高度x在10cm至50cm之间时，轻杆对a的作用力F方向先向上，大小逐渐减小，直至减小为零，之后F方向变为向下，大小逐渐增大，此时P端绳对a的拉力逐渐增大，Q端绳的拉力也逐渐增大，绳对b的拉力也逐渐增大，b受到的浮力逐渐减小，此过程为b上表面刚露出水面到b下表面刚露出水面的过程；当水面下降高度x大于50cm时，轻杆对a的作用力F不变，则P端绳对a的拉力不变，Q端绳的拉力不变，绳对b的拉力不变，b受到的浮力不变，此时b完全露出水面。由此可知，b的高度为 b的底面积为 b下表面处的液体压强为 机械效率的概念与比较 题型六 【典型例题剖析】 【例6】（2024·吉林·中考真题）《天工开物》中记载的“六桨课船”（课船：运税银的船）如图所示，关于“六桨课船”下列说法正确的是（　　） A．船桨是一种杠杆 B．“六桨课船”只受浮力作用 C．船桨的机械效率大于100% D．“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关 【答案】A 【详解】A．船桨相当于费力杠杆，故A正确； B．“六桨课船”受浮力与重力作用，故B错误； C．船桨由于要克服阻力做功，机械效率小于100%，故C错误； D．运载税银的质量越大，船的总质量越大，船的总重力越大，船漂浮在水面，受到的浮力等于船的总重力，由得，运载税银的质量越大，“六桨课船”浸入水中的体积越大，故D错误。 故选A。 【中考考点对接】 1、有用功和额外功 （1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 （2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 （3）总功：有用功与额外功的和叫总功。 （4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外 （5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外 （6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用 2、机械效率的概念 （1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 （2）提高机械效率的主要办法 ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【解题能力提升】 易错点：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。 【跟踪变式训练】 【变式6-1】（2024·山东东营·中考真题）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 【答案】C 【详解】A．甲图中，该滑轮的位置是固定的，是定滑轮，使用定滑轮时不省力也不省距离，但可以改变力的方向，故A正确，不符合题意； B．根据 可知，忽略绳重及摩擦，甲图中不用克服摩擦和滑轮做额外功，该装置的机械效率最高；乙图中克服动滑轮的重力做的功为额外功，机械效率为 丙图中，克服杠杆的重力做的功为额外功，当物体被提升h时，根据数学的相似三角形知识可知，拉力端移动2h，杠杆的重心上升h，则该装置的机械效率为 可知，可得：乙装置的机械效率是三者中最低的，故B正确，不符合题意； C．丙图中，根据杠杆平衡条件可得 则 在匀速拉动物体上升的过程中，物重和杠杆重不变，阻力臂变小，动力臂也变小，根据数学的相似三角形知识可知，阻力臂与动力臂的比值是一个定值，所以拉力F3不变，故C错误，符合题意； D．若提升的物体越重，根据 以及 可知，乙、丙的机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式6-2】滑轮是一种简单机械，它在日常生活中的应用很广泛。如图所示是生活中使用的吊车，吊车前端悬挂重物的是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），使用该机械 省功（选填“能”或“不能”）。 【答案】 动滑轮 不能 【详解】[1]动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动，则吊车前端悬挂重物的是动滑轮。 [2]使用任何简单机械都不能省功。 【变式6-3】小华通过走楼梯的方式将一批教材搬到五楼，他有两种方案：一是把所有教材一次性搬到五楼；二是先将部分教材搬到五楼，再搬剩下的教材。假设他上楼的速度相同，则方案一的上楼功率 方案二的上楼功率，方案一的机械效率 方案二的机械效率。（填“大于”“小于”“等于”） 【答案】 大于 大于 【详解】[1][2]设教材的重力为G，把所有教材一次搬到五楼，则，人做的总功，则机械效率为 上一次楼时间为t，其功率为 分两次送上楼的有用功为，人做的总功为，则机械效率为 上楼的时间为2t，其功率为 比较可得，。 机械效率的计算 题型七 【典型例题剖析】 【例7】（2024·西藏·中考真题）建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求： (1)物体上升的速度； (2)滑轮组的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 【详解】（1）由于物体在8s内竖直匀速上升了2m，所以物体上升的速度 （2）滑轮组的有用功 （3）滑轮组的额外功 滑轮组的机械效率 【中考考点对接】 计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 【解题能力提升】 根据题目条件先分别求出有用功和总功，再运用公式计算。 【跟踪变式训练】 【变式7-1】（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 【答案】B 【详解】②汽车受到的摩擦力为 ①由图可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组的机械效率为 ④汽车速度为 汽车牵引力的功率为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式7-2】（2024·四川泸州·中考真题）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 20 60 75% 【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，所以绳子自由端拉力 G动=20N [2]当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体受到向右的拉力 F2=2F1-G动=2×90N-20N=160N 物体受到水平向左的恒力，物体水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 f=F2-F=160N-100N=60N [3]撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，滑轮组下端挂钩处拉力 F3=f=60N 绳子自由端拉力 滑轮组的机械效率为 【变式7-3】（2024·四川巴中·中考真题）图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备，其结构可简化为图乙所示的滑轮组模型。已知物体质量为300kg，在绳子自由端施加1250N拉力，物体以0.5m/s的速度匀速上升10s。求： (1)绳子拉力端移动的距离； (2)拉力的功率； (3)在此过程中滑轮组的机械效率。 【详解】（1）图中绳子股数n=3，绳子拉力端移动的速度 移动的距离 （2）拉力F的功率 （3）拉力所做的功 有用功为 机械效率 实验测量滑轮组的机械效率 题型八 【典型例题剖析】 【例8】某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 【答案】(1)80% (2)越大 (3)2 【详解】（1）第4次的机械效率为 （2）分析表中第1、2次实验的数据可知，使用相同的滑轮组提升不同的物体，物体的重力不同，滑轮组的机械效率不同，物体越重，滑轮组的机械效率越大。 （3）探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时，实验中采用的是控制变量法，实验中需要控制滑轮组的连接方式相同，提升的物体相同，动滑轮的重力不同，故需要对比第3和第2的实验数据。 【中考考点对接】 1、实验目的：测量滑轮组的机械效率。 2、实验原理：。 3、实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺 4、实验步骤： （1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G。 （2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置。 （3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s。 （4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格。 （5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）。 5、实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 【解题能力提升】 注意事项： （l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 （3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 【跟踪变式训练】 【变式8-1】某实验小组“测量滑轮组的机械效率”，小敏测得的数据如下表所示： 实验次数 动滑轮重G动/N 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 动力F/N 绳端移动距离s/m 滑轮组的机械效率η/% 1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6 2 0.5 1 0.2 0.7 0.6 47.6 3 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6 4 0.5 4 0.1 2 0.3 66.7 5 1 4 0.1 ① 0.3 ② (1)实验中，小敏应沿 方向向上匀速拉动弹簧测力计； (2)比较第 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关； (3)根据图中弹簧测力计可知第5次实验编号①处数据应为 N；根据所得数据计算可知表格中编号②的数据应为 。（结果精确至0.1%） 【答案】(1)竖直 (2)1和2 (3) 2.3 58.0 【详解】（1）实验中，应沿竖直方向向上匀速拉动测力计，让整个装置处于平衡状态。 （2）要探究同一滑轮组的机械效率与钩码上升高度的关系，应保持动滑轮的重力、钩码重力不变，改变钩码上升的高度，比较1和2次实验可达到目的。 （3）[1]由图示知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为2.3N，所以第5次实验编号①处数据应为2.3N。 [2]由表格数据知，第5次实验中，机械效率 【变式8-2】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 【答案】(1)竖直向上 (2)3.2 (3)增大 (4)不会 【详解】（1）实验中应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时，系统处于平衡状态，弹簧测力计的示数才等于拉力大小。 （2）由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.2N。 （3）由图丙可知，物重G物增大时，滑轮组的机械效率η也增大，故能得出：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大。 （4）滑轮组的机械效率为 因为要克服动滑轮重做额外功，所以，滑轮组的机械效率不会到100%。 【变式8-3】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为 ，②处数据应为 （结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 有关； (3)小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，额外功越大，请用所学知识进行解释： ； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力_________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 【答案】(1) 弹簧测力计示数（拉力）/N 88.9 (2)钩码（物）重 (3)因为滑轮的轮与轴之间存在摩擦 (4)A 【详解】（1）[1]根据 可知实验中需要用弹簧测力计测量拉力， 故①为弹簧测力计示数（拉力）/N。 [2]第二次的机械效率为 （2）分析表格数据可知，三次实验机械效率不同是由于钩码（物）重力不同造成的。所以，同一滑轮组的机械效率与钩码（物）重有关。 （3）小明进一步分析三次实验发现， 钩码重力越大， 滑轮的轮与轴（轮与绳）之间存在摩擦越大， 额外功越大。 （4）若忽略绳重和摩擦， 滑轮组的机械效率为 即 所以，被提升物体所受的重力：G=8N；但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据 可知，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物体的重力会大于8N，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 1．（2024·山东烟台·中考真题）骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是（　　） A．图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B．图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力 C．图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D．图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 【答案】D 【详解】A．图甲：手托重物时，动力臂小于阻力臂，可视为费力杠杆，故A错误； B．根据杠杆五要素可知，图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是动力，故B错误； C．图乙：踮脚时，动力臂变短，但是动力臂仍然大于阻力臂，可视为省力杠杆，故C错误； D．根据杠杆五要素可知，图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力，故D正确。 故选D。 2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为150N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，则绳子自由端移动的距离 s=2h=2×3m=6m故A错误； B．不计绳重和摩擦，由 可得，动滑轮受到的重力 G动​=2F−G=2×250N−400N=100N故B错误； C．拉力F做的功 W总=Fs=250N×6m=1500J故C错误； D．该动滑轮的机械效率 故D正确。 故选D。 3．（2024·吉林长春·中考真题）如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中（    ） A．人对车不做功 B．车是定滑轮 C．车是费力杠杆 D．车是省力杠杆 【答案】D 【详解】A．人的推力作用在车上，且车在推力的作用下前进，人对车做了功，故A不符合题意； BCD．人推车前进时，支点在轮子的转轴处，阻力是车上物体的重力，动力是手作用在手柄处的力，推车时动力臂大于阻力臂，车是一个省力杠杆，故BC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．（2024·内蒙古通辽·中考真题）小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是（　　） A．定盘星是秤杆的支点 B．杆秤是一种等臂杠杆 C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡 D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小 【答案】C 【详解】A．秤纽与秤杆的连接点是秤杆绕着转动的点，是支点，故A错误； B．杆秤使用时，动力臂不等于阻力臂，不是等臂杠杆，故B错误； C．根据杠杆平衡条件则有，、不变，所挂物体加重时，变大，即秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡，故C正确； D．使用已磨损的秤砣测量时，即变小，、、不变，所以变大，则测量值比真实值偏大，故D错误。 故选C。 5．（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．物体M做匀速直线运动，受力平衡，则所受的拉力为 故A不符合题意； B．绳子自由端的水平拉力为40N，物体M所受的拉力为96N，若动滑轮上绳子有效段数为2，则有 可知由两个滑轮安装成的滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离为 故B不符合题意； C．滑轮组拉动物体M做的有用功为 故C不符合题意； D．总功为 则滑轮组的机械效率为 故D符合题意。 故选D。 6．（2024·安徽·中考真题）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为 N。 【答案】50 【详解】根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2，则F2的大小为 7．（2024·陕西·中考真题）如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，其简化示意图如图2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。 (1)不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当 （选填“靠近”或“远离”）支点O； (2)若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 J。 【答案】(1)远离 (2) 50 300 【详解】（1）根据杠杆的平衡条件可知，人们从井中提水时，则有 在一定时，通过增大的距离，即可以将“坠石”悬挂点B适当远离支点，在杠杆平衡时，更小，即可以使提水时更省力。 （2）[1]若要竖直匀速提起180N的水，则有 解得，即人还需要施加50N的拉力。 [2]“坠石”的重力做功为 8．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为 N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 Pa。（g取10N/kg） 【答案】 60 2000 【详解】[1] 乙物体重力 G乙=mg=2kg×10N/kg=20N 当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，根据杠杆平衡条件知 [2] 当乙悬挂在C点时 物块对地面的压力为 则物块对地面的压强为 9．（2024·湖北武汉·中考真题）某同学利用若干个质量为50g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。 （1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并 ，达到平衡状态，如图所示。 （2）在杠杆左侧15cm刻度线处挂上4个钩码，在杠杆右侧挂上6个钩码，移动右侧钩码到 cm刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是 （填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”）。 （3）保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变，取下右侧钩码，改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计的示数为3N时，该拉力的作用点可能在杠杆 （填序号）刻度线处。 ①左侧10cm  ②右侧5cm  ③右侧15cm 【答案】 静止 10 钩码对杠杆的拉力 ①③ 【详解】（1）[1]杠杆静止时处于平衡状态，杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，杠杆处于水平平衡状态，便于测量力臂。 （2）[2]设一个钩码的重力为G，根据杠杆平衡条件 解得 L=10cm 则移动右侧钩码到10cm刻度线处时，杠杆重新在水平位置平衡。 [3]动力或阻力是作用在杠杆上使杠杆转动的力，则动力或阻力是钩码对杠杆的拉力。 （3）[4]一个钩码的重力 若使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件 代入数据后有 解得拉力力臂 若竖直使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，此时力臂等于该拉力的作用点到支点的距离，故①符合题意，若弹簧测力计倾斜，力臂小于该拉力的作用点到支点的距离，则③符合题意，则符合条件的为①③。 10．（2024·四川遂宁·中考真题）遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如乙图所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2m，质量2.4kg，密度，盐卤水的密度（汲卤筒底和阀门厚度及质量不计；g取）。求： （1）汲卤筒实心部分的体积； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力（筒的取水口与单向阀门均看作面积为的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处）。 【详解】解：（1）根据可得，汲卤筒实心部分的体积为 （2）根据阿基米德原理可得，汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小为 （3）汲卤筒的重力为 小于浮力，汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，处于平衡状态，受到平衡力作用，此时竹条对它所施加力为压力，故有 所以竹条对它所施加力的大小为 方向与重力方向相同，为竖直向下。 （4）盐卤水对阀门的压强为 根据可得，盐卤水对阀门的压力为 单向阀门相当于一个杠杆，根据杠杆平衡条件可知，当顶开阀门的力作用在与O点关于圆心对称的点上时，此时动力臂最大，阻力与阻力臂的乘积不变，动力最小，有 所以将阀门刚好顶开的力最少为 答：（1）汲卤筒实心部分的体积为； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小为44N； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小为20N，方向为竖直向下； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用33N的力。 11．（2024·青海西宁·中考真题）如图是小宁同学利用健身器材进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA长1m，OB长0.6m，在杆的A端用绳子悬挂质量为15kg的配重，他在B端施加竖直向下的拉力时，杆AB在水平位置平衡。已知小宁重为450N，两只脚与地面接触的总面积为，不计杆重与绳重，g取10N/kg。求此时： (1)配重的重力； (2)拉力； (3)小宁同学对地面的压强。 【详解】（1）配重的重力为 （2）杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件则有 则拉力为 （3）拉力，根据相互作用力，小宁同学受到杆的B端对其向上的力，小宁处于静止状态，受力分析可得 力的作用是相互的，则小宁对地面的压力等于支持力为 则小宁同学对地面的压强为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14讲 简单机械 题型一 杠杆五要素与杠杆作图 题型二 杠杆平衡条件探究 题型三 杠杆分类 题型四 定滑轮与动滑轮的特点 题型五 滑轮组的计算 题型六 机械效率的概念与比较 题型七 机械效率的计算 题型八 实验测量滑轮组的机械效率 课标要求 命题预测 重难点 1.了解机械的使用对社会发展的作用，知道简单机械， 《简单机械》是中考常考内容。考题往往以选择题（一般2分）、填空题（一般2分）、作图题（一般2~3分）、实验题（一般2~6分）、计算题（一般8~12分）的形式出现。考查情景估计既注重基础知识的考察，又强调实践能力和综合分析能力的培养。因此，学生在备考过程中应加强对简单机械相关知识点的学习和理解，多做练习题以提高解题能力和应试技巧。 1、知道如何在杠杆示意图上确定支点、画出动力作线和阻力作线，并从支点向力的作线引垂线以作出力臂。 2、能根据题目条件计算出承担物重所需绳子段数，并确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。 3、会区分有用功、额外功和总功，理解机械效率的物理意义及计算公式，能够分析影响机械效率的因素并提出提高机械效率的方法。 2.通过实验探究并了解杠杆的平衡条件 3.了解提高机械效率的意义和途径 4.测量某种简单机械的机械效率 杠杆五要素与杠杆作图 题型一 【典型例题剖析】 【例1】（2024·山东德州·中考真题）如图是古代劳动人民用桔槔汲水的简化图，请画出杠杆上A点受到的拉力F1及其力臂。 【中考考点对接】 1、杠杆及其五要素 （1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。  ①杠杆可直可曲，形状任意。  ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。  （2）杠杆五要素： ①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。  ②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。  ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。  动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。  动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。  ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。 2、力臂的画法 （1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。  （2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。    （3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。 【解题能力提升】 画杠杆示意图时应注意 （1）阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。 （2）确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。 （3）力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。 【跟踪变式训练】 【变式1-1】（2024·山东日照·中考真题）甲图是使用核桃夹的情形，乙图是把核桃夹上臂简化成的杠杆，A为大拇指的作用点，B为核桃的作用点。请在答题卡的乙图中画出作用在核桃夹上臂的动力、动力臂和阻力。 【变式1-2】（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，为杠杆支点，请画出的力臂并用字母表示。 【变式1-3】（2024·山东枣庄·中考真题）用手提起重物时，前臂可简化为杠杆：桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下，绕肘关节（支点0）转动，如图所示。请在图中画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。 杠杆平衡条件探究 题型二 【典型例题剖析】 【例2】（2024·新疆·中考真题）“探究杠杆的平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； (2)实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为时，弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角为 度； (3)上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）N。 【中考考点对接】 1、实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡，其目的是使杠杆的重心落在支点上，从而消除杠杆的重力对平衡的影响。在实验过程中，不允许再旋动两端的螺母。 2、在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡，支点两边的钩码重力分别是动力F1和阻力F2，用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2。改变力和力臂的数值，多次实验，并将实验数据填入表格。 3、注意事项：实验中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测力臂。 4、实验结论：杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，可写作F1L1=F2L2。 【解题能力提升】 1.利用科学探究的要素（提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验与收集证据；分析与论证；评估；交流与合作．）去探究。 2.杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。 【跟踪变式训练】 【变式2-1】小东利用已调水平平衡的杠杆，进行如图甲、乙所示的实验，且每次实验杠杆都保持水平平衡。已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等，所用钩码的质量均相等。下列说法正确的是（    ） A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，则应该把杠杆右端的平衡螺母向左移 B．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端下沉 C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端下沉 D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数变小 【变式2-2】在“探究杠杆的平衡条件”实验中，如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 移动。如图乙所示，在左侧刻度线“2”处挂4个钩码，则在右侧刻度线“4”处需挂 个钩码，杠杆才能平衡。根据这一次实验数据，得出杠杆的平衡条件，这种做法的不足是： 。 【变式2-3】（2024·江苏宿迁·中考真题）在“探究杠杆平衡条件”的活动中，实验选用的钩码重均为0.5N。 (1)实验前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将 向 调节，把铅垂线放置于点，从正前方观察，当零刻度线与铅垂线 （选填“重合”或“垂直”）时，即杠杆在水平位置平衡； (2)如图乙所示，需要在点挂上 个钩码，杠杆将在水平位置平衡；再次在其两边各加上一个钩码，杠杆 侧会下降； (3)多次实验，记录的数据如下表，可得、、、之间的关系是： 。 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.0 6.0 2.0 3.0 2 1.5 4.0 3.0 2.0 3 2.0 2.0 4.0 1.0 (4)下列实验中多次测量的目的与本次探究不同的是___________。 A．测量铅笔长度 B．探究重力与质量关系 C．探究反射角与入射角关系 杠杆分类 题型三 【典型例题剖析】 【例3】（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）端午节时，同学们外出游玩。购买饮料时，售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时，属于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以使物体发生 。 【中考考点对接】 类型 力臂的大小关系 力的大小关系 特点 应用 省力杠杆 l1＞l2 F1＜F2 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳 费力杠杆 l1＜l2 F1＞F2 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂  人的前臂、理发剪刀 等臂杠杆 l1=l2 F1=F2 不省力、不省距离；不费力、不费距离 天平，定滑轮 【解题能力提升】 解题的关键是要看动力臂与阻力臂之间的大小关系．要与生活实际相联系，例如上面的例题由于人的前臂相当于杠杆，动力臂和阻力臂已经固定，且阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆．根据杠杆平衡条件可知：在动力臂和阻力臂确定的情况下，手托起的物体越重，肌肉提供的动力越大，感觉越累。 【跟踪变式训练】 【变式3-1】（2024·山东青岛·中考真题）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着时关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作．下列说法正确的是（ ） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 【变式3-2】（2024·陕西·中考真题）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．核桃夹 D．钢丝钳 【变式3-3】（2024·天津·中考真题）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小 。 定滑轮与动滑轮的特点 题型四 【典型例题剖析】 【例4】（2024·天津·中考真题）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　） A．它是动滑轮 B．利用它可以省力 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向 【中考考点对接】 1、滑轮 （1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。 （2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮。 2、定滑轮工作特点 （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 （2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。 （3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点 （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 【解题能力提升】 1.定滑轮的特点主要有以下几点：轴的位置固定不动、不省力、可以改变力的方向、实质上是等臂杠杆。 2.动滑轮：特点：省力，不能改变动力方向，费距离。 【跟踪变式训练】 【变式4-1】（2024·四川内江·中考真题）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（） A．F1＞F2 B．F3＞F4 C．F1＜F4 D．F1=F2=F3=F4 【变式4-2】（2024·甘肃临夏·中考真题）如图是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮，其作用是可以改变力的 ，但不能省力。图中的扁担做得较宽，主要是为了增大受力面积， （选填“增大”或“减小”）压强。 【变式4-3】（2024·湖北·中考真题）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 （选填“能”或“不能”）起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为、，鼎受到的拉力之和为 。鼎在水中上升的过程中，其底部所受水的压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 滑轮组的计算 题型五 【典型例题剖析】 【例5】在物理项目化学习活动中，某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和A内所盛水的总重为5N，圆柱形浮筒B底面积为，重为18N。电路中电源电压恒定，为定值电阻，压敏电阻（表面绝缘，厚度不计）固定于容器C底部，上表面积为，阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀，向C中注入适量水后关闭进水阀，装置静止时，测得C中水深为20cm，B浸入水中的深度为7cm（未浸没），闭合开关S，此时电流表示数。若不计绳重和摩擦，水的密度，g取10N/kg，求： （1）B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力； （2）动滑轮的重力； （3）C中水深为20cm时阻值。 【中考考点对接】 1、滑轮组及其工作特点 （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;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）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数； （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 2、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力；若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同 ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。 ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积（注：n为滑轮的股数）。 【解题能力提升】 1.判断滑轮组绳子股数：根据动滑轮来判断，如果有一个动滑轮，绳子的一端系在动滑轮上，则绳子的股数是2+1=3股，如果不是系在动滑轮上就是2股。如果有N个动滑轮，绳子的一端系在动滑轮上，绳子的股数就是2N+1股，如果不是系在动滑轮上就是2N股。 2.使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的n分之一（忽略绳重及各处的摩擦力） 绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是s=nh。 【跟踪变式训练】 【变式5-1】利用滑轮组可以事半功倍。如图所示是工人师傅搬移木箱的简化示意图，木箱重400N，受到的摩擦力为200N，拉动绳的自由端使木箱在2s内匀速直线运动了3m。不计绳重、滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦，下列说法中正确的是（    ） A．绳自由端的拉力大小为400N B．绳自由端的移动速度为1.5m/s C．绳自由端移动了3m D．木箱移动速度为1.5m/s 【变式5-2】（2024·甘肃白银·中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 【变式5-3】（2024·山东潍坊·中考真题）如图甲所示的装置由杠杆PQ、圆柱形物体a、b以及水箱、滑轮等组成。杠杆PQ只能绕O点在竖直平面内转动，，P端通过竖直绳连接a，a通过竖直轻杆固定在地面上；b浸没在水中，通过细绳、滑轮与杠杆Q端相连。开始时PQ水平，打开出水口阀门，轻杆对a的作用力F的大小随水面下降高度x变化的规律如图乙所示。已知a、b质量分别为、，滑轮、杠杆和绳的重力均忽略不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求： (1)打开阀门前P端绳对a的拉力； (2)打开阀门前b受到的浮力； (3)b的密度； (4)当b受到的拉力大小为8.4N时，b下表面处的液体压强。 机械效率的概念与比较 题型六 【典型例题剖析】 【例6】（2024·吉林·中考真题）《天工开物》中记载的“六桨课船”（课船：运税银的船）如图所示，关于“六桨课船”下列说法正确的是（　　） A．船桨是一种杠杆 B．“六桨课船”只受浮力作用 C．船桨的机械效率大于100% D．“六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关 【中考考点对接】 1、有用功和额外功 （1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 （2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 （3）总功：有用功与额外功的和叫总功。 （4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外 （5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外 （6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用 2、机械效率的概念 （1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 （2）提高机械效率的主要办法 ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【解题能力提升】 易错点：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。 【跟踪变式训练】 【变式6-1】（2024·山东东营·中考真题）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 【变式6-2】滑轮是一种简单机械，它在日常生活中的应用很广泛。如图所示是生活中使用的吊车，吊车前端悬挂重物的是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），使用该机械 省功（选填“能”或“不能”）。 【变式6-3】小华通过走楼梯的方式将一批教材搬到五楼，他有两种方案：一是把所有教材一次性搬到五楼；二是先将部分教材搬到五楼，再搬剩下的教材。假设他上楼的速度相同，则方案一的上楼功率 方案二的上楼功率，方案一的机械效率 方案二的机械效率。（填“大于”“小于”“等于”） 机械效率的计算 题型七 【典型例题剖析】 【例7】（2024·西藏·中考真题）建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求： (1)物体上升的速度； (2)滑轮组的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 【中考考点对接】 计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 【解题能力提升】 根据题目条件先分别求出有用功和总功，再运用公式计算。 【跟踪变式训练】 【变式7-1】（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 【变式7-2】（2024·四川泸州·中考真题）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。 【变式7-3】（2024·四川巴中·中考真题）图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备，其结构可简化为图乙所示的滑轮组模型。已知物体质量为300kg，在绳子自由端施加1250N拉力，物体以0.5m/s的速度匀速上升10s。求： (1)绳子拉力端移动的距离； (2)拉力的功率； (3)在此过程中滑轮组的机械效率。 实验测量滑轮组的机械效率 题型八 【典型例题剖析】 【例8】某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 【中考考点对接】 1、实验目的：测量滑轮组的机械效率。 2、实验原理：。 3、实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺 4、实验步骤： （1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G。 （2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置。 （3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s。 （4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格。 （5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）。 5、实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 【解题能力提升】 注意事项： （l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 （3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 【跟踪变式训练】 【变式8-1】某实验小组“测量滑轮组的机械效率”，小敏测得的数据如下表所示： 实验次数 动滑轮重G动/N 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 动力F/N 绳端移动距离s/m 滑轮组的机械效率η/% 1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6 2 0.5 1 0.2 0.7 0.6 47.6 3 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6 4 0.5 4 0.1 2 0.3 66.7 5 1 4 0.1 ① 0.3 ② (1)实验中，小敏应沿 方向向上匀速拉动弹簧测力计； (2)比较第 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关； (3)根据图中弹簧测力计可知第5次实验编号①处数据应为 N；根据所得数据计算可知表格中编号②的数据应为 。（结果精确至0.1%） 【变式8-2】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 【变式8-3】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为 ，②处数据应为 （结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 有关； (3)小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，额外功越大，请用所学知识进行解释： ； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力_________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 1．（2024·山东烟台·中考真题）骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是（　　） A．图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B．图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力 C．图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D．图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为150N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为80% 3．（2024·吉林长春·中考真题）如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中（    ） A．人对车不做功 B．车是定滑轮 C．车是费力杠杆 D．车是省力杠杆 4．（2024·内蒙古通辽·中考真题）小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是（　　） A．定盘星是秤杆的支点 B．杆秤是一种等臂杠杆 C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡 D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小 5．（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 6．（2024·安徽·中考真题）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为 N。 7．（2024·陕西·中考真题）如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，其简化示意图如图2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。 (1)不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当 （选填“靠近”或“远离”）支点O； (2)若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 J。 8．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为 N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 Pa。（g取10N/kg） 9．（2024·湖北武汉·中考真题）某同学利用若干个质量为50g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。 （1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并 ，达到平衡状态，如图所示。 （2）在杠杆左侧15cm刻度线处挂上4个钩码，在杠杆右侧挂上6个钩码，移动右侧钩码到 cm刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是 （填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”）。 （3）保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变，取下右侧钩码，改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计的示数为3N时，该拉力的作用点可能在杠杆 （填序号）刻度线处。 ①左侧10cm  ②右侧5cm  ③右侧15cm 10．（2024·四川遂宁·中考真题）遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如乙图所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2m，质量2.4kg，密度，盐卤水的密度（汲卤筒底和阀门厚度及质量不计；g取）。求： （1）汲卤筒实心部分的体积； （2）汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小； （3）汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向； （4）取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力（筒的取水口与单向阀门均看作面积为的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处）。 11．（2024·青海西宁·中考真题）如图是小宁同学利用健身器材进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA长1m，OB长0.6m，在杆的A端用绳子悬挂质量为15kg的配重，他在B端施加竖直向下的拉力时，杆AB在水平位置平衡。已知小宁重为450N，两只脚与地面接触的总面积为，不计杆重与绳重，g取10N/kg。求此时： (1)配重的重力； (2)拉力； (3)小宁同学对地面的压强。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$