2025年中考物理一轮考点复习课件：简单机械

简单机械 1. 杠杆 定义 在力的作用下能绕着 ⁠转动的硬棒叫作杠杆 五 要 素 ① ：杠杆可以绕其转动的点O。 ② ：使杠杆转动的力F1。 ③ ：阻碍杠杆转动的力F2。 ④动力臂：从支点到 的 距离，用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从支点到 的距离，用字母l2表示 固定点　 支点　 动力　 阻力　 动力作用线　 阻力作用线　 考点梳理过关 考点1　 杠杆的五要素和平衡条件 2. 杠杆平衡 平衡 状态 杠杆 或 ⁠ 探究 杠杆 的 平衡 条件 ①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，在水平位 置保持水平并静止，达到平衡状态，这样做的目的是 ⁠ ⁠； ②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆 重新在水平位置平衡，这样做的目的是 ⁠ 平衡 条件 动力×动力臂＝ 阻力×阻力臂，表达式： ⁠ 静止　 匀速转动　 消除杠 杆自身重力对杠杆平衡的影响　 便于测量力臂　 F1l1＝ F2l2　 [提示]（1）画力臂的方法：①找支点O；②画力的作用线（延长线为 虚线）；③画力臂（实线，过支点向力的作用线作垂线）；④标力臂 （箭头或大括号）。简记：一找点、二画线、三作垂线、四标力臂。 （2）①动力、阻力都是杠杆在受力，作用点一定在杠杆上；②力臂是 支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离；③力的 作用线过支点，力臂为0，对杠杆转动无影响 考点2　 杠杆的分类 杠杆 类型 力臂关系 力的关系 特点 应用举例 省力 杠杆 l1 l2 F1 F2 省 ⁠， 费 ⁠ 羊角锤、起子等 费力 杠杆 l1 l2 F1 F2 费 ⁠， 省 ⁠ 起重机的吊臂、镊子、钓鱼竿等 等臂 杠杆 l1 l2 F1 F2 既不省 ⁠， 也不省 ⁠ 天平、定滑轮等 ＞　 ＜　 力　 距离　 ＜　 ＞　 力　 距离　 ＝　 ＝　 力　 距离　 [提示]省力杠杆必费距离，费力杠杆必省距离，既省力又省距离的杠杆 是不存在的 1. 下列杠杆使用过程中费力的是（　B　） A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④ B 2. 常用指甲刀的实物图及结构示意图如图12.1－7所示，下列说法中不 正确的是（　D　） （八下P80图12.1－7改编） D A. 杠杆ABC是一个省力杠杆 B. 杠杆D处刀刃较薄，是为了增大压强 C. 杠杆ABC上有粗糙的花纹，是为了增大摩擦 D. 指甲刀只有两个杠杆，一个省力杠杆和一个费力杠杆 3. 如图12.1－1所示，用一根硬棒撬一块大石头，当在硬棒的A点用竖直向下的力F1压硬棒，石头未能撬起，在力的大小不变的情况下，下列措施中最有效地、能把石头撬起来的是（　A　） A A. 把垫着的小石头移近大石头，且用力的方向改为F2所示的方向 B. 把垫着的小石头远离大石头，且用力的方向改为F2所示的方向 C. 把垫着的小石头远离大石头，且用力的方向仍为竖直向下，即F1所示的方向 D. 把垫着的小石头移近大石头，且用力的方向仍为竖直向下，即F1所示的方向 （八下P76图12.1－1改编） 4. [2022·绵阳]建筑工人用独轮车搬运砖头，如图12.1－8所示。推车时 人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是 （　A　） （八下P80图12.1－8改编） A A. 以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂 B. 以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂 C. 以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂 D. 以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂 5. 如图12.1－4所示，赛艇的船桨是一种杠杆，划船时它是一个 ⁠ （选填“省”或“费”）力杠杆，手移动的距离 （选填“大 于”或“小于”）桨在水中移动的距离。 （八下P79图12.1－4改编） 费　 小于　 6. 如图12.1－3所示，一位物理老师用一只弹簧测力计称出了一只大象的质量。操作步骤：①将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡；②将大象引入铁笼，用弹测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得OA＝9m，OB＝9cm，弹簧测力计的示数为200N。其中设计步骤①的目的是 ，此装置可视为 ⁠（选填“省力”或“费力”）杠杆，该大象的质量为 t。（g取10N/kg） 消除槽钢和铁笼的重力对实验的影响　 省力　 2　 （八下P78图12.1－3改编） 7. 三种类型剪刀的示意图如图12.1－5所示，请你为铁匠师傅选择一把 剪铁皮的剪刀，你会选择 （选填“A”“B”或“C”）剪刀，这 样选择的目的是为了 ⁠。 （八下P80图12.1－5改编） C　 省力　 类别 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意 图 定义 中间的轴 ⁠ ⁠的滑轮 和重物一起 ⁠的 滑轮 定滑轮、动滑轮 组合成滑轮组 实质 ⁠杠杆 动力臂为阻力臂 ⁠倍 的 ⁠杠杆 － 固定 不动　 移动　 等臂　 2　 省力　 考点3　 滑轮 类别 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意 图 定义 中间的轴 ⁠ ⁠的滑轮 和重物一起 ⁠的 滑轮 定滑轮、动滑轮 组合成滑轮组 实质 ⁠杠杆 动力臂为阻力臂 ⁠倍 的 ⁠杠杆 － 固定 不动　 移动　 等臂　 2　 省力　 考点3　 滑轮 特点 不能 ⁠， 但能改变 ⁠ ⁠ 在不计绳重、滑轮重和摩擦力的情况下，能 省 的力，但不能改变 ⁠ 在不计绳重、滑轮重和摩擦力的情况下（绳子段数为n），F ＝ ⁠ 距离 关系 s＝ ⁠ s＝ ⁠ s＝ ⁠ 省力　 力的 方向　 一半　 力的方向　 G　 h　 2h　 nh　 类别 定滑轮 动滑轮 滑轮组 8. 如图12.2－1所示，工人师傅想利用滑轮将重物吊到二楼。下列有关 说法中不正确的是（　C　） （八下P81图12.2－1） A. 该滑轮是定滑轮，使用它可以改变力的方向 B. 工人不能拉动比他自身重的重物 C. 工人拉绳的力所做的功是有用功 D. 重物被提起，它的重力势能变大 C 9. 如图12.2－2所示，图甲旗杆顶的定滑轮不省力，但可以 ⁠ ；图乙起重机的动滑轮可以省力，但 （选填“能”或 “不能”）改变力的方向。 （八下Px82图12.2－2） 改变力的 方向　 不能　 10. 如图所示，有人利用该滑轮将G＝100N的物体匀速提升了20cm，此 过程克服物体重力做的功为 J；若动滑轮重10N，则F＝ ⁠N （不计绳重和摩擦）。 （10题图） 20　 210　 类别 斜面 轮轴 示意图 定义 一个与水平面成一定夹角 的倾斜平面 由 和 组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫作轮轴；半 径较大的是轮，半径较小的是轴 特点 省力机械 能够连续旋转的 ⁠ 应用 楼梯、盘山公路等 方向盘、水龙头、扳手等 [提示]轮轴是否为省力机械，主要取决于动力作用在轮上还是轴上 轮　 轴　 杠杆　 考点4　 斜面与轮轴 11. 盘山公路是在高山上修建的公路，弯弯曲曲，如图所示。要研究汽 车在它上面运动时的做功和受力情况，物理学中把它抽象为一种模型， 此模型是（　B　） （八下P84图12.2－6改编） A. 杠杆 B. 斜面 C. 定滑轮 D. 动滑轮 B 12. 生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关，将如图所示的钥 匙插入锁孔转动开锁时，钥匙相当于一个 （选填“斜面”“滑 轮”或“轮轴”），属于 （选填“省力”或“费力”）机械。 轮轴　 省力　 1. 功的分类 有用功 我们需要的、必须要做的功叫作有用功，用W有表示 额外功 我们在做有用功的同时，还不得不多做的功叫作额外功，用W 额表示 总功 有用功与额外功之和是总共做的功，叫作总功，用W总表示。 公式表达为 ⁠ W总＝W有＋W额　 考点5　 机械效率 2. 机械效率 定义 物理学中，将 跟 的比值叫作机械效率， 用 ⁠表示 表达式 η＝ 说明 机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功 总 总功，故机械效率总 1；机械效率的高低 与使用机械是省力还是费力 ⁠ 有用功　 总功　 η　 小于　 小于　 无关　 3. 测量滑轮组的机械效率 原理 η＝＝＝ 过程 沿 方向 ⁠拉动弹簧测力计使钩码升 高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的 自由端移动的距离s 结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越 ；提升 相同重物，动滑轮越多，机械效率越 ，但 越 ⁠力 提高机械 效率的方法 动滑轮自重；加润滑油，减小 ⁠； ⁠物重 竖直　 匀速　 高　 低　 省　 减小　 摩擦 增加　 4. 几种常见机械效率的推导公式 动滑轮 η＝＝＝ 滑轮组竖 直放置时 η＝＝＝； 当不计绳重及摩擦，只计动滑轮自重时（半理想）： nF＝G物＋G动，G动＝nF－G物； η＝＝＝ 滑轮组水 平放置时 η＝＝＝ 滑轮组竖直拉水中物体 η＝＝＝； 当不计绳重及摩擦，只计动滑轮自重时（半理想）： nF＝G物－F浮＋G动，G动＝nF－G物＋F浮； η＝＝＝ 斜面 η＝＝ 杠杆 η＝＝ 发动机机械效率 η＝＝ 13. 将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图12.2－4中的甲、乙滑轮 组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，使物体升 高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2， 不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（　D　） （八下P83图12.2－4改编） D A. 拉力F1一定大于F2 B. 乙滑轮组的机械效率较高 C. 甲、乙滑轮组的有用功相同 D. 甲的额外功与有用功的比值较小 14. 如图12.3－3所示，用细绳将一重为6N的物体沿粗糙程度相同的斜 面匀速拉到高处，物体在斜面移动距离s＝1.5m，物体上升高度h＝ 0.5m，在此过程中，斜面的机械效率为75％。下列说法正确的是 （　D　） （八下P88图12.3－3改编） D A. 拉力F的大小为2N B. 斜面对物体的摩擦力与拉力F是一对平衡力 C. 只将物体拉到斜面中点位置处，斜面的机械效率变为原来的一半 D. 若只把斜面的高度降低，则斜面的机械效率降低 【方法点拨】影响斜面机械效率的因素：斜面的粗糙程度和斜面的 倾斜程度；故斜面越陡，摩擦力越小，斜面机械效率越大。 常考重难突破 突破点1　 杠杆的分类 [2024·临沂]2023年9月24日，中国组合——邹佳琪、邱秀萍在 赛艇女子轻量级双人双桨决赛中夺冠，斩获杭州亚运会首金。如图所 示，赛艇的桨可视为杠杆，下列工具正常使用时，与桨属于同类杠杆的 是（　A　） A A. 筷子 B. 瓶起子 C. 核桃夹 D. 榨汁器 突破点2　 关于杠杆重心的问题 如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质 量分布不均匀的木条重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个 点，AO＝BO，AC＝OC。A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上， 托盘秤甲的示数是6N。现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上。此时 托盘秤乙的示数是（　C　） C A. 8N B. 12N C. 16N D. 18N 【方法点拨】质量分布不均匀的杠杆重心不在其几何中心；静止的 杠杆上面不止一个点可以为支点。 1. [2020·绵阳]绵阳一号桥是斜拉桥，斜拉桥比梁式桥的跨越能力更 大，我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。单塔双索斜拉大桥如图所示， 索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力，一辆载重汽车从桥梁左端按设 计速度匀速驶向索塔的过程中，左侧拉索拉力大小（　B　） （针对训练1图） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 B 1 2 3 4 5 6 突破点3　 关于杠杆动态平衡问题 有一把均匀的木尺，在上端钻有一小孔，挂在钉子上，如图所 示，它可以在竖直平面内以A点为轴摆动。 （1）现从静止开始，在木尺的另一端点B处施加一个始终水平向右 的作用力F，使木尺缓慢地向右偏转到图中虚线位置，在这一过程中， 木尺的重力力臂逐渐变 （选填“大”或“小”，下同），水平力 F的大小逐渐变 ⁠。 大　 大　 （例3图） 1 2 3 4 5 6 （2）将力F的方向改为始终垂直于木尺，则在上述过程中，力F的 力臂 （选填“变小”“变大”或“不变”，下同），力F的大 小 ⁠。 不变　 变大　 （例3图） （3）在图示的虚线位置，将力F的方向改为竖直向上，然后缓慢地 将木尺移到水平位置，在这个过程中力F的大小 （选填“变 小”“变大”或“不变”）。 【方法点拨】分析问题时要找准动力臂与阻力臂，杠杆动态平衡依旧满足杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2。 不变　 1 2 3 4 5 6 突破点4　 杠杆与社会生活 [2024·重庆A卷]同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做 秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣且秤盘不放 物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移 到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O、B两点之间均匀地画上 49条刻度线。下列说法正确的是（　B　） B A. 自制杆秤的每一格约表示2.08g B. 称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C. 如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小 D. 若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程 1 2 3 4 5 6 2. [2024·广安]桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知A点所挂拗石重力为100N，OA∶OB＝2∶1，两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力（ρ水＝1.0×103kg/m3）。下列说法错误的是（　A　） A （针对训练2图） A. 桔槔平衡时，桶内水的体积为2×10－2m3 B. 桔槔是杠杆装置 C. 桔槔平衡时，A、B两点所受的拉力之比为1∶2 D. 要想一次提取更多的水，可以将悬挂点A向远离O点方向移动 1 2 3 4 5 6 突破点5　 杠杆、压强、浮力综合问题 如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，OA∶OB＝1∶3，A端用 细线悬挂一质量为7.9kg的空心铁球。当铁球的一半体积浸入水中，在B 端施加13N竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。杠杆的A端 受到的拉力为 N，铁球空心部分的体积为 m3；若此 时撤去B端拉力F，铁球最终将 （选填“漂浮”“沉底”或“悬 浮”）；与断开细线前相比容器底部受到水的压强 （选填“变 大”“变小”或“不变”）。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ铁＝ 7.9×103kg/m3） 39　 7×10－3　 漂浮　 变大　 （例5图） 1 2 3 4 5 6 突破点6　 滑轮组竖直提升重物问题 [2024·遂宁]修建房屋时，质量为60kg的建筑工人使用滑轮组提 升建材。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了 3m，每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，g取10N/kg。下列结论正 确的是（　C　） C A. 工人拉动绳子的速度为0.2m/s B. 工人对绳子拉力的功率为50W C. 此装置的机械效率为96％ D. 若工人脚与地接触面积共400cm2，则他对地的压强为1.5×104Pa 1 2 3 4 5 6 3. 如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加 工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与 水平地面接触且接触面积为300cm2，工人对地面的压强为2.0×104Pa； 此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之 间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求： 1 2 3 4 5 6 （1）工人的手对绳的拉力大小； 解：工人的重力G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N， 工人对地面的压力 F压＝pS＝2.0×104Pa×300×10－4m2＝600N， 由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力 F支＝F压＝600N， 由力的平衡条件和相互作用力可知，工人的手对绳的拉力 F＝G－F支＝700N－600N＝100N。 1 2 3 4 5 6 （2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小； 解：两个动滑轮的重力 G动＝m动g＝10kg×10N/kg＝100N， 由题图可知n＝4，因为不计绳重和摩擦时F＝（f＋G动）， 所以地面对工件摩擦力 f＝nF－G动＝4×100N－100N＝300N。 （3）滑轮组在此次工作中的机械效率。 解：滑轮组的机械效率 η＝＝＝＝×100％＝75％。 1 2 3 4 5 6 [2022·绵阳]现代化港口的一种新型吊运设备的简化模型示意图 如图所示，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由 电动机拉动。用该吊运设备先后搬运水平地面上的长方体形状的集装箱 A和B。A和B的底面积、高度、密度大小关系如下表所示。 集装箱 A B 底面积S SA＝S0 SB＝2S0 高度h hA＝3h0 hB＝2h0 密度ρ ρA＝2ρ0 ρB＝ρ0 1 2 3 4 5 6 集装箱A在地面上静止，当受到滑轮组挂钩竖直向上的拉力为1 500N时，地面对A的支持力为N1；集装箱B在地面上静止，当受到滑轮组挂钩竖直向上的拉力为2 000N时，地面对B的支持力为N2，已知N1＝3N2。在吊运集装箱A的过程中，当绳子自由端拉力为1 125N时，集装箱A匀速竖直上升，绳子自由端拉力的功率为2 250W，滑轮组的机械效率为80％；在吊运集装箱B的过程中，集装箱B匀速竖直上升了8m。不计绳的质量及滑轮的摩擦。求： 集装箱 A B 底面积S SA＝S0 SB＝2S0 高度h hA＝3h0 hB＝2h0 密度ρ ρA＝2ρ0 ρB＝ρ0 1 2 3 4 5 6 （1）集装箱A和B的重GA和GB； 解：集装箱A和B都静止在地面上，分别以A、B为研究对象，挂钩竖直 向上的拉力分别为F1、F2，则 F1＋N1＝GA　①，F2＋N2＝GB　②， 根据G＝mg＝ρVg＝ρgSh， ＝＝　③， 已知N1＝3N2，F1＝1 500N，F2＝2 000N， 联立①②③，解得N1＝3 000N，N2＝1 000N， 可得GA＝4 500N，GB＝3 000N。 1 2 3 4 5 6 （2）集装箱A匀速竖直上升的速度； 解：不计绳的质量及滑轮的摩擦，根据 η＝＝＝可得，承担物重的绳子段数 n＝＝＝5， 由P＝＝＝Fv可得，拉起集装箱A时绳子自由端拉力的速度v＝＝ ＝2m/s， 由v＝nv物可得，A上升时的速度 vA＝＝＝0.4m/s。 1 2 3 4 5 6 （3）集装箱B匀速竖直上升8m的过程中，绳子自由端拉力做的功。 解：不计绳的质量及滑轮的摩擦，拉起集装箱A时，由nF＝G＋G动可 得，动滑轮重力 G动＝nFA－GA＝5×1 125N－4 500N＝1 125N， 拉起集装箱B时绳端拉力 FB＝（GB＋G动）＝（3 000N＋1 125N）＝825N， 绳子自由端拉力做的功 WB＝FBsB＝FBnhB＝825N×5×8m＝3.3×104J。 1 2 3 4 5 6 突破点7　 滑轮组水平拉动物体问题 一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以 0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s。已知物体与地面间的 滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60％。在此过程中，下列选项 正确的是（　D　） （例8图） D A. 绳子自由端移动的距离为3m B. 拉力做的有用功为500J C. 拉力做的额外功为150J D. 拉力做功的功率为25W 1 2 3 4 5 6 4. 如图所示，物体A、B的重分别为20N、10N，滑轮和绳子的重及滑轮 与绳的摩擦均忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动； 若用力F向左拉物体A，使物体B以0.1m/s的速度向上做匀速直线运动， 则拉力F＝ N，拉力F的功率是 W。 （针对训练4图） 10　 2　 1 2 3 4 5 6 突破点8　 滑轮组提升水中物体问题 某人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A，如图甲。A从离开池底到刚完全离开水面的过程中，其底面受到水的压强与时间关系如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间关系如图丙。A露出水面之前装置的机械效率为η1，A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg，人双脚站地时与地面的接触的总面积为500cm2，A的底面积为200cm2，η1∶η2＝15∶16，ρ水＝1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力，g取10N/kg，A不吸水且不溶于水，A底部与池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中①②③④段绳均竖直。求： 1 2 3 4 5 6 （1）池水深度和A的上升速度； 解：由题图乙可知物体底部所受最大压强为4×104Pa，此时深度最深为 池水深度 h水＝＝＝4m， 物体A从池底到离开水面，底面压强不断减小，直到底部刚离开水面， 用时20s， 可得A的上升速度v＝＝＝0.2m/s。 1 2 3 4 5 6 （2）A的高度和露出水面前受到的浮力； 解：由题图丙人对地面的压强与时间关系可知，第15s时压强最大为 0.4×104Pa，此时物体A上表面与水面相平，第20s时压强最小为 0.2×104Pa，此时物体A刚完全离开水面， 物体A的高度h＝vt1＝0.2m/s×5s＝1m， 物体A的体积V＝Sh＝200×10－4m2×1m＝2×10－2m3， A露出水面前受到的浮力F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2× 10－2m3＝200N。 1 2 3 4 5 6 （3）A露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力； 解：人的重力G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N， 由题图丙人对地面的压强与时间关系可知， 第15s时压强最大为0.4×104Pa，此时人对地面的压力 F1＝p人S人＝0.4×104Pa×500×10－4m2＝200N， 第20s时压强最小为0.2×104Pa，此时人对地面的压力 F2＝p'人S人＝0.2×104Pa×500×10－4m2＝100N， 由二力平衡可知，人的重力等于绳对人的拉力加上地面对人的支持力， 地面对人的支持力和人对地面的压力大小相等，所以，A露出水面前人 对绳的拉力 F3＝G人－F1＝600N－200N＝400N， A全部露出水面后人对绳的拉力 F4＝G人－F2＝600N－100N＝500N。 1 2 3 4 5 6 （4）动滑轮的重力。 解：当A露出水面前人对绳的拉力F3＝400N， 此时机械效率η1＝＝＝， 当A全部露出水面后人对绳的拉力F4＝500N， 此时机械效率η2＝＝＝， 因为η1∶η2＝15∶16， 得∶＝∶＝15∶16， 解得G物＝800N， 则动滑轮的重力 G动＝2F4－G物＝2×500N－800N＝200N。 1 2 3 4 5 6 突破点9　 斜面的功率、效率、摩擦力问题 [2024·眉山]小龙“测量斜面机械效率”的实验装置如图所示。 斜面粗糙程度相同，先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以 1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75％。下列说法 正确的是（　D　） D A. 拉力做功为3J B. 物体受到的摩擦力为1.5N C. 在匀速拉动过程中，物体的机械能不变 D. 若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75％ 【方法点拨】斜面上匀速拉物体，其摩擦力不等于拉力，通常通过 额外功计算摩擦力大小。 1 2 3 4 5 6 5. 小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑 构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L 为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将 重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P ＝ W，斜面的机械效率η＝ ％，木块在该斜面上受到 的滑动摩擦力f＝ N。 （5题图） 0.32　 62.5　 0.3　 1 2 3 4 5 6 6. 工人师傅通常用如图所示的斜面把重物搬运到汽车上，已知汽车车 厢底板高度h＝1.5m，斜面长度s＝3m。现用力F沿着斜面把重力G＝ 1 800N的重物匀速拉到车上，若不计摩擦、滑轮和绳重，拉力F 为 N；若实际拉力F'＝1 000N，则该装置的机械效率为 ⁠⁠。 （6题图） 【方法点拨】注意本机械是两种机械的组合。 450　 45 ％ 1 2 3 4 5 6 基础作图训练 1. [2024·成都]如图甲，小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头 组成。如图乙所示，灯头OAB可视做绕O点转动的杠杆，A点是灯头的 重心，小孟想用拉力F将灯头拉至图甲所示位置。请在图乙中画出： （1）灯头受到的重力G的示意图； 作图1　 杠杆作图 （2）拉力F的力臂l。 【答案】　 1 2 3 4 5 6 2. [2024·宜宾]宜宾港一起重机正在吊起货物的情景如图所示，请在图 中画出此时动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。 【答案】　 1 2 3 4 5 6 3. 自行车的手闸如图甲所示，其中ABO部分可视为一个杠杆，其简化示 意图如图乙，O为支点，F2为阻力。请在图乙中画出： （1）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1； （2）阻力F2的力臂l2。 【答案】　 【方法点拨】找最小力，先找最长力臂。图中支点在O点，当O点 与A点的连线作为动力臂l1时，动力臂是最长的；动力的方向应该垂直 OA向上。 1 2 3 4 5 6 4. [2024·眉山]同学们在体育课上做下压运动训练，静止不动时人体可 以看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F1为动力，如图所示。请你在 图中画出： （1）动力F1的力臂l1； （2）脚对地面压力F的示意图（A点为作用点）。 【答案】　 1 2 3 4 5 6 5. 植树节当天，学校初二年级开展植树活动，同学们分工合作，小高 正在用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆，O为支点，请在图中画出手在A处 施加的最小动力F及F的力臂l。 【答案】　 1 2 3 4 5 6 6. 小丽学习了滑轮的知识后，想利用滑轮组设计一个升降装置，自 己把物体吊上楼来，请你画出最省力的绕线方式和物体所受重力的 示意图。 【答案】　 作图2　 滑轮作图 1 2 3 4 5 6 教材实验拓展 实验1　 探究杠杆的平衡条件 在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后，小丽同学根据杠杆 的平衡条件测出了一个物块的密度，请帮她将下列步骤补充完整。（g 取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3） 1 2 3 4 5 6 （1）相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位 置，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态，为了使 杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”） 调节，目的是 ⁠。 （2）调节杠杆水平平衡后，用细线将物块挂于杠杆左侧，将3个钩 码挂于右侧，杠杆仍处于水平平衡，如图乙所示，每个钩码质量100g， 则物块质量为 g。 是　 右　 消除杠杆自重对实验的影响　 400　 1 2 3 4 5 6 （3）将该物块浸没在装有水的烧杯中，调节右侧钩码的位置，使 杠杆处于水平平衡，如图丙所示，则物块在水中所受浮力为 N。 （4）物块的密度是 kg/m3。 （5）在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和个 数，收集多组数据的目的是 （填序号）。 A. 避免实验的偶然性，便于得到普遍规律 B. 取平均值，减小误差 2　 2×103　 A　 1 2 3 4 5 6 【实验拓展】 图丁为我国古人运送巨木的支架劳动情境示意图。他们通过横 杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到 其他地方。 （1）支架下端垫有底面积较大的石块，有什么作用？答： ⁠ ⁠。 为了 减小支架对地面的压强　 1 2 3 4 5 6 （2）如果他们无法将巨木抬起，请你提出一个有可能抬起巨木的 改进方案，并简述其中的物理学原理。答： ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ （答一种即可）。 可缩短横杆上悬绳与支架 之间的距离，以减小阻力臂；或者用另一根硬棒绑在横杆上起到加长横 杆的作用，以增大动力臂；或者再增加几个人在横杆右端往下压，以增 大动力；或者另外请人在巨木下方同时用撬棒抬巨木，以减小阻力（合 理即可）　 1 2 3 4 5 6 实验2　 测量滑轮组的机械效率 某建筑工地上矗立的塔吊是用电动机带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示，实验数据记录如下表所示。 实验 序号 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 0.1 1.2 0.3 55.6 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5 1 2 3 4 5 6 　　（1）实验中应沿竖直向上 拉动绳子的自由端。 （2）分析表中数据可知，第4次实验是用图 （选填 “甲”“乙”或“丙”）所示装置完成的。 匀速　 丙　 （3）通过比较1、2两组实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相 同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 ⁠。 无关　 1 2 3 4 5 6 实验 序号 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 0.1 1.2 0.3 55.6 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5 （4）通过比较 （填序号）两组实验数据可得出：同一滑 轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。 1、3　 1 2 3 4 5 6 （5）通过比较3、4两组实验数据可得出： ⁠ ⁠。 不同滑轮组提升相同 重物，动滑轮越重，机械效率越低　 实验 序号 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 0.1 1.2 0.3 55.6 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5 （6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经 验，你建议可采取的措施有 （填序号）。 A. 减轻动滑轮重 B. 增加所提物体重 C. 机械加润滑油 D. 增加重物上升高度 ABC　 1 2 3 4 5 6 【实验拓展】 （1）不计绳重和摩擦，则图丁中能粗略反映滑轮组的机械效率η与提升物重G关系的是 （填序号）。 C　 1 2 3 4 5 6 （2）小明通过分析表格中的第1、3组数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，与本实验同理的是 ⁠（填序号）。 A. 鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 B. 汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C. 经常给汽车做保养，保持良好的润滑 A　 1 2 3 4 5 6 实验 序号 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 0.1 1.2 0.3 55.6 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5 实验3　 探究斜面的机械效率 [2021·绵阳]用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否 与斜面倾角、表面粗糙程度有关。斜面甲、乙倾角相等，与丙的不相 等；斜面甲、丙表面粗糙程度相同，与乙的不相同。先用弹簧测力计竖 直向上匀速缓慢提升重物升高0.24m，弹簧测力计示数F0＝20.0N；再 分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度，弹簧 测力计示数和斜面长度如下表所示，根据表中数据回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 斜面 弹簧测力计示数 F/N 斜面长 度L/m 省力大小ΔF/N （ΔF＝F0－F） 机械效 率η/％ 甲 17.4 0.30 ？ 92.0 乙 18.2 0.30 1.8 87.9 丙 14.0 0.40 6.0 ？ 　　（1）斜面甲省力大小 N。 （2）斜面丙的机械效率η＝ （计算结果精确到0.1％）。 2.6　 85.7％　 1 2 3 4 5 6 （3）比较甲、乙实验结果，可以认为 （填序号，下同）； 比较甲、丙实验结果，可以认为 ⁠。 A. 斜面省力大小与斜面倾角有关 B. 斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关 C. 斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关 D. 斜面机械效率与斜面倾角有关 E. 斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关 F. 斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关 BE　 AD　 1 2 3 4 5 6 $$