内容正文:
第十八讲 简单机械
1
思维导图串讲
2
重点难点突破
重难点1 杠杆类型的判断
例1 下列工具属于费力杠杆的是( )
A
A.镊子
B.天平
C.瓶起子
D.核桃夹
3
1.如图所示,踏碓是古代的舂米工具,运用了杠杆原理。
以下几种杠杆与踏碓相同的是( )
A
A.赛艇的船桨
B.开瓶器
C.用羊角锤拔钉子
D.手钳子
4
重难点2 杠杆平衡条件的应用、跨学科实践:制作简易杆称
(RJ新增)
例2 (跨学科实践)杆秤在我国有几千年的历史,如
今中药房仍在使用.如图所示,已测得刺五加药材的质
量是,其中 ,若不计杆秤自重,则秤
砣的质量约为____.接下来要测 的人参片需要将
秤砣向 点的____(选填“左”或“右”)侧移动.
40
右
5
2.(2025·黑龙江)如图所示,将重为 的均匀木棒竖直
地悬挂于 点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动
力 ,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻
力臂将______(选填“变大”“变小”或“不变”),动力
将______(选填“变大”“变小”或“不变”).
变大
变大
6
3.(跨学科实践)(2025·自贡)如图,
、均是杆秤称量时的支点.当使用 称
量时,调整秤砣至 点位置,使秤杆处于
水平平衡状态(忽略绳重和杆重),已知
B
A.所称物体质量是
B.换称质量较小的物体时,秤砣应向 点左边移动
C.改用 称量物体时,会使该杆秤的称量范围变小
D.当秤砣在点时,使用称量的物体质量比使用 称量的物体质量大
秤砣质量为,, .下列说法正确的是( )
7
重难点3 画杠杆示意图
例3 (2025·凉山州)如图甲所示,人们用盘子夹可以既方便又安全地取
出蒸食物的盘子.盘子夹的一侧可简化为图乙所示的杠杆, 为支点.请在
图乙中画出作用在点的最小动力及其力臂 .
答案图
8
4.(2025·泸州)随着科技发展,机器人开始走进人们的生活.如图所示,
机器人托着茶杯处于静止状态.请你画出茶杯对机器人手的压力 及其力
臂(以机器人手肘 为支点).
答案图
9
5.(2025·运城)爸爸想要喝一瓶冰镇啤酒,于是他用起瓶器撬啤酒瓶盖
(如图甲所示).请你在乙图中,作出爸爸撬瓶盖时作用在点的最小力
及其力臂 .
答案图
10
重难点4 滑轮、滑轮组的特点及其应用
例4 (2025·烟台)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了
如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
C
A.是定滑轮,可以省力 B.是动滑轮,可以省力
C.是定滑轮,可以改变力的方向 D.是动滑轮,可以改变力的方向
11
第6题图
6.(2025·上海)如图所示用不同方向的拉力、、 匀速
拉动重力为 的物体时,下列说法正确的是( )
A
A. B.
C.和是一对平衡力 D.和 是一对平衡力
12
7.将物体、置于如图所示的装置中,物体恰好匀速下降,已知 重
,重,则所受地面的摩擦力为____;若对 施加一个水平向
左的拉力,刚好使在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力 大小为
____ .(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
20
40
第7题图
13
重难点5 机械效率的相关计算
例5 如图所示的小型起重机,某次吊起重为 的物体,电动机的拉
力为,用时,使物体上升了 .则通过动滑轮( )
B
A.做的有用功为 B.拉力功率为
C.做的总功为 D.机械效率为
14
第8题图
8.(2025·吉林)如图所示,工人用的拉力,在 内将重
为的物体匀速提升 ,在这个过程中,下列说法正确的
是( )
D
A.使用的滑轮是动滑轮 B.做的有用功为
C.拉力的功率为 D.该装置的机械效率为
15
9.(2025·德阳)塔吊是工程建设中常用的装置,其起吊部分的结构可简
化为如图所示的滑轮组.用的拉力,将的重物在 内竖直匀
速提升,则拉力的功率为_____ ,该滑轮组的机械效率为_____.
120
第9题图
16
纵横过实验
实验26 探究杠杆的平衡条件(2022年考)
【实验器材】杠杆、钩码一套、弹簧测力计、 细线、刻度尺.
【实验装置】如图所示.
17
【设计和进行实验】
1.调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,达
到平衡状态.
2.给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在
_______位置平衡.这时杠杆两侧受到的作用力等于各自钩码所受的______.
3.设右侧钩码对杠杆施加的力为动力 ,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力
;测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂,把、、、 的数值填入
表格中.#3.3
水平
重力
18
4.改变动力和动力臂的大小,相应调节阻力和阻力臂 ,再做几次
实验.
【实验结论】
5.杠杆平衡的条件:动力×动力臂阻力×阻力臂;或写为 .#4.1
19
【交流与讨论】
6.将杠杆中点装在支架上,这样做的目的:消除__________对实验的影响.
7.实验前调节平衡螺母,左高向____调,右高向____调.
8.多次实验的目的:________________________.#5.3
杠杆自重
左
右
使实验结论更具有普遍性
9.实验改进:用弹簧测力计代替钩码,如图所示,这样做
的好处是①可以直接读出__________,实验操作更方便;
②可以提供不同方向的力.
力的大小
20
例 (2025·乐山改编)要得出杠杆的
平衡条件,需要经历以下过程:
(注:实验中所用的钩码质量均相等、
杠杆上相邻刻线间的距离均相等)
21
★ ★
(1)如图甲 所示是一个在水平位置平衡的杠杆,减少其中一侧钩码的数
量,发现杠杆发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与__________有关.
(2)如图甲 所示用带杆的滑轮向左推动右侧挂钩码的悬线,发现杠杆
发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与____________有关.
(3)如图乙所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____
(选填“左”或“右”)端调节.
力的大小
力臂的大小
左
22
(4)如图丙所示,调平后在 点悬挂2个钩码,为使杠杆保持水平平衡,
应在点悬挂___个钩码.若规定 点处的力为动力,则此时的杠杆属于
______杠杆.
3
省力
(5)通过多次实验测得数据并分析数据,可以得出杠杆的平衡条件为___.
A
A.动力×动力臂阻力×阻力臂 B.动力动力臂阻力 阻力臂
(6)根据实验结论,为使杠杆满足如图丁所示的水平平衡,应将左侧的2
个钩码悬挂至____(选填图丁中的数字编号)位置.
③
23
★ ★
(7)如图戊所示,如果在杠杆的
点用弹簧测力计施加一个向上的力,
这个力在探究实验时是否影响杠杆的
平衡?________;理由是__________
_________.
不影响
此力的力
臂等于零
24
(8)实验结束后,实验小组提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点
时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是他们利用图己所示装置进行探究.
发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状
态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是_____________
___.
杠杆自重的影响
25
★ ★
(9)(2025·深圳)一鸣同学认为,仅用人眼来确定杠杆是否水平,这样
做不够科学.请任选实验器材,运用物理知识,写出判断杠杆水平的实验
过程和方法.
________________________________________________________________
__________________________________.
将重垂线固定在杠杆的支点上方,使重垂线自然下垂.用直角三角尺测量
重垂线与杠杆的角度,判断是否水平
26
(10)(2025·深圳)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件,如图庚,已知
,秤砣质量为,则重物所受的重力为____
取
4.5
庚
27
练河南真题·明考情
命题点1 杠杆类型的判断
第1题图
1.(2024·河南,第3题)人体中有很多结构可简化为杠
杆.如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵
引下绕肘关节转动,这是一种______杠杆,此过程中肱
二头肌收缩的距离______(选填“大于”“等于”或“小于”)
手移动的距离.
费力
小于
28
第2题图
2.(2021·河南,第8题)如图所示,工人师傅正在使
用一根硬棒撬动石头,使用此硬棒( )
B
A.省力且省距离 B.省力但费距离
C.费力且费距离 D.费力但省距离
29
命题点2 杠杆作图
3.(2025·河南,第11题)如图,在植树活动中,两位同学
用竹竿抬水.水桶挂在水平竹竿的 处,与前、后同学的距
离分别为、,水桶对竹竿的作用力为,其中 、
A
A. B. C. D.
及 的大小均已知,竹竿的重力忽略不计.若要分析前面同学抬水的力
的大小,下列建构的杠杆示意图正确的是 ( )
30
命题点3 杠杆平衡条件及其应用
4.(2022·河南,第18题)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图1所示.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.
右
图1
31
图2
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次
杠杆平衡时的数据已填入下表.图2是第3次杠杆平衡时的
情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为___,②为
_____.
1
0.15
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 2.5 0.2 2 0.25
2 2 0.15 1.5 0.2
3 1.5 0.1 ① ②
32
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:________________________
______________________.
动力×动力臂阻力阻
力臂 (或)
图3
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图3所示又进行
了实验.老师肯定了他们的做法,并指出,用弹簧测力计斜拉
可使结论更具有普遍性,因为这样做改变了_____________
_________________.在测量拉力 的力臂时,小组内有不同
的意见,你认为拉力的力臂应为____(选填“”“ ”
或“ ”).
力的方向
(或力臂的位置)
33
命题点4 滑轮、滑轮组及其相关计算
5.(2025·河南,第12题)如图,某工人利用滑轮在时间 内,将
重为的物料匀速提升了 的高度,工人对绳子竖直向上的拉力
大小为 ,不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是( )
C
A.该工人使用的是定滑轮 B.提升物料做的有用功为
C.拉力做功的功率为 D.该滑轮的机械效率为
34
第6题图
6.(2024·河南,第11题)如图所示,甲、乙两人用不
同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升
到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的
是( )
C
A.甲做的有用功多 B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大 D.乙所用装置的机械效率小
35
第7题图
7.(2023·河南,第12题)如图所示,在的拉力 作用下,
用滑轮组将重为的货物匀速提升,在 内货物竖直上升
了 ,不计绳重及滑轮上的摩擦.下列说法正确的是( )
C
A.滑轮组做的有用功为
B.拉力做功的功率为
C.滑轮组的机械效率为
D.此滑轮组提升的货物越轻,机械效率越大
36
1.物理学与日常生活 (2025·焦作二模)如图是生产生活中常用的三种类
型剪刀的示意图.现在要用剪刀剪铁皮,你认为___(选填“A”“B”或“C”)
剪刀最合适,理由是______________________________________________
_______.
A B C .
C
在阻力和阻力臂一定时,C剪刀动力臂更长,因而
更省力
37
【解析】选择省力杠杆的标准是先找出动力臂和阻力臂的关系,当动力臂
大于阻力臂时,根据杠杆平衡原理知,此时动力小于阻力,为省力杠杆.
38
2.跨学科实践 (2025·郑州一模)如图所示,杆秤是一
种凝聚着古人智慧的工具.在称重过程中,若杆秤左低
右高,要将杆调至水平平衡,秤砣应往____
右
左
【解析】图中,若杆秤左低右高,要将杆秤调至水平平衡,根据杠杆的平
衡条件可知,应增大秤砣的力臂,即秤砣应往右侧移动适当距离;若想增
大杆秤的测量范围,可将提纽移到 点左侧移动.
(选填“左”或“右”)移动;若想增大杆秤的测量范围,可将提纽移到 点
____(选填“左”或“右”)侧.
39
3.跨学科实践 杆秤是我国古代劳动人民的一项发明,是各种衡器中历史
最悠久的一种.如图所示为某杆秤示意图,下列说法正确的是( )
C
A.杆秤是等臂杠杆
B.杆秤上的零刻度就在提纽 处
C.增大被测物的质量,秤砣将向右移动
D.若换用质量更小的秤砣,杆秤的测范围会
变大
40
【解析】A.由图可知,为阻力臂, 为动力臂,杆秤动力臂大于阻力
臂,属于省力杠杆,故A错误;B.由图可知,处是秤钩,提起 处提纽,
秤钩不挂物体,将秤砣移至提纽 点右侧,秤杆恰好水平平衡,这个点为
杆秤的零刻度线,故B错误;C.由图可知,杆秤平衡,则
,由于秤砣的质量、被测物体的重力力臂不变,所
以当被测物体的质量增大时, 将变大,故秤砣应该向右移动,故C正
确;D.由图可知,换一个质量较小的秤砣,阻力臂不变,动力变小,动力
臂不变,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,测量范
围变小,故D错误.故选C.
41
4.(2025·平顶山一模)(双选)如图所示,将一个重 的物体从斜面底
端沿斜面匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为 ,在斜面上
移动的距离,物体升高的高度 ,下列说法正确的是
( )
BD
A.拉力做功 B.克服物体的重力做功
C.物体所受的摩擦力为 D.斜面的机械效率为
42
【解析】A.拉力做的总功 ,故A错误;B.
克服物体的重力做的有用功 ,故B正确;
C.克服物体所受摩擦力做的额外功
,则物体所受的摩擦力
,故C错误;D.斜面的机械效率
,故D正确.故选 .
43
5.物理学与工程实践 (2025·洛阳三模)(双选)如图所示是一台汽车起
重机的示意图.某次完成起重任务的过程中,起重机将边长为 ,质量为
的正方体货箱由地面起吊到的高度,以下说法正确的是
取 ( )
AD
A.在起重过程中,吊臂 可视为一个费力杠杆
B.轮胎上的花纹是为了减小行驶中的滑动摩擦力
C.“大脚掌” 的作用是减小起重机对地面产生的压力
D.货箱放置在水平地面上时,它对地面的压强是
44
【解析】A.吊臂 在使用过程中动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,但可
以省距离,故A正确;B.轮胎上的花纹是在压力一定时,通过增大接触面
的粗糙程度来增大摩擦力,故B错误;C.“大脚掌” 的作用是增大接触面
积,可以减小起重机对地面的压强,故C错误;D.货箱放置在水平地面上
时对地面的压力 ,货箱与
地面的接触面积 ,货箱放置在水平地面上时对地面
的压强,故D正确.故选 .
45
6.(双选)如图,物体重,在力的作用下,以 的速度在水
平面上匀速向右运动,此时弹簧测力计的示数为 (不计绳与滑轮间的
摩擦),则( )
BC
A.物体受到的摩擦力是 B.拉力为
C.拉力在内所做的功为 D.使用该动滑轮可以省力
46
7.(2025·安阳二模)如图,用开瓶器打开瓶盖,画出作用在 点上的最小
力及其力臂 .
47
8.科学探究 如图所示,小明做“探究杠杆的平衡条件”的实验.
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上:当杠杆静止时发现其停在如图
甲所示的位置.小明将左端的平衡螺母向右调,小红认为也可以将右端的
平衡螺母向____(选填“右”或“左”)调,使杠杆在水平位置平衡.这样做的
目的是__________________________.
右
避免杠杆自重对实验的影响
48
(2)如图乙所示,在杠杆的两端加挂并移动钩码,使杠杆在水平位置平
衡,同时测出力臂大小,并将收集的数据记录在下表中,实验中多次测量
的目的是__________________________.
实验次数
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 4 15 3 20
得出普遍规律,避免偶然性
(3)根据上面表格可以得出杠杆平衡条件的表达式是___________.
49
(4)如图丙所示,在杠杆的左端挂上钩码,右端用弹簧测力计竖直向下
拉杠杆使其在水平位置平衡.若保持杠杆不动,改变弹簧测力计拉力的方
向,弹簧测力计的示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”).
变大
(5)实验结束后,小婷同学联想到生活中的杆秤,如图丁所示,其主要
结构由秤杆、秤钩、提纽、、秤砣组成点为刻度的起点 .
①在用该杆秤称量货物时,使用提纽___,该杆秤的称量范围更大;
②若该杆秤配套的秤砣 有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测货
物的真实质量偏____.
大
50
9.用如图所示的扳手拧螺丝时,一只手稳住扳手的十字交叉部位,另一只
手用同样大小和方向的力在___点(选填“”“”或“ ”)更容易拧动螺丝,
原因是________________________________________.
在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力
第9题图
51
10.工人利用如图所示装置提升物料,该装置中的滑轮为____滑轮.已知滑
轮重,货篮重 ,不计绳重及摩擦.工人用该装置匀速提升空货篮
时的拉力为_____.若绳子能承受的最大拉力为,每根钢条重 ,
该装置匀速提升钢条时,所能达到的最大机械效率为_____.
动
100
第10题图
52
【解析】由图可知,滑轮随物料一起运动,所以该装置中的滑轮为动滑轮.
动滑轮上有两股绳,已知滑轮重,货篮重 ,不计绳重及摩擦,
用该装置匀速提升空货篮时的拉力
.若绳子能承受的最大拉力
为 ,提升钢条的最大重力
,由于每根钢
条重 ,所以最多能提升8根钢条,则该装置匀速提升钢条时,所能达
到的最大机械效率 .
53
第11题图
11.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 .当绳
子自由端的拉力为 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____
;当绳子自由端拉力为 时,物体水平向右匀速
20
60
运动,物体与桌面之间的滑动摩擦力为____;撤去水平向左的恒力 ,
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_____
54
【解析】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 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 ,即
,解得;当绳子自由端拉力为
时,物体水平向右匀速运动,物体受到向右的拉力
,物体水平方向受到向左的摩
擦力、向左的拉力且与向右的拉力是平衡力,物体与桌面之间的滑动摩擦
55
力;撤去水平向左的恒力 ,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 ,绳
子自由端拉力 ,滑轮组的机
械效率 .
第12题图
12.物理学与日常生活 (2025·湖北)如图为坐式推肩训练
器.健身杆能绕 点的轴上下转动,配重片可增减,人在座
椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉.下列说法
正确的是( )
C
A.此健身杆是费力杠杆
B.手推 处时,配重越重用力越小
C.配重相同时,推处比推 处费力
D.若改变 处的推力方向,力臂始终不变
57
【解析】A.由题意可知,健身杆能绕点的轴上下转动, 点为支点,配
重片提供阻力,人的推力作用于把手相当于动力,根据题图,动力臂大于
阻力臂,即此健身杆是省力杠杆,故A错误;B.根据杠杆的平衡条件
,手推 处时,配重越重,即阻力越大,阻力臂和动力臂不变,
则动力越大,所以手推 处时,配重越重用力越大,故B错误;C.根据杠
杆的平衡条件,配重相同,即阻力相同时,推 处时的动力臂
小于推处时的动力臂,则推处比推 处费力,故C正确;D.力臂是支
点到力的作用线的垂直距离,若改变 处的推力方向,力的作用线改变,
力臂也会发生改变,故D错误.故选C.
58
13.(2025·云南)《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置,其简
化模型如图所示,为支点,,端用绳子悬挂重 的
物体,在端用竖直向下的拉力在内使物体缓慢上升了 ,忽略杠
杆和绳的自重,下列说法正确的是( )
C
A.该杠杆是费力杠杆
B.杠杆在水平位置平衡时 端受到的拉力大小为
C.端绳子拉力对物体做功为
D.端绳子拉力对物体做功的功率为
59
14.某起重机的滑轮组结构示意图如图所示,其最大载重为 .
起重机将的钢板匀速提升到 高的桥墩上,滑轮组
的机械效率为.不计钢丝绳的重力和摩擦,取 .求:
(1)克服钢板重力做的功 ;
解:克服钢板重力做的功
60
(2)钢丝绳的拉力 ;
起重机的滑轮组做的总功
由图可知,有4段绳子承重,则钢丝绳的拉力
61
(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数).
起重机的滑轮组做的额外功
动滑轮的重力
滑轮组满载时的机械效率
62
$