第12章 专题12 简单机械的综合计算-【勤径学升】2025-2026学年八年级下册物理同步练测配套教师用书（人教版·新教材）

该初中物理教案聚焦简单机械综合计算，涵盖滑轮组、杠杆、斜面及组合机械的功、功率、机械效率等核心知识点。通过工人拉重物、打捞物体等实际情境导入，衔接基础机械原理与综合应用，以例题解析和分步解答为学习支架，梳理知识脉络。 资料特色在于以真实问题驱动，融合科学思维（模型建构、科学推理）与物理观念（能量观念），如通过滑轮组提升重物计算功率、杠杆平衡分析力臂关系等实例，培养学生问题解决能力。典型例题与详细解答结合，助力教师高效教学，帮助学生夯实机械计算基础，提升科学探究与综合应用素养。

滑轮组的综合计算　　 (河北唐山滦州市期末)如图所示，工人用30 N的拉力将重150 N的重物匀速向左移动20 cm，物体与地面间摩擦力为50 N，时间为10 s。则此过程中有用功是10J，总功12J，额外功是2J，滑轮组的机械效率是83%。(结果保留整数) 1题图 (眉山)如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G物＝1 000 N，动滑轮重力G动＝200 N。在工人用力F的作用下，重物匀速上升，30 s达到规定高度6 m处。不计绳重和机械之间的摩擦。 (1)求拉力做功的功率。 (2)求滑轮组的机械效率。(结果精确到0.1%) (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ 2题图 解：(1)有用功： W有＝G物h＝1 000 N×6 m＝6 000 J， 额外功： W额＝G动h＝200 N×6 m＝1 200 J， 总功： W总＝W有＋W额＝6 000 J＋1 200 J＝7 200 J， 拉力做功的功率：P＝＝＝240 W； (2)滑轮组的机械效率： η＝×100%＝×100%≈83.3%； (3)不计绳重和机械之间的摩擦，根据η＝＝＝可知， 机械效率达到90%时，有90%＝， 解得重物的重力：G物′＝1 800 N。 答：(1)拉力做功的功率为240 W；(2)滑轮组的机械效率约为83.3%；(3)该重物的重力为1 800 N。 如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以0.5 m/s的速度匀速拉动滑轮组，经过5 min将体积为0.1 m3的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49 m/s，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%(不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物＝7.6×103 kg/m3，g取10 N/kg，ρ海水＝1.0×103 kg/m3)。求： (1)物体浸没在海水中受到的浮力。 (2)物体在海底时的深度。 (3)物体在海底时受到海水的压强。 (4)物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率(不计动滑轮体积)。 3题图 答：(1)物体浸没在海水中受到的浮力为1 000 N；(2)物体在海底时的深度为30 m； (3)物体在海底时受到海水的压强为3×105 Pa；(4)物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率约为94.3%。 详细答案见《参考答案及解析》P32 杠杆的综合计算　　 因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720 N。 (1)若手对杠杆向下的力为200 N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少？ (2)若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5 cm，则有用功为多少？需要做多少总功？ 4题图 解：(1)由题知，杠杆受到的阻力为F2＝G＝720 N，动力F1＝200 N，由杠杆的平衡条件可得，杠杆的动力臂与阻力臂的比值＝＝＝； (2)使用杠杆做的有用功： W有＝Gh＝720 N×0.05 m＝36 J，由η＝得，使用杠杆做的总功：W总＝＝＝40 J。 答：(1)杠杆的动力臂与阻力臂的比值为；(2)有用功为36 J，需要做40 J的总功。 杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用。图甲是《天工开物》中记载的井上汲水桔槔(jié gāo)，其示意图如图乙所示。其中，杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动，且OC＝2OD。物体A悬挂在C端，静止在水平地面上的正方体B挂在D端，此时杠杆在水平位置平衡。已知GA＝30 N，GB＝80 N，正方体B的底面积为0.01 m2。杠杆、绳子的质量不计。求： (1)杠杆D端所受的拉力。 (2)正方体B对地面的压强。 5题图 解：(1)杠杆在水平位置平衡，由杠杆的平衡条件可得：GA×OC＝FD×OD， 则杠杆D端所受的拉力： FD＝×GA＝×30 N＝60 N； (2)杠杆D端所受拉力为60 N，则绳子对B的拉力也为60 N，正方体B对地面的压力： F＝GB－FD＝80 N－60 N＝20 N， 对地面的压强：p＝＝＝2 000 Pa。 答：(1)杠杆D端所受的拉力为60 N；(2)正方体B对地面的压强为2 000 Pa。 斜面的综合计算　　 如图所示，小明将一个重3 N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25 N，小车沿斜面移动的距离s＝1.6 m，上升的高度h＝0.6 m。则小明对小车做的有用功是1.8J，斜面的机械效率是90%。 6题图 　　 7题图 如图所示，供轮椅上下的斜坡长L＝4 m，高h＝2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为400J，斜坡的机械效率为83.3%(精确到0.1%)，木箱所受摩擦力的大小为20N。 如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20 kg，斜面长3 m，斜面高1.2 m，g取10 N/kg。求： 8题图 (1)箱子受到的重力。 (2)箱子受到的摩擦力。 (3)斜面的机械效率。 (4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。 解：(1)箱子受到的重力： G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N； (2)推力所做的总功：W总＝Fs＝100 N×3 m＝300 J， 推力做的有用功：W有＝Gh＝200 N×1.2 m＝240 J， W额＝W总－W有＝300 J－240 J＝60 J， 由W额＝fs可得，箱子受到的摩擦力： f＝＝＝20 N； (3)斜面的机械效率： η＝×100%＝×100%＝80%； (4)①减小摩擦力、②减小坡度。 答：(1)箱子受到的重力为200 N；(2)箱子受到的摩擦力为20 N；(3)斜面的机械效率为80%；(4)减小摩擦力和减小坡度。 组合机械的综合计算　　 如图所示，用滑轮和斜面构成一个组合机械，把重1 710 N的物体由A点拉到斜面的顶端C点，拉力F＝1 000 N，斜面高h＝1 m，斜面长l＝2 m，由于摩擦的原因，滑轮对物体的作用力F1＝950 N，则斜面的机械效率η1为90%，滑轮的机械效率η2为95%，整个装置的机械效率η为85.5%，整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式为η＝η1η2。 9题图 学科网（北京）股份有限公司 $