第十二章简单机大单元综合 古代机械之美 2025-2026学年人教版物理八年级下册

大单元综合　古代机械之美 《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，是中国古代一部综合性的科学技术著作，它是一部百科全书式的著作，外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。该书通过详细记录各种生产技术和工艺流程，强调了人类要和自然相协调、人力要与自然力相配合的思想，为中国古代科学技术的发展作出了重要贡献。 1．如图是《天工开物》中记载的独轮推车。人推车前进的过程中(　　) A.车轮做成圆形更容易推动 B．推车时人对车没有做功 C．车轮转动构成动滑轮 D．手对车把手向上的力使车前进 2．(2025重庆两江新区期末)如图所示，节选自我国古代科技巨著《天工开物》，下列说法正确的是(　　) A．图①“轧蔗取浆”中，牛拉“犁塘”匀速转动的过程中，其运动状态保持不变 B．图②“湿田击稻”中，用力甩稻秆，稻粒落入木桶中，是因为受到惯性的作用 C．图③“北耕兼种”中，耧下端的“鐵(tiě)尖”是通过减小受力面积来增大压强的 D．图④“长流漂米”中，水从高处流下，水的动能转化为重力势能 3．(2025武汉期末)如图是《天工开物》中记载的踏碓舂米的情境。一根木杠被架在柱子上，可以绕着固定点O转动，木杠的前端A点装有圆锥状石块，用脚反复踩踏木杠的后端B点，就可以舂米。若碓头的质量为20 kg，OA长度为1.5 m，OB长度为1 m，不计木杠自重和转动过程中点O处的阻力，g取10 N/kg。关于该踏碓说法正确的是(　　) A．被踩起的木杠属于省力杠杆 B．脚踩踏的位置离O点越近越省力 C．若要使木杠水平平衡，则B点受力至少为300 N D．若垂直于木杠用力踩B点，则当碓头缓慢抬起时，B点受力大小不变 4．《天工开物·作咸》中关于制盐有着详细的记录，制盐首要任务是“取卤”，取卤装置简化原理如图所示，此时卤桶内装卤水90 kg，在大小为1 200 N的拉力F作用下匀速上升5 m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是(g取10 N/kg)(　　) A．该取卤装置的优点是可以省力 B．卤桶的重力为150 N C．该取卤过程中的效率为75% D．绳子自由端移动的距离为10 m 5. 如图所示是《天工开物》中古代锻铁工艺的示意图，匠人在锻打铁件时，会将手中的铁锤高高举起，然后重重落下。 (1)铁锤被举起至高处静止时，因高度较高而具有较大的________能；铁锤下落过程中，其能量逐渐转化为________能。 (2)匠人用铁钳用力夹住铁件，这是为了________摩擦；铁件被锻打成型，说明力能改变物体的________。 6．(2025南平期末)如图所示的两幅图选自《天工开物》，描述了南北方耕种时的不同之处。图甲“北盖种”描述北方播种后，用驴拉石陀压土埋麦。图乙“南种牟麦”描述南方播种后用脚压土。据此回答问题。 (1)石陀静止在水平地面上时，石陀受到的合力等于________，石陀对地面的压力与地面对石陀的支持力是一对____________力。 (2)图乙中的人提起一只脚会留下更深的脚印，这说明在压力一定时，减小________，可以增大________。 7．《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂，如图甲所示，碓头重为100 N。图乙为脚用力向下踩时在某一位置的示意图，O点为支点，F2为阻力(即碓头的重力大小)，不计横木的重力和摩擦，此时舂属于__________(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。若每次碓头上升的高度为0.5 m，1 min撞击臼中的谷粒30次，则1 min克服碓头重力做的功为________J，为了省力些，可将脚踩点适当________(选填“远离”或“靠近”)O点。 8．(2025汕头潮南区期末)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。 (1)如图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照________(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的________点。 (2)设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为60 N。若要使辘轳静止在如图乙所示位置，则作用在C点最小的力应为________N。(不计井绳的粗细和自重) (3)如图丙所示的阀门的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用________(选填“①”或“②”)。 (4)图丁螺丝钉是一种简单机械，螺丝钉上螺纹相当于________(选填“斜面”或“轮轴”)，螺纹密一些的螺丝钉拧起来更________(选填“省力”或“费力”) 9．我国劳动人民在很早以前就将杠杆原理应用于日常生活。《天工开物》中记载的一种捣谷工具“舂”(如图甲所示)，便蕴含着杠杆原理，其原理示意图如图乙所示。 (1)“舂”可视为费力杠杆，在使用过程中，能够使脚上下踩动的距离________(选填“增大”或“减小”)。 (2)请在图乙中画出力F1的力臂l1。 (3)如图乙所示，某次舂米过程中，人对舂的力F1保持500 N不变，1 min内碓头下落20次，每次A点在竖直方向上通过的距离均为45 cm，则人对“舂”做功的功率为________W。 参考答案 1．A　解析：车轮做成圆形，滚动摩擦远小于滑动摩擦，更容易推动，故A正确；推车时车子在推力的方向上移动了距离，推力对车子做了功，故B错误；车轮不是动滑轮，故C错误；使车前进的力是向前的推力，手对车把手向上的力只是使车把抬起，故D错误。 2．C　解析：牛拉“犁塘”匀速转动的过程中，运动方向不断发生改变，其运动状态改变，故A错误；用力甩稻秆时，稻粒由于惯性保持原来的运动状态而脱离稻秆，但惯性不是力，不能说“受到惯性的作用”，故B错误；耧下端的“鐵尖”是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强的，故C正确；质量一定的水从高处流下，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增加，重力势能转化为动能，故D错误。 3．C　解析：用脚踏碓舂米过程中，当木杠水平时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；根据杠杆的平衡条件，人脚越靠近O点，动力臂越短，阻力和阻力臂不变时，动力越大，越费力，故B错误；使木杠水平平衡，根据杠杆的平衡条件可得F1×l1＝F2×l2，有20 kg×10 N/kg×1.5 m＝F×1 m，解得F＝300 N，故C正确；若垂直于木杠用力踩B点，动力臂始终等于OB长，当碓头缓慢抬起时，阻力臂减小，根据杠杆的平衡条件可得，B点受力大小减小，故D错误。 4．C　解析：由图可知，两个滑轮的轴均不随物体一起移动，因此两个滑轮均为定滑轮，由定滑轮的特点可知，该装置的优点是改变力的方向，故A错误；卤水的重力：G卤水＝mg＝90 kg×10 N/kg＝900 N，由于忽略绳重和摩擦，由定滑轮的特点可知，卤桶和卤水的总重力：G总＝F＝1 200 N，则卤桶的重力：G桶＝G总－ G卤水＝1 200 N－900 N＝300 N，故B错误；由定滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离s＝h＝5 m，拉力做的总功：W总＝Fs＝1 200 N×5 m＝6 000 J，取卤过程中克服卤水重力做的有用功：W有用＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J，则该取卤过程中的效率：η＝＝×100%＝75%，故C正确、D错误。 5．(1)重力势　动　(2)增大　形状 解析：(1)铁锤被举起至高处静止时，因高度较高而具有较大的重力势能；铁锤下落过程中，质量不变，高度降低，速度增加，重力势能减少，动能增加，重力势能逐渐转化为动能。(2)匠人用铁钳用力夹住铁件，是在接触面粗糙程度一定的情况下，通过增大压力来增大摩擦；铁件被锻打成型，说明力能改变物体的形状。 6．(1)0　相互作用　(2)受力面积　压强 解析：(1)石陀静止在水平地面上时，处于平衡状态，石陀受到的合力等于0，石陀对地面的压力与地面对石陀的支持力是作用在不同物体上的两个力，符合相互作用力的特点，是一对相互作用力。(2)图乙中的人提起一只脚会留下更深的脚印，是因为压强更大，所以说明在压力一定时，减小受力面积，可以增大压强。 7．费力　1 500　远离 解析：用舂捣谷时，动力臂小于阻力臂，故舂属于费力杠杆。1 min克服碓头重力做的功为W＝Gh＝100 N×30×0.5 m＝1 500 J，为了省力些，可将脚踩点适当远离支点O，此时阻力和阻力臂不变，动力臂变大，根据杠杆的平衡条件，动力变小，更省力。 8．(1)省力　B　(2)20　(3)①　(4)斜面　省力 解析：(1)由图乙可知，辘轳使用时动力臂大于阻力臂，是根据省力杠杆来设计的。由图乙可知，用辘轳提水时相当于绕着B点转动，则B点为支点。(2)设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为60 N，由杠杆平衡条件得F1R＝F2r且F2＝60 N，则作用在C点最小的力F1＝＝＝20 N。(3)如图丙所示的阀门的设计也应用了同样的原理，阀门的半径越大，相当于动力臂越大，越省力，则为了更省力，开关应选用①。(4)螺丝钉是一种简单机械，螺丝钉上螺纹相当于斜面；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。 9．(1)减小　(2)如图所示： (3)75 解析：(1)“舂”可视为费力杠杆，在使用过程中，可以省距离，即使脚上下踩动的距离减小；(2)反向延长F1的作用线，过O点作F1的垂线段，即为F1的力臂l1；(3)人对“舂”做功W＝F1s＝20×500 N×0.45 m＝4 500 J，人对“舂”做功的功率P＝＝＝75 W。 学科网（北京）股份有限公司 $