第十二章简单机械综合练习 2025-2026学年人教版物理八年级下册

第十二章简单机械综合练习 教材要点梳理 一、杠杆、简易杆秤 1．一根硬棒，在力的作用下能绕着________转动，这根硬棒就是一个杠杆。 2．五要素：杠杆可以绕其________的点叫支点；____________的力叫动力，常用________表示；________________的力叫阻力，常用________表示；从支点到____________的距离，叫动力臂，常用________表示；从支点到____________的距离，叫阻力臂，常用________表示。 3．平衡条件：当杠杆在动力和阻力的作用下________时，我们就说杠杆平衡了。杠杆的平衡条件是____________________________，用公式表示为____________。 4．分类 (1)省力杠杆：l1______l2，平衡时，F1______F2，特点是________________。 应用举例：羊角锤、铡刀、撬棒、瓶盖起子。 (2)费力杠杆：l1______l2，平衡时，F1______F2，特点是________________。 应用举例：鱼竿、镊子、筷子。 (3)等臂杠杆：l1____l2，平衡时，F1____F2。 应用举例：天平、定滑轮。 5．杆秤由____________、________、________、________等组成。 二、滑轮 1．定滑轮：轴________的滑轮叫定滑轮。使用定滑轮不省________，但可以________________________________________________________________________。 2．动滑轮：轴______________的滑轮叫动滑轮。使用动滑轮时，不能________________，可以________，但要________距离。 3．滑轮组 (1)______与______组合在一起，构成滑轮组。 (2)使用滑轮组既可以________________，又可以________________。 (3)用滑轮组提起重物时，在忽略滑轮重、绳重和摩擦的情况下，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起重物的力就是物重的________，绳子自由端移动的距离就是重物上升距离的________。 三、其他简单机械 1．轮轴：动力作用在轮上时是________机械，动力作用在轴上时是________机械。 生活举例：方向盘、门把手等。 2．斜面：可以________，但是费________。 生活举例：盘山公路等。 四、机械效率 1．有用功：使用动滑轮提升钩码时，提升钩码是我们的目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功，叫作有用功，用________表示。 2．额外功：使用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服滑轮本身所受的________和________等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用________表示。 3．总功：总功等于有用功与额外功之________，用W总表示。关系式为________________。 4．机械效率：________跟________的比值叫作机械效率，公式是η＝。因为________总是小于________，所以机械效率η总小于1。机械效率通常用________表示。 5．测量滑轮组机械效率的实验原理是η＝。提高机械效率的主要办法是改进________，使它更________、更________。 教材图片专练 人教八下图12.1－1丙 命题点：生活中的杠杆 1．我们身边有很多用品应用了杠杆的原理。如图所示的开瓶器，其动力臂________阻力臂，属于________杠杆。 人教八下图12.3－2 命题点：滑轮 2．如图所示，旗杆顶部有一个________滑轮，通过滑轮改变了绳子拉力的________，给我们升国旗带来了便利，定滑轮的特点是________________________________________________________________________。 人教八下图12.3－6 命题点：轮轴 3．在图中画出力F的力臂l。 人教八下图12.3－7 命题点：斜面的综合计算 4．如图所示，在粗糙斜面上将一个重为16 N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10 N，斜面长s＝2 m，高h＝1 m。其中所做的有用功为________J，物体受到的摩擦力大小为________N，斜面的机械效率为________。 实验1　　探究杠杆的平衡条件 1．实验思路：探究杠杆的平衡条件，就是要找到影响杠杆平衡的各种因素并确定它们之间的关系，杠杆支点两侧所受的________及________、所受的________及________都会影响杠杆的平衡。 2．实验目的：探究杠杆的平衡条件。 3．实验器材：杠杆、支架、弹簧测力计、细线、质量相同的钩码若干。 4．实验准备 (1)实验前杠杆左端上翘，应怎样调节杠杆在水平位置平衡？ ________________________________________________________________________。 (2)实验前，使杠杆在水平位置平衡的目的是什么？ ________________________________________________________________________。 (3)为什么要进行多次实验？ ________________________________________________________________________。 (4)若用弹簧测力计取代阻力钩码的位置，则拉力应满足什么方向？ ________________________________________________________________________。 (5)动力、阻力都在支点同侧，杠杆能平衡吗？如何操作？ ________________________________________________________________________。 5．实验步骤 (1)调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡。 (2)在杠杆两边挂上__________的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在________位置平衡，目的是便于从杠杆上直接读出________。 (3)把支点右边的钩码重力当作________，支点左边的钩码重力当作________，读出动力臂l1和阻力臂l2，将各数值填入表格中。 序号 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 2 3 (4)改变________________，重复上面的步骤，得出三组数据。 6．实验结论：杠杆平衡的条件是____________________________，表达式为____________。 实验2　测量滑轮组的机械效率 1．实验思路：要测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。 2．实验目的：利用弹簧测力计将安装在滑轮组中的钩码(或重物)提起，比较同一滑轮组在不同使用情况下的机械效率。 3．实验原理：________。按如图所示的方式组装好滑轮组，并使用该滑轮组分别将甲、乙两组钩码提起，再将两次实验数据填写在下表中，进而比较两次实验的机械效率是否相等。 4．实验器材：________、________、________、________、________、________。 5．实验数据记录表格 序 号 钩码 重 G/N 提升 高度 h/cm 有用功 W有用 /J 拉力 F/N 绳端 移动 的距 离s/ cm 总功 W总/J 机械 效率 η 1 2 6.注意事项：用滑轮组提升钩码的过程中，不管是匀速拉动还是加速拉动绳子，对拉力大小都有影响，绳子是竖直拉还是斜拉，拉力大小也不同，因此在实验过程中要________拉动弹簧测力计________运动。 7．实验过程 (1)按实验原理图把滑轮组安装好，记下甲组钩码和绳端的位置。 (2)匀速拉动弹簧测力计，使甲组钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出甲组钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，填入记录表格。 (3)计算出W有用、W总、机械效率η并填入表中。 (4)换乙组钩码重复上面的实验。 8．实验结论：同一滑轮组，提起的物重越______，滑轮组的机械效率越________。 9．公式推导：η＝＝＝，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________。 高频考点过关 考点1　杠杆 1．(2025宜宾中考)如图，下列工具在使用过程中通常属于省力杠杆的是(　　) 2. (2025河南中考)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P处，与前、后同学的距离分别为PM、PN，水桶对竹竿的作用力为F，其中PM、PN及F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F1的大小，下列建构的杠杆示意图正确的是(　　) 3．(2025镇江中考)图1为停车场的电子闸杆，其结构图如图2所示，闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆，闸杆质量分布均匀，摇杆质量不计。当力F作用于A点时，闸杆恰好开始向上转动，下列说法正确的是(　　) A.此装置可视为省力杠杆 B.力F的力臂为OA C.闸杆重力的力臂为OB D.当力F垂直于OA向下时，F为最小值 4. (2025自贡中考)如图，O1、O2均是杆秤称量时的支点。当使用O1称量时，调整秤砣至A点位置，使秤杆处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重)，已知秤砣的质量为5 kg，O1A＝110 cm，O1B＝10 cm。下列说法正确的是(　　) A.所称物体的质量是50 kg B.换称质量较小的物体时，秤砣应向A点左边移动 C.改用O2称量物体时，会使该杆秤的称量范围变小 D.当秤砣在A点时，使用O1称量的物体质量比使用O2称量的物体质量大 5. (2025龙东中考)如图所示，将重为G的均匀木棒竖直悬挂于O点，在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F，让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置，则阻力臂将________，动力F将________。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 6. (2025凉山州中考)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如图乙所示的杠杆，O为支点。请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。 7．(2025深圳中考)枧枧同学用如图所示的装置来探究杠杆的平衡条件。(注：实验中所用钩码的规格相同) (1)实验前，枧枧同学将组装好的杠杆放在水平桌面上，她发现杠杆静止时情况如图1所示，此时枧枧同学判断杠杆处于________(选填“平衡”或“非平衡”)状态。 (2)欣月同学指出：在探究实验的过程中，必须把杠杆调到水平位置平衡，这样做的目的是便于测量__________。 (3)龙龙同学在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F2，测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，得到实验数据如表： 序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 20.0 1.0 20.0 3 1.5 10.0 1.0 15.0 4 2.0 15.0 0.5 20.0 龙龙同学通过分析表格中的数据，可以得到杠杆的平衡条件。龙龙同学说：生活中用钢丝钳剪钢丝，与实验________中原理相同。 (4)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。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件，如图2，已知OA∶OB＝2∶9，秤砣的质量为100 g，则重物所受的重力为________N。(g取10 N/kg) 考点2　滑轮 8．(2025广东中考)升旗时，利用旗杆顶部的定滑轮可以(　　) A．省力 B．省功 C．省距离 D．改变拉力方向 9．下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是(　　) 考点3　机械效率 10．(2025眉山中考)一台起重机将重2 000 N的货物在10 s内匀速提高5 m，如果额外功是10 000 J，则下列说法错误的是(　　) A．起重机做的总功是20 000 J B．起重机的功率是1 000 W C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 11．(2025天津中考改编)用如图1所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图2所示。第一次的额外功为900 J，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是(　　) A．第二次提升重物时机械效率较高 B．第二次提升重物时的额外功较大 C．先后两次提升重物的重力之比为7∶9 D．先后两次提升重物的总功率之比为6∶5 12. 用四个完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重450 N的货物匀速吊起2 m高。每个滑轮重为50 N，绳子自由端的拉力的大小分别为F1和F2，若不计绳重和摩擦，F1________(选填“大于”“等于”或“小于”)F2，甲滑轮组的机械效率为__________。 13. 如图所示，把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长2 m，高0.6 m，沿斜面的推力F为20 N。此过程中有用功为________J，斜面的机械效率为__________。 14．(2025凉山州中考)用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900 N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5 m/s的速度匀速提高了5 m。拉力F做的功随时间的变化图像如图乙所示(不计绳重和摩擦)。此过程滑轮组提升重物的机械效率为________，动滑轮的重力为________N。 15．借助如图所示的装置(篮子质量不计)，质量为60 kg的采矿工人用400 N的拉力将70 kg的矿石从矿坑匀速提起，10 s内矿石上升了2 m。(忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg)求： (1)绳子自由端移动的速度。 (2)此滑轮组的机械效率。 (3)若工作时矿工双脚与地面接触面积为400 cm2，他对水平地面的压强大小。 参考答案 教材要点梳理 一、杠杆、简易杆秤 1．固定点 2．转动　使杠杆转动　F1　阻碍杠杆转动 F2　动力作用线　l1　阻力作用线　l2 3．静止　动力×动力臂＝阻力×阻力臂　F1l1＝F2l2 4．(1)>　<　省力但费距离 (2)<　>　费力但省距离 (3)＝　＝　 5．带有秤星的秤杆　秤砣(砝码)　秤盘　提纽 二、滑轮 1．固定不动　力　改变力的方向 2．随物体运动　改变力的方向　省力　费 3．(1)定滑轮　动滑轮 (2)改变力的方向　改变力的大小 (3)几分之一　几倍 三、其他简单机械 1．省力　费力 2．省力　距离 四、机械效率 1．W有用 2．重力　摩擦力　W额外 3．和　W总＝W有用＋W额外 4．有用功　总功　有用功　总功　百分数 5．结构　合理　轻巧 教材图片专练 1．大于　省力 2．定　方向　不省力但能够改变力的方向 3．如图所示： 4．16　2　80% 教材实验突破 实验1 1．动力　动力臂　阻力　阻力臂 4．(1)将平衡螺母向左调 (2)减少杠杆自身重力对实验的影响，便于测量力臂 (3)一次实验得出的结论具有偶然性，多次测量得出的结论才具有普遍性 (4)拉力的方向应与原所挂钩码重力的方向一致 (5)能平衡，动力与阻力的方向相反即可 5．(1)水平 (2)不同数量　水平　力臂数值 (3)动力F1　阻力F2 (4)钩码数量和位置 6．动力×动力臂＝阻力×阻力臂　F1l1＝F2l2 实验2 3．η＝ 4．刻度尺　钩码(50 g)　弹簧测力计　铁架台　滑轮　长约2 m的细绳 6．匀速　竖直向上 8．重　高 9．无关 高频考点过关 1．B　解析：托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，是等臂杠杆，故A错误；开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B正确；筷子、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C、D错误。 2．A　解析：水桶对杆的拉力向下，前面同学对杆的力在M点，方向是向上的，故B、C、D错误，A正确。 3．D　解析：由图2可知，闸杆的重力作用点在OB的中点，动力臂小于阻力臂，提杆时需用较大的力，故该杠杆为费力杠杆，故A错误；力F的力臂为从转轴O到F的作用线之间的垂直距离，只有当F垂直OA时才等于OA，故B错误；闸杆重力作用点在OB的中点，其力臂为OB中点到O点的距离，故C错误；由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，阻力和阻力臂一定时，动力臂越大所需的动力就越小，当F垂直OA时，动力臂最大，F最小，故D正确。故选D。 4．B　解析：当使用O1称量时，根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可得，m物g×10 cm＝5 kg×g×110 cm，解得 m物＝55 kg，故A错误；换称质量较小的物体时，左边的力与力臂的乘积变小，秤砣质量m不变，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可得，秤砣应向A点左边移动，故B正确；改用O2称量物体时，与用O1称量物体相比，重物重力的力臂变小，秤砣重力的力臂变大，且秤砣质量m不变，由杠杆的平衡条件可得Mg×L重物＝mg× L秤砣，所以此时杆秤测得的最大质量变大，即杆秤的称量范围变大，故C错误；当秤砣在A点时，使用O1称量物体时，与用O2称量物体相比，重物重力的力臂较大，秤砣重力的力臂较小，且秤砣质量m不变，由杠杆的平衡条件可得Mg×L重物＝mg×L秤砣，所以此时杆秤称量的物体质量较小，故D错误。 5．变大　变大 解析：将木棒缓慢地由最初位置拉到图中虚线位置的过程中，拉力F始终垂直于木棒，则动力臂不变，阻力为杠杆的重力，其大小也不变；当木棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过一定角度后，重力的力臂(阻力臂)逐渐变大，因阻力(即重力)不变，阻力臂变大，动力臂不变，所以，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，动力F变大。 6．如图所示： 解析：支点在O点，当OA作为动力臂l1时，动力臂是最长的，根据杠杆平衡条件可知，此时的动力是最小的；动力的方向应该垂直OA向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。 7．(1)平衡　(2)力臂　(3)1　(4)将铅垂线固定在杠杆的支点上方，使铅垂线自然下垂。观察杠杆，若杠杆与铅垂线垂直，则杠杆处于水平位置；若不垂直，则杠杆不水平　(5)4.5 解析：(1)根据杠杆平衡状态的定义，杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，就处于平衡状态。实验前杠杆虽然倾斜，但处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态。(2)在探究杠杆的平衡条件实验中，把杠杆调到水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，可以直接从杠杆上读出力臂的大小，目的是便于测量力臂。(3)杠杆的平衡条件是F1l1＝F2l2。钢丝钳剪钢丝时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。分析表格数据，实验1中的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，与钢丝钳原理相同。(4)可选用铅垂线来判断杠杆是否水平。实验过程和方法为：将铅垂线固定在杠杆的支点上方，使铅垂线自然下垂。观察杠杆，若杠杆与铅垂线垂直，则杠杆处于水平位置；若不垂直，则杠杆不水平。(5)根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，设重物重力为G，秤砣重力G砣＝m砣g＝0.1 kg×10 N/kg＝1 N。则G＝G砣＝×1 N＝4.5 N。 8．D　解析：定滑轮实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆，升旗时，利用旗杆顶部的定滑轮可以改变拉力的方向，但不能省力，也不能省距离；根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，因此使用定滑轮不省功。故选D。 9．A　解析：A项中方式相当于使用了动滑轮，可以省力，故A符合题意；B项中方式相当于使用的是定滑轮，不省力，故B不符合题意；C项中方式相当于用一根绳子直接拉石墩，不省力，故C不符合题意；D项中方式相当于用双股绳子拉石墩，不省力，故D不符合题意。 10．B　解析：起重机做的有用功为：W有用＝Gh＝2 000 N×5 m＝10 000 J，则起重机做的总功为：W总＝ W有用＋W额外＝10 000 J＋10 000 J＝20 000 J，故A正确；起重机的功率为：P＝＝＝2 000 W，故B错误；起重机的机械效率为：η＝＝×100%＝50%，故C正确；增大货物的质量，即增大有用功，而额外功几乎不变，因此起重机的机械效率变大，故D正确。 11．D　解析：由图2可知，第一次机械效率η1＝75%，第二次机械效率η2＝70%，所以第一次提升重物时机械效率较高，故A错误。不计绳重和摩擦，使用动滑轮时额外功W额外＝G动h，因为动滑轮重力不变，提升高度相同，所以两次额外功相同，W额外1＝W额外2＝900 J，故B错误。根据η＝＝＝，第一次：η1＝75%＝，解得G1＝3G动。第二次：η2＝70%＝，解得G2＝G动。则＝＝，故C错误。总功W总＝，W总1＝＝＝3 600 J，W总2＝＝＝3 000 J，时间相同，根据P＝，有＝＝＝，故D正确。 12．大于　90% 解析：由图甲可知，甲滑轮组承担货物绳子的段数n＝2，若不计绳重和摩擦，根据F＝(G物＋G动)可得，F1＝(G物＋G动)＝×(450 N＋50 N)＝250 N，由图乙可知，n＝3，所以F2的大小为：F2＝(G物＋G动)＝×(450 N＋50 N)＝ N，所以F1＞F2；由题意知，货物上升的高度h＝2 m，不计绳重和摩擦，图甲滑轮组的机械效率η＝＝＝＝×100%＝90%。 13．24　60% 解析：克服物体重力做的有用功：W有用＝Gh＝40 N×0.6 m＝24 J；推力做的总功：W总＝Fs＝20 N×2 m＝40 J，斜面的机械效率：η＝＝×100%＝60%。 14．90%　100 解析：滑轮组提升物体所做的有用功：W有用＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J；物体被以0.5 m/s的速度匀速提升到5 m的高度，由v＝可知，运动的时间：t＝＝＝10 s，由图乙可知，0～10 s拉力做的总功是5 000 J，所以滑轮组提升物体的机械效率：η＝＝×100%＝90%；由图甲知通过动滑轮绳子段数n＝2，所以绳子自由端移动的距离：s′＝2h＝2×5 m＝10 m，由W总＝Fs′可得拉力：F＝＝＝500 N，不计绳重和摩擦，分析动滑轮的受力情况可得，动滑轮的重力：G动＝2F－G＝2×500 N－900 N＝100 N。 15．解：(1)由图可知，动滑轮上的绳子段数为n＝2， 绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2 m＝4 m， 绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.4 m/s； (2)矿石的重力：G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N， 此滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝87.5%； (3)工人的重力：G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N， 工作时矿工对水平地面的压力等于他的重力与绳子拉力之差，即： F压＝G人－F＝600 N－400 N＝200 N， 他对水平地面的压强：p＝＝＝5 000 Pa。 学科网（北京）股份有限公司 $