专题12 简单机械及机械效率（复习讲义）（广东专用）2026年中考物理一轮复习讲练测

专题12 简单机械及机械效率 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·思维导图·网络构建 3 03·考点通关·靶向突破 3 考点1 3 教材·知识夯基 一．杠杆 二．杠杆平衡条件 三．杠杆平衡条件 中考·新考法聚焦 考法1 中国优秀传统文化 考法2 结合体育运动考查杠杆的分类 考点2 8 教材·知识夯基 一．定滑轮与动滑轮 二．滑轮组 三．轮轴与斜面 中考·新考法聚焦 考法1 结合日常生活考查滑轮的作用 考法2 以三峡大坝为背景考查滑轮的作用 考点3 11 教材·知识夯基 一．有用功、额外功和总功 二．机械效率 三．测量滑轮组的机械效率 中考·新考法聚焦 考法1 中国优秀传统文化 考法2 结合中国汽车发展考查机械效率的计算 04·素养拓展·思维进阶 15 拓展01 跨学科实践：制作简易杆秤 05·优题精选·练能提分 16 考点 考查形式 考查内容 考法分析 杠杆 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑作图题 杠杆的五要素；杠杆的平衡条件计算；杠杆的分类；探究杠杆平衡条件的实验 1、运用杠杆平衡原理进行计算。如2025・广州T14、18。 2、结合实验：探究杠杆的平衡条件。2025・深圳T11。 3、结合桥梁设计：考查生活中常见的杠杆模型。2025・广东省卷T21。 滑轮 ☑选择题 ☑填空题 ☑作图题 定滑轮、动滑轮的特点；滑轮组的绕线方式与省力情况；滑轮组的绳子段数判断 结合日常生活：考查滑轮及其工作特点。2022・广东省卷T6。 机械效率 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 机械效率的概念、公式；滑轮组、斜面的机械效率计算；影响机械效率的因素；测量滑轮组机械效率的实验 1、结合日常生活：考查有用功和额外功。2025・广东省卷T4、2023・深圳T14。 2、结合日常生活： 考查机械效率的简单计算。2024・广州T16。 命题新趋势 （1）真实情境化：试题更多以广东本地的生活、生产场景为载体，例如结合岭南古建筑中的杠杆工具、港口起重机的滑轮组等，考查简单机械的应用。 （2）实验探究深化：实验题更注重对实验原理、方法和误差的分析，例如要求学生设计实验探究斜面机械效率的影响因素，或评估 “测量滑轮组机械效率” 实验的改进方案。 （3）跨学科与工程融合：结合工程、物理等学科知识，例如分析港珠澳大桥建设中滑轮组的应用，增强试题的实用性与综合性。 命题预测 （1）注重综合计算：机械效率的计算会更注重与功、功率等知识的综合，例如结合滑轮组提升重物的场景，同时计算拉力的功率、机械效率及额外功。 （2）强化作图与实验：杠杆力臂作图、滑轮组绕线作图仍是重点，实验题会增加对实验方案的设计与评估，以及基于实验数据的推理与论证。 （3）突出生活与工程应用：试题会更多结合广东本地的特色场景，如龙舟赛中的杠杆工具、建筑工地上的滑轮组，考查简单机械的实际应用，增强试题的地域贴近性。 考点1 杠杆 【课标要求】通过实验，认识杠杆的五要素，理解杠杆的平衡条件，能对杠杆进行分类并举例说明省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的应用。 一、杠杆 1、认识杠杆 概念 释义 杠杆 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆 硬棒成为杠杆的条件 （1）要有力的作用；例如，撬棒在没有使用时只是一根硬棒，而不是一个杠杆； （2）能绕固定点转动。杠杆在力的作用下，是绕固定点转动的，不是整体向某个方向运动的； （3）是硬的。受力不发生形变或不易发生形变 杠杆五要素 支点：杠杆绕着转动的点，用“O”表示 动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 2、杠杆作图 （1）力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步：确定支点O 先假设杠杆转动，则杠杆上相对静止的点即为支点 第二步：确定动力和阻力的作用线 从动力、阻力作用点沿力的方向分别画直线或反向延长线即动力、阻力的作用线 第三步：画出动力臂和阻力臂，并标注 从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称 （2）画杠杆的力臂时需要注意的事项 ①力臂是支点到力的作用线的距离，是支点到力的作用线的垂线段，不能把力的作用点到支点的距离作为力臂。 ②如图所示，当表示力的线段比较短时，过支点无法直接作出垂线段，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。注意延长部分要用虚线表示，相当于数学作图中的辅助线。 （3）已知力臂画力 步骤 画法 图示 第一步：确定力的作用线 根据动力作用线必然经过动力臂的末端点(支点O是动力臂的起始端点)并且与动力臂垂直，画一条经过动力臂末端点且垂直于动力臂的直线，这就是动力作用线 第二步：确定力的作用点 动力必然作用在杠杆上，所以动力作用 线与杠杆的交点就是动力作用点 第三步：画出力的方向，并标注 动力与阻力使杠杆转动的方向相反，而该杠杆的阻力F₂使杠杆逆时针转动,则动力F₁应使杠杆顺时针转动,即F₁的方向向下 二、杠杆平衡条件 1、杠杆平衡：当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 2、实验探究：杠杆的平衡条件 实验目的 (1)知道什么是杠杆的平衡。 (2)通过实验得出杠杆的平衡条件。 (3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程。 提出问题 在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关。 猜想与假设 一般情况下，当杠杆静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态，对杠杆处于平衡状态时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系，我们可作出如下猜想： A.动力+动力臂=阻力+阻力臂 B.动力-动力臂=阻力-阻力臂 C. D.动力×动力臂=阻力×阻力臂 实验设计 杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件 实验步骤 (1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡； (2)在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离； (3)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,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。 实验 序号 动力F₁/N 动力臂l₁/cm 动力×动力 臂/(N·cm) 阻力F₂/N 阻力臂l₂/cm 阻力×阻力臂/(N·cm) 1 1.0 10 10 0.5 20 10 2 2.0 15 30 1.5 20 30 3 4.0 10 40 2.0 20 40 … (4)改变钩码个数和位置,多做几次实验（避免偶然性）,将实验得到的数据填入表格中 实验结论 分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或F₁l₁=F₂l₂ 3、杠杆的平衡条件： 。用字母表示：F1×l1=F2l2；变形式:。 4、杠杆平衡条件的应用 (1)根据杠杆平衡条件F₁l₁= F₂l₂可知，若知道了四个量中的三个，则可以计算出第四个量，若知道了两个力的比值与一个力臂，则可以计算出另一个力臂（或）；若知道了两个力臂的比值和一个力，则可以计算出另一个力（或）。 (2)应用杠杆平衡条件时需注意的问题 ①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 ②当杠杆平衡且力和力臂的乘积一定时，动力和动力臂的大小成反比，即动力臂越长，越省力。 5、杠杆最小力作图：要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂可知，，因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。 三、杠杆平衡条件 杠杆的分类：根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。不同的杠杆可以满足人们不同的需求。 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 【易错警示】 1、力臂的概念与画法误区：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，并非支点到力的作用点的距离，也不是沿杠杆的长度；画力臂时需先确定支点，再过支点作力的作用线的垂线，垂足到支点的线段即为力臂。切忌把支点与作用点的连线当作力臂，例如：撬石头时，支点到撬棍用力点的连线不是力臂，支点到用力方向所在直线的垂线段才是。 2、杠杆平衡条件的应用误区：杠杆平衡条件为F1×l1=F2l2，计算时需保证动力臂、阻力臂的单位统一，且注意力与力臂的对应关系，不能随意搭配；平衡状态是指杠杆静止或匀速转动，并非只有静止时才平衡。切忌忽略力臂单位换算，或把动力与阻力臂、阻力与动力臂错误相乘，例如：动力 10N、动力臂 0.2m，阻力 20N，阻力臂需为 0.1m 才平衡，而非直接用长度数值计算。 1．【中国优秀传统文化】（2025·广东深圳·模拟预测）水碓是我国古代劳动人民的伟大发明之一，它巧妙地利用水力及杠杆原理，进行精妙的能量转换设计，是古人智慧的生动体现。甲图为古代水碓通过水力驱动木槌舂米的实物图。当水流推动水轮转动时，水轮横轴上的突起会依次与碓梢末端接触并施加作用力，从而带动杠杆使木槌抬起再落下实现舂米。请完成下面小题。 Ⅰ．图乙为水碓的简化结构图，请在图乙中完成以下问题： （1）在B点画出碓头所受重力G的示意图。 （2）在A点画出最小动力的示意图。 Ⅱ．当水流从高处下落冲击水轮时，水轮的动能变 （选填“大”或“小”）；当木槌被举至最高点时，木槌的 能最大。 2．【结合体育运动考查杠杆的分类】（2025·广东肇庆·三模）在巴黎奥运会皮划艇静水男子双人划艇500米决赛中，中国选手夺金，如图所示。运动员一手撑住桨柄的末端（视为支点），另一手在桨杆中部用力划水时，船桨可视为 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；比赛开始时，皮划艇由静止变为运动，此时皮划艇处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；运动员向后划桨使船前进，说明力的作用是 的。 考点2 滑轮 【课标要求】认识定滑轮、动滑轮和滑轮组，了解定滑轮、动滑轮的特点，能分析滑轮组的省力情况和绳子绕法，能举例说明滑轮在生活中的应用。 一、定滑轮与动滑轮 1、定滑轮和动滑轮的实质 种类 定义 实质 示意图 作用分析 定滑轮 轮的中心轴不随物体移动 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力，但可以改变力的方向 动滑轮 轮的中心轴随物体一起移动 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向 2、几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦） 图示 等量关系 定滑轮 F=G，s绳=s物，v绳=v物 F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力） 动滑轮 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 二、滑轮组 1、滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 2、确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数。 3、省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 4、费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。 5、滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数：根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 三、轮轴与斜面 1、轮轴 (1)轮轴：由具有 的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向。 (2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上。 (3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。 (4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。 2、斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但 。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的 )，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 【易错警示】 1、定滑轮与动滑轮的作用及实质误区：定滑轮实质是等臂杠杆，只能改变力的方向，不能省力也不省距离；动滑轮实质是动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆，能省一半力，但费一倍距离且不能改变力的方向（不计动滑轮重力、绳重和摩擦）。切忌误认为定滑轮能省力、动滑轮能省距离，例如：用定滑轮提重物，拉力等于物重；用动滑轮提重物，拉力为物重的一半，绳子自由端移动距离是物体上升高度的2倍。 2、滑轮组省力情况的判断误区：滑轮组的省力情况由承担物重的绳子段数n决定，n是直接与动滑轮相连的绳子段数，并非所有绕绳段数。切忌数成与定滑轮相连的绳子段数，例如：滑轮组中动滑轮上绕 2 段绳，拉力为物重的1/2；动滑轮上绕3段绳，拉力为物重的1/3，且绳子自由端移动距离s=nh（h为物体上升高度）。 1．【结合日常生活考查滑轮的作用】（2025·广东汕头·一模）小海利用家里衣架、瓶子等物品进行实验探究，如图甲他将原来处于静止的小卡片扭转一个角度，松手后，小卡片的运动状态 （选填“会”或“不会”）改变，此时衣架起到了类似于 滑轮的作用。接着他用衣架和细线组装成图乙，当细线被拉下时，水瓶上升 。 2．【以三峡大坝为背景考查滑轮的作用】（2025·广东茂名·二模）如图甲所示是三峡大坝，请利用所学知识，回答下列问题： (1)如图乙所示是三峡船闸的简图。 ①船闸的工作原理是 ； ②此时阀门B中心到闸室内的深度是100m，则阀门B中心受到右侧水的压强是 Pa，若闸室内水位比下游水位高20米，则阀门B的2m2面积上承受的水的压力差是 N（以中心压强，计算g取10N/kg，）； ③船从闸室进入下游时，应打开阀门 （选填“A”或“B”），另一阀门关闭。 (2)三峡水电站大坝高程185m，为了提高船只通行效率，采用升船机过闸。如图所示是升船机原理图，定滑轮的作用是 ，滑轮两侧钢丝绳等重（等效于质量可以忽略），承船厢总重15000吨，处于图中的静止状态时，则两侧平衡重各为 吨。 考点3 机械效率 【课标要求】理解有用功、额外功和总功的概念，掌握机械效率的定义和计算公式，能通过实验测量滑轮组的机械效率，了解影响机械效率的因素。 一、有用功、额外功和总功 1、有用功、额外功和总功 (1)有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。 (2)额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 (3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。 (4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。 2、三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 若不计摩擦：W额=G杆·h杆 若不计绳重及摩擦：W额=G动h W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 三者关系 W总=W有+W额 二、机械效率 1、使用机械时额外功不可避免：使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。 2、机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 3、功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 4、机械效率的计算：机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下。 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时： （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 三、测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验设计】 (1)组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率； (2)换用较重的动滑轮，组装和(1)相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和(1)相同的重物，比较和(1)提起相同重物时的机械效率。 【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。 【实验过程】 (1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； (2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； (3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； (4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； (5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； (6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。 【实验数据】 实验 次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功总J 机械效率η 1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71% 2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83% 3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88% 4 1.5 0.2 0.3 0.9 0.6 0.54 56% 5 3 0.2 0.6 1.4 0.6 0.84 71% 6 4.5 0.2 0.9 1.9 0.6 1.14 79% 【数据分析】 (1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%。 可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。 (2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。 【数据结论】 (1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。 (2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。 2、影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦 【易错警示】 1、机械效率的概念与取值误区：机械效率，表示有用功占总功的比例，反映机械做功的有效程度，与做功多少、做功快慢无关；由于额外功始终存在（克服摩擦、动滑轮重力等），有用功一定小于总功，因此机械效率始终小于 1，不可能等于或大于 1，切忌认为 “做功越多、功率越大，机械效率越高”。 2、有用功、额外功、总功的判断误区：总功是动力对机械做的功，有用功是机械对物体做的、我们需要的功，额外功是机械克服无用阻力做的、不需要但不得不做的功；判断时需紧扣 “工作目的”，切忌混淆有用功和额外功。例如：用滑轮组提升重物时，有用功是克服物重做的功，额外功是克服动滑轮重和摩擦做功；用滑轮组水平拉物体时，有用功是克服摩擦力做功，而非克服物重做功。 1．【中国优秀传统文化】（2025·广东·模拟预测）《齐民要术》中记载：“井浅用桔槔，井深用辘轳”。如图所示，辘轳是一个 （填简单机械名称），相当于 （选填“省力”或“费力”）杠杆；将桶中的水尽量装满一些， （选填“能”或“不能”）提高该装置的机械效率。 2．【结合中国汽车发展考查机械效率的计算】（2025·广东深圳·三模）近几年，中国汽车工业飞速发展，图甲是机械手臂正在协作装配新能源汽车。某流程中，可伸缩的液压杆在0.3s内将质量为10kg的零件提升了1.2m，如图乙所示，机械臂处于水平位置，O为支点，B为物体的重心，OB＝2m，O点到AC的垂直距离为0.5m。机械臂质量忽略不计，g取10N/kg。求： (1)零件上升的平均速度； (2)液压杆在此位置时，为机械臂提供的动力F1； (3)若此过程机械共做功200J，求机械效率。 拓展01 跨学科实践：制作简易杆秤 1、核心工作原理 基于杠杆平衡原理：当杆秤水平静止时，重物对杆秤的力矩（重力×力臂）与秤砣对杆秤的力矩相等，即G物×L1=G砣×L2通过在秤杆上标注不同重物对应的秤砣位置，即可快速读出物体的质量。 2、关键注意事项 （1）制作秤杆的材料需选用密度均匀、不易变形的硬质材料（如木棍、竹杆），确保杠杆的重心稳定，测量准确。 （2）秤纽（支点）的位置要靠近秤钩一侧，使杆秤的力臂设计合理，方便手持和读数。 （3）秤砣需质量固定，表面光滑，避免磨损导致质量变化，影响测量精度。 （4）秤钩与秤杆的连接需牢固，悬挂重物时不晃动、不脱落，防止改变力臂长度。 （5）测量时需将杆秤保持水平静止，待稳定后再读取刻度，避免因倾斜造成读数误差。 （6）同一杆秤测量不同物体前，需检查秤纽和秤钩是否松动，避免影响平衡条件。 （7）杆秤的刻度需在已知质量的标准砝码下标定，标定时要精准对齐秤砣的悬挂点。 【教考衔接】（2025·广东韶关·一模）在学习杠杆相关知识后，兴趣小组尝试了以下实践活动． (1)实践活动一：制作简易杆秤 该兴趣小组制作的杆秤由秤杆、秤盘（放置待称量的物体）、提纽、秤砣组成，如题图甲； ①提纽相当于杠杆五要素中的 ，结合“秤砣虽小压千斤”这句话，此时杆秤相当于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆； ②A点为秤盘挂绳位置，B点为提纽位置，秤砣的质量为0.4kg，调节秤砣的位置到C点，此时秤杆恰好平衡（忽略秤杆自重对杆秤平衡的影响），则C点对应的刻度线数值应为 （选填“0”或“1”）．若秤砣最远可移至D点，则此杆秤最大可称量 kg的物体。 (2)实践活动二：制作杠杆液体密度计 该小组制作的“杠杆液体密度计”如题图乙，将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来，物块固定悬挂在M点，把矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至N点，使杆在水平位置平衡，则N点对应的刻度值为水的密度值．换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点、、……对应密度的刻度值； ①若点在N点的左侧，则点对应的液体密度与水的密度的关系是 ；（选填“＜”、“＝”或“＞”） ②该小组想增大此“杠杆液体密度计”的最大测量值，在其他条件不变的情况下，可换用质量相同但容积更 （选填“小”或“大”）的矿泉水瓶。 1．（2025·广东揭阳·一模）揭东区埔田镇因盛产竹笋闻名于外，被誉为“中国竹笋之乡”.如图为一种长柄笋凿，用于凿笋撬笋，可看成杠杆，使用该工具可以（　　） A．省距离 B．省功 C．省力 D．费力 2．（2025·广东广州·三模）相同质量的甲、乙两人，用不同的装置（如图），在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功比乙多 B．乙做的总功比甲多 C．甲所用装置的机械效率较大 D．甲对平台的压力比乙大 3．（2025·广东广州·二模）如图1，分别用动滑轮和定滑轮拉动重力均为G的物体M、N，在相同时间内使M、N沿水平面匀速直线移动了相同距离s，两个滑轮做功情况如图2所示，则（　　） A．定滑轮做的有用功为Gs B．M、N受到的摩擦力大小相等 C．动滑轮的机械效率小于定滑轮 D．F动做功的功率大于F定做功的功率 4．（2025·广东广州·二模）图中赛艇运动员使用船桨划水时，桨能绕着赛艇上的点O转动，手加在桨上的动力F1比水对桨的阻力F2大，若把船桨看成一种杠杆，其特点是动力臂比阻力臂短，以下选项中符合船桨的杠杆简化图是（　　） A． B． C． D． 5．（2025·广东东莞·二模）自行车是一种低碳环保的交通工具，它的结构及使用与物理知识密切相关。下列对应关系不正确的是（    ） A．自行车刹车把——省力杠杆 B．自行车轮胎表面有凸起的花纹——增大摩擦力 C．骑自行车匀速上坡的过程——受平衡力 D．停止蹬车，车不会立即停下来——车受到惯性 6．（2025·广东广州·二模）A、B是两个完全相同的物体，质量均为1kg。如图甲，小白同学分别将A、B两物体匀速拉到斜面顶端对物体做功情况如图乙所示，下列分析不正确的是（   ） A．斜面的高度是0.2m B．对物体A做的有用功是2J C．对物体B做的额外功是0.5J D．两次做功的机械效率 7．（2025·广东汕头·二模）小天参加了学校组织的桥梁设计比赛，如图是他制作的斜拉索大桥模型，桥面OA是长为30cm、重为5N 、质地分布均匀的长木板，桥塔GH为足够长的硬木棒，桥面OA可绕O点转动，且始终处于水平位置，其A端用细线与桥塔GH上的B点固定连接。关于该模型，下列判断正确的是（    ） A．细线固定在B点时，该模型相当于一个费力杠杆 B．细线固定在B点时，细线对桥面OA的拉力F=5N C．将细线改为固定在C点时，拉力F 的力臂将变小 D．将细线改为固定在C点时，拉力F 将变大 8．（2025·广东深圳·二模）《天工开物》是明代宋应星的科技巨著，它系统记载的农工技艺，为后世提供了人与自然和谐共生的智慧。《天工开物·乃粒》记载了古人用“耒耜”耕地的场景，如下图所示。为了更容易开垦硬土壤，下列做法最合理的是（　　） A．给耒耜安装更宽大的脚踏板 B．将耒耜的手柄加长 C．在耒耜上加绑更多的物体 D．把耒耜的刃口磨得更锋利 9．（2025·广东汕头·一模）小白设想着自己设计一个工地上使用的能够用较小力拉起较重物体的装置，如图是甲、乙两种固体物质的图像，把体积相等的甲、乙两种物质挂在图中的滑轮组上滑轮重不计，如果要保持静止状态，则下列说法中正确的是（　　） A．Ⅰ处挂3个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 B．Ⅰ处挂6个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 C．Ⅰ处挂2个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 D．Ⅰ处挂1个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 10．（2025·广东深圳·三模）木雕是工匠智慧和艺术修为的价值体现，锯木、刨料、风干、雕刻、开榫、组装、打磨、油漆，每一环节都讲究科学的工艺流程。如图甲，木头风干时，成垛交叠，留有空隙，可以加快木头中水分的 （填物态变化）。如图乙，雕花时，正在挑起木屑的刻刀属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。刻刀要磨锋利使用，是为了增大 。 11．（2025·广东中山·三模）指甲钳是生活中必不可少的物品； (1)如图所示刀刃磨的很薄，是通过 的方式增大压强的； (2)磨指甲的表面刻有凹凸花纹，是为了 摩擦力（选填“增大”或“减小”）； (3)ABC属于 杠杆。 12．（2025·广东韶关·一模）题图甲为高速铁路输电线，绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中A滑轮是 滑轮，要使输电线P端受到的拉力大小为，则坠坨的总重力为 N，若某段时间内坠坨串下降了0.3m，则输电线P端向左移动了 m．（不计滑轮、钢绳自重及摩擦）． 13．（2025·广东东莞·二模）简单机械在生活和生产中有着广泛的应用。如图甲所示，石头垂直作用在撬棒上C点的力是600 N，已知撬棒AD=1 m，CD=BC=0.15 m，若沿图中动力的方向恰好撬动石头，则施加在撬棒A点的力F是 N；如图乙所示，工人利用滑轮组用600N的拉力将重1000N的物体竖直向上匀速提升2m，不计绳重及摩擦，工人做的有用功是 J，若增大提升重物的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 14．（2025·广东东莞·三模）如中图1是古时劳动人民用工具撬起木柴的情景，由此可见此工具是 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）；如图2，已知BO︰BC=1︰6，B端的木柴对绳子的力F2为1000N，当人在C端施加的力至少为 N时，木柴刚好被抬起，且此力的方向是 。 15．（2025·广东汕头·二模）冷冻牛肉丸放置一段时间后会变软，是因为牛肉丸中的冰 （填物态变化）了；如图所示是用筷子夹起牛肉丸的情景，此时筷子是 （选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。筷子表面刻有花纹，是通过增大 来增大筷子与牛肉丸的摩擦力。 16．（2025·广东肇庆·二模）模块化分段建造再整装技术的核心是大型龙门吊，如图所示是上海生产的世界上最大的龙门吊，图为其滑轮部分的简化图，其中定滑轮可以 （选填“改变力的方向”或“省力”）， （“”或“”）为定滑轮。现用此装置将地面上一个重为的货物提起，不计机械自重和摩擦，则每根钢绳受到的拉力大小为 。 17．（2025·广东深圳·模拟预测）建筑工地上，建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥，如图所示。某次搬运过程中，工人用升降机在6s的时间内，将3袋水泥从地面吊上四楼，每袋水泥的质量为30kg。电动机牵引绳子的拉力F-t及水泥运动的v-t图分别如图乙和丙所示，每个滑轮所受的重力均为30N。g取10N/kg，每层楼层高为3m，则水泥匀速上升时，滑轮组对水泥做功为 J，滑轮组匀速拉动水泥时的机械效率约为 %。 18．（2025·广东深圳·三模）作图题： (1)图甲是“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”的画面。图乙，点表示水中“蜻蜓”的位置，请画出蜻蜓位置和光从蜻蜓经水面反射后进入人眼的光路图； (2)“节约用水，人人有责”。如图是家用水龙头的示意图，作用在A点的力F抬起把手可打开水龙头，若将把手视为绕O点转动的杠杆，请在图中画出作用在A点的最小动力F及其力臂L的示意图。 19．（2025·广东深圳·模拟预测）小雨去药店买药时，看到医生用如图所示的小杆秤称中药。在秤盘中放入药材后用手提起提绳，移动秤砣的位置，就能使小杆秤在水平位置静止。 (1)小雨发现，小杆秤实质是一个杠杆，提绳处是杠杆的 ； (2)杠杆在什么条件下能平衡呢？小雨从学校的实验室找来器材进行了探究。 ①实验前，要选用杠杆的中点为支点，可以有效避免 对实验结果的影响，同时将杠杆调至水平位置平衡，如图甲； ②小雨在杠杆两边挂上钩码后出现了如图乙所示的现象，要使杠杆恢复水平平衡，最简单的操作是 （选填字母） A．向左调节平衡螺母 B．将左侧钩码向左移动一个格 C．上述两种方法都可以 ③小雨按照正确的步骤，继续进行实验，记录了如下表所示的数据： 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 0.5 16 1 8 2 2 4 1 8 3 3 8 2 12 分析表格数据可知，杠杆平衡时， ； (3)根据杠杆的平衡条件可以知道：若要使小杆秤的量程更大些，称量时应使用 （选填“提绳1”或“提绳2”）。 20．（2025·广东广州·二模）小永猜想“使用动滑轮提升重物时，如果提升的物体重力比动滑轮的重力小，这时动滑轮就是费力的”。现有下列物品及器材，重物的重力在之间，动滑轮共有4个，请你设计实验，检验小永的猜想是否正确 (1)实验器材：图中 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）动滑轮不应该选取进行实验，还需要补充的实验器材有 。 (2)请设计实验：写出实验步骤并画出实验数据记录表格（实验步骤可以图文结合的方式表达） 21．（2025·广东东莞·一模）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据记录在表中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% (1)测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计。 (2)比较3和4两次实验发现：提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越 。（选填“高”或“低”）比较 两次实验发现：用同一滑轮组提升相同重物时，机械效率与提升的高度无关。 (3)第5次实验是利用图 的装置完成的。 (4)若利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。 (5)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，斜面越光滑，摩擦越小，从而斜面的机械效率越 。（选填“高”或“低”） 22．（2025·广东深圳·三模）小深想把一个重1600N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小深用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离 s 与拉物体所用时间 t 的图像如图乙所示，则： (1)30s内做的有用功是多少？ (2)若物体与木板间的摩擦力为160N，斜面的机械效率是多少？ (3)30s内拉力的功率是多少？（保留一位小数） 23．（2025·广东广州·二模）课外活动小组设计一个打捞沉船的模拟装置，用物体代替沉船。如图所示，使物体从位置匀速直线上升到位置，的高度，物体受到的重力，体积是，作用在绳子的拉力为，作用在绳子的拉力，（整个过程不考虑风浪、水流等因素的影响），，求： (1)物体所受浮力的大小； (2)的大小； (3)使物体从M位置匀速直线上升到N位置，滑轮组的机械效率。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 简单机械及机械效率 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·思维导图·网络构建 3 03·考点通关·靶向突破 3 考点1 3 教材·知识夯基 一．杠杆 二．杠杆平衡条件 三．杠杆平衡条件 中考·新考法聚焦 考法1 中国优秀传统文化 考法2 结合体育运动考查杠杆的分类 考点2 9 教材·知识夯基 一．定滑轮与动滑轮 二．滑轮组 三．轮轴与斜面 中考·新考法聚焦 考法1 结合日常生活考查滑轮的作用 考法2 以三峡大坝为背景考查滑轮的作用 考点3 13 教材·知识夯基 一．有用功、额外功和总功 二．机械效率 三．测量滑轮组的机械效率 中考·新考法聚焦 考法1 中国优秀传统文化 考法2 结合中国汽车发展考查机械效率的计算 04·素养拓展·思维进阶 17 拓展01 跨学科实践：制作简易杆秤 05·优题精选·练能提分 19 考点 考查形式 考查内容 考法分析 杠杆 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑作图题 杠杆的五要素；杠杆的平衡条件计算；杠杆的分类；探究杠杆平衡条件的实验 1、运用杠杆平衡原理进行计算。如2025・广州T14、18。 2、结合实验：探究杠杆的平衡条件。2025・深圳T11。 3、结合桥梁设计：考查生活中常见的杠杆模型。2025・广东省卷T21。 滑轮 ☑选择题 ☑填空题 ☑作图题 定滑轮、动滑轮的特点；滑轮组的绕线方式与省力情况；滑轮组的绳子段数判断 结合日常生活：考查滑轮及其工作特点。2022・广东省卷T6。 机械效率 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 机械效率的概念、公式；滑轮组、斜面的机械效率计算；影响机械效率的因素；测量滑轮组机械效率的实验 1、结合日常生活：考查有用功和额外功。2025・广东省卷T4、2023・深圳T14。 2、结合日常生活： 考查机械效率的简单计算。2024・广州T16。 命题新趋势 （1）真实情境化：试题更多以广东本地的生活、生产场景为载体，例如结合岭南古建筑中的杠杆工具、港口起重机的滑轮组等，考查简单机械的应用。 （2）实验探究深化：实验题更注重对实验原理、方法和误差的分析，例如要求学生设计实验探究斜面机械效率的影响因素，或评估 “测量滑轮组机械效率” 实验的改进方案。 （3）跨学科与工程融合：结合工程、物理等学科知识，例如分析港珠澳大桥建设中滑轮组的应用，增强试题的实用性与综合性。 命题预测 （1）注重综合计算：机械效率的计算会更注重与功、功率等知识的综合，例如结合滑轮组提升重物的场景，同时计算拉力的功率、机械效率及额外功。 （2）强化作图与实验：杠杆力臂作图、滑轮组绕线作图仍是重点，实验题会增加对实验方案的设计与评估，以及基于实验数据的推理与论证。 （3）突出生活与工程应用：试题会更多结合广东本地的特色场景，如龙舟赛中的杠杆工具、建筑工地上的滑轮组，考查简单机械的实际应用，增强试题的地域贴近性。 考点1 杠杆 【课标要求】通过实验，认识杠杆的五要素，理解杠杆的平衡条件，能对杠杆进行分类并举例说明省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的应用。 一、杠杆 1、认识杠杆 概念 释义 杠杆 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆 硬棒成为杠杆的条件 （1）要有力的作用；例如，撬棒在没有使用时只是一根硬棒，而不是一个杠杆； （2）能绕固定点转动。杠杆在力的作用下，是绕固定点转动的，不是整体向某个方向运动的； （3）是硬的。受力不发生形变或不易发生形变 杠杆五要素 支点：杠杆绕着转动的点，用“O”表示 动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 2、杠杆作图 （1）力臂的画法 步骤 画法 图示 第一步：确定支点O 先假设杠杆转动，则杠杆上相对静止的点即为支点 第二步：确定动力和阻力的作用线 从动力、阻力作用点沿力的方向分别画直线或反向延长线即动力、阻力的作用线 第三步：画出动力臂和阻力臂，并标注 从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称 （2）画杠杆的力臂时需要注意的事项 ①力臂是支点到力的作用线的距离，是支点到力的作用线的垂线段，不能把力的作用点到支点的距离作为力臂。 ②如图所示，当表示力的线段比较短时，过支点无法直接作出垂线段，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。注意延长部分要用虚线表示，相当于数学作图中的辅助线。 （3）已知力臂画力 步骤 画法 图示 第一步：确定力的作用线 根据动力作用线必然经过动力臂的末端点(支点O是动力臂的起始端点)并且与动力臂垂直，画一条经过动力臂末端点且垂直于动力臂的直线，这就是动力作用线 第二步：确定力的作用点 动力必然作用在杠杆上，所以动力作用 线与杠杆的交点就是动力作用点 第三步：画出力的方向，并标注 动力与阻力使杠杆转动的方向相反，而该杠杆的阻力F₂使杠杆逆时针转动,则动力F₁应使杠杆顺时针转动,即F₁的方向向下 二、杠杆平衡条件 1、杠杆平衡：当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 2、实验探究：杠杆的平衡条件 实验目的 (1)知道什么是杠杆的平衡。 (2)通过实验得出杠杆的平衡条件。 (3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程。 提出问题 在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关。 猜想与假设 一般情况下，当杠杆静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态，对杠杆处于平衡状态时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系，我们可作出如下猜想： A.动力+动力臂=阻力+阻力臂 B.动力-动力臂=阻力-阻力臂 C. D.动力×动力臂=阻力×阻力臂 实验设计 杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件 实验步骤 (1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡； (2)在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离； (3)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,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。 实验 序号 动力F₁/N 动力臂l₁/cm 动力×动力 臂/(N·cm) 阻力F₂/N 阻力臂l₂/cm 阻力×阻力臂/(N·cm) 1 1.0 10 10 0.5 20 10 2 2.0 15 30 1.5 20 30 3 4.0 10 40 2.0 20 40 … (4)改变钩码个数和位置,多做几次实验（避免偶然性）,将实验得到的数据填入表格中 实验结论 分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或F₁l₁=F₂l₂ 3、杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F1×l1=F2l2；变形式:。 4、杠杆平衡条件的应用 (1)根据杠杆平衡条件F₁l₁= F₂l₂可知，若知道了四个量中的三个，则可以计算出第四个量，若知道了两个力的比值与一个力臂，则可以计算出另一个力臂（或）；若知道了两个力臂的比值和一个力，则可以计算出另一个力（或）。 (2)应用杠杆平衡条件时需注意的问题 ①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 ②当杠杆平衡且力和力臂的乘积一定时，动力和动力臂的大小成反比，即动力臂越长，越省力。 5、杠杆最小力作图：要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂可知，，因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。 三、杠杆平衡条件 杠杆的分类：根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。不同的杠杆可以满足人们不同的需求。 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 【易错警示】 1、力臂的概念与画法误区：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，并非支点到力的作用点的距离，也不是沿杠杆的长度；画力臂时需先确定支点，再过支点作力的作用线的垂线，垂足到支点的线段即为力臂。切忌把支点与作用点的连线当作力臂，例如：撬石头时，支点到撬棍用力点的连线不是力臂，支点到用力方向所在直线的垂线段才是。 2、杠杆平衡条件的应用误区：杠杆平衡条件为F1×l1=F2l2，计算时需保证动力臂、阻力臂的单位统一，且注意力与力臂的对应关系，不能随意搭配；平衡状态是指杠杆静止或匀速转动，并非只有静止时才平衡。切忌忽略力臂单位换算，或把动力与阻力臂、阻力与动力臂错误相乘，例如：动力 10N、动力臂 0.2m，阻力 20N，阻力臂需为 0.1m 才平衡，而非直接用长度数值计算。 1．【中国优秀传统文化】（2025·广东深圳·模拟预测）水碓是我国古代劳动人民的伟大发明之一，它巧妙地利用水力及杠杆原理，进行精妙的能量转换设计，是古人智慧的生动体现。甲图为古代水碓通过水力驱动木槌舂米的实物图。当水流推动水轮转动时，水轮横轴上的突起会依次与碓梢末端接触并施加作用力，从而带动杠杆使木槌抬起再落下实现舂米。请完成下面小题。 Ⅰ．图乙为水碓的简化结构图，请在图乙中完成以下问题： （1）在B点画出碓头所受重力G的示意图。 （2）在A点画出最小动力的示意图。 Ⅱ．当水流从高处下落冲击水轮时，水轮的动能变 （选填“大”或“小”）；当木槌被举至最高点时，木槌的 能最大。 【答案】Ⅰ． Ⅱ． 大 重力势 【解析】Ⅰ．[1]重力的方向是竖直向下，作用点在 B 点，因此从 B 点竖直向下画箭头，标注 G，如图所示： [2]根据杠杆平衡条件 ，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。 因此支点与 A 点之间的连线即最长动力臂，过 A 点作该连线的垂直方向的力，标注F1 。如图所示： Ⅱ．[1]当水流从高处下落冲击水轮时，水流的重力势能转化为水轮的动能，水轮的速度增大，因此动能变大。 [2]当木槌被举至最高点时，木槌的高度最大，此时重力势能最大。 2．【结合体育运动考查杠杆的分类】（2025·广东肇庆·三模）在巴黎奥运会皮划艇静水男子双人划艇500米决赛中，中国选手夺金，如图所示。运动员一手撑住桨柄的末端（视为支点），另一手在桨杆中部用力划水时，船桨可视为 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；比赛开始时，皮划艇由静止变为运动，此时皮划艇处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；运动员向后划桨使船前进，说明力的作用是 的。 【答案】 费力 非平衡 相互 【详解】[1]船桨使用时，动力臂小于阻力臂，可视为费力杠杆。 [2]比赛开始时，皮划艇由静止变为运动，皮划艇的运动状态发生了改变，受力不平衡，此时皮划艇处于非平衡状态。 [3]力的作用是相互的，比赛开始时，向后划动船桨时，船桨也会受到水施加的一个向前的力，从而使船前进。 考点2 滑轮 【课标要求】认识定滑轮、动滑轮和滑轮组，了解定滑轮、动滑轮的特点，能分析滑轮组的省力情况和绳子绕法，能举例说明滑轮在生活中的应用。 一、定滑轮与动滑轮 1、定滑轮和动滑轮的实质 种类 定义 实质 示意图 作用分析 定滑轮 轮的中心轴不随物体移动 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力，但可以改变力的方向 动滑轮 轮的中心轴随物体一起移动 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向 2、几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦） 图示 等量关系 定滑轮 F=G，s绳=s物，v绳=v物 F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力） 动滑轮 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 二、滑轮组 1、滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 2、确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数。 3、省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 4、费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。 5、滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数：根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 三、轮轴与斜面 1、轮轴 (1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向。 (2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上。 (3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。 (4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。 2、斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 【易错警示】 1、定滑轮与动滑轮的作用及实质误区：定滑轮实质是等臂杠杆，只能改变力的方向，不能省力也不省距离；动滑轮实质是动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆，能省一半力，但费一倍距离且不能改变力的方向（不计动滑轮重力、绳重和摩擦）。切忌误认为定滑轮能省力、动滑轮能省距离，例如：用定滑轮提重物，拉力等于物重；用动滑轮提重物，拉力为物重的一半，绳子自由端移动距离是物体上升高度的2倍。 2、滑轮组省力情况的判断误区：滑轮组的省力情况由承担物重的绳子段数n决定，n是直接与动滑轮相连的绳子段数，并非所有绕绳段数。切忌数成与定滑轮相连的绳子段数，例如：滑轮组中动滑轮上绕 2 段绳，拉力为物重的1/2；动滑轮上绕3段绳，拉力为物重的1/3，且绳子自由端移动距离s=nh（h为物体上升高度）。 1．【结合日常生活考查滑轮的作用】（2025·广东汕头·一模）小海利用家里衣架、瓶子等物品进行实验探究，如图甲他将原来处于静止的小卡片扭转一个角度，松手后，小卡片的运动状态 （选填“会”或“不会”）改变，此时衣架起到了类似于 滑轮的作用。接着他用衣架和细线组装成图乙，当细线被拉下时，水瓶上升 。 【答案】 会 定 0.12 【详解】[1]小卡片原来静止，扭转一个角度后，小卡片受到的两个拉力不在同一直线上，不再平衡，所以松手后，小卡片的运动状态会改变。 [2]衣架在实验中不能省力，但可以改变力的方向的作用，因此类似于定滑轮的作用。 [3]由图乙可知，该滑轮组中承担物重的绳子段数n=5。根据滑轮组的特点，绳子自由端移动的距离s与物体上升高度h的关系为s=nh，已知s=0.6m，则 2．【以三峡大坝为背景考查滑轮的作用】（2025·广东茂名·二模）如图甲所示是三峡大坝，请利用所学知识，回答下列问题： (1)如图乙所示是三峡船闸的简图。 ①船闸的工作原理是 ； ②此时阀门B中心到闸室内的深度是100m，则阀门B中心受到右侧水的压强是 Pa，若闸室内水位比下游水位高20米，则阀门B的2m2面积上承受的水的压力差是 N（以中心压强，计算g取10N/kg，）； ③船从闸室进入下游时，应打开阀门 （选填“A”或“B”），另一阀门关闭。 (2)三峡水电站大坝高程185m，为了提高船只通行效率，采用升船机过闸。如图所示是升船机原理图，定滑轮的作用是 ，滑轮两侧钢丝绳等重（等效于质量可以忽略），承船厢总重15000吨，处于图中的静止状态时，则两侧平衡重各为 吨。 【答案】(1) 连通器原理 1×106 4×105 B (2) 改变力的方向 7500 【详解】（1）[1]船闸的工作原理是连通器原理。连通器是指上端开口，底部连通的容器，当连通器内装入同种液体且液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。船闸就是利用这一原理，通过调节闸室与上下游的水位，使船只能够顺利通过不同水位的河段。 [2]根据液体压强公式，阀门B中心受到右侧水的压强为： [3]闸室内水位比下游水位高20米，那么阀门B中心到下游水面的深度是 下游水对阀门B中心的压强为 则阀门B两侧的压强差为下。根据，阀门B的面积上承受的水的压力差 [4]船从闸室进入下游时，应打开阀门B，使闸室内的水位下降与下游水位平齐，另一阀门A关闭。 （2）[1][2]三峡升船机采用平衡重系统，且按满载设置。根据阿基米德原理，船舶驶入承船厢后，排出同等重量的水，承船厢重量几乎不变。所以当承船厢总重15000吨时，为了使承船厢保持平衡，两侧平衡重各为吨。定滑轮在这里起到改变力的方向的作用，使平衡重通过钢丝绳与承船厢相连，实现力的平衡和承船厢的升降运行。 考点3 机械效率 【课标要求】理解有用功、额外功和总功的概念，掌握机械效率的定义和计算公式，能通过实验测量滑轮组的机械效率，了解影响机械效率的因素。 一、有用功、额外功和总功 1、有用功、额外功和总功 (1)有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。 (2)额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 (3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。 (4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。 2、三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 若不计摩擦：W额=G杆·h杆 若不计绳重及摩擦：W额=G动h W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 三者关系 W总=W有+W额 二、机械效率 1、使用机械时额外功不可避免：使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。 2、机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 3、功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 4、机械效率的计算：机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下。 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时： （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 三、测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验设计】 (1)组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率； (2)换用较重的动滑轮，组装和(1)相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和(1)相同的重物，比较和(1)提起相同重物时的机械效率。 【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。 【实验过程】 (1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； (2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； (3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； (4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； (5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； (6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。 【实验数据】 实验 次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功总J 机械效率η 1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71% 2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83% 3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88% 4 1.5 0.2 0.3 0.9 0.6 0.54 56% 5 3 0.2 0.6 1.4 0.6 0.84 71% 6 4.5 0.2 0.9 1.9 0.6 1.14 79% 【数据分析】 (1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%。 可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。 (2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。 【数据结论】 (1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。 (2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。 2、影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦 【易错警示】 1、机械效率的概念与取值误区：机械效率，表示有用功占总功的比例，反映机械做功的有效程度，与做功多少、做功快慢无关；由于额外功始终存在（克服摩擦、动滑轮重力等），有用功一定小于总功，因此机械效率始终小于 1，不可能等于或大于 1，切忌认为 “做功越多、功率越大，机械效率越高”。 2、有用功、额外功、总功的判断误区：总功是动力对机械做的功，有用功是机械对物体做的、我们需要的功，额外功是机械克服无用阻力做的、不需要但不得不做的功；判断时需紧扣 “工作目的”，切忌混淆有用功和额外功。例如：用滑轮组提升重物时，有用功是克服物重做的功，额外功是克服动滑轮重和摩擦做功；用滑轮组水平拉物体时，有用功是克服摩擦力做功，而非克服物重做功。 1．【中国优秀传统文化】（2025·广东·模拟预测）《齐民要术》中记载：“井浅用桔槔，井深用辘轳”。如图所示，辘轳是一个 （填简单机械名称），相当于 （选填“省力”或“费力”）杠杆；将桶中的水尽量装满一些， （选填“能”或“不能”）提高该装置的机械效率。 【答案】 轮轴 省力 能 【详解】[1][2]辘轳是一种轮轴，因为轮（大轮）的半径大于轴（小轮）的半径，所以辘轳相当于省力杠杆。 [3]使用该机械是为了提水，因此对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，将桶中的水尽量装满一些，可以增大所做的有用功，而桶的重力不变，额外功不变，故将桶中的水尽量装满一些能提高装置的机械效率。 2．【结合中国汽车发展考查机械效率的计算】（2025·广东深圳·三模）近几年，中国汽车工业飞速发展，图甲是机械手臂正在协作装配新能源汽车。某流程中，可伸缩的液压杆在0.3s内将质量为10kg的零件提升了1.2m，如图乙所示，机械臂处于水平位置，O为支点，B为物体的重心，OB＝2m，O点到AC的垂直距离为0.5m。机械臂质量忽略不计，g取10N/kg。求： (1)零件上升的平均速度； (2)液压杆在此位置时，为机械臂提供的动力F1； (3)若此过程机械共做功200J，求机械效率。 【详解】（1）零件在0.3s内提升了1.2m，所以零件上升的平均速度为 （2）由题意可知，动力臂l1=0.5m，阻力臂l2=OB=2m，阻力F2=G=mg=10kg×10N/kg=100N 根据杠杆平衡条件可得，动力 （3）此过程中克服物体重力做的有用功为W有用=Gh=100N×1.2m=120J 机械所做的总功为200J，所以机械效率为 拓展01 跨学科实践：制作简易杆秤 1、核心工作原理 基于杠杆平衡原理：当杆秤水平静止时，重物对杆秤的力矩（重力×力臂）与秤砣对杆秤的力矩相等，即G物×L1=G砣×L2通过在秤杆上标注不同重物对应的秤砣位置，即可快速读出物体的质量。 2、关键注意事项 （1）制作秤杆的材料需选用密度均匀、不易变形的硬质材料（如木棍、竹杆），确保杠杆的重心稳定，测量准确。 （2）秤纽（支点）的位置要靠近秤钩一侧，使杆秤的力臂设计合理，方便手持和读数。 （3）秤砣需质量固定，表面光滑，避免磨损导致质量变化，影响测量精度。 （4）秤钩与秤杆的连接需牢固，悬挂重物时不晃动、不脱落，防止改变力臂长度。 （5）测量时需将杆秤保持水平静止，待稳定后再读取刻度，避免因倾斜造成读数误差。 （6）同一杆秤测量不同物体前，需检查秤纽和秤钩是否松动，避免影响平衡条件。 （7）杆秤的刻度需在已知质量的标准砝码下标定，标定时要精准对齐秤砣的悬挂点。 【教考衔接】（2025·广东韶关·一模）在学习杠杆相关知识后，兴趣小组尝试了以下实践活动． (1)实践活动一：制作简易杆秤 该兴趣小组制作的杆秤由秤杆、秤盘（放置待称量的物体）、提纽、秤砣组成，如题图甲； ①提纽相当于杠杆五要素中的 ，结合“秤砣虽小压千斤”这句话，此时杆秤相当于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆； ②A点为秤盘挂绳位置，B点为提纽位置，秤砣的质量为0.4kg，调节秤砣的位置到C点，此时秤杆恰好平衡（忽略秤杆自重对杆秤平衡的影响），则C点对应的刻度线数值应为 （选填“0”或“1”）．若秤砣最远可移至D点，则此杆秤最大可称量 kg的物体。 (2)实践活动二：制作杠杆液体密度计 该小组制作的“杠杆液体密度计”如题图乙，将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来，物块固定悬挂在M点，把矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至N点，使杆在水平位置平衡，则N点对应的刻度值为水的密度值．换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点、、……对应密度的刻度值； ①若点在N点的左侧，则点对应的液体密度与水的密度的关系是 ；（选填“＜”、“＝”或“＞”） ②该小组想增大此“杠杆液体密度计”的最大测量值，在其他条件不变的情况下，可换用质量相同但容积更 （选填“小”或“大”）的矿泉水瓶。 【答案】(1) 支点 省力 0 10 (2) ＞ 小 【详解】（1）[1]因为提纽是杠杆转动的固定点，故提纽相当于杠杆五要素中的支点。 [2]结合这句话“秤砣虽小压千斤”，此时杆秤相当于省力杠杆。因为动力臂（秤砣到提纽的距离）大于阻力臂（秤盘到提纽的距离）。 [3]因为当秤盘不放物体时，秤砣放在C点能使杠杆平衡，此时对应零刻度。 [4]当不放物体时，根据杠杆平衡条件可得，m盘g×AB=m砣g×BC，代入数据解得，秤盘的质量为 设最大可称量的物体质量为m，根据杠杆平衡条件可得，（m盘+m）g×AB=m砣g×BD，代入数据解得，称量的最大质量为 （2）[1]根据密度公式可知相同体积下密度更大的液体质量更大，根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2，左侧的阻力与阻力臂不变，若N1点在N点的左侧，即动力臂变小，表明此时液体的质量更大，即密度更大，故N1点对应的液体密度ρ1＞ρ水。 [2]该小组想增大此“杠杆液体密度计”的最大测量值，在其他条件不变的情况下，右侧的重力不变，根据知， 密度变大，则体积减小，故换用容积更小的水瓶。 1．（2025·广东揭阳·一模）揭东区埔田镇因盛产竹笋闻名于外，被誉为“中国竹笋之乡”.如图为一种长柄笋凿，用于凿笋撬笋，可看成杠杆，使用该工具可以（　　） A．省距离 B．省功 C．省力 D．费力 【答案】C 【详解】杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。省力杠杆的动力臂大于阻力臂，费力杠杆的动力臂小于阻力臂，等臂杠杆的动力臂等于阻力臂。功的原理是：使用任何机械都不省功。长柄笋凿在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力杠杆费距离。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．（2025·广东广州·三模）相同质量的甲、乙两人，用不同的装置（如图），在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功比乙多 B．乙做的总功比甲多 C．甲所用装置的机械效率较大 D．甲对平台的压力比乙大 【答案】D 【详解】A．提升物体的重力相等，在相同的时间内物体升高了相同的距离，由W有用＝Gh可知，两次提升物体所做的有用功相等，故A错误； B．图甲使用的是动滑轮，不计绳重和摩擦，总功为W甲＝（G+G动）h＞Gh 使用乙定滑轮时，拉力F乙＝G，拉力做功W乙＝F乙s乙＝Gh 所以乙装置中拉力F做的总功少，故B错误； C．甲、乙的有用一样多，但甲做的总功多，根据 可知，甲的机械效率小，乙的机械效率大，故C错误； D．甲对平台的压力F压＝F+G甲 乙对平台的压力F乙＝G乙-F＝G乙-G 甲、乙两人质量相等，重力相等，则甲对平台的压力比乙大，故D正确。 故选D。 3．（2025·广东广州·二模）如图1，分别用动滑轮和定滑轮拉动重力均为G的物体M、N，在相同时间内使M、N沿水平面匀速直线移动了相同距离s，两个滑轮做功情况如图2所示，则（　　） A．定滑轮做的有用功为Gs B．M、N受到的摩擦力大小相等 C．动滑轮的机械效率小于定滑轮 D．F动做功的功率大于F定做功的功率 【答案】C 【详解】A．物体水平运动是克服摩擦力做功，定滑轮做的有用功为fs，而不是Gs，故A不符合题意； B．由图2可知，用定滑轮的总功大于用动滑轮的总功，用定滑轮的额外功小于用动滑轮的额外功，所以定滑轮做的有用功大于动滑轮的有用功，由题意M、N沿水平面匀速直线移动了相同距离s，根据公式W有用=fs可知，M受到的摩擦力小于N受到的摩擦力，故B不符合题意； C．由于用定滑轮的总功大于用动滑轮的总功，定滑轮做的有用功大于动滑轮的有用功，根据公式可知，动滑轮的机械效率小于定滑轮，故C符合题意； D．由于用定滑轮的总功大于用动滑轮的总功，时间相同，根据公式可知，F动做功的功率小于于F定做功的功率，故D不符合题意。 故选C。 4．（2025·广东广州·二模）图中赛艇运动员使用船桨划水时，桨能绕着赛艇上的点O转动，手加在桨上的动力F1比水对桨的阻力F2大，若把船桨看成一种杠杆，其特点是动力臂比阻力臂短，以下选项中符合船桨的杠杆简化图是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂小于阻力臂，动力F1向上，杠杆逆时针转动，水对桨的阻力F2应该向上，故A不符合题意； B．把船桨看成一种杠杆，动力和阻力在支点O两侧，图中动力和阻力在支点O的同侧，故B不符合题意； C．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂小于阻力臂，动力F1向上，杠杆逆时针转动，水对桨的阻力F2向上，故C符合题意； D．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂大于阻力臂，故D不符合题意。 故选C。 5．（2025·广东东莞·二模）自行车是一种低碳环保的交通工具，它的结构及使用与物理知识密切相关。下列对应关系不正确的是（    ） A．自行车刹车把——省力杠杆 B．自行车轮胎表面有凸起的花纹——增大摩擦力 C．骑自行车匀速上坡的过程——受平衡力 D．停止蹬车，车不会立即停下来——车受到惯性 【答案】D 【详解】A．自行车刹车把在使用时，手到转轴的距离大于刹车线到转轴的距离，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，它是一个省力杠杆，故A正确，不符合题意； B．自行车轮胎表面的花纹，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，以防止打滑，故B正确，不符合题意； C．骑自行车匀速上坡，自行车处于匀速直线运动状态，是一种平衡状态，所以此时自行车受到的是平衡力，故C正确，不符合题意； D．惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，是物体的一种属性，不是一种力。停止蹬车，车不会立即停下来，是由于车具有惯性，要继续保持向前的运动状态。不能说“车受到惯性”，故D错误，符合题意。 故选D。 6．（2025·广东广州·二模）A、B是两个完全相同的物体，质量均为1kg。如图甲，小白同学分别将A、B两物体匀速拉到斜面顶端对物体做功情况如图乙所示，下列分析不正确的是（   ） A．斜面的高度是0.2m B．对物体A做的有用功是2J C．对物体B做的额外功是0.5J D．两次做功的机械效率 【答案】D 【详解】AB．据乙图可知，小白同学对A物体做的有用功为 根据公式可知，斜面的高度为 故AB正确，不符合题意； C．由于A、B两物体的质量相同，提升的高度相同，则做的有用功相同，因此对物体B做的额外功为 故C正确，不符合题意； D．由于对A、B两物体做的有用功相同，总功不同，根据公式可知，两次的机械效率不同，故D错误，符合题意。 故选D。 7．（2025·广东汕头·二模）小天参加了学校组织的桥梁设计比赛，如图是他制作的斜拉索大桥模型，桥面OA是长为30cm、重为5N 、质地分布均匀的长木板，桥塔GH为足够长的硬木棒，桥面OA可绕O点转动，且始终处于水平位置，其A端用细线与桥塔GH上的B点固定连接。关于该模型，下列判断正确的是（    ） A．细线固定在B点时，该模型相当于一个费力杠杆 B．细线固定在B点时，细线对桥面OA的拉力F=5N C．将细线改为固定在C点时，拉力F 的力臂将变小 D．将细线改为固定在C点时，拉力F 将变大 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，桥面OA是质量分布均匀的长木板，则重心在其几何中心上，即OA的中点处，阻力为桥面受到的重力，阻力臂的长度为OA的一半，而动力臂的长度为支点O到AB的距离，根据30°直角三角形的特点可知，动力臂的长度恰好也等于OA长度的一半，故该模型相当于一个等臂杠杆，故A错误； B．根据杠杆的平衡条件，可知细线对桥面OA的拉力大小等于桥面OA的重力，即5N，故B正确； C．将细线固定在C点时，作出拉力F的力臂可知，力臂的长度变大，故C错误； D．由于拉力的力臂变大，而桥面的重力大小以及阻力臂的长度不变，根据杠杆的平衡条件可知，拉力将变小，故D错误。 故选B。 8．（2025·广东深圳·二模）《天工开物》是明代宋应星的科技巨著，它系统记载的农工技艺，为后世提供了人与自然和谐共生的智慧。《天工开物·乃粒》记载了古人用“耒耜”耕地的场景，如下图所示。为了更容易开垦硬土壤，下列做法最合理的是（　　） A．给耒耜安装更宽大的脚踏板 B．将耒耜的手柄加长 C．在耒耜上加绑更多的物体 D．把耒耜的刃口磨得更锋利 【答案】D 【详解】A．给耒耜安装更宽大的脚踏板可以增加脚踏部分的面积，从而减小脚受到的压强，不能增大刀刃口受到的力，不能直接提高未耜对硬土壤的切割能力，故A不符合题意； B．将耒耜的可以改变力臂的长度，能在一定程度上改变人扶犁力的大小，对直接提高未耜对硬土壤的切割能力没有直接的关联，故B不符合题意； C．在耒耜上加绑更多的物体可能会增加未耜的重力和稳定性，不能直接提高耒耜对硬土壤的切割能力，故C不符合题意； D．把耒耜的刃口磨得更锋利可以减小刀口的受力面积，增大刀口对地面的压强，对于开垦硬土壤非常有效，故D符合题意。 故选D。 9．（2025·广东汕头·一模）小白设想着自己设计一个工地上使用的能够用较小力拉起较重物体的装置，如图是甲、乙两种固体物质的图像，把体积相等的甲、乙两种物质挂在图中的滑轮组上滑轮重不计，如果要保持静止状态，则下列说法中正确的是（　　） A．Ⅰ处挂3个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 B．Ⅰ处挂6个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 C．Ⅰ处挂2个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 D．Ⅰ处挂1个乙物质，Ⅱ处挂个甲物质 【答案】B 【详解】由图1知，体积相等的甲、乙的质量大小关系是，即；由图2知，动滑轮上的绳子段数，则Ⅱ处受到的拉力等于Ⅰ处重力的，即。根据和可知，如果要滑轮组保持静止状态，在Ⅰ处挂的乙物质个数需是Ⅱ处挂的甲物质个数的6倍，故B正确，ACD错误。 故选B。 10．（2025·广东深圳·三模）木雕是工匠智慧和艺术修为的价值体现，锯木、刨料、风干、雕刻、开榫、组装、打磨、油漆，每一环节都讲究科学的工艺流程。如图甲，木头风干时，成垛交叠，留有空隙，可以加快木头中水分的 （填物态变化）。如图乙，雕花时，正在挑起木屑的刻刀属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。刻刀要磨锋利使用，是为了增大 。 【答案】 汽化 费力 压强 【详解】[1]物质从液态变为气态的过程叫做汽化，水分在风干过程中由液态水变为水蒸气，散发到空气中，这个过程是汽化，故如图甲所示，木材风干时，成垛交叠，留有空隙，可以加快木材之间的空气流动速度，从而加快木头中水分的汽化。 [2]正在挑起木屑的刻刀动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力大于阻力，属于费力杠杆。 [3]刻刀要磨锋利使用，是为了减小受力面积从而增大压强。 11．（2025·广东中山·三模）指甲钳是生活中必不可少的物品； (1)如图所示刀刃磨的很薄，是通过 的方式增大压强的； (2)磨指甲的表面刻有凹凸花纹，是为了 摩擦力（选填“增大”或“减小”）； (3)ABC属于 杠杆。 【答案】(1)减小受力面积 (2)增大 (3)省力 【详解】（1）如图所示刀刃磨的很薄，受力面积小，是通过减小受力面积增大压强。 （2）磨指甲的表面刻有凹凸花纹，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 （3）杠杆ABC中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆。 12．（2025·广东韶关·一模）题图甲为高速铁路输电线，绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中A滑轮是 滑轮，要使输电线P端受到的拉力大小为，则坠坨的总重力为 N，若某段时间内坠坨串下降了0.3m，则输电线P端向左移动了 m．（不计滑轮、钢绳自重及摩擦）． 【答案】 定 5×104 0.15 【详解】[1]A滑轮在转动时，轴固定不动，所以是定滑轮。 [2]B滑轮是动滑轮，缠绕了两段绳子，P点的拉力Fp与定滑轮上绳端坠砣的重力G有 故坠坨的总重力为5×104。 [3]根据滑轮组绳端移动的距离与动滑轮上物体移动的距离的关系可知，坠坨串下降的距离与输电线P端移动的距离的关系是，即 输电线P端向左移动了0.15 m。 13．（2025·广东东莞·二模）简单机械在生活和生产中有着广泛的应用。如图甲所示，石头垂直作用在撬棒上C点的力是600 N，已知撬棒AD=1 m，CD=BC=0.15 m，若沿图中动力的方向恰好撬动石头，则施加在撬棒A点的力F是 N；如图乙所示，工人利用滑轮组用600N的拉力将重1000N的物体竖直向上匀速提升2m，不计绳重及摩擦，工人做的有用功是 J，若增大提升重物的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 90 变大 【详解】[1]图中动力F的方向斜向上，可以判断支点为撬棒与地面接触的D点，故此动力F的力臂为，阻力为石头垂直作用在撬棒上C点的力600 N，力臂为，由杠杆平衡条件可得，即 则施加在撬棒A点的力F是90 N。 [2]有用功是 [3]提升重物的质量是增大了有用功，在额外功不变的情况下，有用功与总功的占比大了，滑轮组的机械效率将变大。 14．（2025·广东东莞·三模）如中图1是古时劳动人民用工具撬起木柴的情景，由此可见此工具是 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）；如图2，已知BO︰BC=1︰6，B端的木柴对绳子的力F2为1000N，当人在C端施加的力至少为 N时，木柴刚好被抬起，且此力的方向是 。 【答案】 省力 200 竖直向下 【详解】[1]由图可知，该支架上的木棒两端的力的力臂大小不相同，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 [2][3]已知BO︰BC=1︰6，则BO︰OC=1︰(6-1)=1︰5 根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2，当动力臂最长时，动力最小。在图2中，当力的方向垂直于OC时，动力臂最长，则F1×OC=F2×BO 则 为了将木柴刚好被抬起，则人在C端施加的力的方向是竖直向下。 15．（2025·广东汕头·二模）冷冻牛肉丸放置一段时间后会变软，是因为牛肉丸中的冰 （填物态变化）了；如图所示是用筷子夹起牛肉丸的情景，此时筷子是 （选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。筷子表面刻有花纹，是通过增大 来增大筷子与牛肉丸的摩擦力。 【答案】 熔化 费力 接触面粗糙程度 【详解】[1]冷冻牛肉丸变软，是固态的冰变成液态的水，是熔化现象。 [2]由图可知，使用筷子时，支点在C点，A点是阻力作用点，B点是动力作用点，力臂是支点到力的作用线的距离，此时动力臂小于阻力臂，所以筷子是费力杠杆。 [3]筷子表面刻有花纹，增大了接触面的粗糙程度，在压力一定时，可以增大摩擦力。 16．（2025·广东肇庆·二模）模块化分段建造再整装技术的核心是大型龙门吊，如图所示是上海生产的世界上最大的龙门吊，图为其滑轮部分的简化图，其中定滑轮可以 （选填“改变力的方向”或“省力”）， （“”或“”）为定滑轮。现用此装置将地面上一个重为的货物提起，不计机械自重和摩擦，则每根钢绳受到的拉力大小为 。 【答案】 改变力的方向 A 10000 【详解】[1][2]使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。由图可知，滑轮固定不动，是定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。 [3]由图可知，承担物重绳子的股数是，不计机械自重和摩擦，每根钢绳受到的拉力大小为 17．（2025·广东深圳·模拟预测）建筑工地上，建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥，如图所示。某次搬运过程中，工人用升降机在6s的时间内，将3袋水泥从地面吊上四楼，每袋水泥的质量为30kg。电动机牵引绳子的拉力F-t及水泥运动的v-t图分别如图乙和丙所示，每个滑轮所受的重力均为30N。g取10N/kg，每层楼层高为3m，则水泥匀速上升时，滑轮组对水泥做功为 J，滑轮组匀速拉动水泥时的机械效率约为 %。 【答案】 5400 75 【详解】将3袋水泥从地面吊上四楼，3袋水泥的重力为 由图丙可知，在2～5s内，水泥匀速上升的速度为2m/s，根据可得，上升的高度为 滑轮组对水泥做的有用功为 由图丙可知，在2～5s内，水泥匀速上升，由图乙可知此时绳子自由端的拉力为400N，由图甲可知动滑轮上的绳子段数为3，所以滑轮组匀速拉动水泥时的机械效率为 18．（2025·广东深圳·三模）作图题： (1)图甲是“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”的画面。图乙，点表示水中“蜻蜓”的位置，请画出蜻蜓位置和光从蜻蜓经水面反射后进入人眼的光路图； (2)“节约用水，人人有责”。如图是家用水龙头的示意图，作用在A点的力F抬起把手可打开水龙头，若将把手视为绕O点转动的杠杆，请在图中画出作用在A点的最小动力F及其力臂L的示意图。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意知，是蜻蜓在水中的像，此时的水面相当于平面镜。连接与眼睛的直线，直线与水面的交点为入射点，入射点到眼睛的线为反射光线；过点作水面的垂线，据平面镜的成像特点，像与物到镜面的距离相等，作出A点，即蜻蜓所在的位置，连接入射点与A点，这条线即为入射光线，作图如下： （2）由图知，支点在O点，连接OA就是最长的线段，作为最长的动力臂，根据杠杆的平衡条件，此时动力最小；要打开水龙头，动力的方向应垂直于OA斜向上，在A点的最小动力F及其力臂L的示意图，如下所示： 19．（2025·广东深圳·模拟预测）小雨去药店买药时，看到医生用如图所示的小杆秤称中药。在秤盘中放入药材后用手提起提绳，移动秤砣的位置，就能使小杆秤在水平位置静止。 (1)小雨发现，小杆秤实质是一个杠杆，提绳处是杠杆的 ； (2)杠杆在什么条件下能平衡呢？小雨从学校的实验室找来器材进行了探究。 ①实验前，要选用杠杆的中点为支点，可以有效避免 对实验结果的影响，同时将杠杆调至水平位置平衡，如图甲； ②小雨在杠杆两边挂上钩码后出现了如图乙所示的现象，要使杠杆恢复水平平衡，最简单的操作是 （选填字母） A．向左调节平衡螺母 B．将左侧钩码向左移动一个格 C．上述两种方法都可以 ③小雨按照正确的步骤，继续进行实验，记录了如下表所示的数据： 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 0.5 16 1 8 2 2 4 1 8 3 3 8 2 12 分析表格数据可知，杠杆平衡时， ； (3)根据杠杆的平衡条件可以知道：若要使小杆秤的量程更大些，称量时应使用 （选填“提绳1”或“提绳2”）。 【答案】(1)支点 (2) 杠杆自身重力 B (3)提绳1 【详解】（1）由题意可知，杆秤作为杠杆，当秤钩上挂有质量不同的重物时，杆秤会绕提绳处转动，所以提绳处是杠杆的支点。 （2）[1]实验前选用杠杆的中点为支点，是因为杠杆的重心在中点处，这样可以有效避免杠杆自身重力对实验结果的影响。 [2] AC.实验过程中不能调节平衡螺母（平衡螺母仅用于实验前调平），因此应通过移动钩码位置调整平衡。故AC不符合题意； B.将左侧钩码向左移动一个格（设每格长度为l），可通过改变力臂使 杠杆恢复水平平衡。故B符合题意。 故选B。 [3]分析表格数据可知，杠杆平衡时，1、2次实验有 第3次实验有 可得杠杆的平衡条件为，该式变形得 （3）杆秤作为杠杆使用时，提绳处为杠杆的支点，杠杆的动力恒等于秤砣的重力，动力臂为秤砣到提绳处的距离，杠杆的阻力为被称量物体的重力，阻力臂为重物到提绳处的距离。因为秤杆的长度有限，即动力臂是有限的，所以根据杠杆平衡条件可得，要称量重力更大的物体，应减小阻力臂，即减小重物到提绳处的距离。所以要使小杆秤的量程更大些，称量时应使用提绳1。 20．（2025·广东广州·二模）小永猜想“使用动滑轮提升重物时，如果提升的物体重力比动滑轮的重力小，这时动滑轮就是费力的”。现有下列物品及器材，重物的重力在之间，动滑轮共有4个，请你设计实验，检验小永的猜想是否正确 (1)实验器材：图中 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）动滑轮不应该选取进行实验，还需要补充的实验器材有 。 (2)请设计实验：写出实验步骤并画出实验数据记录表格（实验步骤可以图文结合的方式表达） 【答案】(1) A 弹簧测力计 (2)见详解 【详解】（1）[1]本题探究的是“使用动滑轮提升重物时，如果提升的物体重力比动滑轮的重力小，这时动滑轮就是费力的”，故应选取的动滑轮的重力应该大于提升的物体重力，重物的重力在之间，则A动滑轮不应该选取进行实验。 [2]实验中还需要测量力的大小的仪器，即弹簧测力计。 （2）将重物M分别挂在B、C、D动滑轮下，用弹簧测力计匀速竖直向上拉，读出测力计的示数，即拉力，若拉力大于重力，则小永猜想正确，若不是，则小永猜想错误。实验数据记录表格应包括动滑轮重力，物体重力，拉力大小，如图所示： 实验次数 动滑轮重力G动/N 物体重力G/N 拉力F/N 1 2 3 21．（2025·广东东莞·一模）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据记录在表中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% (1)测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计。 (2)比较3和4两次实验发现：提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越 。（选填“高”或“低”）比较 两次实验发现：用同一滑轮组提升相同重物时，机械效率与提升的高度无关。 (3)第5次实验是利用图 的装置完成的。 (4)若利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。 (5)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，斜面越光滑，摩擦越小，从而斜面的机械效率越 。（选填“高”或“低”） 【答案】(1)匀速 (2) 低 2、3 (3)乙 (4)80% (5)高 【解析】【小题1】在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳端的拉力等于弹簧测力计的示数； 【小题2】[1]比较3和4两次实验，动滑轮材质不同，铝的密度比塑料大，故重力大，铝的动滑轮重力大，而第3次实验比第4次实验的机械效率小，所以提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越低； [2]研究机械效率与提升钩码的高度的关系，要控制其它因素相同，只改变提升高度，故2、3两次实验符合题意； 【小题3】第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，所以第5次实验是利用了定滑轮完成的，故是利用图乙的装置完成； 【小题4】图甲中的绳子段数n＝3，则滑轮组的机械效率 则滑轮组的机械效率为80%。 【小题5】斜面倾斜程度不变时，物体对斜面的压力也会不变，斜面越光滑，摩擦越小，克服摩擦力所做的额外功越少，斜面的机械效率越高。 22．（2025·广东深圳·三模）小深想把一个重1600N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小深用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离 s 与拉物体所用时间 t 的图像如图乙所示，则： (1)30s内做的有用功是多少？ (2)若物体与木板间的摩擦力为160N，斜面的机械效率是多少？ (3)30s内拉力的功率是多少？（保留一位小数） 【详解】（1）30s内做的有用功为 （2）克服摩擦力做的额外功为 拉力做的总功为 斜面的机械效率为 （3）由图乙可知，拉动物体所用的时间 拉力的功率为 23．（2025·广东广州·二模）课外活动小组设计一个打捞沉船的模拟装置，用物体代替沉船。如图所示，使物体从位置匀速直线上升到位置，的高度，物体受到的重力，体积是，作用在绳子的拉力为，作用在绳子的拉力，（整个过程不考虑风浪、水流等因素的影响），，求： (1)物体所受浮力的大小； (2)的大小； (3)使物体从M位置匀速直线上升到N位置，滑轮组的机械效率。 【详解】（1）由于物体从M到N的过程中完全浸没在水中，所以排开水的体积等于物体的体积，即 物体所受的浮力为 （2）物体在水中匀速上升，处于平衡状态。物体受到竖直向下的重力，以及竖直向上的浮力和绳子a的拉力。 根据力的平衡条件有 的大小 （3）在此过程中，滑轮组做的有用功为提升物体所做的功，即克服物体的视重（重力与浮力的差值）做的功 由图可知，承担动滑轮的绳子段数，绳子b端移动的距离为 拉力F2做的总功为 滑轮组的机械效率为 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $