专题05 机械能与简单机械综合（复习讲义）（辽宁专用）2026年中考物理二轮复习讲练测

专题05 机械能与简单机械综合（复习讲义） 目 录 01 析·考情目标 2 02 筑·专题框架 3 03 攻·重难考点 4 核心提炼 真题动向 方法归纳 易错警示 素养拓展 考点一 机械能及其转化与守恒 4 考点二 功和功率的判断与计算 6 考点三 简单机械的原理与应用 9 考点四 机械效率的测量与计算 12 考点五 机械能与简单机械的综合应用 14 04 测·预测闯关 17 01 析·考情目标 命题透视 1. 核心考查：以动能、势能、机械能及其转化、杠杆、滑轮、机械效率为核心，侧重机械能与简单机械的综合应用，考查物理观念和科学思维。 2. 题型分布：选择、填空侧重基础识记与辨析，实验探究聚焦杠杆的平衡条件、滑轮组机械效率的探究，计算题侧重机械效率与机械能的综合计算，分值占比约 10%~13%。 3. 命题特点：紧密结合生活生产（如起重机、滑轮组提升货物、盘山公路）、体育活动（如投篮、蹦极、荡秋千）等场景，强调 “能量转化” 和 “机械的实际应用”，突出物理知识的实用性。 命题预测 1. 情境化深化：结合辽宁本地工业（如鞍钢起重机作业、港口集装箱吊装）考查简单机械的应用，结合本地体育活动（如辽篮比赛、海边荡秋千）考查机械能的转化，贴合地域生活实际。 2. 实验探究升级：侧重杠杆平衡条件的创新实验设计、滑轮组机械效率的探究，增加实验改进、误差分析、多因素探究设问。 3. 素养导向：新增 STEM 试题（如设计简易起重机、滑轮组提升装置），考查综合应用与创新思维；结合跨学科知识（如数学几何分析杠杆力臂、能量转化与守恒）。 4. 基础巩固：机械能的转化、杠杆的平衡条件、滑轮组的绕法为必考，难度适中，侧重基础应用。 复习目标 1. 熟练掌握机械能与简单机械的核心知识点，理清机械能的转化、杠杆的平衡、滑轮组的工作原理、机械效率间的内在联系。 2. 掌握本专题实验的核心方法（控制变量法、等效替代法），能规范操作、分析数据、推理结论、改进实验。 3. 能结合生活生产场景分析机械能的转化和简单机械的应用，提升情境化试题的分析与解题能力。 4. 熟练掌握简单机械的计算和机械效率的计算通法，规范解题步骤，减少计算失误。 02 筑·专题框架 03 攻·重难考点 考点一 机械能及其转化与守恒 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 动能 质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大 探究实验用控制变量法，如控制质量不变，改变速度研究动能与速度的关系 重力势能 质量和被举的高度，质量越大、高度越高，重力势能越大 高度是相对高度，以地面或某一参考面为标准 弹性势能 物体的弹性形变程度，形变程度越大，弹性势能越大 只针对发生弹性形变的物体，塑性形变无弹性势能 机械能的组成 机械能 = 动能 + 势能（重力势能 + 弹性势能） 势能和动能可以相互转化，一种能增加，另一种能可能减少 机械能转化与守恒 如果只有动能和势能相互转化，则机械能守恒，即机械能的总量保持不变 不计空气阻力、摩擦时，机械能守恒；若有摩擦，机械能会转化为内能，总量减少 常见的机械能转化 抛体运动（动能↔重力势能）、蹦床（动能↔弹性势能↔重力势能）、滚摆（动能↔重力势能） 分析转化时，看运动过程中速度、高度、形变程度的变化 真题动向 1．（2025·辽宁葫芦岛·二模）【新情境・结合小孩滑滑梯的生活场景综合考查运动状态、机械能、平衡力和电荷间作用】如图，小孩从弯道型塑料滑梯上匀速下滑，头发丝竖起，形成“怒发冲冠”的现象。关于下滑过程中所涉及的物理知识，下列分析正确的是（　　） A．小孩的运动状态不变 B．小孩的动能不变，机械能变小 C．小孩所受重力和支持力是一对平衡力 D．形成“怒发冲冠”现象说明分子间存在斥力 【答案】B 【详解】A．小孩的运动方向改变，运动状态改变，故A错误； B．小孩的质量不变，速度不变，动能不变；高度下降，重力势能变小，机械能为动能与重力势能的总和，则机械能变小，故B正确； C．小孩所受重力和支持力作用不在同一直线上，不是一对平衡力，故C错误； D．形成“怒发冲冠”现象，是由于人与滑梯相摩擦，使头发丝带上同种电荷，同种电荷相排斥，故D错误。 故选B。 2．（2024·辽宁辽阳·三模）【新情境・结合铁锁摆动的简单实验考查力的作用效果和机械能的转化】如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拿到自己的鼻子附近，稳定后松手，头不要动。铁锤向下摆动，说明力可以改变物体的 ；铁锁在摆动的过程中有一部分机械能转化为 能，摆回后的高度将会低于原来松开的高度。 【答案】 运动状态 内 【详解】[1]铁锤在重力作用下向下摆动，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]铁锁在摆动的过程中，不断克服摩擦阻力做功，有一部分机械能转化为内能，机械能不断减小，摆回后的高度将会低于原来松开的高度。 方法归纳 1. 机械能转化分析三步法：① 确定研究物体的运动过程；② 分析过程中速度（动能）、高度（重力势能）、形变程度（弹性势能）的变化；③ 根据变化判断能的转化，一种能增加、另一种能减少，则是减少的能转化为增加的能。 2. 机械能守恒判断法：看是否存在摩擦、空气阻力等阻力，若无阻力，只有重力 / 弹力做功，机械能守恒；若有阻力，机械能会转化为内能，总量不守恒。 3. 动能 / 势能大小判断法：紧扣影响因素，质量不变时，速度变大动能变大，高度变高重力势能变大；速度 / 高度不变时，质量变大，对应的能变大。 易错警示 1. 机械能转化判断错误：将 “动能转化为重力势能” 与 “重力势能转化为动能” 混淆，关键看速度和高度的变化，如上升过程是动能转重力势能，下落是重力势能转动能。 2. 机械能守恒条件误解：认为只要物体做机械运动，机械能就守恒；忽略摩擦、空气阻力的影响，实际生活中几乎没有完全守恒的情况，题目中需明确 “不计摩擦 / 空气阻力” 才守恒。 3. 势能概念混淆：将重力势能与弹性势能混淆，如将蹦床的弹性形变当作重力势能的变化，弹性势能只与弹性形变有关，与高度无关。 4. 动能影响因素遗漏：分析动能变化时，只看速度忽略质量，或只看质量忽略速度，动能由质量和速度共同决定，两者都要考虑。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁航天科普场景考查机械能转化：分析火箭发射升空过程中的机械能转化，火箭点火后，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的动能和重力势能；火箭进入轨道匀速飞行时，动能不变，重力势能不变，机械能守恒，将机械能转化与航天科技结合，提升科学素养。 考点二 功和功率的判断与计算 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 功的两个必要因素 作用在物体上的力、物体在力的方向上通过的距离 两个因素缺一不可，判断是否做功先看是否同时满足 功的公式 W=Fs，变形公式 F=W/s、s=W/F 单位统一：F 用 N，s 用 m，W 用 J；s 必须是力的方向上的距离 不做功的三种情况 有力无距、有距无力、力距垂直 如推而未动（有力无距）、物体匀速直线运动（有距无力）、提水水平走（力距垂直） 功率的物理意义 表示物体做功的快慢，与做功多少、时间都有关 做功多不一定功率大，做功时间短也不一定功率大 功率的公式 基本公式 P=W/t；推导公式 P=Fv（匀速直线运动时） 单位统一：W 用 J，t 用 s，P 用 W；F 用 N，v 用 m/s，P 用 W 功和功率的区别 功是能量转化的量度，功率是做功快慢的物理量 功的大小与时间无关，功率的大小与时间有关 真题动向 3．【新考法・结合滑轮组提升物体的情景，通过 F-t、v-t 图像综合考查功、压强、机械效率计算】工人利用如图甲所示的滑轮组提升质量为10kg、边长为10cm的正方体物体，他用拉力F拉绳，F随时间变化的图像如图乙所示，物体的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。以下说法正确的是（   ） A．在内动滑轮对重物做的功为260J B．在内物体对地面的压强为3000Pa C．使用此滑轮组能匀速提起重为590N的物体 D．若匀速提升另一物体时机械效率为80%，则提升的物体重力为100N 【答案】B 【详解】A．由图丙可知，在2~3s内，物体做匀速运动，物体上升的速度，物体这段时间内上升的距离为 物体的重力为 在内动滑轮对重物做的有用功为，故A错误； B．由图甲可知，承担重物绳子段数，不计绳重及摩擦，在内，物体做匀速运动，由图乙知，此时绳端拉力， 由得，动滑轮重力 由图乙知，在内，拉力， 把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到竖直向下的总重力、竖直向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，重物对地面的压力等于地面对重物的支持力 重物对地面的压强，故B正确； C．滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为，由图甲可得，使用此滑轮组能匀速提起物体的最大重力 使用此滑轮组不能匀速提起重为590N的物体，故C错误； D．滑轮组的机械效率 当机械效率为80%时，有 解得，则提升的物体重力为80N，故D错误。 故选B。 4．（2025·辽宁辽阳·模拟预测）【新情境・结合电梯工作原理图考查滑轮的分类和滑轮组机械效率的计算】如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮 （填“A”或“B”）能省力。某次电梯轿厢以的速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率2000W，则此次电梯的机械效率为 。（g取） 【答案】 A 30% 【详解】[1]由图可知，滑轮B是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，而滑轮A是动滑轮，能省力。 [2]由图可知，与动滑轮相接的绳子段数，则绳子自由端的速度 绳子自由端受到的拉力 人的重力 此次电梯的机械效率 方法归纳 1. 做功判断三步法：① 看物体是否受到力的作用；② 看物体是否在力的方向上移动距离；③ 两个条件同时满足则做功，缺一则不做功。 2. 功的计算通法：① 确定研究的力和物体在该力方向上通过的距离；② 统一单位（N、m、J）；③ 代入 W=Fs 计算，重力做功用 W=Gh 替代。 3. 功率的计算方法选择：① 已知功和时间，用 P=W/t；② 已知力和匀速运动的速度，用 P=Fv（优先选择，计算更简便）；③ 未知功时，先求 W 再求 P。 易错警示。 易错警示 1. 误判做功情况：将 “物体移动的距离” 当作 “力的方向上的距离”，如水平推物体竖直上升，误将竖直距离代入计算；或认为只要有力、有距离就一定做功。 2. 公式混用：将功率公式 P=Fv 用于非匀速直线运动的情况，该公式仅适用于物体匀速运动时力与速度的乘积。 3. 单位换算失误：计算时未统一单位，如速度用km/h、力用N直接代入P=Fv计算，未将km/h 转换为m/s。 4. 功率概念误解：认为做功越多，功率越大；忽略功率与做功时间的关系，功率大小由功和时间共同决定。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁鞍山钢铁厂机床加工场景考查功和功率：机床用 500N 的力推动工件在水平导轨上匀速移动 10m，用时 20s，求机床推力做的功和功率；若工件移动速度变为 1m/s，推力不变，求此时的功率，将功和功率计算与工业生产结合，考查知识应用能力。 考点三 简单机械的原理与应用 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 杠杆五要素 支点 O、动力 F₁、阻力 F₂、动力臂 L₁（支点到动力作用线的距离）、阻力臂 L₂（支点到阻力作用线的距离） 力臂是 “点到线的垂直距离”，不是 “点到点的距离”，需做垂线 杠杆平衡条件 F₁L₁=F₂L₂（实验中需多次实验，避免偶然性） 杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动，不是仅指水平静止 杠杆分类 省力杠杆（L₁>L₂，省力费距离）、费力杠杆（L₁<L₂，费力省距离）、等臂杠杆（L₁=L₂，不省力不省距离） 结合生活实例判断，如撬棍（省力）、筷子（费力）、天平（等臂） 滑轮特点 定滑轮：F=G，s=h，不省力，改变力的方向；动滑轮：，s=2h，省力费距离（不计摩擦） 动滑轮的省力情况看承担物重的绳子段数，公式适用于不计摩擦和绳重 滑轮组绕线 “奇动偶定”：承担物重的绳子段数 n 为奇数，固定端在动滑轮；n 为偶数，固定端在定滑轮 n 是直接承担物重的绳子段数，数的时候只数与动滑轮相连的绳子 斜面原理 FL=Gh，F=Gh/L 斜面越平缓（L 越长），越省力，费距离，不计摩擦时无额外功 真题动向 5．（2025·辽宁丹东·二模）【新角度・结合杠杆与滑块的动态情景，考查杠杆平衡条件的动态分析】如图，杠杆的A端与滑块M相连，OA始终在水平位置保持静止，滑块M在圆弧形支架上缓慢滑动的过程中，绳对A端拉力逐渐减小。下列说法正确的是（　　） A．滑块可能从Q点滑至P点 B．滑块可能从M点滑至Q点 C．滑块可能从P点滑至M点 D．滑块可能从P点滑至Q点 【答案】C 【详解】A．滑块从Q点滑至P点时，阻力和阻力臂不变，动力臂先变长后变短，根据杠杆平衡条件，绳对A端拉力先变小后变大，故A不符合题意； B．滑块从M点滑至Q点时，阻力和阻力臂不变，动力臂变短，根据杠杆平衡条件，绳对A端拉力变大，故B不符合题意； C．滑块从P点滑至M点时，阻力和阻力臂不变，动力臂变长，根据杠杆平衡条件，绳对A端拉力变小，故C符合题意； D．滑块从P点滑至Q点时，阻力和阻力臂不变，动力臂先变长后变短，根据杠杆平衡条件，绳对A端拉力先变小后变大，故D不符合题意。 故选C。 6．（2025·辽宁大连·二模）【新情境・结合手摇晾衣架的简化示意图考查滑轮组拉力和提升高度的计算】如图是某手摇晾衣架简化示意图。横梁和衣架总重56N，每个动滑轮都重2N，不计绳重、绳的粗细及轮与轴摩擦，则静止时绳子自由端的拉力F= N。若绳轴的直径是0.1m，手柄逆时针转动10周，可将横梁提升 m。（π取3.14） 【答案】 15 0.785 【详解】[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子股数为4，所以绳子自由端的拉力 [2]手柄逆时针转动10周，绳子自由端移动的距离s=10×π×d=10×3.14×0.1m=3.14m 则横梁上升的高度 方法归纳 1. 力臂画法三步法：① 确定支点 O；② 过支点作力的作用线的垂线；③ 标注垂足，用大括号表示力臂，标上 L₁/L₂。 2. 杠杆分类判断法：先确定动力臂和阻力臂的大小关系，再根据 “长省短费等臂等” 判断，重点看力臂而非力的大小。 3. 滑轮组 n 的数法：只数与动滑轮直接相连的绳子段数，定滑轮上的绳子不算，绕在动滑轮上的每一段都算。 4. 滑轮组拉力计算法：不计绳重和摩擦，；不计动滑轮重、绳重和摩擦，。 易错警示 1. 力臂画法错误：将支点到力的作用点的距离当作力臂，未作力的作用线的垂线；或画力臂时未标注垂直符号。 2. 杠杆平衡条件应用错误：实验中直接用一次实验数据得出结论，忽略多次实验的必要性；或计算时力和力臂不对应。 3. 滑轮组 n 数错：数绳子段数时将定滑轮上的绳子算入，导致拉力计算错误；或忽略动滑轮的重力，直接用计算。 4. 绕线规则误解：认为 “奇动偶定” 是绝对的，忽略根据实际需求（如改变力的方向）调整绕线方式，如 n 为奇数时也可绕成定滑轮固定，只是不省力。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁大连港口集装箱装卸考查滑轮组应用：港口用滑轮组吊装重 1.2×10⁴N 的集装箱，不计绳重和摩擦，动滑轮重 600N，要求拉力不超过 3×10³N，设计滑轮组的绕线方式并确定 n 的数值，计算实际拉力，将滑轮组知识与港口物流结合，考查实验设计和知识应用能力。 考点四 机械效率的测量与计算 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 机械效率定义 η=W有/W总×100%，W总=W有+W额 η是比值，无单位，始终小于100%，因为额外功不可避免 有用功/额外功/总功 滑轮组：W有=Gh，W额=G动h（不计绳重和摩擦），W总=Fs=nhF 斜面：W有=Gh，W额=f L，W总=FL 滑轮组中s=nh，斜面中W总=FL，额外功是克服无用阻力做的功 滑轮组机械效率影响因素 主要因素：物重、动滑轮重；无关因素：绕线方式、提升高度、提升速度 物重越大，η越高；动滑轮越重，η越低 机械效率测量（滑轮组） 实验原理：η=Gh/Fs×100% 实验器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组、钩码、铁架台 实验步骤：测钩码重力G、拉力F，测钩码上升高度h、绳子自由端移动距离s，代入公式计算 实验中需匀速竖直拉动弹簧测力计，保证拉力大小不变 提高机械效率的方法 减轻动滑轮重、增加物重、减小摩擦（加润滑油） 从减小额外功、增大有用功两个角度入手 真题动向 7．（2025·辽宁·一模）【新考法・结合经典滑轮组提升货物情景，考查有用功、总功、机械效率的基础计算】如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500J C．滑轮组做的总功为500J D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知n=2，不计绳重及滑轮上的摩擦，根据，所以动滑轮的重力为 故A错误； B．滑轮组做的有用功为 故B错误； C．绳子自由端移动的距离为 滑轮组做的总功为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 8．（2025·辽宁鞍山·二模）【新考法・结合斜面推箱子的情景，考查斜面的摩擦力和机械效率的计算】如图，工人用200N沿斜面方向的力，将重300N箱子匀速推上卡车，斜面长3m、高1.5m，重物与斜面间的摩擦力是 N，该斜面的机械效率为 。 【答案】 50 75% 【详解】[1]根据题意可知，工人对箱子做的总功为 工人对箱子做的有用功为 克服斜面对物体摩擦力所做的额外功W额=W-W有用=600J-450J=150J 则斜面对物体的摩擦力 [2]斜面的机械效率为 方法归纳 1. 滑轮组机械效率计算四步法：①确定n，计算s=nh；②计算有用功W有=Gh；③计算总功W总=Fs；④代入η=W有/W总×100%计算。 2. 斜面机械效率计算三步法：①计算有用功W有=Gh；②计算总功W总=FL；③代入η=W有/W总×100%，额外功W额=f L=W总-W有。 3. 机械效率影响因素分析方法：看有用功和额外功的变化，有用功占比越大，η越高；额外功占比越大，η越低，无关因素不影响η。 4. 实验误差分析思路：滑轮组实验中，拉力测量偏大（加速拉动）、高度/距离测量误差会导致η计算偏差；额外功考虑不全（如绳重、摩擦）也会影响结果。 易错警示 1. 有用功 / 总功判断错误：将滑轮组的总功当作有用功，或计算时混淆 h 和 s 的数值，如将 h 代入 s 的位置计算总功。 2. 机械效率公式误用：将 η=W额 / W总 ×100% 作为计算公式，正确公式是有用功与总功的比值。 3. 忽略额外功的来源：计算滑轮组机械效率时，只考虑动滑轮重，忽略绳重和摩擦，导致额外功计算偏小，η 计算偏大。 4. 实验操作错误：测量时静止拉动弹簧测力计，此时拉力小于实际匀速拉动的力，导致拉力测量偏小，总功偏小，η 计算偏大。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁农村农业生产考查斜面机械效率：农民用斜面将重 500N 的化肥袋推上高 1.5m 的货车，斜面长 4m，推力为 250N，求斜面的机械效率和克服摩擦力做的额外功；并提出提高斜面机械效率的方法（如减小斜面粗糙程度、增大斜面倾角），将机械效率知识与农业生产结合，考查综合分析能。 考点五 机械能与简单机械的综合应用 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 综合应用解题思路 先分析简单机械的类型（杠杆 / 滑轮组 / 斜面），计算功、功率、机械效率；再分析运动过程中的机械能转化，结合二力平衡、力的合成等知识联立求解 核心是 “先分后合”，逐一分析简单机械和机械能的相关物理量，再结合规律综合计算 常见综合题型 1. 滑轮组 + 机械能转化：如滑轮组提升物体过程中，物体的动能、重力势能变化及滑轮组的功、功率计算 2. 杠杆 + 功的计算：如杠杆撬物体过程中，动力做的功、有用功及杠杆的机械效率计算 3. 斜面 + 机械能：如斜面运料过程中，料的机械能转化及斜面的机械效率计算 解题关键是受力分析和物理量的对应，明确每个公式的适用条件 解题核心步骤 1. 确定研究对象和运动过程；2. 对研究对象进行受力分析；3. 选择简单机械和机械能的相关公式；4. 结合二力平衡、机械效率、机械能转化规律联立求解；5. 检查单位和结果的合理性 单位统一是前提，受力分析是核心，公式选择是关键 真题动向 9．（2025·辽宁营口·二模）【新考法・结合滑轮组提升货物的情景，考查功率和机械效率的综合计算】如图所示，装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为100kg的货物，所用的拉力F为550N，绳子自由端在50s内被拉下2m，在此过程中拉力F所做的功率为 ，滑轮组的机械效率是 。（保留整数，g取10N/kg） 【答案】 22W 91% 【详解】[1]拉力做的功W总=Fs=550N×2m=1100J 在此过程中拉力F所做的功率为 [2]货物重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N 滑轮组的动滑轮绕绳子的段数为2段，货物上升的高度 克服货物重力所做的有用功W有=Gh=1000N×1m=1000J 滑轮组的机械效率 10．【新考法・结合斜面拉货物的实际情景，分步考查有用功、机械效率和摩擦力的计算】如图所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢，此过程中，工人对货物的拉力为400N，此斜面的长为5m，高为1m，货物重为1500N，求： （1）工人在使用斜面的过程中做的有用功是多少 （2）工人拉这箱货物时斜面的机械效率是多少？ （3）货物在斜面上运动时受到的摩擦力是多少？ 【答案】（1）1500J；（2）75%；（3）100N 【详解】（1）工人在使用斜面的过程中做的有用功是 （2）工人在使用斜面的过程中做的总功是 工人拉这箱货物时斜面的机械效率是 （3）工人做的额外功为 货物在斜面上运动时受到的摩擦力是 方法归纳 1. 定过程与对象：明确研究物体的运动过程（如提升、下滑、转动）和研究对象（物体、简单机械）； 2.分 析简单机械：判断机械类型，确定 n / 力臂 / 斜面的 L 和 h，计算有用功、总功、功率、机械效率； 3. 判机械能变化：分析过程中物体的速度、高度、形变程度，判断动能、势能的转化及变化量； 4. 联物理规律：结合二力平衡（匀速运动）、机械效率公式、机械能转化规律，联立求解未知量； 5. 验结果合理性：检查单位是否统一，结果是否符合实际（如机械效率小于 100%、机械能转化符合运动过程）。 易错警示 1. 物理量对应错误：将滑轮组的拉力功当作物体的机械能变化，或计算重力势能变化时忽略物体的质量和高度。 2. 忽略运动状态：在综合计算中，未注意物体是否做匀速直线运动，直接用 P=Fv 计算功率，该公式仅适用于匀速运动。 3. 机械能变化计算错误：认为机械效率的高低会影响机械能的转化，机械效率是有用功与总功的比值，与机械能转化无关。 4. 受力分析不完整：分析简单机械时，遗漏动滑轮重、摩擦等力，导致拉力、功的计算错误，进而影响整个综合计算。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁建筑施工场景考查综合应用：建筑工人用滑轮组将重 600N 的水泥桶从地面匀速提升到 10m 高的楼上，滑轮组的 n=3，动滑轮重 60N，不计绳重和摩擦，求：（1）工人的拉力和拉力做的功；（2）滑轮组的机械效率；（3）水泥桶上升过程中的机械能变化量。同时分析若考虑摩擦，机械效率和机械能的变化，将简单机械、功、功率、机械能结合，考查综合分析和计算能力。 04 测·预测闯关 1．【新角度・结合水平滑轮组拉动物体的情景，考查机械效率、额外功、摩擦力的综合计算】如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 【答案】C 【详解】A ．由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为s=2×1.5m=3m 绳自由端移动的速度为 故A错误； BD．拉力，则总功为W总=Fs=10N×3m=30J 滑轮组的机械效率为90%，在此过程中所做的额外功为 故BD错误； C．在此过程中所做的有用功为 物体A沿水平地面匀速直线运动，则摩擦力为 故C正确。 故选C。 2．（2024·辽宁辽阳·二模）【新考法・结合老旧小区改造中滑轮组提建材的情景，考查滑轮组相关物理量的综合计算】在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重400N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为250N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮所受重力为10N B．滑轮组所做的有用功为2500J C．工人所用拉力的功率为400W D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，拉着动滑轮的绳子段数n=2，根据可知，动滑轮的重力为 故A错误； B．滑轮组所做的有用功 故B错误； C．工人所用拉力的总功 拉力的功率 故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 3．（2025·辽宁沈阳·一模）【新情境・结合自由式滑雪空中技巧比赛的运动轨迹，考查机械能的转化和惯性的理解】运动员在自由式滑雪空中技巧比赛中的运动轨迹如图所示。若不计空气阻力，下列关于运动员的说法正确的是（　　） A．A到B运动过程中，重力势能减小 B．B到C运动过程中，重力势能转化为动能 C．在C点速度为零 D．在D点着陆后继续向前运动，是因为受惯性作用 【答案】A 【详解】A．A到B运动过程中，高度减小，质量不变，重力势能减小，故A正确； B．B到C运动过程中，高度变高，质量不变，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误； C．跃起到空中最高点C时，在竖直方向上速度为0，水平方向上速度不为0，故C错误； D．从D点落下，能继续前行，是因为运动员具有惯性，惯性是一种性质，不能说受到惯性，故D错误。 故选A。 4．（2025·辽宁辽阳·一模）【新情境・结合阿基米德名言，考查生活中杠杆的类型辨析】“给我一个支点，我就能撬动整个地球”，下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（　　） A．天平 B．筷子 C．赛艇的船桨 D．瓶起子 【答案】D 【详解】阿基米德设想的杠杆属于省力杠杆。 A．天平在使用时，动力臂等于阻力臂，即不省力也不费力，是等臂杠杆，故A不符合题意； B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意； C．赛艇的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不符合题意； D．瓶起子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D符合题意。 故选D。 5．【新情境・结合奥运项目皮划艇的划桨情景，考查杠杆类型的辨析】如图所示，皮划艇是我国奥运优势项目之一。比赛中运动员一手撑住桨柄的末端，另一手用力划桨。下列所示的四种工具与运动员手中船桨属于同类杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．钓鱼竿 C．羊角锤 D．自行车手闸 【答案】B 【详解】运动员手中的船桨在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 ACD．钢丝钳、羊角锤、自行车手闸在使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故ACD不符合题意； B．钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B符合题意。 故选B。 6．（2025·辽宁大连·模拟预测）【新情境・结合生活中燕尾夹和螺丝钉，考查杠杆类型和斜面的省力原理】如图（a）是同学们常用的燕尾夹，，当用力摁住C点打开该夹子时，此时夹子可近似看作 杠杆（填“省力”“费力”或“等臂”）；图（b），螺丝钉是一种类似斜面的机械，螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面的长度，螺纹 （填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【答案】 等臂 密 【详解】[1]当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点。由于，即动力臂等于阻力臂，故此时夹子可近似看作为等臂杠杆。 [2]螺丝钉的螺纹可视为一种特殊的斜面，它是将斜面绕圆柱体表面螺旋状缠绕后形成的简单机械。其中，螺纹展开的长度相当于该斜面的长度。当螺丝钉应拧入的垂直深度一定时，即斜面高度一定时，螺丝钉的螺纹越密，其螺线的总长度越长，即斜面长度越长，根据斜面省力原理，使用螺纹密一些的螺丝钉时就越省力。 7．（2025·辽宁沈阳·二模）【新考法・结合动滑轮提升粮食的情景，考查机械效率计算和运动的相对性】如图所示，小刚用动滑轮把重400N的一袋粮食匀速提高10m，他所用拉力为250N，不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率是 ，拉动过程中，以滑轮为参照物，粮食是 的。 【答案】 80% 静止 【详解】[1]小刚做的有用功W有用=Gh=400N×10m=4000J 由图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，则拉力端移动的距离s=nh=2×10m=20m 拉力做的总功W总=Fs=250N×20m=5000J 动滑轮的机械效率 [2]拉动过程中，粮食和滑轮之间的距离没有发生变化，所以以滑轮为参照物，粮食是静止的。 8．（2025·辽宁抚顺·模拟预测）【新情境・结合抽水蓄能电站的工作原理，考查机械能的变化和能量守恒定律】抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。它可将电网负荷低谷时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能。将水抽至上水库时，水的 能增大，在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是 的。 【答案】 机械 守恒 【详解】[1]将水抽至上水库时，水的位置升高，重力势能增大，机械能增大，在用电高峰时转化为电能。 [2]根据能量守恒定律，这个过程中能量的总量是保持不变的。 9．【新情境・结合自制滚动罐子的趣味实验，考查弹性势能、机械能转化的分析】如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在 点（选填字母）的弹性势能最大；若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子 （选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子总体在C点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。 【答案】 D 不能 大于 【详解】[1]罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大，罐子从A点运动到D点，重力势能减小，橡皮筋发生了弹性形变，重力势能转化为弹性势能，在D点时的形变程度最大，故D点弹性势能最大。 [2]若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面。 [3]第一次返回斜面，向上滚动的过程中，有一部分机械能转化为内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。 10．（2024·辽宁大连·一模）【新考法・结合杠杆平衡条件的探究实验，考查实验操作、数据处理和拓展应用】【问题】某同学学习完杠杆的有关知识后，还想知道杠杆的平衡条件是什么。于是，该同学进行了如下探究。 【证据】该同学用如图甲所示的装置进行实验。 （1）把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除 对实验的影响。实验前没挂钩码，杠杆静止时的位置如图甲所示，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； （2）在杠杆调整到水平位置平衡后，利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂，测得数据如表： 实验次序 动力F1/N 动力臂l1/ cm 阻力F2/N 阻力臂l2/ cm 1 1.0 10 2.0 5 2 1.5 5 0.5 15 3 2.0 15 1.5 20 【解释】 （1）由实验数据可得出，杠杆的平衡条件是 ； （2）如图乙，由杠杆的平衡条件可知杠杆的左端会下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变两侧钩码各自数量的前提下，仅需把左侧的钩码向右移动 格； 【交流】 （1）如图丙所示的是一根左粗右细的直木棒。若将其悬挂并使其水平平衡，仍利用钩码和刻度尺，则 （填“能”或“不能”）探究杠杆的平衡条件； （2）如图丁所示的杆秤是我国古老的衡量工具，如今仍然被人们使用。根据杠杆的平衡条件可知，杆秤的刻度应该是 （填“均匀”或“非均匀”）的。 【答案】杠杆自重；右；动力×动力臂=阻力×阻力臂；1；能；均匀 【详解】（1）[1]把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点置于支架上，杠杆的重心通过支点，此时重力的力臂为零，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。 [2]杠杆左端下沉，右端上翘，为使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节。 【解释】（1）[3]根据如表实验数据，第一次实验中有 第2次实验中有 第3次实验中有 可知，杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂或 （2）[4]如图乙，设一个钩码重为G，杠杆上一个小格为L，右侧力和力臂的乘积 要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变两侧钩码各自数量的前提下，假设把左侧钩码向右移动n格则有 解得n=1，故仅需把左侧钩码向右移动1格。 【交流】（1）[5]如下图所示： 木棒处于平衡状态，可得到 即利用钩码和刻度尺，使用该直木棒能探究杠杆平衡的条件。 （2）[6]如图，秤钩处不放物体时，杆秤平衡，则B点作为杆秤对应的质量刻度值为0g 该杆秤所能测量的物体质量的最大时，秤砣M在C点，根据杠杆平衡条件，可知 可得 由于OA和GM是定值，所以G物与BC成正比，即杆秤的刻度是均匀的。 11．（2025·辽宁抚顺·模拟预测）【新情境・结合叉车抬升木材的工业场景，考查压强、重力和功率的基础计算】如图是叉车抬升木材的情景。叉车空载重8000N，轮胎接触地面的总面积为800cm²。某次叉车工作时，在20s内将100kg木材匀速提升2m，之后又在水平地面匀速行驶了20m。g取10N/kg, 求: （1）叉车空载时对水平地面的压强； （2）木材的重； （3）叉车匀速抬升木材的功率。 【答案】（1）1×105Pa；（2）1000N；（3）100W 【详解】（1）叉车空载重8000N，则叉车空载时对水平地面的压力F=G=8000N，所以叉车空载时对水平地面的压强 （2）某次叉车工作时，在20s内将100kg木材匀速提升2m，则木材的重G木=m木g=100kg×10N/kg=1000N （3）叉车匀速抬升木材做的功W=G木h=1000N×2m=2000J 叉车匀速抬升木材的功率 12．（2025·辽宁葫芦岛·二模）【新情境・结合汽车和滑轮组提升深井物体的情景，综合考查时间、机械效率和阻力的计算】如图，工人用汽车和滑轮组将深井中的物体拉至井口。若井深10m，物体所受重力为6×103N。当汽车以3m/s匀速拉绳子时的拉力为2.5×103N，输出功率为9×103W（不计滑轮组的绳重与摩擦，g取10N/kg）。求： （1）将物体由井底拉至井口需要的时间； （2）滑轮组的机械效率； （3）汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时所受到的阻力。 【答案】（1）10s；（2）80%；（3）500N 【详解】（1）由图可知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为 则将物体由井底拉至井口需要的时间 （2）滑轮组的机械效率 （3）根据，汽车牵引力 汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时受力平衡，根据力的平衡条件，阻力为 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司2 / 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05 机械能与简单机械综合（复习讲义） 目 录 01 析·考情目标 2 02 筑·专题框架 3 03 攻·重难考点 4 核心提炼 真题动向 方法归纳 易错警示 素养拓展 考点一 机械能及其转化与守恒 4 考点二 功和功率的判断与计算 6 考点三 简单机械的原理与应用 8 考点四 机械效率的测量与计算 10 考点五 机械能与简单机械的综合应用 12 04 测·预测闯关 14 01 析·考情目标 命题透视 1. 核心考查：以动能、势能、机械能及其转化、杠杆、滑轮、机械效率为核心，侧重机械能与简单机械的综合应用，考查物理观念和科学思维。 2. 题型分布：选择、填空侧重基础识记与辨析，实验探究聚焦杠杆的平衡条件、滑轮组机械效率的探究，计算题侧重机械效率与机械能的综合计算，分值占比约 10%~13%。 3. 命题特点：紧密结合生活生产（如起重机、滑轮组提升货物、盘山公路）、体育活动（如投篮、蹦极、荡秋千）等场景，强调 “能量转化” 和 “机械的实际应用”，突出物理知识的实用性。 命题预测 1. 情境化深化：结合辽宁本地工业（如鞍钢起重机作业、港口集装箱吊装）考查简单机械的应用，结合本地体育活动（如辽篮比赛、海边荡秋千）考查机械能的转化，贴合地域生活实际。 2. 实验探究升级：侧重杠杆平衡条件的创新实验设计、滑轮组机械效率的探究，增加实验改进、误差分析、多因素探究设问。 3. 素养导向：新增 STEM 试题（如设计简易起重机、滑轮组提升装置），考查综合应用与创新思维；结合跨学科知识（如数学几何分析杠杆力臂、能量转化与守恒）。 4. 基础巩固：机械能的转化、杠杆的平衡条件、滑轮组的绕法为必考，难度适中，侧重基础应用。 复习目标 1. 熟练掌握机械能与简单机械的核心知识点，理清机械能的转化、杠杆的平衡、滑轮组的工作原理、机械效率间的内在联系。 2. 掌握本专题实验的核心方法（控制变量法、等效替代法），能规范操作、分析数据、推理结论、改进实验。 3. 能结合生活生产场景分析机械能的转化和简单机械的应用，提升情境化试题的分析与解题能力。 4. 熟练掌握简单机械的计算和机械效率的计算通法，规范解题步骤，减少计算失误。 02 筑·专题框架 03 攻·重难考点 考点一 机械能及其转化与守恒 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 动能 质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大 探究实验用控制变量法，如控制质量不变，改变速度研究动能与速度的关系 重力势能 质量和被举的高度，质量越大、高度越高，重力势能越大 高度是相对高度，以地面或某一参考面为标准 弹性势能 物体的弹性形变程度，形变程度越大，弹性势能越大 只针对发生弹性形变的物体，塑性形变无弹性势能 机械能的组成 机械能 = 动能 + 势能（重力势能 + 弹性势能） 势能和动能可以相互转化，一种能增加，另一种能可能减少 机械能转化与守恒 如果只有动能和势能相互转化，则机械能守恒，即机械能的总量保持不变 不计空气阻力、摩擦时，机械能守恒；若有摩擦，机械能会转化为内能，总量减少 常见的机械能转化 抛体运动（动能↔重力势能）、蹦床（动能↔弹性势能↔重力势能）、滚摆（动能↔重力势能） 分析转化时，看运动过程中速度、高度、形变程度的变化 真题动向 1．（2025·辽宁葫芦岛·二模）【新情境・结合小孩滑滑梯的生活场景综合考查运动状态、机械能、平衡力和电荷间作用】如图，小孩从弯道型塑料滑梯上匀速下滑，头发丝竖起，形成“怒发冲冠”的现象。关于下滑过程中所涉及的物理知识，下列分析正确的是（　　） A．小孩的运动状态不变 B．小孩的动能不变，机械能变小 C．小孩所受重力和支持力是一对平衡力 D．形成“怒发冲冠”现象说明分子间存在斥力 2．（2024·辽宁辽阳·三模）【新情境・结合铁锁摆动的简单实验考查力的作用效果和机械能的转化】如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拿到自己的鼻子附近，稳定后松手，头不要动。铁锤向下摆动，说明力可以改变物体的 ；铁锁在摆动的过程中有一部分机械能转化为 能，摆回后的高度将会低于原来松开的高度。 方法归纳 1. 机械能转化分析三步法：① 确定研究物体的运动过程；② 分析过程中速度（动能）、高度（重力势能）、形变程度（弹性势能）的变化；③ 根据变化判断能的转化，一种能增加、另一种能减少，则是减少的能转化为增加的能。 2. 机械能守恒判断法：看是否存在摩擦、空气阻力等阻力，若无阻力，只有重力 / 弹力做功，机械能守恒；若有阻力，机械能会转化为内能，总量不守恒。 3. 动能 / 势能大小判断法：紧扣影响因素，质量不变时，速度变大动能变大，高度变高重力势能变大；速度 / 高度不变时，质量变大，对应的能变大。 易错警示 1. 机械能转化判断错误：将 “动能转化为重力势能” 与 “重力势能转化为动能” 混淆，关键看速度和高度的变化，如上升过程是动能转重力势能，下落是重力势能转动能。 2. 机械能守恒条件误解：认为只要物体做机械运动，机械能就守恒；忽略摩擦、空气阻力的影响，实际生活中几乎没有完全守恒的情况，题目中需明确 “不计摩擦 / 空气阻力” 才守恒。 3. 势能概念混淆：将重力势能与弹性势能混淆，如将蹦床的弹性形变当作重力势能的变化，弹性势能只与弹性形变有关，与高度无关。 4. 动能影响因素遗漏：分析动能变化时，只看速度忽略质量，或只看质量忽略速度，动能由质量和速度共同决定，两者都要考虑。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁航天科普场景考查机械能转化：分析火箭发射升空过程中的机械能转化，火箭点火后，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的动能和重力势能；火箭进入轨道匀速飞行时，动能不变，重力势能不变，机械能守恒，将机械能转化与航天科技结合，提升科学素养。 考点二 功和功率的判断与计算 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 功的两个必要因素 作用在物体上的力、物体在力的方向上通过的距离 两个因素缺一不可，判断是否做功先看是否同时满足 功的公式 W=Fs，变形公式 F=W/s、s=W/F 单位统一：F 用 N，s 用 m，W 用 J；s 必须是力的方向上的距离 不做功的三种情况 有力无距、有距无力、力距垂直 如推而未动（有力无距）、物体匀速直线运动（有距无力）、提水水平走（力距垂直） 功率的物理意义 表示物体做功的快慢，与做功多少、时间都有关 做功多不一定功率大，做功时间短也不一定功率大 功率的公式 基本公式 P=W/t；推导公式 P=Fv（匀速直线运动时） 单位统一：W 用 J，t 用 s，P 用 W；F 用 N，v 用 m/s，P 用 W 功和功率的区别 功是能量转化的量度，功率是做功快慢的物理量 功的大小与时间无关，功率的大小与时间有关 真题动向 3．【新考法・结合滑轮组提升物体的情景，通过 F-t、v-t 图像综合考查功、压强、机械效率计算】工人利用如图甲所示的滑轮组提升质量为10kg、边长为10cm的正方体物体，他用拉力F拉绳，F随时间变化的图像如图乙所示，物体的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。以下说法正确的是（   ） A．在内动滑轮对重物做的功为260J B．在内物体对地面的压强为3000Pa C．使用此滑轮组能匀速提起重为590N的物体 D．若匀速提升另一物体时机械效率为80%，则提升的物体重力为100N 4．（2025·辽宁辽阳·模拟预测）【新情境・结合电梯工作原理图考查滑轮的分类和滑轮组机械效率的计算】如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮 （填“A”或“B”）能省力。某次电梯轿厢以的速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率2000W，则此次电梯的机械效率为 。（g取） 方法归纳 1. 做功判断三步法：① 看物体是否受到力的作用；② 看物体是否在力的方向上移动距离；③ 两个条件同时满足则做功，缺一则不做功。 2. 功的计算通法：① 确定研究的力和物体在该力方向上通过的距离；② 统一单位（N、m、J）；③ 代入 W=Fs 计算，重力做功用 W=Gh 替代。 3. 功率的计算方法选择：① 已知功和时间，用 P=W/t；② 已知力和匀速运动的速度，用 P=Fv（优先选择，计算更简便）；③ 未知功时，先求 W 再求 P。 易错警示。 易错警示 1. 误判做功情况：将 “物体移动的距离” 当作 “力的方向上的距离”，如水平推物体竖直上升，误将竖直距离代入计算；或认为只要有力、有距离就一定做功。 2. 公式混用：将功率公式 P=Fv 用于非匀速直线运动的情况，该公式仅适用于物体匀速运动时力与速度的乘积。 3. 单位换算失误：计算时未统一单位，如速度用km/h、力用N直接代入P=Fv计算，未将km/h 转换为m/s。 4. 功率概念误解：认为做功越多，功率越大；忽略功率与做功时间的关系，功率大小由功和时间共同决定。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁鞍山钢铁厂机床加工场景考查功和功率：机床用 500N 的力推动工件在水平导轨上匀速移动 10m，用时 20s，求机床推力做的功和功率；若工件移动速度变为 1m/s，推力不变，求此时的功率，将功和功率计算与工业生产结合，考查知识应用能力。 考点三 简单机械的原理与应用 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 杠杆五要素 支点 O、动力 F₁、阻力 F₂、动力臂 L₁（支点到动力作用线的距离）、阻力臂 L₂（支点到阻力作用线的距离） 力臂是 “点到线的垂直距离”，不是 “点到点的距离”，需做垂线 杠杆平衡条件 F₁L₁=F₂L₂（实验中需多次实验，避免偶然性） 杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动，不是仅指水平静止 杠杆分类 省力杠杆（L₁>L₂，省力费距离）、费力杠杆（L₁<L₂，费力省距离）、等臂杠杆（L₁=L₂，不省力不省距离） 结合生活实例判断，如撬棍（省力）、筷子（费力）、天平（等臂） 滑轮特点 定滑轮：F=G，s=h，不省力，改变力的方向；动滑轮：，s=2h，省力费距离（不计摩擦） 动滑轮的省力情况看承担物重的绳子段数，公式适用于不计摩擦和绳重 滑轮组绕线 “奇动偶定”：承担物重的绳子段数 n 为奇数，固定端在动滑轮；n 为偶数，固定端在定滑轮 n 是直接承担物重的绳子段数，数的时候只数与动滑轮相连的绳子 斜面原理 FL=Gh，F=Gh/L 斜面越平缓（L 越长），越省力，费距离，不计摩擦时无额外功 真题动向 5．（2025·辽宁丹东·二模）【新角度・结合杠杆与滑块的动态情景，考查杠杆平衡条件的动态分析】如图，杠杆的A端与滑块M相连，OA始终在水平位置保持静止，滑块M在圆弧形支架上缓慢滑动的过程中，绳对A端拉力逐渐减小。下列说法正确的是（　　） A．滑块可能从Q点滑至P点 B．滑块可能从M点滑至Q点 C．滑块可能从P点滑至M点 D．滑块可能从P点滑至Q点 6．（2025·辽宁大连·二模）【新情境・结合手摇晾衣架的简化示意图考查滑轮组拉力和提升高度的计算】如图是某手摇晾衣架简化示意图。横梁和衣架总重56N，每个动滑轮都重2N，不计绳重、绳的粗细及轮与轴摩擦，则静止时绳子自由端的拉力F= N。若绳轴的直径是0.1m，手柄逆时针转动10周，可将横梁提升 m。（π取3.14） 方法归纳 1. 力臂画法三步法：① 确定支点 O；② 过支点作力的作用线的垂线；③ 标注垂足，用大括号表示力臂，标上 L₁/L₂。 2. 杠杆分类判断法：先确定动力臂和阻力臂的大小关系，再根据 “长省短费等臂等” 判断，重点看力臂而非力的大小。 3. 滑轮组 n 的数法：只数与动滑轮直接相连的绳子段数，定滑轮上的绳子不算，绕在动滑轮上的每一段都算。 4. 滑轮组拉力计算法：不计绳重和摩擦，；不计动滑轮重、绳重和摩擦，。 易错警示 1. 力臂画法错误：将支点到力的作用点的距离当作力臂，未作力的作用线的垂线；或画力臂时未标注垂直符号。 2. 杠杆平衡条件应用错误：实验中直接用一次实验数据得出结论，忽略多次实验的必要性；或计算时力和力臂不对应。 3. 滑轮组 n 数错：数绳子段数时将定滑轮上的绳子算入，导致拉力计算错误；或忽略动滑轮的重力，直接用计算。 4. 绕线规则误解：认为 “奇动偶定” 是绝对的，忽略根据实际需求（如改变力的方向）调整绕线方式，如 n 为奇数时也可绕成定滑轮固定，只是不省力。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁大连港口集装箱装卸考查滑轮组应用：港口用滑轮组吊装重 1.2×10⁴N 的集装箱，不计绳重和摩擦，动滑轮重 600N，要求拉力不超过 3×10³N，设计滑轮组的绕线方式并确定 n 的数值，计算实际拉力，将滑轮组知识与港口物流结合，考查实验设计和知识应用能力。 考点四 机械效率的测量与计算 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 机械效率定义 η=W有/W总×100%，W总=W有+W额 η是比值，无单位，始终小于100%，因为额外功不可避免 有用功/额外功/总功 滑轮组：W有=Gh，W额=G动h（不计绳重和摩擦），W总=Fs=nhF 斜面：W有=Gh，W额=f L，W总=FL 滑轮组中s=nh，斜面中W总=FL，额外功是克服无用阻力做的功 滑轮组机械效率影响因素 主要因素：物重、动滑轮重；无关因素：绕线方式、提升高度、提升速度 物重越大，η越高；动滑轮越重，η越低 机械效率测量（滑轮组） 实验原理：η=Gh/Fs×100% 实验器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组、钩码、铁架台 实验步骤：测钩码重力G、拉力F，测钩码上升高度h、绳子自由端移动距离s，代入公式计算 实验中需匀速竖直拉动弹簧测力计，保证拉力大小不变 提高机械效率的方法 减轻动滑轮重、增加物重、减小摩擦（加润滑油） 从减小额外功、增大有用功两个角度入手 真题动向 7．（2025·辽宁·一模）【新考法・结合经典滑轮组提升货物情景，考查有用功、总功、机械效率的基础计算】如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500J C．滑轮组做的总功为500J D．滑轮组的机械效率为80% 8．（2025·辽宁鞍山·二模）【新考法・结合斜面推箱子的情景，考查斜面的摩擦力和机械效率的计算】如图，工人用200N沿斜面方向的力，将重300N箱子匀速推上卡车，斜面长3m、高1.5m，重物与斜面间的摩擦力是 N，该斜面的机械效率为 。 方法归纳 1. 滑轮组机械效率计算四步法：①确定n，计算s=nh；②计算有用功W有=Gh；③计算总功W总=Fs；④代入η=W有/W总×100%计算。 2. 斜面机械效率计算三步法：①计算有用功W有=Gh；②计算总功W总=FL；③代入η=W有/W总×100%，额外功W额=f L=W总-W有。 3. 机械效率影响因素分析方法：看有用功和额外功的变化，有用功占比越大，η越高；额外功占比越大，η越低，无关因素不影响η。 4. 实验误差分析思路：滑轮组实验中，拉力测量偏大（加速拉动）、高度/距离测量误差会导致η计算偏差；额外功考虑不全（如绳重、摩擦）也会影响结果。 易错警示 1. 有用功 / 总功判断错误：将滑轮组的总功当作有用功，或计算时混淆 h 和 s 的数值，如将 h 代入 s 的位置计算总功。 2. 机械效率公式误用：将 η=W额 / W总 ×100% 作为计算公式，正确公式是有用功与总功的比值。 3. 忽略额外功的来源：计算滑轮组机械效率时，只考虑动滑轮重，忽略绳重和摩擦，导致额外功计算偏小，η 计算偏大。 4. 实验操作错误：测量时静止拉动弹簧测力计，此时拉力小于实际匀速拉动的力，导致拉力测量偏小，总功偏小，η 计算偏大。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁农村农业生产考查斜面机械效率：农民用斜面将重 500N 的化肥袋推上高 1.5m 的货车，斜面长 4m，推力为 250N，求斜面的机械效率和克服摩擦力做的额外功；并提出提高斜面机械效率的方法（如减小斜面粗糙程度、增大斜面倾角），将机械效率知识与农业生产结合，考查综合分析能。 考点五 机械能与简单机械的综合应用 核心提炼 知识点 核心内容 关键提示 综合应用解题思路 先分析简单机械的类型（杠杆 / 滑轮组 / 斜面），计算功、功率、机械效率；再分析运动过程中的机械能转化，结合二力平衡、力的合成等知识联立求解 核心是 “先分后合”，逐一分析简单机械和机械能的相关物理量，再结合规律综合计算 常见综合题型 1. 滑轮组 + 机械能转化：如滑轮组提升物体过程中，物体的动能、重力势能变化及滑轮组的功、功率计算 2. 杠杆 + 功的计算：如杠杆撬物体过程中，动力做的功、有用功及杠杆的机械效率计算 3. 斜面 + 机械能：如斜面运料过程中，料的机械能转化及斜面的机械效率计算 解题关键是受力分析和物理量的对应，明确每个公式的适用条件 解题核心步骤 1. 确定研究对象和运动过程；2. 对研究对象进行受力分析；3. 选择简单机械和机械能的相关公式；4. 结合二力平衡、机械效率、机械能转化规律联立求解；5. 检查单位和结果的合理性 单位统一是前提，受力分析是核心，公式选择是关键 真题动向 9．（2025·辽宁营口·二模）【新考法・结合滑轮组提升货物的情景，考查功率和机械效率的综合计算】如图所示，装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为100kg的货物，所用的拉力F为550N，绳子自由端在50s内被拉下2m，在此过程中拉力F所做的功率为 ，滑轮组的机械效率是 。（保留整数，g取10N/kg） 10．【新考法・结合斜面拉货物的实际情景，分步考查有用功、机械效率和摩擦力的计算】如图所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢，此过程中，工人对货物的拉力为400N，此斜面的长为5m，高为1m，货物重为1500N，求： （1）工人在使用斜面的过程中做的有用功是多少 （2）工人拉这箱货物时斜面的机械效率是多少？ （3）货物在斜面上运动时受到的摩擦力是多少？ 方法归纳 1. 定过程与对象：明确研究物体的运动过程（如提升、下滑、转动）和研究对象（物体、简单机械）； 2.分 析简单机械：判断机械类型，确定 n / 力臂 / 斜面的 L 和 h，计算有用功、总功、功率、机械效率； 3. 判机械能变化：分析过程中物体的速度、高度、形变程度，判断动能、势能的转化及变化量； 4. 联物理规律：结合二力平衡（匀速运动）、机械效率公式、机械能转化规律，联立求解未知量； 5. 验结果合理性：检查单位是否统一，结果是否符合实际（如机械效率小于 100%、机械能转化符合运动过程）。 易错警示 1. 物理量对应错误：将滑轮组的拉力功当作物体的机械能变化，或计算重力势能变化时忽略物体的质量和高度。 2. 忽略运动状态：在综合计算中，未注意物体是否做匀速直线运动，直接用 P=Fv 计算功率，该公式仅适用于匀速运动。 3. 机械能变化计算错误：认为机械效率的高低会影响机械能的转化，机械效率是有用功与总功的比值，与机械能转化无关。 4. 受力分析不完整：分析简单机械时，遗漏动滑轮重、摩擦等力，导致拉力、功的计算错误，进而影响整个综合计算。 素养拓展（辽宁中考新考向） 结合辽宁建筑施工场景考查综合应用：建筑工人用滑轮组将重 600N 的水泥桶从地面匀速提升到 10m 高的楼上，滑轮组的 n=3，动滑轮重 60N，不计绳重和摩擦，求：（1）工人的拉力和拉力做的功；（2）滑轮组的机械效率；（3）水泥桶上升过程中的机械能变化量。同时分析若考虑摩擦，机械效率和机械能的变化，将简单机械、功、功率、机械能结合，考查综合分析和计算能力。 04 测·预测闯关 1．【新角度・结合水平滑轮组拉动物体的情景，考查机械效率、额外功、摩擦力的综合计算】如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 2．（2024·辽宁辽阳·二模）【新考法・结合老旧小区改造中滑轮组提建材的情景，考查滑轮组相关物理量的综合计算】在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重400N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为250N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮所受重力为10N B．滑轮组所做的有用功为2500J C．工人所用拉力的功率为400W D．滑轮组的机械效率为80% 3．（2025·辽宁沈阳·一模）【新情境・结合自由式滑雪空中技巧比赛的运动轨迹，考查机械能的转化和惯性的理解】运动员在自由式滑雪空中技巧比赛中的运动轨迹如图所示。若不计空气阻力，下列关于运动员的说法正确的是（　　） A．A到B运动过程中，重力势能减小 B．B到C运动过程中，重力势能转化为动能 C．在C点速度为零 D．在D点着陆后继续向前运动，是因为受惯性作用 4．（2025·辽宁辽阳·一模）【新情境・结合阿基米德名言，考查生活中杠杆的类型辨析】“给我一个支点，我就能撬动整个地球”，下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（　　） A．天平 B．筷子 C．赛艇的船桨 D．瓶起子 5．【新情境・结合奥运项目皮划艇的划桨情景，考查杠杆类型的辨析】如图所示，皮划艇是我国奥运优势项目之一。比赛中运动员一手撑住桨柄的末端，另一手用力划桨。下列所示的四种工具与运动员手中船桨属于同类杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．钓鱼竿 C．羊角锤 D．自行车手闸 6．（2025·辽宁大连·模拟预测）【新情境・结合生活中燕尾夹和螺丝钉，考查杠杆类型和斜面的省力原理】如图（a）是同学们常用的燕尾夹，，当用力摁住C点打开该夹子时，此时夹子可近似看作 杠杆（填“省力”“费力”或“等臂”）；图（b），螺丝钉是一种类似斜面的机械，螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面的长度，螺纹 （填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 7．（2025·辽宁沈阳·二模）【新考法・结合动滑轮提升粮食的情景，考查机械效率计算和运动的相对性】如图所示，小刚用动滑轮把重400N的一袋粮食匀速提高10m，他所用拉力为250N，不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率是 ，拉动过程中，以滑轮为参照物，粮食是 的。 8．（2025·辽宁抚顺·模拟预测）【新情境・结合抽水蓄能电站的工作原理，考查机械能的变化和能量守恒定律】抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。它可将电网负荷低谷时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能。将水抽至上水库时，水的 能增大，在用电高峰时转化为电能。这个过程中能量的总量是 的。 9．【新情境・结合自制滚动罐子的趣味实验，考查弹性势能、机械能转化的分析】如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在 点（选填字母）的弹性势能最大；若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子 （选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子总体在C点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。 10．（2024·辽宁大连·一模）【新考法・结合杠杆平衡条件的探究实验，考查实验操作、数据处理和拓展应用】【问题】某同学学习完杠杆的有关知识后，还想知道杠杆的平衡条件是什么。于是，该同学进行了如下探究。 【证据】该同学用如图甲所示的装置进行实验。 （1）把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除 对实验的影响。实验前没挂钩码，杠杆静止时的位置如图甲所示，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； （2）在杠杆调整到水平位置平衡后，利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂，测得数据如表： 实验次序 动力F1/N 动力臂l1/ cm 阻力F2/N 阻力臂l2/ cm 1 1.0 10 2.0 5 2 1.5 5 0.5 15 3 2.0 15 1.5 20 【解释】 （1）由实验数据可得出，杠杆的平衡条件是 ； （2）如图乙，由杠杆的平衡条件可知杠杆的左端会下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变两侧钩码各自数量的前提下，仅需把左侧的钩码向右移动 格； 【交流】 （1）如图丙所示的是一根左粗右细的直木棒。若将其悬挂并使其水平平衡，仍利用钩码和刻度尺，则 （填“能”或“不能”）探究杠杆的平衡条件； （2）如图丁所示的杆秤是我国古老的衡量工具，如今仍然被人们使用。根据杠杆的平衡条件可知，杆秤的刻度应该是 （填“均匀”或“非均匀”）的。 11．（2025·辽宁抚顺·模拟预测）【新情境・结合叉车抬升木材的工业场景，考查压强、重力和功率的基础计算】如图是叉车抬升木材的情景。叉车空载重8000N，轮胎接触地面的总面积为800cm²。某次叉车工作时，在20s内将100kg木材匀速提升2m，之后又在水平地面匀速行驶了20m。g取10N/kg, 求: （1）叉车空载时对水平地面的压强； （2）木材的重； （3）叉车匀速抬升木材的功率。 12．（2025·辽宁葫芦岛·二模）【新情境・结合汽车和滑轮组提升深井物体的情景，综合考查时间、机械效率和阻力的计算】如图，工人用汽车和滑轮组将深井中的物体拉至井口。若井深10m，物体所受重力为6×103N。当汽车以3m/s匀速拉绳子时的拉力为2.5×103N，输出功率为9×103W（不计滑轮组的绳重与摩擦，g取10N/kg）。求： （1）将物体由井底拉至井口需要的时间； （2）滑轮组的机械效率； （3）汽车以3m/s匀速汽车匀速行驶时所受到的阻力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司2 / 18 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $