2026年浙江省中考科学总复习第22讲 简单机械　机械效率（精讲+精练）课件

第22讲　简单机械　机械效率 1．如图所示为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是( ) A．省力 B．费力 C．省功 D．省距离 2．(2025，玉环二模)如图甲所示在衣架的右侧挂了一条湿毛巾，衣架倾斜，把衣架看作一个杠杆，O点为支点，在A点施加一个最小的力使衣架在水平位置平衡(如图乙)，则符合要求的力是( ) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 A A 3．如图所示是小德自己组装的滑轮组玩具，现通过转动转轴把手拉动绳子来提升重物，在4秒内将重为1牛的物体匀速提升16厘米，忽略绳子和滑轮的质量及摩擦阻力。下列说法中正确的是( ) A．滑轮A为动滑轮 B．绳子拉力F为0.5牛 C．重物的移动速度为4米/秒 D．4秒内提升重物所做的有用功为16焦 B 4．小明发现教室里花架上的花盆十分容易倒，花架和花盆如图甲所示，则小明下列调整行为无效的是( ) A．将一砖块压在花架底部 B．将花盆向上移动 C．将花盆向内移动 D．减少花盆中的土壤 B 5．(2025，绍兴模拟)如图所示，当同一物体(m)以相同的速度匀速上升相同的高度h时，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做的功为W甲和W乙。若不计摩擦、绳重和动滑轮的重力，则F甲与F乙、W甲与W乙的大小关系是( ) A．F甲＜F乙、W甲＝W乙 B．F甲＞F乙、W甲＞W乙 C．F甲＞F乙、W甲＝W乙 D．F甲＜F乙、W甲＜W乙 C 6．台风将小区绿化带里的树吹倒了，小明将绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，慢慢将吹倒的树扶正，如图所示。 (1)图中甲树相当于______(填“定”或“动”)滑轮。 (2)若不计绳重和摩擦，甲树受到300 N的拉力，则小明对绳子的拉力为______N。 动 150 7．(2025，舟山定海区一模)某工程队用滑轮组将重为120 N的物体匀速提起(将滑轮组简化成图甲装置)。在5 s内绳子自由端移动的距离为3 m，图乙是工人的拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图像(不计绳重和摩擦)。 (1)物体上升的速度是________m/s。 (2)阴影面积表示的意义：_____________________。 0.2 拉力所做的总功 8．如图所示，F1＝8 N，F2＝6 N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1 m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。 (1)弹簧测力计读数为_______N。 (2)物体A和地面之间的摩擦力_______N。 (3)如果增大F2，物体A是否有可能向左运动？并说明理由。 _____________________________________________________________________。 18 4 不可能，物体A、B间，以及物体A与地面间摩擦力不变，物体A仍静止 9．某斜面长s＝5 m，高h＝2 m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。若该斜面的机械效率为80%，则物体的重力为_______N，物体受到斜面的摩擦力为________N，使用斜面可以________(填“省力”或“省功”)。 7.2 0.72 省力 10．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图甲所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。 (1)第3次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示，表格中编号①的数值是________，②的数值是__________。 2.3 87% 实验次数 钩码的重力G/N  钩码提升高度h/m  拉力 F/N 绳端移 动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.9 0.3 74% 2 4 0.1 1.6 0.3 83% 3 6 0.1 ① 0.3 ② (2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。以下三种提高效率的方法中，方法_______是与本实验同理的。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 (3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高。都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为_________的看法是正确的。 一 小明 11．(2025，浙江模拟)如图所示是高空修剪树枝的工具——高枝剪。当树枝进入两剪片形成的刀口中，拉动拉绳就能轻松剪断树枝。 (1)为了剪断较粗较硬的枝条，除了增大拉力外，还应尽 量将枝条靠近________(填“A点”或“O点”)。 (2)用80 N的拉力作用在绳子自由端时，B点受到绳子a的 拉力是多少？ (3)某时刻，弹簧处于原长，若高枝剪的剪片上A点对树枝 施加的力为540 N，此时绳子自由端需施加的力F为多大？ (已知(OB＝6 cm，OA＝4 cm，滑轮中各股绳子视为平行，不计绳重、滑轮自重及摩擦) O点 学无止境 本课结束 学无止境 $第22讲　简单机械　机械效率 1．杠杆的定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的也可以是弯的。 2．杠杆的五要素：_________、动力、阻力、动力臂、阻力臂。动力和阻力的方向不一定相反，但作用效果一定相反。 3．力臂是________到______________的距离，而不是支点到力的作用点的距离。 力臂的画法：a.找出支点O的位置；b.画出动力作用线和阻力作用线；c.从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即为___________和___________。(即：一找点、二画线、三画垂线段) 4．杠杆的平衡条件 (1)杠杆保持_________或_____________状态，称为杠杆平衡。 支点 支点 动力臂 阻力臂 杠杆 力的作用线 静止 匀速转动 实验突破 精讲释疑 考点扫描 (2)平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即______________。 5．应用杠杆的平衡条件解决问题 6.人体中的杠杆 (1)人的头颅——等臂杠杆 抬头时，可以在颈部找到杠杆。杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个__________杠杆。 杠杆类型 力臂关系 平衡时力的关系 优缺点 应用 省力杠杆 l1>l2 F1______F2 省力，_____距离 撬棒、瓶盖起子等 费力杠杆 l1<l2 F1______F2 费力，_____距离 镊子、火钳等 等臂杠杆 l1＝l2 F1＝F2 不省力，不省距离 天平、定滑轮等 < > 省 F1l1＝F2l2 费 等臂 实验突破 精讲释疑 考点扫描 (2)人的手臂——费力杠杆 肘关节是支点，肱二头肌收缩的力是_______力，手拿的重物的重力是______力，显然我们的前臂是一种__________杠杆。虽然费力，但是可以省距离(减少移动距离)，提高效率。 (3)走路时的脚——省力杠杆 脚掌前部是支点，人体的重力就是_______力，腿肚肌肉产生的拉力就是_______力。这种杠杆可以克服较大的体重。 【备考补充】求杠杆的最小动力，首先要正确寻找杠杆上的最大动力臂，步骤如下： (1)找点：杠杆上离支点O最远的点，为动力作用点。 (2)连线：得到最大动力臂。 (3)定向：垂直(方向，应使杠杆平衡)。 动 阻 费力 阻 动 实验突破 精讲释疑 考点扫描 1．(2025，杭州西湖区三模)下图是课桌调节器，学生通过手摇方式调节课桌的高度以适应不同身高的需求，下列说法正确的是( ) A．课桌调节器属于费力杠杆 B．该杠杆的支点是C点 C．使用课桌调节器可以省功 D．它与羊角锤都属于省力杠杆 D 实验突破 精讲释疑 考点扫描 2．平板支撑属于肌肉等长收缩的运动，人需要用上肢支撑在地面上，静止时，如图所示。能正确表示人在做平板支撑时的杠杆示意图的是( ) A A　　　 B C D 实验突破 精讲释疑 考点扫描 1．定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮。动滑轮：工作时轴发生移动的滑轮。 2．定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点   定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示 实质 ________杠杆 动力臂是阻力臂_______倍的省力杠杆 / F与G的关系(忽略滑轮重及摩擦) F1＝________ F2＝_______ F3＝_______ 特点 改变力的________，但不省力 _______力但不能改变力的方向 既可以省力，又可以改变力的方向 s与h的关系 s＝h s＝2h s＝_______ v绳与v物的关系 v绳＝v物 v绳＝2v物 v绳＝2v物 等臂 2 G G G 方向 滑轮及滑轮组 省 2h 实验突破 精讲释疑 考点扫描 3．(2025，绍兴二模)下图是古人利用滑轮打水的场景。绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。则滑轮的类型和作用分别是( ) A．定滑轮，省力 B．定滑轮，改变力的方向 C．动滑轮，省力 D．动滑轮，改变力的方向 B 实验突破 精讲释疑 考点扫描 1．有用功、额外功、总功 (1)有用功：提升重物过程中必须要做的功，用W有用表示。 (2)额外功：并非人们需要，但又不得不额外做的功，用W额外表示。 (3)总功：有用功与额外功之和，用W总表示。 2．机械效率 (1)定义：把___________跟_________的比值叫做机械效率。 (2)表达式：_________________________。 (3)由于机械本身存在重力和摩擦，即W有用＜W总，所以机械效率总_________1，即机械效率不可能达到100%。 (4)提高滑轮组机械效率的方法：增大物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦。 有用功 总功 小于 机械效率 实验突破 精讲释疑 考点扫描 3．杠杆、滑轮或滑轮组、斜面的机械效率 由以上推导过程可知，使用同一滑轮组时(不计绳重和摩擦)，滑轮组的η只与_________和_________________有关，与绳子的段数、绕法无关，通过_________或____________________提高滑轮组的机械效率。 杠杆  滑轮或滑轮组 斜面 提升重物 水平匀速拉动物体   物重(G) 动滑轮自重(G动) 增大物重 减小动滑轮自重 实验突破 精讲释疑 考点扫描 4．小科用如图所示的滑轮提升重物，滑轮重为1 N(不计绳重及摩擦)。第一次将重力为10 N的物体竖直向上匀速提升了1 m，机械效率记作η1，第二次将重力为5 N的物体竖直向上匀速提升了2 m，机械效率记作η2，则η1、η2的大小关系为( ) A．η1＝η2 B．η1＞η2 C．η1＜η2 D．无法比较 B 实验突破 精讲释疑 考点扫描 5．无障碍坡道属于斜面，坡度不宜太大。如图所示将轮椅沿坡道从底部推到相同高度时，斜面坡度越小，则( ) A．推力越小　　 B．推力做功越少 C．路程越短 D．推力做功越快 A 实验突破 精讲释疑 考点扫描 探究杠杆的平衡条件 一、实验装置 思考：图甲中杠杆静止时左高右低，此时杠杆是否处于平衡状态？_______。 二、实验步骤 1．通过调节平衡螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。(调平原则：“左低右调，右低左调”，如杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母。) 2．在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态。测出杠杆平衡时的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2，记录相关数据在表格中。 是 考点扫描 能力提升 精讲释疑 实验突破 3．改变力和力臂的大小，多次实验。 三、实验结论 动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1l1＝F2l2) 四、实验讨论与交流 1．支点选在杠杆的中点的目的：___________________________________。 2．调节杠杆使其在水平位置平衡的目的：便于______________________________ _________________________。 序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1   2   3   4   避免杠杆自身重力对实验的影响 直接从杠杆上读出力臂的大小 (便于测量力臂的大小) 考点扫描 能力提升 精讲释疑 实验突破 3．用弹簧测力计代替钩码做实验的好处：可以调整力的方向(钩码对杠杆的力一直与杠杆垂直，是一种特殊情况)，便于正确的认识__________。 4．多次实验的目的：___________________。 力臂 寻找普遍规律 考点扫描 能力提升 精讲释疑 实验突破 【例1】　下列四种生活中常见的工具以如图所示的方式使用，其中动力移动的距离比阻力移动的距离大的是( ) B 三类杠杆的识别 A.筷子夹菜　 B.核桃夹夹核桃　 C.鱼竿钓鱼　 D.食品夹夹面包 考点扫描 实验突破 精讲释疑 1．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，根据室内垃圾桶的结构示意图，可确定桶中有两个杠杆在起作用，两杠杆支点为O1、O2。则对应的杠杆分别是( ) A．省力杠杆　省力杠杆 B．省力杠杆　费力杠杆 C．费力杠杆　费力杠杆 D．费力杠杆　省力杠杆 B 考点扫描 实验突破 精讲释疑 【例2】　(2025，浙江一模)如图所示为父子两人一起抬货物的示意图，F1、F2为父子两人肩膀所受压力。走在后边的儿子偷偷将货物从a位置移到b位置，则( ) A．F1变大，F2变小 B．F1、F2保持不变 C．F1变大，F2变大 D．F1变小，F2变大 D 杠杆平衡条件的应用 考点扫描 实验突破 精讲释疑 2．一根质量分布均匀的金属棒放在水平地面上，该金属棒可绕O点转动，对左侧拉环竖直向上施力可将金属棒左侧拉离地面，则四个拉环中所需力最大的是( ) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 D 考点扫描 实验突破 精讲释疑 3．图甲所示是某款搬家利器，利用该工具移动大件家具只需三步，如图乙所示。 (1)使用时，撬杆底部的轮子直接与木地板接触，相比于1个轮子，安装3个轮子的优点是______________________________________。 (2)图丙是该撬杆在使用时的简化模型，其中OB＝30 cm，撬杆A点处受到900 N竖直向下的阻力，则作用在B点的动力最小是多少？ 增大受力面积，减小对地面的压强 解：OB＝30 cm，撬杆A点处受到900 N竖直向下的阻力，阻力和阻力臂一定，当力臂等于OB长时，动力臂最大，动力最小，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可得：900 N×10 cm＝F×30 cm；解得F＝300 N。 考点扫描 实验突破 精讲释疑 (3)如图丁所示，一个质量分布均匀的长方体重物，两条边的中点分别为P和Q，用该撬杆分别作用于P、Q两点，撬起的瞬间，撬杆对重物的作用力分别是竖直向上的FP和FQ，则FP_______FQ(填“＞”“＜”或“＝”)。 ＝ 考点扫描 实验突破 精讲释疑 【例3】　如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体，滑轮质量均相等且动滑轮的重力小于物体重力，在相同的时间内物体被提升的高度也相等，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( ) A．三个装置所做的有用功为W甲＝W乙＝W丙 B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＝v乙＝v丙 C．绳子自由端的拉力大小为F甲＝F乙＝F丙 D．三个装置的机械效率为η甲＝η乙＝η丙 A 滑轮组的相关计算 考点扫描 实验突破 精讲释疑 4．(2025，杭州拱墅区一模)如图所示为晾衣架，横杆自重10牛，两个动滑轮的自重相同，现横杆上挂有重为64牛的衣物。若小乐用20牛的拉力竖直向下拉绳子使衣物匀速上升1米，共用时5秒(衣物上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦)。则此过程中，绳子拉力做功的功率是________瓦；该晾衣架的机械效率为__________；每个动滑轮自重为_______牛。 16 80% 3 考点扫描 实验突破 精讲释疑 【例4】　山间公路往往环绕山坡，盘山而上，人们称之为盘山公路(如图)。若一辆汽车沿盘山公路向山顶运输货物，则下列有关说法错误的是( ) A．盘山公路相当于简单机械中的斜面 B．汽车经过较长陡坡时，若功率一定，一般需减速上行 C．当汽车匀速上坡时，其受到的牵引力与摩擦力是一对平衡力 D．汽车沿盘山公路运货上坡时不能省功 斜面的应用和相关计算 C 考点扫描 实验突破 精讲释疑 5．杭州龙井路是许多骑行爱好者的爬坡胜地，小明用非变速自行车选择两种路径骑行到山顶，如图所示为骑行的简易路线A、B，下列说法正确的是( ) A．沿路线B骑行更省力 B．沿路线A骑行更省功 C．两种线路克服自身重力做功一定相同 D．两种线路克服自身重力做功的功率一定相同 C 考点扫描 实验突破 精讲释疑 6．胡柚大丰收，小金需要帮爷爷奶奶把一箱质量为240 kg的胡柚搬到2 m高的车上，为了省力，他采用5 m的长木板搭了一个斜面(如图)。搬运过程中，他用沿斜面向上1200 N的力，历时1 min将重物匀速地推到车上，此过程中斜面对重物做的有用功为___________，斜面装置的机械效率为_______%，斜面与箱子间的摩擦力为__________。(g取10 N/kg) 4800 J 80 240 N 考点扫描 实验突破 精讲释疑 【例】　小明在学习动滑轮后得知：动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。小明思考：“使用动滑轮时，若拉力的方向没有保持竖直向上，是否还能省一半的力？”于是小明设计了由滑轮、滑轨、滑块、弹簧测力计等组成的实验装置(如图甲)，通过移动滑块来改变拉力与竖直方向的夹角θ，进行实验。其中绳子重和摩擦忽略不计，获得实验数据如表： 实验序号 钩码总重力G/N 拉力作用线与竖直方向的夹角θ 拉力大小F/N ① 3 0° 2 ② 3 30° 2.4 ③ 3 45° 2.8 ④ 3 60° 4 考点扫描 实验突破 精讲释疑 (1)根据表中第①次的实验数据，可以得知动滑轮重为_______N。 (2)分析4次实验数据，你能得到的实验结论是________________________________ ____________________________________。 (3)为了使实验结论更具有普遍性，接下来的设计是：_________________________ __________。 (4)小明查阅资料后，发现改变拉力与竖直方向的夹角θ时，同时动滑轮的支点也发生改变，如图乙所示。若拉力F为动力，动滑轮和物体总重视为阻力，请结合以上信息和杠杆平衡条件等相关科学知识，解释从第①次实验到第④次实验拉力变化的原因？ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1 同一动滑轮提升相同的物体时， 拉力大小与θ有关，θ越大，拉力越大 改变钩码的重力，重复上 述实验 根据杠杆平衡条件可知，从第①次实验到第④次实验，物体总重力不变，动力臂和阻力臂都在减少，但是动力臂比阻力臂减少得更多，所以拉力逐渐增大 考点扫描 实验突破 精讲释疑 解决滑轮和滑轮组的受力分析，要抓住两点：①滑轮两侧的受力平衡；②同一根绳子上的力相等。 特殊情况：拉滑轮的轴端，其受力分析如下。 对滑轮受力分析(前提：不计绳重与轴摩擦) F＝2F拉＋G动＝2G＋G动 考点扫描 实验突破 精讲释疑 学无止境 本课结束 学无止境 η＝ eq \f(W有用,W总) ×100% $