2026年湖南省中考物理复习提升课件-第十二章 简单机械

2026年湖南省中考物理复习提升 -第十二章 简单机械 基础训练 知识回顾 考点分析 素养提升 1.一根硬棒，在　　的作用下能绕着　　　　转动，这根硬棒就是一个杠杆。 2.杠杆绕着转动的点，叫作　　　；使杠杆转动的力，叫作　　　；阻碍杠杆转动的力，叫作　　　；从支点到动力作用线的距离，叫作　 . 　　　；从支点到阻力作用线的距离，叫作　　　　。 3.杠杆的平衡条件：　　 　　　　　。 公式：　　　　　　　。 力 固定点 支点 动力 阻力 动 力臂 阻力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 F动l动＝F阻l阻 4.杠杆的应用：根据杠杆的　　　　　，可将杠杆分为以下三类： ①省力杠杆：当l动＞l阻时，F动　　F阻，其特点是　　 ，但费　　　。 ②费力杠杆：当l动＜l阻时，F动　　F阻，其特点是　　 ，但省　　　。 ③等臂杠杆：当l动＝l阻时，F动　　F阻。 5.定滑轮的特点是　 　　　　　　　　　　　　；动滑轮的特点是 　　　　　　 　　　　　　。 6.总功、有用功和额外功之间的关系为　　 　，机械效率 η＝　　　。 平衡条件 ＜ 省力 距离 ＞ 费力 距离 ＝ 不省力，但可以改变力的方向 可以省力，但不改变力的方向，而且费距离 W总＝W有用＋W额外 第十二章 简单机械 基础训练 知识回顾 考点分析 素养提升 杠杆的示意图 1 1.力臂作图 【例1】(2025·泸州)随着科技发展，机器人开始走进人们的生活。如图所示，机器人托着茶杯处于静止状态。请你画出茶杯对机器人手的压力F压及其力臂L(以机器人手肘O为支点)。 如图所示 机器人托着茶杯处于静止状态，茶杯对机器人的手有向下的压力。确定压力的作用点：在茶杯与机器人手的接触面上，通常画在接触面的中心位置。压力的方向垂直于机器人的手向下，用带箭头的线段表示，箭头方向向下，线段起点在作用点上，标上符号F压；从支点O向压力F压的作用线作垂线，垂线段的长度就是力臂L。 2.最小动力作图 【例2】(2025·凉山)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。 甲 乙 如图所示 由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此lOA作为动力臂最长，过A点垂直于OA向下作出最小动力示意图。 甲 乙 辨别生活中的杠杆类型 2 【例3】(2024·临沂)2023年9月24日，中国组合在赛艇女子轻量级双人双桨决赛中夺冠，斩获杭州亚运会首金。如图所示，赛艇的桨可视为杠杆，下列工具正常使用时，与桨属于同类杠杆的是(　　) A.筷子 B.瓶起子 C.核桃夹 D.榨汁器 A 筷子的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；瓶起子、核桃夹、榨汁器的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。 杠杆的平衡问题 3 【例4】(2025·自贡)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，使秤杆处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重)，已知秤砣质量为5 kg，＝110 cm，＝10 cm。下列说法正确的是(　　) A.所称物体质量是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 B 由杠杆平衡条件可知G× ＝G砣×，即mg×＝m砣g × ，物体的质量m＝m砣＝ ×5 kg＝55 kg。换称质量较小的物体 时，和G砣不变，m物减小；则减小，所以秤砣应向A点左边移动。改用O2称量物体时，称量物体的重力的力臂变小，秤砣重力的力臂变大，由杠杆的平衡条件得到m砣gl砣＝mgl物，会使该杆秤的称量范围变大。同理，秤砣在A点时，使用O1称量物体相较使用O2时，m砣不变，l砣变小，l物变大，则m物变小，所以使用O1称量的物体质量比使用O2称量的物体质量小。 【例5】(2025·湖南)某兴趣小组了解到人长时间过度低头易对颈椎肌肉造成伤害，为研究颈椎肌肉产生的拉力大小与人低头角度变化之间的规律，设计并组装了一套如图甲所示的装置。印有头颈部照片的内盘与有刻度的固定外盘圆心均在O点，内盘可绕O点转动，以O点为支点，将整个头颈部简化为杠杆模型。θ表示人低头的角度，在A点通过细线悬挂一个重为2 N的物体模拟头颅重力，用细线垂直OB对B点施加的拉力F1模拟颈椎肌肉产生的拉力，细线对A点的拉力大小为F2。实验中通过拉力传感器测出内盘上的头颈部在不同位置平衡时F1的大小，实验数据如下表所示。 甲 乙 物体的重力/N 2 θ的大小/° 0 15 30 45 60 拉力传感器的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78 (1)请画出图乙中F2的力臂l(保留作图痕迹)。 甲 乙 物体的重力/N 2 θ的大小/° 0 15 30 45 60 拉力传感器的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78 如图所示 从支点O向力F2的作用线作垂线段，垂线段的长度为F2的力 臂l。 (2)分析表格中的数据可知，颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而 　　　，对颈椎肌肉的影响也增大。 物体的重力/N 2 θ的大小/° 0 15 30 45 60 拉力传感器的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78 增大 从表中数据可知，当低头角度θ增大时，拉力传感器的示数也随之增大，由此可推测颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而增大。 (3)若某中学生头颅的重力为50 N，请根据表格中的数据，计算该学生低头角度为45°时，颈椎肌肉产生的拉力大小是　　　N。 物体的重力/N 2 θ的大小/° 0 15 30 45 60 拉力传感器的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78 220 由表中数据可知，物体的重力是2 N，该学生低头角度为45°时，拉力F1的大小是8.80 N，由图乙可知，人低头时头颈部可视为一个杠杆，根据杠杆平衡条件得到8.8 N×lOB＝2 N×l，可知＝4.4。中学生头颅的重力为50 N时，根据杠杆平衡条件得到F×lOB＝50 N×l，F＝220 N。 物体的重力/N 2 θ的大小/° 0 15 30 45 60 拉力传感器的示数/N 0 3.22 6.22 8.80 10.78 (4)请你结合以上分析，从保护颈椎肌肉的角度提出一条合理建议：　 . 　　　　 　　。 要长时间低头，要保持眼睛和书本间的距离或端正坐姿等(合理即可) 不 根据杠杆平衡条件可知，为了保护颈椎健康，不要长时间低头，要保持眼睛和书本间的距离或端正坐姿等，尽量避免使阻力臂增大，从而导致动力增大的情况出现。 滑轮 4 1.滑轮的分类及工作特点 【例6】小柯用图中装置提升重400 N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是(　　) A.两个滑轮均为定滑轮 B.人将绳子拉过1 m，物体也上升1 m C.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200 N D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向 C 由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成。使用动滑轮能省力，使用定滑轮能改变力的方向。物体上升1 m，则绳子的自由端会移动2 m。不计摩擦和滑轮自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400 N，匀速上升时，拉力为200 N。 2.滑轮组绕线作图 【例7】利用图中滑轮组拉动物体沿水平方向向左运动，请画出最省力的滑轮组绕线方法。 如图所示 只有一个动滑轮，要求滑轮组最省力，则绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过定滑轮，再绕过动滑轮，此时动滑轮上的绳子股数为3。 探究杠杆的平衡条件 5 【例8】小明有一件重约15 N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B，其处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在AB连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一个弹簧测力计(0～10 N)、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤： 甲 乙 丙 丁 (1)取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度lAB＝　 　cm，如图丙所示。 丙 35.0 由于刻度尺的分度值是1 cm，故读数为35.0 cm。 (2)用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计示数F1＝8.0 N。 (3)交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时弹簧测力计示数F2＝6.0 N。 (4)由此可以计算出该工艺品的重力G＝　　N。 丁 14 当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1lBA＝GlOB，即8 N×35.0 cm＝G×(35.0 cm－lOA)①；当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F2lAB＝GlOA，即6 N×35.0 cm＝G×lOA②。由①②得，G＝14 N，lOA＝15 cm。 丁 (5)计算出O点到端点A间的距离lOA＝　　cm。 乙 15 当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1lBA＝GlOB，即8 N×35.0 cm＝G×(35.0 cm－lOA)①；当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F2lAB＝GlOA，即6 N×35.0 cm＝G×lOA②。由①②得，G＝14 N，lOA＝15 cm。 (6)反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是 　　　　　　　 　　　(只需写出一个条件即可)。 乙 平衡时AB段水平或拉力方向为竖直方向 要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是平衡时AB段水平或拉力方向为竖直方向。 对机械效率概念的理解 6 【例9】下列关于机械效率的说法正确的是(　　) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越少的机械，机械效率越低 C.做功越慢的机械，机械效率越低 D.总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高 D 机械效率是有用功与总功的比值，在总功相同时，有用功越大，机械效率就越高。机械省力与否、做功多少、做功快慢(功率)与机械效率均无关。 比较或计算机械效率的大小 7 【例10】分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、 η组(不计绳重和摩擦，设每个滑轮的质量相等)，则下列选项中正确的是 (　　) A.η组＜η动＜η定 B.η动＜η定＜η组 C.η定＜η动＜η组 D.η定＜η组＜η动 A 由W有用＝Gh可知，三种情况下W有用均相同。不计绳重和摩擦，所做的额外功W额＝G动h，使用题中的定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别为0、1、2，做的额外功W额定＜W额动＜W额组，由W总＝W有用＋W额可知，机械效率η组＜η动＜η定。 【例11】(2025·新疆)如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1 m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为 0.1 m、0.2 m、0.3 m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC。则(　　) A.ηA＜ηB＜ηC B.ηA＞ηB＞ηC C.ηA＜ηC＜ηB D.ηC＜ηA＜ηB A 机械效率η＝＝＝，重物挂在A点，则重物被提升的高度hA＝0.1 m，该过程做的有用功W有A＝GhA，杠杆重心提升的高度hB，由几何关系可知，hA＜hB，额外功W额A＝G杆hB；重物挂在B点，则重物被提升的高度h'B＝0.2 m，该过程 做的有用功W有B＝Gh'B，杠杆重心提升的 高度亦为h'B＝0.2 m，额外功W额B＝G杆h'B。 则＝，＝，则＝＝×＝＞1，由机械效率推导式η＝，可得ηA＜ηB。 重物挂在C点，则重物被提升的高度hC＝0.3 m，该过程做的有用功W有C＝GhC，杠杆重心提升的高度h″B，由几何关系可知，h″B＜hC，额外功W额C＝G杆h″B。则＝，则＝＝×＝＜1，由机械效率推导式η＝可得， ηB＜ηC，综上可得ηA＜ηB＜ηC。 功、功率和机械效率的综合计算 8 【例12】两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是(　　) A.A是定滑轮，B是动滑轮 B.拉力F做的功为5 J C.拉力F的功率为1.8 W D.滑轮组的机械效率为90％ D A滑轮随物体一起运动，为动滑轮；B滑轮的轴固定不动，为定滑轮。由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2s物＝2×1 m＝2 m，拉力做的功W总＝Fs＝5 N×2 m＝10 J；拉力做功的功率P＝＝＝2 W；拉力做的有用功W有用＝F拉s物＝fs物＝9 N×1 m＝9 J，滑轮组的机械效率η＝＝＝90％。 【例13】(2025·遂宁)我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图乙所示的装置(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。 甲 乙 (1)求绳子自由端移动的速度。 甲 乙 0.4 m/s 由图可知此滑轮组n＝2，矿石上升的高度h＝2 m，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2 m＝4 m， 已知时间t＝10 s，绳子自由端移动的速度v＝＝＝0.4 m/s。 甲 乙 (2)求此滑轮组的机械效率。 甲 乙 87.5％ 矿石质量m矿＝70 kg，g取10 N/kg，则G矿＝m矿g＝70 kg×10 N/kg＝700 N， 矿石上升的高度h＝2 m，所以W有 ＝G矿h＝700 N×2 m＝1 400 J， 拉力F＝400 N，s＝4 m，所以W总 ＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J， 机械效率η＝＝＝87.5％。 甲 乙 (3)若工作时矿工双脚与地面接触面积为400 cm2，求他对水平地面的压强大小。 甲 乙 5 000 Pa 矿工质量m人＝60 kg，g取10 N/kg，则G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N， 矿工对地面的压力F压＝G人－F＝ 600 N－400 N＝200 N， 已知矿工双脚与地面接触面积S＝ 400 cm2＝0.04 m2， 他对水平地面的压强p＝＝＝5 000 Pa。 甲 乙 第十二章 简单机械 基础训练 知识回顾 考点分析 素养提升 1.下列工具中，属于省力杠杆的是(　　) A.筷子 B.钓鱼竿 C.羊角锤 D.天平 C 2.如图所示，用剪刀将一张纸缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是(　　) A.l阻不变，F动变大 B.l阻不变，F动不变 C.l阻变大，F动变大 D.l阻变大，F动不变 C 3.如图所示，停放自行车时，若要从A、B、C、D四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起，其中最省力的点是(　　) A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 D 4.如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则力F将(　　) A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.保持不变 D.先变小，后变大 B 5.小华发现一只虫子在长50 cm、质量为10 g的刻度尺上向右爬行，他将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23 cm，如图所示。当虫子爬行到距刻度尺右端3 cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约为(刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度)(　　) A.1 g B.3 g C.7 g D.10 g A 6.(2024·无锡)如图所示，用滑轮组匀速提升重为200 N的物体，拉力F为125 N，物体升高的高度为4 m，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法中正确的是(　　) A.总功为800 J B.动滑轮重为5 N C.绳端移动的距离为4 m D.滑轮组的机械效率为80％ D 7.(2025·眉山)“探究杠杆的平衡条件”实验中，杠杆在水平位置平衡，如图所示。下列操作能使杠杆在水平位置保持平衡的是(　　) A.同时将左右两侧的钩码取下一个 B.将A、B两处所挂的钩码交换位置 C.将右侧钩码取下一个，左侧钩码 向支点移动一格 D.将左侧钩码向支点移动两格，右侧钩码向支点移动三格 D 8.(2025·云南)《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置，其简化模型如图所示，O为支点，lOM∶lON＝1∶2，M端用绳子悬挂重200 N的物体，在N端用竖直向下的拉力在1 s内使物体缓慢上升了0.5 m，忽略杠杆和绳的自重。下列说法正确的是(　　) A.该杠杆是费力杠杆 B.杠杆在水平位置平衡时，N端受到的拉力 大小为400 N C.M端绳子拉力对物体做功为100 J D.M端绳子拉力对物体做功的功率为50 W C 9.(2024·武威)将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为　　N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为　　　N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦) 20 40 10.(2025·安徽)图甲所示为自行车的手闸，将其OAB部分简化为如图乙所示的杠杆，忽略杠杆自身的重力，当杠杆平衡时，施加在B点的动力F1＝15 N，测得l1＝12 cm，l2＝4 cm，则阻力F2＝　　N。 甲 乙 45 11.(1)如图甲所示，请分别画出F1、F2、F3的力臂。 (2)如图乙所示，用一个作用在C点的外力F，抬起此书桌。要使外力最小，请画出外力F的方向，并作出F的力臂。 甲 乙 略 12.在测量滑轮组的机械效率实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下： 实验次序 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 1 3 0.1 2.0 0.3 50％ 2 6 0.1 ① 0.3 ② (1)实验中要竖直向上　　　拉动弹簧测力计，使物体升高。 匀速 (2)图乙中弹簧测力计的示数为　　N，表格中②处数据应为　　　　。 实验次序 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 1 3 0.1 2.0 0.3 50％ 2 6 0.1 ① 0.3 ② 3.2 62.5％ (3)如图丙所示，将滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率　　 (填“变大”“不变”或“变小”)。 不变 13.(2024·绥化)质量为40 kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是800 cm2。如图所示，工人用250 N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3 m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2 m/s。g取10 N/kg。 (1)求货物静止在水平地面上时，对地面的压强。 (2)求工人用滑轮组提升货物时做功的功率。 5×103 Pa 100 W (3)滑轮组的机械效率。 (4)为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 80％ ①增加所提升的物重。　②减轻动滑轮重。 第十二章 简单机械 基础训练 知识回顾 考点分析 素养提升 1.如图所示，每个钩码的质量为50 g，在匀质杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么 (　　) A.杠杆仍水平平衡 B.杠杆的左边向下倾斜 C.杠杆的右边向下倾斜 D.将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡 C 2.(2024·广州)如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 甲 乙 (1)B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B点时，A点受到的支持力最小，请说明理由：　　　　　　　 . 　　 　 。若衣服重为3.6 N，则支持力最小值为　 N。 (2)请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。 甲 乙 同一件衣服挂在B点时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小 4 如图所示 3.(2025·泸州)小兴学习了简单机械后，设计了如图所示的装置，粗糙斜面长1 m、高0.5 m，滑轮组位于斜面顶端，不计绳重、滑轮重、滑轮的摩擦，各段绳子均与斜面平行。她把重为24 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，用时10 s，弹簧测力计示数为5 N，则对物体做的有用功为 　　J，绳子末端拉力做功功率为　　W，物体受到斜面的摩擦力大小为 　　N。 12 1.5 3 4.(2024·湖南)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验，实验室提供了如图所示杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。 甲 乙 (1)如图甲所示，实验开始前，应向　　端调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；挂上钩码后，每次都要让杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于直接读取　　　　　　。 右 力臂的大小 (2)小明取2个钩码，挂在支点左侧某处，再取4个钩码挂在支点的　 侧进行实验，使杠杆在水平位置平衡后，记录下数据。 甲 乙 右 (3)完成三次实验后分析数据，他们得出了杠杆的平衡条件。下表主要呈现了第3次实验数据。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 … … … … 2 … … … … 3 2.5 20.0 2.0 25.0 小明在第3次实验的基础上，在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为3.5 N，如图乙所示，但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验，她应该通过　　　 . 　 . . . . . . . ，使杠杆再次在水平位置 平衡(请结合具体数据进行说明，可保留一位小数)。 乙 根据题意可知，第四次实验动力F1＝3.5 N，若动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，用剩下的钩码无法使得杠杆在水平位置平衡，从而完成不了实验。由此可知，需要改变动力臂的大小，由于第三次实验的阻力臂是25.0 cm，所以第四次实验的阻力臂可为25.0 cm，当阻力F2＝1.5 N时，根据杠杆平衡条件可得F2×l2＝F1×l1，即1.5 N×25.0 cm＝3.5 N×l1，解得此时的动力臂l1≈10.7 cm，即她可 以通过调节左侧钩码的位置大约为10.7 cm，右侧 钩码数量为3个，右侧钩码的位置为25.0 cm，使杠 杆再次在水平位置平衡。 $