专题05 简单机械（专项训练）物理人教版八年级下册期末复习

**基本信息** 以“概念-实验-应用”为主线，构建“知识梳理-方法提炼-分层训练”三维体系，融合科学思维与探究能力培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识梳理|12个知识点|杠杆力臂作图三步法、机械效率万能公式、最小动力极值原理|从杠杆五要素→平衡条件→生活应用，滑轮组绕线与机械效率计算层层递进| |方法技巧|6类核心方法+12个易错点|动力阻力方向判断、奇动偶定绕线法则、效率影响因素分析|通过对比表格（杠杆分类/机械效率比较）建立知识关联| |巩固训练|11题型52题|实验误差分析、动态杠杆平衡判断、多机械综合计算|覆盖选择/填空/实验/计算，典例含2023-2024最新考题|

专题05简单机械（答案版） 【巩固训练】 题型一 杠杆概念理解（单选题3小题，填空2小题，共5小题） 1．【答案】 杠杆平衡条件（或杠杆原理） 力 作用线 一定 一定 2．【答案】 OC OB 3．【答案】A 4．【答案】C 5．【答案】A 题型二 杠杆平衡条件及应用（共6小题） 1．【答案】 有可能 F1 使杠杆顺时针转动，使杠杆逆时针转动 ＜ 2．【答案】 乙 甲 3.【答案】(1)左 (2) 1 15.0cm (3) (4)增大 4.【答案】D 5．【答案】D 题型三 生活中的杠杆（共5小题）图11-7 1．【答案】 省力 摩擦 2．【答案】 ＜ ＞ 费力 3．【答案】 10 省力 4．【答案】B 5．【答案】C 题型四 杠杆中的最小动力问题（共3小题） 1.【答案】 B 图11-10 2.【答案】 b 100 3.【答案】 平衡 省力 题型五 定滑轮与动滑轮（共5小题） 1．【答案】A 2．【答案】B 3.【答案】A 4.【答案】BD 5.【答案】省力 变大 题型六滑轮组（共4小题） 1.【答案】C 2．【答案】C 3．【答案】D 4.【答案】B 题型七含有其他简单机械综合应用（共4小题） 1．【答案】D 2．【答案】A 3．【答案】B 4.【答案】AB 题型八 功、功率、三种功的概念及机械效率理解应用 （1-7单选，8-10多选，11-15填空，共15小题） 1．【答案】BC 2．【答案】A 3．【答案】D 4．【答案】BC 5．【答案】A 6．【答案】D 7．【答案】B 8.【答案】BC 9．【答案】CD 10．【答案】BD 11．【答案】 70% 额外 12．【答案】 匀速 75 13．【答案】 2000 900 小于 14．【答案】 20 90% 15.【答案】 80% 10 题型十 滑轮组和斜面的机械效率实验（共 2题） 1．【答案】(1) (2)78.4% (3)物体越重，滑轮组机械效率越高 (4)随所挂的钩码变重，绳子与滑轮间的摩擦力变大了 2．【答案】(1) 右 力臂 (2) 1.6 83.3 重力越大 变大 (3) 减小接触面的粗糙程度 0.2 题型十一 机械效率、动滑轮重及功率计算题（注意答题规范性，共2小题） 1．【答案】(1)165W (2)90.9% 2．【答案】（1）4N；（2）48J；（3）83.3% 3．【答案】(1)450N (2)75% 【综合训练】 一、选择题（1-14单选，第15题多选，15道题） 1．【答案】C 2．【答案】D 3．【答案】D 4．【答案】C 5．【答案】D 6．【答案】C 7．【答案】B 8．【答案】B 9．【答案】D 10．【答案】B 11．【答案】A 12．【答案】C 13．【答案】D 14．【答案】B 15．【答案】AC 二、填空题（共14道题） 1．【答案】 费力 远离 2．【答案】 不是 3.【答案】 D 150 变大 4．【答案】 定 动 省 力 5．【答案】 动 变大 6．【答案】 = 7．【答案】 630 70% 8.【答案】 1.8 1 90% 杠杆自身的重力 9．【答案】 有用 额外 10．【答案】 11．【答案】 等臂 200 不变 12．【答案】右 13．【答案】 10 4 14．【答案】 60 33 三、实验题（共3道题） 1．【答案】(1) 乙 是 (2)便于测量力臂 (3) 寻找普遍规律，避免实验偶然性 (4) 3:2 顺时针 (5)近 2.【答案】(1)70.6% (2)0 (3)陡 3.【答案】 (1)80.0% 【详解】如图所示 (2)越高 (3)重力不同的滑轮 4、 作图题（3道题） 1.【答案】 费力 2．[答案]如图所示图11-15 3.[答案]如图所示 五、计算题（共2道题） 1．【答案】(1)400N (2)200J (3)300J，66.7％ (4)25N 2.【答案】(1)800J (2)80% (3)100W 3．【答案】(1) (2)2400J (3)40W 六．综合题 1．【答案】(1)杠杆 (2)100/ (3)0和100g之间分为50等份，每一等份表示2g，依次标上相应刻度和数字 (4)秤砣一侧对杠杆施加动力，重物一侧对杠杆施加阻力，增大杆秤的量程，是增大杠杆受到的阻力，根据杠杆平衡条件可知，如果阻力臂不变，阻力增大，则应增大动力或增大动力臂，即增加秤砣的质量或更换更长的木制筷子；根据杠杆平衡条件可知，也可以在动力臂与阻力臂之和不变时，增大动力臂，减小阻力臂（让提钮C适当靠近A点），这样的话对同样的秤砣，重物相对变大，也可以实现目的。 1 / 1 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 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 $ 专题05简单机械（原卷版） 目录 【知识梳理】····························································································1 知识点 1 杠杆的概念··················································································1 知识点 2探究杠杆平衡条件实验···················································································2 知识点 3 生活中的杠杆·························································································· 2 知识点 4 杠杆平衡条件的应用---制作简易杆秤····························································· 3 知识点5定滑轮与动滑轮········································································3 知识点 6滑轮组········································································································4 知识点 7 定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点比较表···························································4 知识点 8其他简单机械····················································································5 知识点 9 机械效率··············································································5 知识点10滑轮组机械效率实验····································································6 知识点11常见简单机械的机械效率比较表········································································6 知识点12简单机械机械效率的计算······································································6 【方法技巧】··························································································7 核心解题方法············································································································7 典型习题+易错题点梳理························································································ ·8 示例应用················································································································10 【巩固训练】···························································································12 【综合训练】····························································································28 【知识梳理】 知识点 1 杠杆的概念（理解动力和阻力在力的方向上的转动方向效果） 1.杠杆：1．定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕着 转动，这根硬棒就叫作杠杆。杠杆可以是各种形状的。“硬”是指不考虑发生形变，是理想情况。所以杠杆是一种理想模型。理想模型是人们分析物理问题的基础。 2.五要素： 支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 支 点：杠杆可以绕其转动的点o。 动 力：使杠杆转动的力F1。 阻 力：阻碍杠杆转动的力F2。 动力臂：从支点o到动力F1作用线的距离l1。 阻力臂：从支点O 到阻力F2作用线的距离l2。 3.杠杆力臂作图步骤 ①确定支点：找出杠杆绕着转动的固定点O； ②画力的作用线：找出动力F1、阻力F2，做出力的作用线，（如需延长则需用虚线） ③画力臂：从支点O向力的作用线作垂线，用两端带有箭头的直线表示力臂，并用符号l1和l2分别标注动力臂和阻力臂。 L2 L1 B F2 o F1 A 动力和阻力的方向可能相同，也可能相反，其中一个力的作用使杠杆顺时针旋转，另外一个力的作用效果使杠杆逆时针旋转，使杠杆转动的效果一定 。 知识点 2 探究杠杆平衡条件实验 实验需注意问题： (1）实验前若发现杠杆左端高右端低，应如何调节？ 。 (2）为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 。 (3）为什么要调节杠杆在水平位置平衡？这样做的目的是排除 对杠杆平衡的影响。 (4）实验中改变钩码的个数或位置进行多次实验的目的？ ； （5）实验结论：杠杆平衡条件： 比例式： 这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。 知识点 3 生活中的杠杆： 1.杠杆分类与应用 类型 力臂关系 力的关系 特点 实例 省力杠杆 l1 > l2 F1 < F2 省力、费距离 撬棒、羊角锤、扳手、 钢丝钳、瓶起子、拉杆箱 费力杠杆 l1 ＜ l2 F1 ＞ F2 费力、省距离 钓鱼竿、筷子、船桨、食品夹、镊子、理发剪刀 等臂杠杆 l1 ＝ l2 F1 ＝ F2 不省力不费力、 不省距离不费距离 天平、定滑轮、跷跷板 知识点 4杠杆平衡条件的应用---制作简易杆秤 1. 杆秤原理及分析：是我国度量衡“三大件尺斗秤”的重要组成部分，它是用来称量 的工具。支点：提纽所在位置；阻力：物体重力；阻力臂：支点到秤盘距离（固定）动力：秤砣重力；动力臂：支点到秤砣距离（可调）。 (1）“秤砣虽小压千斤”说明使用时杆秤相当于  杠杆。 （2）它的工作原理是什么？工作原理是 。 平衡时：F1×L1＝F2×L2 m物gL物＝m砣gL砣 m物L物＝m砣L砣 (3）如何检验自制杆秤的准确性？①减小秤砣的质量②增大提钮与秤盘的距离③保持杆秤的平直 (4）想一想：怎样增大杆秤的最大秤量？①增加秤砣的质量 ②减小提纽与秤盘的距离 ③增加秤杆的长度（增大秤砣的力臂） 知识点 5定滑轮与动滑轮 （1）工作时，轴固定不动的滑轮，叫作         滑轮； 定滑轮特点：不能    ，但可以改变   定滑轮实质是支点在轴心 的 杠杆。 如果不计绳重及摩擦，使用定滑轮时，各个方向拉力大小 ； 距离速度关系：F = 、 S = 、v绳 = （2）动滑轮：工作时轴随被吊物体一起运动的滑轮，叫作       滑轮。 动滑轮的实质：动力臂为阻力臂 倍的 杠杆。 动滑轮的特点：使用动滑轮可以          ， 距离，但不可以改变       ， 使用动滑轮时，力距离速度关系： F= （当不计动滑轮重、绳重、摩擦） F = （G 物+G动）（不计绳重及摩擦） S = 、v绳 = 知识点 6滑轮组（核心知识点也是考查重点） （1）把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成    。利用它不仅可以 可以     ，还可以    ，一定费距离，用较小的力提升较重的物体。 （2）滑轮组的特点：如果忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦，用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，那么绳子自由端的拉力就是物重的    ；表达式是：F=   ，如动滑轮重不能忽略则  F =   。 （3）滑轮组绕线方法---奇动偶定原理：使用滑轮组时，直接承担重物的绳子段数为。若为偶数时，则绳子的固定端挂在         滑轮上；若为奇数时，则绳子的固定端挂在         滑轮上。 （4）使用滑轮组提起重物时，动滑轮被几股绳子吊起，绳子自由端通过的距离S是物体上升高度h的几倍。 即： s= 所用时间相同，即可推出绳端和物体速度的关系 ： v绳 = （5）归纳公式： ①拉力关系(考虑绳重和动滑轮重及摩擦)：F=G总 /n（G总 = G物 + G动） ②距离关系：s= (s：绳端移动距 / h：物体移动距) ③速度关系：v绳 = (v绳：绳端移动距速度/ v物：物体移动距) ④拉力的功率：P= = 知识点7定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点比较表： 类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 轴固定不动的滑轮 轴随物体一起运动的滑轮 承担物重的绳子段数 绳端拉力与物体重力的关系忽略摩擦、绳重） ） （G+G动 ） 绳端移动距离与重物上升高度的关系 实质 等臂杠杆 省力杠杆 省力杠杆 特点 不省力，但可以改变  力的方向     省力，但费距离，不能改变力的方 既可以省力 ，又可以改变力的方向 知识点8其他简单机械： （1）斜面（如图所示）：一种费距离但能         力的简单机械。如：盘山公路、螺丝钉、楼梯、坡道。，，斜面高度及摩擦力一定时，斜面越缓，越        ． （2）轮轴：如图所示，螺丝刀实质是一个      （选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”）；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          （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 知识点9 机械效率： （一）定义：物理学中，将   跟  的比值叫作机械效率，用      表示。 （二）计算公式：            其中： 表示有用功，指为完成某项任务而   的功； 表示额外功，指使用机械时，并非我们需要但又  的功； 表示总功，指有用功和额外功之和。 （4）动力对机械做的所有功叫总功，用W总表示。是有用功与额外功的 ，即W总 = （5）注意：使用机械时，额外功不可能为0，所以有用功总是 总功，因此机械效率总是       ；机械效率通常用百分数表示。大量实验表明：W总>W有用，使用任何机械都不能省功。 四）提高滑轮组机械效率的方法 改进机械结构，使它更合理，更轻巧（减少机械  ）； 使用时要经常保养、定时润滑（减小机械间的      ）； 同一机械，  物重。 知识点10滑轮组机械效率实验 【实验思路】 ①测量滑轮组的机械效率，需要测量滑轮组工作时的有用功和总功。然后求出二者的比值。 ②需要测量的物理量：钩码重G物、钩码上升高度h、拉力F、绳自由端移动距离s。 【实验器材】 钩码、刻度尺、弹簧测力计、滑轮、细线、粘钩。 【实验方法】控制变量法 【实验结论】 ①滑轮组机械效率，与被提升的 ，物重越 ，机械效率越 ； ②与动滑轮的重有关，动滑轮 ，机械效率越 ； ③与摩擦阻力有关，摩擦阻力越大，效率越 （克服摩擦消耗额外功）； ④机械效率还与机械装置本身有关，与其结构、自身的重力以及润滑程度都有关系； ⑤与物体上升高度 。 提高机械的效率的主要方法： ①改进结构，使机械更合理、更轻便。 ②经常保养，使机械保持良好的运行状态。 ③在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力。 知识点11常见简单机械的机械效率比较表 简单机械 定滑轮 动滑轮、滑轮组 斜面 图示 有用功 Gh  （表示物体重力，单位是；表示物体上升高度，单位是表示， 是有用功，单位是） 总功   Fs   表示拉力，单位是；表示拉力移动的距离，单位是；，表示承担动滑轮的绳子段数；表示总功，单位是． 机械效率 知识点12简单机械机械效率的计算 （1）竖直滑轮组提升物体 利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。 η===(万能公式） η===(不计绳重和摩擦） 当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。 (2)水平滑轮组 η=== （3）斜面的机械效率： 　　用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度，f 为物体与斜面间的摩擦力。 总功：W总=Fl；额外功：W额外=fl ；有用功：W有用 =Gh； W总=W有用+W额外 得：Fl=Gh+fl 得 f= Fl−Gh/lη== 斜面机械效率： （4）杠杆的机械效率： 如果不计摩擦，有用功等于克服物体重力做的有用功，即W有用=Gh，额外功等于克服杠杆自身重力做的功；拉力做的总功等于克服物体重力做的有用功和克服杠杆自身重力做的额外功之和。拉力做的功即为总功。W总=W有用+W额外=Fs W额外=G机械×h重心（注意是杠杆重心移动的高度）。 利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，s为动力作用点移动的距离。 有用功：W有用 =Gh 总功：W总=Fs,η== 【方法技巧】核心解题方法 1.动力和阻力的方向辨析： 如图12.1所示，支点在一端，两个力反向趋势，如图12.2所示支点在中间某位置，两个力同向。 F1 F2 F1 F2 B O A O 图12.1 图12.2 方法总结：以剪力为例，说说人们什么时候选用费力杠杆？什么情况下选择省力杠杆？当阻力比较大时，为了省力，人们会选用省力杠杆；手工剪 费力杠杆 当阻力比较小时，为了省距离，人们会选用费力杠杆。 铁皮剪 手工剪 理发剪 手术剪 修枝剪 手工剪 费力杠杆 省力杠杆 2：杠杆最小动力问题 最小力条件：力臂最大，最大力臂 = 支点到杠杆最远端点连线，力垂直于最长力臂时力最小。 避坑：很多同学随便垂直杠杆，不是最长臂，力不是最小。 典型习题： 1.ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 【答案】 【详解】根据杠杆平衡条件可知，当阻力（重物的拉力）和阻力臂固定时，动力臂越长，动力越小，因此要找最长动力臂得到最小力。 本题中硬棒绕固定点A转动，A为支点，杠杆上离A最远的点是C点，因此最长动力臂就是A到C的连线AC；重物G使杠杆绕A顺时针转动，动力需要阻碍杠杆转动，因此在C点作垂直于AC、斜向上方的力，就是所求的最小力F。 3.机械效率通用解题核心思路： （1）避错：1.只数动滑轮上的绳子；最后一段从定滑轮出去不算 n。2.区分好v绳和v物，二者差n倍。 有用功（目的功）：提升物体：(W有用=G物h)；水平拉物体：(W有用=fs物） 总功（机械实际做功）：(W总=Fs) s是绳子自由端移动的距离，。 额外功：(W额外=W总-W有用） 滑轮组额外功来源：动滑轮重力、绳重、摩擦。 机械效率： 推导变形（滑轮组提升重物）： 不计绳重摩擦：( ） （2）通用解题步骤（万能流程） 先判机械类型：杠杆 / 定动滑轮 / 滑轮组 / 斜面 提取已知量：(G、h、F、s、G动、L1、L2、f） 找隐含关系：、力臂垂直、距离高度关系 分清有用功、总功，代入效率公式 单位统一：力 N、距离 m、功 J。 易错点梳理： 易错 1：杠杆平衡是静止 / 匀速转动，不是必须水平静止；力臂可以为 0：力作用线过支点，此时力无法转动杠杆 易错 2力臂判断（最易错题）力臂 = 支点→力的作用线的垂线段，不是支点到作用点连线 例如：画出斜向下拉杠杆时拉力力臂，很多同学易错：把支点到力作用点距离当作力臂。 考题：用竖直向上力和倾斜向上力撬石块，两次力大小？ 答案：倾斜拉动力臂变短，拉力变大。 易错 3：杠杆动态变化问题 例如：杠杆从水平位置缓慢竖直抬起，动力始终竖直向上，拉力大小？ A 变大 B 变小 C 不变错解：认为力臂变化拉力变；正解：阻力、动力比值不变，拉力不变。 易错 4：最小力画法 例如：杠杆上定点 A，施加最小力？ 易错：随便找方向；正解：支点到 A 连线为最长力臂，力垂直连线时最小。 易错 5：机械效率误区：省力就效率高，机械效率和功率混淆 逻辑错误：省力多少和效率无关，功率也和机械效率无关。 动滑轮越重，额外功越多，效率越低；同一滑轮组，物重越大效率越高 避坑：效率只看有用功占总功的份额，是比例数且总小于1，省力是力的大小，两码事；功率指做功的快慢。 易错6：斜面计算忘记摩擦额外功 不计摩擦：；有摩擦：拉力做功既要抬重物又要克服摩擦. 错解直接，算出拉力偏小；避坑：求摩擦力必须用(W额=fL=W总-W有) 示例应用： 【典例分析】 1.下列实例中的工具属于省力杠杆的有；属于费力杠杆的有；属于等臂杠杆的有。 用天平称量物品  用钓鱼竿钓鱼    用羊角锤撬钉子用筷子夹取食物    用铡刀铡断草料    用定滑轮拉起重物扳手拧螺母；镊子夹药棉花；拉杆箱用食品夹夹菜动滑轮提升重物；船桨划水前行理发剪刀剪树枝剪刀起子开启瓶盖老虎钳剪断铁丝核桃夹夹碎核桃其中属于省力杠杆的是 ③⑤⑦⑨⑪⑭⑮⑯⑰；属于费力杠杆的有 ②④⑧⑩⑫⑬ 属于等臂杠杆的是  ①⑥ 。（均选填序号） 2.某组同学利用轻质小木棒、一节号干电池、蛋糕纸盘、细线、记号笔等制作了一个有两支提纽的简易杆秤，如图所示。 （1）我们常说“秤砣虽小压千斤”这句话，可知杆秤相当于一个 省力    杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”）； （2）在图中，若用质量更大的号干电池替换号干电池作为秤砣，则杆秤所能称量物体的最大质量  增大（选填“减小”“不变”或“增大”）； （3）在图中，使用提纽    1（选填“”或“”）时，杆秤所能称量物体的最大质量更大。 3.（23-24九年级上·广西南宁·开学考试）如图所示，开瓶器（不计自重）开启瓶盖时可抽象为一杠杆。下图中能正确表示它的工作示意图的是（　　） A． B．C． D． 【答案】B 【知识点】力和力臂的作图 【详解】用开瓶器开启瓶盖时，支点是开瓶器前端与瓶盖的接触点，即图中杠杆的左端O，阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力F2，动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力F1。因为动力臂大于阻力臂，所以开瓶器为省力杠杆。 故选B。 3.如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=100N（不计绳重、滑轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升4m。下列说法中正确的是（    ） A．F甲=100N，并向上移动8m B．F甲=100N，并向上移动4m C．F乙=100N，并向上移动2m D．F乙=200N，并向上移动2m 【答案】D 【知识点】动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、动滑轮的概念、实质及特点 【详解】AB． 甲是普通动滑轮，不计绳重、滑轮重和摩擦时，拉力 拉力移动的距离，故AB错误； CD．对乙滑轮受力分析可得 该用法费两倍的力，省一半距离，物体提升4m时，拉力向上移动的距离，故C错误，D正确。 故选D。 4.用如图所示的滑轮组提升重物，拉力F=200N，物体重G=300N，在5s内将物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦，则（　　） A．对物体做的有用功为500J B．拉力的功率为80W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大提升重物的高度，能提高该滑轮组的机械效率 【答案】C 【知识点】P=W/t、机械效率的简单计算、有用功和额外功、影响机械效率大小的因素 【详解】A．对物体所做的有用功 故A不符合题意； B．拉力所做的总功 则拉力的功率为 故B不符合题意； C．滑轮组的机械效率为 故C符合题意； D．因为不计绳重和摩擦，滑轮组的效率 故滑轮组的机械效率与重物的上升高度无关，故D不符合题意。 故选C。 【巩固训练】 题型一 杠杆概念理解（单选题3小题，填空2小题，共5小题） 1．古希腊学者阿基米德曾说过：“假如给我一个支点，我就能撬动地球！”他此言依据的原理是________。所谓杠杆就是指在________的作用下绕一固定点转动的硬棒，从支点到力的________的距离叫做力臂。使用杠杆时，支点________在杠杆上，力臂________和力的作用线垂直（后面两空均选填“一定”或“不一定”）。 2．如图所示，O点为杠杆的支点，拉力F作用在杠杆的A点，重物G悬挂在杠杆的B点，则动力臂为______，阻力臂为______。（均选填“OB”“OA”“OC”或“AB”） 3．下列关于杠杆的说法正确的是（　　） A．杠杆可以是直的，也可以是弯曲的 B．力臂一定在杠杆上 C．杠杆不一定是硬棒 D．力臂不一定和力的作用线垂直 4．如图所示，动力的力臂的画法中，正确的是（　　） A． B． C． D． 5．024年6月16日济南明湖龙舟文化节暨第二十三届明湖龙舟邀请赛在大明湖风景区举办，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（　　） A． B． C． D． 题型二 杠杆平衡条件及应用（共6小题） 1．如图所示，以O为支点的轻质杠杆原处于水平静止状态，现同时施加大小不相等的力、，此时杠杆______（选填“有可能”或“没可能”）保持平衡，依据是__________________________。在图中画出两个力的力臂、__________，根据________________可得，______（选填“＜”“＝”或“＞”）。 2．如图所示为两人抬运货物的情景。若以甲对杆的力为动力，货物对杆的力为阻力，则支点为________；若要使甲受到的压力变大，则应将货物沿杆向________移动。（均选填“甲”“乙”） 3.实验题：某实验小组做“探究杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验前，若杠杆静止时的位置如图甲所示，则需要将杠杆左端的螺母向___________调节，使杠杆在水平位置平衡。 (2)实验操作中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码（每个钩码所受重力均为），移动钩码位置，使杠杆重新水平平衡，如图乙所示，施加在杠杆右侧的力为，读出其对应的力臂为，施加在杠杆左侧的力为___________，读出其对应的力臂为___________。 (3)改变和，相应调节和，再做几次实验，分析记录的数据得到杠杆的平衡条件是___________。 (4)用木棒撬动大石头时，固定支点位置后，如图丙所示，要想用较小的力撬动这块大石头，应将支点到手施力的作用线的距离___________（选填“增大”或“减小”）。 4.如图11-7所示,在处于水平平衡状态的杠杆上A点处挂上4个钩码(每个钩码的质量均为50 g),若使杠杆在水平位置仍保持平衡,作用在杠杆上B点处的力最小为(g 取10 N/kg)(　　) A.15 N B.6 N C.3 N D.1.5 N 图11-7 5．杆秤是我国度量衡三大件（尺、斗、秤）之一，凝聚了丰富的物理智慧。我校小陶子在实践课上制作了一把双秤纽杆秤，其结构如图所示。关于该杆秤，下列判断正确的是（   ） A．杆秤是利用二力平衡原理进行称量的 B．若秤砣磨损，则测量结果会比真实质量偏小 C．与使用秤纽B相比，使用秤纽C时可以增大杆秤的量程 D．即使秤杆粗细不均匀，只要重心位置稳定，其刻度分布仍是均匀的 题型三 生活中的杠杆（共5小题）图11-7 1．利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小________。 2．如图是人用鱼竿钓鱼时的情景，此时，动力臂和阻力臂大小关系是______；由杠杆平衡条件可得______（前两空均选填“＞”“＜”或“＝”）；由此可知鱼竿是______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 3．如图所示，OA＝AB＝10cm，重物G＝20N，要使轻质杠杆平衡，FB＝_____N，此杠杆属于 _____杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 4．在使用下列简单机械时，可以省距离的是（　　） A．羊角锤 B．筷子C．开瓶器 D．老虎钳 5．如图所示，以下器具在使用时属于省力杠杆的是（　　） A．筷子 B．食品夹 C．钢丝钳 D．镊子 题型四 杠杆中的最小动力问题（共3小题） 1.如图11-10所示,要使杠杆处于平衡状态,在A点分别作用的四个力中,最小的是 (　　) A.F1 B.F2 C.F3 D.F4 图11-10 2.利用杠杆投掷石球，如图所示，作用在A点的力沿______方向时最小。如果已知最小力为400N，OA∶AB＝1∶5，则此石球的重力为______N，（不计杠杆自重及摩擦）。 3.用如图所示的杠杆缓慢匀速提升物体时，杠杆_____（选填“平衡”或“不平衡”）。请画出杠杆在图示位置静止时，作用在端的最小力的示意图及其力臂______，此时杠杆是一个_____杠杆。 题型五 定滑轮与动滑轮（共5小题） 1．如图是古人拉绳从井中汲卤制盐的场景，图中的简单机械M属于（　　） A．定滑轮 B．动滑轮 C．斜面 D．滑轮组 2．如图所示，旗杆上有一个滑轮，人们设计这个滑轮的目的是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 3.如图所示，下列简单机械属于费力的是（　　） A．夹取物体的镊子 B．剪铁丝的手钳 C．定滑轮 D．动滑轮 4.（多选）如图12-4所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了5 s,弹簧测力计的示数为8 N,若不计滑轮和绳子之间的摩擦,则物体A受到的摩擦力、绳子自由端移过的距离为(　　) 图12-4 A.8N B.16N C.1m D.2m 5.如图所示的动滑轮实质上是一个_______杠杆。物体重110 N，滑轮重10 N（绳重、摩擦不计），匀速提升重物，自由端匀速竖直向上的拉力F为60N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图4中虚线所示，则拉力将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 题型六滑轮组（共4小题） 1.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是 B．动滑轮的重是 C．物体上升的速度是 D．吊起动滑轮绳子的股数是3 2．利用如图所示的滑轮组匀速提起一个重为30N的物体，不计摩擦及滑轮自重，图中绳子拉力大小不正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   3．用如图所示的滑轮组提升100N的重物，绳子自由端的拉力F为60N，在10s时间内物体被提升2m。若不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则下列说法中错误的是（　　） A．使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向 B．动滑轮的重力为20N C．绳子自由端移动4m D．绳子自由端移动的速度是0.6m/s 4.建筑工地上，工人常使用滑轮组提升重物。如图所示，分别用甲、乙、丙、丁四种方式匀速提升同一重物G（不计绳重、动滑轮重及摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，则下列关系式正确的是（       ） A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F4＜F2=F3＜F1 C．F1＜F4＜F3＜F2 D．F4＞F2=F3＞F1 题型七含有其他简单机械综合应用（共4小题） 1．如图所示，小明用力F把物体沿斜面向上匀速从底端拉到顶端，物体受到的摩擦力为f，则下列说法正确的是（　　） A．物体匀速上升时，动能和重力势能都是变大的 B．物体匀速上升时，机械能总量是不变的 C．物体匀速上升过程是动能全部转化为重力势能 D．物体匀速上升时，拉力F大于物体受到的摩擦力f 2．如图所示，下列简单机械的使用，费力的是（　　） A．船桨 B．动滑轮 C．斜面 D．扳手 3．如图所示，下列示意图符合选项的是（    ） A．图甲所示，用杠杆提升重物时，此时动力最小 B．图乙所示，站在A处用滑轮组提升重物最省力的绕线方法 C．图丙所示，小球静止在墙角处时的受力示意图 D．图丁所示，物体对斜面的压力示意图 4.（多选题）下列几种简单机械相关的说法中，错误的是（　　） A．图甲中OA是阻力臂 B．图乙中的装置可以省一半力 C．图丙中的装置是一种省力杠杆 D．图丁中的汽车方向盘是简单机械中的轮轴 题型八 功、功率、三种功的概念及机械效率理解应用 （1-7单选，8-10多选，11-15填空，共15小题） 1．下列说法中不正确的是（　　） A．省力的机械一定费距离 B．功率大的机器比功率小的机器做功多 C．省距离的机械一定省力 D．功率小的机器比功率大的机器做功慢 2．分别用两种简单机械在相同时间内匀速提升相同重物到相同高度。下列关于它们做功情况的分析，正确的是（　　） A．两种机械做的有用功相同 B．使用乙机械可以省功 C．甲机械的功率大于乙机械的功率 D．两种机械的机械效率相同 3．为了响应国家体重管理的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，用拉力F将重为G的重物匀速竖直提升高度h，下列有关说法正确的是（　　） A．该滑轮是定滑轮，可以省力 B．拉力F的大小等于重物重力G的大小 C．人拉绳子移动的距离为2h D．提升重物做的有用功为Gh 4．如图所示，一架无人机通过动滑轮将重的货物从深的井底拉至井口。若无人机竖直向上匀速飞行的速度为，对绳子的拉力为。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（   ） A．货物拉至井口所需要的时间为 B．动滑轮重 C．无人机拉绳子的拉力做功 D．若无人机重，无人机向上飞行动力的功率为 5．如图所示是简单机械在生活中应用的实例，下列关于这些实例的说法正确的是（　　）       A．此时甲图中的盘山公路属于斜面，可以起到省力的作用 B．忽略绳和滑轮重及摩擦，乙图中绳子自由端的拉力 C．使用丙图中的轮轴门把手，能够省力同时也能省距离 D．丁图中的筷子在使用时可以省功 6．同学家新房装修时，工人师傅在地面与平台间搭一斜木板，平台高3m，木板长5m。工人用400N的拉力将重500N瓷砖沿木板从地面匀速拉上平台，用时50s。忽略空气阻力，此过程中（   ） A．工人所做的有用功为1200J B．工人所做的总功为1500J C．工人做功的功率为30W D．斜面的机械效率为75% 7．工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为1000N的物体，拉力F为600N。物体在10s内提升2m，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是（     ） A．动滑轮的重量为400N B．工人做的有用功为2000J C．提升该物体的机械效率是62.3% D．增大拉绳的速度，滑轮组的机械效率变大 8.两个完全相同的滑轮，分别以图甲和乙两种方式，将重为的同一物体以相同的速度匀速竖直提升，拉力大小分别为和，此过程拉力做功分别为和，滑轮重及摩擦不计，下列关系正确的有（    ） A． B． C． D． 9．如图所示，工作人员正在组装神舟飞船。用右图所示的动滑轮将质量为1.8吨的飞船部件和0.2吨的固定支架在10s内匀速提升4m，动滑轮绳子的拉力为（g取10N/ kg）， 以下分析正确的是（　　） A．飞船部件受到的重力为 B．绳子自由端移动的距离为4m C．绳子拉力的功率为 D．动滑轮的机械效率为72% 10．小晗在回家的途中观察到工人师傅使用斜面往车上搬运货物，如图所示，小晗了解到：工人用沿斜面向上大小为300N的推力将重500N的货物匀速推到斜面顶端用时5s，已知斜面的长度为2m，高度为1m。则下列说法正确的是（　　） A．使用斜面既可以省力，也可以省功 B．工人对货物做功的功率为120W C．货物在斜面上受到的摩擦力为300N D．该斜面的机械效率大约为83.3% 11．某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做___________功。 12．如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，若此时物重为5.4N，不计绳重与摩擦，则滑轮组的机械效率为______%。 13．甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。 14．两个滑轮按如图所示的方式组合，用的拉力拉动绳端使物体匀速直线运动，已知物体与地面间的摩擦力为，则该过程中拉力做的功为___________J；该滑轮组的机械效率为___________。 15.如图所示，有一根质量均匀的杠杆OA，B是OA 的中点。在C处挂重为80N的物体，用25N的竖直向上拉力 F将物体匀速缓慢提升20cm，若拉力F移动的距离为80cm，杠杆的机械效率为______，杠杆的重为________N。（不计摩擦） 题型十 滑轮组和斜面的机械效率实验（共 2题） 1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小文同学利用同一滑轮组进行了四次实验，实验操作正确。（绳重不计，动滑轮重0.8N）实验测得的数据如下表所示： 实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳子自由端拉力F/N 绳子自由端上升距离s/m W有用/J W总/J η 1 2 0.1 1 0.3 0.2 0.30 66.7% 2 4 0.1 1.7 0.3 0.4 0.51 ① 3 6 0.1 2.4 0.3 0.6 0.72 83.3% 4 6 0.2 2.4 0.6 1.2 1.44 83.3% (1)根据表中数据，在下图中画出滑轮组的绕绳方法。 (2)请将表中①补充完整。①_____________。 (3)分析第1、2、3次实验数据可知，使用同一滑轮组提升物体时，______。 (4)小文进一步分析表格中第1、2、3次实验的数据发现，提升相同高度，随着钩码重力的增大，额外功变大。其原因可能是______________。 2．在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。 (1)为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向_______调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量_______； (2)小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。 实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 74.1 2 4 0.1 0.3 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9 ①由图3可知，第2次实验中弹簧测力计示数为_______N； ②由第2次实验中滑轮组的机械效率为_______%（结果保留一位小数）； ③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体_______，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）； (3)小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用_______的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重、斜面长、高，若机械效率，则物体在斜面上受到的摩擦力为_______N。 题型十一 机械效率、动滑轮重及功率计算题（注意答题规范性，共2小题） 1．工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速吊起3m，g取。试求： (1)工人做功的功率； (2)定滑轮的机械效率。 2．如图所示滑轮组，绳重和摩擦均不计，物体重20N，绳端拉力为8N。在拉力的作用下物体以10cm/s的速度匀速上升20s。求： （1）动滑轮重； （2）拉力做的功； （3）该滑轮组的机械效率。    3．杠杆是一种可以让人类突破自身力量极限的简单机械。如下图所示，长，长，张宇同学竖直下压端，重物被竖直匀速顶起，已知重物的质量为。求：（取） (1)若不计杆重和摩擦，上述过程在端施加多大的力。 (2)若实际使用的力，则这个过程的机械效率。 【综合训练】 一、选择题（1-14单选，第15题多选，15道题） 1．如图所示的杠杆处于平衡状态，点为杠杆的支点，则力的力臂为（    ） A． B． C． D． 2．阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理，而我国大约在3000年前就出现了能精准称量的天平。下列物体中，不属于杠杆的是（    ） A．船桨 B．剪刀 C．剪指甲刀 D．茶壶 3．小亮跟着爸爸到河边钓鱼，拉起钓鱼竿时，可以将钓鱼竿看成杠杆，如图所示，下列说法正确的是（    ） A．钓鱼竿在使用时可视作一个省力杠杆 B．左手接触钓鱼竿的位置是钓鱼竿的支点 C．钓鱼竿受到的阻力为鱼的重力 D．若两手间的距离减小了，想要钓起鱼需增加动力 4．如图所示，园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用，下列说法正确的是（　　） A．园艺剪对枝条的压力是阻力 B．在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆 C．把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力 D．把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂 5．下列关于杠杆的说法中，正确的是（   ） A．杠杆一定是直的 B．若作用在杠杆上的动力方向向上时，阻力方向一定向下 C．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置 D．杠杆就是一根在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒 6．筷子是人们普遍使用的餐具。如图所示，将AB这支筷子作为杠杆，O为支点，食指对筷子上M点的压力FM（垂直于筷子）是动力。则（　　） A．阻力臂是MN、动力臂是OM B．阻力是筷子对食物的压力 C．筷子N点受到阻力的方向向上 D．把食物靠近支点放置时，阻力臂和动力臂都变小 7．小梦在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代右侧的钩码继续探究，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．弹簧测力计拉力的力臂为OC B．弹簧测力计取代钩码目的是便于正确认识力臂 C．多次实验目的是为了减小误差 D．弹簧测力计的拉力方向改变拉力大小一定不变 8．如图所示，旗杆上有一个滑轮，人们设计这个滑轮的目的是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 9．图为搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力为1000N（车架所受重力忽略不计），抬起把手时，此独轮车相当于一个杠杆，车厢和砖头受到的重力是杠杆的阻力。下列关于独轮车的使用，分析正确的是（　　） A．独轮车把手有花纹是为了减小摩擦 B．此独轮车相当于一个费力杠杆 C．抬起独轮车，手握在把手末端A点时最费力 D．人手在点施加竖直向上大小为250N的力时，可以抬起独轮车 10．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等。如果在杠杆两侧钩码下端各增加一个质量相等的钩码，杠杆（　　） A．右端下沉 B．左端下沉 C．仍然平衡 D．无法判断 11．下列各种机械中，不省力的机械是（　　） A．旗杆顶定滑轮 B．动滑轮 C．钢丝钳 D．斜面 12．如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是 B．动滑轮的重是 C．物体上升的速度是 D．吊起动滑轮绳子的股数是3 13．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　） A．A、B均静止 B．无法确定A、B的运动情况 C．A上升 D．A下降 14．小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（　　） A．只能选丁 B．只能选丙和丁 C．只能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选 15．（多选）如图所示，小红用滑轮把物体提升4m，物体的重力为160N，动滑轮的重力为20N，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　） A．使用该滑轮可以省力 B．绳子自由端移动的距离为4m C．拉力的大小为90N D．动滑轮的机械效率为80% 二、填空题（共14道题） 1．古代科技著作《天工开物》中记载的捣米的“舂”，是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。如图所示，当脚用力向下踩舂时，舂属于__________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，要想更省力，使用舂捣米时脚踩点应该__________（选填“靠近”或“远离”）O点。 2．杠杆可绕固定点O在竖直平面内转动，且自重不计，在A点施加不同方向的力F使杠杆始终保持如图位置平衡。当F竖直向上拉时，请作出F的力臂________，此时的力___________（选填“是”或“不是”）最小的。 3.如图所示一轻质杠杆，AB=BC=CD，在A点悬挂重物G，杠杆在竖直向上力F的作用下处于水平平衡，则杠杆的支点可能在杠杆上的______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）点，当G=50 N时，F的大小为______N。若使F沿顺时针方向缓慢旋转到虚线位置，杠杆始终水平平衡，力F的大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 4．把__________滑轮和__________滑轮组合在一起，组成滑轮组。使用滑轮组可以__________力，也可以改变__________的方向。 5．工人师傅用如图所示的装置提升货物。该装置为__________滑轮。若保持该装置不变，增大被提升货物的重量，该装置的机械效率将__________（选填“变大”“变小”或“保持不变”）。 6．如图所示，加在绳子末端的力与滑轮所提重物的重力之间的关系是（不计滑轮与绳子的重，不计摩擦）。①___________（选填“>”“=”或“<”）；②___________；③___________。 7．如图所示，在100 N的水平拉力F作用下物体沿水平地面向左匀速直线运动了3 m，物体与地面间的滑动摩擦力为210 N，则滑动摩擦力做功大小为__________J；滑轮组的机械效率为__________。 8.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体在2s内，缓慢升高0.1m，拉力F大小始终不变为8N，拉力移动的距离为0.25m，有用功为________J，拉力所做的功的功率为________W，杠杆的机械效率为________，影响杠杆机械效率的主要因素为_ 9．如图为《物原》中记载的人们借助辘轳从井中汲水时的情景。用辘轳汲水时，对水做的功是__________功，对水桶做的功是__________功。（均选填“有用”“额外”或“总”） 10．如图所示，用拉力F沿斜面向上把一个重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长为L，高为h，所用时间为t。则拉力F做功的功率为________，该斜面的机械效率为________×100%。（本小题均用题中字母表示） 11．如图所示，小宣同学利用定滑轮提起重力为200N的物体，定滑轮本质上是______杠杆（选填“等臂”“省力”或“费力”），不计绳重和摩擦，则绳子拉力为______N；，他向右行走时，物体匀速上升，绳子拉力F的大小将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．传统文化杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。如图所示，已测得某药材的质量是120g，其中OB=3OA。若不计杆秤自重，接下来要测30g人参片，则需要将秤砣向B点的______（选填“左”或“右”）侧移动。 13．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面匀速运动了2m，用时5s，弹簧测力计的示数为5N，则物体A受到的摩擦力________N，拉力F做功的功率为________W。 14．用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 三、实验题（共3道题） 1．在探究杠杆的平衡条件的实验中（如图）： (1)将装置放在水平桌面上，将平衡螺母向右调节后，杠杆在水平位置平衡。未调节平衡螺母时，杠杆静止时的情况应如图__________（选填“甲”或“乙”）所示，该状态_________平衡状态（选填“是”或“不是”）； (2)同组的小张同学提出疑问：实验时为什么要使杠杆在水平位置平衡？你认为这样做的好处是_________； (3)实验中，应做多次实验，其目的是_________。在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，获得的实验数据如下表，可得出杠杆的平衡条件是_____________； 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 2.5 0.2 2 0.25 2 2 0.15 1.5 0.2 3 1.5 0.4 2 0.3 (4)小组成员用质地均匀的刻度尺制作了简易杠杆，调平后在两边各放置数量不同的完全相同橡皮，如图丙杠杆再次达到平衡，则力臂=_________；两边同时各取走一块橡皮，杠杆将会________（选填“顺时针”或“逆时针”）运动。 (5)凝聚华夏智慧的杆秤是杠杆平衡条件的一个应用，杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成，如图丁所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较_________（选填“近”或“远”）的提纽。 2.斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表： 实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度 机械效率 1 较缓 20 0.2 11 1 2 较陡 20 0.4 14 1 3 最陡 20 0.6 17 1 (1)表格的空白处应该填的数据是______； (2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，物体沿斜面下滑到底端，支持力在这个过程中做功______J； (3)通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越______，机械效率越高。 3.在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想: 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关; 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了3次实验,数据如下表所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 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 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 6.0 0.1 2.5 0.3 图ZT6-5 请你解答如下问题: (1)表格中第3次实验时该滑轮组的机械效率为　　　;根据表中数据在图ZT6-5中画出该滑轮组的绕线方式。  (2)分析表中数据可知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。  (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　　　　　　　　　。  4、 作图题（3道题） 1.如图所示，用轻质杆将一电灯吊起，O点是支点。 （1）请画出动力F1的力臂和阻力F2的示意图______； （2）由图可知该杠杆为__________杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 2．在图11-15中画出使此杠杆在此位置保持静止时施加在杠杆上的最小动力F1,并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。 图11-15 3.建筑工地上,工人师傅将图ZT3-14所示的滑轮装配成最省力的滑轮组,利用它站在地面上向下拉绳提升重物。请在图中画出滑轮组的绕线方式。 图ZT3-14 五、计算题（共2道题） 1．工人利用如图所示的斜面把木箱推到离地面高的平台上，已知木箱的质量为，工人沿着斜面向上推木箱的力为，斜面长为，g取。求： (1)木箱所受到的重力； (2)工人对木箱做的有用功； (3)工人对木箱做的总功和机械效率； (4)木箱受到斜面的摩擦力。 2.如图所示，工人师傅利用滑轮组将重为400N的建材竖直向上匀速提升了2m，用时10s，提升建材的过程中，工人对绳子的拉力为250N（不计绳重和摩擦）。 (1)工人做的有用功是多少？ (2)滑轮组机械效率是多少？ (3)工人拉力做功的功率是多少？ 3．图是某同学做仰卧起坐锻炼身体时的示意图。该同学的质量为50 kg，上半身的质量约为全身质量的40%，若她在1 min内做了40个仰卧起坐，每次上半身的重心均升高0.3 m。（g取10 N/kg） (1)做仰卧起坐时，相关肌肉骨骼可以看作以O为支点的杠杆，腹部肌肉的拉力为动力F1，上半身受到的重力为阻力F2，请在图中画出阻力臂l2。 (2)求该同学在1 min内克服重力所做的功W。 (3)求此过程中该同学克服重力做功的功率P。 六．综合题 1．杆秤是我国流传数千年的测量质量的工具，至今仍在使用。“秤砣虽小压千斤”的谚语展示了古代劳动人民的智慧。为体验杆秤的制作及其使用过程，小明进行了如下实践。 任务一：分析原理，选择材料 (1)通过学习，小明知道，制作杆秤利用的是______原理。 小明参照如图甲所示的杆秤结构，选择一根一头略粗、长度约为40 cm的木制筷子，一个塑料小盘，20 g钩码和100 g砝码各一个，细线若干，刻度尺，记号笔等进行制作。 任务二：固定秤盘，确定最大测量值 如图乙所示，把小盘用线固定在筷子较粗一端的A处作为秤盘。将100 g的砝码放在秤盘中，然后将20 g的钩码作为秤砣用线挂在筷子较细一端的适当位置B处。 (2)用记号笔在该位置标记为________g，此标记值即为杆秤的最大测量值。 任务三：确定提钮，标定刻度 保持秤盘和秤砣在秤杆上的位置不动，用细线套到秤杆上，移动细线的位置使秤杆水平平衡，把细线固定在此位置作为提钮。 取出秤盘内的砝码，手提提钮，调节秤砣的位置使秤杆再次水平平衡。标记此时秤砣的位置为定盘星O（即秤的零刻度线）。 (3)标定刻度时，若要使杆秤的分度值为2 g，接下来他应该如何操作：______。 任务四：称量测试，改进优化 用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较，看称量的结果是否准确。 (4)若想制作一个测量范围更大的杆秤，请提出一种可行的方法，并说明理由。 1 / 1 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 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 $ 专题05简单机械（解析版） 目录 【知识梳理】····························································································1 知识点 1 杠杆的概念··················································································1 知识点 2探究杠杆平衡条件实验···················································································2 知识点 3 生活中的杠杆·························································································· 2 知识点 4 杠杆平衡条件的应用---制作简易杆秤····························································· 3 知识点5定滑轮与动滑轮········································································3 知识点 6滑轮组········································································································4 知识点 7 定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点比较表···························································4 知识点 8其他简单机械····················································································5 知识点 9 机械效率··············································································5 知识点10滑轮组机械效率实验····································································6 知识点11常见简单机械的机械效率比较表········································································6 知识点12简单机械机械效率的计算······································································6 【方法技巧】··························································································7 核心解题方法············································································································7 典型习题+易错题点梳理··················································································· ·8 示例应用················································································································10 【巩固训练】···························································································12 【综合训练】····························································································41 【知识梳理】 知识点 1 杠杆的概念（理解动力和阻力在力的方向上的转动方向效果） 1.杠杆：1．定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕着 固定点 转动，这根硬棒就叫作杠杆。杠杆可以是各种形状的。“硬”是指不考虑发生形变，是理想情况。所以杠杆是一种理想模型。理想模型是人们分析物理问题的基础。 2.五要素： 支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 支 点：杠杆可以绕其转动的点o。 动 力：使杠杆转动的力F1。 阻 力：阻碍杠杆转动的力F2。 动力臂：从支点o到动力F1作用线的距离l1。 阻力臂：从支点O 到阻力F2作用线的距离l2。 3.杠杆力臂作图步骤 ①确定支点：找出杠杆绕着转动的固定点O； ②画力的作用线：找出动力F1、阻力F2，做出力的作用线，（如需延长则需用虚线） ③画力臂：从支点O向力的作用线作垂线，用两端带有箭头的直线表示力臂，并用符号l1和l2分别标注动力臂和阻力臂。 L2 L1 B F2 o F1 A 动力和阻力的方向可能相同，也可能相反，其中一个力的作用使杠杆顺时针旋转，另外一个力的作用效果使杠杆逆时针旋转，使杠杆转动的效果一定相反。 知识点 2 探究杠杆平衡条件实验 实验需注意问题： (1）实验前若发现杠杆左端高右端低，应如何调节？将平衡螺母向左端调节， (左高左调右高右调）。 (2）为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 力臂沿着杠杆， 便于测量力臂 。 (3）为什么要调节杠杆在水平位置平衡？这样做的目的是排除_杠杆自重对杠杆平衡的影响。 (4）实验中改变钩码的个数或位置进行多次实验的目的？ 避免实验的偶然性，得出普遍规律 ； （5）实验结论：杠杆平衡条件： 动力✖动力臂=阻力✖阻力臂 比例式： 这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。 知识点 3 生活中的杠杆： 1.杠杆分类与应用 类型 力臂关系 力的关系 特点 实例 省力杠杆 l1 > l2 F1 < F2 省力、费距离 撬棒、羊角锤、扳手、 钢丝钳、瓶起子、拉杆箱 费力杠杆 l1 ＜ l2 F1 ＞ F2 费力、省距离 钓鱼竿、筷子、船桨、食品夹、镊子、理发剪刀 等臂杠杆 l1 ＝ l2 F1 ＝ F2 不省力不费力、 不省距离不费距离 天平、定滑轮、跷跷板 知识点 4杠杆平衡条件的应用---制作简易杆秤 1. 杆秤原理及分析：是我国度量衡“三大件尺斗秤”的重要组成部分，它是用来称量   物体质量       的工具。支点：提纽所在位置；阻力：物体重力；阻力臂：支点到秤盘距离（固定）动力：秤砣重力；动力臂：支点到秤砣距离（可调）。 (1）“秤砣虽小压千斤”说明使用时杆秤相当于 省力杠杆。 （2）它的工作原理是什么？工作原理是杠杆的平衡条件， 平衡时：F1×L1＝F2×L2 m物gL物＝m砣gL砣 m物L物＝m砣L砣 (3）如何检验自制杆秤的准确性？①减小秤砣的质量②增大提钮与秤盘的距离③保持杆秤的平直 (4）想一想：怎样增大杆秤的最大秤量？①增加秤砣的质量 ②减小提纽与秤盘的距离 ③增加秤杆的长度（增大秤砣的力臂） 知识点 5定滑轮与动滑轮 （1）工作时，轴固定不动的滑轮，叫作      定   滑轮； 定滑轮特点：不能 省力  ，但可以改变 力的方向  定滑轮实质是支点在轴心 的 等臂 杠杆。 如果不计绳重及摩擦，使用定滑轮时，各个方向拉力大小 相等 ； 距离速度关系：F = G 、 S = h、v绳 = v物 （2）动滑轮：工作时轴随被吊物体一起运动的滑轮，叫作  动    滑轮。 动滑轮的实质：动力臂为阻力臂 2 倍的_省力  __ 杠杆。 动滑轮的特点：使用动滑轮可以   省力       ， 费 距离，但不可以改变 力的方向     ，使用动滑轮时，力距离速度关系： F=G/2（当不计动滑轮重、绳重、摩擦） F = （G 物+G动）（不计绳重及摩擦） S = 2h、v绳 =2 v物 知识点 6滑轮组（核心知识点也是考查重点） （1）把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成  滑轮组 。利用它不仅可以 可以  省力   ，还可以 改变力的方向    ，一定费距离，用较小的力提升较重的物体。 （2）滑轮组的特点：如果忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦，用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，那么绳子自由端的拉力就是物重的   几分之一；表达式是：F=G总 /n  ，如动滑轮重不能忽略则  F = (G物 + G动） /n    。 （3）滑轮组绕线方法---奇动偶定原理：使用滑轮组时，直接承担重物的绳子段数为。若为偶数时，则绳子的固定端挂在       定   滑轮上；若为奇数时，则绳子的固定端挂在      动    滑轮上。 （4）使用滑轮组提起重物时，动滑轮被几股绳子吊起，绳子自由端通过的距离S是物体上升高度h的几倍。 即： s=nh 所用时间相同，即可推出绳端和物体速度的关系 ： v绳 = nv物 （5）归纳公式： ①拉力关系(考虑绳重和动滑轮重及摩擦)：F=G总 /n（G总 = G物 + G动） ②距离关系：s=nh(s：绳端移动距 / h：物体移动距) ③速度关系：v绳 = nv物(v绳：绳端移动距速度/ v物：物体移动距) ④拉力的功率：P= Fv绳=Fnv物 知识点7定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点比较表： 类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 轴固定不动的滑轮 轴随物体一起运动的滑轮 承担物重的绳子段数 绳端拉力与物体重力的关系忽略摩擦、绳重） ） （G+G动 ） 绳端移动距离与重物上升高度的关系 实质 等臂杠杆 省力杠杆 省力杠杆 特点 不省力，但可以改变  力的方向     省力，但费距离，不能改变力的方 既可以省力 ，又可以改变力的方向 知识点8其他简单机械： （1）斜面（如图所示）：一种费距离但能     省     力的简单机械。如：盘山公路、螺丝钉、楼梯、坡道。，，斜面高度及摩擦力一定时，斜面越缓，越  省力         ． （2）轮轴：如图所示，螺丝刀实质是一个 轮轴    （选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”）；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      密        （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 知识点9 机械效率： （一）定义：物理学中，将 有用功 跟总功  的比值叫作机械效率，用  η   表示。 （二）计算公式：   W有 / W总       Gh) / (Fs) 其中： 表示有用功，指为完成某项任务而 必须做 的功； 表示额外功，指使用机械时，并非我们需要但又不得不做 的功； 表示总功，指有用功和额外功之和。 （4）动力对机械做的所有功叫总功，用W总表示。是有用功与额外功的总和，即W总 = W有用 + W额外 （5）注意：使用机械时，额外功不可能为0，有用功总是 小于  总功，因此机械效率总是   小于   ；机械效率通常用百分数表示。大量实验表明：W总>W有用，使用任何机械都不能省功。 四）提高滑轮组机械效率的方法 改进机械结构，使它更合理，更轻巧（减少机械 自重 ）； 使用时要经常保养、定时润滑（减小机械间的  摩擦   ）； 同一机械， 增加 物重。 知识点10滑轮组机械效率实验 【实验思路】 ①测量滑轮组的机械效率，需要测量滑轮组工作时的有用功和总功。然后求出二者的比值。 ②需要测量的物理量：钩码重G物、钩码上升高度h、拉力F、绳自由端移动距离s。 【实验器材】 钩码、刻度尺、弹簧测力计、滑轮、细线、粘钩。 【实验方法】控制变量法 【实验结论】 ①滑轮组机械效率，与被提升的物重有关，物重越大，机械效率越高； ②与动滑轮的重有关，动滑轮越重，机械效率越低； ③与摩擦阻力有关，摩擦阻力越大，效率越低（克服摩擦消耗额外功）； ④机械效率还与机械装置本身有关，与其结构、自身的重力以及润滑程度都有关系； ⑤与物体上升高度无关。 提高机械的效率的主要方法： ①改进结构，使机械更合理、更轻便。 ②经常保养，使机械保持良好的运行状态。 ③在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力。 知识点11常见简单机械的机械效率比较表 简单机械 定滑轮 动滑轮、滑轮组 斜面 图示 有用功 Gh  （表示物体重力，单位是；表示物体上升高度，单位是表示， 是有用功，单位是） 总功   Fs   表示拉力，单位是；表示拉力移动的距离，单位是；，表示承担动滑轮的绳子段数；表示总功，单位是． 机械效率 知识点12简单机械机械效率的计算 （1）竖直滑轮组提升物体 利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。 η===(万能公式） η===(不计绳重和摩擦） 当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。 (2)水平滑轮组 η=== （3）斜面的机械效率： 　　用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度，f 为物体与斜面间的摩擦力。 总功：W总=Fl；额外功：W额外=fl ；有用功：W有用 =Gh； W总=W有用+W额外 得：Fl=Gh+fl 得 f= Fl−Gh/lη== 斜面机械效率： （4）杠杆的机械效率： 如果不计摩擦，有用功等于克服物体重力做的有用功，即W有用=Gh，额外功等于克服杠杆自身重力做的功；拉力做的总功等于克服物体重力做的有用功和克服杠杆自身重力做的额外功之和。拉力做的功即为总功。W总=W有用+W额外=Fs W额外=G机械×h重心（注意是杠杆重心移动的高度）。 利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，s为动力作用点移动的距离。 有用功：W有用 =Gh 总功：W总=Fs,η== 【方法技巧】核心解题方法 1.动力和阻力的方向辨析： 如图12.1所示，支点在一端，两个力反向趋势，如图12.2所示支点在中间某位置，两个力同向。 F1 F2 F1 F2 B O A O 图12.1 图12.2 方法总结：以剪力为例，说说人们什么时候选用费力杠杆？什么情况下选择省力杠杆？当阻力比较大时，为了省力，人们会选用省力杠杆；手工剪 费力杠杆 当阻力比较小时，为了省距离，人们会选用费力杠杆。 铁皮剪 手工剪 理发剪 手术剪 修枝剪 手工剪 费力杠杆 省力杠杆 2：杠杆最小动力问题 最小力条件：力臂最大，最大力臂 = 支点到杠杆最远端点连线，力垂直于最长力臂时力最小。 避坑：很多同学随便垂直杠杆，不是最长臂，力不是最小。 典型习题： 1.ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 【答案】 【详解】根据杠杆平衡条件可知，当阻力（重物的拉力）和阻力臂固定时，动力臂越长，动力越小，因此要找最长动力臂得到最小力。 本题中硬棒绕固定点A转动，A为支点，杠杆上离A最远的点是C点，因此最长动力臂就是A到C的连线AC；重物G使杠杆绕A顺时针转动，动力需要阻碍杠杆转动，因此在C点作垂直于AC、斜向上方的力，就是所求的最小力F。 3.机械效率通用解题核心思路： （1）避错：1.只数动滑轮上的绳子；最后一段从定滑轮出去不算 n。2.区分好v绳和v物，二者差n倍。 有用功（目的功）：提升物体：(W有用=G物h)；水平拉物体：(W有用=fs物） 总功（机械实际做功）：(W总=Fs) s是绳子自由端移动的距离，。 额外功：(W额外=W总-W有用） 滑轮组额外功来源：动滑轮重力、绳重、摩擦。 机械效率： 推导变形（滑轮组提升重物）： 不计绳重摩擦：( ） （2）通用解题步骤（万能流程） 先判机械类型：杠杆 / 定动滑轮 / 滑轮组 / 斜面 提取已知量：(G、h、F、s、G动、L1、L2、f） 找隐含关系：、力臂垂直、距离高度关系 分清有用功、总功，代入效率公式 单位统一：力 N、距离 m、功 J。 易错点梳理： 易错 1：杠杆平衡是静止 / 匀速转动，不是必须水平静止；力臂可以为 0：力作用线过支点，此时力无法转动杠杆 易错 2力臂判断（最易错题）力臂 = 支点→力的作用线的垂线段，不是支点到作用点连线 例如：画出斜向下拉杠杆时拉力力臂，很多同学易错：把支点到力作用点距离当作力臂。 考题：用竖直向上力和倾斜向上力撬石块，两次力大小？ 答案：倾斜拉动力臂变短，拉力变大。 易错 3：杠杆动态变化问题 例如：杠杆从水平位置缓慢竖直抬起，动力始终竖直向上，拉力大小？ A 变大 B 变小 C 不变错解：认为力臂变化拉力变；正解：阻力、动力比值不变，拉力不变。 易错 4：最小力画法 例如：杠杆上定点 A，施加最小力？ 易错：随便找方向；正解：支点到 A 连线为最长力臂，力垂直连线时最小。 易错 5：机械效率误区：省力就效率高，机械效率和功率混淆 逻辑错误：省力多少和效率无关，功率也和机械效率无关。 动滑轮越重，额外功越多，效率越低；同一滑轮组，物重越大效率越高 避坑：效率只看有用功占总功的份额，是比例数且总小于1，省力是力的大小，两码事；功率指做功的快慢。 易错6：斜面计算忘记摩擦额外功 不计摩擦：；有摩擦：拉力做功既要抬重物又要克服摩擦. 错解直接，算出拉力偏小；避坑：求摩擦力必须用(W额=fL=W总-W有) 示例应用： 【典例分析】 1.下列实例中的工具属于省力杠杆的有；属于费力杠杆的有；属于等臂杠杆的有。 用天平称量物品  用钓鱼竿钓鱼    用羊角锤撬钉子用筷子夹取食物    用铡刀铡断草料    用定滑轮拉起重物扳手拧螺母；镊子夹药棉花；拉杆箱用食品夹夹菜动滑轮提升重物；船桨划水前行理发剪刀剪树枝剪刀起子开启瓶盖老虎钳剪断铁丝核桃夹夹碎核桃其中属于省力杠杆的是   ③⑤⑦⑨⑪⑭⑮⑯⑰；属于费力杠杆的有   ②④⑧⑩⑫⑬ 属于等臂杠杆的是     ①⑥ 。（均选填序号） 2.某组同学利用轻质小木棒、一节号干电池、蛋糕纸盘、细线、记号笔等制作了一个有两支提纽的简易杆秤，如图所示。 （1）我们常说“秤砣虽小压千斤”这句话，可知杆秤相当于一个 省力    杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”）； （2）在图中，若用质量更大的号干电池替换号干电池作为秤砣，则杆秤所能称量物体的最大质量  增大（选填“减小”“不变”或“增大”）； （3）在图中，使用提纽    1（选填“”或“”）时，杆秤所能称量物体的最大质量更大。 3.（23-24九年级上·广西南宁·开学考试）如图所示，开瓶器（不计自重）开启瓶盖时可抽象为一杠杆。下图中能正确表示它的工作示意图的是（　　） A． B．C． D． 【答案】B 【知识点】力和力臂的作图 【详解】用开瓶器开启瓶盖时，支点是开瓶器前端与瓶盖的接触点，即图中杠杆的左端O，阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力F2，动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力F1。因为动力臂大于阻力臂，所以开瓶器为省力杠杆。 故选B。 3.如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=100N（不计绳重、滑轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升4m。下列说法中正确的是（    ） A．F甲=100N，并向上移动8m B．F甲=100N，并向上移动4m C．F乙=100N，并向上移动2m D．F乙=200N，并向上移动2m 【答案】D 【知识点】动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、动滑轮的概念、实质及特点 【详解】AB． 甲是普通动滑轮，不计绳重、滑轮重和摩擦时，拉力 拉力移动的距离，故AB错误； CD．对乙滑轮受力分析可得 该用法费两倍的力，省一半距离，物体提升4m时，拉力向上移动的距离，故C错误，D正确。 故选D。 4.用如图所示的滑轮组提升重物，拉力F=200N，物体重G=300N，在5s内将物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦，则（　　） A．对物体做的有用功为500J B．拉力的功率为80W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大提升重物的高度，能提高该滑轮组的机械效率 【答案】C 【知识点】P=W/t、机械效率的简单计算、有用功和额外功、影响机械效率大小的因素 【详解】A．对物体所做的有用功 故A不符合题意； B．拉力所做的总功 则拉力的功率为 故B不符合题意； C．滑轮组的机械效率为 故C符合题意； D．因为不计绳重和摩擦，滑轮组的效率 故滑轮组的机械效率与重物的上升高度无关，故D不符合题意。 故选C。 【巩固训练】 题型一 杠杆概念理解（单选题3小题，填空2小题，共5小题） 1．古希腊学者阿基米德曾说过：“假如给我一个支点，我就能撬动地球！”他此言依据的原理是________。所谓杠杆就是指在________的作用下绕一固定点转动的硬棒，从支点到力的________的距离叫做力臂。使用杠杆时，支点________在杠杆上，力臂________和力的作用线垂直（后面两空均选填“一定”或“不一定”）。 【答案】 杠杆平衡条件（或杠杆原理） 力 作用线 一定 一定 【知识点】杠杆的定义、杠杆五要素及其判断 【详解】[1]希腊科学家阿基米德说过，假如给我一个支点，我将撬动整个地球，他的依据是杠杆的平衡条件或杠杆原理。 [2]杠杆指在力的作用下绕固定点转动的硬棒。 [3]力臂指从支点到力的作用线的距离。 [4]杠杆绕着转动的点是支点，支点一定在杠杆上。 [5]力臂是支点到力的作用线的距离，则力臂一定和力的作用线垂直。 2．如图所示，O点为杠杆的支点，拉力F作用在杠杆的A点，重物G悬挂在杠杆的B点，则动力臂为______，阻力臂为______。（均选填“OB”“OA”“OC”或“AB”） 【答案】 OC OB 【详解】[1][2]如图所示，力臂是支点到力的作用线的垂线段的长，故动力F的力臂为OC，重物G悬挂在杠杆上对杠杆阻力的力臂为OB。 3．下列关于杠杆的说法正确的是（　　） A．杠杆可以是直的，也可以是弯曲的 B．力臂一定在杠杆上 C．杠杆不一定是硬棒 D．力臂不一定和力的作用线垂直 【答案】A 【知识点】杠杆五要素及其判断、杠杆的定义 【详解】AC．杠杆可以是直的，也可以是弯曲的，但杠杆一定是硬棒，故A正确，C错误； B．力臂是从支点到力的作用线的距离，力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上，故B错误； D．力臂是从支点到力的作用线的距离，即力臂一定和力的作用线垂直，故D错误。 故选A。 4．如图所示，动力的力臂的画法中，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】力和力臂的作图 【详解】力臂是指支点到力作用线的距离，故ABD错误，C正确。 故选C。 5．024年6月16日济南明湖龙舟文化节暨第二十三届明湖龙舟邀请赛在大明湖风景区举办，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】力和力臂的作图 【详解】船桨使用时，支点在船桨的上端，动力作用在船桨的中间部位，阻力作用在船桨的下端，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 题型二 杠杆平衡条件及应用（共6小题） 1．如图所示，以O为支点的轻质杠杆原处于水平静止状态，现同时施加大小不相等的力、，此时杠杆______（选填“有可能”或“没可能”）保持平衡，依据是__________________________。在图中画出两个力的力臂、__________，根据________________可得，______（选填“＜”“＝”或“＞”）。 【答案】 有可能 F1 使杠杆顺时针转动，使杠杆逆时针转动 ＜ 【详解】[1][2]由图知，和两个力产生的作用效果不同，使杠杆顺时针转动，使杠杆逆时针转动，根据杠杆平衡条件可知，杠杆有可能保持平衡。 [3]力臂是支点O到力的作用线的距离，过点O分别向两个力的作用线作垂线段，垂线段的长度即力臂，如图所示： [4][5]根据数学知识可知，直角三角形的斜边大于直角边，大于右侧直角三角形的斜边长， 所以 根据杠杆平衡条件可知 2．如图所示为两人抬运货物的情景。若以甲对杆的力为动力，货物对杆的力为阻力，则支点为________；若要使甲受到的压力变大，则应将货物沿杆向________移动。（均选填“甲”“乙”） 【答案】 乙 甲 【详解】以甲对杆的力为动力，货物对杆的力为阻力，那么杠杆绕着乙的位置转动，因此支点为乙；根据杠杆平衡条件：，动力臂是支点（乙）到甲的距离，阻力是货物重力，大小不变。 要使甲受到的压力（即动力）变大，在不变、不变的情况下，需要增大阻力臂。 阻力臂是支点（乙）到货物的距离，因此应将货物向甲移动，增大阻力臂，使变大。 3.实验题：某实验小组做“探究杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验前，若杠杆静止时的位置如图甲所示，则需要将杠杆左端的螺母向___________调节，使杠杆在水平位置平衡。 (2)实验操作中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码（每个钩码所受重力均为），移动钩码位置，使杠杆重新水平平衡，如图乙所示，施加在杠杆右侧的力为，读出其对应的力臂为，施加在杠杆左侧的力为___________，读出其对应的力臂为___________。 (3)改变和，相应调节和，再做几次实验，分析记录的数据得到杠杆的平衡条件是___________。 (4)用木棒撬动大石头时，固定支点位置后，如图丙所示，要想用较小的力撬动这块大石头，应将支点到手施力的作用线的距离___________（选填“增大”或“减小”）。 【答案】(1)左 (2) 1 15.0cm (3) (4)增大 【详解】（1）据图可知，杠杆偏右，所以右端较重，需要增加左端的重力，所以平衡螺母向左移动。 （2）[1]砝码的重力等于拉力，据图可知，左侧的砝码数量为2，所以拉力F2=1N。 [2]砝码悬挂在刻度15.0cm处，所以力臂为15.0cm。 （3）杠杆平衡的条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂，即。 （4）在阻力和阻力臂不变的条件下，要使得动力小则需要增加动力臂，所以增大支点到手施力的作用线的距离。 4.如图11-7所示,在处于水平平衡状态的杠杆上A点处挂上4个钩码(每个钩码的质量均为50 g),若使杠杆在水平位置仍保持平衡,作用在杠杆上B点处的力最小为(g 取10 N/kg)(　　) A.15 N B.6 N C.3 N D.1.5 N 图11-7 【答案】D [解析]由题图可知,杠杆水平平衡时,阻力等于钩码的总重力,阻力臂为OA,两者均保持不变,当作用于B点处的力垂直于杠杆时,动力臂最大,为OB,此时动力最小。设杠杆的一个小格的长度为l,则OA=3l,OB=4l,根据杠杆平衡条件可得F1×OB=F2×OA,则F1=F_2×OA/OB=4mg×OA/OB=4×0.05 kg×10 N/kg×3l/4l=1.5 N。故选D。 5．杆秤是我国度量衡三大件（尺、斗、秤）之一，凝聚了丰富的物理智慧。我校小陶子在实践课上制作了一把双秤纽杆秤，其结构如图所示。关于该杆秤，下列判断正确的是（   ） A．杆秤是利用二力平衡原理进行称量的 B．若秤砣磨损，则测量结果会比真实质量偏小 C．与使用秤纽B相比，使用秤纽C时可以增大杆秤的量程 D．即使秤杆粗细不均匀，只要重心位置稳定，其刻度分布仍是均匀的 【答案】D 【详解】A．杆秤是利用杠杆平衡原理进行称量的，不是二力平衡原理，二力平衡是指两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上且作用在同一物体上，物体处于平衡状态，故A错误； B．若秤砣磨损，秤砣的质量变小，即秤砣的重力变小。根据杠杆平衡条件，在阻力臂和货物重力（阻力）不变时，秤砣的重力（动力）变小，动力臂也就是秤砣重力的力臂会变大，那么秤砣就会在秤杆上往后移动，刻度读数就会变大，所以测量结果会比真实质量偏大，故B错误； C．与使用秤纽B相比，使用秤纽C时，阻力臂变大。根据杠杆平衡条件，在阻力（货物重力）和动力（秤砣重力）不变时，阻力臂变大，动力臂（秤砣到秤纽的距离）会有更小的移动空间，即可以称量的货物质量变小了，所以会减小杆秤的量程，故C错误； D．如果杆秤粗细不均匀，其重心位置不稳定，杠杆的力臂关系会变得复杂，刻度分布不是均匀的，若重心位置稳定，其刻 度分布仍是均匀的，故D正确。 故选D。 题型三 生活中的杠杆（共5小题）图11-7 1．利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小________。 【答案】 省力 摩擦 【详解】[1]由图可知，中间垫的物块处为杠杆的支点，手在把手处向下摁动杠杆过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。 [2] 底座装有滚轮，在压力不变的和粗糙程度不变的情况下，变滑动为滚动，减小摩擦力。 2．如图是人用鱼竿钓鱼时的情景，此时，动力臂和阻力臂大小关系是______；由杠杆平衡条件可得______（前两空均选填“＞”“＜”或“＝”）；由此可知鱼竿是______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 【答案】 ＜ ＞ 费力 【详解】[1]支点到力作用线的距离为力臂，动力臂小于阻力臂。 [2]根据可知，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。 [3]动力大于阻力，故是费力杠杆，但是省了距离。 3．如图所示，OA＝AB＝10cm，重物G＝20N，要使轻质杠杆平衡，FB＝_____N，此杠杆属于 _____杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 【答案】 10 省力 【详解】[1]由题知，杠杆在水平位置，则 由杠杆平衡条件可得 则拉力为 [2]由于动力臂lOB大于阻力臂lOA，所以该杠杆属于省力杠杆。 4．在使用下列简单机械时，可以省距离的是（　　） A．羊角锤 B．筷子C．开瓶器 D．老虎钳 【答案】B 【详解】羊角锤、开瓶器和老虎钳是生活中常见的省力杠杆，它们的特点是省力、费距离；筷子是生活中常见的费力杠杆，它的特点是费力、省距离。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．如图所示，以下器具在使用时属于省力杠杆的是（　　） A．筷子 B．食品夹 C．钢丝钳 D．镊子 【答案】C 【详解】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意； B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意； C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意； D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。 题型四 杠杆中的最小动力问题（共3小题） 1.如图11-10所示,要使杠杆处于平衡状态,在A点分别作用的四个力中,最小的是 (　　) A.F1 B.F2 C.F3 D.F4 图11-10 【答案】 B 【详解】OA连线当力臂，此时最省力，重物产生的拉力使得杠杆顺时针转动，则动力应使杠杆逆时针转动，故B正确。 2.利用杠杆投掷石球，如图所示，作用在A点的力沿______方向时最小。如果已知最小力为400N，OA∶AB＝1∶5，则此石球的重力为______N，（不计杠杆自重及摩擦）。 【答案】 b 100 【详解】[1]利用如图所示杠杆投掷石球，在投掷时，阻力和阻力臂一定，要想动力最小，必须动力臂最长，图中的力沿b方向时，动力臂最长，动力最小。 [2]根据杠杆平衡条件可得 G×OB＝F2×OA 因为 OA∶AB＝1∶5 所以 OA∶OB＝OA∶（AB﹣OA）＝1∶4 所以石球的重力为 3.用如图所示的杠杆缓慢匀速提升物体时，杠杆_____（选填“平衡”或“不平衡”）。请画出杠杆在图示位置静止时，作用在端的最小力的示意图及其力臂______，此时杠杆是一个_____杠杆。 【答案】 平衡 省力 【详解】杠杆的平衡状态包括匀速转动和静止，所以杠杆缓慢匀速提升物体时，杠杆平衡；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。最长动力臂是支点O到B点的距离OB，阻力使杠杆逆时针转动，则动力应使杠杆顺时针转动，所以最小力F的方向应垂直于OB向下。 动力臂OB的长度大于阻力臂OA的长度，由杠杆平衡条件可知，此时是省力杠杆。 题型五 定滑轮与动滑轮（共5小题） 1．如图是古人拉绳从井中汲卤制盐的场景，图中的简单机械M属于（　　） A．定滑轮 B．动滑轮 C．斜面 D．滑轮组 【答案】A 【详解】古人拉绳从井中汲卤制盐，由图可知，装置顶端是一个中间有槽，并可以绕轴转动的轮子，因此是滑轮，因为使用时，滑轮的轴的位置固定不变，因此是定滑轮；动滑轮是轴会随着被拉动的物体一起运动的滑轮；斜面是一种倾斜的平面；滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成的机械，图中只有一个定滑轮，不是滑轮组，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．如图所示，旗杆上有一个滑轮，人们设计这个滑轮的目的是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 【答案】B 【知识点】定滑轮的概念、实质及特点 【详解】旗杆顶端的滑轮是定滑轮，定滑轮的特点是：不省力，也不省距离，同时根据功的原理，任何机械都不能省功；定滑轮的核心作用是改变力的方向，让人在地面向下拉绳子，就可以让国旗向上升，符合升旗的需求，故选B。 3.如图所示，下列简单机械属于费力的是（　　） A．夹取物体的镊子 B．剪铁丝的手钳 C．定滑轮 D．动滑轮 【答案】A 【知识点】杠杆的分类、动滑轮的概念、实质及特点 【详解】A．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．剪铁丝的手钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，故C不符合题意； D．动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 4.（多选）如图12-4所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了5 s,弹簧测力计的示数为8 N,若不计滑轮和绳子之间的摩擦,则物体A受到的摩擦力、绳子自由端移过的距离为(　　) 图12-4 A.8N B.16N C.1m D.2m 【答案】BD 【详解】摩擦力：F=8N，动滑轮反用f=2F=16N B正确 路程：sA=vt=0.2×5=1m，绳端s=2sA=2×1m=2m D正确 答案：BD 5.如图所示的动滑轮实质上是一个_______杠杆。物体重110 N，滑轮重10 N（绳重、摩擦不计），匀速提升重物，自由端匀速竖直向上的拉力F为60N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图4中虚线所示，则拉力将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】省力 变大 【详解】动滑轮是省力杠杆，且省总重的一半的力，当拉力F的方向向右倾斜一些，F的力臂变小，所以拉力会变大。 题型六滑轮组（共4小题） 1.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是 B．动滑轮的重是 C．物体上升的速度是 D．吊起动滑轮绳子的股数是3 【答案】C 【知识点】计算物体运动的速度、动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系 【详解】AD．由图可知，承担物重的绳子有2段，则绳子自由端移动的距离，故AD错误； B．忽略绳重和摩擦，动滑轮的重，故B错误； C．物体上升的速度是，故C正确。 故选C。 2．利用如图所示的滑轮组匀速提起一个重为30N的物体，不计摩擦及滑轮自重，图中绳子拉力大小不正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】C 【知识点】滑轮组的连线问题、定滑轮的概念、实质及特点、动滑轮的概念、实质及特点 【详解】AB．由图可知，A、B为定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；当不计摩擦及滑轮自重时，自由端的拉力等于物体的重力，故AB正确，不符合题意； C．由图可知，C为动滑轮，动滑轮可以省力，但不能改变力的方向；当不计摩擦及滑轮自重的情况下，沿竖直方向拉动物体时，拉力等于物体重力的二分之一，由图可知，拉力沿斜向上拉动物体，此时拉力应大于物体重力的二分之一，即，故C错误，符合题意； D．由图可知，，不计摩擦及滑轮自重，则有 故D正确，不符合题意。 故选C。 3．用如图所示的滑轮组提升100N的重物，绳子自由端的拉力F为60N，在10s时间内物体被提升2m。若不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则下列说法中错误的是（　　） A．使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向 B．动滑轮的重力为20N C．绳子自由端移动4m D．绳子自由端移动的速度是0.6m/s 【答案】D 【详解】A．由图可知，滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，拉力方向向下，使用该滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，故A正确； B．由图可知，动滑轮上的绳子段数，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，拉力，则动滑轮重力，故 B 正确； CD．绳子自由端移动的距离，绳子自由端的速度，故C正确、D错误。 本题选择说法错误的，故选D 。 4.建筑工地上，工人常使用滑轮组提升重物。如图所示，分别用甲、乙、丙、丁四种方式匀速提升同一重物G（不计绳重、动滑轮重及摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，则下列关系式正确的是（       ） A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F4＜F2=F3＜F1 C．F1＜F4＜F3＜F2 D．F4＞F2=F3＞F1 【答案】B 【详解】若不计绳重、动滑轮重及摩擦，甲图，用F1的力提升重物时，用的是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不省力也不费力，故； 乙图中，用F2的力提升重物时，用的是动滑轮，根据动滑轮能够省一半的力，故； 丙图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为 丁图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为 综上所述，F1、F2、F3、F4的大小关系为F4＜F2=F3＜F1，故选B。 题型七含有其他简单机械综合应用（共4小题） 1．如图所示，小明用力F把物体沿斜面向上匀速从底端拉到顶端，物体受到的摩擦力为f，则下列说法正确的是（　　） A．物体匀速上升时，动能和重力势能都是变大的 B．物体匀速上升时，机械能总量是不变的 C．物体匀速上升过程是动能全部转化为重力势能 D．物体匀速上升时，拉力F大于物体受到的摩擦力f 【答案】D 【详解】A．物体匀速上升时，质量不变，速度不变，高度变大，所以动能不变，重力势能变大，故A错误； B．物体匀速上升时，动能不变，重力势能变大，所以机械能变大，故B错误； C．物体匀速上升时，动能不变，并非动能转化为重力势能（若动能转化为重力势能，动能应减小）。 实际上，是拉力做的功一部分转化为重力势能，一部分用于克服摩擦力做功。故C错误； D．斜面上物体匀速上升时受到的拉力与摩擦力大小不等，不是一对平衡力，且拉力大于摩擦力，故D正确。 故选D。 2．如图所示，下列简单机械的使用，费力的是（　　） A．船桨 B．动滑轮 C．斜面 D．扳手 【答案】A 【详解】A．船桨使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意； B．动滑轮使用时，动力臂等于2倍的阻力臂，符合动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．斜面属于省力机械，故C不符合题意； D．使用扳手时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 3．如图所示，下列示意图符合选项的是（    ） A．图甲所示，用杠杆提升重物时，此时动力最小 B．图乙所示，站在A处用滑轮组提升重物最省力的绕线方法 C．图丙所示，小球静止在墙角处时的受力示意图 D．图丁所示，物体对斜面的压力示意图 【答案】B 【详解】A．根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂固定时，动力臂越长动力越小。最长动力臂是支点O到杠杆右端（动力作用点）的距离，此时动力需要垂直杠杆向上才能得到最长动力臂。图中的力臂小于最长动力臂，因此不是最小动力，故A错误； B．人站在右侧高台A处拉绳子，绳子末端需要延伸到A处，绕线只能从定滑轮挂钩开始固定，向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，末端由人拉动。这是站在A处可以实现的最省力绕法，故B正确； C．小球静止在水平墙角，竖直方向重力和地面支持力平衡；水平方向小球和墙仅接触，没有相互挤压，不存在弹力。图中多画了墙对小球的弹力，故C错误； D．物体对斜面的压力，受力物体是斜面，作用点应该画在接触的斜面上，图中作用点错误画在了物体重心上，画法错误，故D错误。 故选B。 4.（多选题）下列几种简单机械相关的说法中，错误的是（　　） A．图甲中OA是阻力臂 B．图乙中的装置可以省一半力 C．图丙中的装置是一种省力杠杆 D．图丁中的汽车方向盘是简单机械中的轮轴 【答案】AB 【详解】A．动力臂是支点到动力作用线的距离，不是支点到动力作用点的距离，图甲误把杠杆的长度当成了力臂，故A错误，符合题意； B．图乙所示的装置是定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，故B错误，符合题意； C．在图丙中，这是一个动滑轮装置。动滑轮的特点是省一半力，但会费一倍的距离。因此，图丙中的装置确实是一种省力杠杆，故C正确，不符合题意； D．在图丁中，汽车的方向盘是一个典型的轮轴装置。轮轴是由一个轮和一个轴组成的简单机械，轮和轴固定在一起，在轮上用力，带动轴转动，故D正确，不符合题意。 故选AB。 题型八 功、功率、三种功的概念及机械效率理解应用 （1-7单选，8-10多选，11-15填空，共15小题） 1．下列说法中不正确的是（　　） A．省力的机械一定费距离 B．功率大的机器比功率小的机器做功多 C．省距离的机械一定省力 D．功率小的机器比功率大的机器做功慢 【答案】BC 【详解】AC．使用任何机械都不省功，省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，故A正确，不符合题意；C错误，符合题意； BD．功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器比功率小的机器做功快，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意。 故选BC。 2．分别用两种简单机械在相同时间内匀速提升相同重物到相同高度。下列关于它们做功情况的分析，正确的是（　　） A．两种机械做的有用功相同 B．使用乙机械可以省功 C．甲机械的功率大于乙机械的功率 D．两种机械的机械效率相同 【答案】A 【详解】A．分别用两种简单机械在相同时间内匀速提升相同重物到相同高度，由于有用功为提升时对重物所做的功，所以两种机械做的有用功相同，故A正确； B．使用任何机械都不可避免的要做额外功，即使用任何机械都不省功，所以使用乙机械不可以省功，故B错误； C．根据，由于两种机械不同，额外功一般不同，导致总功不同，在时间相同的情况下，无法比较功率的大小，故C错误； D．根据，有用功相同，但总功无法确定是否相同，所以两种机械的机械效率不一定相同，故D错误。故选A。 3．为了响应国家体重管理的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，用拉力F将重为G的重物匀速竖直提升高度h，下列有关说法正确的是（　　） A．该滑轮是定滑轮，可以省力 B．拉力F的大小等于重物重力G的大小 C．人拉绳子移动的距离为2h D．提升重物做的有用功为Gh 【答案】D 【详解】A．图中滑轮固定在墙面上，属于定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，只能改变力的方向，不能省力，故A错误； B．若忽略绳重和摩擦的理想情况下，拉力F才等于重物重力G，题目未说明是理想情况，因此拉力不等于重力，故B错误； C．定滑轮不改变绳子移动距离，物体上升高度为h，人拉绳子移动的距离s=h，故C错误； D．使用定滑轮提升重物的有用功等于克服重物重力做的功，即，故D正确。 故选D。 4．如图所示，一架无人机通过动滑轮将重的货物从深的井底拉至井口。若无人机竖直向上匀速飞行的速度为，对绳子的拉力为。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（   ） A．货物拉至井口所需要的时间为 B．动滑轮重 C．无人机拉绳子的拉力做功 D．若无人机重，无人机向上飞行动力的功率为 【答案】BC 【详解】A．无人机运动的距离为 所需时间为，故A错误； B．不计绳重及摩擦，由于动滑轮上承担重量的绳子股数，根据可知，动滑轮重为，故B正确； C．无人机拉绳子的拉力做功为，故C正确； D．若无人机重10N，无人机向上飞行动力为 根据可知无人机向上飞行动力的功率为，故D错误。 故选BC。 5．如图所示是简单机械在生活中应用的实例，下列关于这些实例的说法正确的是（　　）       A．此时甲图中的盘山公路属于斜面，可以起到省力的作用 B．忽略绳和滑轮重及摩擦，乙图中绳子自由端的拉力 C．使用丙图中的轮轴门把手，能够省力同时也能省距离 D．丁图中的筷子在使用时可以省功 【答案】A 【知识点】生活中常见的杠杆模型、斜面模型及相关计算、轮轴模型及相关计算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系 【详解】A．盘山公路属于斜面，根据斜面的省力原理，在高度一定时，斜面越长越省力，盘山公路通过延长路程来减小坡度，能起到省力的作用，故A正确； B．‌乙图是滑轮组，承担物重的绳子段数为2段，忽略绳和滑轮重及摩擦时，绳子自由端的拉力，不是，故B错误； C．‌轮轴门把手属于轮轴，轮轴可以省力，但根据功的原理，省力的同时会费距离，无法同时省距离，故C错误； D．‌筷子属于费力杠杆，使用时费力但省距离，而且根据功的原理，使用任何机械都不省功，故D错误。 故选A。 6．同学家新房装修时，工人师傅在地面与平台间搭一斜木板，平台高3m，木板长5m。工人用400N的拉力将重500N瓷砖沿木板从地面匀速拉上平台，用时50s。忽略空气阻力，此过程中（   ） A．工人所做的有用功为1200J B．工人所做的总功为1500J C．工人做功的功率为30W D．斜面的机械效率为75% 【答案】D 【知识点】P=W/t、机械效率的简单计算、功的计算和估算 【详解】 A．工人所做有用功为故A不符合题意； B．工人所做的总功为故B不符合题意； C．工人做功的功率为故C不符合题意； D．斜面机械效率公式为 故D符合题意。 故选D。 7．工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为1000N的物体，拉力F为600N。物体在10s内提升2m，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是（     ） A．动滑轮的重量为400N B．工人做的有用功为2000J C．提升该物体的机械效率是62.3% D．增大拉绳的速度，滑轮组的机械效率变大 【答案】B 【详解】A．该滑轮组承担物重的绳子段数，忽略绳重和摩擦时，拉力，则动滑轮的重量为故A错误； B．工人做的有用功为故B正确； C．提升该物体的机械效率是 故C错误； D．忽略绳重摩擦时，滑轮组机械效率为则滑轮组的机械效率与拉绳的速度无关，故D错误。故选B。 8.两个完全相同的滑轮，分别以图甲和乙两种方式，将重为的同一物体以相同的速度匀速竖直提升，拉力大小分别为和，此过程拉力做功分别为和，滑轮重及摩擦不计，下列关系正确的有（    ） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AB．甲图为定滑轮，根据定滑轮特点可知，；乙图为动滑轮，根据动滑轮省力可得，；因此，故A不符合题意，B符合题意； CD．定滑轮拉力做的功为 动滑轮拉力做的功为 则，故C符合题意，D不符合题意。 故选 BC。 9．如图所示，工作人员正在组装神舟飞船。用右图所示的动滑轮将质量为1.8吨的飞船部件和0.2吨的固定支架在10s内匀速提升4m，动滑轮绳子的拉力为（g取10N/ kg）， 以下分析正确的是（　　） A．飞船部件受到的重力为 B．绳子自由端移动的距离为4m C．绳子拉力的功率为 D．动滑轮的机械效率为72% 【答案】CD 【详解】A．飞船部件的重力为，故A错误； B．动滑轮绳子自由端移动距离为，故B错误； C．绳子拉力做的总功为 拉力的功率为，故C正确； D．本过程的有用功为 机械效率为，故D正确。 故选CD。 10．小晗在回家的途中观察到工人师傅使用斜面往车上搬运货物，如图所示，小晗了解到：工人用沿斜面向上大小为300N的推力将重500N的货物匀速推到斜面顶端用时5s，已知斜面的长度为2m，高度为1m。则下列说法正确的是（　　） A．使用斜面既可以省力，也可以省功 B．工人对货物做功的功率为120W C．货物在斜面上受到的摩擦力为300N D．该斜面的机械效率大约为83.3% 【答案】BD 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，斜面可以省力但不能省功，故A错误； BC．工人对货物做的功为 对货物做功的功率 工人做的有用功 克服摩擦力做的额外功 由得摩擦力，故B正确，C错误； D．斜面的机械效率，故D正确。 故选BD。 11．某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做___________功。 【答案】 70% 额外 【详解】[1]机械效率的物理意义是有用功与总功的比值，以百分比形式呈现，因此该机械的效率70%代表有用功占总功的70%。 [2]因为机械自身存在重力、运转过程中存在摩擦等因素，使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，这类功是为完成有用功而额外消耗的功。 12．如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，若此时物重为5.4N，不计绳重与摩擦，则滑轮组的机械效率为______%。 【答案】 匀速 75 【详解】[1][2]实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时测力计的示数才等于绳端拉力； 由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2.4N；滑轮组由3段绳子承担物重，所以s=3h，则滑轮组的机械效率为。 13．甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 2000 900 小于 【详解】[1]甲的扇形图显示，有用功占总功的25%，且图中标注有用功为500J，根据机械效率公式，则 [2]乙的扇形图显示，额外功为2100J，且额外功占总功的70%，由得 则乙机械的有用功为 [3]甲的机械效率为，乙的机械效率为 因此 14．两个滑轮按如图所示的方式组合，用的拉力拉动绳端使物体匀速直线运动，已知物体与地面间的摩擦力为，则该过程中拉力做的功为___________J；该滑轮组的机械效率为___________。 【答案】 20 90% 【详解】由图可知，该滑轮组水平拉动物体，与动滑轮相连的绳子段数。绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 克服摩擦力做的功为有用功 机械效率 15.如图所示，有一根质量均匀的杠杆OA，B是OA 的中点。在C处挂重为80N的物体，用25N的竖直向上拉力 F将物体匀速缓慢提升20cm，若拉力F移动的距离为80cm，杠杆的机械效率为______，杠杆的重为________N。（不计摩擦） 【答案】 80% 10 【详解】[1]根据题意，拉力为F做的有用功为 拉力为F做的总功为 杠杆的机械效率为 [2]不计摩擦，拉力做的总功等于克服物体重力做的有用功和克服杠杆自身重力做的额外功之和。所以额外功为 因为杠杆是质量均匀的，所以其重心在杠杆的中点B处。当杠杆绕O点转动时，杠杆上各点移动的竖直高度与其到支点O的距离成正比。由于B是OA的中点，所以B点移动的高度是A点移动高度的一半。即 克服杠杆重力做的额外功，所以，杠杆的重力大小为 题型十 滑轮组和斜面的机械效率实验（共 2题） 1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小文同学利用同一滑轮组进行了四次实验，实验操作正确。（绳重不计，动滑轮重0.8N）实验测得的数据如下表所示： 实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳子自由端拉力F/N 绳子自由端上升距离s/m W有用/J W总/J η 1 2 0.1 1 0.3 0.2 0.30 66.7% 2 4 0.1 1.7 0.3 0.4 0.51 ① 3 6 0.1 2.4 0.3 0.6 0.72 83.3% 4 6 0.2 2.4 0.6 1.2 1.44 83.3% (1)根据表中数据，在下图中画出滑轮组的绕绳方法。 (2)请将表中①补充完整。①_____________。 (3)分析第1、2、3次实验数据可知，使用同一滑轮组提升物体时，______。 (4)小文进一步分析表格中第1、2、3次实验的数据发现，提升相同高度，随着钩码重力的增大，额外功变大。其原因可能是______________。 【答案】(1) (2)78.4% (3)物体越重，滑轮组机械效率越高 (4)随所挂的钩码变重，绳子与滑轮间的摩擦力变大了 【详解】（1）由表格第1次实验数据，钩码上升高度0.1m，绳子自由端上升距离0.3m，可知承担物重的绳子段数为故绕绳方式为绳子一端固定在动滑轮上，依次绕过定滑轮、动滑轮，使3段绳子承担物重，如图所示： （2）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （3）分析第1、2、3次实验数据，提升的钩码变重，有用功和总功均变大，且有用功与额外功的比值也随之变大。故可得结论：使用同一滑轮组提升物体时，物体越重，滑轮组机械效率越高。 （4）额外功是克服绳与滑轮间的摩擦力，绳重和动滑轮重所做的功。由于提升相同高度，绳重和动滑轮重不变，克服绳重和动滑轮重所做的额外功不变，但总的额外功在变大，可能是提升的钩码重力变大时，绳子对滑轮的压力变大，摩擦力变大，克服摩擦力移动的距离不变，故额外功变大。 2．在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。 (1)为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向_______调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量_______； (2)小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。 实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 74.1 2 4 0.1 0.3 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9 ①由图3可知，第2次实验中弹簧测力计示数为_______N； ②由第2次实验中滑轮组的机械效率为_______%（结果保留一位小数）； ③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体_______，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）； (3)小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用_______的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重、斜面长、高，若机械效率，则物体在斜面上受到的摩擦力为_______N。 【答案】(1) 右 力臂 (2) 1.6 83.3 重力越大 变大 (3) 减小接触面的粗糙程度 0.2 【详解】（1）[1]实验前杠杆左端下沉，说明左端偏重，根据杠杆调平原则“左低右调”，平衡螺母应向右调节。[2]杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可以直接从杠杆上读取力臂，因此目的是便于测量力臂。 （2）[1]弹簧测力计分度值为0.2N，读数为1.6N。 [2]第2次实验的机械效率 [3]由实验数据可知，同一滑轮组，提升的物体重力越大，有用功占总功的比例越高，滑轮组机械效率越高。 [4]若提升同一物体，有用功不变，动滑轮重力减小，额外功减小，因此机械效率变大。 （3）[1]接触面粗糙程度越小，摩擦力越小，因此保持斜面倾斜程度不变，可以通过减小接触面粗糙程度减小摩擦，提高机械效率。 [2]有用功总功 额外功由得摩擦力 题型十一 机械效率、动滑轮重及功率计算题（注意答题规范性，共2小题） 1．工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速吊起3m，g取。试求： (1)工人做功的功率； (2)定滑轮的机械效率。 【答案】(1)165W (2)90.9% 【详解】（1）工人做功的功率 （2）物体重力G=mg=30kg×10N/kg=300N克服物体重力做的有用功 W有=Gh=300N×3m=900J       定滑轮的机械效率 2．如图所示滑轮组，绳重和摩擦均不计，物体重20N，绳端拉力为8N。在拉力的作用下物体以10cm/s的速度匀速上升20s。求： （1）动滑轮重； （2）拉力做的功； （3）该滑轮组的机械效率。    【答案】（1）4N；（2）48J；（3）83.3% 【详解】解：（1）滑轮组有三段绳子承担总重 动滑轮重 （2）物体上升的高度 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 （3）滑轮组有三段绳子承担总重，所以，滑轮组的机械效率 答：（1）动滑轮重4N；（2）拉力做的功为48J；（3）该滑轮组的机械效率为83.3%。 3．杠杆是一种可以让人类突破自身力量极限的简单机械。如下图所示，长，长，张宇同学竖直下压端，重物被竖直匀速顶起，已知重物的质量为。求：（取） (1)若不计杆重和摩擦，上述过程在端施加多大的力。 (2)若实际使用的力，则这个过程的机械效率。 【答案】(1)450N (2)75% 【详解】（1）根据题意，阻力臂，动力臂 。 重物的重力（即阻力）为：； 不计杆重和摩擦时，杠杆处于平衡状态，根据杠杆平衡条件 ，设在B端施加的力为F，则：，解得：。 （2）有用功的计算：有用功是指克服物体重力所做的功。重物被竖直匀速顶起的高度，； 总功的计算：根据杠杆原理，动力作用点移动的距离s与阻力作用点移动的距离h的关系为：，； 实际施加的力 ，则总功为：。 机械效率的计算：。 【综合训练】 一、选择题（1-14单选，第15题多选，15道题） 1．如图所示的杠杆处于平衡状态，点为杠杆的支点，则力的力臂为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】力臂是支点到力的作用线的垂直距离，需要同时满足两个条件：线段的一端为支点，且线段与力的作用线垂直。 ABD．、OD没有与力F的作用线垂直，没有经过支点O，不符合力臂的定义，故ABD不符合题意； C．OC的一端是支点O，且OC垂直于力F的作用线，符合力臂的定义，故C符合题意。 故选C。 2．阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理，而我国大约在3000年前就出现了能精准称量的天平。下列物体中，不属于杠杆的是（    ） A．船桨 B．剪刀 C．剪指甲刀 D．茶壶 【答案】D 【详解】ABC．船桨、剪刀、剪指甲刀在使用的过程中能够围绕支点转动，它们都属于杠杆，故ABC不符合题意； D．茶壶的上端开口，下端连通，属于连通器，是利用了连通器的原理，故D符合题意。 故选D。 3．小亮跟着爸爸到河边钓鱼，拉起钓鱼竿时，可以将钓鱼竿看成杠杆，如图所示，下列说法正确的是（    ） A．钓鱼竿在使用时可视作一个省力杠杆 B．左手接触钓鱼竿的位置是钓鱼竿的支点 C．钓鱼竿受到的阻力为鱼的重力 D．若两手间的距离减小了，想要钓起鱼需增加动力 【答案】D 【详解】A．钓鱼竿使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误； B．钓鱼竿绕着转动的点是支点，图中左手接触位置是动力作用点，不是支点（支点在钓鱼竿与右手接触的固定点），故B错误； C．钓鱼竿受到的阻力是线绳对钓鱼竿的顶端的拉力（与鱼重力相关，但不是鱼的重力本身，受力物体是钓鱼竿，钓鱼竿是杠杆），故C错误； D．两手间距离减小，即动力臂减小，阻力（鱼重力不变）和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力需增大，故D正确。 故选D。 4．如图所示，园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用，下列说法正确的是（　　） A．园艺剪对枝条的压力是阻力 B．在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆 C．把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力 D．把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂 【答案】C 【详解】A．园艺剪是杠杆，动力和阻力都是施加在园艺剪上，手对园艺剪的作用力是动力，枝条对园艺剪的作用力是阻力，故A错误； B．如图，使用园艺剪时，动力作用点到支点（轴处）的距离大于阻力作用点到支点的距离，可判断动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，所以是省力杠杆，故B错误； C．枝条往轴处靠近，阻力臂减小，根据杠杆平衡条件，动力减小，能省力，故C正确； D．枝条往轴处靠近是减小阻力臂，不是增大阻力臂，故D错误。 故选C。 5．下列关于杠杆的说法中，正确的是（   ） A．杠杆一定是直的 B．若作用在杠杆上的动力方向向上时，阻力方向一定向下 C．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置 D．杠杆就是一根在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒 【答案】D 【详解】A．杠杆可以是直的或弯曲的，如剪刀、钢丝钳等工具都是杠杆但形状弯曲，故A错误； B．动力和阻力的方向由支点位置决定，并非必然相反。例如使用剪刀时，对于剪刀中的其中一半而言，动力向上而阻力方向也向上，故B错误； C．支点必须在杠杆上，但位置不一定在中间，如镊子的支点常在一端，故C错误； D．杠杆的定义是“一根在力的作用下能绕固定点转动的硬棒”，其中固定的点叫做支点，故D正确。 故选D。 6．筷子是人们普遍使用的餐具。如图所示，将AB这支筷子作为杠杆，O为支点，食指对筷子上M点的压力FM（垂直于筷子）是动力。则（　　） A．阻力臂是MN、动力臂是OM B．阻力是筷子对食物的压力 C．筷子N点受到阻力的方向向上 D．把食物靠近支点放置时，阻力臂和动力臂都变小 【答案】C 【详解】A．阻力臂是支点O到阻力作用线的垂直距离，不是MN；动力臂是支点O到动力FM作用线的垂直距离，FM垂直于筷子，所以动力臂是OM，故A错误。 B．阻力是食物对筷子的作用力，而不是筷子对食物的压力（二者是相互作用力），故B错误。 C．食物对筷子N点的阻力，是阻碍筷子转动的力，筷子绕O点顺时针转动，所以食物对筷子的阻力方向向上，阻碍其转动，故C正确。 D．把食物靠近支点放置时，阻力臂变小，但动力作用点M、支点O、动力方向都不变，故动力臂OM的长度不变，故D错误。 故选C。 7．小梦在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代右侧的钩码继续探究，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．弹簧测力计拉力的力臂为OC B．弹簧测力计取代钩码目的是便于正确认识力臂 C．多次实验目的是为了减小误差 D．弹簧测力计的拉力方向改变拉力大小一定不变 【答案】B 【详解】A．从支点到力的作用线的距离叫力臂，用弹簧测力计拉杠杆，当弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，力臂不与杠杆重合，所以拉力的力臂不是OC。故A错误； B．在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出；当将钩码换成用弹簧测力计拉杠杆时，如果拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，力臂不再与杠杆重合，所以用弹簧测力计取代钩码的目的是便于正确认识力臂。故B正确； C．在杠杆平衡条件实验中，多次实验的目的是避免实验的偶然性，寻找普遍规律，而不是减小误差。故C错误； D．当弹簧测力计的拉力方向改变时，力臂的长度会发生变化，根据杠杆平衡条件，拉力大小也会改变，故D错误。 故选B。 8．如图所示，旗杆上有一个滑轮，人们设计这个滑轮的目的是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 【答案】B 【知识点】定滑轮的概念、实质及特点 【详解】旗杆顶端的滑轮是定滑轮，定滑轮的特点是：不省力，也不省距离，同时根据功的原理，任何机械都不能省功；定滑轮的核心作用是改变力的方向，让人在地面向下拉绳子，就可以让国旗向上升，符合升旗的需求，故选B。 9．图为搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力为1000N（车架所受重力忽略不计），抬起把手时，此独轮车相当于一个杠杆，车厢和砖头受到的重力是杠杆的阻力。下列关于独轮车的使用，分析正确的是（　　） A．独轮车把手有花纹是为了减小摩擦 B．此独轮车相当于一个费力杠杆 C．抬起独轮车，手握在把手末端A点时最费力 D．人手在点施加竖直向上大小为250N的力时，可以抬起独轮车 【答案】D 【知识点】增大摩擦的方法及生活中的实例、杠杆的分类、杠杆的最省力问题、运用杠杆平衡原理进行计算 【详解】A．把手有花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A错误； B．独轮车的支点在车轮处，动力臂（1.6m）大于阻力臂（0.4m），属于省力杠杆，故B错误； C．根据杠杆平衡条件，阻力、阻力臂不变时，动力臂越长越省力。手握A点时动力臂最长，因此是最省力，故C错误； D．根据杠杆平衡条件，代入数据得，解得，故D正确。 故选D。 10．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等。如果在杠杆两侧钩码下端各增加一个质量相等的钩码，杠杆（　　） A．右端下沉 B．左端下沉 C．仍然平衡 D．无法判断 【答案】B 【知识点】杠杆的动态平衡分析 【详解】设一个钩码重为G，一格的长度为L，在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆左侧力和力臂的乘积为3G×4L=12GL 杠杆右侧力和力臂的乘积为5G×2L=10GL 因为12GL>10GL 所以杠杆不再平衡，杠杆向逆时针方向转动，即左端下沉，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 11．下列各种机械中，不省力的机械是（　　） A．旗杆顶定滑轮 B．动滑轮 C．钢丝钳 D．斜面 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】生活中简单机械的应用、辨析动滑轮与定滑轮的区别、生活中常见的杠杆模型 【详解】A．定滑轮只能改变力的方向，但不省力，故A符合题意； B．动滑轮不改变力的方向，但能够省力，故B不符合题意； C．钢丝钳工作时，动力臂大于阻力臂，则动力小于阻力，是省力杠杆，故C不符合题意； D．物体在斜面上被弹簧测力计向上拉时，斜面越长越省力，故D不符合题意。 故选A。 12．如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是 B．动滑轮的重是 C．物体上升的速度是 D．吊起动滑轮绳子的股数是3 【答案】C 【详解】AD．由图可知，承担物重的绳子有2段，则绳子自由端移动的距离，故AD错误； B．忽略绳重和摩擦，动滑轮的重，故B错误； C．物体上升的速度是，故C正确。 故选C。 13．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　） A．A、B均静止 B．无法确定A、B的运动情况 C．A上升 D．A下降 【答案】D 【详解】B所在的滑轮随重物一起移动，为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮不随重物一起移动，为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，则重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将B拉起只需A重力的一半即可，所以放手后A下降，B上升。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 14．小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（　　） A．只能选丁 B．只能选丙和丁 C．只能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选 【答案】B 【知识点】滑轮组的连线问题 【详解】承担物重的绳子段数为 所以此滑轮组至少由3段绳子承担物重，拉力方向需要向下，所以至少需要一个动滑轮和两个定滑轮。甲、乙均只有一个定滑轮，不能满足拉力方向向下，所以只能选丙和丁。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 15．（多选）如图所示，小红用滑轮把物体提升4m，物体的重力为160N，动滑轮的重力为20N，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　） A．使用该滑轮可以省力 B．绳子自由端移动的距离为4m C．拉力的大小为90N D．动滑轮的机械效率为80% 【答案】AC 【详解】由图可知该滑轮为动滑轮，承担总重的绳子段数，不计绳重及摩擦。 A．该滑轮是动滑轮，因此使用该滑轮可以省力，故A正确； B．绳子自由端移动距离，故B错误； C．不计绳重及摩擦，拉力，故C正确； D．有用功 总功 机械效率，故D错误。 故选AC。 二、填空题（共14道题） 1．古代科技著作《天工开物》中记载的捣米的“舂”，是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。如图所示，当脚用力向下踩舂时，舂属于__________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，要想更省力，使用舂捣米时脚踩点应该__________（选填“靠近”或“远离”）O点。 【答案】 费力 远离 【详解】该杠杆的支点是图中的O点，脚向下踩的力是动力，舂头的重力是阻力。动力臂小于阻力臂，因此舂属于费力杠杆。 根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，增大动力臂可以更省力。要增大动力臂，脚踩点应该远离支点O。 2．杠杆可绕固定点O在竖直平面内转动，且自重不计，在A点施加不同方向的力F使杠杆始终保持如图位置平衡。当F竖直向上拉时，请作出F的力臂________，此时的力___________（选填“是”或“不是”）最小的。 【答案】 不是 【知识点】力和力臂的作图、杠杆的最省力问题 【详解】反向延长力F的作用线，然后从支点O向力F的作用线引垂线段，垂线段的长即为F的力臂L。 根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。当力F的方向与OA垂直时，动力臂等于OA的长度，此时动力臂最长、力最小，而题目中F是竖直向上的，此时的动力臂小于OA的长度，所以此时的力不是最小的。 3.如图所示一轻质杠杆，AB=BC=CD，在A点悬挂重物G，杠杆在竖直向上力F的作用下处于水平平衡，则杠杆的支点可能在杠杆上的______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）点，当G=50 N时，F的大小为______N。若使F沿顺时针方向缓慢旋转到虚线位置，杠杆始终水平平衡，力F的大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 D 150 变大 【详解】动力和阻力使杠杆的转动方向相反，物体对杠杆施加的拉力使杠杆逆时针转动，另一个力需要使杠杆顺时针转动，A点和C点是力的作用点，作为支点时力臂为零，不可能作为支点，B点作为支点时，两个力使杠杆转动方向相同，在D点时，两个力使杠杆转动方向相反，故杠杆的支点可能在杠杆上的D点。 根据题意可知，重物G为阻力， DA为阻力臂，F为动力， DC为动力臂，杠杆平衡条件，可得，根据图中可知，故,力F顺时针旋转过程中，支点D到F作用线的垂直距离（动力臂）逐渐变小，而阻力G和阻力臂都不变，根据杠杆平衡条件，F将变大。 4．把__________滑轮和__________滑轮组合在一起，组成滑轮组。使用滑轮组可以__________力，也可以改变__________的方向。 【答案】 定 动 省 力 【详解】[1][2][3][4]滑轮组是将定滑轮与动滑轮结合在一起，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 5．工人师傅用如图所示的装置提升货物。该装置为__________滑轮。若保持该装置不变，增大被提升货物的重量，该装置的机械效率将__________（选填“变大”“变小”或“保持不变”）。 【答案】 动 变大 【详解】该滑轮的轴会随被提升货物一起运动，符合动滑轮的特点，因此是动滑轮。 装置不变时，提升过程中克服动滑轮自重、摩擦产生的额外功大小几乎不变；增大货物重力后，有用功增大，有用功在总功中的占比增大，因此机械效率变大。 6．如图所示，加在绳子末端的力与滑轮所提重物的重力之间的关系是（不计滑轮与绳子的重，不计摩擦）。①___________（选填“>”“=”或“<”）；②___________；③___________。 【答案】 = 【详解】不计滑轮与绳子的重、不计摩擦。图①中使用的是定滑轮，定滑轮不省力，则拉力。 图②中使用的是滑轮组，承担物重的绳子股数，则拉力。 图③中使用的是滑轮组，承担物重的绳子股数，则拉力。 7．如图所示，在100 N的水平拉力F作用下物体沿水平地面向左匀速直线运动了3 m，物体与地面间的滑动摩擦力为210 N，则滑动摩擦力做功大小为__________J；滑轮组的机械效率为__________。 【答案】 630 70% 【详解】[1]滑动摩擦力做功大小为 [2]由图中可知，动滑轮上有三股承重绳，绳子自由端移动的距离为 的总功为 滑轮组所做的有用功为 故滑轮组的机械效率为 8.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体在2s内，缓慢升高0.1m，拉力F大小始终不变为8N，拉力移动的距离为0.25m，有用功为________J，拉力所做的功的功率为________W，杠杆的机械效率为________，影响杠杆机械效率的主要因素为_ 【答案】 1.8 1 90% 杠杆自身的重力 【知识点】功的计算和估算、P=W/t、机械效率的简单计算、影响机械效率大小的因素 【详解】[1]如图，拉力做的有用功 [2]拉力做的总功 拉力所做的功的功率为 [3]杠杆的机械效率为 [4]提升物体的过程中，克服杠杆的重力做的功属于额外功，故影响杠杆机械效率的主要因素为杠杆自身的重力。 9．如图为《物原》中记载的人们借助辘轳从井中汲水时的情景。用辘轳汲水时，对水做的功是__________功，对水桶做的功是__________功。（均选填“有用”“额外”或“总”） 【答案】 有用 额外 【详解】[1][2]有用功是指人们为实现目的做的必要功，额外功是指为实现目的，除必要功外，额外消耗的非必要功，总功则是有用功和额外功的总和。用辘轳汲水时，目的是把水提上来，因此对水做的功是有用功，而汲水的过程中，提起水桶并非目的，但又不得不对水桶做功，因此对水桶做的功是额外功。 10．如图所示，用拉力F沿斜面向上把一个重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长为L，高为h，所用时间为t。则拉力F做功的功率为________，该斜面的机械效率为________×100%。（本小题均用题中字母表示） 【答案】 【知识点】P=W/t、斜面机械效率的计算 【详解】 拉力做的总功为 ，拉力做功的功率 使用斜面提升物体时，克服物体重力做的功为有用功，即；机械效率公式为，代入和得 11．如图所示，小宣同学利用定滑轮提起重力为200N的物体，定滑轮本质上是______杠杆（选填“等臂”“省力”或“费力”），不计绳重和摩擦，则绳子拉力为______N；，他向右行走时，物体匀速上升，绳子拉力F的大小将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 等臂 200 不变 【详解】定滑轮的轴固定不动，其动力臂和阻力臂均等于滑轮的半径，因此定滑轮实质是等臂杠杆；不计绳重和摩擦时，定滑轮不省力也不费力，拉力大小等于物体的重力。已知物体重力为200N，因此绳子拉力 当小宣向右行走时，物体匀速上升，处于平衡状态。由于定滑轮仅改变力的方向，不改变力的大小，且不计绳重和摩擦，拉力始终等于物体重力。因此，绳子拉力F的大小不变。 12．传统文化杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。如图所示，已测得某药材的质量是120g，其中OB=3OA。若不计杆秤自重，接下来要测30g人参片，则需要将秤砣向B点的______（选填“左”或“右”）侧移动。 【答案】右 【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析 【详解】测量药材质量时，根据杠杆的平衡条件可得 接下来要测30g人参片，当杆秤平衡时， 其中，秤砣质量、g值、OA长度不变，人参的质量小于药材质量，所以OB＞OB＇，则需要将秤砣向B点的右侧移动。 13．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面匀速运动了2m，用时5s，弹簧测力计的示数为5N，则物体A受到的摩擦力________N，拉力F做功的功率为________W。 【答案】 10 4 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、功的计算和估算、P=W/t 【详解】[1]由图知，该滑轮为动滑轮，水平使用时，克服的是物体受到的摩擦力。因为弹簧测力计的示数为5N，即拉力，根据动滑轮的特点，物体A受到的摩擦力 [2]物体A沿水平面匀速运动了2m，由于动滑轮的特点，拉力F移动的距离 根据功的计算公式，可得拉力F做的功 根据功率的计算公式，则拉力F做功的功率 14.用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 【答案】 60 33 【知识点】动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系 【详解】 由图可知，该滑轮组中承担物重和动滑轮重的绳子段数 同一根绳子各处拉力相等。 不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力 定滑轮受到向下的2段绳子的拉力，总向下拉力等于A点受到的拉力，因此A点拉力 不计绳重和摩擦时，拉力公式为 代入数据得 三、实验题（共3道题） 1．在探究杠杆的平衡条件的实验中（如图）： (1)将装置放在水平桌面上，将平衡螺母向右调节后，杠杆在水平位置平衡。未调节平衡螺母时，杠杆静止时的情况应如图__________（选填“甲”或“乙”）所示，该状态_________平衡状态（选填“是”或“不是”）； (2)同组的小张同学提出疑问：实验时为什么要使杠杆在水平位置平衡？你认为这样做的好处是_________； (3)实验中，应做多次实验，其目的是_________。在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，获得的实验数据如下表，可得出杠杆的平衡条件是_____________； 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 2.5 0.2 2 0.25 2 2 0.15 1.5 0.2 3 1.5 0.4 2 0.3 (4)小组成员用质地均匀的刻度尺制作了简易杠杆，调平后在两边各放置数量不同的完全相同橡皮，如图丙杠杆再次达到平衡，则力臂=_________；两边同时各取走一块橡皮，杠杆将会________（选填“顺时针”或“逆时针”）运动。 (5)凝聚华夏智慧的杆秤是杠杆平衡条件的一个应用，杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成，如图丁所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较_________（选填“近”或“远”）的提纽。 【答案】(1) 乙 是 (2)便于测量力臂 (3) 寻找普遍规律，避免实验偶然性 (4) 3:2 顺时针 (5)近 【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析、探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤、探究杠杆的平衡条件的实验注意事项和错误分析、探究杠杆的平衡条件的实验结论和数据处理 【详解】（1）[1]平衡螺母向右调节后杠杆水平平衡，说明未调节时，杠杆静止时杠杆的右端高，对应图乙。 [2]图乙杠杆静止时处于平衡状态。因为杠杆平衡状态包括静止或绕支点匀速转动，这里杠杆静止，满足平衡条件。 （2）实验时使杠杆在水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，便于直接从杠杆上测量力臂（或能直接读出力臂大小）。 （3）[1]实验中做多次实验，是为了寻找普遍规律，避免实验的偶然性。只做一次实验，得到的结论可能具有偶然性，多次改变力和力臂的大小进行实验，能让结论更具普遍性。 [2]分析实验数据可得，第1次实验，， 第2次实验，， 第3次实验，， 可得杠杆的平衡条件是（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。 （4）[1]根据杠杆的平衡条件，设每个橡皮的重力为G，则由图可知 则 [2]若两边同时各取走一块橡皮，则左边为，右边为，由于 所以杠杆的右端将下沉，即杠杆将会做顺时针运动。 （5）杆秤水平位置静止，若物重为阻力，阻力臂为，动力大小为秤砣重力，动力臂为，根据杠杆平衡条件，则有则物重 ;提纽处O点为支点，秤砣重不变，所以提纽离秤钩越近，动力臂越大，阻力臂越小，则杆秤量程越大，所称物重越大，可称较重物体。 2.斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表： 实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度 机械效率 1 较缓 20 0.2 11 1 2 较陡 20 0.4 14 1 3 最陡 20 0.6 17 1 (1)表格的空白处应该填的数据是______； (2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，物体沿斜面下滑到底端，支持力在这个过程中做功______J； (3)通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越______，机械效率越高。 【答案】(1)70.6% (2)0 (3)陡 【详解】（1）第3次实验中，利用斜面所做的有用功为 所做的总功为 则第3次实验的机械效率为 因此表格的空白处应该填的数据是70.6% （2）物体沿斜面下滑到底端，因支持力与移动的距离垂直，所以，支持力在这个过程中不做功，即做功0J。 （3）分析表格数据可知，其他方面一定时，第1次实验中，斜面倾斜程度较缓，机械效率为36.4%；第2次实验中，斜面倾斜程度较陡，机械效率为57.1%；第3次实验中，斜面倾斜程度最陡，机械效率为70.6%；可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越陡，机械效率越高。 3.在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想: 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关; 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了3次实验,数据如下表所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 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 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 6.0 0.1 2.5 0.3 图ZT6-5 请你解答如下问题: (1)表格中第3次实验时该滑轮组的机械效率为　　　;根据表中数据在图ZT6-5中画出该滑轮组的绕线方式。  (2)分析表中数据可知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。  (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　　　　　　　　　。  【答案】 (1)80.0% 【详解】如图所示 (2)越高 (3)重力不同的滑轮 [解析] (1)第3次实验时,滑轮组的机械效率 η====80.0%。 4、 作图题（3道题） 1.如图所示，用轻质杆将一电灯吊起，O点是支点。 （1）请画出动力F1的力臂和阻力F2的示意图______； （2）由图可知该杠杆为__________杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 【答案】 费力 【详解】（1）[1]从支点O作动力F1作用线的垂线段，线段的长度L1即为F1的力臂；电灯对杠杆的拉力是阻力，方向竖直向下，由此画出阻力的示意图。 （2）[2]支点O到阻力F2作用线的垂线段即为阻力臂，由图可知，杠杆的动力臂小于阻力臂，所以该杠杆为费力杠杆。 2．在图11-15中画出使此杠杆在此位置保持静止时施加在杠杆上的最小动力F1,并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。 图11-15 [答案]如图所示 3.建筑工地上,工人师傅将图ZT3-14所示的滑轮装配成最省力的滑轮组,利用它站在地面上向下拉绳提升重物。请在图中画出滑轮组的绕线方式。 图ZT3-14 [答案]如图所示 五、计算题（共2道题） 1．工人利用如图所示的斜面把木箱推到离地面高的平台上，已知木箱的质量为，工人沿着斜面向上推木箱的力为，斜面长为，g取。求： (1)木箱所受到的重力； (2)工人对木箱做的有用功； (3)工人对木箱做的总功和机械效率； (4)木箱受到斜面的摩擦力。 【答案】(1)400N (2)200J (3)300J，66.7％ (4)25N 【知识点】重力的计算与估算、功的计算和估算、机械效率的简单计算 【详解】（1）木箱受到的重力 （2）工人对木箱做的有用功 （3）工人对木箱做的总功 这个斜面的机械效率 （4）克服摩擦力做的功是额外功，额外功等于总功减有用功，则摩擦力做的功 木箱受到斜面的摩擦力 2.如图所示，工人师傅利用滑轮组将重为400N的建材竖直向上匀速提升了2m，用时10s，提升建材的过程中，工人对绳子的拉力为250N（不计绳重和摩擦）。 (1)工人做的有用功是多少？ (2)滑轮组机械效率是多少？ (3)工人拉力做功的功率是多少？ 【答案】(1)800J (2)80% (3)100W 【详解】（1）工人做的有用功是 （2）工人做的总功是 滑轮组机械效率是 （3）工人拉力做功的功率是 3．图是某同学做仰卧起坐锻炼身体时的示意图。该同学的质量为50 kg，上半身的质量约为全身质量的40%，若她在1 min内做了40个仰卧起坐，每次上半身的重心均升高0.3 m。（g取10 N/kg） (1)做仰卧起坐时，相关肌肉骨骼可以看作以O为支点的杠杆，腹部肌肉的拉力为动力F1，上半身受到的重力为阻力F2，请在图中画出阻力臂l2。 (2)求该同学在1 min内克服重力所做的功W。 (3)求此过程中该同学克服重力做功的功率P。 【答案】(1) (2)2400J (3)40W 【详解】（1）过支点O向阻力的作用线作垂线段，标注该垂线段为，即为所求阻力臂，据此作图。 （2）上半身的重力为 一次仰卧起坐克服重力做功为 1min内克服重力做的总功为 （3）1min内克服重力做功的功率为 六．综合题 1．杆秤是我国流传数千年的测量质量的工具，至今仍在使用。“秤砣虽小压千斤”的谚语展示了古代劳动人民的智慧。为体验杆秤的制作及其使用过程，小明进行了如下实践。 任务一：分析原理，选择材料 (1)通过学习，小明知道，制作杆秤利用的是______原理。 小明参照如图甲所示的杆秤结构，选择一根一头略粗、长度约为40 cm的木制筷子，一个塑料小盘，20 g钩码和100 g砝码各一个，细线若干，刻度尺，记号笔等进行制作。 任务二：固定秤盘，确定最大测量值 如图乙所示，把小盘用线固定在筷子较粗一端的A处作为秤盘。将100 g的砝码放在秤盘中，然后将20 g的钩码作为秤砣用线挂在筷子较细一端的适当位置B处。 (2)用记号笔在该位置标记为________g，此标记值即为杆秤的最大测量值。 任务三：确定提钮，标定刻度 保持秤盘和秤砣在秤杆上的位置不动，用细线套到秤杆上，移动细线的位置使秤杆水平平衡，把细线固定在此位置作为提钮。 取出秤盘内的砝码，手提提钮，调节秤砣的位置使秤杆再次水平平衡。标记此时秤砣的位置为定盘星O（即秤的零刻度线）。 (3)标定刻度时，若要使杆秤的分度值为2 g，接下来他应该如何操作：______。 任务四：称量测试，改进优化 用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较，看称量的结果是否准确。 (4)若想制作一个测量范围更大的杆秤，请提出一种可行的方法，并说明理由。 【答案】(1)杠杆 (2)100/ (3)0和100g之间分为50等份，每一等份表示2g，依次标上相应刻度和数字 (4)秤砣一侧对杠杆施加动力，重物一侧对杠杆施加阻力，增大杆秤的量程，是增大杠杆受到的阻力，根据杠杆平衡条件可知，如果阻力臂不变，阻力增大，则应增大动力或增大动力臂，即增加秤砣的质量或更换更长的木制筷子；根据杠杆平衡条件可知，也可以在动力臂与阻力臂之和不变时，增大动力臂，减小阻力臂（让提钮C适当靠近A点），这样的话对同样的秤砣，重物相对变大，也可以实现目的。 【详解】（1）杆秤利用的是杠杆平衡原理。 （2）秤盘中放的是100 g的砝码，此时100 g的砝码是被测量的重物，所以此时秤砣所在的位置应当标记为100g。 （3）根据杠杆平衡条件，杆秤的刻度应当是均匀的，所以应当均匀刻画刻度线。 （4）见答案。 1 / 1 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 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 $