第2章 机械与动力工程（复习讲义）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学单元复习讲义以“机械与动力工程”为核心，通过表格梳理复习要点与重难点，以层级框架呈现简单机械（杠杆、滑轮等）、动力机械（热机）及交通工程的内在联系，清晰标注力臂作图、机械效率计算等关键考点。 讲义亮点在于分层练习设计，从基础达标到能力进阶，如“测量斜面机械效率”实验题培养科学思维与探究实践能力，结合新能源交通案例渗透态度责任。配套答题模板与易错点分析，助力学生自主复习，为教师实施精准分层教学提供支持。

第二章 机械与动力工程 复习要点 1.杠杆、滑轮、斜面、轮轴本质均为变形杠杆；省力机械一定费距离，不存在省功机械；力臂是支点到力作用线的垂直距离。 2.做功伴随能量转化，克服摩擦、机械自重产生额外功，机械效率永远小于 1；热机实现化学能、内能、机械能多级转化，能量总量守恒但存在损耗。 3.简单机械、热机组合构成交通工具；工程设计兼顾省力、效率、环保、安全多重需求；技术发展推动交通升级。 4.传统热机消耗不可再生化石能源，排放污染物；新能源交通可降低污染，践行低碳出行。 复习重难点 【重点】 1.杠杆五要素与力臂作图；杠杆平衡条件及计算；定、动滑轮、滑轮组特点与拉力计算；斜面省力规律；有用功、总功、机械效率计算。 2.热机能量转化；汽油机四冲程工作过程；汽油机与柴油机核心区别。 3.交通工具中简单机械与热机的综合应用；燃油交通的能源与环境问题。 4.机械改变力的大小与方向，热机实现能量转化，二者结合支撑交通工程。 【难点】 1.正确判断力臂、画出最小动力；滑轮组绳子段数判断；水平滑轮组、斜面机械效率综合计算；区分有用功与额外功。 2.区分内燃机四个冲程气门、活塞运动状态；理解仅做功冲程输出动力，其余冲程依靠飞轮惯性；热机效率损耗来源分析。 3.综合运用力学、热学知识完整解析交通工具整套工作系统；辩证分析传统交通与新能源交通的优劣。 4.力学机械效率与热机能量转化跨模块综合计算题。 要点 简单机械 （一）斜面 1.斜面的概念 斜面是一个与水平面成一定角度的 平面。如搭在车厢与地面之间的长硬板、金字塔的斜坡都是斜面。 2.斜面的作用 ①用弹簧测力计沿斜面拉住静止物体的力 物体的重力。 ②相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越 ，或者说斜面坡度越大，拉力越 。即斜面坡度越小越 。 ③斜面的核心原理：通过增加 来 要施加的力。 3.生活、工程中的斜面应用 ① 建：堆沙土斜面搬运巨石，减小人力拉力。 ②大桥螺旋引桥：桥面高度固定，螺旋加长斜面，减小车辆爬坡牵引力，节省地面空间。 ③螺丝钉：螺纹为环绕 ，螺纹越密斜面越 ，拧螺丝更省力。 ④京张铁路“ ”线路：山体陡峭无法修长直斜面，折返延长路程、降低坡度，让火车顺利上坡。 （二）杠杆 1.定义：一根硬棒在力的作用下能够绕着 转动，这根硬棒叫作杠杆。 杠杆是人们在生产和生活中普遍使用的一种简单机械。 注意：杠杆形状各异，可以是 的，也可以是 的。但必须是 。 成为杠杆的条件 (1)要有 的作用。如：撬棒在没有使用时就不能称为杠杆。 (2)能绕着 转动。这两个条件缺一不可。 2.杠杆的五要素 杠杆五要素：支点 、动力、动力臂、阻力、阻力臂。 支点  杠杆绕着转动的固定点O 叫做支点 动力 能够使杠杆转动的力  叫做动力 阻力  阻碍杠杆转动的力 叫做阻力 动力臂  从支点到 的距离L1 叫做动力臂 阻力臂 从支点到 的距离L2 叫做阻力臂 3.对杠杆的五要素的理解 （1）支点 一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置；同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也可能不同；在杠杆转动时，支点的位置是 的；不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间。 （2）动力和阻力 对杠杆都是杠杆受到的力，都作用在 上；分别使杠杆向 的方向转动，但两者的方向不一定相反；两者是相对而言的，一般把人对杠杆施加的作用力称为 点拨：两个力在支点的同一侧时，两个力的方向 ，两个力分别在支点两侧时， 两个力的方向 (口诀：同侧反，异侧同)。 （3）力臂 力臂是支点到 的距离，不是支点到力的作用点的距离；力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，力的方向不同，力臂一般不同。 4. 探究杠杆平衡条件 杠杆的平衡条件是：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。即： 思考： ①为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡。 ②杠杆调平的方法是什么? 5.杠杆的分类 说明：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。 （1）通过对省力杠杆和费力杠杆的分析，可以发现： 使用省力杠杆虽然省了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离 ； 使用费力杠杆虽然费了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离 。 （2）由杠杆平衡条件得： （F阻一般是不能改变的） 减小动力的方法： 6.杠杆的应用 · 骨—— 一根 ； · 肌肉收缩—— 的来源； · 两根骨之间可以活动的关节—— ； · 移动肢体或物体—— 的来源。 7.杠杆平衡条件的应用 F1 → 动力（N）；l1 → 动力臂（m）；F2 → 阻力（N）；l2 → 阻力臂（m） 注意： 应用公式计算时，单位要 ，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 （三）滑轮和滑轮组 1.定义：滑轮是一种周边有 ，可以绕着 转动的轮子。 2.分类： 使用滑轮时，根据滑轮轴的位置是否 ，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮两类。 滑轮的轴固定不动， 滑轮的轴随钩码一起移动。 3.定滑轮和动滑轮的作用： ①使用定滑轮不能 ，但能够改变力的 。 ②使用动滑轮可以省 ，但 改变力的作用方向，而且动力作用点移动的距离 钩码上升的距离。 由于滑轮与转动轴间摩擦力的存在，实际所用的力要 一些。 ③滑轮实质上是杠杆。 · 定滑轮相当于一根 杠杆，动力臂和阻力臂都 滑轮的半径。 · 动滑轮相当于动力臂是阻力臂 的省力杠杆。（不改变拉力的方向） · 实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。滑轮组不仅可以 ，还可以改变 。 4.滑轮组的作用： 使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的 分之一。 使用简单机械时， 省力的就要费距离，且力是几分之一、距离就是相应的 倍； 费力的就可以省距离，且力是几倍、距离就是 分之一。 （四）轮轴 1.认识轮轴 轮轴：由“ ”和“ ”中的轮轴组成的系统，该系统能绕共同的轴旋转。习惯上，半径较大的是 ，半径较小的是 。 2.轮与轴的受力关系 ①沿切线拉动轮轴时，拉力大小与作用 无关； ②动力作用在轮上省力，动力作用在轴上 ； ③满足轮轴平衡条件： 3.轮轴的平衡条件 轮轴的实质是可以连续 。根据杠杆的平衡条件有： 用公式表示： 由于轮半径总 轴半径，因此 当动力作用于轮上时，轮轴为 费 杠杆； 当动力作用于轴上时，轮轴为 省 杠杆。 （五）机械效率 1、有用功、额外功、总功 (1)有用功（W有）：有用功是人们提升重物过程中必须要做的功，即使用机械时对人们 的功。 (2)额外功（W额外）：利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 (3)总功（W总）：利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。 功与 功的总和。 在实际使用机械做功时,总功等于有用功和额外功之和，即: 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。也就是说，我们多消耗了能。以利用动滑轮提升重物为例。 因此，这里存在一个利用机械做功的效率问题。 使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能的利用率越高。 2、机械效率 （1）定义：我们把有用功和总功的 叫做机械效率（η）。η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用 表示。 （2）表达式为： ①机械效率通常用百分率表示没有 。 ②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η< 在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率，因为这意味着少做额外功、少消耗能。因此，提高设备的机械效率有着重要的现实意义。 3. 机械功率与机械效率的区别 4. 机械效率的计算 要点速测 1．在测量斜面机械效率的实验中，斜面长1.0m、高0.4m，现将一重为6N的物体用沿斜面向上的拉力F由底部匀速拉至顶部，F的大小为4N（忽略绳子的重力），则下列说法错误的是（    ） A．图中所示拉力克服物体重力做有用功为2.4J B．斜面的机械效率为60% C．物体受到的摩擦力为1.6N D．只增加物体在斜面上运动的长度，所测斜面的机械效率将变小 2．皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨。下列说法正确的是（　　） A．桨为费力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手远离支点 B．桨为省力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手靠近支点 C．桨为省力杠杆，为省距离，可将用力划桨的手远离支点 D．桨为费力杠杆，将用力划桨的手靠近支点，既能省力又能省距离 3．“加拿大一枝黄花"再现浙江，为了拔除这一外来物种。农业专家自制如图轻质拔草器，将投草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株。手施力最小的是（　　） A． B． C． D． 4．“试弓定力”是《天工开物》中记载的一种用杆秤测量弓最大弹力的方法。如图所示，提起杆秤的提纽，在杆秤秤钩上挂上弓，并在弓的下方悬挂重物，逐渐增加重物的重力直至弓被拉满，随后移动秤砣直至秤杆水平平衡，就可以测算出弓的最大弹力。下列说法不正确的是（　　） A．弓的最大弹力越大，称量时秤砣悬挂点离提纽越远 B．测同一弹力时，若秤砣质量增加，秤砣悬挂点需向提纽靠近 C．若要提高杆秤的测量精度，可采取的方法是增大秤砣的质量 D．在弓的弹性限度内，弓悬挂的重物的重力越大，弓的弹性势能越大 5．图1为停车场的电子闸杆，其结构图如图2所示，闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆，闸杆质量分布均匀，摇杆质量不计。当力F作用于A点时，闸杆恰好开始向上转动，下列说法正确的是（   ） A．图2中F为最小升闸动力 B．减少距离可以减少升闸动力 C．轻质闸杆可以减少升闸动力 D．该杠杆是省力杠杆 6．智能健身器材中带有滑轮，用多模式提拉重物来达到健身效果，以下简化的模拟图中，物体重G，每个滑轮重（不计摩擦阻力和绳子自重），拉力大小为（   ） A． B． C． D． 7．如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为20N B．该装置的机械效率为66.7% C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功 D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s 8．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做功的功率为1.5W B．滑轮组的机械效率为16.7% C．与电动机相连的绳端移动的速度为0.3m/s D．与电动机相连的绳端拉力大小为12.5N 9．小科用图中装置提升重为400牛的物体，绳子自由端施加250N拉力，在5s内将绳子匀速拉过1米，下列说法正确的是（   ） A．人将绳子拉过1米，物体也上升1米 B．动滑轮重为100N C．物体匀速上升时，拉力做的有用功为400J D．滑轮组的机械效率是80% 要点 动力机械 （一）发展历程与热机 1.技术演进：从自然力到内燃机的跨越 (1) 人力 / 自然水力驱动→蒸汽机 (外燃机)→内燃机 (高效动力)→喷气发动机 (2) 能量转化本质：燃料 → 燃烧产生 → (3) 外燃机代表：瓦特蒸汽机 燃料在汽缸外部燃烧加热水产生蒸汽。瓦特的关键改良是增加了独立冷凝器，解决了气缸反复冷却加热的能耗问题，使热效率提升了3倍以上，成为工业革命的动力源。 (4) 内燃机代表：汽车发动机 燃料直接在密闭汽缸内燃烧，爆发力强、能量利用率更高。分为 机（轻便、转速高）和 机（扭矩大、经济性好），广泛应用于现代交通与工程机械领域。 (5) 核心考点：区分“外燃”与“内燃”的本质区别在于 位置；瓦特改良蒸汽机的核心创新点是 的设计。 （二）汽油机四冲程详解 1. 冲程 • 气门：进气开，排气关 • 活塞：向下运动 • 能量：无转化，吸入油气 2. 程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向上运动 • 能量：机械能 → 内能 3. 冲程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向下运动 • 能量：内能 → 机械能 （唯一对外做功冲程） 4. 冲程 • 气门：排气开，进气关 • 活塞：向上运动 • 能量：无转化，排出废气 拓展视野：两种喷气发动机的核心差异 ①空气喷气发动机 依赖大气中的氧气助燃，需在大气层内工作。结构相对简单，经济性好，广泛应用于民航客机、战斗机等航空领域。 ②火箭喷气发动机 自带燃料和氧化剂，不依赖外界空气，可在真空环境工作。推力巨大，是运载火箭、导弹及深空探测的核心动力。 要点速测 11．如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验：在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞密封玻璃管，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。实验中“点火，橡皮塞飞出的过程”是模拟下列冲程中的（   ） A．压缩冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．吸气冲程 12．某兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究“改变物体内能的方式”，向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，将传感器采集的数据经电脑处理后得到如图乙所示的图像。图乙中段能量变化相当于热机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 要点 交通与运输工程 1.1769 年 改进蒸汽机，开启交通工具快速发展时代。 2.古代陆路交通工具代表：秦铜车马（秦铜车马）；水上古代运输通道 。 3.现代汽车分为燃油汽车与电动汽车，电动汽车分为 、 动力、 汽车。 4.铁路轨道演变顺序：木轨→ →铁轨；我国高铁动车组分为 号、 号。 5.气压小车依靠反冲力前进；打气次数越多，瓶内气压越 ，滑行距离越 。 6.地面越粗糙，小车受到摩擦力越大，滑行距离越 ；车身越重，滑行距离越 。 基础达标 1．（2026·浙江嘉兴·二模）用相关量的比值定义新科学概念的方法称为比值定义法。例如用物体运动的路程与所用时间的比值定义速度，表示物体的运动快慢。以下概念属于比值定义法的是（     ） A．力臂 B．重力 C．功率 D．动能 2．（2024·浙江金华·三模）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。能正确表示人在平板支撑时的杠杆示意图是（    ） A． B． C． D． 3．（2021·浙江金华·二模）如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，小金在支点左侧30cm刻度处挂2个钩码，进行探究活动，有以下观点或操作，其中不合理的是（　　） A．杠杆在水平位置平衡，有利于测量力臂的值 B．在探究过程中，不能调节平衡螺母使杠杆平衡 C．在A，B，C，D四个位置进行探究属于多次实验 D．在A，B，C，D四个位置向下施力均能使杠杆保持水平平衡 4．（2026·浙江·一模）如图所示为液压检修车示意图，OB为起重臂，下列是同学们课堂上画的起重臂的动力臂和阻力臂，其中正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   5．（26-27七年级上·浙江杭州·开学考试）如下图，下列工具中与D、E、F结构相似的是（   ） A．镊子 B．老虎钳 C．扫把 D．筷子 6．（2026·浙江台州·二模）小明利用如图所示装置探究杠杆平衡条件。圆盘可以围绕着固定点O自由转动，A、B两点各挂一个等重的钩码，发现圆盘静止不动。现保持圆盘和A点的钩码不动，将B点的砝码挂到正上方的C点后放手，则圆盘会（     ） A．逆时针转动 B．顺时针转动 C．静止不动 D．左右摆动 7．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图，在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力F，使小车绕O点慢慢转动到图中虚线位置，忽略小车受到的重力，此过程中力F的大小（    ） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 8．（24-25九年级上·浙江绍兴·期末）下列是四种挪动球形石墩的方法，其中最省力的方法是（　　） A． B． C． D． 9．（23-24九年级上·浙江绍兴·期末）力F作用下，物块A在水平面上做匀速直线运动。下列三种情况下施加的力F最小的是（不计滑轮的自重及滑轮与绳子间的摩擦）（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．一样大 10．（25-26九年级上·浙江·阶段检测）对下图所示的几种简单机械，下列说法中正确的是（   ） A．图甲所示的装置中是动力臂 B．图乙所示的装置是等臂杠杆 C．使用图丙所示的装置既省力又省功 D．图丁所示的斜面的机械效率可以达到100% 11．（25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测）利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。 (1)如图甲所示，要将杠杆调到水平位置平衡，需将螺母向_____移动。使杠杆在水平位置平衡的主要目的是_____。 (2)保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L和动力F的数据，绘制了的关系图，如图丙所示，请根据图推算，当为0.6m时，为_____N。 (3)如图丁所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数_____（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 能力进阶 12．（2026·浙江杭州·二模）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则内（     ） A．整个拉动过程中，斜面对货物的支持力做功为1800J B．滑轮组对货物施加的拉力大小为 150N C．提升货物的过程中，有用功与额外功的比值为 3:1 D．仅增加货物的质量，该装置的机械效率将变大 13．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　） A．物体所受摩擦力大小为10N，方向为水平向左 B．物体下落速度为4m/s C．若用力F向左匀速拉动物体A，该滑轮组提升物体B的机械效率约为80% D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N 14．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图甲所示，将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．右侧斜面机械效率为66.7% B．A受到的拉力等于A受到的摩擦力 C．对B做的有用功为2J D．斜面可省功且倾斜程度越大，省功越多 15．（23-24九年级上·浙江台州·阶段检测）如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞密封玻璃管，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。完成问题。实验过程中，在玻璃管口能观察到小水珠组成的白雾（如图所示），其形成的原因是（　　） A．燃气对橡皮塞做功，燃气内能减小 B．燃气对橡皮塞做功，燃气内能增大 C．橡皮塞对燃气做功，燃气内能减小 D．橡皮塞对燃气做功，燃气内能增大 16．（2026·浙江台州·二模）2025年11月6日铜陵长江三桥（如图）通车，该桥为世界首座双层悬索-斜拉协作体系大桥，其桥塔高度超200米。 (1)某科学小组为探究“悬索拉力与桥塔高度的关系”，利用如图所示的装置进行模拟实验：将质量为1千克的水平杆（模拟桥面）两端各挂在悬索下方，悬索的另一端分别跨过两根竖直杆（模拟桥塔）顶端的滑轮连接弹簧测力计，保持水平杆离地面高度不变，调节竖直杆高度，测出弹簧测力计示数并记录在表中。 实验序号 竖直杆高度/厘米 悬索拉力/牛 1 10 11.0 2 20 5.9 3 30 5.3 4 40 5.1 竖直杆顶端滑轮的作用是__________。据表分析，桥塔造得比较高的目的是__________。 (2)小组同学发现悬索拉力和悬索与竖直方向的夹角θ有关，重复实验，结果如图。若为了增加悬索桥的承重能力还可以将桥塔之间的距离__________。 (3)小组同学进一步探究“拉索拉力与桥塔高度的关系”，可将桥看成如图的杠杆：O为支点，桥面OA总重G为阻力。请说明桥塔高度越高，拉索的拉力为什么越小？__________。 17．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表： 实验次数 动滑轮重/N 钩码重/N 钩码上升高度/m 直接将钩码举高做的功/J 动力/N 动力作用点移动距离/m 使用滑轮组动力做的功/J 滑轮组的机械效率 1 0.53 1 0.1 0.1 0.7 0.3 0.21 47.6% 2 2 0.1 0.2 1.1 0.3 0.33 3 4 0.1 0.4 2 0.3 0.6 66.7% (1)请你在图中画出本实验的绕绳方法______。 (2)在第2次实验中，机械效率为______。 (3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，克服动滑轮的重所做的额外功______（填“相同”或“不同”）。 (4)分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升的物重增加时，滑轮组的机械效率______（填“变小”、“变大或“不变”），若不计绳重与摩擦，请列式证明该结论正确______。 18．（【新东方】浙江省杭州市新东方2024-2025学年初三上期中考科学试卷01）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）。 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ★ 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中★处数据应为_______（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______有关； (3)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能是_______； A．71.6% B．82.4% C．92.1% D．100% (4)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越_______（高/低），分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力_______。 A．大于12N B．等于12N C．小于12N 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 机械与动力工程 复习要点 1.杠杆、滑轮、斜面、轮轴本质均为变形杠杆；省力机械一定费距离，不存在省功机械；力臂是支点到力作用线的垂直距离。 2.做功伴随能量转化，克服摩擦、机械自重产生额外功，机械效率永远小于 1；热机实现化学能、内能、机械能多级转化，能量总量守恒但存在损耗。 3.简单机械、热机组合构成交通工具；工程设计兼顾省力、效率、环保、安全多重需求；技术发展推动交通升级。 4.传统热机消耗不可再生化石能源，排放污染物；新能源交通可降低污染，践行低碳出行。 复习重难点 【重点】 1.杠杆五要素与力臂作图；杠杆平衡条件及计算；定、动滑轮、滑轮组特点与拉力计算；斜面省力规律；有用功、总功、机械效率计算。 2.热机能量转化；汽油机四冲程工作过程；汽油机与柴油机核心区别。 3.交通工具中简单机械与热机的综合应用；燃油交通的能源与环境问题。 4.机械改变力的大小与方向，热机实现能量转化，二者结合支撑交通工程。 【难点】 1.正确判断力臂、画出最小动力；滑轮组绳子段数判断；水平滑轮组、斜面机械效率综合计算；区分有用功与额外功。 2.区分内燃机四个冲程气门、活塞运动状态；理解仅做功冲程输出动力，其余冲程依靠飞轮惯性；热机效率损耗来源分析。 3.综合运用力学、热学知识完整解析交通工具整套工作系统；辩证分析传统交通与新能源交通的优劣。 4.力学机械效率与热机能量转化跨模块综合计算题。 要点 简单机械 （一）斜面 1.斜面的概念 斜面是一个与水平面成一定角度的倾斜平面。如搭在车厢与地面之间的长硬板、金字塔的斜坡都是斜面。 2.斜面的作用 ①用弹簧测力计沿斜面拉住静止物体的力小于物体的重力。 ②相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越大，或者说斜面坡度越大，拉力越大。即斜面坡度越小越省力。 ③斜面的核心原理：通过增加移动距离来减小要施加的力。 3.生活、工程中的斜面应用 ①金字塔修建：堆沙土斜面搬运巨石，减小人力拉力。 ②大桥螺旋引桥：桥面高度固定，螺旋加长斜面，减小车辆爬坡牵引力，节省地面空间。 ③螺丝钉：螺纹为环绕斜面，螺纹越密斜面越长，拧螺丝更省力。 ④京张铁路“之字形”线路：山体陡峭无法修长直斜面，折返延长路程、降低坡度，让火车顺利上坡。 （二）杠杆 1.定义：一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动，这根硬棒叫作杠杆。 杠杆是人们在生产和生活中普遍使用的一种简单机械。 注意：杠杆形状各异，可以是直的，也可以是弯的。但必须是硬棒。 成为杠杆的条件 (1)要有力的作用。如：撬棒在没有使用时就不能称为杠杆。 (2)能绕着固定点转动。这两个条件缺一不可。 2.杠杆的五要素 杠杆五要素：支点 、动力、动力臂、阻力、阻力臂。 支点  杠杆绕着转动的固定点O 叫做支点 动力 能够使杠杆转动的力F1 叫做动力 阻力  阻碍杠杆转动的力F2 叫做阻力 动力臂  从支点到动力作用线的距离L1 叫做动力臂 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离L2 叫做阻力臂 3.对杠杆的五要素的理解 （1）支点 一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置；同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也可能不同；在杠杆转动时，支点的位置是固定的；不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间。 （2）动力和阻力 对杠杆都是杠杆受到的力，都作用在杠杆上；分别使杠杆向相反的方向转动，但两者的方向不一定相反；两者是相对而言的，一般把人对杠杆施加的作用力称为动力 点拨：两个力在支点的同一侧时，两个力的方向相反，两个力分别在支点两侧时，两个力的方向相同 (口诀：同侧反，异侧同)。 （3）力臂 力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离；力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，力的方向不同，力臂一般不同。 4. 探究杠杆平衡条件 杠杆的平衡条件是：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。即：F1×L1=F2×L2 思考： ①为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡。 避免杠杆自重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂。 ②杠杆调平的方法是什么? 左边高向左调，右边高向右调 5.杠杆的分类 说明：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。 （1）通过对省力杠杆和费力杠杆的分析，可以发现： 使用省力杠杆虽然省了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离大； 使用费力杠杆虽然费了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小。 （2）由杠杆平衡条件得：F动×L动=F阻×L阻（F阻一般是不能改变的） 减小动力的方法： ①减小阻力臂L阻 ②增大动力臂L动 6.杠杆的应用 · 骨—— 一根硬棒； · 肌肉收缩——动力的来源； · 两根骨之间可以活动的关节——支点； · 移动肢体或物体——阻力的来源。 7.杠杆平衡条件的应用 F1 → 动力（N）；l1 → 动力臂（m）；F2 → 阻力（N）；l2 → 阻力臂（m） 注意： 应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 （三）滑轮和滑轮组 1.定义：滑轮是一种周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。 2.分类： 使用滑轮时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮的轴固定不动， 动滑轮的轴随钩码一起移动。 3.定滑轮和动滑轮的作用： ①使用定滑轮不能省力，但能够改变力的作用方向。 ②使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的作用方向，而且动力作用点移动的距离大于钩码上升的距离。 由于滑轮与转动轴间摩擦力的存在，实际所用的力要大一些。 ③滑轮实质上是杠杆。 · 定滑轮相当于一根等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 · 动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。（不改变拉力的方向） · 实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。滑轮组不仅可以省力，还可以改变力的方向。 4.滑轮组的作用： 使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。 使用简单机械时， 省力的就要费距离，且力是几分之一、距离就是相应的几倍； 费力的就可以省距离，且力是几倍、距离就是几分之一。 （四）轮轴 1.认识轮轴 轮轴：由“轮”和“轴”中的轮轴组成的系统，该系统能绕共同的轴旋转。习惯上，半径较大的是轮，半径较小的是轴。 2.轮与轴的受力关系 ①沿切线拉动轮轴时，拉力大小与作用方向无关； ②动力作用在轮上省力，动力作用在轴上费力； ③满足轮轴平衡条件：F轮R=F轴r 3.轮轴的平衡条件 轮轴的实质是可以连续旋转杠杆。根据杠杆的平衡条件有： 动力×轮半径=阻力×轴半径 用公式表示：FR=Gr 由于轮半径总大于轴半径，因此 当动力作用于轮上时，轮轴为省力费距离杠杆；当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆。 （五）机械效率 1、有用功、额外功、总功 (1)有用功（W有）：有用功是人们提升重物过程中必须要做的功，即使用机械时对人们有用的功。 (2)额外功（W额外）：利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 (3)总功（W总）：利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。有用功与额外功的总和。 在实际使用机械做功时,总功等于有用功和额外功之和，即:W总=W有用+W额外 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。也就是说，我们多消耗了能。以利用动滑轮提升重物为例。 因此，这里存在一个利用机械做功的效率问题。 使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能的利用率越高。 2、机械效率 （1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η）。η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。 （2）表达式为： ①机械效率通常用百分率表示没有单位 。 ②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η<1 在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率，因为这意味着少做额外功、少消耗能。因此，提高设备的机械效率有着重要的现实意义。 3. 机械功率与机械效率的区别 4. 机械效率的计算 要点速测 1．在测量斜面机械效率的实验中，斜面长1.0m、高0.4m，现将一重为6N的物体用沿斜面向上的拉力F由底部匀速拉至顶部，F的大小为4N（忽略绳子的重力），则下列说法错误的是（    ） A．图中所示拉力克服物体重力做有用功为2.4J B．斜面的机械效率为60% C．物体受到的摩擦力为1.6N D．只增加物体在斜面上运动的长度，所测斜面的机械效率将变小 【答案】D 【详解】A．有用功是克服重力做的功，故A正确，不符合题意； B．拉力F做的总功 机械效率，故B正确，不符合题意； C．额外功 额外功是克服摩擦力做功，则摩擦力，故C正确，不符合题意； D．设斜面与水平面的倾斜角度为θ，当斜面粗糙程度、倾斜程度不变时， 说明机械效率和运动长度无关，只增加运动长度，机械效率不变。故D错误，符合题意。 故选D。 2．皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨。下列说法正确的是（　　） A．桨为费力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手远离支点 B．桨为省力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手靠近支点 C．桨为省力杠杆，为省距离，可将用力划桨的手远离支点 D．桨为费力杠杆，将用力划桨的手靠近支点，既能省力又能省距离 【答案】A 【详解】AB．运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨。根据杠杆平衡条件可知，船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。为省力，可将用力划桨的手远离支点，故A正确，B错误； C．船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误； D．船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，为省距离，可将用力划桨的手靠近支点，但费力省距离，故D错误。 故选A。 3．“加拿大一枝黄花"再现浙江，为了拔除这一外来物种。农业专家自制如图轻质拔草器，将投草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株。手施力最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由图知道，拔草器相当于一个杠杆，拔草时支点在O点，若拔同一植株，则草对拔草器的阻力一定，由杠杆平衡条件知道，阻力臂越小，动力臂越大，动力越小，A图中的阻力臂更小，所以A图动力更小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．“试弓定力”是《天工开物》中记载的一种用杆秤测量弓最大弹力的方法。如图所示，提起杆秤的提纽，在杆秤秤钩上挂上弓，并在弓的下方悬挂重物，逐渐增加重物的重力直至弓被拉满，随后移动秤砣直至秤杆水平平衡，就可以测算出弓的最大弹力。下列说法不正确的是（　　） A．弓的最大弹力越大，称量时秤砣悬挂点离提纽越远 B．测同一弹力时，若秤砣质量增加，秤砣悬挂点需向提纽靠近 C．若要提高杆秤的测量精度，可采取的方法是增大秤砣的质量 D．在弓的弹性限度内，弓悬挂的重物的重力越大，弓的弹性势能越大 【答案】C 【详解】杆秤以提纽为支点，根据杠杆平衡条件可得 整理得 其中F为弓的弹力，L1是阻力臂（固定不变），L2是秤砣到提纽的距离，是秤砣质量。 A．弓的最大弹力F越大，L2越大，即秤砣悬挂点离提纽越远，故A正确，不符合题意； B．测同一弹力时不变，若秤砣质量增加，由公式得L2减小，因此秤砣悬挂点需向提纽靠近，故B正确，不符合题意； C．提高测量精度需要相同的弹力变化对应更大的距离变化，由公式可知：减小秤砣质量才能让距离变化更明显，提高精度；增大秤砣质量会让刻度变密，降低精度，故C错误，符合题意； D．弹性势能大小和弹性形变程度有关，在弹性限度内，重物重力越大，弓的形变越大，弹性势能越大，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．图1为停车场的电子闸杆，其结构图如图2所示，闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆，闸杆质量分布均匀，摇杆质量不计。当力F作用于A点时，闸杆恰好开始向上转动，下列说法正确的是（   ） A．图2中F为最小升闸动力 B．减少距离可以减少升闸动力 C．轻质闸杆可以减少升闸动力 D．该杠杆是省力杠杆 【答案】C 【详解】A．根据杠杆原理，最小动力对应最长动力臂。最长动力臂为OA，只有当F垂直于OA时动力臂才等于OA；图中F斜向，动力臂小于OA，因此F不是最小升闸动力，故A错误； B．减少OA距离会减小动力臂长度，阻力和阻力臂不变时，根据杠杆平衡条件，升闸动力会增大，故B错误； C．该杠杆的阻力是闸杆的重力，轻质闸杆减小了阻力大小，动力臂、阻力臂不变时，升闸动力会减小，故C正确； D．闸杆重心在闸杆段OB的中点，阻力臂（重心到O的距离）大于动力臂（F的力臂最大为OA，OA远小于阻力臂），动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。 故选C。 6．智能健身器材中带有滑轮，用多模式提拉重物来达到健身效果，以下简化的模拟图中，物体重G，每个滑轮重（不计摩擦阻力和绳子自重），拉力大小为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知，与动滑轮相连的绳子段数。不计摩擦阻力和绳子自重时，根据滑轮组拉力公式（这里为动滑轮总重，本题中动滑轮总重为），可得拉力。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 7．如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为20N B．该装置的机械效率为66.7% C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功 D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s 【答案】B 【详解】A．由图可知n=2，绳子自由端（物体B）移动的距离，则物体A移动的距离为：，，由可知，拉力F做的总功为：，可知，拉力为： 故A错误； C．克服物体B重力做的有用功为：，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误； B．该装置的机械效率为：，故B正确； D．物体A速度为：，故D错误。 故选B。 8．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做功的功率为1.5W B．滑轮组的机械效率为16.7% C．与电动机相连的绳端移动的速度为0.3m/s D．与电动机相连的绳端拉力大小为12.5N 【答案】B 【详解】ACD．由图可知，动滑轮上绳子股数n=2，绳子自由端的速度 忽略绳重和摩擦，绳端拉力 拉力F做功的功率，故ACD错误； B．滑轮组的机械效率，故B正确。 故选B。 9．小科用图中装置提升重为400牛的物体，绳子自由端施加250N拉力，在5s内将绳子匀速拉过1米，下列说法正确的是（   ） A．人将绳子拉过1米，物体也上升1米 B．动滑轮重为100N C．物体匀速上升时，拉力做的有用功为400J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，绳子的有效段数n=2，由s=nh得，物体上升的高度，故A错误； B．额外功W额=W总-W有=250J-200J=50J 因为额外功包括克服动滑轮重所做的功和克服绳重及摩擦所做的功，所以无法求出动滑轮重 ，故B错误； C．拉力做的有用功为W有=Gh=400N×0.5m=200J，故C错误； D．总功为W总=Fs=250N×1m=250J 滑轮组的机械效率是，故D正确。 故D。 要点 动力机械 （一）发展历程与热机 1.技术演进：从自然力到内燃机的跨越 (1) 人力 / 自然水力驱动→蒸汽机 (外燃机)→内燃机 (高效动力)→喷气发动机 (2) 能量转化本质：燃料化学能 → 燃烧产生内能 → 机械能 (3) 外燃机代表：瓦特蒸汽机 燃料在汽缸外部燃烧加热水产生蒸汽。瓦特的关键改良是增加了独立冷凝器，解决了气缸反复冷却加热的能耗问题，使热效率提升了3倍以上，成为工业革命的动力源。 (4) 内燃机代表：汽车发动机 燃料直接在密闭汽缸内燃烧，爆发力强、能量利用率更高。分为汽油机（轻便、转速高）和柴油机（扭矩大、经济性好），广泛应用于现代交通与工程机械领域。 (5) 核心考点：区分“外燃”与“内燃”的本质区别在于燃烧位置；瓦特改良蒸汽机的核心创新点是独立冷凝器的设计。 （二）汽油机四冲程详解 1.吸气冲程 • 气门：进气开，排气关 • 活塞：向下运动 • 能量：无转化，吸入油气 2.压缩冲程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向上运动 • 能量：机械能 → 内能 3.做功冲程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向下运动 • 能量：内能 → 机械能 （唯一对外做功冲程） 4.排气冲程 • 气门：排气开，进气关 • 活塞：向上运动 • 能量：无转化，排出废气 拓展视野：两种喷气发动机的核心差异 ①空气喷气发动机 依赖大气中的氧气助燃，需在大气层内工作。结构相对简单，经济性好，广泛应用于民航客机、战斗机等航空领域。 ②火箭喷气发动机 自带燃料和氧化剂，不依赖外界空气，可在真空环境工作。推力巨大，是运载火箭、导弹及深空探测的核心动力。 要点速测 11．如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验：在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞密封玻璃管，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。实验中“点火，橡皮塞飞出的过程”是模拟下列冲程中的（   ） A．压缩冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．吸气冲程 【答案】C 【详解】电子点火器点火，橡皮塞向上弹出。此过程将酒精燃烧产生的内能转化为橡皮塞的机械能，模拟的是内燃机的做功冲程。故选C。 12．某兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究“改变物体内能的方式”，向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，将传感器采集的数据经电脑处理后得到如图乙所示的图像。图乙中段能量变化相当于热机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】图乙BC段气体温度降低，内能减少，塞子被烧瓶内酒精蒸气推出，即该过程中消耗蒸气的内能，获得机械能，是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相类似，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 要点 交通与运输工程 1.1769 年瓦特改进蒸汽机，开启交通工具快速发展时代。 2.古代陆路交通工具代表：秦铜车马（秦铜车马）；水上古代运输通道京杭大运河。 3.现代汽车分为燃油汽车与电动汽车，电动汽车分为纯电动、油电混合动力、燃料电池汽车。 4.铁路轨道演变顺序：木轨→包铁木轨→铁轨；我国高铁动车组分为和谐号、复兴号。 5.气压小车依靠反冲力前进；打气次数越多，瓶内气压越大，滑行距离越远。 6.地面越粗糙，小车受到摩擦力越大，滑行距离越短；车身越重，滑行距离越短。 基础达标 1．（2026·浙江嘉兴·二模）用相关量的比值定义新科学概念的方法称为比值定义法。例如用物体运动的路程与所用时间的比值定义速度，表示物体的运动快慢。以下概念属于比值定义法的是（     ） A．力臂 B．重力 C．功率 D．动能 【答案】C 【详解】A．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是比值定义法，故A不符合题意； B．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是比值定义法，故B不符合题意； C．功率是功与做功时间的比值，是比值定义法，故C符合题意； D．动能是由于物体运动具有的能，不是比值定义法，故D不符合题意。 故选C。 2．（2024·浙江金华·三模）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。能正确表示人在平板支撑时的杠杆示意图是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】平板支撑时，此时人是一个杠杆，支点在他脚尖与地面的接触处，即脚为支点，上臂对身体的支持力是动力，重力是阻力，此杠杆的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．（2021·浙江金华·二模）如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，小金在支点左侧30cm刻度处挂2个钩码，进行探究活动，有以下观点或操作，其中不合理的是（　　） A．杠杆在水平位置平衡，有利于测量力臂的值 B．在探究过程中，不能调节平衡螺母使杠杆平衡 C．在A，B，C，D四个位置进行探究属于多次实验 D．在A，B，C，D四个位置向下施力均能使杠杆保持水平平衡 【答案】D 【详解】A．杠杆在水平位置平衡，由于钩码的重力竖直向下，因此从支点到悬挂点的杠杆长度就是力臂，因此有利于测量力臂的值，故A正确不合题意。 B．平衡螺母只能用于开始实验前调整杠杆的平衡，故B正确不合题意。 C．在A，B，C，D四个位置进行探究属于多次实验，收集多组数据后寻找规律，故C正确不合题意。 D．要使杠杆保持水平平衡，在A、B位置只能向上用力，在C、D位置只能向下用力，故D错误符合题意。 故选D。 4．（2026·浙江·一模）如图所示为液压检修车示意图，OB为起重臂，下列是同学们课堂上画的起重臂的动力臂和阻力臂，其中正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】A 【详解】力臂是支点到力的作用线的距离，画力臂的一般步骤为：先找出支点，再过支点作力的作用线的虚垂线，最后同表示力臂的字母表示出所画的力臂，故吊臂上的动力F1的力臂l1，和阻力F2的力臂l2，如图所示    故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．（26-27七年级上·浙江杭州·开学考试）如下图，下列工具中与D、E、F结构相似的是（   ） A．镊子 B．老虎钳 C．扫把 D．筷子 【答案】B 【详解】由图可知，D、E、F在使用过程中，动力臂大于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆。 A．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，A不符合题意。    B．老虎钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，B符合题意。    C．扫把在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，C不符合题意。    D．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，D不符合题意。 6．（2026·浙江台州·二模）小明利用如图所示装置探究杠杆平衡条件。圆盘可以围绕着固定点O自由转动，A、B两点各挂一个等重的钩码，发现圆盘静止不动。现保持圆盘和A点的钩码不动，将B点的砝码挂到正上方的C点后放手，则圆盘会（     ） A．逆时针转动 B．顺时针转动 C．静止不动 D．左右摆动 【答案】C 【详解】初始状态：A、B处钩码等重，重力均竖直向下，A的力臂为OA、B的力臂为OB，由图可知，因此，杠杆平衡静止。 移动钩码后：A侧的力和力臂都不变；钩码移到C点后，C在B正上方，重力依然竖直向下，力的作用线和原B点重力的作用线是同一条竖直线，因此力臂仍等于OB，重力大小不变，右侧力和力臂的乘积仍为，依然满足，杠杆仍然平衡，圆盘静止不动。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 7．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图，在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力F，使小车绕O点慢慢转动到图中虚线位置，忽略小车受到的重力，此过程中力F的大小（    ） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【答案】A 【详解】将小车看成一个杠杆，慢慢转动过程中，由于力F始终垂直于挡板，则动力臂L1​大小不变。忽略小车受到的重力，货物的重力为阻力G，大小不变。小车绕O点转动时，货物的重心逐渐靠近O点正上方，阻力臂L2​逐渐减小。根据杠杆平衡条件可得。由于G和L1​不变，L2​逐渐减小，因此力F的大小一直减小。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．（24-25九年级上·浙江绍兴·期末）下列是四种挪动球形石墩的方法，其中最省力的方法是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该方式相当于用一根绳子直接拉石墩，不省力，故A不符合题意； B．该方式相当于用双股绳子拉石墩，不省力，故B不符合题意。 C．该方法相当于使用了动滑轮，可以省力，故C符合题意 D．该方式使用的是定滑轮，不省力，故D不符合题意。 故选C。 9．（23-24九年级上·浙江绍兴·期末）力F作用下，物块A在水平面上做匀速直线运动。下列三种情况下施加的力F最小的是（不计滑轮的自重及滑轮与绳子间的摩擦）（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．一样大 【答案】B 【详解】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，同一物块在同一水平面上做匀速直线运动，压力和接触面的粗糙程度相同，摩擦力相同，假设物块与地面的摩擦力为f，左图中滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以 F1=f 中图中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，所以 右图滑轮为动滑轮，F3作用在动滑轮的轴上，所以 F3=2f 故三个力的大小关系 F2<F1<F3 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 10．（25-26九年级上·浙江·阶段检测）对下图所示的几种简单机械，下列说法中正确的是（   ） A．图甲所示的装置中是动力臂 B．图乙所示的装置是等臂杠杆 C．使用图丙所示的装置既省力又省功 D．图丁所示的斜面的机械效率可以达到100% 【答案】B 【详解】A．动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离，图甲中OB不是从支点到动力作用线的垂直距离，故A错误； B．图乙是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，故B正确； C．根据功的原理，使用任何机械都不省功，图丙是动滑轮，能省力，但不能省功，故C错误； D．使用斜面时，不可避免地要克服摩擦做额外功，所以斜面的机械效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 11．（25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测）利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。 (1)如图甲所示，要将杠杆调到水平位置平衡，需将螺母向_____移动。使杠杆在水平位置平衡的主要目的是_____。 (2)保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L和动力F的数据，绘制了的关系图，如图丙所示，请根据图推算，当为0.6m时，为_____N。 (3)如图丁所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数_____（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】(1) 右 便于测量力臂 (2)0.5 (3)变大 【详解】（1）[1]图甲中，杠杆左端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向右调。 [2] 当杠杆在水平位置平衡时，钩码的重力为重力或阻力，重力的方向竖直向下，支点到重力的垂线段为力臂，则力臂能在杠杆上直接读取，所以使杠杆在水平位置平衡的主要目的是能从杠杆上直接读取力臂的长度。 （2）由丙图可得 则当L1为0.6m时 （3）当测力计从a位置转动到b位置时，阻力与阻力臂不变，动力臂减小，根据杠杆的平衡条件可知，动力应增大，所以弹簧测力计的示数将变大。 能力进阶 12．（2026·浙江杭州·二模）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则内（     ） A．整个拉动过程中，斜面对货物的支持力做功为1800J B．滑轮组对货物施加的拉力大小为 150N C．提升货物的过程中，有用功与额外功的比值为 3:1 D．仅增加货物的质量，该装置的机械效率将变大 【答案】C 【详解】A．整个拉动过程中，斜面对货物的支持力垂直斜面向上，货物沿斜面上升，支持力对斜面不做功，因此斜面对货物的支持力做功为0，故A不符合题意； B．由图乙可知，货物运动的速度 滑轮组有4根绳子承担物重，，电动机拉动绳的速度 电动机对绳子的拉力 不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，滑轮组对货物施加的拉力大小为 ，故B不符合题意； C．提升货物的过程中，有用功 总功 额外功 提升货物的过程中，有用功与额外功的比值为 故C符合题意； D．该装置的额外功来自克服斜面摩擦力做功，滑轮部分无额外功；设斜面与水平面的夹角为，当仅增加货物质量时，货物对斜面的压力增大，斜面对货物的摩擦力也会增大，克服摩擦做的额外功 会增多；有用功 也会增大，机械效率 斜面的机械效率与物体的重力无关，仅增加货物的质量，该装置的机械效率将不变，故 D不符合题意。 故选C。 13．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　） A．物体所受摩擦力大小为10N，方向为水平向左 B．物体下落速度为4m/s C．若用力F向左匀速拉动物体A，该滑轮组提升物体B的机械效率约为80% D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N 【答案】D 【分析】根据滑轮组的省力特点和二力平衡条件，计算物体A受到的摩擦力、物体B下落的速度、滑轮组提升物体B的机械效率以及物体A向左做匀速直线运动时所需的拉力。 【详解】A．由图知，动滑轮上有2段绳子承担物重，所以A对绳子的拉力 由物体间力的作用是相互的规律可知，物体A受到的拉力 此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，处于平衡状态，水平方向上受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，则物体A受到的摩擦力 方向为水平向左，故A错误； B．由可知，B物体下落速度，故B错误； CD．当物体A向左运动时，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的滑动摩擦力大小不变，方向水平向右。若要使物体A向左做匀速直线运动，A物体对绳子的拉力为，向左拉物体A的力 则该滑轮组提升物体B的机械效率，故C错误，D正确。 故选D。 14．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图甲所示，将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．右侧斜面机械效率为66.7% B．A受到的拉力等于A受到的摩擦力 C．对B做的有用功为2J D．斜面可省功且倾斜程度越大，省功越多 【答案】C 【详解】AC．由图可知，A做的有用功 A、B两物体的重力相同，移动的高度也相同，所以A、B两物体做的有用功也相同，即 则右侧斜面机械效率 故A错误，C正确。 B．A在向上运动的过程中，拉力除了克服摩擦力做功，还要克服重力做功，因此A受到的拉力大于A受到的摩擦力，故B错误。 D．斜面是一种省力的简单机械，使用任何机械时，可以省力，或可以省距离，但不能省功，故D错误。 故选C。 15．（23-24九年级上·浙江台州·阶段检测）如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞密封玻璃管，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。完成问题。实验过程中，在玻璃管口能观察到小水珠组成的白雾（如图所示），其形成的原因是（　　） A．燃气对橡皮塞做功，燃气内能减小 B．燃气对橡皮塞做功，燃气内能增大 C．橡皮塞对燃气做功，燃气内能减小 D．橡皮塞对燃气做功，燃气内能增大 【答案】A 【分析】做功和热传递都可以改变物体的内能；对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功，自身的内能减少。 【详解】点火后橡皮塞向上弹出，燃气对橡皮塞做功，内能转化为机械能，玻璃管内气体内能减 少。由此可见，A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 16．（2026·浙江台州·二模）2025年11月6日铜陵长江三桥（如图）通车，该桥为世界首座双层悬索-斜拉协作体系大桥，其桥塔高度超200米。 (1)某科学小组为探究“悬索拉力与桥塔高度的关系”，利用如图所示的装置进行模拟实验：将质量为1千克的水平杆（模拟桥面）两端各挂在悬索下方，悬索的另一端分别跨过两根竖直杆（模拟桥塔）顶端的滑轮连接弹簧测力计，保持水平杆离地面高度不变，调节竖直杆高度，测出弹簧测力计示数并记录在表中。 实验序号 竖直杆高度/厘米 悬索拉力/牛 1 10 11.0 2 20 5.9 3 30 5.3 4 40 5.1 竖直杆顶端滑轮的作用是__________。据表分析，桥塔造得比较高的目的是__________。 (2)小组同学发现悬索拉力和悬索与竖直方向的夹角θ有关，重复实验，结果如图。若为了增加悬索桥的承重能力还可以将桥塔之间的距离__________。 (3)小组同学进一步探究“拉索拉力与桥塔高度的关系”，可将桥看成如图的杠杆：O为支点，桥面OA总重G为阻力。请说明桥塔高度越高，拉索的拉力为什么越小？__________。 【答案】(1) 改变力的方向 减小悬索拉力 (2)减小 (3)由杠杆平衡条件可知，当桥面总重G和其力臂OG不变时，桥塔高度越高，动力臂越大，则动力越小，即拉索的拉力越小 【详解】（1）竖直杆顶端的滑轮是定滑轮，作用是改变力的方向；从实验数据分析：竖直杆越高，悬索拉力越小。因此，桥塔造得比较高的目的是减小悬索所受的拉力。 （2）从悬索拉力与夹角 θ 的关系图可以看出：θ 越大，拉力越大；θ 越小，拉力越小。要减小 θ 角，在桥塔高度不变时，需要减小桥塔之间的距离，这样悬索会更接近竖直方向，θ 角变小，拉力减小，承重能力增强。 （3）把桥看成杠杆，支点为 O，桥面重力 G 是阻力。桥塔越高，拉索与桥面的夹角越大，如图中 β 角变大，拉索拉力的力臂越长。根据杠杆平衡条件，其中阻力 G 和阻力臂LOG不变，动力臂L拉越长，所需的动力F拉就越小。 17．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表： 实验次数 动滑轮重/N 钩码重/N 钩码上升高度/m 直接将钩码举高做的功/J 动力/N 动力作用点移动距离/m 使用滑轮组动力做的功/J 滑轮组的机械效率 1 0.53 1 0.1 0.1 0.7 0.3 0.21 47.6% 2 2 0.1 0.2 1.1 0.3 0.33 3 4 0.1 0.4 2 0.3 0.6 66.7% (1)请你在图中画出本实验的绕绳方法______。 (2)在第2次实验中，机械效率为______。 (3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，克服动滑轮的重所做的额外功______（填“相同”或“不同”）。 (4)分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升的物重增加时，滑轮组的机械效率______（填“变小”、“变大或“不变”），若不计绳重与摩擦，请列式证明该结论正确______。 【答案】(1) (2)60.6% (3)相同 (4) 变大 见解析 【详解】（1）由表格中数据可知，物体上升的高度，而绳子自由端移动的距离为，由此可知，滑轮组由3段绳子承担物重，因此要从动滑轮绕起，绕法如图 （2）在第3次实验中，机械效率为 （3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，动滑轮的重力不变，提升高度不变，由可知，克服动滑轮的重所做的额外功不变。 （4）[1][2]分析表中数据可知，提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；可得结论：同一滑轮组，提升的物重增加时，滑轮组的机械效率不变；若不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率 当G增大时，减小，分母减小，机械效率增大，说明以上结论是正确的。 18．（【新东方】浙江省杭州市新东方2024-2025学年初三上期中考科学试卷01）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）。 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ★ 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中★处数据应为_______（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______有关； (3)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能是_______； A．71.6% B．82.4% C．92.1% D．100% (4)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越_______（高/低），分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力_______。 A．大于12N B．等于12N C．小于12N 【答案】(1)88.9% (2)物体的重力 (3)C (4) 低 B 【详解】（1）根据表格中的数据可得，滑轮组的机械效率为 （2）根据表格数据分析，可知，使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越大，因此同一滑轮组的机械效率与提升物体的重力有关。 （3）分析表格中的数据可知，对于同一滑轮组，所拉物重越大，其机械效率越高，故物重8N时机械效率大于物重6N时的机械效率的90.9%；而因为任何机械的效率都不可能达到100%，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）[1]由图丁可知，物重一定时，动滑轮越重机械效率越低。 [2]根据图丁可知，当动滑轮重为4N时，滑轮组的机械效率为75%，若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 即 所以，被提升物体所受的重力G=12N。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $