1、 第十二章简单机械第十二章简单机械 知识点 1：杠杆五要素和平衡条件 1杠杆的五要素和平衡条件 （1）定义：一根在力的作用下能绕着_固定点O_转动的硬棒叫做杠杆 （2）杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 （3）平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂(F1l1F2l2) 【提示】画力臂：(1)先在杠杆示意图上确定出支点。(2)画出动力作用线和阻力作用线。(3) 最后从支点向力的作用线引垂线。 2杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆 【提示】省力杠杆必然费距离，省距离杠杆必然费力，既省力又省距离的杠杆是不存在的。 知识点 2：滑轮 1.滑轮与滑轮组 2.斜面与轮轴 【提示】轮轴不一定是省力
2、机械，主要取决于动力作用于轮还是轴。 知识点 3：机械效率 1.定义：物理学中，将_有用功_跟_总功_的比值叫做机械效率，用表示 2.表达式_W 有 W总_ 3.测量滑轮组的机械效率：W 有 W总 Gh Fs_ 1.考查热点：杠杆力劈的作图及其平衡条件的探究，滑轮组的绕制，机械效率的理解及简单 计算 2.考查题型：以填空题、作图题、计算题、实验题为主 3.备考重点：杠杆与滑轮的作图，机械效率的理解及简单计算 考点 1：杠杆的分类 例 1 如图所示，所使用杠杆属于费力杠杆的是( A ) 备考指导备考指导 突破考点，典例呈现突破考点，典例呈现 知识梳理知识梳理 考纲要求：考纲要求： 1. 简单机械
3、改变力的大小和方向. （探究） 2. 机械效率.（了解） 3. 机械使用的历史发展过程；机械 的使用对社会发展的作用.（认识） 方法点拨：生活生产中，常用工具的杠杆分类： (1)省力杠杆：羊角锤、指甲剪、撬棒、剪刀、扳手、钢丝钳等。 (2)费力杠杆：船桨、钓鱼竿、镊子、筷子、坩埚钳、火钳等。 (3)等臂杠杆：天平、跷跷板、定滑轮等。 例 2 图甲是钳子使用时的情景。图乙是图甲中A部分受力的简化图，F1是钳子受到的动力， B点是阻力的作用点，O是支点，请在图乙中画出动力臂l1和阻力F2。 【答案】 方法点拨：(1)力臂表示的是支点O到力的作用线的距离，是从支点O向力的作用线引垂线， 不是支点O到
4、力的作用点的距离。 (2)画力臂时可以按照以下步骤： 先在杠杆上确定支点O；找到动力和阻力的作用点，沿力的方向画出动力作用线和阻力 作用线；最后从支点O向力的作用线引垂线。 考点 2：滑轮与滑轮组 例 3 如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G160 N，G238 N，甲、乙两 种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为( B ) A3 N B6 N C11 N D22 N 方法点拨：(1)使用动滑轮能省一半力需满足两个条件：一是 不考虑动滑轮重及绳子与轮间的摩擦力； 二是拉绳子的力的方 向必须是竖直向上的(若动滑轮水平放置，拉力方向是水平 的)，且拉力作用在绳子上，
5、阻力作用在动滑轮的轴上。 (2)判断滑轮组绳子段数n的方法：可以在定滑轮与动滑轮之 间画一条虚线， 数一下与动滑轮相连的绳子的段数是几段， 则 n就是几。如图甲、乙所示。 考点 3：机械效率的计算 例 4 用如图所示的滑轮组在 5 s 内将静止在水平地面上质量 m40 kg，底面积S1 m 2的物体匀速竖直提升 3 m，所用拉力 F250 N，问： (1)提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大？(g取 10 N/kg) (2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少？ (3)拉力F的功率是多少？ (4)滑轮组的机械效率是多少？ 解：(1)物体静止在水平地面上，则F压Gmg40 kg10
6、N/kg400 N。物体对地面的压 强是pF 压 S 400 N 1 m 2400 Pa。 (2)滑轮组提升物体过程中做的有用功W有Gh400 N3 m1 200 J。 (3)由图可知：动滑轮上绳子的段数n2，则拉力作用点移动的距离snh23 m6 m。W 总Fs250 N6 m1 500 J，拉力F的功率PW 总 t 1 500 J 5 s 300 W。 (4)滑轮组的机械效率W 有 W总 1 200 J 1 500 J80%。 方法点拨：计算滑轮组的机械效率： 设物体上升的高度为h，机械效率： (1)W 有 W总 Gh Fs G nF。 (2)若不计绳重及摩擦，则 W有 W有W额 Gh G
7、hG动h G GG动。 实验：探究杠杆的平衡条件 命题点 1杠杆平衡螺母的调节(左高向左调，右高向右调)。 2让支点处于杠杆中央的目的(减小杠杆自重对实验造成的影响)。 3实验开始需调节杠杆在水平位置平衡的目的(方便读出杠杆的力臂)。 4弹簧测力计的使用和读数。 5测量多组数据的目的(避免偶然性，使得出的结论更具有普遍性)。 6测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计示数的变化。 7分析数据总结杠杆平衡条件(F1l1F2l2)。 8杠杆平衡条件的应用。 实验结论：动力动力臂阻力阻力臂，写成公式F1l1F2l2。 例 5 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中： (1)把支点放在质地均匀的杠杆中间，
8、在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示， 为使杠杆 在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向_右_(选填“左”或“右”)边旋一些。 (2)调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验，你认为第_二_组实验更好， 理由是_便于测量力臂_。 (3)某小组通过多次实验，得出以下数据，分析数据得出杠杆的平衡条件是_F1l1F2l2_(用 字母表示)。请你应用杠杆的平衡条件，将表格中的数据填完整。 物理量 次数 1 2 3 4 l1/m 0.1 0.15 0.2 0.2 F1/N 0.5 0.5 1.5 _2_ l2/m 0.05 0.05 0.1 0.1 F2/N 1 1.5 3 4 1.（2018
9、山东东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列 说法正确的是（ C ） A通过改进机械的性能可以使机械效率达到 100% B做功多的机械，功率一定大 C功率大的机械，做功一定快 D做功快的机械，机械效率一定高 2.（2018 浙江省绍兴市）归纳推理是一种重要的科学思维方法。下列归纳推理正确的是（A） A.甲图：向右移动滑片，若通过 R1的电流增加 a 安，则通过 R2的电流也增加 a 安 B.乙图：仍呈清晰的像，若物距增加 b 厘米，则像距也要增加 b 厘米 C.丙图：加水液面升高，若小铁球受到的浮力增加 c 牛，则大铁球受到的浮力也增加 c 牛 D.丁图：保持天平平
10、衡，若左侧增加 d 个钩码，则右侧也要增加 d 个钩码 3.（2018 河南省）下列工具中，使用时属于费力杠杆的是（ B ） 4.（2018 山东聊城）人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的 示意图，当人手托 5kg 的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施 加力的大小一定（ B ） A大于 5kg B大于 49N C小于 49N D等于 49N 5.（2018 山东临沂）图（a）所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加 挂一个等重的物体， 如图 （b） 所示， 则杠杆 （ A ） A右端下沉 B左端下沉 中考连接，挑战自我中考连接，挑战自我 C要保持平衡
11、应将左端的物体向右移动 D要保持平衡应在右端再加挂一个物体 6.（2018 四川巴中）如图所示，在轻质杠杆 OA 的中点悬挂一个重物，在A 端施加一个始终与 OA 垂直的力 F， 由水平位置匀速提到如图虚线的位置，在 这个过程中，拉力 F 的大小（ C ） A一直变大 B始终不变 C一直变小 D先变小后变大 7.（2018 四川绵阳）如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不 均匀的木条 AB 重 24N，A、B 是木条两端，O、C 是木条上的两个点，AO=BO，AC=OCA 端放在 托盘秤甲上，B 端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是 6N现移动托盘秤甲，让 C 点放在托
12、盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（ C ） A8N B12N C16N D18N 8.（2018 浙江宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体 A 相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳 子之间的摩擦） 。下列说法错误的是（ D ） AF2的功率为 0.6W B弹簧测力计读数为 9N C物体 A 和地面之间有摩擦力 D如果增大 F2，物体 A 可能向左运动 9.（2018 福建 B 卷） 墨经最早记述了秤的杠杆原理。图中“标” “本”表示力臂， “权” “重” 表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是（
13、 C ） A “权”小于“重”时，A 端一定上扬 B “权”小于“重”时， “标”一定小于“本” C增大“重”时，应把“权”向 A 端移 D增大“重”时，应换用更小的“权” 10.（2018 广西北部湾）在探究“杠杆平衡条件”实验中，杠杆在力 F 作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕 B 点从 a 位置转动 到 b 位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力 F 与其力臂的乘积 变化情况是（ C ） A一直变小 B一直变大 C一直不变 D先变小后变大 11.（2018 四川达州）如图所示，光滑带槽的长木条 AB（质量不计）可以绕支点 O 转动，木 条的 A 端用竖直细线连接在地板上，OA0
14、.6m，OB 0.4m在木条的 B 端通过细线悬挂一个长方体木块 C，C 的密度为 0.810 3kg/m3，B 端正下 方放一盛满水的溢水杯现将木块 C 缓慢浸入溢水杯中，当木块浸入水中一半时，从溢水口 处溢出 0.5N 的水，杠杆处于水平平衡状态然后让质量为 300g 的小球从 B 点沿槽向 A 端匀 速运动，经 4s 的时间系在 A 端细绳的拉力恰好等于 0，下列结果不正确的是（忽略细绳的重 力，g 取 10N/kg） （ D ） A木块受到的浮力为 0.5N B木块 C 受到细线的拉力为 0.3N C小球刚放在 B 端时 A 端受到细线的拉力为 2.2N D小球的运动速度为 0.2m/
15、s 12.（2018 贵州贵阳）人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法 正确的是（ A ） A筷子可以省距离 B所有剪刀都一定省力 C定滑轮可以省力 D撬棒越短一定越省力 13.（2018 湖北咸宁）如图所示，用滑轮组在 4s 内将重为 160N 的物体匀速提 升 2m，若动滑轮重 20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下 列说法正确的是（ B ） A绳子自由端向上移动了 4m B拉力 F 的功率为 90W C拉力 F 为 90N D滑轮组的机械效率为 80% 14.（2018 陕西省）如图所示的不锈钢空调架，安装时横杆 OB 伸出墙外由斜杆 AC 支撑，其
16、 中 O、A 两点固定在墙上，C 端固定在横杆 OB 上，通常将空调室外机置于该支架上时不紧靠 墙体.下列相关说法正确的是（ C ） A.空调架对墙没有力的作用 B.若以 O 为支点，OB 一定是一个省力杠杆 C.若室外机向外移动， AC 对 OB 的支撑力变大 D.室外机不能紧靠墙体主要是 为了防止漏电 15.（2018 湖北省宜昌市）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正 确的是（ B ） A.有用功越多。机械效率越高 B.同一起重机提起的货物越重，机械效率越高 C.额外功越少，机械效率越高 D.同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高 16.（2018 福建 B 卷）如图，用同一滑轮
17、组分别将物体 A 和物体 B 匀速提升相同的高度。与 提升 B 相比，提升 A 的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升 A 的 过程（ D ） A额外功较小 B额外功较大 C总功较小 D总功较大 17.（2018 四川省广安市）如图所示，斜面长 3m，高 0.6m，建筑工人用绳子在 6s 内将重 500N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端， 拉力是 150N （忽略绳子的重力） ，则下列说法正确的是（ A ） A.斜面上的摩擦力是 50N B.拉力的功率是 50W C.拉力所做的功是 300J D 斜面的机械效率是 80% 18.（2018 湖南省常德市）如图所示，小红
18、用 10N 的拉力将重为 20N 的物体在 5s 内匀速提升 了 0.2m，则以下说法正确的是（B ） A.绳子自由端移动的距离为 0.4mB.有用功为 4J C.滑轮组的机械效率为 83.3%D.拉力的功率为 12W 19.（2018 四川省自贡市）如右图所示，用滑轮组提升重物时，重 400N 的物体 在 10s 内匀速上升了 1m。 已知拉绳子的力 F 为 250N， 则提升重物的过程中 （ D ） A.做的总功是 400J B.拉力 F 的功率是 25W C.绳子自由端被拉下 1m D.滑轮组的机械效率是 80% 20.（2018 湖南省邵阳市）如右图所示，某同学使用动滑轮把600N 的
19、重物匀速提 升了3m，所用的拉力是400N。下列说法正确的是（B ） A机械效率是 80% B有用功是 1800J C额外功是 300J D总功是 2100J 21.（2018 河南省）高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电 线的良好接触。图 2 为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬 挂 20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为 25kg， 不计滑轮和钢绳自 重和摩擦，输电线A端受到的拉力大小为 N。若某段时间 内坠砣串下降了 30cm，则输电线A端向左移动了 cm。 （g 取 10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩） 【答案】10000；15。 22.（2018 湖南娄底）如图
20、是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA=100N。 在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为v=0.4m/s，滑轮质量、绳重及一切 摩擦均可忽略不计， （1）绳子自由端的拉力大小 F= N； （2）拉力 F 做功的功率 P= W。 （3）物体 A 的机械能 （填“增加” 、 “减少”或“不变” ） 。 【答案】 （1）50； （2）40； （3）增加 23.（2018 四川遂宁）小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重 100N的A物体 4s内在水平 地面上匀速运动了 80cm,物体B重 50N(物体B与A始终接触)，此过程中地面受到的摩擦力为 10N，弹簧测力计
21、的示数为 8N.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮 移动的速度为 m/s,物体A受到B施加的摩擦力 (选填“水平向左” 、 “水平向右”或 “为零”)，水平拉力F为 N, 水平拉力F的功率为 W. 【答案】0.1；水平向右；36；3.6 24.（2018 天津）利用图甲中的撬棒撬石块时，撬 林相当于 （选填“省力”或“费力” ）杠杆：利用 图乙中的滑轮组匀速提升 900N 的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力 为 N。 【答案】省力；300 25.（2018 云南省昆明市）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转 动，A点处挂一个重为 20N 的物体，B点处
22、加一个竖直向上的力F， 杠杆在水平位置平衡，且OB：AB=2：1。则 F= N，它是 杠杆。 【答案】30 费力 26.（2018 浙江杭州）如图所示，将长为 1.2 米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两 端点分别为 A、B，它们距台面边缘处的距离均为 0.3 米。在 A 端挂一个重为 30 牛的物体，在 B 端挂一个重为 G 的物体。 （1）若 G=30 牛，台面受到木棒的压力为 牛。 （2）若要使木棒右端下沉，B 端挂的物体至少要大于 牛。 （3）若 B 端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则 G 的取值 范围为 牛。 【答案】 （1）60； （2）90； （3）l090 27.（20
23、18 山东东营）如图所示，杠杆 AOB 能绕 O 点转动。在 A 点挂一重物 G，为使杠杆保持 平衡且用力最小，在 B 点施加一个力，这个力应该是图中的 。 【答案】F2 28.（2018 山东临沂）小明用如图所示的动滑轮提起 140N 的水桶，动滑轮重 20N （不计绳重和摩擦） ， 小明拉绳子的动力为 N； 如果向水桶内再加入 40N 的水，提起时动滑轮的机械效率 （选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） 。 【答案】80；变大 29.（2018 山东枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分 别用 FA、FB匀速提升重力为 GA、GB的 A、B 两物体，不计绳重和摩擦。若 G
24、A GB，则甲 乙；若 FA=FB，则 GA GB （选填“” 、 “”或“=” ） 【答案】； 30.（2018 海南）如图所示，用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.5m/s 的速度匀速提升，用时 4s，拉力 F 的大小是 25N，则拉力 F 的功率是 W，动滑轮的机械效率 是 。 【答案】25；80% 31.（2018 湖北荆门）工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶 端，斜面高 1m，长 2m，物体重 500N，平行于斜画的拉力 200N，所用时间 10s。在此过程中， 物体动能 （选填“增大” 、 “减小”或“不变” ） 。重力势能 （选填“增大” 、 “减小”或“不变”
25、 ） 。拉力的功率为 W，把 物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功， 则这个装置的机械效 率为 。 【答案】不变；增大；80；62.5% 32.（2018 江苏淮安）如图所示，工人用 250N 的拉力将重为 400N 的装修材 料匀速提升 6m，所用时间为 lmin，则工人做的有用功是 J，工人做功 的功率是 W，动滑轮的机械效率是 。 【答案】2400；50；80% 33. （2018 河北） 一台起重机在 10s 内将重为 3600N 的货物匀速提高了 4m,起重机做的有用功 是 J。若起重机做的额外功是 9600J，则机械效率是 ，起重机的总功率 是 W。 【答案】14400 60% 2
26、400 34.（2018 浙江湖州）在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如 图所示的滑轮组。他用该滑轮组在 4 秒内将一个重为 100 牛的物体，沿着水平地面匀速拉动 了 2 米。人的拉力为 18 牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的 0.35 倍，不计绳重及机械的摩擦。求： （1）人的拉力所做的功。 （2）人的拉力做功的功率。 （3）动滑轮受到的重力。 【答案】 （1）72J（2）18W（3）1N。 35. （2018 广东省） 如题 19 图是建筑工地上的起重机示意图， 起重机的电动机功率为 310 3W， 当它把质量为 1t 的重物匀速提起 24m 时，用时 10
27、0s.（g=10N/kg）求： （1） 在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是 多少？ （2）若起重机 AB 长为 20m，吊起重物时 B 端的配重质量为 4t，为 使起重机不翻倒，则 OB 长为多少？（不计摩擦和起重机自重） 【答案】 （1）2400W；80%； （2）4m。 36.（2018 浙江省台州市）图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。 （1）如图乙，电水壶底部的导线连接装置有铜环、铜环和铜柱经测试发现：、 之间是绝缘的， 、 之间常温下有十几欧姆的电阻。 则与水壶金属外壳相连的装置是 。 （2）图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA 是小壶盖，C 是其重力作用
28、点。B 是小壶盖的配 重。OB 是配重柄。AOB 能绕固定点 O 自由转动。请在答题纸图丙中作出小壶盖的重力 G 及其 力臂 L。 （3）已知：小壶盖质量为 4 克，OA=3 厘米，OC=1.4 厘米，OB=1 厘米，AOB=135要求 倒水时，壶身最多倾斜 45，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。 求配重 B 的质量取值范围。 （配重柄质量和 O 点的摩擦均忽略不计，取 1.4） 【答案】 （1）； （2）如图所示： （3）4g4.78g。 37.（2018 山东枣庄）如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件” 的实验装置。 （1）实验前没挂钩码时，
29、杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向 调节，使杠杆 在水平位置平衡。 （2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的 端会下沉，要 使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将 即可。 （3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所 示。你认为 的实验方案更好，请说明你的理由 。 （4）实验中小王发现：如果在杠杆的 O 点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实 验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由 。 【答案】 （1）右； （2）左；将左侧的钩码去掉一个； （3）小李；弹簧测力计在图丙的力与力
30、臂垂直，力臂在杠杆上便于测量； （4）这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零，不影响杠杆 的平衡。 38.（2018 山东泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力 计竖直向上拉动绳子自由端，将重为 4.5N 的物体从 A 位置提升到 A位置，同时弹簧测力计 从图中的 B 位置上升到 B位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据 他们做的实验完成下列问题： （1）物体提升的高度是 cm，拉力是 N，该滑轮组的机械效率= ； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑 轮组的机械效率 （选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） 。 【答案】 （1）5.0； 2；75%； （2）变小。 39 （2018 湖南娄底）在图中画出力 F 对支点 O 的力臂。 【答案】 40 （2018 四川眉山）如图所示，轻质杠杆 OA 能绕 O 点转动，请在杠杆中的 A 端画出使轻质 杠杆保持平衡的最小的力 F 的示意图（要求保留作图痕迹） 。 【答案】 41.（2018 湖北咸宁） 过去农村用的舂米工具是一个杠杆，如图所示是它的结构示意图。O 为固定转轴，在 A 端连接着石球，脚踏 B 端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下打击稻谷。 请在图中画出动力 F1的力臂和石球所受重力 G 的示意图。 【答案】
