1、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( F1l1 F2l2) 【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】轮轴不一定是省力机械，主要取决于动力作用于轮还是轴。
2、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 GhFs1.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 )备考指导突破考点，典例呈现知识梳理考纲要求：1. 简单机械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
3、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
4、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，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
5、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 G mg40 kg10 N/kg400 N。物体对地面的压强是 p 400 Pa。F压S 400 N1 m2(2)滑轮组提升物体过程中做的有
6、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 s nh23 m6 m。 W 总 Fs250 N6 m1 500 J，拉力 F 的功率 P 300 W。W总t 1 500 J5 s(4)滑轮组的机械效率 80%。W有W总 1 200 J1 500 J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 GhFs GnF(2)若不计绳重及摩擦，则 。W有W有 W额 GhGh G动 h GG G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
7、(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( F1l1 F2l2)。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 F1l1 F2l2。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，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
8、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_F1l1 F2l2_(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。次数物理量1 2 3 4l1/m 0.1 0.15 0.2 0.2F1/N 0.5 0.5 1.5 _2_l2/m 0.05 0.05 0.1 0.1F2/N 1 1.5 3 41.（2018 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
9、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
10、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中考连接，挑战自我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C要保持平衡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
11、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 点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（ C ）A8NB12NC16ND18N8.（2018 浙江宁波）如图所示，F 1=4N，F 2=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
12、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 ）AF 2的功率为 0.6WB弹簧测力计读数为 9NC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（ 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
13、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，OA0.6m，OB0.4m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 0.8103kg/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
14、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 0.5NB木块 C 受到细线的拉力为 0.3NC小球刚放在 B 端时 A 端受到细线的拉力为 2.2ND小球的运动速度为 0.2m/s12.（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
15、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 90WC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
16、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，
17、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 50WC.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 4JC.滑轮组的机械效率为 83.3%D.拉力的功率为 12W19.（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
18、程中（ D ）A.做的总功是 400J B.拉力 F 的功率是 25WC.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 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 1800JC额外功是 300J D总功是 2100J21.（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
19、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）
20、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；3.624.（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
21、 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；30025.（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
22、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）l09027.（2018 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】F 228.（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
23、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、F B匀速提升重力为 GA、G B的 A、B 两物体，不计绳重和摩擦。若 GAG B，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
24、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” ） 。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
25、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% 240034.（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）18
26、W（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3103W，当它把质量为 1t 的重物匀速提起 24m 时，用时 100s.（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：、
27、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
28、。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，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
29、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
30、，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】
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