專題12 簡(jiǎn)單機(jī)械本專題中考考點(diǎn)和要求（“”表示該標(biāo)準(zhǔn)要求屬于評(píng)價(jià)水平這一層次）評(píng)價(jià)目標(biāo)和評(píng)價(jià)水平課標(biāo)要求知識(shí)目標(biāo)技能體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)了解認(rèn)識(shí)理解獨(dú)立操作經(jīng)歷認(rèn)同內(nèi)化1.知道簡(jiǎn)單機(jī)械。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件。2.知道機(jī)械效率。了解提高機(jī)械效率的途徑和意義。3.了解人類使用機(jī)械的歷史發(fā)展過(guò)程。了解機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。規(guī)律總結(jié)1：杠桿作圖題技巧學(xué)習(xí)杠桿的關(guān)鍵點(diǎn)是知道杠桿的五要素。五要素包括支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力和阻力臂。組成杠桿的示意圖如下。（1）支點(diǎn)用字母O 表示，是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，同一根杠桿使用方法不同，支點(diǎn)的位置可能不同，要能根據(jù)具體情況區(qū)分支點(diǎn)。（2）畫動(dòng)力（用字母 F1 表示）或阻力（用字母 F2 表示）時(shí)應(yīng)注意力的作用點(diǎn)和方向。動(dòng)力和阻力都是杠桿受到的力，其作用點(diǎn)都在杠桿上。有同學(xué)認(rèn)為同一根杠桿上動(dòng)力和阻力的方向一定相同，有同學(xué)認(rèn)為一定不同，這都是錯(cuò)誤的。正確的認(rèn)識(shí)是：動(dòng)力和阻力能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的。即一個(gè)力能使杠桿向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則另一個(gè)力一定是能使杠桿向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。（3）動(dòng)力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。力臂不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，而是支點(diǎn)到力的作用線的距離。借用幾何用語(yǔ)，力臂不是點(diǎn)到點(diǎn)的距離，而是點(diǎn)到直線的距離。（4）畫力臂方法：一找支點(diǎn)、二畫線、三連距離、四標(biāo)簽.即找支點(diǎn)O；畫力的作用線（虛線）；畫力臂（虛線，過(guò)支點(diǎn)垂直力的作用線作垂線）；標(biāo)力臂（大括號(hào)）。3.與動(dòng)滑輪連接的繩子能分擔(dān)物體的重力，所以與動(dòng)滑輪相連的繩子的股數(shù)越多越省力，但還要注意對(duì)拉力方向的要求。要根據(jù)題中要求確定開(kāi)始是從定滑輪還是動(dòng)滑輪掛鉤系線。規(guī)律總結(jié)2：利用杠桿平衡條件的計(jì)算類問(wèn)題解題思路1杠桿的平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂 即 F1L1F2L22.能根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行力與力臂的求解（1）利用F1 L1= F2L2進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。先根據(jù)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，找出動(dòng)力和阻力；（2）再根據(jù)支點(diǎn)的位置，確定每個(gè)力的力臂；（3）最后根據(jù)杠桿的平衡條件，代入數(shù)據(jù)計(jì)算出結(jié)果。規(guī)律總結(jié)3：求解機(jī)械效率有關(guān)的計(jì)算題解題策略1.有用功W有用=Gh 2.總功W總= Fs3.額外功W額外=W總W有用4.機(jī)械效率公式：（W有用/W總）100對(duì)于杠桿、滑輪組、斜面不同的簡(jiǎn)單機(jī)械，以上公式中s、h物理意義不同。規(guī)律總結(jié)4：解決幾個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械方面的實(shí)驗(yàn)思路1.杠桿平衡條件的探究命題點(diǎn)（1）讓支點(diǎn)處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。（2）杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)、右高右調(diào)。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測(cè)量力臂。（4）本實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量的目的是避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出普遍規(guī)律。（5）用彈簧測(cè)力計(jì)代替杠桿一側(cè)所掛鉤碼，當(dāng)測(cè)力計(jì)由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)變大，是因?yàn)槔Φ牧Ρ圩冃　＃?）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂(F1L1F2L2) 2.解決杠桿平衡條件的探究問(wèn)題基本要領(lǐng)是：（1）知道杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上量出力臂。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件是動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1F2l2。（3）還可以利用動(dòng)力乘以動(dòng)力臂是否等于阻力乘以阻力臂來(lái)判斷杠桿平衡與否。3.探究滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)（1）原理：=W有/W總（2）應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S（3）器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需 刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。（4）注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。（5）結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：1）動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。2）提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。3）摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。4.探究斜面的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)LhF（1）原理：=W有/W總（2）應(yīng)測(cè)物理量：拉力F、斜面長(zhǎng)度L、物體重力G、斜面的高h(yuǎn)。（3）器材：刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。（4）注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使物體從斜面底端勻速到達(dá)頂端。目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。（5）結(jié)論：影響斜面機(jī)械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面傾斜角。【例題1】（2018鎮(zhèn)江）如圖是一種活塞式抽水機(jī)的示意圖。其中手柄AOB是一個(gè)杠桿，杠桿在動(dòng)力F1的作用下繞O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出杠桿在B點(diǎn)受到阻力的示意圖和F1的力臂。【答案】如圖所示。【解析】由圖知，此時(shí)向上提起杠桿的左端，杠桿會(huì)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則B點(diǎn)會(huì)受到下面連桿向上的支持力，即阻力的方向豎直向上，過(guò)B點(diǎn)作豎直向上的阻力F2；反向延長(zhǎng)力F1畫出力的作用線，過(guò)支點(diǎn)O作動(dòng)力作用線的垂線段，即動(dòng)力臂L1【例題2】（2019攀枝花）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)诟軛U中的A端畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖（要求保留作圖痕跡）。【答案】如圖所示。【解析】此題是求杠桿最小力的問(wèn)題，已知點(diǎn)O是動(dòng)力作用點(diǎn)，那么只需找出最長(zhǎng)動(dòng)力臂即可，可根據(jù)這個(gè)思路進(jìn)行求解。O為支點(diǎn)，所以力作用在杠桿的最右端A點(diǎn)，并且力臂是OA時(shí)，力臂最長(zhǎng)，此時(shí)的力最小。確定出力臂然后做力臂的垂線即為力F 【例題3】（2018沈陽(yáng)）如圖是人抬獨(dú)輪車車把時(shí)的簡(jiǎn)化示意圖，此時(shí)獨(dú)輪車相當(dāng)于一個(gè)杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力”）；若動(dòng)力臂是阻力臂的3倍，物體和車總重G為1200N，抬起車把的力F為N【答案】省力，400【解析】（1）由示意圖可知，獨(dú)輪車在使用時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，所以它屬于省力杠桿（2）由杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2得：F1=又動(dòng)力臂是阻力臂的3倍F1=400N【例題4】（2019山西）如圖，一輕桿AB懸于O點(diǎn)，其左端掛一重物，右端施加一個(gè)與水平方向成30的力F，此時(shí)輕桿水平平衡。若重物質(zhì)量m3kg，BO3AO，g取10N/kg。則力F的大小為_(kāi)_______N。 【答案】 20 【解析】反向延長(zhǎng)力F的作用線，過(guò)支點(diǎn)O作力F作用線的垂線即為F的力臂L1 ， 因?yàn)橛叶耸┘右粋€(gè)與水平方向成30的力F，則由幾何知識(shí)可知L1OB/2已知BO3AO，重物質(zhì)量m3kg，則物體重力Gmg3kg10N/kg30N，由杠桿平衡條件得：GL2FL1 ， 即GOAF OB/2代入數(shù)據(jù)可得，30NOAF3OA/2，解得F20N。【例題5】（2018山東濟(jì)南）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N下列說(shuō)法正確的是（）A物體A受到的摩擦力為10N B拉力F的功率為1.5WC滑輪組的機(jī)械效率為80% D拉力F增大到15N時(shí)，物體B開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】A.物體B靜止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力、地面對(duì)它向左的摩擦力和物體A對(duì)它向左的摩擦力，所以兩個(gè)摩擦力之和為12N，即fAB+4N12N，則fAB8N；根據(jù)相互作用力的知識(shí)可知，物體A受到的摩擦力為ffAB8N；故A錯(cuò)誤；B.由圖知，水平使用滑輪組，n2，拉力端移動(dòng)速度v2v物20.1m/s0.2m/s，則拉力做功的功率：PFv5N0.2m/s1W；故B錯(cuò)誤；C.滑輪組的機(jī)械效率：f/nF100%80%，故C正確；D.若拉力F增大到15N時(shí)，A在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，A對(duì)B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，即物體B仍然靜止，不會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。【例題6】（2019湖南衡陽(yáng)）如圖所示，司機(jī)師傅利用滑輪組把汽車從泥坑里拖出來(lái)（泥坑可近似看成水平面），在此過(guò)程中汽車勻速移動(dòng)了1m，共用時(shí)5s，已知 汽車所受阻力為1200N，司機(jī)師傅的拉力功率為300W，在考慮滑輪組摩擦阻力影響因素條件下，求：（1）司機(jī)師傅的拉力為多大？（2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？【答案】（1）500N；（2）80%【解析】使用滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，若物體移動(dòng)s，承擔(dān)汽車與水平面間的摩擦力的繩的股數(shù)是n股，則繩自由端移動(dòng)的距離s=ns，動(dòng)力作用的繩端移動(dòng)的速度是物體移動(dòng)速度的n倍。（1）繩子自由端移動(dòng)的距離s=ns汽車=31m=3m，繩子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s，由P=Fv得，工人的拉力：F=500N；（2）拉力所做總功：W總=Fs=500N3m=1500J；工人所做有用功：W有用=fs汽車=1200N1m=1200J，滑輪組的機(jī)械效率：=100%=100%=80%【2019年題組】一、填空題1（2019綏化）如圖所示的杠桿（自重和摩擦不計(jì)），O是支點(diǎn)，A處掛一重為50N的物體，為保證杠桿在水平位置平衡，在中點(diǎn)B處沿（選填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，為N。【答案】F2；100。【解析】為使拉力最小，動(dòng)力臂要最長(zhǎng)，拉力F的方向應(yīng)該垂直杠桿向上，即豎直向上（F2），動(dòng)力臂為OB最長(zhǎng)，杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件：F2OB=GOA，由于OA是OB的二倍，所以：F=2G=100N。2（2019撫順）如圖是某建筑工地上提升建筑材料用的滑輪組示意圖，其動(dòng)滑輪質(zhì)量15kg，某次提升材料質(zhì)量240kg，材料在空中靜止時(shí)，不計(jì)繩重和繩與滑輪間摩擦，則豎著向上的拉力F=N；豎著向上勻速提升材料，摩擦影響較大，實(shí)際所用的拉力大小是1000N，并將材料提升了10m高則滑輪組的機(jī)械效率是（取g=10N/kg）【答案】850；80%【解析】從圖上可以看出，圖中有定滑和一個(gè)動(dòng)滑輪，已知質(zhì)量，根據(jù)G=mg計(jì)算出重力再利用動(dòng)滑輪的特點(diǎn)分析；使用動(dòng)滑輪省一半的力，要費(fèi)一倍的距離，即F移動(dòng)的距離是20m，根據(jù)W=Fs計(jì)算；上一步計(jì)算出來(lái)的是總功，物體升高10m做的功是有用功，根據(jù)W有=Gh求出有用功，再利用=W有用/W總100%可求滑輪組機(jī)械效率（1）由圖可知，承擔(dān)動(dòng)滑輪和物體總的重力的繩子的股數(shù)n=3，物體和動(dòng)滑輪的總重力：G=（m輪+m材料）g=（15kg+240kg）10N/kg=2550N，不考慮繩重和摩擦，則豎著向上的拉力：F=G/3=2550N/3=850N（2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg10N/kg10m=24000J拉力移動(dòng)的距離：s=3h=310m=30m實(shí)際拉力為1000N，則拉力做的總功：W總=Fs=1000N30m=30000J滑輪組的機(jī)械效率：=W有用/W總100%=80%二、選擇題3（2019海南）如圖所示，在處于水平平衡的杠桿上A點(diǎn)，掛上4個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點(diǎn)的力量最小為（g取10N/kg）（）A15N B6N C3N D1.5N【答案】D【解析】設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L(zhǎng)，則OA=3L，OB=4L，根據(jù)杠桿平衡條件可得：F1OB=F2OA，則F1=1.5N4（2019蘭州）如圖所示，工人用150N的拉力通過(guò)滑輪組吊起質(zhì)量為20kg的箱子。若箱子被勻速豎直提升了2m，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，則（）A箱子的重力勢(shì)能增大 B動(dòng)滑輪的重力為100 NC工人施加的拉力做的功為300 J D滑輪組的機(jī)械效率為66.7%【答案】ABD。【解析】（1）重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大；(2)知道箱子的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用F=（G+G動(dòng)）/n求出動(dòng)滑輪的重力；（3）由圖可知繩子的有效股數(shù)為2，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，根據(jù)W=Fs求出工人做的總功；（4）根據(jù)W=Gh求出有用功，然后根據(jù)=W有用/W總求出此滑輪組的機(jī)械效率。A箱子被勻速提升，高度增加，質(zhì)量不變，重力勢(shì)能增加，故A正確；B箱子受到的重力：G=mg=20kg10N/kg=200N；由圖可知，n=2，則由F=（G+G動(dòng)）/n可得動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)=nFG=2150N200N=100N；故B正確；C由圖可知，n=2，繩端移動(dòng)的距離s=nh=22m=4m，工人做的總功：W總=Fs=150N4m=600J；故C錯(cuò)誤；D有用功：W有=Gh=200N2m=400J滑輪組的機(jī)械效率：=W有用/W總66.7%故D正確。三、作圖題5（2019江西）如圖所示為釣魚(yú)竿釣魚(yú)的示意圖，O為支點(diǎn)，請(qǐng)畫出F1、F2的力臂L1和L2【答案】如圖所示【解析】力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，由由支點(diǎn)向力作用線或方向延長(zhǎng)線作垂線，支點(diǎn)和垂足之間的長(zhǎng)度即為力臂將F1作用線方向延長(zhǎng)，由支點(diǎn)O分別向F1作用線方向延長(zhǎng)線和F2的作用線作垂線，支點(diǎn)和垂足之間的長(zhǎng)度即為力臂。 6（2019湘潭）如圖所示，杠桿OA在動(dòng)力F1作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)你畫出阻力F2及阻力臂L2.【答案】如圖所示。【解析】由題意分析出阻力的方向，再由支點(diǎn)向阻力的作用線作垂線即可。如圖，阻力為由于物體的重而產(chǎn)生的拉力，所以從B點(diǎn)豎直向下畫出F2；力臂為支點(diǎn)到力的作用線的距離，所以從O點(diǎn)向F2作垂線，垂線段即為力臂L2，如圖。四、實(shí)驗(yàn)題7（2019湖北荊州）小明同學(xué)在“研究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在 位置平衡，若出現(xiàn)圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的螺母向 （選填“左”或“右”）調(diào)。（2）杠桿平衡后，小明在圖乙所示的A位置掛上3個(gè)鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時(shí)應(yīng)在B位置掛上 個(gè)鉤碼。（3） 下表是該組某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄杠桿平衡的部分?jǐn)?shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)次數(shù)F1（N）l1 (cm)F2 ( N)l2( cm)12510231021532303上表中空格處所缺的數(shù)據(jù)是： ， ；（4）分析上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是 。【答案】（1）水平 左 （2）4 （3）1 20 （4）F1l1F2l2 (動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂)【解析】解答該題的要點(diǎn)是（1）閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，知道本實(shí)驗(yàn)考查哪些知識(shí)點(diǎn)；（2）回顧杠桿的調(diào)節(jié)與使用辦法以及注意事項(xiàng)；（3）要善于利用杠桿平衡條件處理核心問(wèn)題，對(duì)于判定杠桿是否平衡的問(wèn)題，也要看與平衡條件有關(guān)的力與力臂。解本題需要會(huì)調(diào)節(jié)杠桿平衡；知道實(shí)驗(yàn)裝置存在哪些不足，如何改進(jìn)；依據(jù)杠桿的平衡條件，在理解力與力臂乘積是一個(gè)常量后，判斷力臂和相應(yīng)的力的反比例關(guān)系。（1）杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。裝置甲處于傾斜狀態(tài)，要使它平衡，可以將杠桿的螺母向左調(diào)，這樣做：保持左端平衡螺母不動(dòng)，讓右端平衡螺母向左調(diào)節(jié)；也可以保持右端平衡螺母不動(dòng)，讓左端平衡螺母向左調(diào)節(jié)；還可以讓左端右端平衡螺母同時(shí)向左調(diào)節(jié)，根據(jù)題意確定。（2）在B位置掛上幾個(gè)鉤碼，需要根據(jù)動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂來(lái)確定。（3）根據(jù)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)2的數(shù)據(jù)來(lái)看，滿足310215 ，對(duì)于實(shí)驗(yàn)次數(shù)1而然2510，所以1，同理20 （4）根據(jù)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)2的數(shù)據(jù)來(lái)看，滿足310215，用數(shù)學(xué)表達(dá)式就是F1l1F2l28（2019成都）某小組同學(xué)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)步驟有：（i）按照如圖所示安裝滑輪組，測(cè)鉤碼重力G并記鉤碼和繩端的位置（ii）用彈簧測(cè)力計(jì)緩慢拉動(dòng)繩端，使鉤碼上升，讀出拉力F的值，并測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s；（iii）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中（表格略）；（iv）多次改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)；（v）用動(dòng)滑輪質(zhì)量不同的兩個(gè)滑輪組吊相同的鉤碼，分別測(cè)機(jī)械效率；（vi）分析測(cè)量結(jié)果，討論影響機(jī)械效率的因素回答以下問(wèn)題：（1）除了如圖所示器材和彈簧測(cè)力計(jì)外，還需要的器材是 。（2）滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算公式是= （用直接測(cè)得的物理量符號(hào)表示）。（3）關(guān)于影響滑輪組機(jī)械效率的因素，該小組同學(xué)討論后得到以下認(rèn)識(shí)，你認(rèn)為正確的有 （填序號(hào)，可能不止一項(xiàng)正確）。A在相同情況下，摩擦越大，機(jī)械效率越小B在相同情況下，摩擦越大，機(jī)械效率越大C忽略摩擦，定滑輪質(zhì)量相同，則機(jī)械效率相同D忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，則機(jī)械效率相同E忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機(jī)械效率越大F忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機(jī)械效率越小【答案】（1）刻度尺；（2）Gh/Fs；（3）ADE。【解析】（1）由圖可知，除了滑輪，彈簧測(cè)力計(jì)外，還需要測(cè)量高度的刻度尺；（2）由滑輪組的圖上可知，n=3滑輪組做的有用功為W有=Gh，總功為W總=Fs，機(jī)械效率的表達(dá)式為= W有/W總=Gh/Fs；（3）AB、在相同情況下，摩擦越大，所做的額外公功越多，機(jī)械效率越小，故A正確，B錯(cuò)誤；CD、忽略摩擦，滑輪組的機(jī)械效率，與定滑輪的質(zhì)量無(wú)關(guān)，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，重力相同，額外功相同，則機(jī)械效率相同，故C錯(cuò)誤、D正確；EF、忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，所做的有用功越多，則機(jī)械效率越大。故E正確、F錯(cuò)誤。故選ADE。9（2019大慶）物理學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)們利用如下圖所示的裝置探究了斜面的機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)。下表是他們?cè)谕恍泵嫔涎匦泵胬瓌?dòng)木塊勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)得到的數(shù)據(jù)和根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出的機(jī)械效率，請(qǐng)你利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算和回答下列問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)次數(shù)木塊粗糙程度相同木塊重力G/N木塊上升高度h/m沿斜面拉力F/N木塊移動(dòng)的距離L/m斜面的機(jī)械效率1木塊12.00.31.6138%2木塊22.00.51.9153%3木塊32.00.53.81（1）若第1次實(shí)驗(yàn)中木塊由斜面底端勻速移動(dòng)到頂端，移動(dòng)1m的距離所用的時(shí)間為5s，求木塊移動(dòng)的速度及拉力對(duì)木塊做功的功率；（2）計(jì)算第3次實(shí)驗(yàn)斜面的機(jī)械效率；（3）比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：在接觸面粗糙程度和木塊沿斜面移動(dòng)的距離相同的情況下，影響斜面機(jī)械效率的因素是________________________。【答案】（1）0.2m/s 0.32W（2）53%（3）斜面的傾斜度等【解析】本實(shí)驗(yàn)屬于收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析論證。（1）v=s/t=1m/5s=0.2m/sP=Fv=1.6N 0.2m/s=0.32W （2）有用功W有用=Gh W總=Fs=W有用/W總= Gh / Fs=2N0.5m/ 3.8N 1m=26.3%（3）在接觸面粗糙程度和木塊沿斜面移動(dòng)的距離相同的情況下，影響斜面機(jī)械效率的因素是斜面的傾斜度。五、綜合計(jì)算題10（2019山東濰坊）如圖所示，用甲、乙兩種滑輪組，分別勻速豎直向上提升同一重物，從相同位置開(kāi)始提升至同一高度處，求：（1）若不計(jì)繩重，滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比；（2）若不計(jì)繩重及摩擦，重物質(zhì)量為400g，動(dòng)滑輪質(zhì)量為100g，勻速拉動(dòng)過(guò)程中甲、乙兩裝置的機(jī)械效率。【答案】（1）若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比為3：2；（2）若不計(jì)繩重及摩擦，甲、乙兩裝置的機(jī)械效率都是80%。【解析】（1）由圖知，甲圖中，n1=2；乙圖中，n2=3，若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦，則拉力F=G/n，兩次拉力F1和F2之比：F1：F2=G/n1：G/n2=3：2；（2） 利用G=mg求重物重力、動(dòng)滑輪重力，因?yàn)椴挥?jì)繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率=W有用/W總=G/(G+G輪) ，所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率相同，利用=G/(G+G輪)計(jì)算。重物的重力：G=mg=0.4kg10N/kg=4N，動(dòng)滑輪的重力：G輪=m輪g=0.1kg10N/kg=1N，不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率=W有用/W總=G/(G+G輪)由于兩裝置中物重和動(dòng)滑輪重均相同，所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率：1=2=G/(G+G輪)=80%。【2018年題組】一、填空題1（2018重慶）如圖所示的杠桿重；不計(jì)，O為支點(diǎn)，AO0.2m，當(dāng)在A點(diǎn)懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F3N時(shí)，杠桿在水平位置平衡，在圖中畫出拉力礦的力臂l2，力臂l2為_(kāi)____m【答案】力臂l2如圖，l2為0.4m【解析】如圖，畫出杠桿OAB示意圖，找到支點(diǎn)O，BC為力的作用線，畫出力臂l2根據(jù)杠桿的平衡條件：GOAFl2代入數(shù)值：6N0.2m3Nl2l220.2 m0.4 m2（2018綏化）如圖所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內(nèi)將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個(gè)過(guò)程中拉力做的功是 J，滑輪組的機(jī)械效率是 ，若勻速提升重為80N的物體，則這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率將 （變大/變小/不變）。【答案】100；80%；變大【解析】（1）由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=22m=4m；則在這個(gè)過(guò)程中拉力做的功：W總=Fs=25N4m=100J；（2）拉力做的有用功：W有=Gh=40N2m=80J，則滑輪組的機(jī)械效率：=W有/W總100%=80J/100J100%=80%；（3）由=W有/W總100%=W有/(W有+W額)100%= G/(G+G動(dòng))100%可知，滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重和物體重有關(guān)，動(dòng)滑輪重力不變，物體重力變大，機(jī)械效率將變大。二、選擇題3（2018廣西柳州）如圖所示，某人用扁擔(dān)擔(dān)起兩筐質(zhì)量為m1，m2的貨物，當(dāng)他的肩處于O點(diǎn)時(shí)，扁擔(dān)水平平衡，已知I1I2，扁擔(dān)和筐的重力不計(jì)若將兩筐的懸掛點(diǎn)向O點(diǎn)移近相同的距離I，則（）A扁擔(dān)左端向下傾斜B扁擔(dān)右端向下傾斜C要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為（m2m1）D要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為（m2m1）【答案】AC【解析】根據(jù)杠桿原來(lái)平衡，設(shè)移動(dòng)的距離為L(zhǎng)，再比較F1（L1L）和F2（L2L）即可作出判斷（1）原來(lái)平衡時(shí)，mg1L1=m2gL2，由圖知，L1L2，所以m1m2，設(shè)移動(dòng)相同的距離L，則左邊：m1g（L1L）=m1gL1m1gL，右邊：m2g（L2L）=m2gL2m2gL，因?yàn)閙1m2，所以m1Lgm2Lg，m1（L1L）gm2（L2L）g，則杠桿的左端向下傾斜故A正確，B錯(cuò)誤；（2）因?yàn)閙1（L1L）gm2（L2L）g，故往右邊加入貨物后杠桿平衡即m1（L1L）g=（m2+mg）（L2L），且mg1L1=m2gL2，得m=（m2m1），故C正確，D錯(cuò)誤4（2018齊齊哈爾）用兩個(gè)相同的滑輪組成的滑輪組固定在天花板上，如圖所示，當(dāng)勻速提升物體時(shí)，繩子自由端的拉力F20 N，物體移動(dòng)的速度為0.1 m/s，每個(gè)滑輪重10 N，忽略繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是 ( )A繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3 m/s B物體的重力為40 NC該滑輪組的機(jī)械效率為66.67 % D拉力F的功率為2 W【答案】A 【解析】用滑輪組提升物體時(shí)，物體重由幾段繩子承擔(dān)，外力作用點(diǎn)的移動(dòng)速度就是物體速度的幾倍。如圖可知，滑輪組的繩子段數(shù)n=3，物體移動(dòng)的速度v物=0.1m/s，繩子自由端移動(dòng)的速度v繩=nv物=30.1m/s=0.3m/s，選項(xiàng)A正確，符合題意；忽略繩重和摩擦?xí)r，F(xiàn)拉=（G物+G動(dòng)）/n，G物=nF拉-G動(dòng)=320N-10N=50N，選項(xiàng)B不正確，不符合題意；該滑輪組的機(jī)械效率：= W有/ W總100%= G物/ nF拉100%=50N/320N100%=833%選項(xiàng)C不正確，不符合題意；拉力的功率：P= W總/t=FS/t=FV繩=20N03m/s=6W 選項(xiàng)D不正確，不符合題意。故選A。三、作圖題5（2018咸陽(yáng)）在圖中畫出力F對(duì)支點(diǎn)O的力臂。【答案】如圖所示。【解析】本題考查力臂的畫法。力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離，畫力臂時(shí)應(yīng)由支點(diǎn)向力的作用線做垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為力臂。6（2018濟(jì)寧）過(guò)去農(nóng)村用的舂米工具是一個(gè)杠桿，如圖所示是它的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，在A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高，抬起腳，石球會(huì)落下打擊稻谷。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力F1的力臂和石球所受重力G的示意圖。【答案】如圖所示。【解析】（1）石球的重心在球心，過(guò)重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段，在線段的末端標(biāo)上箭頭和符號(hào)G，即為石球所受重力的示意圖；（2）從支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是F的力臂L 四、實(shí)驗(yàn)題7（2018揚(yáng)州）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中（1）杠桿的平衡狀態(tài)是指杠桿處于________或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是______________。（2）實(shí)驗(yàn)中，用裝置A的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡（杠桿上每格等距），但老師建議同學(xué)不宜采用這種方式，該種方式的不足主要是因?yàn)?（ ）A.一個(gè)人無(wú)法獨(dú)立操作 B.力臂與杠桿不重合C.力和力臂數(shù)目過(guò)多，不易得出結(jié)論 D.杠桿受力不平衡 裝置A 裝置B （3）若用裝置B進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是____N；將彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來(lái)的位置平衡，此時(shí)拉力的力臂將_____,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將____(均選填“變大”、“變小”或“不變”)。【答案】（1）靜止?fàn)顟B(tài) 便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響（只答便于測(cè)量力臂也給分）（2）C（3）1.8 變小 變大 【解析】杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。利用裝置A力和力臂數(shù)目過(guò)多，計(jì)算麻煩，不易得出結(jié)論。將彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來(lái)的位置平衡，支點(diǎn)到力臂的距離小了，也就是拉力的力臂將變小,根據(jù)杠桿平衡條件知道彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大。8（2018桂林）如圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉動(dòng)繩子自由端，將重為4.5N的物體從A位置提升到A位置，同時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)從圖中的B位置上升到B位置，在這個(gè)過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。請(qǐng)你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成下列問(wèn)題：（1）物體提升的高度是 cm，拉力是 N，該滑輪組的機(jī)械效率= ；（2）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)動(dòng)滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升同一物體，則滑輪組的機(jī)械效率 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。【答案】（1）5.0； 2；75%；（2）變小。【解析】（1）測(cè)力計(jì)B位置勻速提升到B位置，測(cè)力計(jì)上升的高度為：s=15.0cm；由圖可知，有3段繩子拉著動(dòng)滑輪，則物體上的高度為：h=s/3=1/315.0cm=5.0cm；由圖可知，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N；該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率：= W有/W總=Gh/Fs=75%；（3）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)動(dòng)滑輪，此時(shí)有用功不變，克服動(dòng)滑輪重力所做的額外功變大，故機(jī)械效率變小。9（2018吉林）在探究“斜面機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)記錄如表，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（1）你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越______（2）你對(duì)斜面機(jī)械效率的問(wèn)題可獲得的初步結(jié)論是：______（3）你認(rèn)為在完成本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要的困難是______；由以上的數(shù)據(jù)，小慧還發(fā)現(xiàn)木塊受到木塊的摩擦力與斜面的傾斜程度有關(guān)，你認(rèn)為兩者的關(guān)系是：______（4）若要驗(yàn)證斜面的機(jī)械效率跟物體的重力的關(guān)系，應(yīng)控制斜面的長(zhǎng)、斜面的傾斜程度和斜面粗糙程度不改變，這時(shí)應(yīng)用的物理科學(xué)方法是______【答案】（1）費(fèi)力；（2）當(dāng)斜面長(zhǎng)和斜面粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越陡，斜面的機(jī)械效率越高；（3）拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；斜面越陡，摩擦力越小；（4）控制變量法【解析】（1）提升物體重力相同，拉力越大越費(fèi)力，拉力越小越省力，從第1次到第3次，斜面傾斜程度逐漸變大，拉力也逐漸變大，說(shuō)明斜面越陡，越費(fèi)力（2）這三次實(shí)驗(yàn)選用的是同一斜面，粗糙程度是一定的，提升的物重也是一樣的，從第1次到第3次可以看出，當(dāng)斜面的粗糙程度相同時(shí)，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，機(jī)械效率越高（3）此實(shí)驗(yàn)需要保持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出斜面越陡，摩擦力越小；（4）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證斜面的機(jī)械效率跟物體重力關(guān)系，應(yīng)該控制斜面的長(zhǎng)、傾斜程度和粗糙程度一致，改變物體重力大小，觀察測(cè)力計(jì)示數(shù)，此實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法五、綜合計(jì)算題10.（2018湖南婁底）一輛重2104N的四輛卡車，開(kāi)進(jìn)了一段泥濘的道路，不能繼續(xù)行駛司機(jī)找來(lái)一輛小型拖拉機(jī)、繩子、動(dòng)滑輪，采用如圖所示裝置，拖拉機(jī)在繩端用3750N的水平拉力，將汽車以0.2m/s的速度水平勻速拉出泥濘路段，用時(shí)10s若每個(gè)車輪與地面接觸的面積為0.05m2（1）求汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)（2）求拉力F做的功和功率（3）若動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%，求汽車所受的阻力【答案】（1）1105Pa（2）1.5104J；1.5103W（3）6000N【解析】（1）輪胎與地面的接觸面積S=40.05m2=0.2m2汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)：p=F/s=G/s= 2104 N/0.2 m2=1105Pa；（2）由v=s/t得，汽車前進(jìn)的距離：s1=vt=0.2m/s10s=2m，繩子移動(dòng)的距離： s2=22m=4m，拉力F做的功：W 總=F s2=3750N4m=1.5104J拉力F的功率：P= W總/t=1.5104J /10s=1.5103W；（3）因?yàn)? W有/ W總，所以W有=W總=1.5104J80%=1.2104J，因?yàn)閃有=F1s1，所以摩擦力f= F1=6000N【2020年模擬壓軸題組】一、填空題1（2020齊齊哈爾三中模擬）一位泰山挑山工用一根長(zhǎng)1.8m的扁擔(dān)挑起貨物，如圖為扁擔(dān)示意圖，若在扁擔(dān)的A端掛200N的物體，B端掛300N的物體，挑起重物時(shí)使扁擔(dān)水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端 m遠(yuǎn)的位置（不計(jì)扁擔(dān)的重力）。【答案】1.08。【解析】設(shè)支點(diǎn)為O，由圖可知，肩到扁擔(dān)左端的距離為OA，則肩到右端距離為OB1.8mOA，扁擔(dān)平衡，由杠桿的平衡條件可得：G1OAG2OB，代入數(shù)據(jù)：200NOA300N（1.8mOA），解得：OA1.08m2（2020河南模擬）小明用如圖所示的動(dòng)滑輪提起140N的水桶，動(dòng)滑輪重20N (不計(jì)繩重和摩擦)，小明拉繩子的動(dòng)力為_(kāi)_____N;如果向水桶內(nèi)再加入40N的水，提起時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率___ (選填“變大”、“變小”或“不變”)。【答案】80；變大。【解析】不計(jì)繩重和摩擦，人拉繩子自由端的拉力F=（G+G動(dòng)）；用同一個(gè)滑輪組提升物體時(shí)，物重越大，效率越高。由圖可知，該滑輪為動(dòng)滑輪，有兩段繩子拉著動(dòng)滑輪，不計(jì)繩重和摩擦，則拉繩子的動(dòng)力：F=（G+G動(dòng)）/n=（140N+20N）/n=80N；使用同一滑輪組，在提升高度相同時(shí)，所做的額外功不變，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在總功中所占的比例變大，機(jī)械效率會(huì)變大。二、選擇題3（2020大興安嶺呼中模擬）杠桿OA在力FA、FB的作用下保持水平靜止?fàn)顟B(tài)，如圖（a）杠桿的自重不計(jì)，O為杠桿的支點(diǎn)，F(xiàn)B的方向與OA垂直，則下列關(guān)系式中一定正確的是（）（a）AFAOAFBOBBFAOAFBOBCDFA【答案】D【解析】此題是考查學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件的理解和能否正確地找出力臂如圖，畫出力FA的力臂為lA，F(xiàn)A和OA的夾角為。根據(jù)杠桿的平衡條件：FAlAFBOBFAOA sinFBOB從圖中看出：090sin1要保持杠桿平衡：FAOAFBOB，推得FA三、作圖題4（2020武漢模擬）試畫出力F1、F2的力臂。【答案】從支點(diǎn)向F1、F2的作用線引垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為力臂L1、L2，如圖所示【解析】本題考查杠桿五要素中動(dòng)力臂和阻力臂的畫法。畫力臂時(shí)必須注意力臂是“支點(diǎn)到力的作用線的距離”，而不是“支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離”。力的作用線是通過(guò)力的作用點(diǎn)并沿力的方向所畫的直線。5（2020沈陽(yáng)模擬）輕質(zhì)杠桿OABC能夠繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知OABC20cm，AB30cm，在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛重為100N的物體G，為了使杠桿在如圖所示的位置平衡，請(qǐng)?jiān)诟軛U上作出所施加最小動(dòng)力的圖示（不要求寫出計(jì)算過(guò)程）。【答案】如圖所示。【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件，要使力最小，則動(dòng)力臂應(yīng)最長(zhǎng)，即連接OC為最長(zhǎng)的力臂，力的方向與OC垂直且向上，根據(jù)勾股定理和全等三角形定理可得，動(dòng)力臂OC50cm，故根據(jù)杠桿平衡條件可得：F1OCGOA，代入數(shù)值可得：F150cm100N20cm，解得F140N，選取標(biāo)度為20N，過(guò)C點(diǎn)作出最小動(dòng)力，使線段長(zhǎng)度為標(biāo)度的2倍。四、實(shí)驗(yàn)題6（2020河