專題12 簡單機械本專題中考考點和要求（“”表示該標準要求屬于評價水平這一層次）評價目標和評價水平課標要求知識目標技能體驗目標了解認識理解獨立操作經歷認同內化1.知道簡單機械。通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件。2.知道機械效率。了解提高機械效率的途徑和意義。3.了解人類使用機械的歷史發展過程。了解機械的使用對社會發展的作用。規律總結1：杠桿作圖題技巧學習杠桿的關鍵點是知道杠桿的五要素。五要素包括支點、動力、動力臂、阻力和阻力臂。組成杠桿的示意圖如下。（1）支點用字母O 表示，是杠桿繞著轉動的點，同一根杠桿使用方法不同，支點的位置可能不同，要能根據具體情況區分支點。（2）畫動力（用字母 F1 表示）或阻力（用字母 F2 表示）時應注意力的作用點和方向。動力和阻力都是杠桿受到的力，其作用點都在杠桿上。有同學認為同一根杠桿上動力和阻力的方向一定相同，有同學認為一定不同，這都是錯誤的。正確的認識是：動力和阻力能使杠桿轉動的方向一定是相反的。即一個力能使杠桿向順時針方向轉動，則另一個力一定是能使杠桿向逆時針方向轉動。（3）動力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。力臂不是支點到力的作用點的距離，而是支點到力的作用線的距離。借用幾何用語，力臂不是點到點的距離，而是點到直線的距離。（4）畫力臂方法：一找支點、二畫線、三連距離、四標簽.即找支點O；畫力的作用線（虛線）；畫力臂（虛線，過支點垂直力的作用線作垂線）；標力臂（大括號）。3.與動滑輪連接的繩子能分擔物體的重力，所以與動滑輪相連的繩子的股數越多越省力，但還要注意對拉力方向的要求。要根據題中要求確定開始是從定滑輪還是動滑輪掛鉤系線。規律總結2：利用杠桿平衡條件的計算類問題解題思路1杠桿的平衡條件：動力動力臂阻力阻力臂 即 F1L1F2L22.能根據杠桿平衡條件進行力與力臂的求解（1）利用F1 L1= F2L2進行有關計算。先根據杠桿轉動的效果，找出動力和阻力；（2）再根據支點的位置，確定每個力的力臂；（3）最后根據杠桿的平衡條件，代入數據計算出結果。規律總結3：求解機械效率有關的計算題解題策略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.機械效率公式：（W有用/W總）100對于杠桿、滑輪組、斜面不同的簡單機械，以上公式中s、h物理意義不同。規律總結4：解決幾個簡單機械方面的實驗思路1.杠桿平衡條件的探究命題點（1）讓支點處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對實驗造成的影響。（2）杠桿平衡螺母的調節：左高左調、右高右調。（3）實驗時應調節鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測量力臂。（4）本實驗多次測量的目的是避免實驗的偶然性，得出普遍規律。（5）用彈簧測力計代替杠桿一側所掛鉤碼，當測力計由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測力計的示數會變大，是因為拉力的力臂變小。（6）實驗數據分析。（7）實驗結論：動力動力臂阻力阻力臂(F1L1F2L2) 2.解決杠桿平衡條件的探究問題基本要領是：（1）知道杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉動。實驗前應調節杠桿兩端的螺母，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）實驗結論：杠桿的平衡條件是動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1F2l2。（3）還可以利用動力乘以動力臂是否等于阻力乘以阻力臂來判斷杠桿平衡與否。3.探究滑輪組的機械效率實驗（1）原理：=W有/W總（2）應測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S（3）器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需 刻度尺、彈簧測力計。（4）注意：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的是保證測力計示數大小不變。（5）結論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：1）動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多。2）提升重物越重，做的有用功相對就多。3）摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。4.探究斜面的機械效率實驗LhF（1）原理：=W有/W總（2）應測物理量：拉力F、斜面長度L、物體重力G、斜面的高h。（3）器材：刻度尺、彈簧測力計。（4）注意：必須勻速拉動彈簧測力計使物體從斜面底端勻速到達頂端。目的是保證測力計示數大小不變。（5）結論：影響斜面機械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面傾斜角。【例題1】（2018鎮江）如圖是一種活塞式抽水機的示意圖。其中手柄AOB是一個杠桿，杠桿在動力F1的作用下繞O點勻速轉動，請在圖中畫出杠桿在B點受到阻力的示意圖和F1的力臂。【答案】如圖所示。【解析】由圖知，此時向上提起杠桿的左端，杠桿會繞O點順時針轉動，則B點會受到下面連桿向上的支持力，即阻力的方向豎直向上，過B點作豎直向上的阻力F2；反向延長力F1畫出力的作用線，過支點O作動力作用線的垂線段，即動力臂L1【例題2】（2019攀枝花）如圖所示，輕質杠桿OA能繞O點轉動，請在杠桿中的A端畫出使輕質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題，已知點O是動力作用點，那么只需找出最長動力臂即可，可根據這個思路進行求解。O為支點，所以力作用在杠桿的最右端A點，并且力臂是OA時，力臂最長，此時的力最小。確定出力臂然后做力臂的垂線即為力F 【例題3】（2018沈陽）如圖是人抬獨輪車車把時的簡化示意圖，此時獨輪車相當于一個杠桿（選填“省力”或“費力”）；若動力臂是阻力臂的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，獨輪車在使用時動力臂大于阻力臂，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，其左端掛一重物，右端施加一個與水平方向成30的力F，此時輕桿水平平衡。若重物質量m3kg，BO3AO，g取10N/kg。則力F的大小為________N。 【答案】 20 【解析】反向延長力F的作用線，過支點O作力F作用線的垂線即為F的力臂L1 ， 因為右端施加一個與水平方向成30的力F，則由幾何知識可知L1OB/2已知BO3AO，重物質量m3kg，則物體重力Gmg3kg10N/kg30N，由杠桿平衡條件得：GL2FL1 ， 即GOAF OB/2代入數據可得，30NOAF3OA/2，解得F20N。【例題5】（2018山東濟南）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動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數為12N下列說法正確的是（）A物體A受到的摩擦力為10N B拉力F的功率為1.5WC滑輪組的機械效率為80% D拉力F增大到15N時，物體B開始向左運動【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、地面對它向左的摩擦力和物體A對它向左的摩擦力，所以兩個摩擦力之和為12N，即fAB+4N12N，則fAB8N；根據相互作用力的知識可知，物體A受到的摩擦力為ffAB8N；故A錯誤；B.由圖知，水平使用滑輪組，n2，拉力端移動速度v2v物20.1m/s0.2m/s，則拉力做功的功率：PFv5N0.2m/s1W；故B錯誤；C.滑輪組的機械效率：f/nF100%80%，故C正確；D.若拉力F增大到15N時，A在運動過程中，A對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的運動狀態不會改變，即物體B仍然靜止，不會向左運動，故D錯誤。【例題6】（2019湖南衡陽）如圖所示，司機師傅利用滑輪組把汽車從泥坑里拖出來（泥坑可近似看成水平面），在此過程中汽車勻速移動了1m，共用時5s，已知 汽車所受阻力為1200N，司機師傅的拉力功率為300W，在考慮滑輪組摩擦阻力影響因素條件下，求：（1）司機師傅的拉力為多大？（2）滑輪組的機械效率是多少？【答案】（1）500N；（2）80%【解析】使用滑輪組沿水平方向拉物體時，若物體移動s，承擔汽車與水平面間的摩擦力的繩的股數是n股，則繩自由端移動的距離s=ns，動力作用的繩端移動的速度是物體移動速度的n倍。（1）繩子自由端移動的距離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），O是支點，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，動力臂要最長，拉力F的方向應該垂直杠桿向上，即豎直向上（F2），動力臂為OB最長，杠桿在水平位置平衡，根據杠桿的平衡條件：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，其動滑輪質量15kg，某次提升材料質量240kg，材料在空中靜止時，不計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，圖中有定滑和一個動滑輪，已知質量，根據G=mg計算出重力再利用動滑輪的特點分析；使用動滑輪省一半的力，要費一倍的距離，即F移動的距離是20m，根據W=Fs計算；上一步計算出來的是總功，物體升高10m做的功是有用功，根據W有=Gh求出有用功，再利用=W有用/W總100%可求滑輪組機械效率（1）由圖可知，承擔動滑輪和物體總的重力的繩子的股數n=3，物體和動滑輪的總重力：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拉力移動的距離：s=3h=310m=30m實際拉力為1000N，則拉力做的總功：W總=Fs=1000N30m=30000J滑輪組的機械效率：=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，掛上4個鉤碼（每個鉤碼的質量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點的力量最小為（g取10N/kg）（）A15N B6N C3N D1.5N【答案】D【解析】設杠桿的一個小格為L，則OA=3L，OB=4L，根據杠桿平衡條件可得：F1OB=F2OA，則F1=1.5N4（2019蘭州）如圖所示，工人用150N的拉力通過滑輪組吊起質量為20kg的箱子。若箱子被勻速豎直提升了2m，不計繩重和摩擦，g取10N/kg，則（）A箱子的重力勢能增大 B動滑輪的重力為100 NC工人施加的拉力做的功為300 J D滑輪組的機械效率為66.7%【答案】ABD。【解析】（1）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大；(2)知道箱子的質量，根據G=mg求出重力，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數，利用F=（G+G動）/n求出動滑輪的重力；（3）由圖可知繩子的有效股數為2，根據s=nh求出繩端移動的距離，根據W=Fs求出工人做的總功；（4）根據W=Gh求出有用功，然后根據=W有用/W總求出此滑輪組的機械效率。A箱子被勻速提升，高度增加，質量不變，重力勢能增加，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）/n可得動滑輪的重力：G動=nFG=2150N200N=100N；故B正確；C由圖可知，n=2，繩端移動的距離s=nh=22m=4m，工人做的總功：W總=Fs=150N4m=600J；故C錯誤；D有用功：W有=Gh=200N2m=400J滑輪組的機械效率：=W有用/W總66.7%故D正確。三、作圖題5（2019江西）如圖所示為釣魚竿釣魚的示意圖，O為支點，請畫出F1、F2的力臂L1和L2【答案】如圖所示【解析】力臂是支點到力的作用線的垂直距離，由由支點向力作用線或方向延長線作垂線，支點和垂足之間的長度即為力臂將F1作用線方向延長，由支點O分別向F1作用線方向延長線和F2的作用線作垂線，支點和垂足之間的長度即為力臂。 6（2019湘潭）如圖所示，杠桿OA在動力F1作用下處于靜止狀態，請你畫出阻力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生的拉力，所以從B點豎直向下畫出F2；力臂為支點到力的作用線的距離，所以從O點向F2作垂線，垂線段即為力臂L2，如圖。四、實驗題7（2019湖北荊州）小明同學在“研究杠桿平衡條件”實驗中：（1）實驗時應先調節杠桿在 位置平衡，若出現圖甲所示情況，應將杠桿的螺母向 （選填“左”或“右”）調。（2）杠桿平衡后，小明在圖乙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應在B位置掛上 個鉤碼。（3） 下表是該組某同學在實驗中記錄杠桿平衡的部分數據：實驗次數F1（N）l1 (cm)F2 ( N)l2( cm)12510231021532303上表中空格處所缺的數據是： ， ；（4）分析上表中的實驗數據可以得出的結論是 。【答案】（1）水平 左 （2）4 （3）1 20 （4）F1l1F2l2 (動力動力臂阻力阻力臂)【解析】解答該題的要點是（1）閱讀實驗內容和要求，知道本實驗考查哪些知識點；（2）回顧杠桿的調節與使用辦法以及注意事項；（3）要善于利用杠桿平衡條件處理核心問題，對于判定杠桿是否平衡的問題，也要看與平衡條件有關的力與力臂。解本題需要會調節杠桿平衡；知道實驗裝置存在哪些不足，如何改進；依據杠桿的平衡條件，在理解力與力臂乘積是一個常量后，判斷力臂和相應的力的反比例關系。（1）杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉動。實驗前沒有掛鉤碼時，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測量力臂和避免杠桿自重對實驗的影響。裝置甲處于傾斜狀態，要使它平衡，可以將杠桿的螺母向左調，這樣做：保持左端平衡螺母不動，讓右端平衡螺母向左調節；也可以保持右端平衡螺母不動，讓左端平衡螺母向左調節；還可以讓左端右端平衡螺母同時向左調節，根據題意確定。（2）在B位置掛上幾個鉤碼，需要根據動力動力臂阻力阻力臂來確定。（3）根據表格實驗次數2的數據來看，滿足310215 ，對于實驗次數1而然2510，所以1，同理20 （4）根據表格實驗次數2的數據來看，滿足310215，用數學表達式就是F1l1F2l28（2019成都）某小組同學測量滑輪組的機械效率。實驗步驟有：（i）按照如圖所示安裝滑輪組，測鉤碼重力G并記鉤碼和繩端的位置（ii）用彈簧測力計緩慢拉動繩端，使鉤碼上升，讀出拉力F的值，并測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s；（iii）記錄實驗數據填入表格中（表格略）；（iv）多次改變鉤碼的數量，重復上述實驗；（v）用動滑輪質量不同的兩個滑輪組吊相同的鉤碼，分別測機械效率；（vi）分析測量結果，討論影響機械效率的因素回答以下問題：（1）除了如圖所示器材和彈簧測力計外，還需要的器材是 。（2）滑輪組機械效率的計算公式是= （用直接測得的物理量符號表示）。（3）關于影響滑輪組機械效率的因素，該小組同學討論后得到以下認識，你認為正確的有 （填序號，可能不止一項正確）。A在相同情況下，摩擦越大，機械效率越小B在相同情況下，摩擦越大，機械效率越大C忽略摩擦，定滑輪質量相同，則機械效率相同D忽略摩擦，動滑輪質量相同，則機械效率相同E忽略摩擦，動滑輪質量相同，所吊重物質量越大，則機械效率越大F忽略摩擦，動滑輪質量相同，所吊重物質量越大，則機械效率越小【答案】（1）刻度尺；（2）Gh/Fs；（3）ADE。【解析】（1）由圖可知，除了滑輪，彈簧測力計外，還需要測量高度的刻度尺；（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，機械效率的表達式為= 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，機械效率越小，故A正確，B錯誤；CD、忽略摩擦，滑輪組的機械效率，與定滑輪的質量無關，動滑輪質量相同，重力相同，額外功相同，則機械效率相同，故C錯誤、D正確；EF、忽略摩擦，動滑輪質量相同，所吊重物質量越大，所做的有用功越多，則機械效率越大。故E正確、F錯誤。故選ADE。9（2019大慶）物理學習興趣小組的同學們利用如下圖所示的裝置探究了斜面的機械效率跟什么因素有關。下表是他們在同一斜面上沿斜面拉動木塊勻速向上運動時得到的數據和根據數據計算出的機械效率，請你利用這些數據計算和回答下列問題。實驗次數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木塊移動的距離L/m斜面的機械效率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次實驗中木塊由斜面底端勻速移動到頂端，移動1m的距離所用的時間為5s，求木塊移動的速度及拉力對木塊做功的功率；（2）計算第3次實驗斜面的機械效率；（3）比較實驗結果可以得出：在接觸面粗糙程度和木塊沿斜面移動的距離相同的情況下，影響斜面機械效率的因素是________________________。【答案】（1）0.2m/s 0.32W（2）53%（3）斜面的傾斜度等【解析】本實驗屬于收集實驗數據，進行分析論證。（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的距離相同的情況下，影響斜面機械效率的因素是斜面的傾斜度。五、綜合計算題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，從相同位置開始提升至同一高度處，求：（1）若不計繩重，滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比；（2）若不計繩重及摩擦，重物質量為400g，動滑輪質量為100g，勻速拉動過程中甲、乙兩裝置的機械效率。【答案】（1）若不計繩重、滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比為3：2；（2）若不計繩重及摩擦，甲、乙兩裝置的機械效率都是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、動滑輪重力，因為不計繩重及摩擦時，滑輪組的機械效率=W有用/W總=G/(G+G輪) ，所以甲、乙兩裝置的機械效率相同，利用=G/(G+G輪)計算。重物的重力：G=mg=0.4kg10N/kg=4N，動滑輪的重力：G輪=m輪g=0.1kg10N/kg=1N，不計繩重及摩擦時，滑輪組的機械效率=W有用/W總=G/(G+G輪)由于兩裝置中物重和動滑輪重均相同，所以甲、乙兩裝置的機械效率：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，O為支點，AO0.2m，當在A點懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F3N時，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_____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O，BC為力的作用線，畫出力臂l2根據杠桿的平衡條件：GOAFl2代入數值：6N0.2m3Nl2l220.2 m0.4 m2（2018綏化）如圖所示，在不計繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個過程中拉力做的功是 J，滑輪組的機械效率是 ，若勻速提升重為80N的物體，則這個滑輪組的機械效率將 （變大/變小/不變）。【答案】100；80%；變大【解析】（1）由圖可知，連接動滑輪繩子的股數n=2，繩子自由端移動的距離s=2h=22m=4m；則在這個過程中拉力做的功：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)100%可知，滑輪組的機械效率與動滑輪重和物體重有關，動滑輪重力不變，物體重力變大，機械效率將變大。二、選擇題3（2018廣西柳州）如圖所示，某人用扁擔擔起兩筐質量為m1，m2的貨物，當他的肩處于O點時，扁擔水平平衡，已知I1I2，扁擔和筐的重力不計若將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離I，則（）A扁擔左端向下傾斜B扁擔右端向下傾斜C要使扁擔恢復水平平衡需再往某側筐中加入貨物，其質量為（m2m1）D要使扁擔恢復水平平衡需再往某側筐中加入貨物，其質量為（m2m1）【答案】AC【解析】根據杠桿原來平衡，設移動的距離為L，再比較F1（L1L）和F2（L2L）即可作出判斷（1）原來平衡時，mg1L1=m2gL2，由圖知，L1L2，所以m1m2，設移動相同的距離L，則左邊：m1g（L1L）=m1gL1m1gL，右邊：m2g（L2L）=m2gL2m2gL，因為m1m2，所以m1Lgm2Lg，m1（L1L）gm2（L2L）g，則杠桿的左端向下傾斜故A正確，B錯誤；（2）因為m1（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錯誤4（2018齊齊哈爾）用兩個相同的滑輪組成的滑輪組固定在天花板上，如圖所示，當勻速提升物體時，繩子自由端的拉力F20 N，物體移動的速度為0.1 m/s，每個滑輪重10 N，忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是 ( )A繩子自由端移動的速度為0.3 m/s B物體的重力為40 NC該滑輪組的機械效率為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，物體重由幾段繩子承擔，外力作用點的移動速度就是物體速度的幾倍。如圖可知，滑輪組的繩子段數n=3，物體移動的速度v物=0.1m/s，繩子自由端移動的速度v繩=nv物=30.1m/s=0.3m/s，選項A正確，符合題意；忽略繩重和摩擦時，F拉=（G物+G動）/n，G物=nF拉-G動=320N-10N=50N，選項B不正確，不符合題意；該滑輪組的機械效率：= W有/ W總100%= G物/ nF拉100%=50N/320N100%=833%選項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D不正確，不符合題意。故選A。三、作圖題5（2018咸陽）在圖中畫出力F對支點O的力臂。【答案】如圖所示。【解析】本題考查力臂的畫法。力臂是從支點到力的作用線的距離，畫力臂時應由支點向力的作用線做垂線，垂線段的長度即為力臂。6（2018濟寧）過去農村用的舂米工具是一個杠桿，如圖所示是它的結構示意圖。O為固定轉軸，在A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高，抬起腳，石球會落下打擊稻谷。請在圖中畫出動力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，在線段的末端標上箭頭和符號G，即為石球所受重力的示意圖；（2）從支點O向力F的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是F的力臂L 四、實驗題7（2018揚州）在探究杠桿平衡條件的實驗中（1）杠桿的平衡狀態是指杠桿處于________或勻速轉動狀態。實驗前沒有掛鉤碼時，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是______________。（2）實驗中，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），但老師建議同學不宜采用這種方式，該種方式的不足主要是因為 （ ）A.一個人無法獨立操作 B.力臂與杠桿不重合C.力和力臂數目過多，不易得出結論 D.杠桿受力不平衡 裝置A 裝置B （3）若用裝置B進行實驗，則此時彈簧測力計的示數是____N；將彈簧測力計沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來的位置平衡，此時拉力的力臂將_____,彈簧測力計的示數將____(均選填“變大”、“變小”或“不變”)。【答案】（1）靜止狀態 便于測量力臂和避免杠桿自重對實驗的影響（只答便于測量力臂也給分）（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動。實驗前沒有掛鉤碼時，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測量力臂和避免杠桿自重對實驗的影響。利用裝置A力和力臂數目過多，計算麻煩，不易得出結論。將彈簧測力計沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來的位置平衡，支點到力臂的距離小了，也就是拉力的力臂將變小,根據杠桿平衡條件知道彈簧測力計的示數將變大。8（2018桂林）如圖甲是某學習小組“測量滑輪組的機械效率”的示意圖。用彈簧測力計豎直向上拉動繩子自由端，將重為4.5N的物體從A位置提升到A位置，同時彈簧測力計從圖中的B位置上升到B位置，在這個過程中，彈簧測力計的示數如圖乙所示。請你根據他們做的實驗完成下列問題：（1）物體提升的高度是 cm，拉力是 N，該滑輪組的機械效率= ；（2）若在圖甲裝置的基礎上，增加一個動滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升同一物體，則滑輪組的機械效率 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。【答案】（1）5.0； 2；75%；（2）變小。【解析】（1）測力計B位置勻速提升到B位置，測力計上升的高度為：s=15.0cm；由圖可知，有3段繩子拉著動滑輪，則物體上的高度為：h=s/3=1/315.0cm=5.0cm；由圖可知，測力計的示數為2N；該動滑輪的機械效率：= W有/W總=Gh/Fs=75%；（3）若在圖甲裝置的基礎上，增加一個動滑輪，此時有用功不變，克服動滑輪重力所做的額外功變大，故機械效率變小。9（2018吉林）在探究“斜面機械效率”實驗中，數據記錄如表，分析實驗數據：（1）你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，越______（2）你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結論是：______（3）你認為在完成本實驗過程中，主要的困難是______；由以上的數據，小慧還發現木塊受到木塊的摩擦力與斜面的傾斜程度有關，你認為兩者的關系是：______（4）若要驗證斜面的機械效率跟物體的重力的關系，應控制斜面的長、斜面的傾斜程度和斜面粗糙程度不改變，這時應用的物理科學方法是______【答案】（1）費力；（2）當斜面長和斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越陡，斜面的機械效率越高；（3）拉著物體做勻速直線運動；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，說明斜面越陡，越費力（2）這三次實驗選用的是同一斜面，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，當斜面的粗糙程度相同時，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，機械效率越高（3）此實驗需要保持物體做勻速直線運動，分析實驗數據可以得出斜面越陡，摩擦力越小；（4）實驗要驗證斜面的機械效率跟物體重力關系，應該控制斜面的長、傾斜程度和粗糙程度一致，改變物體重力大小，觀察測力計示數，此實驗方法為控制變量法五、綜合計算題10.（2018湖南婁底）一輛重2104N的四輛卡車，開進了一段泥濘的道路，不能繼續行駛司機找來一輛小型拖拉機、繩子、動滑輪，采用如圖所示裝置，拖拉機在繩端用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10s若每個車輪與地面接觸的面積為0.05m2（1）求汽車對路面的壓強（2）求拉力F做的功和功率（3）若動滑輪的機械效率為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汽車對路面的壓強：p=F/s=G/s= 2104 N/0.2 m2=1105Pa；（2）由v=s/t得，汽車前進的距離：s1=vt=0.2m/s10s=2m，繩子移動的距離： 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）因為= W有/ W總，所以W有=W總=1.5104J80%=1.2104J，因為W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1.8m的扁擔挑起貨物，如圖為扁擔示意圖，若在扁擔的A端掛200N的物體，B端掛300N的物體，挑起重物時使扁擔水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端 m遠的位置（不計扁擔的重力）。【答案】1.08。【解析】設支點為O，由圖可知，肩到扁擔左端的距離為OA，則肩到右端距離為OB1.8mOA，扁擔平衡，由杠桿的平衡條件可得：G1OAG2OB，代入數據：200NOA300N（1.8mOA），解得：OA1.08m2（2020河南模擬）小明用如圖所示的動滑輪提起140N的水桶，動滑輪重20N (不計繩重和摩擦)，小明拉繩子的動力為______N;如果向水桶內再加入40N的水，提起時動滑輪的機械效率___ (選填“變大”、“變小”或“不變”)。【答案】80；變大。【解析】不計繩重和摩擦，人拉繩子自由端的拉力F=（G+G動）；用同一個滑輪組提升物體時，物重越大，效率越高。由圖可知，該滑輪為動滑輪，有兩段繩子拉著動滑輪，不計繩重和摩擦，則拉繩子的動力：F=（G+G動）/n=（140N+20N）/n=80N；使用同一滑輪組，在提升高度相同時，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，機械效率會變大。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狀態，如圖（a）杠桿的自重不計，O為杠桿的支點，FB的方向與OA垂直，則下列關系式中一定正確的是（）（a）AFAOAFBOBBFAOAFBOBCDFA【答案】D【解析】此題是考查學生對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，FA和OA的夾角為。根據杠桿的平衡條件：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】從支點向F1、F2的作用線引垂線，垂線段的長度即為力臂L1、L2，如圖所示【解析】本題考查杠桿五要素中動力臂和阻力臂的畫法。畫力臂時必須注意力臂是“支點到力的作用線的距離”，而不是“支點到力的作用點的距離”。力的作用線是通過力的作用點并沿力的方向所畫的直線。5（2020沈陽模擬）輕質杠桿OABC能夠繞O點轉動，已知OABC20cm，AB30cm，在B點用細線懸掛重為100N的物體G，為了使杠桿在如圖所示的位置平衡，請在杠桿上作出所施加最小動力的圖示（不要求寫出計算過程）。【答案】如圖所示。【解析】根據杠桿的平衡條件，要使力最小，則動力臂應最長，即連接OC為最長的力臂，力的方向與OC垂直且向上，根據勾股定理和全等三角形定理可得，動力臂OC50cm，故根據杠桿平衡條件可得：F1OCGOA，代入數值可得：F150cm100N20cm，解得F140N，選取標度為20N，過C點作出最小動力，使線段長度為標度的2倍。四、實驗題6（2020河