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四川省中考物理考点复习教案：第13讲 简单机械
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第13讲 简单机械
第1课时 杠杆
杠杆
1．杠杆的五要素和平衡条件
(1)杠杆的定义：在力的作用下绕着__固定点O__转动的硬棒叫做杠杆．
(2)杠杆五要素
①支点：杠杆绕着转动的点，用字母__O__表示．
②动力：使杠杆转动的力，用字母__F1__表示．
③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母__F2__表示．
④动力臂：从支点到__动力作用线__的距离，用字母l1表示．
⑤阻力臂：从支点到__阻力作用线__的距离，用字母l2表示．
(3)杠杆平衡条件：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
杠杆
分类
力臂关系
力的关系
特点
实例
省力杠杆
l1①__＞__l2
F1②__＜__F2
省力，③__费__距离
羊角锤、起子、撬棒等
费力杠杆
l1④__＜__l2
F1⑤__＞__F2
⑥__费__力，省距离
钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等
等臂杠杆
l1⑦__＝__l2
F1⑧__＝__F2
不省力，不费力
天平、定滑轮等
【提示】 省力杠杆必费距离，费力杠杆必省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的．
【图片解读】
1．如图1所示，用杠杆撬石头的过程中，该杠杆属于__省力__(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆．在力的方向不变的情况下，该人想用更小的力撬起石头，那么他的手应该向__远离__(填“远离”或“靠近”)支点的方向移动．
图1
2．如图2所示，划船时船桨的轴是不动的，所以，轴的位置是__支点__．手加在桨上的动力比水对桨的阻力大，但手只要移动__较小__的距离，就能使桨在水中移动较大的距离．
图2
3．各式各样的剪刀都是一对对的杠杆．如图3所示，要剪开铁皮，用__乙__最合适；剪纸或布时，用__丙__最合适．
图3
4．如图4所示的杠杆中，钢丝钳属于__省力__杠杆，车闸属于__省力__杠杆，指甲刀有__3__个杠杆，其中__2__个费力，__1__个省力．
图4
重难点1 杠杆作图
(2019·自贡)如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点．请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2.
解：
【变式训练1】 (2019·凉山)如图所示，现使用最小的力F1使杠杆在图示位置平衡，请画出F1及其对应的力臂l1.
解：
重难点2 杠杆的动态平衡问题
(2019·南充名校联考)有一把均匀的木尺，在上端钻有一小孔，挂在钉子A上，如图所示，它可以在竖直平面内以A点为轴摆动．现从静止开始，在木尺的另一端B点处施加一个始终水平向右的作用力F，使木尺缓慢地向右偏转到图中虚线位置，在这一过程中，木尺的重力对A点的力臂逐渐变__大__，水平力F的大小逐渐变__大__．
【变式训练2】 若例2中，将力F的方向改为始终垂直于木尺，则在上述过程中，力F对A点的力臂__不变__，力F的大小__变大__(填“变小”“变大”或“不变”)．
【变式训练3】在例2的虚线位置，突然将力F的方向改为竖直向上，如下图所示，然后缓慢地将木尺移到水平位置，在这个过程中力F的大小__不变__(填“变小”“变大”或“不变”)．
实验 探究杠杆的平衡条件
(2019·荆州)小华做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图，杠杆上相邻刻线间的距离相等．
(1)杠杆在如图甲的位置静止时__是__(填“是”或“不是”)处于平衡状态的．
(2)为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__右__(填“左”或“右”)端调节．
(3)如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5 N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N．当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是__使实验结论更具有普遍性，避免实验结论的偶然性__．
(5)实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是__杠杆自身的重力影响了杠杆平衡__．
(6)图丁是小聪利用弹簧测力计做某次实验的情景，已知杠杆每格长5 cm，钩码每个重0.5 N，请将弹簧测力计的示数填入下表.
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
3.8
0.15
3.0
0.10
上述实验数据是否符合杠杆平衡条件？__不符合__．出现问题的原因是__弹簧测力计没有竖直向下拉，其力臂不是0.15__m__．
1．(2019·青岛)如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2＝10 N，阻力臂l2＝20 cm，测力计示数F1＝25 N，则动力臂l1为(B)
A．15 cm B．8 cm
C．50 cm D．80 cm
第1题图 第2题图
2．如图所示的杠杆正处于水平平衡，若在杠杆两边的钩码下再各加一个钩码(钩码质量相同)，杠杆将(C)
A．还继续处于水平平衡
B．右端上升，左端下降
C．右端下降，左端上升
D．无法确定
3．(2019·益阳改编)如图所示是吊车吊起货物的示意图，已知AB＝4 m，BC＝6 m．吊臂是一个__费力__(填“省力”或“费力”)杠杆，当吊臂吊着2 t的货物处于静止状态时，杠杆的支点是__A__(填“A”“B”或“C”)点，伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为__5×104__N．(g取10 N/kg)
4．如图所示，物体重G＝50 N，OB＝0.4 m，OA＝1 m，使杠杆在水平位置平衡时，F1的力臂l1＝__0.5__m，F1＝__40__N．(杠杆重忽略不计)
5．如图所示，杠杆处于平衡状态，l1为F1的力臂．请作出F2的力臂l2及力F1.
解：
第2课时 滑轮、机械效率
滑轮
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴①__固定不动__的滑轮
和重物一起②__移动__的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
③__等臂__杠杆
动力臂为阻力臂④__2__倍的⑤__省力__杠杆
特点
不能⑥__省力__，但是能改变⑦__动力的方向__
能省⑧__一半__的力，但不能改变⑨__动力的方向__
在不考虑绳子重、滑轮重和摩擦力的情况下，F＝⑩__G__
距离关系
__s＝h__
__s＝2h__
__s＝nh__
【图片解读】
1．如图所示，图甲旗杆顶的定滑轮不省力，但可以__改变力的方向__；图乙起重机的动滑轮可以省力，但__不能__改变力的方向．
斜面与轮轴
名称
斜面
轮轴
示意图
定义
一个与水平面成一
定夹角的倾斜平面
由①__轮__和②__轴__组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴
特点
省力机械
能够连续旋转的③__杠杆__，支点就在④__轴线__，轮轴在转动时轮与轴有相同的⑤__转速__
应用
楼梯、盘山公路等
方向盘、水龙头、扳手等
【提示】 轮轴是否为省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴．
【图片解读】
1．如图所示的盘山公路相当于简单机械中的__斜面__，在上面行驶时可以__省力__．
机械效率
1．有用功、额外功、总功
有用功
我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有表示
额外功
我们在做有用功的同时，还不得不多做的功叫做额外功，用W额表示
总功
有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示．用公式表达为__W总＝W有＋W额__
2.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__η__表示．
(2)表达式：η＝.
(3)说明：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总__小于__总功，故机械效率总__小于__1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力__无关__．
3．测量滑轮组的机械效率
(1)原理：η＝＝.
(2)过程：沿__竖直__方向__匀速__拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s.
(3)结论：同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越__高__；提升相同重物，动滑轮越多，机械效率越__低__，但越__省__力．
(4)提高机械效率的方法：__减小__动滑轮的重；加润滑油，减小__摩擦__；__增加__物重．
重难点 简单机械的相关计算
如图所示，某人通过滑轮组提升重物．已知物体在10 s内被匀速提升了2 m，物体所受重力为400 N，动滑轮的重力为80 N，不计绳重与摩擦．求：
(1)物体上升的速度为__0.2__m/s.
(2)人拉绳子移动的距离为__6__m.
(3)绳子自由端的拉力为__160__N.
(4)克服重物重力做的有用功为__800__J.
(5)克服动滑轮重力做的额外功为__160__J.
(6)拉力F做的总功为__960__J.
(7)拉力F的功率为__96__W.
(8)滑轮组机械效率为__83.3%__．
【变式训练1】 (2019·黑龙江)如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A，使它匀速前进2 m，地面对它的摩擦力为150 N，小聪施加的拉力F＝100 N(忽略绳重和滑轮重)，则滑轮组做的有用功为__300__J，滑轮组的机械效率为__75%__．
【变式训练2】 (2019·丹东)斜面长1 m，高0.4 m，用大小为10 N沿斜面向上的拉力F，将重力为20 N的铁块匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为__80%__，铁块受到的摩擦力为__2__N.
实验 测量滑轮组的机械效率
(2019·遂宁)在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表：
实验
次数
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/cm
拉力
F/N
绳端移动距离
s/cm
机械
效率
1
0.5
10
30
2
1.5
10
0.8
30
62.5%
3
0.5
10
0.5
40
25.0%
4
1.5
10
0.7
40
53.6%
(1)根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是__甲__(填“甲”或“乙“)滑轮组．
(2)在第一次实验中，当__竖直向上匀速__拉动弹簧测力计时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为__0.4__N；该次实验滑轮组的机械效率是__41.7%__(计算结果精确到0.1%)．
(3)机械效率是机械性能好坏的重要标志．结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是__D__(填符号)．
A．增加所提物重
B．减轻机械自重
C．机械加润滑油
D．增加重物上升高度
1．(2019·陕西)工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是(B)
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C．绳子自由端下拉1 m，桶上升2 m
D．质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石
第1题图 第2题图
2．(2019·南充一诊)用图甲、乙两种方式匀速提升重为100 N的物体，已知滑轮重20 N，绳重和摩擦力不计．则两种方式下作用在绳子末端的拉力和机械效率的关系为(D)
A．F甲＝F乙；η甲＝η乙 B．F甲＜F乙；η甲＜η乙
C．F甲＞F乙；η甲＜η乙 D．F甲＞F乙；η甲＞η乙
3．如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上的重为500 N的物体，拉力F的大小为40 N，如果不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳之间的摩擦力，那么物体对地面的压力为__500__N，物体和地面间的摩擦力为__80__N.
4．(2019·重庆中考改编)如图，用大小为500 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为__20__cm，滑轮组的机械效率是__80__%.若用该滑轮组提升重为1 000 N的物体，此时的机械效率将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
5．如图所示，把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为2 m，高为1 m，实际推力为400 N，所花时间为5 s．那么，将物体从底部推到顶部所做的有用功是__600__J，推力做功__800__J，推力的功率是__160__W，物体与斜面间的摩擦力是__100__N，整个装置的机械效率是__75%__．
第13讲 简单机械
第1课时 杠杆
命题点1 杠杆分类及平衡条件
1．(2019·南充)如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力F的大小将(A)
A．变大
B．不变
C．变小
D．不能确定
2．(2019·泸州)如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2 cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5 N的钩码，在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡．对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是(B)
A．杠杆的动力臂为8 cm
B．该杠杆为费力杠杆
C．该杠杆的阻力大小为0.5 N
D．动力F的大小为1.5 N
3．(2019·成都)如图是三种类型剪刀的示意图，若请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择__C__(填”A”“B”或“C”)剪刀，这样选择的目的是省__力__．
4．(2019·凉山州)如图所示，轻质杠杆OB的重力忽略不计，OB＝3OA，物体G的重力为150 N．若要使物体G对水平地面的压力为零，则需要在B端施加的拉力F＝__50__N.
第4题图 第5题图
5．(2019·广安)如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA∶OC＝2∶1，G1是边长为5 cm的正方体，G2重20 N，则绳子对G1的拉力为__10__N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa，G1重__60__N.
6．(2018·泸州)泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”．如图是一种轮式垃圾桶，拖动时它相当于一个__省力__(填“省力”或“费力”)杠杆；垃圾桶底部的小轮子是为了__减小__(填“增大”或“减小”)摩擦力；若拖动时垃圾桶总重为150 N，且动力臂为阻力臂的2倍，则保持垃圾桶平衡的拉力F为__75__N.
7．(2019·德阳)如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：
(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆__达到__(填“达到”或“没有达到”)平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆处于__水平平衡__．
(2)如图乙，A点挂有2个质量均为50 g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂__3__个质量均为50 g的钩码．
(3)如图丙，现给你一个量程为0～2 N的弹簧测力计，若干个50 g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为__6__个．
命题点2 杠杆作图
8．(2018·南充)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内旋转，请在图中画出物体M所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图．
解：
9．(2018·德阳)如图OAB为轻质杠杆，O为支点，请在图中B点处画出能使杠杆保持平衡的最小力F的示意图．
解：
1．(2019·扬州)下列工具属于省力杠杆的是(D)
A．镊子 B．船桨 C．钓鱼竿 D．扳手
2．(2019·河南)如图，开瓶器开启瓶盖时可抽象为一个杠杆．不计自重，下图能正确表示它工作示意图的是(B)
A B
C D
3．(2019·南宁)如图所示，杠杆在拉力F的作用下水平平衡．现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F的变化情况是(A)
A．一直变大
B．一直变小
C．一直不变
D．先变大后变小
4．(2019·衢州)如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，其中拉力最小的是(C)
A B C D
5．(2019·湘西)一根原木放在水平地面上，粗略估计它的质量时，我们视其粗细相同，质量分布均匀，现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力(g取10 N/kg)，则原木的质量大约为(B)
A．50 kg B．100 kg
C．250 kg D．500 kg
6．(2019·安顺)如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40 cm，BC长50 cm.室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处受到的水平拉力F为__200__N(支架重力不计)．为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量__靠近__(填“靠近”或“远离”)墙壁．(g取10 N/kg)
7．(1)(2019·南充三诊)如图所示，硬质杠杆上挂一小球，O为支点，在力F的作用下，杠杆在图示位置平衡．请画出小球所受的重力和力F的力臂l.
解：
(2)(2019·辽阳)如图甲是爆米花锅，锅盖被锁扣紧锁在锅口．为了方便打开锅盖，爆米花师傅在锁扣上加装一个钢管，与锁扣构成杠杆AOB，扳动钢管的A点，就能打开锁扣．图乙是其简化图，O为支点，F2是阻力．请在图乙中画出打开锅盖时：
①阻力F2的力臂l2.
②作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
解：
8．(2019·苏州)利用杠杆开展相关实验探究：
(1)安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示．则应将平衡螺母向__左__(填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡．
(2)如图乙所示，在A点挂3个重力均为0.5 N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为__2.0__N．若在第(1)小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会__偏小__(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
(3)始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示．此过程中，弹簧测力计拉力的力臂__变小__，拉力的大小__不变__．(填“变大”“变小”或“不变”)
9．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F变化情况是(C)
A．一直增大
B．一直减小
C．先变小后变大
D．先变大后变小
10．(多选)(2019·南充二诊)轻质硬杆AB长50 cm，用长短不同的线把边长为10 cm的正方体甲和体积是1 dm3的球乙分别拴在杆的两端．在距A点20 cm处的O点支起AB时，甲静止在桌面上，乙悬空，杆AB处于水平平衡．将乙浸没在水中后，杆AB仍平衡，如图所示．下列说法中正确的是(g取10 N/kg)(BC)
A．杆A端受力增加了15 N
B．杆A端受力减小了15 N
C．甲对水平桌面的压强增加了1 500 Pa
D．甲对水平桌面的压强减小了1 500 Pa
第10题图 第11题图
11．(2019·日照)如图，OA为长2 m的轻杆，与固定在竖直墙面上的光滑转轴相连接．将一重为30 N的物体用轻绳拴在OA的中点B处，用垂直于OA的力F拉住轻杆，静止在图示位置，则F＝__7.5__N.
12．如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图．杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动，已知AO∶OB＝3∶2，悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200 N，当人在B端施加竖直向下的拉力F时，杠杆AB在水平位置平衡，已知人所受到的重力为700 N，不计杆重和绳重，请完成下列问题：
(1)画出人所受到的各个力的示意图．
(2)求出人在B端施加的竖直向下的拉力F的大小．
(3)若此人在B端施加竖直向下的拉力F时，双脚与地面的接触面积为0.04 m2，请计算出此人对地面的压强．
解：(1)
(2)杠杆水平平衡，FA·LAO＝F·LBO，则F＝＝＝300 N
(3)人在B端施加竖直向下300 N拉力时，人受到绳子的拉力为F拉＝300 N，人受到的地面的支持力：
F支＝G－F拉＝700 N－300 N＝400 N
因此，人对地面的压力为F压＝400 N，所以，人对地面的压强：p＝＝＝1×104 Pa
第2课时 滑轮、机械效率
命题点1 滑轮及滑轮组的特点
1．(2018·广元)用如图所示的工具提升相同重物G，(不计摩擦、绳、滑轮和杠杆重)最省力的是(B)
,A) ,B) ,C) ,D)
2．(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20 N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__400__N，图乙中人对绳子的拉力为__210__N.
甲 乙
3．(2017·南充)如图所示，在滑轮组的作用下，重为300 N的A物体以0.2 m/s的速度匀速上升，动滑轮重为60 N，不计绳重和摩擦．则绳子自由端的拉力F＝__120__N，拉力F的做功功率P＝__72__W.
命题点2 机械效率及其计算
4．(2019·泸州)用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体，不计一切摩擦和绳重．下列判断正确的是(B)
A．该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一
B．用该滑轮组提升不同的物体，物体越重，其机械效率越大
C．用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，其机械效率相等
D．其他条件不变，仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，其机械效率变大
5．(多选)(2019·宜宾)如图所示，在拉力F作用下，一个重600 N的物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10 s，已知滑轮组的机械效率为80%，在此过程中拉力F做了150 J的功，则下列说法中正确的是(BC)
A．拉力F的大小为150 N
B．拉力F的大小为50 N
C．物体与地面间的滑动摩擦力为120 N
D．物体与地面间的滑动摩擦力为480 N
6．(2019·广元)如图所示，斜面长s＝2 m，高h＝1 m．装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重100 N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，用时5 s，在不计空气阻力的情况下，斜面的机械效率为80%，则工人拉力F的功率为__25__W，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为__12.5__N.
7．(2019·凉山)如图所示，用滑轮组匀速提起重1 000 N的物体，使物体上升10 m，所用拉力为400 N，若绳重和摩擦不计，求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)若用此装置匀速提起1 200 N的重物，则拉力又为多少N.
解：(1)由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为4，则绳子自由端移动的距离：
s＝4h＝4×10 m＝40 m
克服物体重力做的功：
W有用＝Gh＝1 000 N×10 m＝10 000 J
拉力做的功：
W总＝Fs＝400 N×40 m＝16 000 J
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%
(2)绳重和摩擦不计，则W额＝G动h，动滑轮的总重：
G动＝＝＝＝600 N
绳重和摩擦不计，用此装置匀速提起1 200 N的重物，则此时的拉力：
F′＝(G′＋G动)＝×(1 200 N＋600 N)＝450 N
命题点3 测量机械效率
8．(2019·自贡)小明和小强在“测滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
(1)实验时，小明__匀速__竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：
钩码重
G/N
弹簧测力计上
升的高度x/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率η
1
0.2
0.1
0.1
100%
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：__弹簧测力计上升的高度应该是0.3__m，不等于0.2__m__．
(3)该滑轮组的机械效率实际为__66.7%__(精确到0.1%)．
(4)在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
1．(2018·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．(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做(A)
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
3．如图所示三个滑轮拉同一物体在相同的水平面上做匀速直线运动，不计滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦，所用拉力分别为F1、F2和F3，那么有(C)
A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3
C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3
4．(2019·嘉兴)为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组．若不计摩擦，下列有关分析正确的是(C)
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
5．(2019·南充名校联考)如图是同一滑轮组的两种不同的绕法，用它们提起相同的重物，比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2.(不计绳重及摩擦)下列说法正确的是(C)
A．F1
6．(2019·福建)工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为(D)
A．10% B．45%
C．80% D．90%
7．(2019·聊城)如图所示，用滑轮组提升重100 N的物体时，在10 s内绳子自由端被匀速拉下6 m．已知拉绳子的力F为60 N，不计绳重和摩擦，则在此过程中(B)
A．物体被提升了2 m
B．所做的有用功是300 J
C．拉力F的功率是30 W
D．滑轮组的机械效率是55.6%
8．(多选)(2019·南充阆中市三模)如图所示，重为100 N的物体A，在大小为20 N、方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，经过3 s，物体A在水平面上向左移动了30 cm的距离，滑轮与绳子重力不计，滑轮与绳子之间的摩擦不计．则下列结论正确的是(BD)
A．物体运动的速度为20 cm/s
B．物体与地面之间的摩擦力为40 N
C．拉力F的功率为2 W
D．拉力F做的功是12 J
9．(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正．他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有__2__段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为__150__N.
第9题图 第10题图
10．如图所示，将质量为100 kg的木箱，用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端．斜面长5 m、高1.6 m，此过程中斜面的机械效率为80%.则拉力做的功为__2__000__J．拉力所做的额外功为__400__J．(g取10 N/kg)
11．(2019·仙桃)小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示．
(1)按照甲图装置实验，小明应竖直向上__匀速__拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处．由图可知拉力为__0.8__N，钩码上升的高度为__5__cm.
(2)小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中．
实验
次数
钩码重
力G/N
钩码上升
高度h/m
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
机械
效率η
1
2.0
0.02
0.04
83%
2
4.0
0.03
2.2
0.06
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法(要求向下拉绳子的自由端使钩码升高)．
解：
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是__1.2__N(结果精确到0.1 N)；第二次实验时滑轮组的机械效率是__91%__(结果精确到1%)．
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越__高__(填“高”或“低”)．
12．(2019·德州)小强用如图所示装置在10 s内将重为450 N的货物匀速提升2 m，此过程中拉力F的功率为120 W．求：
(1)提升装置所做的有用功．
(2)拉力F做的功．
(3)该滑轮组的机械效率．
解：(1)提升装置所做的有用功：
W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900 J
(2)根据P＝可得拉力F做的功：
W总＝Pt＝120 W×10 s＝1 200 J
(3)滑轮组的机械效率：
η＝＝＝75%
13．(多选)(2019·河北)如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s.已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦．下列说法正确的是(BC)
A．使用该滑轮组一定省力
B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s
D．滑轮组的机械效率为
第13题图第14题图
14．(2019·南充二诊)如图是某建筑工地上提升建筑材料的滑轮组示意图，小丽用三个重力均为10 N的滑轮组成的滑轮组以1 m/s的速度匀速起吊重470 N的物体，物体上升5 m，不计绳的重力及一切摩擦．绳的拉力F＝__125__N；该滑轮组的机械效率为__94%__．
15．如图所示，工人用一均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，如果动力臂与阻力臂之比为2∶1，而工人所用的拉力为600 N．则在此过程中有用功为__1__000__J，总功为__1__200__J，杠杆的机械效率为__83.3%__，如果克服摩擦做功40 J，则此杠杆的自重为__160__N.
第15题图 第16题图
16．(2019·威海)如图是一款健身拉力器原理图，斜面的倾角为30°，重500 N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连，小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2 m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态)，小明对绳的拉力所做的功为1 000 J，克服弹簧拉力做功300 J，则克服物块重力做的功为__500__J，物块与斜面之间摩擦力的大小为__100__N．(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦)
第13讲 简单机械
第1课时 杠杆
杠杆
1．杠杆的五要素和平衡条件
(1)杠杆的定义：在力的作用下绕着__固定点O__转动的硬棒叫做杠杆．
(2)杠杆五要素
①支点：杠杆绕着转动的点，用字母__O__表示．
②动力：使杠杆转动的力，用字母__F1__表示．
③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母__F2__表示．
④动力臂：从支点到__动力作用线__的距离，用字母l1表示．
⑤阻力臂：从支点到__阻力作用线__的距离，用字母l2表示．
(3)杠杆平衡条件：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
杠杆
分类
力臂关系
力的关系
特点
实例
省力杠杆
l1①__＞__l2
F1②__＜__F2
省力，③__费__距离
羊角锤、起子、撬棒等
费力杠杆
l1④__＜__l2
F1⑤__＞__F2
⑥__费__力，省距离
钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等
等臂杠杆
l1⑦__＝__l2
F1⑧__＝__F2
不省力，不费力
天平、定滑轮等
【提示】 省力杠杆必费距离，费力杠杆必省距离，既省力又省距离的杠杆是不存在的．
【图片解读】
1．如图1所示，用杠杆撬石头的过程中，该杠杆属于__省力__(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆．在力的方向不变的情况下，该人想用更小的力撬起石头，那么他的手应该向__远离__(填“远离”或“靠近”)支点的方向移动．
图1
2．如图2所示，划船时船桨的轴是不动的，所以，轴的位置是__支点__．手加在桨上的动力比水对桨的阻力大，但手只要移动__较小__的距离，就能使桨在水中移动较大的距离．
图2
3．各式各样的剪刀都是一对对的杠杆．如图3所示，要剪开铁皮，用__乙__最合适；剪纸或布时，用__丙__最合适．
图3
4．如图4所示的杠杆中，钢丝钳属于__省力__杠杆，车闸属于__省力__杠杆，指甲刀有__3__个杠杆，其中__2__个费力，__1__个省力．
图4
重难点1 杠杆作图
(2019·自贡)如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点．请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2.
解：
【变式训练1】 (2019·凉山)如图所示，现使用最小的力F1使杠杆在图示位置平衡，请画出F1及其对应的力臂l1.
解：
重难点2 杠杆的动态平衡问题
(2019·南充名校联考)有一把均匀的木尺，在上端钻有一小孔，挂在钉子A上，如图所示，它可以在竖直平面内以A点为轴摆动．现从静止开始，在木尺的另一端B点处施加一个始终水平向右的作用力F，使木尺缓慢地向右偏转到图中虚线位置，在这一过程中，木尺的重力对A点的力臂逐渐变__大__，水平力F的大小逐渐变__大__．
【变式训练2】 若例2中，将力F的方向改为始终垂直于木尺，则在上述过程中，力F对A点的力臂__不变__，力F的大小__变大__(填“变小”“变大”或“不变”)．
【变式训练3】在例2的虚线位置，突然将力F的方向改为竖直向上，如下图所示，然后缓慢地将木尺移到水平位置，在这个过程中力F的大小__不变__(填“变小”“变大”或“不变”)．
实验 探究杠杆的平衡条件
(2019·荆州)小华做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图，杠杆上相邻刻线间的距离相等．
(1)杠杆在如图甲的位置静止时__是__(填“是”或“不是”)处于平衡状态的．
(2)为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__右__(填“左”或“右”)端调节．
(3)如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5 N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N．当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是__使实验结论更具有普遍性，避免实验结论的偶然性__．
(5)实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是__杠杆自身的重力影响了杠杆平衡__．
(6)图丁是小聪利用弹簧测力计做某次实验的情景，已知杠杆每格长5 cm，钩码每个重0.5 N，请将弹簧测力计的示数填入下表.
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
3.8
0.15
3.0
0.10
上述实验数据是否符合杠杆平衡条件？__不符合__．出现问题的原因是__弹簧测力计没有竖直向下拉，其力臂不是0.15__m__．
1．(2019·青岛)如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2＝10 N，阻力臂l2＝20 cm，测力计示数F1＝25 N，则动力臂l1为(B)
A．15 cm B．8 cm
C．50 cm D．80 cm
第1题图 第2题图
2．如图所示的杠杆正处于水平平衡，若在杠杆两边的钩码下再各加一个钩码(钩码质量相同)，杠杆将(C)
A．还继续处于水平平衡
B．右端上升，左端下降
C．右端下降，左端上升
D．无法确定
3．(2019·益阳改编)如图所示是吊车吊起货物的示意图，已知AB＝4 m，BC＝6 m．吊臂是一个__费力__(填“省力”或“费力”)杠杆，当吊臂吊着2 t的货物处于静止状态时，杠杆的支点是__A__(填“A”“B”或“C”)点，伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为__5×104__N．(g取10 N/kg)
4．如图所示，物体重G＝50 N，OB＝0.4 m，OA＝1 m，使杠杆在水平位置平衡时，F1的力臂l1＝__0.5__m，F1＝__40__N．(杠杆重忽略不计)
5．如图所示，杠杆处于平衡状态，l1为F1的力臂．请作出F2的力臂l2及力F1.
解：
第2课时 滑轮、机械效率
滑轮
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴①__固定不动__的滑轮
和重物一起②__移动__的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
③__等臂__杠杆
动力臂为阻力臂④__2__倍的⑤__省力__杠杆
特点
不能⑥__省力__，但是能改变⑦__动力的方向__
能省⑧__一半__的力，但不能改变⑨__动力的方向__
在不考虑绳子重、滑轮重和摩擦力的情况下，F＝⑩__G__
距离关系
__s＝h__
__s＝2h__
__s＝nh__
【图片解读】
1．如图所示，图甲旗杆顶的定滑轮不省力，但可以__改变力的方向__；图乙起重机的动滑轮可以省力，但__不能__改变力的方向．
斜面与轮轴
名称
斜面
轮轴
示意图
定义
一个与水平面成一
定夹角的倾斜平面
由①__轮__和②__轴__组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴
特点
省力机械
能够连续旋转的③__杠杆__，支点就在④__轴线__，轮轴在转动时轮与轴有相同的⑤__转速__
应用
楼梯、盘山公路等
方向盘、水龙头、扳手等
【提示】 轮轴是否为省力机械，主要取决于动力作用在轮还是轴．
【图片解读】
1．如图所示的盘山公路相当于简单机械中的__斜面__，在上面行驶时可以__省力__．
机械效率
1．有用功、额外功、总功
有用功
我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有表示
额外功
我们在做有用功的同时，还不得不多做的功叫做额外功，用W额表示
总功
有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示．用公式表达为__W总＝W有＋W额__
2.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__η__表示．
(2)表达式：η＝.
(3)说明：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总__小于__总功，故机械效率总__小于__1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力__无关__．
3．测量滑轮组的机械效率
(1)原理：η＝＝.
(2)过程：沿__竖直__方向__匀速__拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s.
(3)结论：同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越__高__；提升相同重物，动滑轮越多，机械效率越__低__，但越__省__力．
(4)提高机械效率的方法：__减小__动滑轮的重；加润滑油，减小__摩擦__；__增加__物重．
重难点 简单机械的相关计算
如图所示，某人通过滑轮组提升重物．已知物体在10 s内被匀速提升了2 m，物体所受重力为400 N，动滑轮的重力为80 N，不计绳重与摩擦．求：
(1)物体上升的速度为__0.2__m/s.
(2)人拉绳子移动的距离为__6__m.
(3)绳子自由端的拉力为__160__N.
(4)克服重物重力做的有用功为__800__J.
(5)克服动滑轮重力做的额外功为__160__J.
(6)拉力F做的总功为__960__J.
(7)拉力F的功率为__96__W.
(8)滑轮组机械效率为__83.3%__．
【变式训练1】 (2019·黑龙江)如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A，使它匀速前进2 m，地面对它的摩擦力为150 N，小聪施加的拉力F＝100 N(忽略绳重和滑轮重)，则滑轮组做的有用功为__300__J，滑轮组的机械效率为__75%__．
【变式训练2】 (2019·丹东)斜面长1 m，高0.4 m，用大小为10 N沿斜面向上的拉力F，将重力为20 N的铁块匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为__80%__，铁块受到的摩擦力为__2__N.
实验 测量滑轮组的机械效率
(2019·遂宁)在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表：
实验
次数
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/cm
拉力
F/N
绳端移动距离
s/cm
机械
效率
1
0.5
10
30
2
1.5
10
0.8
30
62.5%
3
0.5
10
0.5
40
25.0%
4
1.5
10
0.7
40
53.6%
(1)根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是__甲__(填“甲”或“乙“)滑轮组．
(2)在第一次实验中，当__竖直向上匀速__拉动弹簧测力计时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为__0.4__N；该次实验滑轮组的机械效率是__41.7%__(计算结果精确到0.1%)．
(3)机械效率是机械性能好坏的重要标志．结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是__D__(填符号)．
A．增加所提物重
B．减轻机械自重
C．机械加润滑油
D．增加重物上升高度
1．(2019·陕西)工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是(B)
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C．绳子自由端下拉1 m，桶上升2 m
D．质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石
第1题图 第2题图
2．(2019·南充一诊)用图甲、乙两种方式匀速提升重为100 N的物体，已知滑轮重20 N，绳重和摩擦力不计．则两种方式下作用在绳子末端的拉力和机械效率的关系为(D)
A．F甲＝F乙；η甲＝η乙 B．F甲＜F乙；η甲＜η乙
C．F甲＞F乙；η甲＜η乙 D．F甲＞F乙；η甲＞η乙
3．如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上的重为500 N的物体，拉力F的大小为40 N，如果不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳之间的摩擦力，那么物体对地面的压力为__500__N，物体和地面间的摩擦力为__80__N.
4．(2019·重庆中考改编)如图，用大小为500 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为__20__cm，滑轮组的机械效率是__80__%.若用该滑轮组提升重为1 000 N的物体，此时的机械效率将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
5．如图所示，把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为2 m，高为1 m，实际推力为400 N，所花时间为5 s．那么，将物体从底部推到顶部所做的有用功是__600__J，推力做功__800__J，推力的功率是__160__W，物体与斜面间的摩擦力是__100__N，整个装置的机械效率是__75%__．
第13讲 简单机械
第1课时 杠杆
命题点1 杠杆分类及平衡条件
1．(2019·南充)如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力F的大小将(A)
A．变大
B．不变
C．变小
D．不能确定
2．(2019·泸州)如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2 cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5 N的钩码，在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡．对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是(B)
A．杠杆的动力臂为8 cm
B．该杠杆为费力杠杆
C．该杠杆的阻力大小为0.5 N
D．动力F的大小为1.5 N
3．(2019·成都)如图是三种类型剪刀的示意图，若请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择__C__(填”A”“B”或“C”)剪刀，这样选择的目的是省__力__．
4．(2019·凉山州)如图所示，轻质杠杆OB的重力忽略不计，OB＝3OA，物体G的重力为150 N．若要使物体G对水平地面的压力为零，则需要在B端施加的拉力F＝__50__N.
第4题图 第5题图
5．(2019·广安)如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA∶OC＝2∶1，G1是边长为5 cm的正方体，G2重20 N，则绳子对G1的拉力为__10__N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa，G1重__60__N.
6．(2018·泸州)泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”．如图是一种轮式垃圾桶，拖动时它相当于一个__省力__(填“省力”或“费力”)杠杆；垃圾桶底部的小轮子是为了__减小__(填“增大”或“减小”)摩擦力；若拖动时垃圾桶总重为150 N，且动力臂为阻力臂的2倍，则保持垃圾桶平衡的拉力F为__75__N.
7．(2019·德阳)如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：
(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆__达到__(填“达到”或“没有达到”)平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆处于__水平平衡__．
(2)如图乙，A点挂有2个质量均为50 g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂__3__个质量均为50 g的钩码．
(3)如图丙，现给你一个量程为0～2 N的弹簧测力计，若干个50 g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为__6__个．
命题点2 杠杆作图
8．(2018·南充)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内旋转，请在图中画出物体M所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图．
解：
9．(2018·德阳)如图OAB为轻质杠杆，O为支点，请在图中B点处画出能使杠杆保持平衡的最小力F的示意图．
解：
1．(2019·扬州)下列工具属于省力杠杆的是(D)
A．镊子 B．船桨 C．钓鱼竿 D．扳手
2．(2019·河南)如图，开瓶器开启瓶盖时可抽象为一个杠杆．不计自重，下图能正确表示它工作示意图的是(B)
A B
C D
3．(2019·南宁)如图所示，杠杆在拉力F的作用下水平平衡．现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F的变化情况是(A)
A．一直变大
B．一直变小
C．一直不变
D．先变大后变小
4．(2019·衢州)如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，其中拉力最小的是(C)
A B C D
5．(2019·湘西)一根原木放在水平地面上，粗略估计它的质量时，我们视其粗细相同，质量分布均匀，现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力(g取10 N/kg)，则原木的质量大约为(B)
A．50 kg B．100 kg
C．250 kg D．500 kg
6．(2019·安顺)如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40 cm，BC长50 cm.室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处受到的水平拉力F为__200__N(支架重力不计)．为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量__靠近__(填“靠近”或“远离”)墙壁．(g取10 N/kg)
7．(1)(2019·南充三诊)如图所示，硬质杠杆上挂一小球，O为支点，在力F的作用下，杠杆在图示位置平衡．请画出小球所受的重力和力F的力臂l.
解：
(2)(2019·辽阳)如图甲是爆米花锅，锅盖被锁扣紧锁在锅口．为了方便打开锅盖，爆米花师傅在锁扣上加装一个钢管，与锁扣构成杠杆AOB，扳动钢管的A点，就能打开锁扣．图乙是其简化图，O为支点，F2是阻力．请在图乙中画出打开锅盖时：
①阻力F2的力臂l2.
②作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
解：
8．(2019·苏州)利用杠杆开展相关实验探究：
(1)安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示．则应将平衡螺母向__左__(填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡．
(2)如图乙所示，在A点挂3个重力均为0.5 N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为__2.0__N．若在第(1)小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会__偏小__(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
(3)始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示．此过程中，弹簧测力计拉力的力臂__变小__，拉力的大小__不变__．(填“变大”“变小”或“不变”)
9．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F变化情况是(C)
A．一直增大
B．一直减小
C．先变小后变大
D．先变大后变小
10．(多选)(2019·南充二诊)轻质硬杆AB长50 cm，用长短不同的线把边长为10 cm的正方体甲和体积是1 dm3的球乙分别拴在杆的两端．在距A点20 cm处的O点支起AB时，甲静止在桌面上，乙悬空，杆AB处于水平平衡．将乙浸没在水中后，杆AB仍平衡，如图所示．下列说法中正确的是(g取10 N/kg)(BC)
A．杆A端受力增加了15 N
B．杆A端受力减小了15 N
C．甲对水平桌面的压强增加了1 500 Pa
D．甲对水平桌面的压强减小了1 500 Pa
第10题图 第11题图
11．(2019·日照)如图，OA为长2 m的轻杆，与固定在竖直墙面上的光滑转轴相连接．将一重为30 N的物体用轻绳拴在OA的中点B处，用垂直于OA的力F拉住轻杆，静止在图示位置，则F＝__7.5__N.
12．如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图．杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动，已知AO∶OB＝3∶2，悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200 N，当人在B端施加竖直向下的拉力F时，杠杆AB在水平位置平衡，已知人所受到的重力为700 N，不计杆重和绳重，请完成下列问题：
(1)画出人所受到的各个力的示意图．
(2)求出人在B端施加的竖直向下的拉力F的大小．
(3)若此人在B端施加竖直向下的拉力F时，双脚与地面的接触面积为0.04 m2，请计算出此人对地面的压强．
解：(1)
(2)杠杆水平平衡，FA·LAO＝F·LBO，则F＝＝＝300 N
(3)人在B端施加竖直向下300 N拉力时，人受到绳子的拉力为F拉＝300 N，人受到的地面的支持力：
F支＝G－F拉＝700 N－300 N＝400 N
因此，人对地面的压力为F压＝400 N，所以，人对地面的压强：p＝＝＝1×104 Pa
第2课时 滑轮、机械效率
命题点1 滑轮及滑轮组的特点
1．(2018·广元)用如图所示的工具提升相同重物G，(不计摩擦、绳、滑轮和杠杆重)最省力的是(B)
,A) ,B) ,C) ,D)
2．(2019·德阳)如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20 N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为__400__N，图乙中人对绳子的拉力为__210__N.
甲 乙
3．(2017·南充)如图所示，在滑轮组的作用下，重为300 N的A物体以0.2 m/s的速度匀速上升，动滑轮重为60 N，不计绳重和摩擦．则绳子自由端的拉力F＝__120__N，拉力F的做功功率P＝__72__W.
命题点2 机械效率及其计算
4．(2019·泸州)用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体，不计一切摩擦和绳重．下列判断正确的是(B)
A．该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一
B．用该滑轮组提升不同的物体，物体越重，其机械效率越大
C．用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，其机械效率相等
D．其他条件不变，仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，其机械效率变大
5．(多选)(2019·宜宾)如图所示，在拉力F作用下，一个重600 N的物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10 s，已知滑轮组的机械效率为80%，在此过程中拉力F做了150 J的功，则下列说法中正确的是(BC)
A．拉力F的大小为150 N
B．拉力F的大小为50 N
C．物体与地面间的滑动摩擦力为120 N
D．物体与地面间的滑动摩擦力为480 N
6．(2019·广元)如图所示，斜面长s＝2 m，高h＝1 m．装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重100 N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，用时5 s，在不计空气阻力的情况下，斜面的机械效率为80%，则工人拉力F的功率为__25__W，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为__12.5__N.
7．(2019·凉山)如图所示，用滑轮组匀速提起重1 000 N的物体，使物体上升10 m，所用拉力为400 N，若绳重和摩擦不计，求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)若用此装置匀速提起1 200 N的重物，则拉力又为多少N.
解：(1)由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为4，则绳子自由端移动的距离：
s＝4h＝4×10 m＝40 m
克服物体重力做的功：
W有用＝Gh＝1 000 N×10 m＝10 000 J
拉力做的功：
W总＝Fs＝400 N×40 m＝16 000 J
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%
(2)绳重和摩擦不计，则W额＝G动h，动滑轮的总重：
G动＝＝＝＝600 N
绳重和摩擦不计，用此装置匀速提起1 200 N的重物，则此时的拉力：
F′＝(G′＋G动)＝×(1 200 N＋600 N)＝450 N
命题点3 测量机械效率
8．(2019·自贡)小明和小强在“测滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
(1)实验时，小明__匀速__竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：
钩码重
G/N
弹簧测力计上
升的高度x/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率η
1
0.2
0.1
0.1
100%
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：__弹簧测力计上升的高度应该是0.3__m，不等于0.2__m__．
(3)该滑轮组的机械效率实际为__66.7%__(精确到0.1%)．
(4)在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)．
1．(2018·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．(2019·盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做(A)
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
3．如图所示三个滑轮拉同一物体在相同的水平面上做匀速直线运动，不计滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦，所用拉力分别为F1、F2和F3，那么有(C)
A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3
C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3
4．(2019·嘉兴)为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组．若不计摩擦，下列有关分析正确的是(C)
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
5．(2019·南充名校联考)如图是同一滑轮组的两种不同的绕法，用它们提起相同的重物，比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2.(不计绳重及摩擦)下列说法正确的是(C)
A．F1
6．(2019·福建)工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为(D)
A．10% B．45%
C．80% D．90%
7．(2019·聊城)如图所示，用滑轮组提升重100 N的物体时，在10 s内绳子自由端被匀速拉下6 m．已知拉绳子的力F为60 N，不计绳重和摩擦，则在此过程中(B)
A．物体被提升了2 m
B．所做的有用功是300 J
C．拉力F的功率是30 W
D．滑轮组的机械效率是55.6%
8．(多选)(2019·南充阆中市三模)如图所示，重为100 N的物体A，在大小为20 N、方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，经过3 s，物体A在水平面上向左移动了30 cm的距离，滑轮与绳子重力不计，滑轮与绳子之间的摩擦不计．则下列结论正确的是(BD)
A．物体运动的速度为20 cm/s
B．物体与地面之间的摩擦力为40 N
C．拉力F的功率为2 W
D．拉力F做的功是12 J
9．(2019·海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正．他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有__2__段绳子拉甲树．如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为__150__N.
第9题图 第10题图
10．如图所示，将质量为100 kg的木箱，用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端．斜面长5 m、高1.6 m，此过程中斜面的机械效率为80%.则拉力做的功为__2__000__J．拉力所做的额外功为__400__J．(g取10 N/kg)
11．(2019·仙桃)小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示．
(1)按照甲图装置实验，小明应竖直向上__匀速__拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处．由图可知拉力为__0.8__N，钩码上升的高度为__5__cm.
(2)小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中．
实验
次数
钩码重
力G/N
钩码上升
高度h/m
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
机械
效率η
1
2.0
0.02
0.04
83%
2
4.0
0.03
2.2
0.06
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法(要求向下拉绳子的自由端使钩码升高)．
解：
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是__1.2__N(结果精确到0.1 N)；第二次实验时滑轮组的机械效率是__91%__(结果精确到1%)．
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越__高__(填“高”或“低”)．
12．(2019·德州)小强用如图所示装置在10 s内将重为450 N的货物匀速提升2 m，此过程中拉力F的功率为120 W．求：
(1)提升装置所做的有用功．
(2)拉力F做的功．
(3)该滑轮组的机械效率．
解：(1)提升装置所做的有用功：
W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900 J
(2)根据P＝可得拉力F做的功：
W总＝Pt＝120 W×10 s＝1 200 J
(3)滑轮组的机械效率：
η＝＝＝75%
13．(多选)(2019·河北)如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s.已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦．下列说法正确的是(BC)
A．使用该滑轮组一定省力
B．拉力的功率为2Fv
C．额外功为(2nF－G)s
D．滑轮组的机械效率为
第13题图第14题图
14．(2019·南充二诊)如图是某建筑工地上提升建筑材料的滑轮组示意图，小丽用三个重力均为10 N的滑轮组成的滑轮组以1 m/s的速度匀速起吊重470 N的物体，物体上升5 m，不计绳的重力及一切摩擦．绳的拉力F＝__125__N；该滑轮组的机械效率为__94%__．
15．如图所示，工人用一均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，如果动力臂与阻力臂之比为2∶1，而工人所用的拉力为600 N．则在此过程中有用功为__1__000__J，总功为__1__200__J，杠杆的机械效率为__83.3%__，如果克服摩擦做功40 J，则此杠杆的自重为__160__N.
第15题图 第16题图
16．(2019·威海)如图是一款健身拉力器原理图，斜面的倾角为30°，重500 N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连，小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2 m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态)，小明对绳的拉力所做的功为1 000 J，克服弹簧拉力做功300 J，则克服物块重力做的功为__500__J，物块与斜面之间摩擦力的大小为__100__N．(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦)
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