第12讲简单机械简单机械主要以选择、实验、填空、作图的形式出现.广西中考中主要考查：画力臂、杠杆的种类及特点、杠杆的应用、探究杠杆的平衡条件、杠杆平衡条件的应用、滑轮组的绕线方法、滑轮组的特点以及斜面的应用.机械效率多以实验、计算形式出现,广西中考中主要考查：机械效率的计算、机械效率的大小比较及探究滑轮组、杠杆、斜面机械效率的影响因素,综合性强、难度较大,是中考的压轴题之一.考试说明1.通过实验探究,知道杠杆的平衡条件；了解杠杆的应用；2.通过实验探究,会使用简单机械改变用力的大小和方向；3.理解机械效率.能通过实验测定简单机械的效率.杠杆五要素和平衡条件1.杠杆的五要素和平衡条件定义一根硬棒,在力的作用下绕着___________转动的硬棒叫做杠杆五要素支点如图所示,杠杆绕着_____________,用字母_________表示动力如图所示,使杠杆_______的力,用字母________表示阻力如图所示,________杠杆转动的力,用字母_______来表示动力臂如图所示,从支点到________的_________,用字母l1表示阻力臂如图所示,从支点到________的_________,用字母l2表示探究杠杆平衡条件探究过程实验前调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,目的是消除杠杆自身重力对实验的影响,实验中使杠杆在水平位置平衡,目的是方便从杠杆上直接读出力臂结论动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2说明为了消除实验中错误的结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,可用弹簧测力计代替一侧钩码斜拉杠杆【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.杠杆的分类杠杆分类力臂关系力的关系距离关系实例省力杠杆l1________l2F1________F2省力,_______距离羊角锤、起子、撬棒等费力杠杆l1________l2F1________F2________,省距离钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等等臂杠杆l1________l2F1________F2不省力,不费力天平、定滑轮等【提示】省力杠杆必然费距离,费力杠杆必省距离,既省力又省距离的杠杆是不存在的.滑轮13\n比较分类定滑轮动滑轮滑轮组示意图定义中间的轴_______的滑轮和重物一起________的滑轮定滑轮、动滑轮组合成滑轮组实质_______杠杆动力臂为阻力臂______倍的_______杠杆特点不能______但是能改变_______能省_______的力,但不能改变__________在不考虑绳子重及滑轮重和摩擦力的情况下,F＝__________距离的关系___________________________________________【提示】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.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_______和________组成,能绕共同轴线转动的_______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________,支点就在_______,轮轴在转动时轮与轴有相同的________应用螺旋、楼梯、盘山公路等方向盘、水龙头、扳手【提示】轮轴不一定是省力机械,主要取决于动力作用在轮还是轴.机械效率13\n三种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,我们还不得不做的功叫做额外功,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_____________________________机械效率定义物理学中,将______跟______的比值叫做机械效率,用_____表示表达式η=W有/W总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______总功,故机械效率总_______机械效率的高低与使用机械是省力还是费力__________测量滑轮组的机械效率原理η=W有/W总=Gh/Fs过程沿_______方向_______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结论同一滑轮组,提升重物越重,机械效率越_______；提升相同重物,滑轮组越多,机械效率越_______,但越_______力提高机械效率的方法_______动滑轮的重；加润滑油,减小_______；________物重命题点1 杠杆及其平衡条件 (2022·玉林)如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置．在转动的过程中（）A．动力臂逐渐变大B．阻力臂逐渐变大13\nC．动力F保持不变D．动力F逐渐减小点拨：使用图中杠杆，阻力F2等于杠杆的重力G，动力臂L1等于杠杆长度，在竖直位置时阻力臂L2为零，在杠杆转动过程中，阻力臂L2变长，由杠杆平衡条件F1×L1＝F2×L2知，动力F1会逐渐变大．解与杠杆相关的定量分析和计算题应抓住两点：一、明确杠杆五要素；二、运用杠杆平衡条件进行分析与计算． 1．(2022·南宁)如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调好的杠杆重新在水平位置平衡，应在A处悬挂钩码的个数是（）A．1个B．2个C．3个D．6个2．(2022·柳州模拟)如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（）A．钢丝钳 B．起子 C．羊角锤 D．镊子3．(2022·枣庄)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（）A．杠杆仍能平衡B．杠杆不能平衡，右端下沉C．杠杆不能平衡，左端下沉D．无法判断4．(2022·梧州)如图中，杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的力F的力臂l. 5．(2022·柳州联考)如图所示，杠杆的B端挂一重物，在A点施加一个最小的力F，使杠杆在图中所示位置平衡，画出这个最小力的方向． 命题点2 滑轮、滑轮组和斜面 (2022·崇左)在图中所示的简单机械中，忽略机械自重和摩擦，当提起相同重物时，最省力的是（）13\n A B C D解滑轮组类的计算题技巧：先对动滑轮进行受力分析，再找出动力与阻力之间的关系，最后利用平衡力的知识求解． 6．(2022·桂林)小明利用如图所示的简单机械移动物体A时．当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）A．F1＝F2＜F3B．F1＜F2＜F3C．F1＞F2＞F3D．F1＝F2＝F3第6题图 第7题图7．(2022·株洲)如图是用高枝剪修剪树枝的情景．仔细观察高枝剪头部的结构和使用情况，发现高枝剪头部有________和________两类简单机械．当园林工人用30N的力向下拉绳时，因拉绳而使图中A处受到的作用力大约增加________N.8．(2022·河南)如图是小陪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船需要很大的力，则应选用方案________(填“甲”或“乙”)，因为采用这种方案可以________．(不计机械自重及摩擦)9．(2022·钦州)如图所示，人站在地面上用滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子画出最省力的绕法． 命题点3 机械效率 (2022·河池)如图所示，用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块．由图中数据可知，弹簧测力计示数为________N，斜面的机械效率为________．1．对有用功、额外功和总功的认识：13\n机械做功目的有用功(W有)总功(W总)杠杆滑轮组斜面滑轮组使物体上升使物体水平前进Ghf阻s阻Fs 2.使用斜面提升物体时，W有＝G物h，W额外＝fs，W总＝Fs，η＝.3．使用滑轮组提升物体，不计摩擦和绳重时有：W有＝G物h，W额＝G动h，nF＝G物＋G动，η＝. 10．(2022·重庆)如图所示，不计摩擦和绳重，把一个重为20N的物体沿竖直方向在4s内匀速提升了2m，所用拉力F为12.5N．下列说法中正确的是（）A．动滑轮重7.5NB．4s内拉力F做功25JC．4s内拉力F的功率为6.25WD．滑轮组的机械效率为80%11．(2022·贵港)工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的物体，若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800N，则该滑轮组的机械效率为________%；若工人用800N的拉力在1min内将这个物体匀速提高了3m，他做功的功率为________W.第11题图 第12题图12．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根重为5N质量均匀的硬棒．他将棒的一端固定，把重为15N的重物挂在棒的中点，然后用手竖直提起棒的另一端，如图所示．若把重物提升了10cm，则小明使用杠杆所做的有用功为________J，机械效率是________%.命题点1 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件在中考试题中常考查：1.调节杠杆平衡的方法；2.实验现象和实验数据的分析；3.实验结论的总结和应用；4.设计实验的步骤，评估实验中的问题，并进行处理．13\n (2022·百色)在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆(杠杆上每小路长为2cm)支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个(每个钩码重力为1N)．(1)实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于________(填“平衡”或“不平衡”)状态．(2)实验时，使杠杆在水平位置平衡，主要是为了便于测量________大小，因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当住________(填“左”或“右”)调．(3)杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆A点处挂上2个钩码，作为动力F1，B点处挂上1个钩码，作为阻力F2，杠杆恰好在水平位置平衡，如图乙所示，分别测量出两个力的力臂l1和l2，计算后发现：F1l1＝F2l2，便得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2，但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的，理由是________________________________________．(4)接着，小明提出新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用如图丙所示装置进行探究．在杠杆D点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的拉力是________N.以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码重力为阻力F2，多次调整力和力臂的大小进行测量．发现：F1L1总是大于F2L2，其原因主要是受________作用的影响．(5)小明将图丙中弹簧测力计拉力的作用点从C点移动E点，使杠杆仍在水平位置平衡，如图丁所示，请推理，此时弹簧测力计的拉力是________N.(6)如图所示，调节平衡后，左侧挂上钩码，在右侧用弹簧测力计(图中未画出)拉杠杆，使其在水平位置平衡，为便于测量力臂，应使弹簧测力计拉力的方向________．1．探究杠杆的平衡条件时，要求杠杆的中点为支点，使杠杆在水平位置平衡，可避免杠杆自重的影响，且可直接从杠杆上读取力臂．2．调节杠杆平衡的方法：将平衡螺母向杠杆的翘起端移动，类似于托盘天平的调节方法．3．实验中应测量多组数据，这样才能得出普遍性规律，使实验结论更具代表性．命题点2 探究机械效率的影响因素探究机械效率影响因素的实验在中考中的考点：(1)利用控制变量法设计实验；(2)进行基本的实验操作；(3)进行功、功率、机械效率的计算；(4)分析实验数据，概括实验结论；(5)分析机械效率的影响因素．13\n (2022·柳州)测量滑轮组机械效率的实验装置如图．(1)实验中，需要测量4个量：①用弹簧测力计测出钩码重力G；②____________拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值；③用________测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s.(2)某同学实验数据如下表：次数钩码所受的重力G/N提升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η12.00.1F10.271.4%24.00.12.50.2η236.00.13.50.284.7% 其中图的弹簧测力计显示了第1次实验的拉力大小F1＝________N；用公式η＝________(用题中符号表示)求出第2次实验滑轮组的机械效率η2＝________．(3)分析实验数据可知，滑轮组的机械效率随着所挂钩码重力的增加而________．滑轮组的机械效率只与动滑轮的重、绳重、绳子与轴，轴与轮之间的摩擦，物体的重有关；物体的重决定有用功，其他因素决定额外功；η与绳子的绕法、是否省力、物体上升的高度和绳子自由端通过的距离无关．(4)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．你认为这句话是________(填“正确”或“错误”)的．在本实验中，若改变滑轮组的绕线方式，重复实验，发现有用总没变，额外功也没变，所以机械效率________(填“变大”“变小”或“不变”)．(5)为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是________(填“A”或“B”)同学的方法．理由是：___________________________.(6)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，测量钩码和弹簧测力计移动的距离，你认为这一操作________(填“一定需要”或“可以不要”)．一、选择题1．(2022·眉山)如图所示，用开瓶器在A处用力开启瓶盖，下列说法正确的是（）A．B点为开瓶器的支点B．开瓶器受到的阻力方向为竖直向上C．使用开瓶器能省力D．使用开瓶器能省功第1题图 第2题图13\n2．(2022·宁夏)校工用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（）A．增大阻力臂，省力B．减小阻力臂，省力C．增大动力臂，方便D．减小动力臂，方便3．(2022·娄底)用图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是（）A B C D4．(2022·漳州)如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M.用一把弹簧测力计依次在A、B、C三点沿与圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1、F2、F3.它们的大小关系是（）A．F1<F2<F3<GB．F1>F2>F3>GC．F1＝F2＝F3＝GD．F1>F2＝F3＝G5．(2022·柳州模拟)如图所示装置，滑轮下端挂重80N的物体，杠杆可绕O点无摩擦地转动，绳、杠杆和滑轮都不计重力，杠杆上标度的间距相等．要在图示水平位置平衡，在杠杆A点所加的竖直向下的力F应是（）A．200NB．400NC．100ND．80N第5题图 第6题图6．(2022·河池模拟)如图所示，用动滑轮把一个物体匀速拉起，不计摩擦，则下列说法中正确的是（）A．使用这个滑轮可以省功B．使用这个滑轮可以省距离C．拉起的物体质量越大，滑轮的机械效率越高D．把物体拉起的越高，滑轮的机械效率越高7．(2022·郴州)如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（）A．FsB．GsC．2FsD．(G＋F)s第7题图 第8题图8．(2022·茂名)如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提升相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，在物体匀速上升的过程中（）A．甲图省力，机械效率甲图大B．甲图省力，机械效率一样大C．乙图省力，机械效率乙图大D．乙图省力，机械效率一样大二、填空与作图题9．(2022·安徽)如图，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重物，在A端施加一个竖直向上大小为10N的拉力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则物重G＝________N．13\n若保持拉力方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将________(填“增大”“不变”或“减小”)．第9题图 第10题图10．(2022·贵港)如图所示，木箱重1000N，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为600N．用滑轮组使木箱沿水平面以0.1m/s的速度匀速直线运动20s，若绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦均可忽略不计，则水平拉力F的大小为________N．假设滑轮组的机械效率为80%，则拉力做功的功率为________W.11．(2022·广东)如图所示，已知物体A和动滑轮的总重为200N，当物体A匀速上升高度为1m时，绳子移动的距离为________m，人对绳子的拉力为________N．(绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计)第11题图 第12题图12．(2022·南充)如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是________%，物体受到的摩擦力是________N.13．(2022·泸州)如图所示为电工师傅用移动式升降机抢修一条动力外线，已知升降机的箱篮重900N，用升降机将重600N的王师傅匀速提升8m，升降机做的有用功为________J，升降机的机械效率是________．(伸缩杆和所携带的工具质量不计)第13题图 第14题图14．(2022·玉林、防城港)如图所示，一轻质杠杆支在支架上，OA＝20cm，G1是边长为5cm的正方体，G2重为20N．当OC＝10cm时，绳子的拉力为________N，此时G1对地面的压强为2×104Pa.现用一水平拉力，使G2以________cm/s的速度向右匀速运动，经过12.5s后，可使G1对地面的压力恰好为0.15．(2022·天水)如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体A，请画出最省力的绕绳方法． 三、实验题16．(2022·江西)探究杠杆的平衡条件：【提出问题】如图a所示，是一种常见的杆秤，此时处于水平位置平衡．发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提绳左侧下沉，他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的________来实现；13\n发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡，说明通过改变________的长短也可以改变杠杆的平衡．那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？【制定计划与设计实验】实验前，轻质杠杆处于如图b所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向________(填“左”或“右”)调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是________________．【实验结论】如图c所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是________________________．【拓展应用】如图d所示，是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个________(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆，此杠杆的支点是图中的________点，假如托起6N的重物，请你根据图d所示，估算出手臂要用的动力大约是________N.17．(2022·北海)物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．次数钩码所受的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η110.10.70.347.6%210.20.70.647.6%320.11.10.360.6%440.12.00.3(1)实验中应竖直向上________拉动弹簧测力计．(2)第4次实验测得的机械效率η＝________%.(3)比较________两次实验，小组同学发现，同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关；比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，________越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比较________(填“增大”“减小”或“不变”)，由此可见机械效率提高的原因是____________．四、计算题18．(2022·柳州模拟)如图所示装置，绳重及摩擦不计．装卸工人将重为900N的货物提至高处．人对绳的拉力为500N，货物在1分钟内匀速上升了6m，求：(1)1分钟内绳子自由端移动的距离；(2)滑轮组的机械效率；(3)人拉绳子的功率．13\n第12讲 简单机械考点解读考点1 1.固定点O 转动的点 O 转动 F1 阻碍 F2 动力作用线 距离 阻力作用线 距离 2.＞ ＜ 费 ＜ ＞ 费力 ＝ ＝考点2 固定不动 移动 等臂 2 省力 省力 动力的方向 一半 动力的方向G s＝h s＝2h s＝nh考点3 轮 轴 简单机械 杠杆 轴线 转速考点4 W总＝W有＋W额 有用功 总功 η 小于 小于1 无关 竖直 匀速 高 低 省 减小 摩擦 增加各个击破例1 B题组训练 1.B 2.D 3.C 4. 5.例2 A题组训练 6.D 7.杠杆 滑轮组 90 8.甲 省力 9.例3 6 80%题组训练 10.D 11.62.5 160 12.1.5 75实验突破例1 (1)平衡 (2)力臂 右 (3)没有经过多次测量就得出结论，实验没有普遍性(4)3.3 杠杆自重 (5)1.1拓展训练 (6)竖直向下例2 (1)②匀速竖直向下 ③刻度尺 (2)1.4 80% (3)增大拓展训练 (4)错误 不变 (5)B 在使用滑轮组时，还要克服一些机械摩擦，因此测量滑轮组的机械效率，需向上提升物体时进行读数 (6)可以不要整合集训1．C 2.B 3.D 4.C 5.C 6.C 7.C 8.D 9.20 不变 10.200 75 11.2 100 12.62.5 0.675 13.4800 40% 14.10 4 15.13\n16．力 力臂 右 方便直接测出力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 费力 C 48 17.(1)匀速 (2)66.7 (3)1、2 重物 增大 有用功增加了 18.(1)移动的距离s＝2h＝2×6m＝12m；(2)有用功W有＝Gh＝900N×6m＝5400J，总功W总＝Fs＝500N×12m＝6000J，机械效率η＝＝＝0.9＝90%；(3)功率P＝＝＝100W.13
