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第九章 《机械和功》（一）素养提升训练
1．（2025 宝丰县模拟）如图所示，晓华同学正在做俯卧撑，此时人体可视为一个杠杆，下列各图能大致表示其原理的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：由图知，脚尖和地面的接触点为支点，双臂对身体向上的支持力为动力，竖直向下的重力为阻力，点到的距离为动力臂，点到的距离为阻力臂，故符合题意。
故选：。
2．（2025 德阳）小王在体育课上做俯卧撑，若将他的身体看作为杠杆，脚尖作为支点O，简化模型如图所示，A点为重心，请画出重力示意图及F1的力臂L1。
【答案】
【解答】解：人受到的重力是竖直向下的，人受重力的作用点在A点，由此画出人所受重力的示意图；
过支点O向力F1的作用线作垂线段，即为支持力F1的力臂L1，如图所示：
3．（2025 海门区二模）如图，举哑铃的前臂骨骼可看成杠杆，画出动力的力臂及阻力。
【答案】
【解答】解：当手握哑铃向上曲肘时，若把前臂看成杠杆，支点在肘关节的位置，肱二头肌收缩抬起前臂的力是动力，方向斜向上；哑铃作用在手上产生的力是阻力，从阻力作用点竖直向下画出阻力，如图所示：
4．（2025 广饶县校级一模）图甲是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑（不计后备箱盖重）．关箱盖时，它可看作一个杠杆，图乙是其简化图，是支点，是液压杆作用在点的阻力。请在图乙中画出在点关上后备盖的最小动力及其力臂。
【解答】解：由杠杆平衡条件 可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，因此作为动力臂最长；关上后备盖时，动力的方向应该向下，过点垂直于向下作出最小动力的示意图，如下图所示：
1．（2025 博山区二模）下列有关“探究杠杆的平衡条件”的描述中，错误的是　　
A．杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态
B．安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡
C．如图保持测力计悬挂的位置不变，若斜向下拉，测力计示数会变大
D．测力计向下移动，钩码向上移动距离小于
【答案】
【解答】解：、杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，杠杆就处于平衡状态，故正确；
、在“研究杠杆的平衡条件”实验时，为了便于测量力臂，要先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，故正确；
、弹簧测力计改为斜向下拉后，其力臂小于作用点到支点的距离，力臂变小，拉力就会大，因此弹簧测力计的示数将变大，故正确；
、“探究杠杆的平衡条件”的实验过程中不能调节平衡螺母，故错误。
故选：。
2．（2025春 长乐区校级月考）如图所示，为杠杆的支点，点挂一重力为20牛的重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在点施加一个力，已知，关于的大小说法正确的是　　
A．一定等于10牛 B．一定等于20牛 C．可能等于12牛 D．可能等于8牛
【答案】
【解答】解：由图可知，作用在点的重力与垂直，则作用在点的重力对应的阻力臂就是；
根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小，
若在点施加一个竖直向上的力，为最大的力臂，则最小的拉力为：
，
故：，故符合题意，不符合题意。
故选：。
3．（2025 自贡）如图，、均是杆秤称量时的支点。当使用称量时，调整秤砣至点位置，使秤杆处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），已知秤砣质量为，，。下列说法正确的是　　
A．所称物体质量是
B．换称质量较小的物体时，秤砣应向点左边移动
C．改用称量物体时，会使该杆秤的称量范围变小
D．当秤砣在点时，使用称量的物体质量比使用称量的物体质量大
【答案】
【解答】解：、当使用称量时，根据杠杆平衡条件可得，，解得，；故错误；
、换称质量较小的物体时，左边的力与力臂的乘积变小，秤砣质量，由杠杆平衡条件可得，秤砣应向点左边移动，故正确；
、改用称量物体时，重物力臂变大，，秤砣质量不变，由杠杆平衡条件：可知，杆秤的称量范围变大，故错误；
、因为，杠杆平衡条件可知，当秤砣在点时，使用称量的物体质量比使用称量的物体质量小，故错误。
故选：。
4．（2025 海沧区二模）斜身引体向上是我市体育中考测试项目之一。如图是某学生做斜身引体向上的简化图。当其向上引体时身体相当于一个杠杆，以下说法正确的是　　
A．点为杠杆支点 B．动力一定会增大
C．阻力一定会减小 D．阻力臂一定减小
【答案】
【解答】解：、做斜身引体向上时身体相当于一个杠杆，绕着点转动，故是支点，故错误；
、转动过程中，身体的重力是阻力，手臂通过支架对人的拉力是动力，在向上引体时，自身重力不变，故阻力大小不变，而重心移动后，阻力臂减小，当动力臂几乎不变时，故动力减小，故正确，错误。
故选：。
5．（2025 南开区三模）“给我一个支点和一根足够长的杆，我就能撬起整个地球。”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是　　
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
【答案】
【解答】解：阿基米德设想的杠杆属于省力杠杆。
①羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
②船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
③核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
④天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆；
由上分析可得①③为省力杠杆；
故选：。
6．（2025 兴宁区模拟）如图所示，小明帮奶奶夹核桃时，手尽量远离核桃夹的转轴处，这样可以　　
A．减小阻力臂，省力 B．减小动力臂，省距离
C．增大动力臂，省力 D．增大阻力臂，省距离
【答案】
【解答】解：用核桃夹夹核桃时，阻力臂和阻力一定，手远离核桃夹的转轴处，动力臂增加，根据杠杆平衡条件可知，可以省力，故正确，错误。
故选：。
7．（2022春 叠彩区校级期中）使用杠杆时，如果杠杆保持 　　 状态或绕支点匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡状态。杠杆平衡时满足的条件是：　　。
【答案】静止；动力动力臂阻力阻力臂。
【解答】解：（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态，因而杠杆是处于静止或绕支点匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡状态。
（2）经大量实验证明，杠杆的平衡条件为：动力动力臂阻力阻力臂。
故答案为：静止；动力动力臂阻力阻力臂。
8．（2025 凉山州）如图甲所示，人们用盘子夹可以既方便又安全的取出蒸食物的盘子。盘子夹的一侧可简化为图乙所示的杠杆，为支点。请在图乙中画出作用在点的最小动力及其力臂。
【答案】
【解答】解：图中支点在点，当作为动力臂时，动力臂是最长的，根据杠杆平衡条件可知，此时的动力是最小的；动力的方向应该垂直向下，过点垂直于向下作出最小动力的示意图；如下所示：
9．（2025春 济南月考）小明用如图所示的装置来“探究杠杆平衡的条件”，杠杆上相邻刻线间距离相等。
（1）杠杆在甲图所示的位置静止时，杠杆 　　 （选填“平衡”或“不平衡” ，此时 　　 （选填“能”或“不能” 用来探究杠杆平衡的条件；实验前，小明要向 　　 （选填“左”或“右” 调节螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是：　　 、　　 。
（2）调整完成后，在杠杆两侧挂上钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新平衡，如图乙所示，记录相应的数据，为了使得到的探究结论更具有普遍性，小明还应 　　 进行实验，并记录相应的数据。
（3）小红在进行探究时，杠杆在水平位置平衡后，如图丙所示，在点挂3个钩码，在点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，保持弹簧测力计悬挂点不变，当弹簧测力计改为斜拉（如图丙虚线所示）时，为使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 　　 （选填“变大”、“变小”或“不变” 。
【答案】（1）平衡；能；右；消除杠杆自重对实验的影响；便于读出力臂；（2）多次改变钩码的个数及钩码悬挂的位置；（3）变大
【解答】解：（1）杠杆处于图甲所示位置时，杠杆静止，处于平衡状态；
杠杆不在水平位置平衡，力臂不在杠杆上，不便于测量力臂，不便于得出杠杆的平衡条件，但仔细实验仍可以得出杠杆的平衡条件；
为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
杠杆在水平位置平衡时，可以消除杠杆自重对实验的影响，便于读出力臂；
（2）为了使得到的实验结论具有普遍性，小明应改变左右侧所挂钩码个数，再移动其悬挂的位置，多次重复前面的实验，并把相应的数据记录下来；
（3）当弹簧测力计斜向下拉时，阻力和阻力臂一定，动力臂变小，动力变大，所以，测力计的示数将变大。
故答案为：（1）平衡；能；右；消除杠杆自重对实验的影响；便于读出力臂；（2）多次改变钩码的个数及钩码悬挂的位置；（3）变大。
1．（2025春 西城区校级期中）如图所示，甲物体重为，乙物体重为，甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重和绳的重力及摩擦，下列说法正确的是　　
A．乙对地面的压力是 B．弹簧测力计的示数为
C．乙受到的合力为 D．拉乙物体的绳子的拉力为
【答案】
【解答】解：
由题知，甲、乙均保持静止状态（平衡状态），则甲、乙两物体所受合力均为；甲、乙均保持静止状态，不计细绳、弹簧秤自重及滑轮摩擦，则测力计对甲的拉力；
甲由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的的拉力，弹簧测力计处于静止状态，则弹簧测力计所受合力为；测力计在水平方向上受到的力是一对平衡力，所以乙也对弹簧测力计施加了一个的拉力，则弹簧测力计的示数等于这个力，等于；由于弹簧测力计受到的左、右两根绳的拉力不是两个物体之间的相互作用，所以这两个力不是一对相互作用力；
乙处于静止状态，受到竖直向上的支持力、竖直向上的拉力和竖直向下的重力，这三个力是平衡力，乙受到的合力为0，所以，则，所以乙物体对地面的压力为；
综上所述，正确、错误。
故选：。
2．（2025 郑州模拟）如图所示，物体重为，人重为，两者都静止，下列说法正确的是　　
A．人对绳子的拉力大小为
B．人对绳子的拉力大小为
C．人受到水平地面的支持力为
D．人受到水平地面的支持力为
【答案】
【解答】解：、两个滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，能够改变力的方向，物体处于静止状态，受到的重力和绳子对物体的拉力大小相等，物体重为，绳子对物体的拉力为，故错误；
、人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和地面的支持力作用处于平衡状态，
人处于静止，受到的合力为零可得：，
则。故错误，正确。
故选：。
3．（2024 梁溪区校级开学）一名体重为的举重运动员，可举起的物体，这个人站在地面上，用如图所示的装置提升物体，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起的最重物体的重力是　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：由图可知该装置是定滑轮，定滑轮不省力，
因为人的体重为，人能施加的最大拉力，
滑轮重和摩擦均忽略不计，
他能提起最重的物重：
。
故选：。
4．（2024 六安开学）如图所示，弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为，若弹簧测力计2的示数为，则弹簧测力计1的示数为 　　 。
【答案】14。
【解答】解：如图所示，是定滑轮，只能改变力的方向，无法改变力的大小，若弹簧测力计2的示数为，故物体所受的拉力为，拉力与重力是平衡力，故物体的重力为。
对定滑轮受力分析，其受到了向上的拉力，向下的拉力2段，定滑轮的重力，故弹簧测力计1的示数为。
故答案为：14。
5．（2024春 西城区期末）如图所示，固定在天花板上的定滑轮所受的重力为。重物放在水平地面上，重物通过细绳与重物相连。已知重物所受的重力为，的底面积为。当装置处于静止状态时，对地面的压强为，若不计绳重及摩擦，所受绳子竖直向上的拉力为 　　 ，天花板对滑轮竖直向上的拉力为 　　。
【答案】2.5；6
【解答】解：对地面的压力：，
根据相互作用力的特点知，地面对的支持力：，
此时受到竖直向上的绳子拉力、地面对的支持力和竖直向下的重力作用，处于平衡状态，
根据力的平衡条件可得，绳子对的拉力：，
由定滑轮的特点知，绳子对竖直向上的拉力：；
此时定滑轮受到天花板对它竖直向上的拉力和竖直向下的2段绳子拉力、定滑轮重力的作用，处于平衡状态，根据力的平衡条件可得，天花板对滑轮的拉力：。
故答案为：2.5；6。
1．（2025 沂水县模拟）我国很早就有使用滑轮的记载。关于图中使用滑轮提升重物的说法正确的是　　
A．甲图是动滑轮，可以省力
B．甲图是定滑轮，改变了用力方向
C．乙图是定滑轮，可以省力
D．乙图是动滑轮，改变了用力方向
【答案】
【解答】解：、甲图的滑轮是动滑轮，可以省力，不能改变力的方向，故正确，错误；
、乙图中的滑轮是定滑轮，不省力，不省距离，可以改变力的方向，故错误。
故选：。
2．（2025春 南昌县期中）如图所示的电梯模型中是 　　 滑轮，电梯标有“载荷”说明乘员的总重力不能超过 　　。取
【答案】动；8000。
【解答】解：由图可知，滑轮随电梯一起移动，是动滑轮；
电梯标有“载荷”，则乘员的总重力为：
。
故答案为：动；8000。
3．（2025 长沙模拟）生活中常用到滑轮。如图甲所示，旗杆顶部有一个固定的滑轮，它是 　　 滑轮。图乙是小明自制的一个健身器，已知滑轮的质量为，健身时小明双手握住握杆竖直向上匀速拉起的杠铃片总质量为，不计绳重与摩擦，此时握杆对绳子的拉力为 　　。取
【答案】定；225
【解答】解：定滑轮的特点是不能够省力但可以改变拉力的方向，所以旗杆顶部安装一个定滑轮；
杠铃片的总重力，
动滑轮的重力，
不计绳重和摩擦，握杆对绳子的拉力：
。
故答案为：定；225。
4．（2025 惠城区一模）如图，在水平拉力的作用下，物体做匀速直线运动，该滑轮为 　　 （选填“动”或“定” 滑轮。滑轮与绳子质量不计，滑轮与绳子之间的摩擦不计，若物体与地面间的摩擦力为，物体匀速向右运动了，则拉力所在的绳端移动了 　　，拉力大小为 　　。
【答案】动；1；40。
【解答】解：（1）如图所示的滑轮工作特点可判断该滑轮为动滑轮；
（2）已知摩擦力为，从图中可得有二段绳子在拉物体，故拉力；物体匀速向右运动了，有两段绳子在拉物体，故绳端的移动距离为。
故答案为：动；1；40。
5．（2025春 长乐区校级月考）同学们共同研究定滑轮、动滑轮及滑轮组的特点。
（1）他们研究定滑轮的特点时，做的实验如图甲所示，据此可初步得出：使用定滑轮 　　 。
（2）他们研究动滑轮的特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此可知，使用动滑轮能省力，但却不是省一半力，原因可能是 　　。
（3）他们组装了滑轮组，使用滑轮组匀速提升重物，如图丙所示，拉力为 　　。据此可知，使用滑轮组不仅可以 　　，还可以 　　。
（4）老师提醒同学们还要进行多次实验，目的是 　　。（填选项前字母）
．选取最准确的数据进行分析
．利用控制变量法进行分析
．得到具有普遍性的规律
【答案】（1）不省力；（2）动滑轮的重和摩擦力；（3）1.2；省力；改变力的方向；（4）。
【解答】解：（1）他们研究定滑轮的特点时，做的实验如图甲所示，据此可初步得出：使用定滑轮不省力。
（2）他们研究动滑轮的特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此可知，使用动滑轮能省力，但却不是省一半力，原因可能是动滑轮的重和摩擦力。
（3）他们组装了滑轮组，使用滑轮组匀速提升重物，如图丙所示，该弹簧测力计的分度值为。拉力为。据此可知，使用滑轮组不仅可以省力，提升物体需要向上用力，但使用滑轮组后向下拉，说明滑轮组可以改变力的方向。
（4）本实验多次实验的目的是为了得到具有普遍性的规律，故正确，错误。
故答案为：（1）不省力；（2）动滑轮的重和摩擦力；（3）1.2；省力；改变力的方向；（4）。
1．（2025 湖南一模）高速铁路的输电线都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置，它由两个滑轮、钢绳、坠砣组成，其中一个滑轮固定，另一个滑轮与输电线相连。下列说法正确的是　　
A．电线端所受的拉力大小比坠砣所受重力大
B．该输电线牵引装置中的两个滑轮都是动滑轮
C．该输电线牵引装置中的两个滑轮都是定滑轮
D．该输电线牵引装置的最大优点是可以省距离
【答案】
【解答】解：由图可知，左边滑轮固定不动，是定滑轮；右边滑轮随输电线一起移动，是动滑轮，
．图中滑轮组承担端拉力的绳子段数，电线端所受的拉力大小比坠砣所受重力大，故正确；
．由图可知，左边滑轮的轴不随物体运动，是定滑轮；右边滑轮的轴随物体运动，是动滑轮，该输电线牵引装置的最大优点是可以省力，故错误。
故选：。
2．（2024 龙岩二模）如图所示，水平地面上放一个重的物体，一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时，物体与地面间的摩擦力为，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列选项正确的是　　
A．是动滑轮
B．拉力为
C．物体移动，绳子自由端移动
D．增大拉力时，物体与地面之间的摩擦力也会增大
【答案】
【解答】解：、根据图知，左侧为动滑轮，滑轮轴固定是定滑轮，绳子的股数；
不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦，人的水平拉力，故错误，正确。
、物体移动，绳子自由端移动，故错误；
、增大拉力时，物体与地面之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，故错误。
故选：。
3．（2025 南昌二模）如图所示，用大小相等的拉力匀速拉动货物，下列能拉动最重货物的机械是（不计机械自重和摩擦）　　
A．
B．
C．
D．
【答案】
【解答】解：不计机械自重和摩擦，第一个图中是定滑轮，使用它能改变力的方向，但不省力，则；
第二个图中是动滑轮，则 ，即；第三个图是杠杆，根据杠杆平衡条件可得，所以；第四个图是斜面，根据功的原理知，不计机械自重和摩擦，则，所以；综上可知，最大。
故选：。
4．（2025 惠安县模拟）用如图所示的滑轮组提升货物，每个滑轮重为，作用在绳子自由端的拉力是，绳重及摩擦不计。则货物重应是　　
A． B． C． D．
【解答】解：
图中承担物重的绳子股数，不计绳重及摩擦，拉力，则提升的货物重：
。
故选：
5．（2025 苏州）如图中，地上的人用滑轮组提升重物，画出最省力的绳子绕法。
【答案】
【解答】解：地上的人用滑轮组提升重物，因人站在地面上，故人只能用下用力，绳子有效段数为2，如下所示：
6．（2025 古丈县模拟）某同学利用滑轮组提升一重物，请在图中画出绳子的正确绕法。（最省力）
【答案】
【解答】解：要使滑轮组最省力，应该让绳子股数最多。两动一定滑轮组，可从定滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有四段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
1．（2025春 莱芜区期中）骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走形路线，如图所示。与走直线相比，选择形路线骑行的好处是　　
A．省力 B．省距离 C．省功 D．省时间
【答案】
【解答】解：骑自行车上坡时要走“”形路线，是利用斜面原理；
上坡时，不管路线如何，自行车上升的高度不变，走形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，由功的原理知，斜面越长越省力。
故选：。
2．（2025 陕西模拟）日常生活中，处处有物理，以下是宇宇同学利用所学的物理知识总结的结论，其中不正确的是　　
A．盘山公路利用了斜面可以省力的原理
B．运动员沿水平路面向前奔跑时，地面对运动员的摩擦力水平向前
C．开门时离门轴越近，用力越大，说明力的作用效果与力的作用点有关
D．行驶中的公交车刹车时，站立的乘客身体会前倾，这是由于人受到惯性的作用
【答案】
【解答】解：、斜面能省力，斜面的坡度越小越省力，坡度越大越不省力；盘山公路呈利用了斜面省力的原理，故正确。
、运动员沿水平路面向前奔跑时，脚向后蹬地，相对于地面有向后运动的趋势，因此，地面对运动员的摩擦力水平向前，故正确。
、推门时离门轴越近，用较大的力才能将门推动，说明力的作用效果与力的作用点有关，故正确；
、行驶中的公交车刹车时，站立的乘客身体会前倾，是由于人具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故错误。
故选：。
二．填空题（共8小题）
3．（2025 锡山区模拟）如图甲，斜面长、高，工人用的力沿斜面方向将重为的木箱匀速推到车上，此过程中木箱处于 　　 （选填“平衡”或“非平衡” 状态，木箱所受的摩擦力大小为 　　。图乙和图丙是生活中常见的两种钉子，其中与斜面原理相同的是图 　　 （选填“乙”或“丙” 。
【答案】平衡；120；乙。
【解答】解：（1）沿斜面方向将木箱匀速推到车上，此过程中木箱处于平衡状态；
（2）对箱子做的有用功：，
利用斜面做的总功：；
因为，
所以，
由得摩擦力：。
（3）图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的相当于斜面，使用斜面可以省力，所以与斜面原理相同的是图乙。
故答案为：平衡；120；乙。
4．（2025 锦江区模拟）如图所示，斜面长，高。小南将重的木箱由斜面底端匀速推到顶端，推力大小为，使用斜面 　　 省力（选填“能”或“不能” ，木箱受到的摩擦力大小为 　　。
【答案】能；20。
【解答】解：根据功的原理知道，使用任何机械都不省功。利用斜面可以省力，但费了距离。
人做的有用功：，
人做的总功：，
额外功：，
木箱受到的摩擦力大小：。
故答案为：能；20。
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1.【科学思维】（2023春 罗定市期末）如图甲为虎门大桥的示意图，“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁。
（1）可以看出它用到了 　　 的相关知识，其中是　　，　　代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
（2）小强通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可　　（填“增大”或“减小” 斜拉索拉力的力臂，从而　　（填“增大”或“减小” 斜拉索的拉力。
（3）假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可）
【解答】解：
（1）由抽象成的模型图可知，它用到了杠杆的相关知识，图中为拉索的拉力，相当于桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，点为杠杆的支点；
（2）如下图所示，桥塔高度增加后，阻力及其力臂不变，，即动力臂增大，
由杠杆的平衡条件可知：斜拉索的拉力减小；
（3）斜拉索克服的是桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，所以要减轻钢索承受的拉力，就要从减轻桥的自身重力和载重汽车的最大载重量来入手考虑。即：使用新型材料，减小桥自重、限制载重汽车的最大载重量等。
故答案为：（1）杠杆；支点；；（2）增大；减小；（3）使用新型材料，减小桥自重。
2．【物理观念】（2022 东莞市校级一模）据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质量，如图，在称象过程中，他用到吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，操作步骤如下：
①如图1，将铁笼系于槽钢上的点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至点时，槽钢在水平位置平衡：
②如图2，将大象引入铁笼，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得，，弹簧测力计的示数为。
（1）步骤①的目的是消除 　　 对杠杆平衡的影响，便于测量力臂；
（2）此时槽钢为 　　杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂）；
（3）计算大象的质量为 　　；
（4）一位学生看到后，设计了如图3所示的滑轮组来代替测力计，滑轮组绕绳的一端和槽钢端相连，且竖直穿过地面上的定滑轮。请你帮他完成余下的滑轮组绕线设计，要求挂上适当的重物后，槽钢能水平平衡，计算槽钢水平平衡时，所挂重物的总重力为 　　（不计滑轮及绳重，不计所有摩擦）。
【答案】（1）槽钢和铁笼重力对测量的影响；
（2）省力；
（3）；
（4）见解析；400。
【解答】解：
（1）将铁笼系于槽钢上的点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至点时，槽钢在水平位置平衡；由于槽钢和铁笼受重力的作用，所以使槽钢在水平位置平衡的目的是：消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响；
（2）由图可知动力臂大于阻力臂，即此时的杠杆属于省力杠杆；
（3）杠杆的平衡条件：，则：，，
解得：；
大象的质量；
（4）由图可知，杠杆端受到拉力的方向是竖直向下的，故绳子自由端应从地面定滑轮先后绕过上方定滑轮、动滑轮、定滑轮下端的挂钩，如图所示：
有两段绳子拉着动滑轮，不计滑轮及绳重，不计所有摩擦，根据可知，所挂重物的总重力为：。
故答案为：（1）槽钢和铁笼重力对测量的影响；
（2）省力；
（3）；
（4）见解析；400。
3．【创新思维】（2025春 南岗区校级期中）阅读填空。
自行车的构造
自行车（如图）有车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等5个基本部件。按照各部件的工作特点，大致可将自行车分为导向系统、驱动系统、制动系统。导向系统由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。驱动系统由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬刀是靠脚蹬通过曲柄、链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。制动系统由车闸等部件组成，乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶，确保行车安全。此外，为了安全、美观和实用，有的自行车还装配了车灯、支架等部件。
从自行车的结构和使用情况来看，它涉及了许多物理知识，其中有：
（1）车把龙头相当于 　　 （选填“省力”或“费力” 杠杆；
（2）刹车时用力捏刹车闸，是通过增大　　 来增大摩擦，使自行车运行的　　 变小；
（3）车轮是圆的，转动部位安装有滚珠孩能通过变滑动为滚动来减小　　 ；
（4）坐垫为马鞍形，是为了增大接触面积，从而减小　　 ；
（5）自行车的导向、驱动、制动系统利用了力能改变物体的　　 。
【答案】（1）省力；（2）压力；速度；（3）摩擦力；（4）压强；（5）运动状态。
【解答】解：（1）车把相当于一个轮轴，轮半径大于轴半径，相当于省力杠杆；
（2）刹车时用力捏刹车闸，车闸与轮之间的压力增大，所以是通过增大压力来增大摩擦；
由于刹车后，自行车受到的阻力变大，所以刹车时用力捏刹车闸，使自行车运行的速度变小；
（3）车轮是圆的，转动部位安装有滚珠，是通过变滑动为滚动来减小摩擦力；
（4）自行车的坐垫为马鞍形，则自行车的坐垫与人的身体的接触面积变大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强；
（5）力可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态，自行车的导向、驱动、制动能改变自行车的速度和运动方向，所以利用了力能改变物体的运动状态。
故答案为：（1）省力；（2）压力；速度；（3）摩擦力；（4）压强；（5）运动状态。
4．【科学思维】（2024春 南海区月考）阅读短文，回答问题。
智能马桶
如图甲为某品牌的智能虹吸式抽水马桶，它通过检测人体辐射的红外线，能够准确识别人体目标，实现自动翻盖或者闭盖功能，让你彻底解放双手，畅享智能便捷生活，且该智能马桶中的温度传感器能够根据环境温度自动实现马桶盖的多挡位加热，以增强人体舒适度，如表为这种马桶的相关参数：
项目 内容
适应水压
水箱容积
冲洗方式 喷射虹吸式
当检测到使用者离开，马桶盖会自动闭合，水箱自动冲水，水箱结构简化图如图乙所示。轻质金属杆一端连接进水管阀门，另一端安装有浮球，冲水时，出水管阀门在电路控制下自动打开排水，这样水箱的水就会排出，持续后阀门关闭。此时水箱内水面低于水位线，轻质金属杆带动进水管阀门打开，水开始注入水箱，当达到水位线时，浮球达到一定高度，进水管阀门关闭，停止注水出于节约水资源的考虑，人们可通过调节浮球上的调节螺母实现节水节能。
（1）图甲中的存水弯管实际是一个 　　 ，其作用是：　　 ；
（2）水通过进水管进入水箱，随着水位的上升，出水管阀门表面的压强会逐渐 　　 。（填“增大”“减小”或“不变”
（3）某高楼内的住户家的马桶比地面的配水房高，若要该户居民家里的马桶能正常工作，则此配水房提供的水压应不低于 　　；
（4）图乙轻质金属杆相当于简单机械中的 　　 。如果进水管的阀门的受力面积是，设计能承担的压强是（超过该压强，阀门就关严，不再进水）。金属杆能绕点转动，其质量及形变可忽略不计。重力和浮力认为作用在铜球重心，为铜球重心，空心铜球体积为，长，长，则空心铜球的质量最多是 　　。
（5）为节约用水，可通过调节螺母将浮球向 　　 调节。
【答案】（1）连通器；可以防止下水道里的臭味散发出来；（2）增大；（3）；（4）杠杆；70；（5）下。
【解答】解：（1）如图所示为坐便器下的存水弯管，水不流动时，形管两侧的水相平，故存水弯管实际上是一个连通器；存水弯管的作用是可以防止下水道里的臭味散发出来；
（2）水通过进水管进入水箱，随着水位的上升，根据知出水管阀门表面的压强会逐渐增大；
（3）水深产生的压强：
；
配水房需要提供的最小水压：
；
（4）由图3可知，轻质金属杆可以绕着点转动，相当于简单机械中的杠杆；
铜球完全浸没时受到的浮力：；
受力如图：
，
处受到水向上的压力：
；
由杠杆平衡条件可得，
金属杆对钢球的力为：
；
浮球受三个力作用平衡，即，
则铜球的重力：，
空心铜球的质量：
；
（5）由题意可知，水箱内水的体积取决于浮球的高度，当达到水位线时，浮球达到一定高度，进水管阀门关闭，停止注水，
为节约用水，应降低水位线，即可通过调节螺母将浮球向下调节来实现。
故答案为：（1）连通器；可以防止下水道里的臭味散发出来；（2）增大；（3）；（4）杠杆；70；（5）下。
考 点 突 破
考点1 杠杆
考点2 杠杆平衡条件
考点3 定滑轮
考点4 动滑轮
考点5 滑轮组
考点6 斜面
素 养 提 升
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第九章 《机械和功》（一）素养提升训练
1．（2025 宝丰县模拟）如图所示，晓华同学正在做俯卧撑，此时人体可视为一个杠杆，下列各图能大致表示其原理的是　　
A． B．
C． D．
2．（2025 德阳）小王在体育课上做俯卧撑，若将他的身体看作为杠杆，脚尖作为支点O，简化模型如图所示，A点为重心，请画出重力示意图及F1的力臂L1。
3．（2025 海门区二模）如图，举哑铃的前臂骨骼可看成杠杆，画出动力的力臂及阻力。
4．（2025 广饶县校级一模）图甲是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑（不计后备箱盖重）．关箱盖时，它可看作一个杠杆，图乙是其简化图，是支点，是液压杆作用在点的阻力。请在图乙中画出在点关上后备盖的最小动力及其力臂。
1．（2025 博山区二模）下列有关“探究杠杆的平衡条件”的描述中，错误的是　　
A．杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态
B．安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡
C．如图保持测力计悬挂的位置不变，若斜向下拉，测力计示数会变大
D．测力计向下移动，钩码向上移动距离小于
2．（2025春 长乐区校级月考）如图所示，为杠杆的支点，点挂一重力为20牛的重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在点施加一个力，已知，关于的大小说法正确的是　　
A．一定等于10牛 B．一定等于20牛 C．可能等于12牛 D．可能等于8牛
3．（2025 自贡）如图，、均是杆秤称量时的支点。当使用称量时，调整秤砣至点位置，使秤杆处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），已知秤砣质量为，，。下列说法正确的是　　
A．所称物体质量是
B．换称质量较小的物体时，秤砣应向点左边移动
C．改用称量物体时，会使该杆秤的称量范围变小
D．当秤砣在点时，使用称量的物体质量比使用称量的物体质量大
4．（2025 海沧区二模）斜身引体向上是我市体育中考测试项目之一。如图是某学生做斜身引体向上的简化图。当其向上引体时身体相当于一个杠杆，以下说法正确的是　　
A．点为杠杆支点 B．动力一定会增大
C．阻力一定会减小 D．阻力臂一定减小
5．（2025 南开区三模）“给我一个支点和一根足够长的杆，我就能撬起整个地球。”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是　　
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
6．（2025 兴宁区模拟）如图所示，小明帮奶奶夹核桃时，手尽量远离核桃夹的转轴处，这样可以　　
A．减小阻力臂，省力 B．减小动力臂，省距离
C．增大动力臂，省力 D．增大阻力臂，省距离
7．（2022春 叠彩区校级期中）使用杠杆时，如果杠杆保持 　　状态或绕支点匀速转动状态，我们就说杠杆处于平衡状态。杠杆平衡时满足的条件是：　　。
8．（2025 凉山州）如图甲所示，人们用盘子夹可以既方便又安全的取出蒸食物的盘子。盘子夹的一侧可简化为图乙所示的杠杆，为支点。请在图乙中画出作用在点的最小动力及其力臂。
9．（2025春 济南月考）小明用如图所示的装置来“探究杠杆平衡的条件”，杠杆上相邻刻线间距离相等。
（1）杠杆在甲图所示的位置静止时，杠杆 　　 （选填“平衡”或“不平衡” ，此时 　　 （选填“能”或“不能” 用来探究杠杆平衡的条件；实验前，小明要向 　　 （选填“左”或“右” 调节螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是：　　 、　　 。
（2）调整完成后，在杠杆两侧挂上钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新平衡，如图乙所示，记录相应的数据，为了使得到的探究结论更具有普遍性，小明还应 　　 进行实验，并记录相应的数据。
（3）小红在进行探究时，杠杆在水平位置平衡后，如图丙所示，在点挂3个钩码，在点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，保持弹簧测力计悬挂点不变，当弹簧测力计改为斜拉（如图丙虚线所示）时，为使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 　　 （选填“变大”、“变小”或“不变” 。
1．（2025春 西城区校级期中）如图所示，甲物体重为，乙物体重为，甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重和绳的重力及摩擦，下列说法正确的是　　
A．乙对地面的压力是 B．弹簧测力计的示数为
C．乙受到的合力为 D．拉乙物体的绳子的拉力为
2．（2025 郑州模拟）如图所示，物体重为，人重为，两者都静止，下列说法正确的是　　
A．人对绳子的拉力大小为
B．人对绳子的拉力大小为
C．人受到水平地面的支持力为
D．人受到水平地面的支持力为
3．（2024 梁溪区校级开学）一名体重为的举重运动员，可举起的物体，这个人站在地面上，用如图所示的装置提升物体，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起的最重物体的重力是　　
B． C． D．
4．（2024 六安开学）如图所示，弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为，若弹簧测力计2的示数为，则弹簧测力计1的示数为 　　。
5．（2024春 西城区期末）如图所示，固定在天花板上的定滑轮所受的重力为。重物放在水平地面上，重物通过细绳与重物相连。已知重物所受的重力为，的底面积为。当装置处于静止状态时，对地面的压强为，若不计绳重及摩擦，所受绳子竖直向上的拉力为 　　，天花板对滑轮竖直向上的拉力为 　　。
1．（2025 沂水县模拟）我国很早就有使用滑轮的记载。关于图中使用滑轮提升重物的说法正确的是　　
A．甲图是动滑轮，可以省力
B．甲图是定滑轮，改变了用力方向
C．乙图是定滑轮，可以省力
D．乙图是动滑轮，改变了用力方向
2．（2025春 南昌县期中）如图所示的电梯模型中是 　　滑轮，电梯标有“载荷”说明乘员的总重力不能超过 　　。取
3．（2025 长沙模拟）生活中常用到滑轮。如图甲所示，旗杆顶部有一个固定的滑轮，它是 　　 滑轮。图乙是小明自制的一个健身器，已知滑轮的质量为，健身时小明双手握住握杆竖直向上匀速拉起的杠铃片总质量为，不计绳重与摩擦，此时握杆对绳子的拉力为 　　。取
4．（2025 惠城区一模）如图，在水平拉力的作用下，物体做匀速直线运动，该滑轮为 　　 （选填“动”或“定” 滑轮。滑轮与绳子质量不计，滑轮与绳子之间的摩擦不计，若物体与地面间的摩擦力为，物体匀速向右运动了，则拉力所在的绳端移动了 　　，拉力大小为 　　。
5．（2025春 长乐区校级月考）同学们共同研究定滑轮、动滑轮及滑轮组的特点。
（1）他们研究定滑轮的特点时，做的实验如图甲所示，据此可初步得出：使用定滑轮 　　。
（2）他们研究动滑轮的特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此可知，使用动滑轮能省力，但却不是省一半力，原因可能是 　　。
（3）他们组装了滑轮组，使用滑轮组匀速提升重物，如图丙所示，拉力为 　　。据此可知，使用滑轮组不仅可以 　　，还可以 　　。
（4）老师提醒同学们还要进行多次实验，目的是 　　。（填选项前字母）
．选取最准确的数据进行分析
．利用控制变量法进行分析
．得到具有普遍性的规律
1．（2025 湖南一模）高速铁路的输电线都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置，它由两个滑轮、钢绳、坠砣组成，其中一个滑轮固定，另一个滑轮与输电线相连。下列说法正确的是　　
A．电线端所受的拉力大小比坠砣所受重力大
B．该输电线牵引装置中的两个滑轮都是动滑轮
C．该输电线牵引装置中的两个滑轮都是定滑轮
D．该输电线牵引装置的最大优点是可以省距离
2．（2024 龙岩二模）如图所示，水平地面上放一个重的物体，一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时，物体与地面间的摩擦力为，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列选项正确的是　　
A．是动滑轮
B．拉力为
C．物体移动，绳子自由端移动
D．增大拉力时，物体与地面之间的摩擦力也会增大
3．（2025 南昌二模）如图所示，用大小相等的拉力匀速拉动货物，下列能拉动最重货物的机械是（不计机械自重和摩擦）　　
A．
B．
C．
D．
4．（2025 惠安县模拟）用如图所示的滑轮组提升货物，每个滑轮重为，作用在绳子自由端的拉力是，绳重及摩擦不计。则货物重应是　　
B． C． D．
5．（2025 苏州）如图中，地上的人用滑轮组提升重物，画出最省力的绳子绕法。
6．（2025 古丈县模拟）某同学利用滑轮组提升一重物，请在图中画出绳子的正确绕法。（最省力）
1．（2025春 莱芜区期中）骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走形路线，如图所示。与走直线相比，选择形路线骑行的好处是　　
A．省力 B．省距离 C．省功 D．省时间
2．（2025 陕西模拟）日常生活中，处处有物理，以下是宇宇同学利用所学的物理知识总结的结论，其中不正确的是　　
A．盘山公路利用了斜面可以省力的原理
B．运动员沿水平路面向前奔跑时，地面对运动员的摩擦力水平向前
C．开门时离门轴越近，用力越大，说明力的作用效果与力的作用点有关
D．行驶中的公交车刹车时，站立的乘客身体会前倾，这是由于人受到惯性的作用
3．（2025 锡山区模拟）如图甲，斜面长、高，工人用的力沿斜面方向将重为的木箱匀速推到车上，此过程中木箱处于 　　 （选填“平衡”或“非平衡” 状态，木箱所受的摩擦力大小为 　　。图乙和图丙是生活中常见的两种钉子，其中与斜面原理相同的是图 　　 （选填“乙”或“丙” 。
4．（2025 锦江区模拟）如图所示，斜面长，高。小南将重的木箱由斜面底端匀速推到顶端，推力大小为，使用斜面 　　 省力（选填“能”或“不能” ，木箱受到的摩擦力大小为 　　。
三．作图题（共6小题）
1.【科学思维】（2023春 罗定市期末）如图甲为虎门大桥的示意图，“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁。
（1）可以看出它用到了　　的相关知识，其中是　　，　　代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
（2）小强通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可　　（填“增大”或“减小” 斜拉索拉力的力臂，从而　　（填“增大”或“减小” 斜拉索的拉力。
（3）假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可）
2．【物理观念】（2022 东莞市校级一模）据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质量，如图，在称象过程中，他用到吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，操作步骤如下：
①如图1，将铁笼系于槽钢上的点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至点时，槽钢在水平位置平衡：
②如图2，将大象引入铁笼，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得，，弹簧测力计的示数为。
（1）步骤①的目的是消除 　　对杠杆平衡的影响，便于测量力臂；
（2）此时槽钢为 　　杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂）；
（3）计算大象的质量为 　　；
（4）一位学生看到后，设计了如图3所示的滑轮组来代替测力计，滑轮组绕绳的一端和槽钢端相连，且竖直穿过地面上的定滑轮。请你帮他完成余下的滑轮组绕线设计，要求挂上适当的重物后，槽钢能水平平衡，计算槽钢水平平衡时，所挂重物的总重力为 　　（不计滑轮及绳重，不计所有摩擦）。
3．【创新思维】（2025春 南岗区校级期中）阅读填空。
自行车的构造
自行车（如图）有车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等5个基本部件。按照各部件的工作特点，大致可将自行车分为导向系统、驱动系统、制动系统。导向系统由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。驱动系统由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬刀是靠脚蹬通过曲柄、链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。制动系统由车闸等部件组成，乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶，确保行车安全。此外，为了安全、美观和实用，有的自行车还装配了车灯、支架等部件。
从自行车的结构和使用情况来看，它涉及了许多物理知识，其中有：
（1）车把龙头相当于　　 （选填“省力”或“费力” 杠杆；
（2）刹车时用力捏刹车闸，是通过增大　　 来增大摩擦，使自行车运行的　　 变小；
（3）车轮是圆的，转动部位安装有滚珠孩能通过变滑动为滚动来减小　　 ；
（4）坐垫为马鞍形，是为了增大接触面积，从而减小　　 ；
（5）自行车的导向、驱动、制动系统利用了力能改变物体的　　 。
4．【科学思维】（2024春 南海区月考）阅读短文，回答问题。
智能马桶
如图甲为某品牌的智能虹吸式抽水马桶，它通过检测人体辐射的红外线，能够准确识别人体目标，实现自动翻盖或者闭盖功能，让你彻底解放双手，畅享智能便捷生活，且该智能马桶中的温度传感器能够根据环境温度自动实现马桶盖的多挡位加热，以增强人体舒适度，如表为这种马桶的相关参数：
项目 内容
适应水压
水箱容积
冲洗方式 喷射虹吸式
当检测到使用者离开，马桶盖会自动闭合，水箱自动冲水，水箱结构简化图如图乙所示。轻质金属杆一端连接进水管阀门，另一端安装有浮球，冲水时，出水管阀门在电路控制下自动打开排水，这样水箱的水就会排出，持续后阀门关闭。此时水箱内水面低于水位线，轻质金属杆带动进水管阀门打开，水开始注入水箱，当达到水位线时，浮球达到一定高度，进水管阀门关闭，停止注水出于节约水资源的考虑，人们可通过调节浮球上的调节螺母实现节水节能。
（1）图甲中的存水弯管实际是一个 　　 ，其作用是：　　 ；
（2）水通过进水管进入水箱，随着水位的上升，出水管阀门表面的压强会逐渐 　　 。（填“增大”“减小”或“不变”
（3）某高楼内的住户家的马桶比地面的配水房高，若要该户居民家里的马桶能正常工作，则此配水房提供的水压应不低于 　　；
（4）图乙轻质金属杆相当于简单机械中的 　　 。如果进水管的阀门的受力面积是，设计能承担的压强是（超过该压强，阀门就关严，不再进水）。金属杆能绕点转动，其质量及形变可忽略不计。重力和浮力认为作用在铜球重心，为铜球重心，空心铜球体积为，长，长，则空心铜球的质量最多是 　　。
（5）为节约用水，可通过调节螺母将浮球向 　　 调节。
考 点 突 破
考点1 杠杆
考点2 杠杆平衡条件
考点3 定滑轮
考点4 动滑轮
考点5 滑轮组
考点6 斜面
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