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第一部分 基础知识演练
第十一讲 简单机械
考点清单
考点一 杠杆
1.杠杆#1
定义 在力的作用下能绕着________转动的一根硬棒叫作杠杆.杠杆可直可曲，形 状任意
杠杆 的五 要素 （1）支点：杠杆绕着转动的点，用字母 表 示. （2）动力：使杠杆转动的力，用字母 表示. （1）动力、阻力都是杠杆
受到的力，作用点在杠杆上.
固定点
杠杆 的五 要素 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母 表 示. （4）动力臂：支点到______作用线的距离， 用字母 表示. （5）阻力臂：支点到______作用线的距离， 用字母 表示 _________________________________ （2）动力、阻力的方向不
一定相反，但它们使杠杆转
动的方向相反
动力
阻力
续表
杠杆 的平 衡条 件 杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力的作用下________________. 杠杆的平衡条件是动力×动力臂 阻力×阻力臂.公式为____________
静止或匀速转动
续表
2.杠杆的作图：一是画力和力臂，二是画最小力及其力臂.
寻找最 大动力 臂的方 法 ①动力的作用点已确定时，则支点到动力作用点之 间的线段长即为最大动力臂； ②动力的作用点没有确定时，应观察杠杆上哪一点 离支点最远，则这一点到支点的距离即为最大动力 臂 杠杆的支点、动力的
作用点和阻力的作用
点都必须在杠杆上，
力臂和力的作用线必
须垂直，不能把支点
到力的作用点的距离
当作力臂
作最小 动力的 方法 ①找出最大动力臂后，过动力作用点作动力臂的垂 线； ②根据杠杆平衡的实际情况确定动力的方向，最后 标上箭头和字母
例1 如图是指甲剪的示意图.请在图中画出杠杆以 点为支
点时动力的力臂和阻力 .（忽略摩擦，保留作图痕迹）
答案：见参考答案 6
例2 （2018· 省卷）如图所示为用钓鱼竿钓鱼的示意图， 为支点，
请画出、的力臂和 .
答案：见参考答案 6
3.杠杆的分类
名称 结构特征 特点 应用举例
省力杠 杆 动力臂______阻力臂 省力、费______ 撬棒、铡刀、动滑轮、轮
轴、羊角锤、钢丝钳
费力杠 杆 动力臂______阻力臂 ______、省距离 缝纫机踏板、起重臂、人的
前臂、理发剪刀、钓鱼竿
等臂杠 杆 动力臂______阻力臂 不省力、不费力 天平、定滑轮
备注 （1）应根据实际情况来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应 选择省力杠杆；当为了使用方便，省距离时，应选择费力杠杆. （2）人可以用手轻易完成还必须使用的杠杆是费力杠杆，生活中的费力 杠杆可以简记为“取（镊子）食（筷子）卫（笤帚）渔（鱼竿）”
大于
距离
小于
费力
等于
例3 如图所示工具中，属于费力杠杆的是( )
A
A.用镊子取砝码
B.用核桃钳捏核桃
C.用剪刀剪绳子
D.用开瓶器开瓶盖
考点二 滑轮与滑轮组
定滑轮 动滑轮 滑轮组
定义 轴固定不动的滑轮 轴和重物一起移动 的滑轮 定滑轮、动滑轮组
合成滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍 的省力杠杆
图示
定滑轮 动滑轮 滑轮组
特点 既不省力也不费力，但 ________力的方向 省______力，但不 能改变力的方向 省力又能改变
_____________
符号说明 为物体的重力，为动滑轮的重力， 为直接连接动滑轮绳子的 段数，为绳子________移动的距离， 为物体移动的距离
和 的关系
力 的 关 系 不计绳、 轮、轴间 的摩擦及 滑轮自重
能改变
一半
动力的方向
自由端
续表
定滑轮 动滑轮 滑轮组
力 的 关 系 只忽略 绳、轮、 轴间的摩 擦 _ __________ _ __________
续表
定滑轮 动滑轮 滑轮组
备注 （1）组装滑轮组的方法：根据公式变形 求出绳子的段 数，然后根据“奇动偶定”原则，结合题目的具体要求组装滑轮组. （2）承担重物绳子段数的确定：一般采用“切割法”定绳子段数， 即从定滑轮和动滑轮之间切断，数出拴在动滑轮上的绳子段数 （包括最后从动滑轮引出的拉绳）就是承担物重的绳子段数 （如图所示） _____________________________
续表
例4 （2022·省卷）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升
重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法.
答案：见参考答案 6
考点三 机械效率
1.功的分类
有用功 定义 ______要做的功
公式 （提升重物）
额外功 定义 并非我们需要但又__________的功
公式 （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
总功 定义 有用功和额外功之和或动力所做的功
公式
必须
不得不做
2.机械效率#2
定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用 表示
计算公式 _ ________
特点 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数表示，
机械效率只是一个比值，没有单位
提高机械效率 的方法 减小机械自重、减小机件间的摩擦
备注 求机械效率的两个步骤：
一是确定有用功和总功，一般情况下克服机械本身的摩擦力或重
力做的功是额外功；提升重物时克服物体重力做的功是有用功；
动力对机械做的功是总功;
二是根据题目中所给条件选择合适的计算公式
机械效率与 功 率的区别功 率和机械效率是两个不同的概念.功率表示做功的快慢，即单位时
间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即总功中有用功
所占比例的多少
续表
例5 （2022·兰州诊断）利用如图所示的滑轮组，在内将重 的物体匀
速提升.动滑轮重 ，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是( )
D
A.滑轮组所做的有用功为
B.滑轮组所做的总功为
C.滑轮组的机械效率为
D.滑轮组中绳子自由端的拉力的功率为
实验探究
实验一 探究杠杆的平衡条件
实验目 的 探究杠杆平衡的条件
实验器 材 杠杆、支架、钩码、刻度尺
实验装 置
实验过 程 实验前调节 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡
（左沉右调，右沉左调）
实验步骤 （1）在已调节平衡的杠杆两端挂不同数量的钩码，移动钩
码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，支点两边钩码对
杆的拉力分别为动力、阻力，用刻度尺测出动力臂
和阻力臂 ，记录在表格中.
（2）改变力和力臂的数值，多次实验，并将数据填入表格
实验记录
续表
实验结 论 杠杆平衡的条件：动力×动力臂 阻力×阻力臂，即____________
备注 （1）杠杆的支点处于中央，目的是消除杠杆自身重力对实验的影响. （2）使杠杆在水平位置平衡的目的是______________. （3）多次实验的目的是避免实验结果的偶然性，得到普遍规律
便于测量力臂
续表
例1 小明利用如图所示实验装置探究杠杆的平衡条件.
（1）轻质杠杆静止时如图甲所示，可将左端的平衡螺母向____（选填“左”或“右”）
调节，使其在水平位置平衡，这样操作的目的是便于测量______.
右
力臂
（2）小明多次实验并记录数据如下表，总结数据得出杠杆的平衡条件为__________
__________________________________.
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1 0.1 2 0.05
2 2 0.15 1.5 0.2
3 3 0.05 1.5 0.1
动力×动
力臂阻力×阻力臂或：
（3）第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示，此时将两侧所挂的钩码同时向
支点 靠近一格，杠杆会__________（选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平
衡”）.
右侧下降
（4）如图丙所示，用弹簧测力计在 处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在弹
簧测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，保持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”）.
变大
实验二 探究影响滑轮组机械效率的因素
实验目的 探究影响滑轮组机械效率的因素
实验器材 滑轮组、钩码、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
实验装置
实验原理
实验过程 实验步 骤 （1）用弹簧测力计测出钩码的重力 .
（2）按装置图组装滑轮组，并记下钩码、绳子末端的位置.
（3）匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出示
数，用刻度尺测出钩码上升的高度 和绳子自由端移动的
距离 ，填入表格.
（4）增加被提升钩码的个数，重复以上步骤
续表
实验过程 实验记 录
实验结论 使用同一个滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率 越大
备注 匀速向上拉动弹簧测力计的目的是保证弹簧测力计的示数 大小不 变、保证动滑轮对钩码的拉力等于钩码的重力
多次实验的目的是对数据进行比较，从而得到影响滑轮组机械效率大 小的因素
续表
例2 用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重力对滑轮组机械效率的影
响”实验.实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变动滑
轮的重力，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升 .不计绳
重，实验数据如下表.
次数 /%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 ▲ ▲
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为____ .
30
（2）第2次实验中拉力的示数如图乙，读数为____ ，第2次
实验中滑轮组的机械效率为_____ .分析数据可知：在物重不
变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越____.
2.5
80.0
低
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将
______.
不变
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额
外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）.
变小
甘肃真题链接
1.（2020·省卷）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是( )
B
A.羊角锤
B.筷子
C.起瓶器
D.钢丝钳
2.（2025·兰州）某同学用滑轮组提升物体，绳子
自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间
变化的关系分别如图线、 所示.已知物体的质量
为，动滑轮的质量为 ，绳子自由端的
拉力为，取.则在 的时间内，
下列说法正确的是( )
B
A.绳子自由端移动的速度为 B.滑轮组做的有用功为
C.拉力的功率为 D.滑轮组的机械效率为
3.（2024·兰州）如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力 的作用下，重为
的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重，重物在 内上升了
，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是( )
B
A.拉力大小为 B.拉力的功率为
C.克服动滑轮重力做的功为 D.滑轮组的机械效率约为
第4题图
4.（2023·省卷）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选
择一把剪铁皮的剪刀，你会选择___（选填“”“”或“ ”）剪刀，
这样选择是为了______（选填“省力”“省距离”或“省功”）.
省力
第5题图
5.（2022·金昌）如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，它实
际上就是简单机械中的______（选填“杠杆”“滑轮”或“斜面”），属
于______（选填“省力”“费力”或“省功”）机械.
斜面
省力
第6题图
6.（2025·省卷）小宏给爷爷剪指甲时发现，指甲剪磨甲片表面
有粗糙的条纹，这是为了增大______力；指甲剪的结构简图如
图所示，其中 为______（选填“省力”或“费力”）杠杆.
摩擦
费力
第7题图
7.（2024·省卷）用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字
交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在___（选填“”“ ”或“
”）点更容易拧动螺丝，原因是________________________________
_________.
在阻力和阻力臂一定时，动力臂越
长越省力
8.（2023·兰州）建筑工地上，工人利用杠杆提起重物.如图所示，杠杆 在竖直拉
力的作用下恰好在水平位置平衡.已知，物体的重力为 ，与地
面的接触面积为，此时物体对水平地面的压强为 .若工人的重
力为，则工人对地面的压力为_____，工人最多能拉起_______ 的重物
（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）.
500
2 100
9.（2019·省卷）如图所示是羊角锤的示意图，请画出用羊角锤撬铁钉时最
小动力 的示意图.
答案：见参考答案 7
10.（2020·甘南州）如图所示，轻质杠杆的点挂一重物 ，绳对
杆的拉力为，为杠杆的支点.请在杠杆的端点 处画出使杠杆保
持静止的最小力的示意图，并作出 的力臂.
答案：见参考答案 7
11.（2023·省卷）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔
画线帮他组装最省力的滑轮组.
答案：见参考答案 7
12.（2020·甘南州）在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地
上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他
用的拉力在内将的材料提升了 不计绳重和摩
擦，取 ，求：
（1）拉力的功率是多少
解：由图知，,则绳子自由端移动的距离 ,拉力做的
功,则拉力的功率 .
（2）提升 的材料时，此滑轮组的机械效率是多少
答案：提升 的材料时，所做有用功
,此滑轮组的机械效率
.
（3）若绳子能承受的最大拉力为 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少
答案：由 可得,动滑轮的重力
;由 可得，最大物重
；此滑轮组的最大机械效率
.

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