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初三物理春季课程
第 10 讲 简单机械
人力抛石机起源于中国。其最明显的特征是在杠杆砲梢的
前端系有大量的砲索，操作时由数名乃至数百名拽砲手同时用
力向下拉拽，系在尾端的皮弹兜一端脱离挂钩，砲梢后端就会
像跷跷板一样猛地翘起，将“砲弹”发射出去。这种抛石机的弹
重可达数斤至数百斤不等，射程能有三四百米。整个操作过程
相当简短，一个熟练的砲手团队可以每分钟发射 5～6 次。它的
结构也比较简单，甚至可以在战场临时制作，因而极易推广。
知识盘点
考点 1 杠杆及平衡条件
1．定义：一根硬棒，在力的作用下能够绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
2．杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：_____________________。
3．杠杆的分类
省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力臂情况 l1＞l2 ____________ __________
省力情况 F1＜F2（______） F1＞F2（_____） F1=F2（不省力也不费力）
距离情况 ____距离 ____距离 既不省距离也不费距离
举例 手推车 筷子、镊子、钓鱼竿 天平
4．画杠杆力臂的方法：
①找点——找出杠杆的支点；
②画线——画出动力作用线和阻力作用线，必要时用虚线将力的作用线正向延长或反向延长；
③作垂线段——从支点向力的作用线作垂线，画出垂足；
④确定力臂——支点到垂足之间的垂线段就是该力的力臂。
5．根据力臂找最小动力的方法：
①找最大动力臂——支点和动力作用点的距离（连线）为最大力臂；
②作最小动力——过动力作用点作最大动力臂的垂线且指向使杠杆转动的方向。
例 1．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重为 0.5N）。下列说法正确的
是（ ）
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高效提分 源于优学
A．实验前出现图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B．图乙，在 AB 处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．图丙，弹簧测力计从 M 位置转到 N，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D．图丁，用弹簧测力计在 C 点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于 3N
例 2．如图所示，在轻质杠杆 OA 的中点悬挂一个重物，在 A 端施加一个始终与 OA 垂直的力 F，由水平
位置匀速提到如图虚线的位置，在这个过程中，拉力 F 的大小（ ）
A．一直变大
B．始终不变
C．一直变小
D．先变小后变大
例 3．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有，刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻
度尺、细线和质量相同的 0.5N 重的钩码若干个。
（1）如图 A 所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或”右”）调节，
直到杠杆在位置平衡，目的是便于测量_______，支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆______对平衡的影
响。
（2）小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图 B 所示，他们记录的数据为动力 F1=1.5N，
动力臂 l1=0.1m，阻力 F2=1N，则阻力臂 l2=________m。
（3）甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合
理，理由是__________________________。
（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：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，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图 C 的实验，此实验
_____（选填“能”或”不能”）说明该结论是错误的，图 C 实验中，已知杠杆上每个小格长度为 5cm，每个
钩码重 0.5N，当弹簧测力计在 A 点斜向上拉（与水平方向成 30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，
动力×动力臂___________（选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂。
例 4．（1）如图所示，画出图中力 F 的力臂并用字母 L 表示。
（2）如图所示，以 B 点为作用点，画出使杠杆在如图所示位置静止时最小的拉力。
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初三物理春季课程
（4）画出图中钓鱼竿动力 F1的力臂 L1 和阻力臂 L2。
（1） （2） （3）
考点 2 滑轮与滑轮组
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
在使用过程中轴固定不
定义 轴和重物一起移动的滑轮 定滑轮和动滑轮的组合
动的滑轮
实质
动力臂是阻力臂二倍的杠
等臂杠杆
杆
不省力但能改变____的 省一半的力，但不能改变 ________又能________的
特点
方向 动力的方向 方向
重物提升的高度 h
s=nh（n 指承担物重的绳子
与绳子通过距离 s s=_______ s=_______
的股数）
的关系
重物提升的速度 v 物
v 绳=nv 物（n 指承担物重的
与绳子自由端移动 v 绳= v 物 v 绳=2v 物
绳子的股数）
速度 v 绳的关系
例 1．如图所示，沿三种不同的方向拉绳使物体上升，所用的力分别是 F1、F2、F3，则
（ ）
A．F1最大 B．F2 最大
C．F3 最大 D．三个力一样大
例 2．用如图所示的几种简单机械提起相同重物 G，不考虑摩擦，但机械自重不可忽略，其中拉力最小的
是（ ）
A． B． C． D．
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高效提分 源于优学
例 3．如图所示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升重物，重物都是 900N，一个动滑轮
重 90N，不考虑摩擦，拉力 F1为____N、F2 为_____N。若将重物提高 1m，则甲滑轮
绳子的自由端移动的距离为____m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为____m。
考点 3 利用简单机械做功
类型 W 有 W 额 W 总 机械效率 η
W有 G物h G物h
η= = =
W 总=Fs 或 W总 Fs G物h+G动h
W 有=G 物h W 额=G 动h
W 总=W 有+W 额 G物
=
G物+G动
拉力F、物体上升高度h、
物重 G 物、动滑轮重 G 动
W有 G物h G物h G物
（1）η= = = =
W总 Fs Fnh Fn
W 总=Fs=F nh W有 G物h
（2）η= =
W 有=G 物h W 额=G 动h 或 W总 G物h+G动h
W 总=W 有+W 额 G物
=
G物+G动
拉力F、物体上升高度h、
（n 指承担物重的绳子的股数）
物重 G 物、动滑轮重 G 动
W有 f s物 f s物 f
拉力 F、物重 G 物、物体 W 总=Fs η= = = =
W 有=f s 物 ----- W总 F s F ns物 F n
匀速移动时与地面间的 = F ns 物
（n 指承担物重的绳子的股数）
摩擦力 f、物体移动的距
离 s 物、拉力 F 移动的距
离 s
W有 G物h
η= =
W 有=G 物h W 额=f l W 总=Fl W总 Fl
拉力 F、物重 G 物、斜面
长 l、斜面高 h、物体匀
速移动时与斜面间的摩
擦力为 f
说明 滑轮组不计绳重和摩擦
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例 1．如图，用滑轮组提升重物时，重 600N 的物体在 10s 内提升了 lm。已知绳子的拉力为 400N，则此
过程中（ ）
A．做的有用功是 400J
B．绳子自由端被拉下 3m
C．拉力 F 的功率为 80W
D．滑轮组的机械效率是 80%
例 2．如图所示，小明分别用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组，分别将同一物体匀速提高到相同高
度，图中左右滑轮组绳子的自由端移动的距离分别为 s1、s2，机械效率分别为 η1、η2，下列关系正确的是
（忽略绳重及摩擦）（ ）
A．s1＜s2 η1＝η2
B．s1＞s2 η1＜η2
C．s1＜s2 η1＞η2
D．s1＞s2 η1＞η2
例 3．工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面
匀速拉上车厢用时 15s。已知车厢高 1.5m，木板长 3m，货物质量为 60kg，沿斜面所用的拉力为 400N，
g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的总功为 900J
B．工人做的额外功为 300J
C．工人做功的功率为 60W
D．此斜面的机械效率为 80%
例 4．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物 G 提升相
同高度，F1 和 F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力 F1 和 F2做功的功率相同
B．力 F1 和 F2 做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
例 5．如图所示，重 400N 的物体在 30N 的水平拉力 F 的作用下，以 0.1m/s 的速度沿水平地面向左匀速
直线运动了 10s，滑轮组的机械效率为 80%，则在此过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为 3m
B．有用功为 400J
C．拉力 F 的功率为 9W
D．物体与地面间的滑动摩擦力为 72N
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高效提分 源于优学
牛刀小试
1．如图所示，指甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确
的是（ ）
A．一个省力杠杆，两个费力杠杆
B．一个费力杠杆，两个省力杠杆
C．三个都是省力杠杆
D．三个都是费力杠杆
2．在探究“杠杆平衡条件”实验中，杠杆在力 F 作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕 B 点从 a
位置转动到 b 位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力 F 与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小
B．一直变大
C．一直不变
D．先变小后变大
3．如图所示，用滑轮组在 4s 内将重为 160N 的物体匀速提升 2m，若动滑轮重 20N，不计滑轮与轴之间
的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端向上移动了 4m
B．拉力 F 的功率为 90W
C．拉力 F 为 90N
D．滑轮组的机械效率为 80%
4．甲、乙两机械的机械效率分别为 80%、75%，下列说法正确的是（ ）
A．相等的时间甲机械做功多
B．做同样多的功甲机械用的时间少
C．甲机械比乙机械省功
D．做相等的有用功乙机械做的额外功多
5．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计了如图所示的两种方式拉升重物，在相同时间内将同一物体匀速
提升相同高度，拉力分别为 F1和 F2（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．使用动滑轮的机械效率高于使用定滑轮的机械效率
B．使用动滑轮拉力更小，且做功更少
C．使用动滑轮拉力做功的功率大于使用定滑轮拉力做功的功率
D．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下时最省力
6．如图所示，滑轮组将重 50N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度沿水平地面匀速向前拉动了 lm，拉力 F 大小为
10N，滑轮组的机械效率为 80%，下列说法中正确的是（ ）
A．拉力 F 做功的功率为 2W
B．2s 内绳子自由端移动的距离为 0.4m
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初三物理春季课程
C．滑轮组做的有用功为 50J
D．物体 A 受到水平地面的摩擦力为 16N
7．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图：
钩码重 钩码上升 有用功 测力计拉 测力计移动
次数 总功 W 总 /J 机械效率 η
G/N 高度 h/m W 有 /J 力 F/N 距离 s/m
1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.8%
3 4 0.1 1.1 0.5 0.55
（1）第 3 次实验中所做的有用功是______J，机械效率是________。（结果保留一位小数）
（2）由实验数据分析可知，第 1 次实验和第______次实验使用的是相同的滑轮组，且可得结论：使用同
样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越________。
（3）第 3 次实验中动滑轮个数比第 2 次实验多，动滑轮自重增大，使滑轮组所做的额外功_______（选
填“增大”或“减小”），因而由第 2、3 次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。
（4）综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功，额外功_______（选填“增大”或“减小”）。
（5）实验小组内有同学认为增大提升物体的速度也能达到增大机械效率的目的，这种说法是______（选
填“正确”或“错误”）的。
方法突破
1．技巧点拨 1：根据力臂找最小动力的方法
（1）第一步：找最大动力臂，支点和动力作用点的距离（连线）为最大力臂
（2）第二步：做最小动力，①作线：过动力作用点作最大动力臂的垂线。②确定动力方向：使杠杆转动
的方向。
2．技巧点拨 2：提高滑轮组机械效率的方法
（1）减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情
况下工作，以增大有用功在总功中的比例。在滑轮的轮轴中加润滑油，以减小摩擦阻力。或减小滑轮组中
动滑轮的自重等。即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
（2）增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功。
（3）换用最简单的机械。
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高效提分 源于优学
百炼成钢
真题
1．（2020·山东 ）如图所示，在杠杆左端悬挂物体，右端施加
动力 F，杠杆处于平衡状态（忽略杠杆自身重力的影响），下
列说法正确的是（ ）
A．此时杠杆是费力杠杆
B．动力臂是线段 OA
C．杠杆的阻力是物体受到的重力 G
D．保持杠杆位置不变，将动力 F 转至 F1位置，动力变大
2．（2020·山东）如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将 A、B 两物体匀速向上提升，
若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是
（ ）
A．两物体上升的速度相同
B．两种装置的机械效率相等
C．两次提升物体所做的有用功相等
D．两种装置中拉力做功的功率相等
3．（2020·广东）如图所示，湖面上有一艘小船，站在岸上的人通过滑轮
用 100N 的力拉绳子的自由端，在 10s 内小船向岸边匀速移动了 5m，船在水平方向受到的阻力为 160N。
下列说法正确的是（ ）
A．人对船做的有用功为 500J B．人做的总功为 800J
C．人做的有用功的功率为 50W D．滑轮的机械效率为 80%
4．（2020·云南）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮
组。利用该滑轮组提升质量为 27kg 的物体所用的拉力为 100N。物体和绳
子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．拉力的功率为 50W B．滑轮组中动滑轮重 10N
C．该滑轮组的机械效率为 90% D．绳子自由端移动的速度为
0.5 m/s
5．（2020·内蒙古）如图所示，在粗糙水平地面上，用 10N 的力 F 沿水平方
向拉滑轮（不计滑轮重力）木板 B 静止，木块 A 在粗糙木板 B 上水平向左
做匀速直线运动，5s 内木块 A 移动了 0.5m，滑轮组的机械效率为 80% 下列
说法正确的是（ ）
A．木块 A 受到的摩擦力为 5N
B．地面对木板 B 的摩擦力为 4N
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初三物理春季课程
C．5s 内绳子拉力对木板 B 做的功为 2J
D．拉力 F 的功率为 0.5W
6．（2020·西藏）为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲）是某一学习小组
设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙）是物体上升高度 h 随时间 t 变化的关系图象，已
知物体的重力 G=36N，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力 F=20N，求：
(1)0～2s 内，滑轮组所做的有用功；
(2)该滑轮组的机械效率；
(3)0～2s 内，拉力 F 的功率。
7．（2020·辽宁）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石
材。质量为1.8 103kg 的石材放在水平地面上，在拉力 F
的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化
的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材
重的 0.1 倍，滑轮组的机械效率为 75%，滑轮组和绳子的自重不计。（ g 10N/kg）求：
(1)石材受到的阻力；
(2)在石材移动40s 过程中，工人做的有用功；
(3)在石材移动40s 过程中，工人作用在绳子自由端的拉力 F。
8．（2020·浙江）杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图
所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至 O 点提纽处，杆秤恰好水平
平衡，于是小金将此处标为 0 刻度。当秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，
秤砣移到 B 处，恰好能使杆秤水平平衡，测得 OA= 5cm，OB= 10cm。
(1)计算秤砣的质量。_______
(2)小金在 B 处标的刻度应为_______ kg。若图中 OC= 2OB，则 C 处的刻度应为_______ kg。
(3)当秤盘上放一个质量为 2kg 的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡
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高效提分 源于优学
时，其读数____(选填“<” 或“>”)2kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。
模拟题
1．（2020·辽宁）物体在滑轮组的作用下以0.1m / s的速度水平移动了1m。弹簧测力计的示数如图所示，
已知滑轮组的机械效率为75%，下列物理量计算正确的是（ ）
A．弹测力计移动的速度 0.2m/s
B．物体受到的摩擦力为 3.6N
C．滑轮组所做的有用功为 2.7J
D．弹簧测力计拉力的功率为 3.6W
2．（2020·江苏九年级一模）甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，则下 面
说法正确的是（ ）
A．甲所用时间比乙短 B．甲做的功比乙做的功多
C．甲做功比乙做功快 D．甲的机械效率比乙的高
3．（2020·深圳市高级中学）如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间分别将 A、B 物体匀速提升相同高
度，已知物体受到的重力 GA＞GB，滑轮组的机械效率η 甲＜η 乙（忽略绳重和摩擦）．下列判断正确的
是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少
C．甲滑轮组的总功率比乙的小 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
4．（2020·江苏盛泽一中九年级一模）小明用如图所示的滑轮组来提升货物，若重为 720N 的货物匀速提
高 2m 时，滑轮组的机械效率是 80%，不计摩擦及绳重，求
(1)小明做的有用功是多少 J？
(2)小明手拉绳子做的功为多少 J？
(3)若小芳也用此滑轮组来提升 900N 的货物，该滑轮组的机械效率变为多
少？
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5．（2020·广东）如图所示，在 C 点作用方向始终与半径 OC 垂直、大小为 F3的力缓慢转动轮轴时，细绳
不断缠绕于轮轴之上，细绳通过滑轮组拉动 A 物体沿斜面匀速向上运动了 2m，力的 传感器显示对 A 物
体的拉力 F1为 450N。（忽略轮轴摩擦）
（1）拉力 F1做功是多少？
（2）若滑轮组的机械效率为 75%，绳对滑轮组拉力 F2是多少？
（3）若 OB∶OC=1∶4，则 F3的大小为多少？
90区作我数
高效课堂源于优教
第10讲简单机械
考点1
例1.C
例2.C
例3.(1)右，力臂：自重；(2)0.15；(3)一次实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律
(4)能；等于
G
例4.(1)
(2
(3)
考点2
例1.D
例2.B
例3.495：330：2：3
考点3
例1.C
例2.A
例3.B
例4.D
例5.B
牛刀小试
1.A
2.C
3.B
4.D
5.C
6.D
7.(1)0.4:72.7%:(2)高：(3)增大；(4)减小：(5)错误
百炼成钢
真题
1.D2.D3.D4.C5.D
6.(1)7.2J:(2)60%:(3)6W
7.(1)1.8×10N;(2)7.2×103J:(3)800N
8.1kg
2kg 4kg
<
模拟题
1.C2.C
3.D
4.(1)1440:(2)1800:(3)83.3%
5.(1)900J:(2)300N:(3)75N
10

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