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第十二章 简单机械
知识梳理
一、杠杆
1.定义：在力的作用下能绕着_________转动的一根硬棒.
2.五要素：
（1）支点：杠杆可以绕其转动的点 .
（2）动力：使杠杆转动的力 .
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力 .
固定点
（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离 .
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离 .
3.平衡状态：杠杆______或__________.
静止
匀速转动
4.杠杆的平衡条件为__________________________，公式为____________.
5.杠杆类型
（1）省力杠杆：___,___ ,如______,______.
（2）费力杠杆：___,___ ，如________，______.
动力×动力臂阻力×阻力臂
撬棒
铡刀
钓鱼竿
镊子
（3）等臂杠杆：___,___ ，如______，________.
天平
定滑轮
二、滑轮
1.定滑轮
（1）定义：____________的滑轮叫定滑轮.
（2）实质：是一个______杠杆.
（3）提升重物时，___，___ .
（4）特点：可以______________，但不能______.
轴固定不动
等臂
1
1
改变力的方向
省力
2.动滑轮
（1）定义：____________________________叫动滑轮.
（2）实质是_____________________杠杆.
（3）提升重物时，__，___ .
（4）特点：可以______，但不能______________.
轴随被吊物体一起运动的滑轮
动力臂为阻力臂2倍的
2
省力
改变力的方向
3.滑轮组：
（1）定义：________和________的组合叫滑轮组.
（2）滑轮组的省力情况由____________________决定，如果承担总重的
绳子段数为.则__，___ .
定滑轮
动滑轮
承担总重的绳子段数
三、机械效率
1.三类功：
（1）有用功：为完成某项任务必须要做的功.
（2）额外功：使用机械时，并非我们需要，但又__________的功.
（3）总功：有用功和额外功的______.
不得不做
总和
2.机械效率：
（1）定义：有用功跟总功的比值.
（2）公式：_ _______.
（3）规律：机械效率总是______1.
3.提高方法：
（1）______物重.
（2）______动滑轮重.
小于
增加
减小
考点一 杠杆
【例1】 [2022·邵阳] 某天，“生物”和“物理”两
位大师在一起进行体育锻炼.“生物”大师伸出健硕
的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物
体哦（如图）！”“物理”大师竖起大拇指说:“真厉
害!其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆.”以下对于这根杠杆在提起
重物的过程中,分析合理的是( )
典例精析
A.前臂杠杆的支点在肘关节处 B.肱二头肌给桡骨的力 是阻力
C.重物给前臂的力 是动力 D.前臂是一根省力杠杆
[解析] 当屈肘将重物提起时,前臂绕肘关节转动,可看成一个杠杆,支点在肘关节的位置,A正确;肱二头肌对桡骨的力是动力,重物作用在手上产生的力 是阻力,B、C错误;前臂向上屈肘的运动过程中,动力臂小于阻力臂,所以前臂属于费力杠杆,D错误,故选A.
√
1.[2023·自贡] 杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智
慧．如图所示，为杆秤提纽，，秤砣质量 ，不挂
重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡．用它称鱼，当秤砣置于 点
时，杆秤再次水平平衡，此时测得 ，则鱼的质量为( )
B
A. B. C. D.
对点练习
考点二 滑轮
【例2】 [2023·常德] 如图所示小明组装了甲、乙
两种滑轮，用来提升同一物体， （不计
绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升
．下列说法中正确的是( )
D
A.，并向上移动 B.，并向上移动
C.，并向上移动 D.，并向上移动
[解析] 不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方
向，但是可以省一半的力，所以 ，拉力
端移动的距离为 ，A、B错误；不计绳重、轮重
和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力
，拉力端移动的距离为 ，C
错误，D正确，故选D.
2.[2023·自贡] 如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴
在钩码上，手执另一端，分别用力、、 匀速拉起钩
码．忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是( )
D
A.较大 B. 较大
C.较大 D.、、 的大小相等
对点练习
考点三 杠杆滑轮的作图
【例3】 [2023·凉山州] 如图甲是自行车的手闸，其中 部分可视为
一个杠杆，其简化示意图如图乙，为支点， 为阻力，请在图乙中画出：
①作用在点的最小动力及其力臂；②阻力的力臂 .
[答案]
[解析] 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，动力的方向应该垂直向上，过点垂直于向右上作出最小动力的示意图；从支点作阻力作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂 .
3.如图所示,是均匀的轻质杆,在拉力 的作用下,杆处于水平状态，画出
拉力的力臂 .
[答案]
对点练习
考点四 机械效率
【例4】 [2023·广元] 如图所示，某工人利用滑
轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工
点．拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方
向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为
．工人对地面的压强为 ；此
工人的质量为，两个动滑轮的质量共为 ，
绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，取 ．求：
（1）工人的手对绳的拉力大小；
[解析] 工人的重力，由 得，
工人对地面的压力为 ，
由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力 ，由力
的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力
.
（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；
[解析] 两个动滑轮的重力,由图可知，因为不计绳重和绳与滑轮之间摩擦时,所以地面对工件摩擦力为 .
（3）滑轮组在此次工作中的机械效率．
[解析] 滑轮组的机械效率 .
4.工人用如图所示装置在内将质量为 的货物
匀速提升,此过程中拉力的功率为， 取
.求:
（1）有用功;
解：货物的重力为
,
有用功为 .
对点练习
（2）滑轮组的机械效率;
[答案] 拉力做的总功为 ,则滑轮组的
机械效率为 .
（3）若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小为 ,额外功占
总功的 ,工人提升货物的重.
[答案] 由图可知绳子有效股数为 ,
滑轮组的机械效率为 ,因机械效率为
,所以提升物体的重力为
.
强化训练
一、单项选择题
1.[2023·烟台] 筷子发源于中国，是华夏饮食文化的标志之一，如图所
示，使用筷子时虽然费力但省距离，下列工具在使用中也能省距离的是
( )
C
A.用托盘天平称质 量 B.用核桃夹夹核桃 C.用食品 夹夹鸡蛋 D.用撬棒撬物体
2.[2023·随州] 劳动教育越来越重要，许多同学在劳动中获得了愉悦的
体验也掌握了许多劳动技能．小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上
的担子学习挑担技巧．假如一个筐子重一个筐子轻（一头重一头轻），
在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡．请你据劳动
体验结合杠杆平衡知识，判断下列说法中正确的是( )
A.肩膀应该靠近“轻的一头”
B.肩膀应该靠近“重的一头”
C.肩膀应该居于扁担正中间
D.挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”，“闪动”时一定是一个筐子向上运动同时另一个筐子向下运动
√
3.[2023·连云港] 下列关于机械效率的说法中正确的是( )
D
A.越省力的机械，机械效率越高
B.做功越快的机械，机械效率越高
C.所做有用功越多的机械，机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
4.[2022·丽水] 如图是某兴趣小组用轻质杆
制作的杆秤,经测试发现量程偏小,下列操作能
使杆秤量程变大的是( )
D
A.将点向左移 B.将 点向右移
C.换一个质量较小的秤砣 D.将、 点都向左移等长距离
5.[2023·连云港] 如图所示，每个钩码的质量为，在均匀杠杆的 处
挂2个钩码，处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡．在、 两处再各加1个
钩码，那么( )
C
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将 处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
6.[2023·北京] 用如图所示的装置提升重为 的物
体，动滑轮重为．在卷扬机对绳子的拉力 作用
下，物体在内竖直匀速上升了 ．在此过程中，
不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )
D
A.物体上升的速度为 B.滑轮组的有用功为
C.拉力的功率为 D.滑轮组的机械效率为
7.如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略
不计，在物体匀速上升的过程中( )
D
甲
乙
A.图甲省力,机械效率图甲大 B.图甲省力,机械效率一样大
C.图乙省力,机械效率图乙大 D.图乙省力,机械效率一样大
8.[2023·永州] 如图所示，将一个重 的物体从斜面底端匀速直线拉
到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为，在斜面上移动的距离 ，
物体升高的高度 ，则( )
D
A.物体所受的摩擦力 B.物体克服重力做功
C.拉力做功 D.斜面的机械效率
9.如图所示,轻质木杆可以绕点转动,,端挂着重 的
物体,为了使木杆保持水平位置平衡，且物体 对水平地面的压力为
,需要在点施加竖直向下的力 的大小为( )
B
A. B. C. D.
二、双项选择题
10.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图.下列说法中正确
的是( )
CD
A.刀刃很薄可以增大压力
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.甘蔗放在点比 点更易被切断
D.手沿方向用力比沿 方向更省力
11.[2022·达州] 如图所示,小华用滑轮组水平向左匀速拉动物体, 物体
内移动了,且物体与水平地面的摩擦力大小为 ,已知滑轮组
的机械效率为 ,则下列说法中错误的是( )
AD
A.拉力大小为
B.绳子自由端移动的速度为
C.拉力做功的功率为
D.拉力在内对滑轮组做的额外功为
三、作图与填空题
12.[2023·扬州二模] 如图，工人站在地面上用滑轮组向下拉绳子提升重物，请画出滑轮组绳子的绕法．
解：如图所示.
13.[2022·衡阳] 晚饭后,妈妈带着小涛和他2岁的妹妹
到文化活动中心玩跷跷板.如图所示,图中的转轴相当于
杠杆的______,妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大，
支点
远
靠近
跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴____（选填“远” 或“近”）;若妈妈
放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变）, 为了保持跷跷板水平平衡,小涛应
适当______（选填“远离”或“靠近”）转轴.
14.如图所示，人向下拉绳提升重物.已知物体重 ,动滑轮
重,不计绳重及摩擦，将重物匀速提升 ,人需用的拉力
为_____,绳子自由端移动的距离为___ ,人所做的有用功为
_____ .
230
1
200
15.如图所示,小丽用滑轮组拉动重的物体,以 的速度沿水平
地面向左匀速直线运动,所施加的拉力 （忽略绳重和滑轮
重）.若该滑轮组的机械效率为 ,则绳端移动的距离为___ ,滑轮组做
的有用功为_____,地面对物体的摩擦力为_____ .
2
150
150
四、实验探究题
16.[2023·通辽] 如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置
（杠杆刻度均匀，每个钩码重 ）．
（1）挂钩码前，杠杆如图甲所示，此时正确的操作是向____（选填“左”
或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡.
右
（2）接下来，在、 两处挂上如图乙所示的钩码后，杠杆重新在水平位
置平衡，若将 处的钩码拿掉一个，要便杠杆在水平位置再次平衡，则应
将 处所挂钩码向____（选填“左”或“右”）移动___个格.
左
2
（3）某同学用弹簧测力计替代钩码，在 点竖直向下拉，然后将弹簧测
力计绕 点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使
杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“变
大”或“变小”），原因是________________.
变大
动力臂逐渐减小
五、综合题
17.[2023·绥化] 水平桌面上有一个底面积为
的圆柱形容器，容器中水的深度为
．如图所示，用细线将一质量忽略不计的杠杆
悬挂起来，把质量为的物体 用细线悬挂在杠
杆处，再把体积为的物体（不吸水）用细线悬挂在杠杆 处，
当物体浸没在水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡，此时、 两点
到支点的距离分别为、 ．求：
（1）物体 受到的浮力；
解：因为物体浸没在水中，物体
受到的浮力
.
（2）物体 浸没在水中静止时，水对容器底部的压强；
[答案] 物体 浸没在水中后液面上升的高度为
，物体 浸没在水中时容器中水深
，物体 浸没在水中静
止时，水对容器底部的压强
.
（3）细线对物体的拉力及物体 的密度．
[答案] 物体的重力 ，细线对杠杆
的拉力为和，，根据杠杆的平衡条件 ，
得，细线对 的拉力为
，对物体受力分析得 ，
由得物体的质量，物体 的密度
.

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