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(共65张PPT)
2024年中考物理总复习课件
第十一单元 简单机械
真题小试
命题点1 简单机械
1.判断：下面是同学们所画的几种情况下的示意图，请判断他们画得是否正确。
（1）（2022·T14，节选）动力 的力臂 ( )
×
（2）（2018·T18，节选）作用在杠杆上动力 的力臂 ( )
×
（3）（2023T13，节选）作用在鱼竿上的阻力及其力臂( )
×
2.（2020·T18，多选）如图所示，将重 的物体匀速拉高 ，在此过程中，
不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以下说法正确的是( )
CD
A.绳子自由端被拉下 B.绳子对地面的拉力为
C.对物体所做的功为 D.横梁受到的拉力为
3.（2019·T14）如图所示，物重为 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不
计机械自重和摩擦），拉力 、 、 、 的大小关系是( )
B
A. B.
C. D.
4.（2023·T8，节选）某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学，参观了世界上先进的
古代排水系统。如图所示，是福寿沟的工作原理简化示意图，其中有一个独特的设
计——“水窗”。当江水水位低于水窗时，城内水通过福寿沟将水窗冲开流入江中，
该水窗类似于______（填简单机械名称）。
杠杆
命题点2 杠杆平衡的条件
5.（2023·T25，节选）如图所示，是小鹰和小华同学用于探究杠杆平衡条件的实验装置。
甲
乙
（1）实验前，小鹰和小华同学发现实验装置如图甲所示，为了使杠杆在水平位置
平衡，他们应将左端的螺母向左调或将右端的螺母向____调。
左
（2）实验中，两位同学在杠杆的左右两侧加挂钩码，如图乙所示，若两人决定只
改变左侧钩码的位置，则向____移动，才能使杠杆在水平位置重新平衡。改变钩码
的个数及位置，并进行多次实验。
右
（3）实验后，两位同学将所得的数据分析处理，最终得到杠杆的平衡条件为
___________。
命题点3 机械效率
6.（2022· T1）明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》。
如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属
于______（填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率 __
（填“ ”“ ”或“ ”）1。
杠杆
7.（2023·T16）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面
搬进车厢省力多了。某同学用 的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量
为 ，斜面长 ，斜面高 ， 。求：
（1）箱子受到的重力；
解：箱子受到的重力
（2）箱子受到的摩擦力；
解：有用功
总功
额外功
箱子受到的摩擦力
（3）斜面的机械效率；
解：斜面的机械效率
（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
解：①减小摩擦力；②减小坡度。
考点攻关
考点一 杠杆
1.杠杆
杠杆 定义 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以
是直的，也可以是弯曲的，如撬棒、汤勺、指甲剪、手推车
等
五要素 ______、______、动力臂、______、阻力臂
平衡条件 表达式：___________
支点
动力
阻力
2.杠杆的分类
类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
力的大小关系
力臂的大小关 系
特点 省力费距离 费力省距离 不省力也不费力；不
省距离也不费距离
应用 撬棒、铡刀、羊角 锤、独轮车、开瓶器 等 船桨、筷子、镊子、 食品夹、钓鱼竿等 托盘天平等
特别提醒：
1.杠杆平衡的调节遵循“左偏右调，右偏左调”的原则。
2.力臂是支点到力的作用线的距离，而不是到力的作用点的距离。
3.力臂的画法
（1）根据题意确定支点。
（2）画好动力作用线和阻力作用线，必要时用虚线将力的作用线延长。
（3）从支点 向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到力的作用线的垂
直距离就是力臂。标出力臂的长短，标上字母 和 分别表示动力臂和阻力臂。
考点二 滑轮（组）
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
实质 ______杠杆 ______杠杆 —
特点 既不省力也不省距离， 但能改变力的方向 省力费距离，但不 能改变力的方向 省力费距离，是否改变力
的方向与绕线方式有关
等臂
省力
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
、 的 关系 ___ _ __________ _ __________
、 的 关系 ___ ____ ____
、 的关系 ____ _____ _____
续表
特别提醒：
在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮（或有几段绳子与
动滑轮相连）， 就等于几。如下图：
考点三 轮轴和斜面
轮 轴 由具有公共转轴的 轮和轴组成，可看 作杠杆的变形 （理想状态下，动力作用在轮上，阻力作用在
轴上， 为轮半径， 为轴半径， ， ___ ，省
力），如：门把手、方向盘、扳手等
斜 面 是一种省力、费距 离的简单机械 （1）同一斜面，倾斜程度越大，拉同一物体越费力，但
机械效率______；
（2）斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的
__________（理想状态）
越高
几分之一
特别提醒：
1.斜面是所有机械中一定省力的机械。动滑轮在考虑动滑轮自重时不一定省力。
2.轮轴中有大轮小轴的叫法。使用过程中转大圈的叫轮，转小圈的叫轴。
3.功的原理：使用任何机械都不省功。内容：人们使用机械时所做的功，都不
会小于直接用手所做的功。
考点四 机械效率
1.四个概念
有用功 使用机械时必须要做的 功 有用功、额外功、总功的关系式：_______
____________
总功 使用机械时所做的所有 的功 额外功 并非我们需要但又不得 不做的功 机械效率 有用功跟总功的比值
特别提醒：
1.机械效率总小于1，通常用百分数表示。
2.提高机械效率最好的办法是减小额外功，如减小机械自重、摩擦等。
3.功率和机械效率的区别
功率 机械效率
物理意义 表示做功的快慢 表示机械性能的好坏
概念 功与做功时间的比 有用功与总功的比值
符号
公式
单位 瓦特 无单位，通常用百分数表示
2.三种简单机械做功和机械效率的比较
杠杆 滑轮组（提重物） 斜面
有用功 额外功 克服杠杆自重、 摩擦力做的功： 克服动滑轮重、绳重、摩擦力 做的功： ; 若不计绳重和摩擦: 克服摩擦力做的
功：
或
总功 杠杆 滑轮组（提重物） 斜面
机械效率 ； 若不计绳重和摩擦，
影响机械效 率的因素 杠杆的自重、转 动轴的摩擦 动滑轮重、绳重、摩擦 摩擦、斜面的倾斜
程度
续表
例题精选
【例题1】 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( )
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
C
【知识链接】判断杠杆的类别有三种方法。
（1）根据动力臂和阻力臂的大小关系判断；
（2）根据使用过程中动力作用点和阻力作用点的移动距离判断；
（3）根据使用目的判断。
【例题2】 如图所示， 为一可绕 点自由转动的轻质
杠杆， 垂直于 ，且 的长度为 ， 的长度
为 ，在 中点 处挂一质量为 的物块，要求在
端点 处施加一个最小的力 ，使杠杆在图示位置平衡，则
力 的力臂应是____ ，最小的力 是___ 。（ 取
）
50
4
【知识链接】1.杠杆可以是直的也可以是弯的，甚至可以是任意形状的，但必
须不易形变（硬棒）。
2.杠杆的支点一定在杠杆上。如果力的作用线通过支点，那么力臂为0。
3.四步法画力臂：一找点，二画线，三作垂线，四标注。
4.最小力问题：将支点与力的作用点用线连接（在力的作用点未知的情况下，
杠杆上离支点最远的点即是最小动力的作用点），该连线为力臂（即最长力臂），
过力的作用点作该连线的垂线，结合实际判断力的大致方向即可作出最小力。
【例题3】 现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物称为“挈”，
将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力
替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下
列说法正确的是( )
图1
图2
A.使用这个滑轮能省力
B.甲拉力的大小等于乙拉力的大小
C.甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D.甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
B
【知识链接】1.滑轮可以看成杠杆的变形:定滑轮实质上是等臂杠杆;动滑轮实质
上是动力臂为阻力臂两倍的杠杆。
2.利用滑轮（组）提升重物只是滑轮（组）应用的一种，当用滑轮（组）在水
平面上拉动物体做匀速直线运动时， （ 是物体与地面间的摩擦力）；
； 。
【例题4】 如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若 ，
盘的半径为 ，轴的直径为 ，不计摩擦阻力，则 _____ 。
门锁的把手相当于一个______（填“省力”或“费力”）轮轴。
200
省力
【知识链接】如果轮轴是由大轮带动小轮转动（即动力作用在大轮上），那么该轮
轴省力；反之，费力。
【例题5】 （2023·重庆）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮
用 的拉力，将 的重物匀速提升 ，用时 。则( )
D
A.重物上升的速度为
B.动滑轮做的有用功为
C.工人的拉力的功率为
D.动滑轮的机械效率为
【知识链接】使用动滑轮做的有用功可用 来计算，拉力做的总功
可用 来计算，又有 ，而物体和绳子自由端的运动是同时的，
所以 ，功率可以利用 来计算。
计算微专题
力学计算六 机械效率的计算
计算公式
解题方法
1.滑轮（组）竖直放置提升物体时的机械效率问题
目的：提升重物——克服物体重力做的功是有用功，公式为 。
方式：力 作用在绳子自由端匀速竖直拉动——拉力 做的功是总功，公式为
。
额外功：（1）若不计动滑轮自重、绳重和摩擦，该机械为理想机械，
；
（2）若不计绳重和摩擦，克服动滑轮自重做的功为额外功，公式为
。
机械效率：（1） （适用于所有情
况）；
（2） （只适用于不计绳重和摩擦的情况）。
注意：①同一滑轮组提升不同物体时， 是不同的，且物体越重， 越大。
②不同滑轮组提升相同物体时， 是不同的，且动滑轮越重， 越小。
③滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。
2.滑轮（组）水平放置拉动物体时的机械效率问题
目的：使物体沿水平方向运动——克服水平面对物体的摩擦力做的功是有用功，
公式为 。
方式：力 作用在绳子自由端匀速水平拉动——拉力 做的功是总功，公式为
。
额外功：克服绳轮摩擦做的功为额外功（这种情况下，通常不计滑轮和绳重）；
若不计绳轮摩擦，该机械为理想机械， 。
机械效率： 。
3.斜面的机械效率问题
目的：提升重物——克服物体重力做的功是有用功，公式为 （ 指
物体在斜面上上升的高度）。
方式：力 作用在物体上匀速直线拉动——拉力 做的功是总功，公式为
。一般情况下，拉力 沿着斜面，则 指的是物体在斜面上通过的长度。
额外功：克服物体与斜面间摩擦做的功，公式为 。
机械效率： 。
4.杠杆的机械效率问题
目的：提升重物——克服物体重力做的功是有用功，公式为 （
为物体上升的高度）。
方式：力 作用在杠杆上拉动——拉力 做的功是总功，公式为 。
额外功：一般是克服杠杆自重和摩擦做的功；若不计摩擦， （
为杠杆重心上升的高度）。
机械效率：（1） （适用于所有情况）；
（2） （只适用于不计摩擦的情况）。
【例题1】 在宜居宜业和美乡村建设中，某施工队正在进行农村基础设施改建，建
筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示，某次搬运过程中，工人在
的时间内，将8袋水泥匀速提起 ，电动机牵引绳子的拉力 为 ，每袋水
泥质量为 。 取 ，求：
甲
乙
（1）拉力 做功的功率；
【解题思路】由图甲可知滑轮组动滑轮绕绳子的段数，知道水泥升高的距离，可先求出绳子自由端移动的距离，又知道拉力，再根据 求出总功，最后根据 得到拉力 做功的功率；
【尝试解答】解：拉力 做的功
拉力 做功的功率
甲
（2）滑轮组的机械效率（精确到 ）；
【解题思路】知道水泥质量，根据 先求出水泥重力，再根据 求出有用功，最后根据机械效率公式求出整个装置的机械效率；
【尝试解答】解：8袋水泥的重力
升降机搬运水泥做的有用功
滑轮组的机械效率
（3）为了一次能提升更多的水泥，物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮
组进行重新设计，如图乙所示。假设升降机足够稳定，电动机输出功率足够大，电
动机牵引绳子的拉力仍为 ，吊篮及动滑轮的总重力为 ，不计绳重和摩
擦，则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥？
【解题思路】由图乙可知滑轮组动滑轮绕绳子的段数，不计绳重和摩擦，先根据 求出水泥的总重力，再由总重力和每袋水泥的重力求出水泥的袋数。
【尝试解答】解：绳子能够拉起物体的总重力
一次能拉起水泥的重力
每袋水泥的重力
一次能提起水泥的袋数 袋 袋
【例题2】 如图所示，甲工人用水平推
力 推动重为 的货物，在水平路
面上匀速移动 至仓库门口 处，用
（1）甲工人做的功；
【尝试解答】解：由 可得甲工人做的功
时 ，此过程中甲工人做功的功率 ；乙工人接着使用滑轮组拉动该货
物在同样的路面上匀速移动 到达指定位置 ，拉力 为 。求：
【解题思路】知道甲工人做功的功率，利用 可求甲工人做的功；
（2）该滑轮组的机械效率。
【解题思路】利用 求出甲工人的推力，由于货物在水平路面上被匀速推动，
所以货物受到的推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，可求出货物受到的摩擦力；
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动 ，由图知， ，拉力端
移动距离 ，滑轮组的机械效率
。
解：由 可得甲工人的推力
因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力和摩擦力是一对平衡力。
货物受到的摩擦力
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动 ，由图知， ，拉力端
移动距离
滑轮组的机械效率
【例题3】 如图甲所示，某大桥长长的引桥可近似看成一个倾角较小的斜面（如图
乙所示），此斜面的长度为 、高度为 。当总重力为 的小汽
车以 的速度在大桥的引桥上匀速上桥时，汽车发动机的功率为 。求：
甲
乙
（1）汽车发动机产生的牵引力 ；
【解题思路】知道汽车上桥的速度、发动机的功率，利用 求汽车发动机产生的牵引力；
【尝试解答】解：由
得汽车发动机产生的牵引力
（2）此引桥斜面的机械效率 ；
【解题思路】利用 求牵引力做的有用功，利用 求牵引力做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
【尝试解答】解：牵引力做的有用功
牵引力做的总功
斜面的机械效率
（3）汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力 （空气阻力忽略不计）。
【解题思路】汽车克服摩擦做的功为额外功，大小等于总功减去有用功，再利用 求汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力。
【尝试解答】解：牵引力做的额外功
由 得汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力
实验微专题
探究实验八 探究杠杆的平衡条件
实验器材 杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。
实验步骤
1.将杠杆中点置于支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。
2.在杠杆的两边分别挂上数量不同的钩码，用 、 表示钩码的拉力，用 、
表示钩码距离悬挂点 的距离（如图所示）。
3.改变钩码的数量和它们距离 点的距离，使杠杆处于
水平静止状态。将各次实验所得的数据填入下表中。
表格设计 实验的数据记录表格：
实验序号 左边 右边 拉力 距离 拉力 距离
1
2
3
实验结论 分析实验数据，可以发现： ，即杠杆平衡时，杠杆的动
力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即杠杆的动力臂是阻力臂的几倍，杠杆的动力 就
是阻力 的几分之一。
实验评估
1.实验器材对实验的影响：选取的杠杆为质地均匀的长条状标尺，并将其中点
作为支点固定在铁架台上，这样可以消除杠杆自身重力对实验的影响。
2.实验前调节杠杆两端的平衡螺母，使其在两端不挂钩码时，保持水平并静止，
达到平衡状态。
3.实验操作中，在杠杆两端挂上数量不等的钩码后，调节钩码的位置，使杠杆
在水平位置平衡，这样可以直接从杠杆上读出力臂值，便于测量力臂的大小。
4.实验中要多次实验，在不同的位置悬挂不同数量的钩码，避免由于数据巧合
得出错误结论，使结论具有普遍性。
交流合作
1.杠杆静止在任意位置时均处于平衡状态，但实验要求其在水平位置静止。
2.实验前调整杠杆在水平位置平衡的方法：调节平衡螺母（与天平的调平方法
相同）。
3. 是错误结论，产生原因可能是实验数据的选取带有一定巧合，
应改变钩码数量或位置多做几次，同时应明确不同物理量不能相加减。
4.想证明“力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离”，
可以让杠杆与其所受的力不垂直，如用弹簧测力计斜着拉杠杆。
【例题】 （2021·江西，改编）【探究名称】探究杠杆的平衡条件
【猜想与假设】
猜想一：动力 动力臂 阻力 阻力臂
猜想二：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
【设计实验与进行实验】（1） 如图甲所示，应将杠杆两端的螺母向____（填“左”
或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
甲
左
（2）如图乙所示，小明同学挂上钩码并调节钩码的位置，
使杠杆水平平衡，记录的数据如表。
实验次数 动力 间距离 阻力 间距离
小明 1 1.0 5 0.5 10
2 1.5 10 1.0 15
3 1.0 10 2.0 5
小红和小明 4 0.8 15 1.0 10
5 1.4 15 1.0 10
（3）改变钩码的______和钩码的位置重复上述实验两次，记录的数据如表。
数量
乙
丙
【分析与论证】 根据小明同学的数据可验证猜想________
（填“一”“二”或“一和二”）是正确的。而小红同学则认为小明
同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离，
具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的______进行实验。
于是，小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验，获
得表中后两组数据。综合分析表中数据可验证猜想____是错
一和二
方向
二
刻度尺
通过以上探究，小明同学真正理解了力臂是支点到____________的距离。
力的作用线
误的。若要验证另一种猜想是否正确，必须添加的测量工具是________。
【补充设问】（1） 把质量分布均匀的杠杆的中点 作为支点，其目的是避免
__________对实验的影响；挂上钩码后，使杠杆在水平位置平衡是为了__________
____。
杠杆自重
便于测量力臂
（2）保持杠杆始终在水平位置平衡，在将弹簧测力计由图丙所示位置逆时针旋转
至竖直向下拉的过程中，弹簧测力计的示数__________。
逐渐变小
丙
（3）如图丁，此时杠杆处于平衡状态，若在杠杆两端钩码下方再各挂一个相同的
钩码，则杠杆将____________（填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）。
丁
戊
顺时针转动
（4）图戊是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改
挂到 点正上方的 点，则此时杠杆左侧作用力的力臂是线段____（填“ ”“ ”
或“ ”），此时杠杆______（填“仍能”或“不能”）保持平衡。
仍能
（5）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是__________________________。
避免偶然性，寻找普遍规律
（6）小明在杠杆左侧挂上钩码（视为阻力），动力由弹簧测力计来提供，如图己
所示，小明先将弹簧测力计在此状态下调零，然后选择点___（填“ ”或“ ”）作为
弹簧测力计作用的位置。不选择另一处的理由是______________________________。
己
没有消除弹簧测力计自重的影响
（7）某同学提出：若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是
实验小组利用图庚所示的装置进行探究，在杠杆 点处挂上2个钩码，用弹簧测力
计在 点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为____ 。
以弹簧测力计的拉力为动力 ，钩码处绳子拉力为阻力 ，多次改变动力作用点
的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时， 总是______（填“大于”“等于”或“小
于”） ，其原因可能是__________________________。
2.3
大于
杠杆自重对杠杆平衡有影响
庚
辛
（8）如果杠杆受到 、 两个阻力，结果会怎样？通过实验，小明得到了
图辛所示的结果，根据该结果可以初步得出这种情况下杠杆的平衡条件为
___________（用 、 、 、 表示）。
谢谢大家

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