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(共53张PPT)
第一部分 单元梳理
第十一单元 简单机械
命题点 命题方式 考查热度
杠杆 常出现在填空题、选择题和实验与探究题中。根据杠杆的定义，结合实例考查杠杆的分类和力臂的概念；考查通过实验探究杠杆的平衡条件 _____________________________________________
滑轮 常出现在选择题和计算题中。要求结合实例区分定滑轮与动滑轮，并能分析滑轮组的省力情况 ____________________________________
其他简单机械 常出现在填空题和选择题中。结合功、功率考查利用斜面的做功情况；要求结合生活实例分辨出轮轴
命题点 命题方式 考查热度
机械效率 常出现在计算题中。以简单机械为载体，结合速度、力、功、功率、压强等知识考查力学的综合计算
杠杆的相关知识已经连续考查了五年，属常考考点,再考查的可能性仍然很大；机械效率的复杂计算基本不考。本单元内容在江西省学考物理试卷中所占分值为分。
续表
考点一 杠杆
1.定义：物理学中，把能绕某一固定点转动的硬棒（直棒或曲棒）叫做杠杆。如：跷跷板、撬棒等。
2.分类
省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
图示（设为动力，为动力臂）
力臂 动力臂______阻力臂 动力臂______阻力臂 动力臂______阻力臂
力 ____力 ____力 不省力也不费力
距离 ____距离 ____距离 不省距离也不费距离
应用 羊角锤、铡刀、钢丝钳、动滑轮等 船桨、钓鱼竿、镊子、筷子等 天平、 定滑轮等
大于
小于
等于
省
费
费
省
考点二 滑轮与滑轮组
1.滑轮分类：定滑轮与动滑轮。
2.滑轮特点
（1）定滑轮：不省力，但能改变动力的方向。（实质是个等臂杠杆）
（2）动滑轮：省一半力，但不能改变动力的方向，费距离。（实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆）
（3）滑轮组：使用滑轮组时，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
考点三 机械效率
1.概念：在物理学中，把________________________________叫做机械效率。
2.公式：。
有用功与总功的比值
考点四 斜面与轮轴
1.功的原理：使用机械时，人们所做的功，都__________________不用机械而直接用手所做的功，也就是说使用任何机械都不省功。
2.斜面：（理想状态）。斜面是一种省力机械。斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的__________。（螺丝、盘山公路也是斜面）
3.轮轴：（理想状态）。轮轴的实质是可以连续旋转的杠杆。使用轮轴时，力臂就是对应的轮半径和轴半径。动力作用在轮上省力，作用在轴上费力。
等于（或不小于）
几分之一
判断正误（正确的画“√”，错误的画“×”）
1.阻力臂就是支点到阻力作用点的距离。( )
×
2.动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆的总长。( )
×
3.动力臂越长的杠杆越省力。( )
×
4.在使用杠杆的过程中，不可能既省力又省距离。( )
√
5.使用简单机械可以省功。( )
×
6.动滑轮一定能省一半的力。( )
×
7.机械效率越高的机械越省力。( )
×
8.滑轮组既可以省力又可以改变力的方向。( )
√
9.增大物体被提升的高度，可以提高滑轮组的机械效率。( )
×
10.不管如何改进机械的性能，都不可能使机械效率达到。( )
√
例题1 [2023·广元] 如图所示，杠杆可绕点在竖直平面内转动，，在点悬挂一个的重物，在点施加竖直向上的动力使杠杆水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计）。下列说法正确的是( )
A.在点施加竖直向上的力时，该杠杆是费力杠杆
B.作用在点的力的大小为
C.如果重物的悬挂点向点移动，要使杠杆水平平衡，应变小
D.若将作用于点的力变为图中，要使杠杆水平平衡，应小于
【点拨】判断杠杆类型的方法：比较动力臂和阻力臂的大小。根据杠杆的平衡条件，可以对力和力臂进行计算，也可以对杠杆进行动态分析。
[答案] C
例题2 （多选）如图所示，工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重的物体，所用的拉力为，物体以的速度匀速上升了。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )
CD
A.拉力所做的有用功为
B.拉力的功率为
C.C处天花板受到的拉力为
D.匀速提升重的物体，滑轮组的机械效率为
【点拨】有关滑轮组机械效率、拉力做的总功和有用功的计算，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。
例题3 如图所示，重为的物体在平行于斜面的拉力的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为、高为，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，斜面对物体的摩擦力大小为，关于该过程，下列判断正确的是( )
A.拉力做的有用功为
B.拉力做的总功为
C.斜面对物体的摩擦力大小为
D.斜面的机械效率为
【点拨】斜面上拉力做的有用功，额外功，总功，因为，即，所以摩擦力，机械效率
。
[答案] C
实验 探究杠杆的平衡条件
【提出问题】杠杆平衡与什么因素有关？
【猜想与假设】杠杆平衡与力的大小和力臂的长短有关。
【证据】按右图所示组装好器材，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平并静止，达到平衡状态。
1.在杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力等于两侧钩码所受的重力。
2.设左侧钩码对杠杆施加的力为动力，右侧钩码对杠杆施加的力为阻力；测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂；把、、、的数据填入表格中。
3.改变动力和动力臂的大小，相应调节阻力和阻力臂，再做几次实验，将每次的实验结果填入表格中。
【数据记录表格】
次数 左侧 右侧
动力 动力臂 阻力 阻力臂
1
2
3
【解释】杠杆平衡时，若动力臂大于阻力臂，则动力比阻力小;若动力臂小于阻力臂，则动力比阻力大。每一次实验中动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积。
【得出结论】杠杆的平衡条件：动力×动力臂阻力×阻力臂,即：。
【拓展提升】上式表明，杠杆平衡时，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。
【考查热点】
1.实验前杠杆平衡螺母的调节：左高向____调，右高向____调。应注意的是，实验过程中不能再调节平衡螺母。
左
右
2.调节杠杆在水平位置平衡的目的：
（1）使杠杆重心落在支点上，排除杠杆自重对杠杆平衡产生的影响；
（2）方便读出______。
3.实验表格设计及数据记录。
4.评估实验结论。
5.分析数据，总结杠杆的平衡条件。
6.杠杆类型的判断及生活中杠杆的应用。
力臂
【难点突破】
1.将一端的钩码换成弹簧测力计的好处：可以直接读出力的大小。
2.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时，测力计示数的变化：拉力力臂变小，弹簧测力计示数变大。
3.最小拉力及其力臂的作图：连接支点与作用点，此线段的长度即为最小拉力的力臂，作此线段的垂线（注意方向的判断），垂线方向上的力即为最小拉力。
4.杠杆平衡条件的应用。
（1）为了使杠杆水平平衡，判断钩码的移动位置或两边增减钩码的数量。
（2）杠杆水平平衡时，两边增减钩码或移动钩码的位置后判断杠杆是否平衡（若，则哪边乘积大，杠杆就向哪边下沉）。
（3）计算力或力臂的大小。
（4）杠杆没有提前调平，实验中达到平衡状态时两侧力臂与力的乘积大小比较（没调平时偏高一侧的力臂和力的乘积较大）。
5.对或错误结论的分析。
（1）物理学中，两个量的相加或相减，其单位必须相同，而力与力臂单位不同，不能相加减。
（2）实验次数太少，出现了特殊数据，得出了特殊结论。
计算 机械效率的相关计算
1.三种机械中各类功和机械效率的表达式
杠杆 滑轮组 斜面
有用功
杠杆 滑轮组 斜面
额外功 克服杠杆自重和摩擦所做的功难以直接计算。不计摩擦时，（为杠杆重心上升的高度） 克服动滑轮、绳的自重和摩擦所做的功难以直接计算。不计绳重和摩擦时， 克服摩擦所做的功可以直接计算，
总功
续表
杠杆 滑轮组 斜面
机械效率 （1）竖直： ②不计绳重和摩擦 （2）水平： （1）
（2）
续表
2.解题注意事项
（1）不管哪种机械，总功都等于有用功与额外功之和，即：。
（2）表格中有关杠杆做功的表达式只适用于杠杆提升重物。若不是提升重物，则有：，为使用杠杆时的阻力，为阻力作用点在阻力方向上移动的距离。
（3）表格中有关滑轮组做功的表达式只适用于滑轮组提升物体。若利用滑轮组水平拉动物体，则克服物体与水平面的摩擦所做的功是有用功：；克服滑轮组的摩擦所做的功是额外功，动滑轮的重力无须考虑。
例题 工人用图甲所示的滑轮组提升货物上楼，所用滑轮组的机械效率随被提升货物的重力变化的图像如图乙所示，不计绳重和摩擦。
（1） 若工人用的拉力将货物以的速度匀速提升了，求拉力做功的功率。
解：由图可知，则绳子自由端移动的速度

拉力做功的功率

（2） 当被提升的物体重为时，求工人所用的拉力。
[答案] 由图乙可知，当物重时，滑轮组的机械效率，根据可知，工人所用的拉力

（3） 当滑轮组的机械效率为时，求所提升的货物的重力。
【尝试解答】
[答案] 不计绳重和摩擦，根据可知，动滑轮的重力

不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，则当滑轮组的机械效率为时，所提升货物的重力

【解题思路】（1）根据求出拉力做功的功率，注意：；（2）已知物重和机械效率 ，根据求出工人所用的拉力；（3）当改变了物重时，绳子的拉力和滑轮组的机械效率都会改变，不计绳重和摩擦时，不变的量是，可以先求出，再求滑轮组的机械效率。
1.判断：下面是同学们所画的两种情况下的示意图，请判断他们画得是否正确。
（1） [2018· T18，节选] 作用在杠杆上动力的力臂( )
×
第（1）问图
（2） [2022· T14，节选] 动力的力臂( )
×
第（2）问图
2.[2022·T1] 明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》。如图所示，这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
3.[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，这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
4.[2017·T6，改编] 小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景如图所示，以为支点，作用在点的动力为。请在图中画出作用在点的阻力及动力的力臂的示意图。此时扫帚属于______（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
费力
[答案]
5.[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.
1.生活中常用到各种各样的杠杆。借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒要最省力应该以___为支点；用天平称量物体的质量（如图乙），天平属于______（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
等臂
2.如图所示，滑轮均重，图中物体重。如图甲，用一个定滑轮提起它，要用_____的力；如图乙，用一个动滑轮提起它，要用____的力。（不计绳重及摩擦）
100
60
3.用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为的物体，如图所示。已知水平拉力为，物体受到地面的摩擦力为，物体移
动的距离为，则拉力做的功为_____，机械效率为___。（均用已知量的字母表示）
4.甲、乙两人分别用图甲、乙所示的装置在相同的时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，每个滑轮重小于物重。则甲、乙两人拉绳子的力___，两人做功的效率___。（均填“ ”“ ”或“”）
5.如图所示，现有一个可绕点转动的轻质杠杆，在其中点处挂一重的物体，在处施加竖直向上的拉力，使杠杆在水平位置平衡，则拉力大小为______。若始终保持拉力的方向竖直向上，则在杠杆从水平位置匀速转动到图中虚线位置的过程中，拉力大小将______（填“变大”“变小”或“不变”）。
不变
6.下列杠杆中，正常使用时属于省距离杠杆的是( )
C
A.汽车方向盘 B.羊角锤 C.汽车雨刮器 D.核桃夹
7.下列力臂的画法正确的是( )
A
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
8.如图所示，物体A所受重力为，用滑轮组分别按图甲、乙所示两种方法提升和水平移动物体A。物体A在水平面滑动时受到的摩擦力为，，，物体A在内匀速移动的距离均为。在移动物体A的过程中，下列分析正确的是( )
C
A.两种移动方法所做的总功一样
B.做功与做功快慢相等
C.图甲中滑轮组的机械效率等于图乙中滑轮组的机械效率
D.图甲中动滑轮的重力为
9.（多选）“争创国家卫生城市，建设活力魅力吉安。”吉安市启动了对部分老旧小区改造升级的工程。工人利用滑轮组提升重的建筑材料，如图所示。已知工人对绳子的拉力为，建筑材料在内匀速上升了，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )
BD
A.滑轮组所做的有用功为
B.拉力的功率为
C.滑轮组的机械效率为
D.绳子能承受最大拉力为，则他最多可提起重为的物体
10.如图所示，斜面长、高，固定在水平地面上。一个同学用平行于斜面向上的拉力，在内把重的物体沿斜面从底端运动到顶端。在此过程中，求：
（1） 该同学对物体做的有用功；
解：该同学对物体做的有用功

（2） 该同学对物体做的总功；
[答案] 该同学对物体做的总功

（3） 拉力做功的功率；
[答案] 拉力做功的功率

（4） 物体所受摩擦力的大小；
[答案] 拉力做的额外功

物体受到的摩擦力

（5） 斜面的机械效率。
[答案] 斜面的机械效率

11.小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等。
（1） 杠杆静止时如图甲所示，为了______________，需要调节杠杆在水平位置平衡，此时应将杠杆的平衡螺母向____（填“右”或“左”）调节。
方便测量力臂
右
（2） 在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力，左侧钩码对杠杆施的力为阻力；测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆均在水平位置平衡，得到的实验数据如下表。
次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
…
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是____________。
（3） 本次探究经过多次实验的目的是___（填字母）。
B
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
（4） 如图乙所示，小明换用弹簧测力计在点处竖直向下拉着杠杆，使之保持水平平衡。然后将弹簧测力计从处移到处，使杠杆仍保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将______（填“变大”“变小”或“不变”）。
变大
（5） 小明同学又采用了图丙所示的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与之前得出的杠杆的平衡条件不相符，其可能的原因是____________________________。
杠杆的自重对杠杆平衡有影响
12.（多选）用下图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A，物块A的质量为，棱长为，水的深度为。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为，在水中上升的时间为。物块A与容器底部未紧密接触，水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间的摩擦都忽略不计，，取。下列分析正确的是( )
ACD
A.物块A受到的浮力为
B.物块A露出水面前，拉力的功率为
C.物块A露出水面前，拉力所做的有用功为
D.物块A完全露出水面后，滑轮组的机械效率约为
13.某煤矿中一个从隧道中运矿石的装置的原理图如图所示，用滑轮组拉着重的货车A在内沿水平方向匀速运动，货车受到的摩擦力是车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为。求：（不计绳重和摩擦）
（1） 货车克服摩擦力所做的有用功；
解：货车受到的摩擦力

货车克服摩擦力所做的有用功

（2） 滑轮组绳子自由端的拉力；
[答案] 总功

由图可知，，则绳端移动的距离

滑轮组绳子自由端拉力

（3） 在此过程中滑轮组绳子自由端拉力所做总功的功率；
[答案] 绳子自由端拉力的功率

（4） 动滑轮所受的重力。
[答案] 因为不计绳重和摩擦，所以

则

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