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专题13简单机械
中考考点分析 简单机械在中考中一般占2-4分，考查基础性知识，题型主要有填空、选择、作图、实验探究等.考查的知识点主要有：杠杆的分类、力臂的画法、利用杠杆平衡条件进行计算以及应用简单机械解决实际问题.今年中考物理的考查仍会以基础性知识的考查为主，探究性题目及考查学生技能的开放性题目会增多.
【母题1】（真题来源：盐城）如图是小华做“探究杠杆平衡条件”实验时的情形，下列操作能使杠杆在水平位置平衡的是　　
A．增加钩码的个数 B．向左调节平衡螺母
C．向右移动钩码的位置 D．减小弹簧测力计的拉力
【分析】观察如图所示的杠杆，发现左端低右端高，说明左端偏重，要使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件解答。
【解答】解：、增加左侧钩码个数，左侧的力臂不变，力变大，力与力臂的乘积变大，杠杆不会平衡，故错误；
、在实验的过程中，不能通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，故错误；
、将左侧钩码向右移动，左侧的力不变，力臂变小，则左侧力与力臂的乘积变小，会使杠杆平衡，故正确；
、减小弹簧测力计的拉力，右侧的力臂不变，力变小，力与力臂的乘积变小，杠杆不会平衡，故错误。
故选：。
【名师点评】 本题考查了杠杆的平衡条件的实验探究，学生要加强对杠杆的认识。
【母题2】（真题来源：常州）为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是　　
A．
B．
C．
D．
【分析】明确拔草器拔草时杠杆的五要素，然后根据杠杆平衡条件，结合图示分析解答。
【解答】解：如图所示，拔草器相当于一个杠杆，拔草时支点在点，若拔同一植株，则草对拔草器的阻力一定，由杠杆平衡条件可知，阻力臂越小，动力臂越大，动力越小。、、图相比，动力臂相等，图中的阻力臂更小，所以图动力更小；图与图相比，阻力臂相等，图的动力臂更小，所以图动力更小，符合要求的只有图。
故选：。
【名师点评】 此题考查杠杆中最小力的问题，难度不大，熟练掌握杠杆平衡条件是关键。
【解法技巧】 杠杆是否平衡取决于力和力臂的乘积是否相等.法一：比较末状态时力和力臂的乘积是否相等：若相等则继续平衡；若不相等，哪端乘积大，哪端下沉，另一端上升.方法二：直接比较两端力和力臂的乘积的减小量或增加量是否相等而判断.注意：若力臂的关系未知，则可通过杠杆的初始状态的平衡关系来确定.
1．（真题来源：新城区校级模拟）据报道，一位物理老师在动物园内，使用如图所示的装置，用弹簧测力计称出了一头大象的重力。在称象过程中，他首先将铁笼系于槽钢上的点，调节钢梁在水平位置平衡，消除钢梁、铁笼重力对平衡条件的影响。测得，。将大象引入铁笼，在点用弹簧测力计竖直向下拉住钢梁的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得弹簧测力计的示数为，则下列说法错误的是　　
A．该装置是一个省力杠杆
B．当向右移动时，弹簧测力的示数变小
C．这头大象的重力为
D．弹簧测力计竖直向下拉动，拉力做的功为
【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的长短即可得出结论；
（2）应用杠杆的平衡条件可求出大象的重力；
（3）利用求得拉力做的功。
【解答】解：（1）因为动力臂阻力臂，此杠杆为省力杠杆，故正确；
（2）由杠杆的平衡条件可知，当向右移动时，减小，乘积不变，故弹簧测力的示数变大，故错误；
（3）由杠杆的平衡条件可得：，所以，故正确；
（4）弹簧测力计竖直向下拉动时，，故正确。
故选：。
2．（真题来源：龙岩模拟）如图是我国古代科技著作《天工开物》中的汲水工具——桔槔，它前端用绳系一木桶，后端系一质量适当的配重物。木桶盛满水后，为了减小人向上提水时所需的拉力，下列操作可行的是　　
A．将配重远离支点 B．将水桶远离支点
C．将支点远离地面 D．适当地减小配重
【分析】根据杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂判断。
【解答】解：
如下图所示，为支点，配重对杠杆的拉力作用在点，水桶对杠杆的拉力作用在点，且，，人的向上拉力作用在处，
如果杠杆平衡，则有①
木桶盛满水后，水桶的重力不变；
、将配重远离支点时，、和均不变，但变大，根据①式可知，人在处施加的拉力变小，故正确；
、将水桶远离支点，、和均不变，但变大，根据①式可知，人在处施加的拉力变大，故错误；
、将支点远离地面，、、和都不变，所以人的拉力不变，故错误；
、适当地减小配重，、和都不变，减小，根据①式可知，人在处施加的拉力变大，故错误。
故选：。
3．（真题来源：华宁县校级模拟）质量相同的铜块和铝块，挂在杠杆两端，杠杆在水平位置平衡，如图所示。现把铜块和铝块同时浸没于水中，已知，则有　　
A．杠杆仍保持平衡 B．杠杆端会上升
C．杠杆端会上升 D．无法判断杠杆是否平衡
【分析】根据铝块和铜块质量相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铜块、铝块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。
【解答】解：因铝块、铜块的质量相同（重力相同），由杠杆平衡条件可知，两侧力与力臂的乘积相同，并且杠杆为等臂杠杆；
又因为两者的质量相同，且，所以由可知；当同时浸没于水中后，铝块排开水的体积较大，则铝块受到的浮力较大（即托起铝块的力较大），所以铝块一侧上升，铜块一侧将下降，即端将下降，端将上升。
故选：。
【母题1】（真题来源：牡丹江）如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是　　
A．使用此装置可以省功
B．使用轮轴可以省距离
C．上方的滑轮可以改变力的方向
D．绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
【分析】定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；轮轴的实质是可以连续转动的杠杆，可以省力，但费距离；使用任何机械都不省功。
【解答】解：、由功的原理可知，使用任何机械都不省功，所以此装置不能省功，故错误；
、轮轴的轮半径大于轴半径，使用时动力作用在轮上，省力但费距离，故错误；
、由图可知，上方的滑轮属于定滑轮，可以改变力的方向，故正确；
、由图可知，绞车由上方的定滑轮及下面的轮轴组成，没有用到动滑轮，故错误。
故选：。
【名师点评】 本题通过分析绞车的结构特点，了解了简单机械的分析与应用，属基础题，难度不大。
【母题2】（真题来源：广东）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是　　
A． B． C． D．
【分析】由题知，不计摩擦和动滑轮重，先分析所用的是定滑轮、动滑轮还是滑轮组，
若是定滑轮，不省力，；
若是动滑轮，省一半力，；
若是滑轮组，找出拉动动滑轮绳子股数，则。
【解答】解：由题知，不计摩擦和动滑轮重，
、使用的是滑轮组，，。
、使用的是滑轮组，，；
、使用的是定滑轮，；
、使用的是动滑轮，；
由此可知图中最省力，。
故选：。
【名师点评】 本题考查了不计摩擦和动滑轮重时，使用滑轮组省力情况的计算，能确定拉动动滑轮绳子股数（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口。
【解法技巧】 对于滑轮组的绕线作图依据的省力公式是F＝（不计摩擦及滑轮重）。首先确定绳子段数n：n的大小等于绕在动滑轮上绳子的段数，然后根据省力公式来进行绕线。 注意：①每个动滑轮能够承担物重的绳子段数至少是2段，最多是3段，绳子的段数与绳子的起点的关系是“奇动偶定”.即偶数股的绳子的起点在定滑轮的小钩上，而奇数股绳子的起点在动滑轮的小挂钩上.②若用滑轮组沿水平方向拉物体运动，则所承担的力是摩擦阻力f。③)确定好绳子的固定端后,要按照从内到外的顺序绕；用笔画线表示绳子时,注意所画的线要直,并且要与滑轮的边缘相切.
1．（真题来源：新城区校级模拟）中国高铁被誉为中国享誉世界的新四大发明之一。高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为，若某段时间内坠砣串的位置下降了，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是　　
A．滑轮 为定滑轮，相当于等臂杠杆
B．使用滑轮组是为了省功
C．输电线 端受到的拉力为
D．输电线 端向左移动了
【分析】（1）定滑轮是指固定不定的滑轮，它的作用是改变力的方向，不能够省力；动滑轮是指和物体一块运动的滑轮，它能够省一半力，但费距离。
（2）使用任何机械都不能省功；
（3）钢绳上的拉力即为30个坠砣的总重力，由可求得钢绳上的拉力。
如图使用的滑轮组承担端拉力的绳子股数，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，
由，据此求输电线端受到的拉力大小。
（4）坠砣串下降高度，可求输电线端向左移动的距离。
【解答】解：、图中为定滑轮，滑轮为动滑轮，故错误；
、使用任何机械都不能省功，故错误；
、30个坠砣的总重力：，钢绳上的拉力，由图知，使用的滑轮组承担端拉力的绳子股数，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得，则输电线端受到的拉力大小：，故正确；
、图中坠砣挂在钢绳的自由端，且，则坠砣串下降高度，则输电线端向左移动的距离：，故错误。
故选：。
2．（真题来源：安徽模拟）如图所示，重力为的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械的自重和摩擦，则图中所标记的拉力的大小错误的是　　
A．
B．
C．
D．
【分析】不计机械自重和摩擦：
（1）先判断出动力臂和阻力臂关系，再根据杠杆平衡条件得出力和重力的关系；
（2）使用动滑轮，动力作用在轴上，则有；
（3）使用定滑轮，可以改变力的方向，不能省力；
（4）使用滑轮组时，先判断出承担总重绳子的段数，再根据得出力和重力的关系。
【解答】解：不计机械自重和摩擦时：
、第一个图是等臂杠杆，，由杠杆平衡条件可得，故正确；
、第二个图是动滑轮，动力作用在轴上，，故错误；
、使用定滑轮，可以改变力的方向，不能省力，，故正确；
、第四个图是滑轮组，承担总重绳子的段数，，故正确。
故选：。
3．（真题来源：龙岩模拟）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组，分别匀速提升重力为、的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为、，物重，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是　　
A．甲滑轮组的有用功与额外功的比值较大
B．甲、乙滑轮组绳端移动的距离相等
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．拉力一定小于
【分析】在不计摩擦和绳重时，用相同的滑轮组装不同的滑轮组：
（1）已知物重、物体上升高度的大小关系，可利用公式：得到有用功的大小关系；已知动滑轮重、物体上升高度的大小关系，可利用公式：得到额外功的关系以及有用功与额外功的比值大小关系；
（2）根据承担总重绳子的段数判断绳端移动距离的关系；
（3）已知物重、动滑轮重以及动滑轮上绳子股数的大小关系，可利用公式：判断绳端拉力的大小关系。
【解答】解：、据题意可知，物体上升的高度相同，且物重，动滑轮重相同，由公式：、可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的有用功与额外功的比值较大，故正确，错误；
、甲滑轮组有三段绳子承担总重，绳端移动的距离为，乙滑轮组有两段绳子承担总重，绳端移动的距离为，甲、乙滑轮组绳端移动的距离不相等，故错误；
、甲、乙动滑轮上绳子股数分别为3和2，且物重，动滑轮重相同，由公式可知：与的大小关系不能确定，故错误。
故选：。

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