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(共50张PPT)
专题十二　简单机械
考点一　杠杆类型的判断
1.（2023·日照中考）“劳则思，思则善心生”，劳动的过程就是一种学习.某学校劳动教育课堂上，以下劳动场景中，利用了费力杠杆的是（　B　）
B
2. ·模型建构（2023·怀化中考）生活中常用到各种各样的杠杆，有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于 　省力　 杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于 　等臂　 杠杆.（均选填“省力”“费力”或“等臂”）
省力　
等臂　
3.如图是三种类型剪刀的示意图，如果为理发师选择一把理发用的剪刀，你会选择图 　A　 剪刀；如果为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择图 　C　 剪刀，这样选择的目的是省 　力　 .
A　
C　
力　
考点二　杠杆平衡条件及其应用
考向1　静态杠杆
4.（2023·常德中考）如图所示是锅炉保险阀门的示意图.当阀门受到的水蒸气压力超过其安全值时，阀门就会被拉开.若OB＝2m，OA＝0.5m，阀门的底面积S＝2cm2，锅炉内气体压强的安全值p＝6×105Pa（杠杆的重力、摩擦均不计，p0＝1×105Pa），则B所挂重物的重力是（　B　）
A.20N B.25N C.30N D.120N
B
5. （2023·东营中考）《天工开物》中描述了古人应用桔槔汲水的情景.桔槔的结构相当于一个普通的杠杆，如图所示，水桶悬挂点到支点的距离和重物悬挂点到支点的距离之比为1∶2，当水和水桶的总质量为20kg时，杠杆恰好在水平位置平衡，则重物质量为 　10　 kg.（不计杠杆自重）
10　
6.如图所示，轻质杠杆AB的支点为O，在A端悬挂物体甲，质量为10kg；在B端用细线连接物体乙，此时杠杆在水平位置平衡，且AO∶OB＝1∶2，g取10N/kg.求：
（1）物体甲所受重力G甲.
答案　解：（1）物体甲所受重力G甲＝m甲g＝10kg×10N/kg＝100N.
（2）杠杆B端受到细线的拉力FB.
答案　解：（2）物体甲对杠杆的拉力FA＝G甲＝100N，由杠杆的平衡条件得，FA×OA＝FB×OB，解得杠杆B端受到细线的拉力FB＝＝＝50N.
（3）物体乙的质量m乙.
答案　解：（3）物体乙对杠杆的拉力等于物体乙的重力，所以
G乙＝FB＝50N，根据G＝mg知，物体乙的质量m乙＝＝＝5kg.
考向2　动态杠杆
7.（2023·连云港中考）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡.在A、B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A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
C
8. ·新增传统文化素材（2023·宜昌中考）如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起.当巨木太重无法抬起时，下列改进方法可行的是（　D　）
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
D
9.晚饭后，妈妈带着小涛和他两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 　支点　 ，妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴 　远　 （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 　靠近　 （选填“远离”或“靠近”）转轴.
支点　
远　
靠近　
10.如图所示是生活中常见的杆秤示意图.称量时秤杆在水平位置平衡，被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m、0.2m，秤砣的质量为0.1kg，秤杆的质量忽略不计，则被测物体的质量为 　0.4　 kg.若秤砣有缺损，则杆秤所测物体的质量会 　偏大　 （选填“偏大”或“偏小”）.
0.4　
偏大　
11. ·模型建构（2023·泰安中考）画出图中动力F的力臂，并用字母l表示.
答案　如图所示.
考点三　杠杆作图
考向1　力臂作图
12.（2023·岳阳中考）如图是锅炉上的安全阀门示意图.请画出物体A的重力示意图及F的力臂l.
答案　如图所示.
考向2　最小力作图
13. ·模型建构（2023·郴州中考）如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图.
答案　如图所示.
14.（2023·成都中考）植树节当天，学校初二年级开展植树活动.同学们分工合作，小高正在用铁锹铲土.将铁锹视为杠杆，O为支点，请在示意图中画出：
（1）手在A处施加的最小动力F的示意图.
（2）F的力臂l.
答案　如图所示.
15.（2023·南充中考）如图甲是小菁自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙，O为支点，F2为阻力.请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1的示意图及其力臂l1.
答案　如图所示.
考点四　滑轮、滑轮组的特点
16.（2023·自贡中考）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F1、F2、F3匀速拉起钩码.忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法正确的是（　A　）
A.F1、F2、F3的大小相等 B.F1最大
C.F2最大 D.F3最大
第16题图
A
17. ·分类讨论（2023·常德中考）如图所示，小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝200N（不计绳重、滑轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m.下列说法中正确的是（　D　）
A.F甲＝200N，并向上移动4m
B.F甲＝100N，并向上移动2m
C.F乙＝200N，并向上移动1m
D.F乙＝400N，并向上移动1m
第17题图
D
18.为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组.若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　C　）
A.两个滑轮在装置中起的作用相同
B.拉力F的大小是配重G大小的二分之一
C.拉力移动的距离是配重上升距离的两倍
D.将配重提升相同的高度，用该装置与直接提升配重所做的功相等
C
19.如图所示，小芳同学用图中所示的滑轮装置，分别用力竖直匀速提升重210N的物体，不计滑轮重、绳重和摩擦.能改变力的方向的是图 　甲　 ，拉力F丙＝ 　70　 N.
第19题图
甲　
70　
20.如图所示，有人利用该滑轮将G＝100N的物体匀速提升了20cm（不计绳重和摩擦），此过程克服物体重力做的功为 　20　 J；若动滑轮重10N，则F＝ 　210　 N.
第20题图
20　
210　
考点五　斜面的特点
21.下列四个简单机械中，使用时一定省力的是（　B　）
A.杠杆 B.斜面 C.滑轮 D.轮轴
22.如图甲所示是某一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的 　斜面　 ，使用它可以省 　力　 .图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 　乙　 （选填“乙”或“丙”）钉子，为了将它钉进木块，用 　拧　 （选填“敲”或“拧”）的方式更好.
B
斜面　
力　
乙　
拧　
考点六　机械效率的理解
23.采取下列措施，可以增大机械效率的是（　C　）
A.有用功一定，增大总功 B.总功一定，增大额外功
C.有用功一定，减小额外功 D.额外功一定，减小总功
24.（2023·连云港中考）下列关于机械效率的说法正确的是（　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
C
D
25.小华通过走楼梯的方式将一大包衣服搬到五楼，有两种方法：一是把所有衣服一次搬到五楼；二是先将部分衣服搬到五楼，再搬剩下的衣服.假设她上楼的速度相同，则：
（1）第一种方法的上楼功率 　大于　 （选填“大于”“小于”或“等于”，下同）第二种方法的上楼功率.
（2）第一种方法的机械效率 　大于　 第二种方法的机械效率.
大于　
大于　
考点七　机械效率的相关计算
考向1　滑轮、滑轮组的机械效率
26.（2023·鄂州中考）小刚用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.5m，已知动滑轮重2N，不计绳重和摩擦.下列说法正确的是（　D　）
A.拉力F为5N
B.有用功为10J
C.绳子自由端移动的距离为1.5m
D.该滑轮组的机械效率为83.3％
D
27.（2023·衡阳中考）用如图所示的电动起重机将6 000N的重物匀速提升了4m，电动机的功率为5 000W，此过程用时10s.下列说法正确的是（　C　）
A.起重机对重物做的有用功是2×104J
B.起重机的电动机做的总功是6×104J
C.起重机的机械效率是48％
D.若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变小
C
28.（2023·郴州中考）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F＝2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是 　10　 J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为 　3　 J.
10　
3　
29.如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦.求：
（1）拉力F.
答案　解：（1）由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，则拉力F＝（G物＋G动）＝×（500N＋100N）＝200N.
（2）拉力的功率.
答案　解：（2）拉力端移动的距离s＝3h＝3×6m＝18m，拉力做的功W总＝Fs＝200N×18m＝3600J，拉力做功的功率P＝＝＝120W.
（3）滑轮组的机械效率（计算结果精确至0.1％）.
答案　解：（3）滑轮组对重物做的功W有＝Gh＝500N×6m＝3000J；滑轮组的机械效率η＝＝≈83.3％.
30.（2023·广元中考）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300cm2，工人对地面的压强为2.0×104Pa；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg.求：
（1）工人的手对绳的拉力大小.
答案　解：（1）工人的重力G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，由p＝可知，工人对地面的压力F压＝pS＝2.0×104Pa×300×10－4m2＝600N，由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力F支＝F压＝600N，由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力F＝G－F支＝700N－600N＝100N.
（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小.
答案　解：（2）两个动滑轮的重力G动＝m动g＝10kg×10N/kg＝100N，由图可知n＝4，因为不计绳重、绳与滑轮之间的摩擦时F＝（f＋G动），所以地面对工件摩擦力f＝nF－G动＝4×100N－100N＝300N.
（3）滑轮组在此次工作中的机械效率.
答案　解：（3）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝＝75％.
考向2　斜面的机械效率
31.（2023·永州中考）如图所示，将一个重9.0N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3.6N，在斜面上移动的距离s＝1.2m，物体升高的高度h＝0.3m，则（　D　）
A.物体所受的摩擦力为3.6N B.物体克服重力做功为4.32J
C.拉力做功为2.7J D.斜面的机械效率为62.5％
第31题图
D
32.（2023·内江中考）如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端.若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是 　75　 ％，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是 　2　 s.
第32题图
75　
2　
33.（2023·安徽中考）如图所示，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N.求此过程中：
（1）做的有用功.
答案　解：（1）此过程中做的有用功W有＝Gh＝6N×0.3m＝1.8J.
（2）该装置的机械效率.
答案　解：（2）弹簧测力计的示数大小即为拉力大小，拉力做的总功W总＝Fs＝4N×0.6m＝2.4J，该装置的机械效率η＝＝＝75％.
考向3　其他工程机械的机械效率
34.小明设计了如图所示的自动抽水机.打水高度共6m，皮带上每1m挂着一个可不计质量、容积为0.001m3的小桶.流水冲击叶片带动皮带以0.1m/s的速度运动.（g取10N/kg）
（1）若打水时每个小桶装满水，从静止开始工作1min能打多少千克的水？
答案　解：（1）小桶1min运动的路程s＝vt＝0.1m/s×1×60s＝6m，1桶水的质量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.001m3＝1kg，打水高度共6m，则1min能打水的桶数为＝6，从静止开始工作1min能打水的质量m'＝6×1kg＝6kg.
（2）经工程师测算，流水对叶片的功率为20W时，恰能使该抽水机以0.1m/s的速度打水，则此抽水机的机械效率是多少？
答案　解：（2）正常工作时，有6个桶装满水，则总重力G＝6mg＝6×1kg×10N/kg＝60N，打水功率P1＝Gv＝60N×0.1m/s＝6W，此抽水机的机械效率η＝＝＝＝＝30％.
35.我国自主设计制造的半潜式钻井平台“蓝鲸2号”长117m、宽92.7m、高118m，最大作业水深为3 658m，最大钻井深度为15 250m，总质量约为4.4万吨，可抵御15级以上的飓风，可在全球95％的海域作业.求：（ρ海水＝1.05×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）平台在海面上漂浮时受到的浮力.
答案　解：（1）平台在海面上漂浮时受到的浮力F浮＝G＝mg＝4.4×104×103kg×10N/kg＝4.4×108N.
（2）油管位于海面下3 000m深处时1cm2受到的压力.
答案　解：（2）油管位于海面下3000m深处受到的海水压强p＝ρ海水gh＝1.05×103kg/m3×10N/kg×3000m＝3.15×107Pa，1cm2受到的压力F＝pS＝3.15×107Pa×1×10－4m2＝3.15×103N.
（3）平台上一台10kW的起重机将质量为900kg的橡皮艇吊上30m高的平台需要0.5min，计算此时起重机的工作效率.
答案　解：（3）将质量为900kg的橡皮艇吊上30m高的平台做的有用功W有＝G艇h＝m艇gh＝900kg×10N/kg×30m＝2.7×105J，总功W总＝Pt＝10×103W×0.5×60s＝3×105J，起重机的工作效率η＝＝＝90％.
考点八　滑轮组绕线作图
36. ·模型构建（2023·金昌中考）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组.
第36题图
答案　如图所示.
37.一位同学站在地上，要利用如图所示的滑轮组匀速提升重物，已知物重1000N，而绳子最多只能承受400N的拉力.请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法.
第37题图
答案　如图所示.
考点九　探究杠杆的平衡条件
38.（2023·济宁中考）利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件.
（1）调节螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，其目的是方便测量 　力臂　 .
力臂　
（2）为探究杠杆的平衡条件，小明设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是 　方案二　 .
实验次数 方案一 方案二 F1/N l1/cm F2/N l2/cm F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 3 3 3 5
2 2 2 4 3
3 1 1 2 5
方案二　
（3）如图乙所示，在A处挂3个钩码，则应在B处挂 　2　 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡.
2　
（4）杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用，是我国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成.如图丙所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较 　近　 （选填“近”或“远”）的提纽.
近　
考点十　测量滑轮组的机械效率
39.（2023·怀化中考）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如下表所示.
次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7％
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4％
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1％
（1）实验中应尽量竖直向上 　匀速　 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计.
匀速　
（2）计算出第3组实验的有用功是 　0.4　 J，机械效率是 　74.1％　 （结果精确到0.1％）.
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 　越高　 （选填“越高”“越低”或“不变”）；分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 　无关　 （选填“有关”或“无关”）.
0.4　
74.1％　
越高　
无关　
考点十一　测量斜面的机械效率
40.如图甲所示，小明乘坐汽车沿盘山公路上山，发现汽车爬坡的困难程度受坡度大小影响；如图乙所示，小明看到工人利用斜面搬运货物时，人的作用力受斜面的粗糙程度影响，为此，小明想探究斜面的机械效率与哪些因素有关.他猜想，斜面的机械效率可能与：
猜想1：斜面的倾斜程度有关.
猜想2：斜面的粗糙程度有关.
猜想3：斜面的长度有关.
小明设计了如图丙所示的实验方案并进行探究.下表是他记录的实验数据，表中1、3两次实验所用斜面粗糙程度相同，每次实验物体在斜面上都做匀速直线运动.
实验次数 斜面的倾角 斜面的粗糙程度 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η/％
1 37° 粗糙 2 0.6 1.7 1
2 37° 较光滑 2 0.6 1.4 1 85.7
3 45° 粗糙 2 0.6 1.8 0.85 78.4
（1）除如图丙所示的器材外，还需要的实验器材有 　刻度尺　 ；请你在表中的空格处填上适当的数据： 　70.6　 .
（2）对比1、2两次实验数据，可以验证猜想 　2　 （填序号）；对比1、3两次实验数据，可以得出结论： 　在其他条件相同时，斜面的机械效率的大小与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越大　 ；1、3两次实验物体与斜面间的摩擦力大小 　不相等　 （选填“相等”或“不相等”）.
刻度尺　
70.6　
2　
在其他条件相同时，斜面的机械效率的大小与斜面的倾斜
程度有关，倾斜程度越大，机械效率越大　
不相等　
（3）小明找来一张三角形的纸，可以模拟钻头的形状，展开这张纸发现，原来是一个斜面（如图丁）.根据 　1、3　 （填序号）两次实验数据得出的结论，可推测图丁中钻头 　B　 （选填“A”或“B”）更省力.
1、3　
B　

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