资源简介

第十章　简单机械
■知识点一　杠杆
1.杠杆的五要素
定义 一根在力的作用下绕着固定点O转动的硬棒叫作杠杆
图示
支点(O) 杠杆可以绕其转动的
动力(F1) 使杠杆转动的力
阻力(F2) 杠杆转动的力
动力臂(l1) 从支点到 的距离
阻力臂(l2) 从支点到 的距离
2.杠杆的平衡条件
杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力作用下 或 时，我们称为杠杆平衡
杠杆的平衡条件
3.杠杆的分类
名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂关系 l1 l2 l1 l2 l1 l2
力的关系 F1 F2 F1 F2 F1 F2
特点 省力， 距离 费力， 距离 不省力，不省距离
举例 、起子等 、镊子、 钓鱼竿等 、定滑轮等
判断杠杆的省、费力情况：
(1)对于熟悉的物体：可根据工具的实际用途是为了省力还是省距离来判断。
(2)对于不熟悉的物体：首先通过观察实物，确定支点的位置，判断出动力臂与阻力臂的大小关系，进而确定杠杆的类型(动力臂＞阻力臂，为省力杠杆；动力臂＜阻力臂，为费力杠杆；动力臂＝阻力臂，为等臂杠杆)。
▼[练对点一]
1.新考法·科技原理如图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆。为方便提水，它是按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。图乙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 (选填“①”或“②”)。
■知识点二　杆秤
4.简易杆秤
定义 杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘、提纽等组成。
图示
原理 杠杆的平衡条件
使用方法 称量时将被称物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量
特点 秤杆刻度均匀、距离提纽处越 ，刻度越大
▼[练对点二]
2.(2025·兰州模拟)同学们模仿中药房的戮子制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆处于水平平衡；称量时，如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)；若将提纽移到O点左侧(未达A点)可以 (选填“增大”或“减小”)杆秤的测量范围。
■知识点三　滑轮
5.定滑轮和动滑轮
类型 定滑轮 动滑轮
图示
定义 使用时滑轮轴 在使用中轴随物体一起运动的滑轮
实质 杠杆 动力臂是阻力臂2倍的杠杆
特点 不省力，但可以改变力的方向，F＝ 能够省一半力，但不能改变力的方向，F＝ (不计摩擦、绳重和动滑轮重)
距离 关系 s＝ s＝
6.滑轮组
定义 把定滑轮和动滑轮组合在一起就构成了滑轮组。较复杂的滑轮组还可以由多个定滑轮和多个动滑轮组合而成
图示
特点 滑轮组既可 ，又可改变 ，但是要费距离
省力 情况 (1)在不计摩擦和滑轮重的情况下，加在绳子自由端的力F与物重G的关系是F＝ G； (2)如果不考虑摩擦，而动滑轮的重力不能忽略，则加在绳子自由端的力F与物重G及滑轮重G'之间的关系是F＝ ； (3)绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h之间的关系为s＝ h(n为承担物重的绳子段数)
7.其他简单机械
(1)斜面：斜面是一种省力、 的简单机械。如盘山公路。
(2)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可以省力。如门把手、方向盘。
温馨提示：使用任何机械都不能省功。
▼[练对点三]
3.如图所示为铁路输电线的牵引装置原理图，采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧，以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为6 000 N的坠砣，输电线的一端P点与B滑轮相连被张紧。若某段时间内坠砣竖直上升了10 cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，下列说法正确的是 (　 　)
A.B滑轮是定滑轮
B.A滑轮是动滑轮
C.输电线P端受到的拉力为3 000 N
D.输电线P点向右移动了5 cm
■知识点四　机械效率
8.三种功
有用功W有 完成某项任务时，我们需要的、有价值的功
额外功W额 完成某项任务时，无实用价值而又不得不做的功
总功W总 有用功与额外功之和，即W总＝
9.机械效率
定义 跟 的比值叫作机械效率
公式
物理 意义 机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，表示机械做的有用功占它所做的总功的比例越 ，这个机械的性能越好，反之则性能越差
特点 由于有用功总小于总功，故机械效率总
提高 方法 (1)滑轮组：增大物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦 (2)斜面：增大斜面倾斜程度、减小摩擦
几种常见简单机械的机械效率
机械类型 图示 机械效率
杠杆 η＝＝
机械类型 图示 机械效率
滑 轮 组 竖直匀速 提升物体 η＝＝(s＝nh) η＝(不计绳重和摩擦)
水平匀速 拉动物体 η＝＝(s＝ns物)
斜面 η＝＝，η＝
▼[练对点四]
4.(2025·甘谷县模拟)下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是 (　 　)
A.做功多的机械，功率一定大
B.功率大的机械，做功一定快
C.做功快的机械，机械效率一定高
D.做有用功多的机械，机械效率一定高
5.如图所示，用拉力F把重为G的物体沿高为h、长为L的粗糙斜面以速度v由底端匀速拉到顶端的过程中，下列说法正确的是(　 　)
A.物体由底端运动到顶端的时间为
B.拉力的功率为
C.斜面的机械效率为
D.物体所受的摩擦力为
1.正确画出杠杆上各力的力臂：
首先要明确力臂的概念——力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。再按照下述步骤完成即可。
(1)首先在杠杆的示意图上确定支点O；
(2)画出动力作用线及阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长(或反向延长)；
(3)再过支点O作力的作用线的垂线，则从支点O到垂足的距离就是力臂，力臂用实线加双箭头标识，或用虚线表示，并用大括号勾出，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。
2.杠杆最小力的作图步骤：
(1)定点：在杠杆上找出距支点最远的点，即动力作用点；
(2)连线：连接动力作用点与支点，该线段就是动力臂；
(3)画力：过动力作用点作动力臂的垂线(标垂足)；
(4)定向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向，并标上字母
3.确定绳子段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数与动滑轮相接触的绳子段数就是承担重物的绳子段数。
4.计算有用功、额外功和总功的方法
(1)总功的计算方法：①定义法W总＝Fs；②W总＝W有＋W额；③公式法W总＝或W总＝；
(2)有用功的计算方法：①定义法W有＝Gh；
②W有＝W总－W额；③公式法W有＝W总η；
(3)额外功的计算方法：①定义法W额＝G额h，W额＝f额s；②W额＝W总－W有；③公式法W额＝W总(1－η)。
1.①认为支点到力的作用点之间的距离是力臂(应该是过支点作力的作用线的垂线，支点到垂足之间的距离)；②不会利用杠杆平衡条件求最小动力(要想所用的动力最小，动力臂就应该最长，即在杠杆上找到距支点最远的点，再连接该点与支点作为最长的动力臂)；③判断滑轮组承担重物的绳子段数易出错(只看与动滑轮接触的绳子有几段，就有几段绳子承担重物)；④判断拉力移动的距离s和物体移动距离h的关系易出错(确定了绳子的段数n，则s＝nh)。
2.①不能正确区分有用功和额外功(为了达到目的所做的功是有用功，对人们没有用但又不得不做的功是额外功)；②不能正确区分机械效率与功率(功率表示机械做功的快慢，功率大表示机械做功快；机械效率表示机械对总功利用率的高低，效率高表示机械对总功的利用率高)；③认为机械的机械效率固定不变(滑轮组的机械效率跟动滑轮的重力、绳与滑轮间的摩擦、提升物体的重力有关)。
典例　(2025·凉州区校级一模)图中运动员双手以单杠为轴心做圆周运动，画出他在B
点时所受重力G的力臂。
实验一　探究杠杆的平衡条件
【命题点】
1.杠杆平衡的调节(左高左调，右高右调)
2.让支点处于杠杆中央的目的(避免杠杆自重对实验的影响)
3.调节杠杆在水平位置平衡的目的(方便读出杠杆的力臂)
4.弹簧测力计的使用和读数(拉动方向：沿竖直方向)
5.将一端的钩码换成弹簧测力计的好处(能直接测出拉力的大小，实验操作更方便)
6.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，弹簧测力计的示数变化(示数变大，因为拉力的力臂变小了)
7.杠杆力臂作图
8.分析数据，总结平衡条件
9.利用杠杆平衡条件重新调节杠杆平衡
10.根据杠杆平衡条件(F1l1＝F2l2)分析计算(在杠杆平衡时，两边增减钩码后判断杠杆是否平衡以及杠杆再次平衡的条件)
11.测量多组数据的目的(避免偶然性，使得出的结论更具有普遍性)
例1　(2025·历城区模拟)同学们用杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的若干钩码探究“杠杆的平衡条件”。
(1)调节杠杆水平平衡后，第一组同学按图甲进行实验，第二组同学按图乙进行实验，你认为第 (选填“一”或“二”)组实验更方便，理由是 。
(2)如图丙所示，小刚调节杠杆在水平位置平衡。然后在B点下方加挂一些钩码，若仍要保持杠杆在水平位置平衡，需要用弹簧测力计A点施加一个竖直 (选填“向上”或“向下”)的动力。
(3)保持所挂钩码位置不变，不断改变弹簧测力计的作用点，每次都使得杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计施加的动力F与其力臂l1的图像如图丁所示。由图像可知，各个数据点与两坐标轴所围成的矩形的面积(如图丁中阴影部分)是 (选填“相等”或“不等”)的，由此可以得到结论是 。
(4)实验结束后，小刚想到一个新问题：在生活中，杠杆是有自重的，当支点不在杠杆的中点时，杠杆也会平衡。如图戊所示，已知弹簧测力计的示数为2 N，杠杆恰好平衡，则杠杆自身受到的重力为 N。
(5)挂钩码前图中杠杆左高右低，此时应向 调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
(6)将图丙杠杆左侧B点处的钩码增加到4个，在A点处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，发现超过了弹簧测力计的测量范围，在不更换弹簧测力计的条件下，接下来正确的操作是 (写出一条即可)。
实验二　测量滑轮组的机械效率
【命题点】
1.测量工具(弹簧测力计和刻度尺)
2.弹簧测力计应匀速拉动绳子(保证拉力大小等于弹簧测力计的示数)
3.滑轮组的绕线方法(n为奇数，绳子绕线从动滑轮开始；n为偶数，绳子绕线从定滑轮开始)
4.判断承担重物绳子段数的方法(n＝)
5.滑轮组有用功的计算方法(W有＝Gh)
6.滑轮组总功的计算方法(W总＝Fs)
7.滑轮组机械效率的计算方法(η＝＝)
8.拉力做功功率的计算(P＝＝＝Fv)
9.影响滑轮组机械效率大小的因素(物体的重力、机械间的摩擦力、动滑轮的重力)
10.控制变量法的应用
(1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系(控制滑轮组的绕线方式和动滑轮的数量相同，改变滑轮组所吊钩码的数量)；
(2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系(控制滑轮组所吊钩码的数量和滑轮组的绕线方式相同，用重力不同的动滑轮进行实验)
11.提高滑轮组机械效率的方法(增大物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦)
12.数据分析与结论的总结
13.实验分析与评估
例2　在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，
小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。
实验 序号 物重 G/N 物体上升 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效 率η
1 1 0.2 0.7 0.4 71.4％
2 2 0.2 1.3 0.4 76.9％
3 3 0.2 1.8 0.4 83.3％
(1)小雨是用图中的 (选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的。
(2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和 。
(3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是 (选填字母)。
(4)小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法是 (选填“正确”或“错误”)的，如果这样做，测得的机械效率将 (选填“偏大”“偏小”或“更准确”)。
(5)想要提升滑轮组的机械效率，还可以使用的方法是 。
A.减小动滑轮的质量
B.减小定滑轮的质量
C.增大物体上升的高度
考点一　杠杆类型判断
1.(2025·省卷)小宏给爷爷剪指甲时发现，指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹，这是为了增大 力；指甲剪的结构简图如图所示，其中OBD为 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
2.(2024·省卷)用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在 (选填“A”“B”或“C”)点更容易拧动螺丝，原因是 。
3.(2023·省卷)如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择 (选填“A”“B”或“C”)剪刀，这样选择的目的是 (选填“省力”“省距离”或“省功”)。
4.(2022·省卷)如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的 (选填“杠杆”“滑轮”或“斜面”)；属于 (选填“省力”“费力”或“省功”)机械。
5.(2021·省卷)如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把 点看作支点，此时核桃夹可看作 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
考点二　滑轮组与杠杆作图
6.(2024·临夏州)俯卧撑是一种健身运动，能够锻炼上肢、腰部及腹部的肌肉，是简单易行却十分有效的力量训练手段，如图是某同学做俯卧撑的示意图。此过程中，他的身体可视为杠杆，O点为支点，A点为重心，请画出重力对应的力臂l。
7.(2023·省卷)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7题图　　　
8.(2022·省卷)如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
第8题图
考点三　杠杆平衡条件及应用
9.(2023·兰州)建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA∶OB＝3∶1，物体的重力为1 600 N，与地面的接触面积为400 cm2，此时物体对水平地面的压强为2.5×104 Pa。若工人的重力为700 N，则工人对地面的压力为 N，工人最多能拉起 N的重物(杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计)。
考点四　滑轮及滑轮组的特点
10.(2021·兰州B卷)用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40 N的物体在10 s内匀速竖直上升了2 m，已知动滑轮重为8 N，忽略绳重与摩擦。下列说法正确的是 (　 　)
A.电动机对绳的拉力为12 N
B.绳子自由端的移动速度为0.2 m/s
C.滑轮组的机械效率为80％
D.有用功的功率为8 W
11.(2024·省卷)将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。(不计绳重 、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
12.(2024·临夏州)如图是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮，其作用是可以改变力的 ，但不能省力。
13.(2022·兰州)小聪同学利用如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 。
(2)在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向 拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为 (选填“A”“B”或“C”)点。
考点五　机械效率的相关计算
14.(2025·兰州)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图线a、b所示。已知物体的质量为0.5 kg，动滑轮的质量为0.1 kg，绳子自由端的拉力F为2.5 N，g取10 N/kg。则在0～5 s的时间内，下列说法正确的是 (　 　)
A.绳子自由端移动的速度为0.02 m/s
B.滑轮组的有用功为0.5 J
C.拉力F的功率为0.05 W
D.滑轮组的机械效率为83.3％
15.(2024·兰州)如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是 (　 　)
A.拉力F大小为400 N
B.拉力F的功率为1 250 W
C.克服动滑轮重力做功2 000 J
D.滑轮组的机械效率约为83.3％
16.(2022·兰州)如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是 (　 　)
A.利用此装置既可以省力，也可以省功
B.物体受到的摩擦力为50 N
C.对物体所做的有用功为500 J
D.该斜面的机械效率为80％
1.在科技文化节中，小涛同学制作了如图所示的机械装置。轻质细杆AB长为1 m，他将金属筐系于细杆上的B端，测得OB＝10 cm，当悬吊点移至O点时，在A端用弹簧测力计竖直向下拉细杆，杆在水平位置静止时弹簧测力计示数为1 N。称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住轻杆的A端，使之再次在水平位置平衡。下列说法正确的是 (　 　)
A.金属筐质量为1 kg
B.当重物的质量为10 kg时，弹簧测力计示数为11 N
C.若悬吊点向O点左侧移动，为使细杆在水平位置平衡，应减小A处弹簧测力计拉力
D.装置中用0.9 kg秤砣替换弹簧测力计制成杆秤，杆秤0刻度线应在O点左侧10 cm处
2.利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则 (　 　)
A.力F1做功的功率小
B.甲、乙两个滑轮组的额外功相同
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
3.某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图所示。已知物体重为900 N，竖直向下的拉力F＝500 N，则装置的机械效率为 ；若改为提升800 N的物体，则装置的机械效率 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
4.如图甲所示，A、B是两个完全相同的物体，小明同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J。拉B物体的斜面的机械效率为 。第十章　简单机械
@知识清单
■知识点一　杠杆
1.杠杆的五要素
定义 一根在力的作用下绕着固定点O转动的硬棒叫作杠杆
图示
支点(O) 杠杆可以绕其转动的　点　
动力(F1) 使杠杆转动的力
阻力(F2) 　阻碍　杠杆转动的力
动力臂(l1) 从支点到　动力作用线　的距离
阻力臂(l2) 从支点到　阻力作用线　的距离
2.杠杆的平衡条件
杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力作用下　静止　或　匀速转动　时，我们称为杠杆平衡
杠杆的平衡条件 　动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1l1＝F2l2)　
3.杠杆的分类
名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂关系 l1　＞　l2 l1　＜　l2 l1　＝　l2
力的关系 F1　＜　F2 F1　＞　F2 F1　＝　F2
特点 省力，　费　距离 费力，　省　距离 不省力，不省距离
举例 　铡刀　、起子等 　筷子　、镊子、 钓鱼竿等 　天平　、定滑轮等
判断杠杆的省、费力情况：
(1)对于熟悉的物体：可根据工具的实际用途是为了省力还是省距离来判断。
(2)对于不熟悉的物体：首先通过观察实物，确定支点的位置，判断出动力臂与阻力臂的大小关系，进而确定杠杆的类型(动力臂＞阻力臂，为省力杠杆；动力臂＜阻力臂，为费力杠杆；动力臂＝阻力臂，为等臂杠杆)。
▼[练对点一]
1.新考法·科技原理如图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆。为方便提水，它是按照　省力　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。图乙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用　①　(选填“①”或“②”)。
■知识点二　杆秤
4.简易杆秤
定义 杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘、提纽等组成。
图示
原理 杠杆的平衡条件
使用方法 称量时将被称物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量
特点 秤杆刻度均匀、距离提纽处越　远　，刻度越大
▼[练对点二]
2.(2025·兰州模拟)同学们模仿中药房的戮子制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆处于水平平衡；称量时，如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量　偏大　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；若将提纽移到O点左侧(未达A点)可以　增大　(选填“增大”或“减小”)杆秤的测量范围。
■知识点三　滑轮
5.定滑轮和动滑轮
类型 定滑轮 动滑轮
图示
定义 使用时滑轮轴　固定不动　 在使用中轴随物体一起运动的滑轮
实质 　等臂　杠杆 动力臂是阻力臂2倍的杠杆
特点 不省力，但可以改变力的方向，F＝　G　 能够省一半力，但不能改变力的方向，F＝　G　(不计摩擦、绳重和动滑轮重)
距离 关系 s＝　h　 s＝　2h　
6.滑轮组
定义 把定滑轮和动滑轮组合在一起就构成了滑轮组。较复杂的滑轮组还可以由多个定滑轮和多个动滑轮组合而成
图示
特点 滑轮组既可　省力　，又可改变　力的方向　，但是要费距离
省力 情况 (1)在不计摩擦和滑轮重的情况下，加在绳子自由端的力F与物重G的关系是F＝　　G； (2)如果不考虑摩擦，而动滑轮的重力不能忽略，则加在绳子自由端的力F与物重G及滑轮重G'之间的关系是F＝　(G＋G')　； (3)绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h之间的关系为s＝　n　h(n为承担物重的绳子段数)
7.其他简单机械
(1)斜面：斜面是一种省力、　费距离　的简单机械。如盘山公路。
(2)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可以省力。如门把手、方向盘。
温馨提示：使用任何机械都不能省功。
▼[练对点三]
3.如图所示为铁路输电线的牵引装置原理图，采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧，以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为6 000 N的坠砣，输电线的一端P点与B滑轮相连被张紧。若某段时间内坠砣竖直上升了10 cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，下列说法正确的是 (　D　)
A.B滑轮是定滑轮
B.A滑轮是动滑轮
C.输电线P端受到的拉力为3 000 N
D.输电线P点向右移动了5 cm
■知识点四　机械效率
8.三种功
有用功W有 完成某项任务时，我们需要的、有价值的功
额外功W额 完成某项任务时，无实用价值而又不得不做的功
总功W总 有用功与额外功之和，即W总＝　W有＋W额　
9.机械效率
定义 　有用功　跟　总功　的比值叫作机械效率
公式 　η＝　
物理 意义 机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，表示机械做的有用功占它所做的总功的比例越　大　，这个机械的性能越好，反之则性能越差
特点 由于有用功总小于总功，故机械效率总　小于1　
提高 方法 (1)滑轮组：增大物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦 (2)斜面：增大斜面倾斜程度、减小摩擦
几种常见简单机械的机械效率
机械类型 图示 机械效率
杠杆 η＝＝
机械类型 图示 机械效率
滑 轮 组 竖直匀速 提升物体 η＝＝(s＝nh) η＝(不计绳重和摩擦)
水平匀速 拉动物体 η＝＝(s＝ns物)
斜面 η＝＝，η＝
▼[练对点四]
4.(2025·甘谷县模拟)下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是 (　B　)
A.做功多的机械，功率一定大
B.功率大的机械，做功一定快
C.做功快的机械，机械效率一定高
D.做有用功多的机械，机械效率一定高
5.如图所示，用拉力F把重为G的物体沿高为h、长为L的粗糙斜面以速度v由底端匀速拉到顶端的过程中，下列说法正确的是(　D　)
A.物体由底端运动到顶端的时间为
B.拉力的功率为
C.斜面的机械效率为
D.物体所受的摩擦力为
@重难点解读
1.正确画出杠杆上各力的力臂：
首先要明确力臂的概念——力臂是从支点到力的作用线的距离，这是解决杠杆问题的关键。再按照下述步骤完成即可。
(1)首先在杠杆的示意图上确定支点O；
(2)画出动力作用线及阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长(或反向延长)；
(3)再过支点O作力的作用线的垂线，则从支点O到垂足的距离就是力臂，力臂用实线加双箭头标识，或用虚线表示，并用大括号勾出，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。
2.杠杆最小力的作图步骤：
(1)定点：在杠杆上找出距支点最远的点，即动力作用点；
(2)连线：连接动力作用点与支点，该线段就是动力臂；
(3)画力：过动力作用点作动力臂的垂线(标垂足)；
(4)定向：根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向，并标上字母
3.确定绳子段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数与动滑轮相接触的绳子段数就是承担重物的绳子段数。
4.计算有用功、额外功和总功的方法
(1)总功的计算方法：①定义法W总＝Fs；②W总＝W有＋W额；③公式法W总＝或W总＝；
(2)有用功的计算方法：①定义法W有＝Gh；
②W有＝W总－W额；③公式法W有＝W总η；
(3)额外功的计算方法：①定义法W额＝G额h，W额＝f额s；②W额＝W总－W有；③公式法W额＝W总(1－η)。
1.①认为支点到力的作用点之间的距离是力臂(应该是过支点作力的作用线的垂线，支点到垂足之间的距离)；②不会利用杠杆平衡条件求最小动力(要想所用的动力最小，动力臂就应该最长，即在杠杆上找到距支点最远的点，再连接该点与支点作为最长的动力臂)；③判断滑轮组承担重物的绳子段数易出错(只看与动滑轮接触的绳子有几段，就有几段绳子承担重物)；④判断拉力移动的距离s和物体移动距离h的关系易出错(确定了绳子的段数n，则s＝nh)。
2.①不能正确区分有用功和额外功(为了达到目的所做的功是有用功，对人们没有用但又不得不做的功是额外功)；②不能正确区分机械效率与功率(功率表示机械做功的快慢，功率大表示机械做功快；机械效率表示机械对总功利用率的高低，效率高表示机械对总功的利用率高)；③认为机械的机械效率固定不变(滑轮组的机械效率跟动滑轮的重力、绳与滑轮间的摩擦、提升物体的重力有关)。
典例　(2025·凉州区校级一模)图中运动员双手以单杠为轴心做圆周运动，画出他在B
点时所受重力G的力臂。
如图所示。
@实验突破
实验一　探究杠杆的平衡条件
【命题点】
1.杠杆平衡的调节(左高左调，右高右调)
2.让支点处于杠杆中央的目的(避免杠杆自重对实验的影响)
3.调节杠杆在水平位置平衡的目的(方便读出杠杆的力臂)
4.弹簧测力计的使用和读数(拉动方向：沿竖直方向)
5.将一端的钩码换成弹簧测力计的好处(能直接测出拉力的大小，实验操作更方便)
6.弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，弹簧测力计的示数变化(示数变大，因为拉力的力臂变小了)
7.杠杆力臂作图
8.分析数据，总结平衡条件
9.利用杠杆平衡条件重新调节杠杆平衡
10.根据杠杆平衡条件(F1l1＝F2l2)分析计算(在杠杆平衡时，两边增减钩码后判断杠杆是否平衡以及杠杆再次平衡的条件)
11.测量多组数据的目的(避免偶然性，使得出的结论更具有普遍性)
例1　(2025·历城区模拟)同学们用杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的若干钩码探究“杠杆的平衡条件”。
(1)调节杠杆水平平衡后，第一组同学按图甲进行实验，第二组同学按图乙进行实验，你认为第　一　(选填“一”或“二”)组实验更方便，理由是　便于测量力臂　。
(2)如图丙所示，小刚调节杠杆在水平位置平衡。然后在B点下方加挂一些钩码，若仍要保持杠杆在水平位置平衡，需要用弹簧测力计A点施加一个竖直　向下　(选填“向上”或“向下”)的动力。
(3)保持所挂钩码位置不变，不断改变弹簧测力计的作用点，每次都使得杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计施加的动力F与其力臂l1的图像如图丁所示。由图像可知，各个数据点与两坐标轴所围成的矩形的面积(如图丁中阴影部分)是　相等　(选填“相等”或“不等”)的，由此可以得到结论是　动力×动力臂＝阻力×阻力臂　。
(4)实验结束后，小刚想到一个新问题：在生活中，杠杆是有自重的，当支点不在杠杆的中点时，杠杆也会平衡。如图戊所示，已知弹簧测力计的示数为2 N，杠杆恰好平衡，则杠杆自身受到的重力为　4　N。
(5)挂钩码前图中杠杆左高右低，此时应向　左　调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
(6)将图丙杠杆左侧B点处的钩码增加到4个，在A点处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，发现超过了弹簧测力计的测量范围，在不更换弹簧测力计的条件下，接下来正确的操作是　将弹簧测力计向右移动(合理即可)　(写出一条即可)。
实验二　测量滑轮组的机械效率
【命题点】
1.测量工具(弹簧测力计和刻度尺)
2.弹簧测力计应匀速拉动绳子(保证拉力大小等于弹簧测力计的示数)
3.滑轮组的绕线方法(n为奇数，绳子绕线从动滑轮开始；n为偶数，绳子绕线从定滑轮开始)
4.判断承担重物绳子段数的方法(n＝)
5.滑轮组有用功的计算方法(W有＝Gh)
6.滑轮组总功的计算方法(W总＝Fs)
7.滑轮组机械效率的计算方法(η＝＝)
8.拉力做功功率的计算(P＝＝＝Fv)
9.影响滑轮组机械效率大小的因素(物体的重力、机械间的摩擦力、动滑轮的重力)
10.控制变量法的应用
(1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系(控制滑轮组的绕线方式和动滑轮的数量相同，改变滑轮组所吊钩码的数量)；
(2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系(控制滑轮组所吊钩码的数量和滑轮组的绕线方式相同，用重力不同的动滑轮进行实验)
11.提高滑轮组机械效率的方法(增大物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦)
12.数据分析与结论的总结
13.实验分析与评估
例2　在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，
小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。
实验 序号 物重 G/N 物体上升 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效 率η
1 1 0.2 0.7 0.4 71.4％
2 2 0.2 1.3 0.4 76.9％
3 3 0.2 1.8 0.4 83.3％
(1)小雨是用图中的　乙　(选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的。
(2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和　刻度尺　。
(3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是　A　(选填字母)。
(4)小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法是　错误　(选填“正确”或“错误”)的，如果这样做，测得的机械效率将　偏大　(选填“偏大”“偏小”或“更准确”)。
(5)想要提升滑轮组的机械效率，还可以使用的方法是　A　。
A.减小动滑轮的质量
B.减小定滑轮的质量
C.增大物体上升的高度
@甘肃5年中考
考点一　杠杆类型判断
1.(2025·省卷)小宏给爷爷剪指甲时发现，指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹，这是为了增大　摩擦　力；指甲剪的结构简图如图所示，其中OBD为　费力　(选填“省力”或“费力”)杠杆。
2.(2024·省卷)用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在　C　(选填“A”“B”或“C”)点更容易拧动螺丝，原因是　力臂更大　。
3.(2023·省卷)如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择　A　(选填“A”“B”或“C”)剪刀，这样选择的目的是　省力　(选填“省力”“省距离”或“省功”)。
4.(2022·省卷)如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的　斜面　(选填“杠杆”“滑轮”或“斜面”)；属于　省力　(选填“省力”“费力”或“省功”)机械。
5.(2021·省卷)如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把　A　点看作支点，此时核桃夹可看作　省力　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
考点二　滑轮组与杠杆作图
6.(2024·临夏州)俯卧撑是一种健身运动，能够锻炼上肢、腰部及腹部的肌肉，是简单易行却十分有效的力量训练手段，如图是某同学做俯卧撑的示意图。此过程中，他的身体可视为杠杆，O点为支点，A点为重心，请画出重力对应的力臂l。
如图所示。
7.(2023·省卷)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。
如图所示。
第7题图　　　
8.(2022·省卷)如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
如图所示。
第8题图
考点三　杠杆平衡条件及应用
9.(2023·兰州)建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA∶OB＝3∶1，物体的重力为1 600 N，与地面的接触面积为400 cm2，此时物体对水平地面的压强为2.5×104 Pa。若工人的重力为700 N，则工人对地面的压力为　500　N，工人最多能拉起　2 100　N的重物(杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计)。
考点四　滑轮及滑轮组的特点
10.(2021·兰州B卷)用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40 N的物体在10 s内匀速竖直上升了2 m，已知动滑轮重为8 N，忽略绳重与摩擦。下列说法正确的是 (　D　)
A.电动机对绳的拉力为12 N
B.绳子自由端的移动速度为0.2 m/s
C.滑轮组的机械效率为80％
D.有用功的功率为8 W
11.(2024·省卷)将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为　20　N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为　40　N。(不计绳重 、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
12.(2024·临夏州)如图是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮，其作用是可以改变力的　方向　，但不能省力。
13.(2022·兰州)小聪同学利用如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑　动滑轮的自重　。
(2)在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向　匀速　拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为　A　(选填“A”“B”或“C”)点。
考点五　机械效率的相关计算
14.(2025·兰州)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图线a、b所示。已知物体的质量为0.5 kg，动滑轮的质量为0.1 kg，绳子自由端的拉力F为2.5 N，g取10 N/kg。则在0～5 s的时间内，下列说法正确的是 (　B　)
A.绳子自由端移动的速度为0.02 m/s
B.滑轮组的有用功为0.5 J
C.拉力F的功率为0.05 W
D.滑轮组的机械效率为83.3％
15.(2024·兰州)如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是 (　B　)
A.拉力F大小为400 N
B.拉力F的功率为1 250 W
C.克服动滑轮重力做功2 000 J
D.滑轮组的机械效率约为83.3％
16.(2022·兰州)如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是 (　D　)
A.利用此装置既可以省力，也可以省功
B.物体受到的摩擦力为50 N
C.对物体所做的有用功为500 J
D.该斜面的机械效率为80％
@精准押题
1.在科技文化节中，小涛同学制作了如图所示的机械装置。轻质细杆AB长为1 m，他将金属筐系于细杆上的B端，测得OB＝10 cm，当悬吊点移至O点时，在A端用弹簧测力计竖直向下拉细杆，杆在水平位置静止时弹簧测力计示数为1 N。称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住轻杆的A端，使之再次在水平位置平衡。下列说法正确的是 (　D　)
A.金属筐质量为1 kg
B.当重物的质量为10 kg时，弹簧测力计示数为11 N
C.若悬吊点向O点左侧移动，为使细杆在水平位置平衡，应减小A处弹簧测力计拉力
D.装置中用0.9 kg秤砣替换弹簧测力计制成杆秤，杆秤0刻度线应在O点左侧10 cm处
2.利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则 (　C　)
A.力F1做功的功率小
B.甲、乙两个滑轮组的额外功相同
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
3.某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图所示。已知物体重为900 N，竖直向下的拉力F＝500 N，则装置的机械效率为　90％　；若改为提升800 N的物体，则装置的机械效率　减小　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
4.如图甲所示，A、B是两个完全相同的物体，小明同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是　2　J，对物体B做的额外功是　0.5　J。拉B物体的斜面的机械效率为　80％　。

展开更多......

收起↑