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(共46张PPT)
第十一讲 简单机械和功
课标内容要求（2022年版）
课标学业要求
陕西中考近年考情分析
核心知识精讲
实验探究
陕西中考真题及拓展
课标内容要求（2022年版）
◎知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。
◎知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
◎能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
◎结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。
◎知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。
课标学业要求
1.知道杠杆物理模型；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学
证据的意识。
2.能基于观察和实验，提出有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设；在关
于杠杆的科学探究中，能制订初步的实验方案；能正确使用弹簧测力计、刻度尺等相
关器材获取实验数据；能通过对数据的比较与分析，发现数据的特点，进行初步的因
果判断，得出实验结论；能表述实验过程和结果，撰写实验报告。
陕西中考近年考情分析
年份 题号 题型 分值 考查内容
2025 6 选择 2 提高滑轮组的机械效率；定滑轮改变力的方向；功的
原理
18 实验探 究 4 探究杠杆的平衡条件
2024 14 填空 1 杠杆平衡条件的应用
15 填空 3 滑轮、滑轮组机械效率的计算；定滑轮与动滑轮的判
断
2023 16 填空 2 滑轮组机械效率的简单计算
17 作图 2 杠杆力、力臂的作图
杠杆
杠杆
定义 在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒 五要素 支点：杠杆可以绕其转动的点 动力：使杠杆转动的力 阻力：阻碍杠杆转动的力 动力臂：从支点到动力作用线的距离 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离
平衡条件 ①__________________________ 【注意】杠杆静止或匀速转动，都属于平衡状态。
动力动力臂阻力阻力臂
杠杆的分类#3
类型 省力杠杆 等臂杠杆 费力杠杆
力的关系 ___ ___ ___
力臂关系 ___ ___ ___
特点 省力,费距离 不省力,不省距离 费力,省距离
实例 羊角锤、起子、撬棒等 天平、跷跷板等 筷子、钓鱼竿、镊子等
方法指导
杠杆作图要点
1.画已知力的力臂。
（1）找支点:先在杠杆的示意图上确定支点。
（2）画线:从支点向力的作用线引垂线并画上垂足,从支点到力的作用线的距离就是力
臂。
（3）标符号:用箭头标出力臂的长度,并在旁边写上表示力臂的字母（一般为 ）。
2.画最小力。
（1）确定动力作用点（若未给出,则选杠杆上距离支点最远的点）。
（2）用虚线连接动力作用点和支点（即为动力臂）。
（3）过动力作用点作其与支点连线的垂线并标出垂足。
（4）根据杠杆的转动方向确定动力的方向（动力方向和阻力方向相反）,并标上箭头
和力的符号。
例 [2025西安滨河学校二模]如图所示是教室中的学生椅，人坐在椅面上若用力向后靠，
椅子可能会向后倾倒。请画出椅子即将向后倾倒时，支点的位置及靠背所受压力
的力臂 。
例题图
例题答图
滑轮、滑轮组
滑轮与滑轮组
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
承担物重的绳子段数 ——
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
拉力与物重 的关 系
重物移动距离 与绳端 移动距离 的关系 ___ ___
重物移动速度 与绳 端移动速度 的关系 ___ ___
特点 不省力，可以改变力的方 向，实质是⑤______杠杆 不能改变力的 方向，但省力 既可以省力，又可
以改变力的方向
条件 匀速拉动，不计绳重和摩擦，动滑轮重为 2
3
2
3
等臂
续表
技巧点拨
1.滑轮组中承担物重的绳子段数 的判断方法：
如图所示,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,承担物重
的 就等于几。
2.滑轮组组装时,可根据承担物重的绳子段数 的奇偶数确定绳子固定端的位置,即“奇动
偶定”。
（1） 为奇数,绳子的固定端在动滑轮上。
（2） 为偶数,绳子的固定端在定滑轮上。
3.使用滑轮组时,用滑轮组水平拉着物体做匀速直线运动,拉力大小就是物体所受摩擦力
大小的,如图（不计绳、滑轮的摩擦）, 。
斜面与轮轴
（1）斜面是与水平面成一定角度的平面，也是一种简单机械。如螺丝钉、盘山公路、
商场自动扶梯等。斜面使用时省力但费距离。高度相同时，斜面越长越省力。
（2）轮轴是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的一种简单机械，通常把大轮叫作轮，
小轮叫作轴。如门把手、方向盘。#4.1.2
功、功率
功
（1）一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物
体做了功。
（2）做功的两个必要因素：有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上移动了一
段距离。
（3）力不做功的三种情况
a.有距离无力,如冰壶在光滑冰面上滑行,水平方向无外力作用
b.有力无距离,如举着杠铃不动、搬箱子未搬起
c.力与运动方向垂直,如提着书包水平行走
功的计算
（1）力学中，功等于____与物体在力的方向上移动的 ______的乘积。
（2）功的表达式：________。功的单位是焦耳，简称焦，符号是。
（3）变形公式：___； ___。
力
距离
知识拓展
1.对于恒力做的功，通常利用功的定义式进行计算（注意和 的同体性和同向
性）。
2.重力做功（克服重力做功）的公式： 。
3.克服摩擦力做功的公式： 。#3
功率#4
定义 功与做功所用⑥______之比叫作功率
物理意义 在物理学中，用功率表示做功的⑦______
单位 瓦特，简称瓦，符号是。常用单位还有千瓦，_____
计算 表达式：⑨_ ______；变形公式：____； ___。
时间
快慢
知识拓展
1.物体做功的多少与功率的大小无关，做功多的机械，功率不一定大。如一台功率为
的机器工作做的功和一台功率为的机器工作 做的功相等。
2.物体做匀速直线运动时，功率必须是恒力 ；可知当物体功率一定
时，减小速度可以增大其牵引力，如汽车上坡时换挡减速。
机械效率
有用功和额外功
（1）总功等于有用功与额外功之和，____________。
（2）使用任何机械都______（选填“能”或“不能”）省功。
不能
机械效率
（1）将________跟总功的比值叫作机械效率，用 表示。
（2）公式：_ ____________。
（3）对于实际的机械，由于额外功的存在，有用功总 ______总功，因此任何机械
的机械效率都小于1。
（4）提高机械效率的方法：
.滑轮组：增加物重，减小动滑轮重，减小滑轮与绳子之间的摩擦。
.斜面：增大斜面倾角或减小斜面的粗糙程度。#2.4.2
有用功
小于
方法指导
类型 图示 有用功 总功 机械效率
滑轮组 ，
或 （不计绳重和摩
擦）
斜面
例1题图
例1 如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。某次提升
货物受到的重力为，内货物被匀速提升了 ，动滑
轮受到的重力为 （不计起重机钢绳重和一切摩擦）。则钢绳
自由端的移动速度为____ ，滑轮组的机械效率为_____。
0.2
[解析] 由图可知， ，则钢绳自由端移动的距离为
，钢绳自由端的移动速度为
；不计起重机钢绳重和一切摩擦，克服动滑轮重所做的功为额外
功，则滑轮组的机械效率为
。
例2 [2025西安滨河学校四模]如图所示，工人师傅用平行于斜面的推力，将重为
的物体从斜面底端匀速推上斜面，物体移动的距离为，上升的高度为 ，在此
过程中斜面的机械效率是，则工人对物体做的有用功为_______ ，物体所受摩擦
力为____。若斜面倾斜程度不变，只将斜面长度改为 ，仍以同样的方式将此木
箱匀速推到斜面顶端，此时斜面的机械效率将______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
1 800
45
不变
例2题图
[解析] 工人对物体做的有用功为；根据
可得，推力做的功，即总功为 ，克服物体所受摩擦力做
的额外功为，根据 可得，物
体所受摩擦力为 ；斜面的机械效率与斜面的倾斜角度、斜面粗
糙程度有关，故斜面倾斜程度不变时，只将斜面长度改为 ，仍以同样的方式将此
木箱匀速推到斜面顶端，则斜面的机械效率将不变。
实验 探究杠杆的平衡条件（2021.19,2025.18）
（新课标探究类学生必做实验）
1.实验装置
2.实验操作分析
（1）支点处于杠杆中央的目的是__________________________。
（2）测量时，保持杠杆在水平位置平衡，目的是______________。
（3）为使杠杆在水平位置平衡，若杠杆左端翘起，应将杠杆的平衡螺母向____调节。
（左高____调，右高____调）
（4）实验过程中______（选填"能"或"不能"）调节平衡螺母。
（5）按照实验方案进行多次实验，寻找普遍规律。
3.实验结论
杠杆平衡的条件：__________________________ 。#1.3.1
消除杠杆自重对实验的影响
便于测量力臂
左
左
右
不能
动力动力臂阻力阻力臂
4.反思拓展
（1）装置改进：将钩码换成弹簧测力计的好处是________________________________
___________。#1.4.1
可以直接测出拉力的大小，使实验
操作更方便
（2）当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水
平位置始终保持平衡，则弹簧测力计的示数______________。
先变小再变大
例 [2025西安滨河学校四模改编]在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆的刻度均匀，
每小格长度为，每个钩码受到的重力均为 。
例题图
（1）如图甲所示，安装好杠杆，将平衡螺母向左调节，杠杆在水平位置平衡，说明一
开始杠杆的____（选填“左”或“右”）端翘起。杠杆水平平衡后，在实验过程中______
（选填“能”或“不能”）再次调节两侧的平衡螺母。
左
不能
（2）如图乙所示，实验中小明在杠杆两侧挂上数量不同的钩码并移动钩码的位置，使
杠杆在水平位置平衡，此时调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于__________。小明
进行了3次实验，杠杆水平平衡时的数据已填入表中。分析实验数据，可归纳出杠杆的
平衡条件是___________（用表格中的物理量符号表示）。
实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 0.10 2.0 0.05
2 2.0 0.15 2.0 0.15
3 3.0 0.20 6.0 0.10
测量力臂
（3）该实验进行多次测量的目的是__________________。
使结论具有普遍性
（4）如图丙所示，当弹簧测力计由图中位置逐渐旋转至虚线位置时，杠杆始终在水平
位置平衡，弹簧测力计的示数将______（选填“变小”“变大”或“不变”）。
变小
[解析] 当弹簧测力计由图中位置逐渐旋转至虚线位置时，弹簧测力计拉力的力臂在增
大，根据杠杆的平衡条件，弹簧测力计的示数变小。
（5）实验结束后，小明制作了如图丁所示的杆秤，经测试发现其能测物体的最大质量
太小。下列操作可以使该杆秤能测物体的最大质量变大的是___（填选项序号）。
A.将点向左移 B.将 点向左移
C.将、 两点都向右移动等长距离 D.换一个质量较小的秤砣
B
[解析] 将 点向左移，阻力臂增大，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力
变小，称量的最大质量变小；将 点向左移，阻力臂变小，动力不变，动力臂增大，由
杠杆平衡条件可知，阻力变大，称量的最大质量变大；杆秤使用时，有 ，
将、点都向右移动等长距离，不变，变小，不变，可见 变小，则所称量
物体的质量变小；换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由
杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小。
杠杆平衡条件的应用（5年2考）
第1题图
1.（拓展·教材改编）周末，小明在家进行大扫除，如图所示
为小明竖直向上施力抬起沙发时的情景。已知沙发的质量为
，沙发的重心在其中心位置，重心上升的高度为
，取 。下列说法正确的是( )
C
A.沙发扶手的高度约为
B.小明抬沙发时，沙发相当于一个费力杠杆
C.在图示位置静止时，小明对沙发的力为
D.小明对沙发做的功为
[解析] 小明竖直向上施力抬起沙发，沙发的重力在其几何中心，重心上升的高度为
，从图中重心上升的距离为，右端沙发抬起的高度大约为 ，扶手的
高度和右端沙发离地面的高度相当；小明抬沙发时，动力臂等于二倍的阻力臂，故沙
发相当于一个省力杠杆；由杠杆的平衡条件得： ，其中
，小明竖直向上施力抬起沙发，重力的方向
竖直向下，故，所以 ；小明对沙发做的功等于
克服重力所做的功，即小明对沙发做的功 。
2.[2024陕西14题节选]如图所示，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置，
则勺子悬挂点____（选填“左”或“右”）侧的质量较大一些。
右
第2题图
探究杠杆的平衡条件（5年2考）
第3题图
3.[2025陕西18题]小明在"探究杠杆的平衡条件"
时，用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、
细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码重
）等实验器材。
（1）实验操作中，为了便于测量，常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的
右端下落，此时应将平衡螺母向____（选填"左"或"右"）调节。
左
[解析] 当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向左端调节，直到杠杆
在水平位置平衡。
（2）如图甲，杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，
改变钩码所挂位置，使杠杆重新在水平位置平衡，多次实验并记录数据，如下表所示。
实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 15 1.5 10
2 1.5 10 1.5 10
3 2.0 5 0.5 20
…
分析实验数据可以得出，杠杆的平衡条件是___________。
[解析] 分析表中数据可以得出杠杆的平衡条件是动力动力臂阻力 阻力臂
（或 ）。
（3）小明进一步改进了实验方案，增加了弹簧测力计，并将固定挂钩改为可移动的挂
环，如图乙所示。这样做的优点是_____________________________________________
_________________________________。
便于改变力和力臂的大小，获得多组测量数据，使
结论具有普遍性（答案合理可得分）
[解析] 由杠杆平衡原理知，将固定挂钩改为可移动的挂环，便于改变动力臂和阻力臂；
增加弹簧测力计是为了改变力的方向。
（4）如图丙，园林工人操作车载起重机拉起一棵大树，绳端作用在___（选填""或"
"）处更省力。
[解析] 把绳端分别放在、点施加同方向的力，在 点力臂大，比较省力。
第4题图
4.[2021陕西19题]在“探究杠杆平衡条件”的
实验中：
（1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠
杆两端的平衡螺母，使之在______位置平
衡。
水平
（2）如图甲，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将
____________（选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）。
顺时针转动
[解析] 将图甲中的杠杆调节水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时增加一个相同的
钩码，设每个钩码重为，每小格长为，左边力与力臂的乘积为 ，右
边力与力臂的乘积为 ，右边的乘积大于左边的乘积，杠杆向右边转动，
即沿顺时针方向转动。
（3）如图乙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，力臂是线段____（选填“”“”或“ ”），此时杠杆______
（选填“仍能”或“不能”）保持平衡。
仍能
[解析] 力臂是支点到力的作用线的距离，将左侧的钩码改挂到点正上方的 点，力臂
是线段 ，与原来相比较力和力臂都没有改变，所以杠杆仍能保持平衡。
滑轮、滑轮组的特点及应用（5年2考）
第5题图
5.[2025陕西6题]我国是世界上使用与发展机械最早的国家
之一，为人类文明和社会进步做出了重要贡献。如图，是
汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的
场景。关于图中的滑轮，下列说法正确的是( )
A
A.该滑轮可以改变施力的方向
B.该滑轮是动滑轮
C.使用该滑轮可以省功
D.提升所受重力不同的物体时，机械效率不变
第6题图
6.[2024陕西15题]工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为____
滑轮。已知滑轮重，货篮重 ，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀
速提升空货篮时的拉力为_____。若绳子能承受的最大拉力为 ，每根
钢条重 ，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为_____。
动
100
[解析] 随物体一块运动的是动滑轮；由图可知 ，
；机械能提升的最大物重
，又因为每根钢条重 ，
所以最大提升物重为 ，最大机械效率
。
简单机械作图（5年1考）
7.[2023陕西17题（2）如图甲，用铁锹铲土时，铁锹可视为杠杆，图乙是其简化图，
为支点，请在图乙中画出作用力的力臂 。
第7题图
如答图所示
第7题答图
功、功率和机械效率的相关计算（5年5考）
第8题图
8.[2022陕西9题]如图，这是一种塔式起重机。已知起重机上
的滑轮组在匀速吊起 的物体时，滑轮组的机械效率是
，取 。下列分析和计算错误的是( )
D
A.起重机的吊臂 可视为杠杆
B.物体上升，滑轮组所做有用功是
C.物体上升，滑轮组所做总功是
D.增加吊起物体的质量，滑轮组的机械效率将减小
[解析] 吊臂是可以在力的作用下绕点转动的硬棒，因此吊臂 可视为杠杆；
物体所受重力 ，滑轮组所做有用功
；由 可知，滑轮组所做总功
；若仅增加起吊物体的质量，起吊物体所受重力变
大，额外功不变，有用功变大，有用功在总功中所占的比例变大，则滑轮组的机械效
率变大。
第9题图
9.[2023陕西16题节选]工人用如图所示的滑轮组将该重物竖直向上匀速提升
，用时，此过程中重物上升的速度是____ 。若增大所提升重物的
质量，该滑轮组的机械效率将变____。（取 ）
0.1
大
[解析] 重物上升的速度 ；影响滑轮组提升重物时的机
械效率的因素有重物的重力大小、动滑轮重力大小、绳子重力、绳子与轮的
摩擦力。当其他因素不变时，物重越大，有用功越大，而额外功不变，由
可知，机械效率 变大。
第10题图
10.[2021陕西15题]如图所示，工人师傅用沿斜面向上大小为
的推力，将重为 的物体从斜面底端匀速推至斜面顶
端。已知斜面长、高 ，则此过程中工人师傅所做的有用
功为_______ ，斜面的机械效率为_____。使用斜面可以______
（选填"省力"或"省功"）。
3 000
省力
[解析] 此过程所做的有用功 ；所做的总功
；故机械效率
；使用斜面能省力，但不能省功。

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