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第十二讲 简单机械
01
知识结构框图
02
教材知识再现
知识点
1
杠杆
1.定义：在力的作用下能
绕________转动的硬棒。
2.五要素（如图所示）
固定点
（1）支点 ：杠杆绕其转
动的点。
（2）动力 使杠杆______
的力。
转动
（3）阻力 ______杠杆转动的力。
（4）动力臂 支点到______________的距离。
（5）阻力臂 支点到______________的距离。
3.平衡条件：动力×动力臂 阻力×阻力臂，即___________。
阻碍
动力作用线
阻力作用线
4.分类
（1）省力杠杆：动力臂______阻力臂，省力费距离。如起瓶器、
螺丝刀、撬棒、钳子、独轮车等。
（2）费力杠杆：动力臂______阻力臂，费力省距离。如镊子、
筷子、钓鱼竿、食品夹、理发剪刀等。
（3）等臂杠杆：动力臂______阻力臂，不省力也不省距离。如
托盘天平、定滑轮等。
大于
小于
等于
【提示】杠杆的力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力
的作用点的距离。
知识点
2
滑轮
类 型 图示 实质 特点
定 滑 轮 ______ ______ 不省力，但可以_____
_________
等臂
杠杆
改变
力的方向
类 型 图示 实质 特点
动 滑 轮 __________ __________ _______ 不考虑滑轮重、绳重
和摩擦时，能
________力，不能改
变___________
续表
动力臂是阻
力臂2倍的
杠杆
省一半
力的方向
类 型 图示 实质 特点
滑 轮 组 由几段绳子吊着动滑
轮，提起物体所用的
力就是物重的_______
___，即 _ __
续表
几分之一
点拨
不计摩擦力和机械本身的重力时， 才成立。不计摩擦
力只计动滑轮的重力时， 。#1.1.1
知识点
3
机械效率
概念 含义 公式
有用功 使用机械做功时，对人们有用 的功叫有用功，一般来说，机 械对物体所做的功是有用功 ____
额外功 对人们没有用，但又不得不做 的功 （滑轮组）
总功 总功，在数值上等于______功 与______功的总和 _____ 或
有用
额外
概念 含义 公式
机械 效率 ________和______的比值叫作 机械效率，由于使用任何机械 都要做额外功，所以机械效率 总是小于___，且没有______
有用功
总功
1
单位
点拨
使用滑轮组竖直向上提升物体时 ，若水平拉动物
体，则有用功是克服摩擦力所做的功，即 。#1.1.1
续表
03
考点归类剖析
考点
1
杠杆
考向1 杠杆的分类
例1 跨学科实践 在跨学科实践活动中，“探物”小组开展了“探索
人体中的杠杆”实践活动，下面说法正确的是( )
A.如图甲，做仰卧起坐时，属于费力杠杆
B.如图乙，踮脚过程动力臂小于阻力臂
C.如图丙，做下压运动锻炼，动力臂如图所示
D.如图丁，手提重物时前臂是省力杠杆
√
变式跟进1 使用杠杆______（选填“能”或“不能”）省功。如图中
的起瓶器，它属于______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，
它的支点是___（选填“”“”“”或“ ”）。
不能
省力
考向2 杠杆平衡条件的应用
例2 如图所示，每个钩码的质量是 ，小萍在做“探究杠杆平
衡条件”的实验，杠杆平衡时弹簧测力计的示数( )
A
A.大于
B.等于
C.小于
D.无法确定大于、等于还是小于
变式跟进2 [2025四川巴中] 晾晒相同的湿毛巾，下列做法最有可
能让衣架保持水平平衡的是( )
B
A. B. C. D.
考向3 杠杆力臂的画法
例3 如图甲所示为工人师傅正在用小车搬运石头的情景，按压
处，石头就被抬离地面，请在图乙中画出此时工人师傅作用在小
车点最小的动力 。
[答案]
【方法技巧】
1.画力臂的四个步骤
（1）确定支点：支持杠杆转动的点。
（2）确定力。
（3）力的作用线：沿力的方向的线或反向延长线，且反向延长
线用虚线。
（4）力臂：从支点向力的作用线作垂线，用箭头或大括号将垂
线段表示出来，即为力臂。
2.求杠杆中最小动力可以按照以下几个步骤进行：
（1）确定杠杆中的支点和动力作用点的位置；
（2）连接支点与动力作用点，得到最长的线段；
（3）经过动力作用点作出与该线段垂直的直线；
（4）根据杠杆平衡条件，确定使杠杆平衡的动力的方向。
变式跟进3 日常生活 [2025四川凉山] 如图甲所示，人们用盘子
夹可以既方便又安全地取出蒸食物的盘子。盘子夹的一侧可简化
为图乙所示的杠杆，为支点。请在图乙中画出作用在 点的最
小动力及其力臂 。
[答案]
考点
2
滑轮与滑轮组
考向1 定滑轮和动滑轮
例4 跨学科实践 科技小组制作的塔吊模型如图所示，关于滑轮，
下列说法正确的是( )
D
A.滑轮1是定滑轮，使用定滑轮可以省力
B.滑轮2是动滑轮，使用动滑轮能改变动力方向
C.滑轮1、2构成滑轮组既可以省力也可以省距离
D.滑轮1、2构成滑轮组既省力又能改变动力的方向
【方法技巧】定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但
可以改变作用力的方向；动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠
杆，省力但要费距离。
变式跟进4 如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面
做匀速直线运动，所用的拉力分别为、、 ，那么，下列关
系式中正确的是（不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦）( )
A
A. B.
C. D.
考向2 滑轮组
例5 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
A. B. C. D.
【方法技巧】一是 的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股
数），二是忽略绳重和摩擦，拉力 。滑轮组
自由端与物体移动的距离关系： 。
变式跟进5 在图中某同学想用的力拉起重为 的物体，动滑
轮重 ，请按要求画出滑轮组的绕线方法（不计绳重及摩擦）。
[答案]
考点
3
机械效率
考向1 对机械效率的理解
例6 下列关于机械效率的说法中正确的是( )
A
A.机械效率小于1
B.有用功越多，机械效率越高
C.功率大的机械，机械效率高
D.额外功越少的机械，机械效率越高
变式跟进6 利用机械工作时，因为额外功是不可避免的，故总功
总是______（选填"大于""小于"或"等于"）有用功，所有机械效
率总是______（选填"大于""小于"或"等于"）1。
大于
小于
考向2 机械效率的计算
例7 （双选）小武用如图所示滑轮组匀速提升
的重物，内物体上升了，大滑轮重 。不
计绳重及滑轮与轴、绳之间的摩擦，下列结论正确
的是( )
AD
A.人拉绳时所做的有用功为
B.人拉绳时所做的有用功为
C.内绳端下降了
D.此滑轮组机械效率为
变式跟进7 科技发展 [2025河北唐山模拟] 4月24日神舟二十号载
人飞船发射取得圆满成功，中国载人航天在“东方红一号”发射55
载之际开启第20次神舟问天之旅。如图甲所示，工作人员正在组
装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为 的飞船部件在
内匀速提升 ，电动滑轮做的有用功和额外功比例分布图
如图丙所示。取 ，以下分析正确的是( )
A.电动滑轮做的总功为
B.绳子自由端移动的速度为
C.电动滑轮的功率为
D.适当增加滑轮重可以提高机械
效率
√
考点
4
跨学科实践
1.传统文化 [2025四川达州] 中药房使用的杆秤，在我国有几千
年的历史。如图甲所示，盘中置物，手提提纽。右移秤砣，使杆
秤水平平衡。“能工巧匠”小组参加了“制作简易杆秤”活动。请你
根据活动过程，完成下列问题：
（1）制作原理：杆秤是根据__________条件制成。如图乙，用
轻质木棒作为秤杆，细线系上一个质量为 的物体作为秤砣，空
小盆挂在点作为秤盘，在 点挂粗绳作为提纽，___点相当于杠
杆的支点。
杠杆平衡
（2）图乙中，秤盘内未放称量物，调节秤砣位置使杆秤水平平
衡，在秤杆上悬挂秤砣细线的位置做标记，该标记处对应的刻度
为___ 。
0
（3）图乙中，当称量物质量增大时，秤砣应向____
（选填“左”或“右”）移动。
（4）为了增大杆秤测量范围，可采用______（选填“增大”或“减
小”）秤砣质量的方法。
右
增大
（5）该小组设计了一个测量秤砣密度的方案：在图乙中取下秤
盘后，端悬挂秤砣，在端施加竖直向下拉力 时，木棒水平
平衡，如丙图；把秤砣浸没在一个盛有适量液体的圆柱形容器中，
液体深度变化，液体对容器底部压强变化了，在
端施加竖直向下拉力 时，木棒再次水平平衡，如图丁。已知
。秤砣密度为__________ （整个过程秤砣不
吸液，液体未溢出，秤砣与容器底未接触，取 ）。
2.《墨经》中最早记载了杆秤的杠杆原理。小明所在的实践创新
小组对家中使用的杆秤进行观察，并准备动手制作一个杆秤。
（1）如图甲所示的杆秤有两个提纽，使用_______（选填"提纽1
"或"提纽2"）杆秤的测量范围更大一些。使用这两个提纽，零刻
度线位置________（选填"相同"或"不相同"）。
提纽
不相同
（2）如图乙所示，小明用一根长为，分度值为 ，质量为
粗细均匀的直尺来制作杆秤，制作方法如下：
①他分别在米尺上和 刻度处钻了一个小孔，各穿了一
根细绳（质量忽略不计）作为秤钩和提纽；
②接着他又找来一个质量为 的钩码挂在细绳上作为秤砣，可
以在秤杆上移动；
③小明认为秤钩上不挂重物时，移动秤砣，直到杆秤在水平位置
平衡，此时秤砣所在的位置应该是杆秤的零刻度线；为了使零刻
度线正好在提纽处，应将秤钩换为质量为____ 的秤盘；使用该
自制杆秤最大能测量的物体质量为____，分度值为____ 。
36
04
实验突破
实验
1
探究杠杆的平衡条件
1.实验装置：
2.实验前调节杠杆水平平衡的方法
及目的：调节平衡螺母，左端高向
左调，右端高向右调，杠杆水平平
衡时能直接在杠杆上读取力臂，便
于力臂的测量。#2
3.让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自身重力对实验造成的
影响。
4.进行多次实验的目的：改变钩码个数以及钩码所挂的位置，多
次实验，使结论具有普遍性。
5.实验结论：杠杆平衡时，动力×动力臂 阻力×阻力臂。
6.实验过程中使用弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，弹
簧测力计的示数在变大，原因是力臂变小了。#6
1.【实验设计】
（1）将杠杆的中点支在支架上，调节两端的平衡螺母，使杠杆
在______位置平衡。
（2）在杠杆的左端挂适当数量的钩码，并适当调整钩码的位置；
然后在杠杆的右端挂一定数量的钩码，调节钩码的位置，直到杠
杆再次在水平位置平衡；读出并记下动力、________、阻力、
________。
（3）改变钩码的个数及力臂长度，再测至少两组数据。
（4）分析数据，归纳出杠杆的平衡条件。#1.4
水平
动力臂
阻力臂
2.【问题探究】
（1）杠杆两端的平衡螺母起什么作用？如何调节？
提示：调节杠杆，使杠杆在水平位置上平衡，杠杆哪端高，
就把平衡螺母向哪端调节。
（2）在本实验中，为什么要使杠杆在水平位置上平衡？
提示：便于精确地测量力臂。
（3）实验时为何要多做几次实验和收集多组数据？
提示：只通过一组数据就得出结论，会使结论具有偶然性和
片面性，没有普遍性和科学性。
例8 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，杠杆上每格的长度均相等。
（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节
杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向____
（选填“右”或“左”）调节。
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，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表：
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___。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
B
（4）如图乙所示，将、 位置的钩码个数都减少一个，杠杆将
会__________（选填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。
右端下沉
（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在、 位置拉杠杆上同一
点，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在 位置竖直向上的
拉力为，在位置斜向上的拉力为，则 ______（选填“大于”
“等于”或“小于”） 。
小于
变式跟进8 根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题。
（1）实验开始时，杠杆的位置如上图甲所示，杠杆此时处于
______（选填“平衡”或“非平衡”）状态。需将平衡螺母向____
（选填“左”或“右”）移动，才能使杠杆在水平位置平衡。
（2）要使图乙中杠杆平衡，应在处竖直向上施加____ 的拉力
（每个钩码重力为 ）。当弹簧测力计倾斜拉杠杆，仍使杠
杆保持水平位置平衡，弹簧测力计的示数将______。
（3）小明用图丙装置进行探究，发现总是无法得出杠杆平衡条
件，其原因是____________________________。
平衡
右
变大
杠杆的自重对杠杆平衡有影响
（4）如图丁所示，用支架使一根胡萝卜水平平衡后，沿支点处
将胡萝卜切分为、两部分，其重力分别为、 ，由杠杆平
衡条件可知___（选填“ ”“ ”或“”） 。
（5）为了增大该杆秤的最大称量值，可以在原提纽位置 的____
（选填“左”或“右”）侧适当位置新增一个提纽。
右
实验
2
测量滑轮组的机械效率
1.实验原理：
。
2.实验装置：
3.注意事项：
（1）实验前弹簧测力计要调零。
（2）实验中要匀速拉动弹簧测力计，目的是使示数稳定，便于
读出拉力的大小。
4.实验结论：
（1）同一滑轮组提升不同的物体时，额外功相等，物体越重，
有用功越大，机械效率越高。
（2）用不同滑轮组提升相同的物体时，有用功相等，动滑轮越
多，做的额外功越多，机械效率越低。
5.对某一滑轮组来说，、 与承担动滑轮的绳子段数之间的关系
为，由机械效率公式 ，可见，对于某一
确定的滑轮组来说，可以不使用刻度尺测和 的具体值。
问题探究
（1）测量滑轮组的机械效率时，要注意哪些事项？
提示：
①提升钩码时，一定要匀速拉动弹簧测力计竖直向上移动，在移
动过程中读出拉力的大小。
②弹簧测力计的挂钩和金属杆不能与外壳接触。
（2）影响滑轮组的机械效率的因素有哪些？
提示：一是钩码重，二是动滑轮重。在使用滑轮组做功时，动
滑轮越轻，额外功的比重就越小；被提的物体越重，有用功的比重
就越大；因此影响滑轮组机械效率的主要因素就是机械重和物重。
例9 在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同
学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，
他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码的个数，用
弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，
测得的数据如表。
实验次数 1 2 3
钩码重 2 3 5
钩码上升的高度 0.1 0.1 0.1
绳端拉力 1.0 1.4 2.2
绳端移动距离 0.3 0.3 0.3
有用功 0.2 0.3 0.5
总功 0.30 0.42 0.66
机械效率 /% 66.7 71.4 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是______（选填“正确”或“错
误”）的；
错误
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同
的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得
的数据如表。
实验次数 4 5 6
动滑轮个数 1 2 3
钩码重 6 6 6
绳端拉力 3.6 2.4 2.2
钩码上升的高度 0.2 0.2 0.2
绳端移动距离 0.4 0.8 1.2
有用功 1.2 1.2 1.2
总功 1.44 1.92 2.64
机械效率 /% 83.3 62.5 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械
效率越____。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的
额外功越来越____，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，
还要考虑__________；
低
大
机械效率
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮的个数继续实验，将会
出现的困难是____________________________，你的改进方法是
____________________。
绳端移动距离太长，不便操作
降低重物上升的高度
变式跟进9 提高机械效率可以充分发挥机
械设备的作用，对节能减排、提高经济效
益有重要的意义。某科技创新小组根据生
活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效
率的因素作出如下猜想：
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，
测得的实验数据如下表所示。#1.5
实验 次数 钩码重力 钩码上升高 度 绳端拉力 绳端移动距 离 机械
效率
1 2 0.1 0.90 0.3
2 4 0.1 1.50 0.3
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6
（1）实验时应沿______方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图____
（选填"甲""乙"或"丙"）的装置完成的，它的机械效率 为_____。
竖直
丙
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是______
（选填"正确"或"错误"）的。
（4）通过比较1、2两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重
物时，物体的重力______，滑轮组的机械效率越高。
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升
相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率______。
错误
越大
越低

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