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第十一讲　简单机械
第1课时　杠杆
1．定义：在力的作用下能绕着_________转动的硬棒。(硬棒可以是直的，也可以是弯曲的)
2．杠杆的五要素
固定点
杠杆
支点 杠杆绕着转动的点，用字母O表示



动力 使杠杆转动的力，用字母F1表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用字母l1表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示 静止或绕支点匀速转动
动力臂
阻力
1.(多选)如图所示为某工人正在利用独轮车搬运砖块的情景，车箱和砖块的总重力为1 200 N。下列说法正确的是( )
A.独轮车实质上是一种杠杆，其支点在车轮的轴心
B．人手竖直向上的动力F＝600 N
C．为了更省力，工人师傅可以将手适当向前移
D．当工人师傅抬起车把手时，他对地面的压力增大400 N
AD
杠杆的分类
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 ____力，省距离 不省力，不费力
实例 羊角锤、瓶起子、撬棒等 钓鱼竿、起重机的吊臂、镊子等 天平、定滑轮等
＞
＜
费
＜
＞
费
＝
＝
2.如图所示是我们常用的指甲剪，它包含____个杠杆，____个省力杠杆，____个费力杠杆。杠杆ABC是______________(选填“省力杠杆”或“费力杠杆”)，它的支点是____(选填“B”或“C”)。杠杆OBD的动力作用点是____(选填“B或”“C”)。
3
1
2
省力杠杆
C
B
1．(2023·恩施州)我们用扫把扫地，左手握住柄的未端，右手向前推扫柄时，扫把是( )
A．省力杠杆 B．费力杠杆
C．等臂杠杆 D．都不正确
B
杠杆的类型及应用
2．(2025·常州)花生大丰收，小明用手剥壳，手指又酸又痛。他用硬棒自制“碎壳神器”，用手对上面硬棒施加压力，即可压碎花生壳。下列图中，最省力的是( )
A
3．(2024·湖北)2024年6月2日至3日，嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样。如图甲所示，嫦娥六号的机械臂正绕O点转动，将采集的月球样品送往贮存装置。请在图乙中画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l。
杠杆作图
杠杆的平衡条件的应用
4．(2025·湖北)如图所示为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点处的轴上下转动，配重片可增减，人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是( )
A.此健身杆是费力杠杆
B．手推N处时，配重越重用力越小
C．配重相同时，推N处比推M处费力
D．若改变M处推力方向，力臂始终不变
C
5．(2023·随州)劳动教育越来越重要，许多同学在劳动中既获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻(一头重一头轻)，在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你根据劳动体验结合杠杆平衡知识，判断下列说法中正确的是( )
A.肩膀应该靠近“轻的一头”
B．肩膀应该靠近“重的一头”
C．肩膀应该居于扁担正中间
D．挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”，
“闪动”时一定是一个筐子向上运动同时另一个筐子向下运动
B
6．(2025·武汉)为了增强市民身体素质，武汉很多公园安装了各式各样的健身器材。使用如图所示的器材时，将配重片调节至合适的限位孔，紧握把手向下拉，支架就可以绕着转轴转动，底座上的缓冲垫可以防止支架回落时噪声过大、限位垫可以防止支架转动角度过大。已知配重片的质量为10 kg，相邻限位孔之间距离为15 cm。(g取10 N/kg)
(1)请在图中画出某同学在A位置向下拉把手的拉力F的力臂。
(2)该同学在A位置沿图中力F所示的方向刚好能用150 N的力拉动把手，拉力的力臂为30 cm，接着他将配重片向左移动了一个限位孔，再次在A位置沿图中力F所示的方向刚好拉动把手需要________N的拉力。(不计支架和把手的重力以及支架和转轴间的摩擦力)
(3)该同学紧握把手同一位置沿竖直方向缓慢向下拉的过程中，拉力大小_______(选填“变小”“不变”“变大”或“先变小后变大”)。
200
变小
7．(2024·武汉)某同学利用若干个质量为50 g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
探究杠杆的平衡条件
(1)调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并_______，达到平衡状态，如图所示。
(2)在杠杆左侧15 cm刻度线处挂上4个钩码，在杠杆右侧挂上6个钩码，移动右侧钩码到____cm刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是___________________(选填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”)。
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变，取下右侧钩码，改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计的示数为3 N时，该拉力的作用点可能在杠杆________(选填序号)刻度线处。
①左侧10 cm　②右侧5 cm　③右侧15 cm
静止
10
钩码对杠杆的拉力
①③
类型1　画力臂
【方法归纳】
(1)找点：确定支点O。
(2)画线：根据动力和阻力的方向作动力作用线及阻力作用线(有时需要用虚线延长力的作用线)。
(3)作垂线段：从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂。
(4)标示：力臂用实线在两端加箭头表示，在旁边标上字母。
杠杆作图
(4)标示：力臂用实线在两端加箭头表示，在旁边标上字母。
【例1】(2024·眉山)同学们在体育课上做下压运动训练，静止不动时人体可以看成杠杆模型，O为支点、肌肉的拉力F1为动力，如图所示。请你在图中画出：
(1)动力F1的力臂l1。
(2)A处，脚对地面压力F的示意图。
类型2　画最小力
【方法归纳】
(1)定点：在杠杆上找距支点最远的点作为动力作用点。
(2)连线：连接动力作用点与支点，该线段就是最大动力臂。
(3)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。
(4)画力：过动力作用点作该方向上与支点连线的垂线(标垂足)，并标上字母。
【例2】如图所示，轻质杠杆的 A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小力F1的示意图，并作出F2的力臂l2。
【方法归纳】
1．支点在一侧的动态杠杆
(1)杠杆转到水平位置时，阻力臂达到最大值。
(2)当动力的作用线经过支点时，动力臂为零，分析时可视为最小值判断。
2．支点在中间的动态杠杆
当支点两边的力臂增大时，增大量大的那边下沉；当支点两边的力臂减小时，减小量小的那边下沉。
动态杠杆分析及计算
【例3】(一题多设问)(1)如图甲所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为80 N的物体，在A端施加一始终竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是____N。保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将_______ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
40
不变
(2)如图乙所示，若力F始终垂直作用于杠杆，则从A位置转动到B位置时，力F将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)如图丙所示，当力F始终保持水平方向时，在转动过程中，阻力的力臂将________，动力F的力臂将_________，动力F的大小将________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
变大
变大
变小
变大
[实验命题点] 实验必备手册P10
1．如图甲所示是明代宋应星在《天工开物》中记载的提水工具“桔槔”。实验小组通过探究杠杆的平衡条件来解释桔槔的使用原理。
★探究杠杆的平衡条件
【基础设问】
(1)实验开始前，杠杆处于如图乙所示状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向____(选填“左”或“右”)端调节。
(2)实验时，可以通过改变悬挂钩码的_______改变杠杆的受力情况，从而使杠杆平衡；也可以通过改变_______________使杠杆平衡。
(3)实验中，保持杠杆在水平位置平衡的目的是__________________。实验过程中__________(选填“可以”或“不可以”)调节平衡螺母。
左
数量
钩码的位置
便于测量力臂
不可以
(4)进行多次实验，并将数据记录在表格中：
①进行多次实验的目的是______________________。
②分析表格中的数据，得出杠杆的平衡条件是______________(用字母表示)。
使实验结论更具普遍性
F1l1＝F2l2
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 10 2.0 5
2 1.5 5 0.5 15
3 2.0 15 1.5 20
【能力设问】
(5)如图丙所示，在A点挂有3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂____个钩码。杠杆水平平衡后，若将它两侧所挂钩码各取下一个，杠杆会_________(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
2
逆时针
(6)如图丁所示，用弹簧测力计在C点位置竖直向下拉，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数是____N(每个钩码质量为50 g，g取10 N/kg)。保持弹簧测力计悬挂点不变，使其拉力方向斜向右下方，当杠杆再次水平平衡时，弹簧测力计示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”)，原因是______________________________。
(7)使用桔槔汲水时，发现装满水后的汲水器无法被拉起，请你对桔槔进行改进，使它能吊起装满水的汲水器，你的改进方案是________________________________________________。
0.5
变大
拉力的力臂变小，拉力变大
将支架支点向远离重物的方向移动(合理即可)
第十一讲　简单机械
第2课时　滑轮　机械效率
滑轮及其分类
定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
定义 使用时轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组
实质 ________杠杆 ________杠杆 /
特点 能改变__________， 但不省力 能________，但不能改变力的方向，且费距离 可以________，能改变力的方向
s和h的关系 s＝____ s＝____ s＝____
F和G的关系 F＝____ F＝_____________ F＝____________
注：(1)s为绳端移动的距离；h为重物移动的距离 (2)F为绳端拉力大小；G为重物的重力；G动为动滑轮的重力 (3)忽略绳重及摩擦 等臂
省力
力的方向
省力
省力
h
2h
3h
G
1.如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200 N的物体，拉力F的大小为20 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为30 N，其中甲是 ____滑轮，乙是 ____滑轮，则A处的拉力大小为 ____N。
动
定
30
2．车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2 m的高度，下列关于这个滑轮组的说法中，正确的是( )
A.绳子自由端被拉下了4 m
B．这个滑轮组能省距离
C．这个滑轮组一定能省力
D．这个滑轮组不仅能省力，还能省距离
A
示意图 定义 特点 应用
斜面 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 ____力机械 螺旋、楼梯、盘山公路等
轮轴 由____和____组成，能绕共同轴线转动的简单机械；半径较大的是轮，半径较小的是轴 能够连续转动的________， 动力作用在轮上能省____ 方向盘、水龙头、扳手等
斜面和轮轴
省
轮
轴
杠杆
力
3.汽车沿着盘山公路可以驶入高耸入云的山峰，盘山公路修建得弯弯曲曲，它相当于_______，主要目的是________。载重货车下山时，其重力势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
斜面
省力
减小
机械效率
1．有用功、额外功、总功
(1)无论是否使用机械，必须要做的功，叫作_________，用W有用表示。
(2)使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，叫作________，用W额外表示。
(3)有用功与额外功之和，叫作_______，用W总表示，W总＝______________。
2．机械效率
(1)定义：我们将___________跟_________的比值叫作机械效率，用符号____ 表示。
(2)公式：___________________。
3．提高滑轮组机械效率的方法
(1)减小摩擦、减小机械自重。
(2)增加所提升物体的重力。
有用功
额外功
总功
W有用＋W额外
有用功
总功
η
4.用规格相同的滑轮(一定一动)组成滑轮组，下面所挂重物均为900 N，但由于绕线方式不同，在使用甲滑轮组时所用的拉力是400 N，在使用乙滑轮组时所用的拉力是500 N，则两滑轮组机械效率之比是( )
A．1∶1　B．3∶2
C．5∶6 D．6∶5
C
1．(2025·烟台)为了响应国家体重管理年的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，关于图中的滑轮分析正确的是( )
A.是定滑轮，可以省力
B．是动滑轮，可以省力
C．是定滑轮，可以改变力的方向
D．是动滑轮，可以改变力的方向
C
滑轮（组）的特点
2．(2025·上海)如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是( )
A.F1＝F2＝F3
B．F2>G
C．F1和F2是一对平衡力
D．F2和G是一对平衡力
A
3.(2024·湖北节选)如图所示是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮________ (选填“能”或“不能”)起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，鼎受到的拉力之和为__________。
不能
F1＋F2
4.(2023·鄂州)小刚用如图所示的滑轮组，将重为10 N的物体匀速提升0.5 m，已知动滑轮重2 N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A．拉力F为5 N
B．有用功为10 J
C．绳子自由端移动的距离为1.5 m
D．该滑轮组的机械效率约为83.3%
机械效率的理解及计算
D
5．(2025·广元)用如图所示的滑轮组将重450 N的物体M沿水平地面匀速拉动1 m，绳子末端拉力F大小为40 N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是( )
A．物体M所受摩擦力方向水平向左
B．绳子末端移动的距离为3 m
C．该滑轮组的机械效率为70%
D．在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
C
6．(2023·十堰)如图所示是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮____(选填“A”或“B” )能省力。某次电梯以1 m/s的速度将60 kg的人匀速提升，电动机输出功率为1 960 W，则人所受重力与_________________________是一对平衡力，此次电梯的机械效率为________(g取10 N/kg，结果精确到0.1%)。
A
电梯对人的支持力
30.6%
机械效率相关的计算
【例1】如图所示的滑轮组，每个滑轮重50 N，用这个滑轮组把质量为 40 kg 的重物在2 s内匀速提升2 m，不计绳重和摩擦。则：(g取 10 N/kg)
(1)重物上升的速度为_____m/s。
(2)绳子自由端移动的距离为____m。
(3)拉力F的大小为________N。
(4)拉力做的功为________J。
(5)拉力F的功率为_______W。
(6)滑轮组做的有用功为_______J，额外功为_______J。
(7)滑轮组的机械效率约为________(精确到0.1%)。
1
6
150
900
450
800
100
88.9%
角度 　水平方向
【方法归纳】
【例2】(一题多设问)如图所示，重600 N的物体在大小为100 N的水平拉力F作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为60%。则：
(1)绳子自由端移动的速度为____m/s，物体移动的距离为____m。
(2)拉力F做的功为________J。
(3)物体与地面间的摩擦力为_______N。
(4)额外功的功率为____W。
0.2
1
200
120
8
角度 　斜面
【方法归纳】
【例3】如图所示，在斜面上将一个重为4.5 N的物体在3 s内匀速拉到高处，沿斜 面向上的拉力为1.8 N，s为1.2 m、h为0.3 m。在物体上升0.3 m过程中，下列说法正确的是( )
A.物体受到斜面的摩擦力为1.8 N
B．此过程所做的有用功为5.4 J
C．拉力做功的功率为1.8 W
D．斜面的机械效率为62.5%
D
如图甲所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，测得的实验数据如下表所示。
测量滑轮组的机械效率
实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动距离 s/cm 机械效率
η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
【基础设问】
(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做__________ 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图甲所示，为____N。
(2)第2次实验时所做的有用功为_______J，滑轮组的机械效率是_________。
(3)分析第1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越____(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析第3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度_______(选填“有关”或“无关”)。
(4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是____。
A．增大绳重　　　B．减轻动滑轮重　　　C．加快物体提升的速度
匀速直线
0.6
0.075
62.5%
大
无关
B
【能力设问】
(5)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，若考虑绳重和摩擦，则该同学测得机械效率________(选填“偏高”或“偏低”)。
(6)如图乙所示，工人们用同一滑轮组，根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1____F2，机械效率ηA____ηB。(均选填“＞”“＝”或“＜”)
(7)小军多次换用质量不同的动滑轮提升同一物体，重复上述实验过程，并绘制出η G动图像，如图丙所示，则提升的该物体重力为____N。
＜
＝
12
偏高

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