资源简介

简单机械　
【考纲要求】
1．能判断动力、阻力的方向；会作力臂；
2.
杠杆的种类及其应用；
3．理解杠杆的平衡条件；
4．理解定滑轮、动滑轮的实质和特点；理解滑轮组的特点及应用；
5.
知道F=(G物+G动)/n的适用条件．
【命题趋势】
近几年中考题中对于杠杆和其他简单机械的考查时有涉及，但难度并不大，主要侧重于对基本概念和方法的理解。要掌握杠杆定义及其五要素的意义，理解杠杆的平衡条件，知道杠杆的分类及各自的应用，会作力臂；运用杠杆平衡条件分析解决实际问题；知道定滑轮、动滑轮的特点；能设计和应用简单的滑轮组；会解答简单实际应用题．
【考点精析】
　
一．选择题（共5小题）
1．如图所示，用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度，若不计绳重和摩擦，比较甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是（　　）
A．甲的拉力大
B．乙的额外功少
C．甲的拉力功率大
D．乙的机械效率低
【考点】7!：滑轮组绳子拉力的计算；F2：机械效率的大小比较；FD：功率大小的比较．
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系、利用功率公式判断拉力做功功率的大小关系．
【解答】解：
A、不计绳重及摩擦，拉力F=（G物+G轮），
由图知，n甲=2，n乙=3，
所以绳端的拉力分别为：
F甲=（G物+G轮），F乙=（G物+G轮），
所以F甲＞F乙，故A正确；
BD、因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有用=G物h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，拉力做的总功相同，
因为η=，所以两滑轮组的机械效率相同，故BD错误；
C、拉力做的总功相同，所用的时间相同，由P=可知，拉力F甲做功的功率等于拉力F乙做功的功率，故C错．
故选A．
　
2．建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端沿水平方向移动了6
m
B．物体受到的拉力为750N
C．拉力F的功率为750W
D．滑轮组的机械效率为80%
【考点】7!：滑轮组绳子拉力的计算；F4：滑轮（组）的机械效率；FF：功率的计算．
【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动；
（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力；
（3）根据W=Fs求出拉力F做的功，根据P=求出拉力F的功率；
（4）根据W有=FAsA求出拉力做的有用功，根据η=×100%求出滑轮组的机械效率．
【解答】解：
A．由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=2×2m=4m，故A错误；
B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
则物体受到的拉力FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B错误；
C．拉力F做的功W总=Fs=375N×4m=1500J，
则拉力F的功率P===375W，故C错误；
D．有用功W有=FAsA=600N×2m=1200J，
则滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%，故D正确．
故选D．
　
3．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s．不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．甲乙两种方式都省一半的力
B．甲方式F1由150N逐渐变大
C．乙方式机械效率约为83.3%
D．乙方式F2的功率为3W
【考点】7N：杠杆的平衡条件；F4：滑轮（组）的机械效率；FF：功率的计算．
【分析】（1）根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析；
（2）根据动力臂和阻力臂的关系分析；
（3）根据机械效率的公式求出机械效率；
（4）根据公式P=Fv求出功率．
【解答】解：
A、由甲图可知，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1=150N；
由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则F2=（G+G动）==120N，故A错误；
B、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1的大小不变，故B错误；
C、不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：
η======83.3%，故C正确；
D、乙方式中F2=120N，绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s，
则乙方式F2的功率为：P=F2v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误．
故选：C．
　
4．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图．下列有关说法正确的是（　　）
A．刀刃很薄可以增大压力
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．甘蔗放在a点比b点更易被切断
D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
【考点】7O：杠杆的分类；7T：杠杆的应用．
【分析】（1）根据增大压强的方法判定；
（2）对于杠杆类型的判断可从动力臂与阻力臂的大小关系上入手；
（3）在阻力不变的情况下，减小阻力臂，能减小动力；
（4）在阻力、阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小．
【解答】解：
A、刀刃很薄是通过减小接触面积来增大压强的，故A错误；
B、铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，实质上是一种省力杠杆，故B错误；
C、甘蔗放在a点比b点时的阻力臂更小，根据杠杆的平衡条件可知，动力会越小，更易被切断，故C正确；
D、手沿F1方向用力比沿F2方向时的动力臂要小，根据杠杆平衡条件可知，动力越大，故D错误．
故选C．
　
5．如图甲为铡刀切甘蔗时的情景．若把铡刀视为一根能够绕固定点转动的杠杆，原理用图乙表示．则下列有关叙述中正确的是（　　）
A．铡刀是费力杠杆
B．动力臂为AB
C．固定点C是支点
D．F1和F2是一对平衡力
【考点】7O：杠杆的分类；6R：平衡力的辨别；7M：杠杆及其五要素．
【分析】解决此题一般步骤为，先找到支点，再画出动力臂和阻力臂，最后根据力臂的长短判断是什么类型的杠杆．
【解答】解：铡刀也是杠杆，其轴是支点C，故C正确；
切草处是阻力作用点，刀柄是动力作用点，因为动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A错误；
动力臂为支点到动力的作用线的距离，故动力臂为AC，故B错误；
F1和F2是大小不相等，没有作用在同一条直线上，不是平衡力，故D错误．
故选：C．
　
二．填空题（共5小题）
6．小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为　100　N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为　20　N．
【考点】7!：滑轮组绳子拉力的计算．
【分析】（1）不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据F=G求出拉力；
（2）根据F=（G+G动）求出动滑轮重．
【解答】解：（1）因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=G=×200N=100N；
（2）若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=（G+G动）得G动=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N．
故答案为：100；20．
　
7．某同学用图所示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且均匀刻度．当杠杆水平平衡后，在左侧第2格挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂　2　个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
【考点】7N：杠杆的平衡条件．
【分析】（1）根据杠杆平衡条件，判断在右侧第3格上挂几个钩码；
（2）弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，力臂在杠杆上，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力臂变短，阻力、阻力臂不变，动力臂变短，动力变大．
【解答】解：（1）设一个钩码的重力为G，杠杆的一个小格为L，
根据杠杆平衡条件得：3G×2L=2G×3L，
所以，应在右侧第3格上挂2个钩码．
（2）若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动时，阻力、阻力臂不变，动力臂逐渐变小，根据杠杆平衡条件得，动力逐渐变大，弹簧测力计示数将逐渐增大．
故答案为：2；增大．
　
8．如图所示，在探究“杠杆平衡条件”的实验中，调节杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂4个钩码（每个钩码重0.5N），用调好的弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆上的B点，使杠杆再次平衡，则弹簧测力计的示数为　1　N；将测力计转向图中虚线方向的过程中，始终保持杠杆平衡，则测力计的示数将　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
【考点】7N：杠杆的平衡条件．
【分析】（1）根据杠杆的平衡条件可以求出在B点弹簧测力计的示数；
（2）拉力的方向是倾斜的，力的方向与杠杆不垂直，力臂不能从杠杆上读出，此时力臂变小，根据杠杆的平衡条件分析弹簧测力计示数变化．
【解答】解：
（1）设杠杆上一个小格的长度为L，
根据杠杠的平衡条件可得：4×0.5N×4L=F×8L，
解得F=1N；
（2）当弹簧测力计在B处竖直向上拉时，拉力的方向竖直向上与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，根据杠杆平衡条件可知，动力变大，弹簧测力计的示数变大．
故答案为：1：变大．
　
9．如图所示，撬起瓶盖的起瓶器是属于　省力　杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），其支点是图中　A　点．
【考点】7O：杠杆的分类；7M：杠杆及其五要素．
【分析】（1）根据杠杆绕着转动的固定点叫支点，可判断杠杆的支点．
（2）结合图片和生活经验，先判断起瓶器在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．
【解答】解：
根据起瓶器的使用可知，支点是A点，动力作用在手与起瓶器接触点，阻力作用在B点，所以，起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆．
故答案为：省力；A．
　
10．用力F1把门推开，弹性绳会被拉长，如图，门处于静止状态．
（1）画出弹性绳对门的拉力F2的示意图．
（2）O为支点，画出F1的力臂．
（3）根据杠杆的平衡条件　F1×L1=F2×L2　可知F1　＜　F2（选填“＞”“=”“＜”）．
【考点】7P：力臂的画法；6F：力的作用效果；7T：杠杆的应用．
【分析】（1）根据弹力的方向画出拉力；
（2）从支点到力的作用点的距离叫作力臂；
（3）根据杠杆的平衡条件分析．
【解答】解；（1）弹性绳会被拉长，具有弹力，力在弹性绳所在直线上斜向下，如图：
（2）O为支点，从O点做力F1的作用线的垂线，即为F1的力臂，如图；
．
（3）杠杆的平衡条件：F1×L1=F2×L2，由图可知，此时的动力臂大于阻力臂，故动力小于阻力，即F1＜F2．
故答案为：（1）（2）如图；（3）F1×L1=F2×L2；＜．
　
三．实验探究题（共1小题）
11．如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，OA=0.2m，OB=0.1m，G1=2N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出．
（1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为　4　N．
（2）松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB′
（B′点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动到　C　．
A．B′点处
B．①点处
C．②点处
D．③点处．
【考点】7R：杠杆的平衡分析法及其应用；7N：杠杆的平衡条件．
【分析】（1）杠杆在水平位置平衡，知道两边力臂、左边力的大小，利用杠杆平衡条件求右边力的大小；
（2）保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；右边的力不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，右边的力臂不变，据此确定G2应该移动到的位置．
【解答】解：
（1）如图甲，杠杆在水平位置平衡，
由杠杆平衡条件得：G1×OA=G2×OB，
即：2N×0.2m=G2×0.1m，
解得：G2=4N；
（2）保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；G2不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，应该使右边的力臂不变；原来G2的力臂为OB，所以G2应该移动到②点处，故选C．
故答案为：（1）4；（2）C．
　
四．计算题（共1小题）
12．“暴走”是一种快速的徒步运动方式．观察分析人走路情形，可以将人的脚视为一根杠杆，如图所示，行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，小腿肌肉施加的力是动力．已知某人的质量为80kg，g=l0N/kg．
运动方式
散步
快走
慢跑
快跑
消耗能量E/J
315
1165.5
1260
1764
（1）请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1．
（2）根据图片，估算小腿肌肉产生的拉力是　400　N．
（3）人向前走一步的过程中，重心升高约4cm，人克服自身重力约做了　32　J的功．
（4）通过查阅资料：人以不同方式徒步运动半小时，消耗人体内的能量如上表所示．请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因：　人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多　．
【考点】7P：力臂的画法；7N：杠杆的平衡条件；EC：功的计算．
【分析】（1）从支点到力的作用点的距离叫作力臂；
（2）根据杠杆的平衡条件求出拉力；
（3）根据W=Gh求出功；
（4）根据做功的大小分析．
【解答】解：（1）从O点做力F的作用线的垂线，该垂线为F的力臂，如图：
；
（2）人的重力为：G=mg=80kg×10N/kg=800N；
由图可知，力F的力臂大约是G的力臂的二倍，根据杠杆的平衡条件可知：F==800N×=400N；
（3）人克服自身重力所做的功为：W=Gh=800N×0.04m=32J；
（4）由表格中的信息可知，人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多，这个更能健身．
故答案为：（1）如图；（2）400；（3）32；（4）人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多．
　
五．解答题（共4小题）
13．如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重．求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力．
【考点】F4：滑轮（组）的机械效率；69：速度公式及其应用；7!：滑轮组绳子拉力的计算．
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据v绳=nv物求出绳端移动的速度；
（2）根据P===Fv求出滑轮组自由端的拉力F；根据η=×100%=×100%=×100%求出滑轮组的机械效率；
（3）根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出总功，根据W=Gh求出有用功和克服动滑轮重力所做的额外功，总功减去有用功、减去克服滑轮组的摩擦做的功，就是克服动滑轮重力所做的额外功，利用W轮=G轮h可求动滑轮的重力．
【解答】解：
（1）由图可知，n=3，
绳端移动的速度：v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s，
（2）根据P===Fv可得，工人的拉力：
F===300N，
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=90%；
（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，
拉力做的有用功：W有用=Gh=810N×1m=810J，
拉力做的总功：W总=Fs=Fnh=300N×3×1m=900J，
提升动滑轮做的额外功：W轮=W总﹣W有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J，
由W轮=G轮h可得，动滑轮的重：
G轮===30N．
答：（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；
（2）滑轮组的机械效率是90%；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N．
　
14．小徐家有个木衣架，有一次放学回家他把书包挂在衣架A处（如图），衣架倒了下来．小明是个聪明的孩子，他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量m1；木衣架质量m2：圆底盘直径D：A点衣架受到重力的作用线（经过圆底盘的圆心）的垂直距离为L．证明：为使木衣架不倒下来，需要满足的条件是：m1＜m2×，请写出证明过程．
【考点】7T：杠杆的应用．
【分析】分析木衣架会倒的原因时，可以把它看成杠杆；找出两个力和力臂，根据杠杆的平衡条件求得为使木衣架不倒下来，需要满足的条件．
【解答】证明：
书包的重力：G1=m1g，木衣架的重力：G2=m2g；圆底盘直径D，则圆盘的半径为D，
分析木衣架会倒的原因时，可以把它看成杠杆，如图所示
由图知，以底盘右侧点为支点，则书包对衣架作用力的力臂为：L1=L﹣D；
衣架自身重力的力臂为：L2=D；
所以，书包对衣架力和力臂的乘积为：G1L1=m1g×（L﹣D）；
衣架自身重力和力臂的乘积为：G2L2=m2g×D；
为使木衣架不倒下来，则G1L1＜G2L2，
即：m1g×（L﹣D）＜m2g×D；
所以，m1＜m2×．
　
15．用如图所示的滑轮组将一货物提升2m，已知动滑轮重20N，货物重360N、上升速度是0.2m/s，拉力F的功率是120W（不计绳重）．求：
（1）拉力F的大小？
（2）滑轮组的机械效率η？
（3）货物上升过程中，克服摩擦力做的功？
【考点】7!：滑轮组绳子拉力的计算；F4：滑轮（组）的机械效率．
【分析】（1）由图知，承担物重的绳子段数是3段，已知物体上升的速度，可以得到手拉绳子的速度；已知拉力的功率和手拉绳子的速度，可以得到拉力的大小；
（2）已知物重、拉力和承担物重的绳子段数，利用公式η=计算滑轮组的机械效率；
（3）已知拉力和承担物重的绳子段数，可以得到绳子自由端被拉下的距离；已知拉力和自由端移动的距离，利用公式W=Fs得到拉力做的总功；已知物重、动滑轮重和上升高度，利用W=Gh可以得到克服物重、动滑轮重做的功；已知总功和克服物重、动滑轮重做的功，两者之差是克服摩擦力做的功．
【解答】解：
（1）由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以手拉绳子的速度为v2=3v1=3×0.2m/s=0.6m/s，
由P===Fv得，作用在绳子自由端的拉力为：
F===200N，
（2）滑轮组的机械效率：
η=====×100%=60%；
（3）绳子自由端拉下的长度为s=3h=3×2m=6m，
拉力做的总功为W总=Fs=200N×6m=1200J，
滑轮组克服物重、动滑轮重做的功为WG=Gh=×2m=760J，
滑轮组克服摩擦力做的功为Wf=W总﹣WG=1200J﹣760J=44J．
答：（1）绳子的拉力为200N；
（2）滑轮组的机械效率η为60%；
（3）货物上升过程中，克服摩擦力做的功为440J．
　
16．如图所示，一正方体物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组将重物匀速提到楼上，每个滑轮重为225N．（不计绳重和摩擦）．求：
（1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法．
（2）如果人对绳子的实际拉力是375N，滑轮组的机械效率是多少？若重物上升的速度是0.2m/s，人拉绳的功率是多少？
（3）为了比较各种不同机械的省力程度，物理上还引入了一个机械效益A的概念．机械效益定义为机械产生的对外作用力P跟外界施于机械的力F之比．则机械效益越大，是越省力还是越费力？题（2）中的机械效益为多少？
【考点】7@：滑轮组的设计与组装；F4：滑轮（组）的机械效率；FF：功率的计算．
【分析】（1）与滑轮组中的动滑轮相连的绳子有几段，绳子自由端的拉力就是物重和滑轮组总重的几分之一，绳子段数越大，越省力．
（2）①在不计绳重和摩擦，考虑动滑轮重力的情况下，作用在绳子自由端的拉力F=，据此公式变形求出物体的重力G物；
②滑轮组中，绳子自由端移动的距离S与物体升高的高度h的关系是S=nh，根据滑轮组机械效率的计算公式η===计算出该滑轮组的机械效率；
③人拉绳的功率P===Fnv物，其中n为与动滑轮相连的绳子段数，v物为物体上升的速度．
（3）根据机械效益定义，机械产生的对外作用力（P）跟外界施于机械的力（F）之比来计算机械效益的大小．
【解答】解：（1）图中滑轮组由两个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法，承担重物的绳子的根数越多越省力；一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如下图所示．
（2）①根据省力公式F=，所以滑轮组提起的重物的重力大小为：
G物=nF﹣G动=3×375N﹣225N=900N
②根据滑轮组的机械效率计算公式η=×100%计算出该滑轮组机械效率的大小
η=×100%=×100%=80%
③若重物上升的速度是0.2m/s，人拉绳的功率
P=Fnv物=375N×3×0.2m/s=225W．
（3）根据机械效益定义为机械产生的对外作用力P跟外界施于机械的力F之比可知，机械效益越大，越省力；
由滑轮组机械效益（A）的概念，该滑轮组机械效益为
A===2.4．
答：（1）见解答图；
（2）人拉绳的功率是80%；
（3）机械效益越大，越省力；题（2）中的机械效益为2.4．
　

展开更多......

收起↑