简单机械

王小萍

一、考情分析

《初中物理课程标准（2011版）》“科学内容”中对《简单机械》的要求：“知道简单机械。通过实验，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途径和意义。测量某种简单机械的机械效率。”根据课程标准的要求，在2016年中考试卷中考查的知识点有：三种类型的杠杆，运用杠杆的平衡条件进行计算或解释某些现象，滑轮在日常生产生活中的应用，计算简单机械在使用过程中的机械效率以及用实验探究杠杆的平衡条件，测量滑轮组或斜面的机械效率等。命题趋势：结合本章节内容可以知道：从实际物体上认识杠杆，分清杠杆的作用，画出实物杠杆的示意图，探究杠杆平衡条件的实验过程中的问题处理，简单的机械效率的计算等。对于本章节的知识点，要注意与生产生活的实际相结合，注重探究实验中科学方法的应用，具有一定的画图、识图和分析实验数据的能力。

二、考点演练

【基础强化】

1.（2016·临沂）如图1所示的简单机械中，使用时一定费力的是（）

A.镊子B.起子C.钳子D.动滑轮

图1

2.（2016·邵阳）如图2所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态。若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码，则（）

A.杠杆不能水平平衡，左端上升

B.杠杆不能水平平衡，右端上升

C.杠杆仍能处于水平平衡状态

D.以上说法都不正确

图2图33.（2016·天津）如图3所示，在处于水平平衡的杠杆A点，挂上4个钩码（每个钩码的质量为50g），若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆B点的力最小为（g取10N/kg）（）

A.15NB.6N

C.3ND.1.5N

4.（2016·西宁）小文同学采用如图4所示的甲、乙两种不同的方式将同一货物从地面匀速搬运到同一辆汽车上，其中说法正确的是（）

图4A.甲种方法克服重力做功多

B.乙种方法更省力

C.两种方法机械效率相等

D.两种情况下，货物机械能都增加

5.（2016·吉林）有一个箱子需要从地面搬到汽车上。小冰想用如图5甲所示的方法搬运，小雪想用如图5乙所示的方法搬运。两种方法克服箱子的重力做的功是，但小雪的方法会。

图5图66.（2016·阜新）“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图6为航母上简化的蒸气弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。牵引索与蒸气活塞连接的两个滑轮为（填“定”或“动”）滑轮；气缸内蒸气体积膨胀对外做功，内能（填“增大”“减小”或“不变”），同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。

图77.（2016·揭阳）如图7所示，轻质木杆AB可以绕O点转动，OA∶OB=3∶1，A端细线下挂300N的重物静止在水平地面上，若使木杆保持水平位置，且重物对水平地面的压力为零，在B点要用N的力竖直向下拉。此木杆为（填“省力”或“费力”或“等臂”）杠杆。

8.（2016·福州）生活中我们经常使用简单机械。

图8（1）图8甲是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F=N。请你提出一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法：。

（2）如图8乙所示，已知撬棒AD=1m，CD=BC=0.15m，石头垂直作用在棒上的力是420N，若要撬动石头，则施加在撬棒A点的力至少是N。

图99.（2016·淮安）如图9是人抬独轮车车把時的简化示意图，此时独轮车相当一个杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，则抬起车把的力F为N。

图1010.（2016·淄博）杠杆调平衡后，将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处，杠杆仍然平衡，如图10所示，则GA（填“大于”“等于”或“小于”）GB；若将两重物同时浸没在水中，则杠杆的（填“左”或“右”）端下沉。

图1111.（2016·金华）简单机械在我们的生活中应用广泛，请回答下列有关简单机械的问题：

（1）如图11甲，物体处于静止状态，物体的重力是N（不计摩擦及滑轮和绳子的自重）。

（2）如图11乙是一把剪刀，在使用过程中要达到相对省力的效果，则被剪物体应放在（选填字母“A”或“B”）点。

图1212.（2016·绥化）将一个重240N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120N，如图12所示，物体沿斜面移动的距离s=3m，上升的高度h=1.2m，则人对物体做的有用功是J，斜面的机械效率是。

13.（2016·徐州）如图13所示，要用向下的力提升重物，请画出滑轮组绳子的绕法。

图13图14

14.（2016·锦州）如图14所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，请在图中画出杠杆OA的动力臂l1和其受到的阻力F2。

15.（2016·阜新）小明同学在“研究杠杆平衡条件”实验中：

（1）实验时应先调节杠杆在位置平衡，若出现图15甲所示情况，应将杠杆的螺母向（填“左”或“右”）调。

（2）杠杆平衡后，小明在图15乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上个钩码。

图15（3）下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据：

实验次数F1（N）l1（cm）F2（N）l2（cm）125△10231021532303☆图16上表中空格处所缺的数据是：△=，☆=；

（4）分析上表中的实验数据可以得出的结论是。

16.（2016·西宁）某同学用如图16所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。

实验

次数钩码

重/N钩码上升

的高度/m绳端的

拉力/N绳端移动

的距离/m机械

效率140.101.80.3260.102.50.3360.152.5（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上拉动弹簧测力计。

（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为m/s。

（3）第三次实验中，绳端移动的距离为m，滑轮组的机械效率为。

（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W1有W2有，滑轮组的机械效率η1η2（两空均填“>”“=”或“<”）。由此可知，可采用的方法来提高滑轮组的机械效率。

17.（2016·河南）在“大力士”比赛中，需要把一质量m=400kg，边长l=1m，质量分布均匀的立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离，如图17所示。G取10N/kg。求：

图17（1）立方体静止时对水平地面的压强；

（2）翻滚立方体时，使立方体一边刚刚离开地面，所用最小力F的大小；

（3）“大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了10m，用时20s，“大力士”克服立方体重力做功的功率。

18.（2016·安顺）如图18所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。下表是提升物体时采集到的信息：

物重G

（N）OA

（m）OB

（m）A端上升的

髙度h/mB端下降的

竖直距离s/m400.80.40.20.1（1）若不计杠杆自重和摩擦，则拉力F的大小；

（2）若实际拉力F为90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率（机械效率保留三位有效数字）。

图1819.（2016·雅安）工人用如图19甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图19乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。

图19（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？

（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率；

（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？

【综合应用】

图201.（2016·遂宁）如图20所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（）

A.不变B.变小

C.变大D.先变大后变小

图212.（2016·滨州）（多选）利用四个相同的滑轮，组成如图21所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（）

A.F甲

B.F甲>F乙η甲>η乙

C.W甲>W乙P甲>P乙

D.W甲=W乙P甲=P乙

图223.（2016·成都）（多选）小李同学利用如图22所示的滑轮组匀速提升重物。第一次提升的重物A的重力为GA，加在绳子自由端的拉力为F1，重物上升的速度为v1，运动时间为t1；第二次提升的重物B的重力为GB，加在绳子自由端的拉力为F2，重物上升的速度為v2，运动时间为t2。已知F1∶GA=5∶8，GB∶GA=3∶2，v1∶v2=2∶1，t1∶t2=2∶3。动滑轮的重力不能忽略，不计绳重与摩擦的影响。下列对两个过程的分析中，正确的是（）

A.拉力之比为F1∶F2=7∶8

B.拉力的功率之比为P1∶P2=10∶7

C.机械效率之比η1∶η2=14∶15

D.额外功之比W1∶W2=2∶3

图234.（2016·乌鲁木齐）如图23所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%。要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（）

A.3个B.4个

C.5个D.6个

图245.（2016·泉州）如图24所示，用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为10N，滑轮重均为1N，不计绳重，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则F1F2，η1η2。（填“>”“<”或“=”）

图256.（2016·绵阳）如图25所示，小丽用三个均重10N的滑轮组成的滑轮组以1m/s匀速起吊重470N的物体，物体上升5m，不计绳的重力及一切摩擦，绳的拉力F=N；滑轮组的机械效率为。

图267.（2016·安徽）拉杆式旅行箱可看成杠杆，如图26所示。已知OA=1.0m，OB=0.2m，箱重G=120N。请画出使箱子在图示位置静止时，施加在端点A的最小作用力F的示意图，且F=N。

图278.（2016·重庆）某建筑工地用如图27所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400N，能将75kg的物体以0.1m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为W，此时滑轮组的机械效率为%（不计绳重和摩擦）。

图289.（2016·成都）如图28所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以（填“省力”“省距离”或“改变动力方向”）；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中，阻力臂大小（填“变大”“变小”或“不变”）。

图2910.（2016·镇江）如图29所示，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA的长度之比为3∶5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡。

（1）此杠杆类型与（填“钓鱼竿”或“羊角锤”）相同；

（2）拉力大小为N；

（3）若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为；

（4）若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将变。

11.（2016·玉林）如图30所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为m，该滑轮组的机械效率为。（忽略绳子和动滑轮的重力）

图3012.（2016·泰安）如图31所示，一轻质杠杆AC可绕支点О自由转动，在B点挂一重为G的物体。为使杠杆在水平位置保持平衡，画出施加在杠杆上最小力F的示意图。

图31图3213.（2016·连云港）如图32所示，有一个杠杆AOB，可绕O点自由转动，A端吊着一个物体。请画出使杠杆在图示位置静止时最小力F的示意图及其力臂。

14.（2016·扬州）从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图33甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图33乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用弹簧测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。

图33（1）在丙图中画出F2力臂l2。

（2）当α角增大时，l2（填“变大”“不变”或“变小”），F1（填“变大”“不变”或“变小”）。

（3）如果考虑到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中F1要（填“大”或“小”）。

（4）对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得，（填“甲”或“乙”）图中的姿势比较正确。

15.（2016·衢州）（1）如图34甲所示（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出），O为支点，OA=OD=3OB=0.6m，CD=0.2m。在做背景的白纸上作有以O为圆心半径为0.2m的圆。在A点挂5N的重物G，要使杠杆水平平衡，则作用在B点竖直向下的力FB应为N，撤去FB后，按图示方向分别施加FC、FD两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则FC、FD大小关系为。

（2）如图46乙，在注射器A、B处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管（连接处密封），并在管上分别系一个未充气的同规格气球（连接处不漏气）。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可观察到A、B两孔处气球的鼓起情况是（填序号）。

①A孔处气球大②B孔处气球大③两个气球一样大

图3416.（2016·揭阳）在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：

次数钩码

重/N钩码上升

高度/cm弹簧测力计

示数/N弹簧测力计

移动距离/cm12100.8402551.520（1）第一次实验测得滑轮组的机械效率为，两次相比较，第二次实验测得滑轮组的机械效率（填“大于”“小于”或“等于”）第一次实验测得滑轮组的机械效率。

（2）根据表中数据，能否得出“滑轮组的机械效率与所挂钩码重量有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：；请简要说出其中一条理由：。

17.（2016·自贡）某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证。

（1）如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变因素，从而进行研究。

（2）下列A、B是同学提出的两个猜想：

猜想一：兩个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；

猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关。

（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图35甲、图35乙、图35丙和图35丁的滑轮组进行实验。

图35验证猜想一的小组应按图所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小（填“相等”或“不相等”），则可初步判断猜想一是错误的；

验证猜想二的小组应按图所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是（填“正确”或“错误”）的。

（4）请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：。

18.（2016·无锡）如图36所示是一种起重机的示意图。起重机重2.4×104N（包括悬臂），重心为P1，为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其右侧配有重M（重心为P2）。现测得AB为10m，BO为1m，BC为4m，CD为1.5m。（g取10N/kg）

（1）若该起重机将重物吊升6m，用时50s，则重物上升的平均速度是多少？

（2）现在水平地面上有重为2.44×104N的货箱，它与地面的接触面积是3m2。

①若起重机不加配重，在起吊货箱时，最大可使货箱对地面的压强减少多少？

②若要吊起此货箱，起重机至少需加重量为多少的配重？

（3）有人认为起重机的配重越重越好，这样就能吊起更重的重物，这起重机能配8t的配重吗？请说明理由。

图3619.（2016·嘉兴）如图37甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10N/kg）

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越。

图37（2）图37乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，定滑轮a的作用是。若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104N，则能吊起货物的质量不能超过多少？

（3）若将重为1.2×104N的货物由地面沿竖直方向匀速提升30m，再沿水平方向移动20m，则此过程中克服货物重力做的功是多少？

（4）若该起升电动机的效率为90%，将重为1.2×104N的货物提升到30m的高度，用时50s，则该起升电动机的实际功率是多少？