簡單機械

王小萍

一、考情分析

《初中物理課程標準（2011版）》“科學內(nèi)容”中對《簡單機械》的要求：“知道簡單機械。通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件。知道機械效率。了解提高機械效率的途徑和意義。測量某種簡單機械的機械效率。”根據(jù)課程標準的要求，在2016年中考試卷中考查的知識點有：三種類型的杠桿，運用杠桿的平衡條件進行計算或解釋某些現(xiàn)象，滑輪在日常生產(chǎn)生活中的應用，計算簡單機械在使用過程中的機械效率以及用實驗探究杠桿的平衡條件，測量滑輪組或斜面的機械效率等。命題趨勢：結(jié)合本章節(jié)內(nèi)容可以知道：從實際物體上認識杠桿，分清杠桿的作用，畫出實物杠桿的示意圖，探究杠桿平衡條件的實驗過程中的問題處理，簡單的機械效率的計算等。對于本章節(jié)的知識點，要注意與生產(chǎn)生活的實際相結(jié)合，注重探究實驗中科學方法的應用，具有一定的畫圖、識圖和分析實驗數(shù)據(jù)的能力。

二、考點演練

【基礎(chǔ)強化】

1.（2016·臨沂）如圖1所示的簡單機械中，使用時一定費力的是（）

A.鑷子B.起子C.鉗子D.動滑輪

圖1

2.（2016·邵陽）如圖2所示，在探究杠桿平衡條件的實驗中，杠桿處于水平平衡狀態(tài)。若在杠桿兩端的鉤碼上分別加掛一個完全相同的鉤碼，則（）

A.杠桿不能水平平衡，左端上升

B.杠桿不能水平平衡，右端上升

C.杠桿仍能處于水平平衡狀態(tài)

D.以上說法都不正確

圖2圖33.（2016·天津）如圖3所示，在處于水平平衡的杠桿A點，掛上4個鉤碼（每個鉤碼的質(zhì)量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點的力最小為（g取10N/kg）（）

A.15NB.6N

C.3ND.1.5N

4.（2016·西寧）小文同學采用如圖4所示的甲、乙兩種不同的方式將同一貨物從地面勻速搬運到同一輛汽車上，其中說法正確的是（）

圖4A.甲種方法克服重力做功多

B.乙種方法更省力

C.兩種方法機械效率相等

D.兩種情況下，貨物機械能都增加

5.（2016·吉林）有一個箱子需要從地面搬到汽車上。小冰想用如圖5甲所示的方法搬運，小雪想用如圖5乙所示的方法搬運。兩種方法克服箱子的重力做的功是，但小雪的方法會。

圖5圖66.（2016·阜新）“遼寧艦”服役，圓了中國航母夢。如圖6為航母上簡化的蒸氣彈射裝置，能帶動艦載機在兩秒鐘內(nèi)達到起飛速度。牽引索與蒸氣活塞連接的兩個滑輪為（填“定”或“動”）滑輪；氣缸內(nèi)蒸氣體積膨脹對外做功，內(nèi)能（填“增大”“減小”或“不變”），同時推動活塞，使艦載機獲得巨大的牽引力。

圖77.（2016·揭陽）如圖7所示，輕質(zhì)木桿AB可以繞O點轉(zhuǎn)動，OA∶OB=3∶1，A端細線下掛300N的重物靜止在水平地面上，若使木桿保持水平位置，且重物對水平地面的壓力為零，在B點要用N的力豎直向下拉。此木桿為（填“省力”或“費力”或“等臂”）杠桿。

8.（2016·福州）生活中我們經(jīng)常使用簡單機械。

圖8（1）圖8甲是家用手搖晾衣架，A、B兩滑輪中屬于動滑輪的是；若衣服和晾衣架的總重為120N，不計動滑輪重、繩重及摩擦，靜止時繩的拉力F=N。請你提出一種使用時提高手搖晾衣架機械效率的方法：。

（2）如圖8乙所示，已知撬棒AD=1m，CD=BC=0.15m，石頭垂直作用在棒上的力是420N，若要撬動石頭，則施加在撬棒A點的力至少是N。

圖99.（2016·淮安）如圖9是人抬獨輪車車把時的簡化示意圖，此時獨輪車相當一個杠桿；若動力臂是阻力臂的3倍，物體和車總重G為1200N，則抬起車把的力F為N。

圖1010.（2016·淄博）杠桿調(diào)平衡后，將兩個體積相同的重物分別掛在杠桿兩側(cè)的A、B處，杠桿仍然平衡，如圖10所示，則GA（填“大于”“等于”或“小于”）GB；若將兩重物同時浸沒在水中，則杠桿的（填“左”或“右”）端下沉。

圖1111.（2016·金華）簡單機械在我們的生活中應用廣泛，請回答下列有關(guān)簡單機械的問題：

（1）如圖11甲，物體處于靜止狀態(tài)，物體的重力是N（不計摩擦及滑輪和繩子的自重）。

（2）如圖11乙是一把剪刀，在使用過程中要達到相對省力的效果，則被剪物體應放在（選填字母“A”或“B”）點。

圖1212.（2016·綏化）將一個重240N的物體勻速推到斜面頂端，人沿斜面向上的推力為120N，如圖12所示，物體沿斜面移動的距離s=3m，上升的高度h=1.2m，則人對物體做的有用功是J，斜面的機械效率是。

13.（2016·徐州）如圖13所示，要用向下的力提升重物，請畫出滑輪組繩子的繞法。

圖13圖14

14.（2016·錦州）如圖14所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點轉(zhuǎn)動，請在圖中畫出杠桿OA的動力臂l1和其受到的阻力F2。

15.（2016·阜新）小明同學在“研究杠桿平衡條件”實驗中：

（1）實驗時應先調(diào)節(jié)杠桿在位置平衡，若出現(xiàn)圖15甲所示情況，應將杠桿的螺母向（填“左”或“右”）調(diào)。

（2）杠桿平衡后，小明在圖15乙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應在B位置掛上個鉤碼。

圖15（3）下表是該組某同學在實驗中記錄杠桿平衡的部分數(shù)據(jù)：

實驗次數(shù)F1（N）l1（cm）F2（N）l2（cm）125△10231021532303☆圖16上表中空格處所缺的數(shù)據(jù)是：△=，☆=；

（4）分析上表中的實驗數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是。

16.（2016·西寧）某同學用如圖16所示的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下表中。

實驗

次數(shù)鉤碼

重/N鉤碼上升

的高度/m繩端的

拉力/N繩端移動

的距離/m機械

效率140.101.80.3260.102.50.3360.152.5（1）實驗中，使用滑輪組提升重物時，應豎直向上拉動彈簧測力計。

（2）第二次實驗中，2s內(nèi)鉤碼上升的高度為0.1m，則它運動的速度為m/s。

（3）第三次實驗中，繩端移動的距離為m，滑輪組的機械效率為。

（4）分析比較第一、二兩次實驗數(shù)據(jù)，有用功W1有W2有，滑輪組的機械效率η1η2（兩空均填“>”“=”或“<”）。由此可知，可采用的方法來提高滑輪組的機械效率。

17.（2016·河南）在“大力士”比賽中，需要把一質(zhì)量m=400kg，邊長l=1m，質(zhì)量分布均勻的立方體，利用翻滾的方法沿直線移動一段距離，如圖17所示。G取10N/kg。求：

圖17（1）立方體靜止時對水平地面的壓強；

（2）翻滾立方體時，使立方體一邊剛剛離開地面，所用最小力F的大??；

（3）“大力士”用翻滾的方法使立方體沿直線移動了10m，用時20s，“大力士”克服立方體重力做功的功率。

18.（2016·安順）如圖18所示，杠桿在豎直向下拉力F的作用下將一物體緩慢勻速提升。下表是提升物體時采集到的信息：

物重G

（N）OA

（m）OB

（m）A端上升的

髙度h/mB端下降的

豎直距離s/m400.80.40.20.1（1）若不計杠桿自重和摩擦，則拉力F的大??；

（2）若實際拉力F為90N，求拉力做的總功及杠桿的機械效率（機械效率保留三位有效數(shù)字）。

圖1819.（2016·雅安）工人用如圖19甲所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定?；喗M的機械效率隨建材重量變化的圖象如圖19乙所示，滑輪和鋼繩的摩擦力及繩重忽略不計，g取10N/kg。

圖19（1）若某次運送建材的質(zhì)量為50kg，則建材的重力是多少？

（2）若工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了12m，作用在鋼繩上的拉力為200N，求拉力的功率；

（3）當滑輪組的機械效率為60%時，運送建材的重力是多大？

【綜合應用】

圖201.（2016·遂寧）如圖20所示，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，在這個過程中，力F的大小將（）

A.不變B.變小

C.變大D.先變大后變小

圖212.（2016·濱州）（多選）利用四個相同的滑輪，組成如圖21所示的甲、乙兩個滑輪組，用同樣的時間，把質(zhì)量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分別為F甲、F乙，拉力做的功分別為W甲、W乙，拉力的功率分別為P甲、P乙，機械效率分別是η甲、η乙（忽略繩重與摩擦），下列關(guān)系式正確的是（）

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

圖223.（2016·成都）（多選）小李同學利用如圖22所示的滑輪組勻速提升重物。第一次提升的重物A的重力為GA，加在繩子自由端的拉力為F1，重物上升的速度為v1，運動時間為t1；第二次提升的重物B的重力為GB，加在繩子自由端的拉力為F2，重物上升的速度為v2，運動時間為t2。已知F1∶GA=5∶8，GB∶GA=3∶2，v1∶v2=2∶1，t1∶t2=2∶3。動滑輪的重力不能忽略，不計繩重與摩擦的影響。下列對兩個過程的分析中，正確的是（）

A.拉力之比為F1∶F2=7∶8

B.拉力的功率之比為P1∶P2=10∶7

C.機械效率之比η1∶η2=14∶15

D.額外功之比W1∶W2=2∶3

圖234.（2016·烏魯木齊）如圖23所示，利用動滑輪提升一個重為G的物塊，不計繩重和摩擦，其機械效率為60%。要使此動滑輪的機械效率達到90%，則需要提升重力為G的物塊的個數(shù)為（）

A.3個B.4個

C.5個D.6個

圖245.（2016·泉州）如圖24所示，用甲、乙兩種裝置將物體勻速提升相同高度，物體重均為10N，滑輪重均為1N，不計繩重，所用的拉力分別是F1和F2，機械效率分別是η1和η2，則F1F2，η1η2。（填“>”“<”或“=”）

圖256.（2016·綿陽）如圖25所示，小麗用三個均重10N的滑輪組成的滑輪組以1m/s勻速起吊重470N的物體，物體上升5m，不計繩的重力及一切摩擦，繩的拉力F=N；滑輪組的機械效率為。

圖267.（2016·安徽）拉桿式旅行箱可看成杠桿，如圖26所示。已知OA=1.0m，OB=0.2m，箱重G=120N。請畫出使箱子在圖示位置靜止時，施加在端點A的最小作用力F的示意圖，且F=N。

圖278.（2016·重慶）某建筑工地用如圖27所示的滑輪組提升重物，人對繩的拉力F為400N，能將75kg的物體以0.1m/s的速度勻速提升，則拉力F的功率為W，此時滑輪組的機械效率為%（不計繩重和摩擦）。

圖289.（2016·成都）如圖28所示，古代士兵常用定滑輪把護城河上的吊橋拉起。使用定滑輪可以（填“省力”“省距離”或“改變動力方向”）；吊橋可以看作杠桿，繩子對它的拉力是動力，吊橋的重力是阻力。在拉起吊橋的過程中，阻力臂大?。ㄌ睢白兇蟆薄白冃　被颉安蛔儭保?。

圖2910.（2016·鎮(zhèn)江）如圖29所示，輕桿OA可繞O點自由轉(zhuǎn)動，用細線將15N的重物掛在A處，小林在B處用豎直向上的拉力提住輕桿，OB和BA的長度之比為3∶5，下列問題中，輕桿始終在水平位置處于平衡。

（1）此杠桿類型與（填“釣魚竿”或“羊角錘”）相同；

（2）拉力大小為N；

（3）若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為；

（4）若拉力方向變?yōu)閳D中虛線所示方向，則拉力將變。

11.（2016·玉林）如圖30所示，用F=50N的力通過滑輪組水平拉重為80N的物體，使其向左勻速運動，在這過程中拉力F做功為40J，已知物體受到水平地面的摩擦力為60N，則物體運動的距離為m，該滑輪組的機械效率為。（忽略繩子和動滑輪的重力）

圖3012.（2016·泰安）如圖31所示，一輕質(zhì)杠桿AC可繞支點О自由轉(zhuǎn)動，在B點掛一重為G的物體。為使杠桿在水平位置保持平衡，畫出施加在杠桿上最小力F的示意圖。

圖31圖3213.（2016·連云港）如圖32所示，有一個杠桿AOB，可繞O點自由轉(zhuǎn)動，A端吊著一個物體。請畫出使杠桿在圖示位置靜止時最小力F的示意圖及其力臂。

14.（2016·揚州）從地面上搬起重物我們的常見做法是彎腰（如圖33甲）或人下蹲彎曲膝蓋（如圖33乙）把它搬起來，哪種方法好呢？下面就建立模型說明這個問題。把脊柱簡化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O轉(zhuǎn)動，腰背部復雜肌肉的等效拉力F1作用在A點，其實際作用方向與脊柱夾角為12°且保持不變，搬箱子拉力F2作用在肩關(guān)節(jié)B點，在B點掛一重物代替箱子。用彈簧測力計沿F1方向拉，使模型靜止，可測出腰背部復雜肌肉拉力的大小。接著，改變脊柱與水平面的夾角即可改變杠桿與水平面的夾角α，多次實驗得出結(jié)論。

圖33（1）在丙圖中畫出F2力臂l2。

（2）當α角增大時，l2（填“變大”“不變”或“變小”），F(xiàn)1（填“變大”“不變”或“變小”）。

（3）如果考慮到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的實際拉力將比丙圖中F1要（填“大”或“小”）。

（4）對比甲乙兩種姿勢所對應丙圖中的兩種狀態(tài)，由以下分析可得，（填“甲”或“乙”）圖中的姿勢比較正確。

15.（2016·衢州）（1）如圖34甲所示（杠桿自身質(zhì)量和摩擦忽略不計，固定裝置未畫出），O為支點，OA=OD=3OB=0.6m，CD=0.2m。在做背景的白紙上作有以O為圓心半徑為0.2m的圓。在A點掛5N的重物G，要使杠桿水平平衡，則作用在B點豎直向下的力FB應為N，撤去FB后，按圖示方向分別施加FC、FD兩個力，且每次都使杠桿在水平位置平衡，則FC、FD大小關(guān)系為。

（2）如圖46乙，在注射器A、B處分別扎一個等大的小孔，插入兩根相同規(guī)格的硬質(zhì)塑料管（連接處密封），并在管上分別系一個未充氣的同規(guī)格氣球（連接處不漏氣）。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充滿空氣，接著快速向內(nèi)推動活塞，在此過程中可觀察到A、B兩孔處氣球的鼓起情況是（填序號）。

①A孔處氣球大②B孔處氣球大③兩個氣球一樣大

圖3416.（2016·揭陽）在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行兩次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)鉤碼

重/N鉤碼上升

高度/cm彈簧測力計

示數(shù)/N彈簧測力計

移動距離/cm12100.8402551.520（1）第一次實驗測得滑輪組的機械效率為，兩次相比較，第二次實驗測得滑輪組的機械效率（填“大于”“小于”或“等于”）第一次實驗測得滑輪組的機械效率。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“滑輪組的機械效率與所掛鉤碼重量有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：；請簡要說出其中一條理由：。

17.（2016·自貢）某小組同學在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關(guān)時，提出了一些猜想并對猜想進行驗證。

（1）如果影響機械效率的因素有A、B、C多個，要研究其與B因素的關(guān)系，需要先控制其他幾個因素不變，而改變因素，從而進行研究。

（2）下列A、B是同學提出的兩個猜想：

猜想一：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關(guān)；

猜想二：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關(guān)。

（3）為了驗證上述猜想是否正確，同學們準備分別按圖35甲、圖35乙、圖35丙和圖35丁的滑輪組進行實驗。

圖35驗證猜想一的小組應按圖所示的兩個滑輪組進行實驗，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大?。ㄌ睢跋嗟取被颉安幌嗟取保?，則可初步判斷猜想一是錯誤的；

驗證猜想二的小組應按圖所示的兩個滑輪組進行實驗，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，則可初步判斷猜想二是（填“正確”或“錯誤”）的。

（4）請你為該班同學提出一種提高滑輪組機械效率的方法：。

18.（2016·無錫）如圖36所示是一種起重機的示意圖。起重機重2.4×104N（包括懸臂），重心為P1，為使起重機起吊重物時不致傾倒，在其右側(cè)配有重M（重心為P2）?，F(xiàn)測得AB為10m，BO為1m，BC為4m，CD為1.5m。（g取10N/kg）

（1）若該起重機將重物吊升6m，用時50s，則重物上升的平均速度是多少？

（2）現(xiàn)在水平地面上有重為2.44×104N的貨箱，它與地面的接觸面積是3m2。

①若起重機不加配重，在起吊貨箱時，最大可使貨箱對地面的壓強減少多少？

②若要吊起此貨箱，起重機至少需加重量為多少的配重？

（3）有人認為起重機的配重越重越好，這樣就能吊起更重的重物，這起重機能配8t的配重嗎？請說明理由。

圖3619.（2016·嘉興）如圖37甲為塔式起重機簡易示意圖，塔式起重機主要用于房屋建筑中材料的輸送及建筑構(gòu)件的安裝。（動滑輪重、繩重及摩擦不計，g取10N/kg）

（1）為保持平衡，起重臂的長度越長的塔式起重機，配備的平衡重的質(zhì)量應越。

圖37（2）圖37乙為起重機鋼絲繩穿繩簡化示意圖，定滑輪a的作用是。若鋼絲繩能承受的最大拉力為3×104N，則能吊起貨物的質(zhì)量不能超過多少？

（3）若將重為1.2×104N的貨物由地面沿豎直方向勻速提升30m，再沿水平方向移動20m，則此過程中克服貨物重力做的功是多少？

（4）若該起升電動機的效率為90%，將重為1.2×104N的貨物提升到30m的高度，用時50s，則該起升電動機的實際功率是多少？