中考物理重点难点：专题简单机械复习学案
第十二章 简单机械
一、考点知识梳理
（一）杠杆
1.杠杆概念：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定的点O转动，这根硬棒就是杠杆。
2.杠杆的五要素：
⑴支点：杠杆可以绕着其转动的点，通常用点O表示。支点可以在杠杆的任意位置，在杠杆转动是，支点是相对固定的。
⑵动力：使杠杆转动的力，用F1表示。
⑶阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
⑷动力臂;从支点O到动力F1作用线的距离，用L1表示。
⑸ 阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离，用L2表示。
3. 力臂的画法：
⑴找出支点并用O表示。提示：支点一定在杠杆上，可以在杠杆的某的端点，也可以在杠杆中间的某处。在杠杆转动时这个点是相对固定的。
⑵通过力的作用点画出力的作用线。
⑶从支点O向力的作用线作垂线。
⑷标力臂;用大括号或背向双箭头。
练习：
4. 杠杆平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
公式：F1×L1=F2×L2
5、杠杆的分类及应用
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杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2 F1
F2
(动力>阻力)
费力
省距离
起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿
等臂杠杆
L1F2
(动力>阻力)
既不省力也不费力
天平、定滑轮
（二） 、滑轮
1、滑轮：a、定义：滑轮是个周边有槽，能绕轴转运的小轮。
b、实质：滑轮实质上是一种变形的杠杆。
2、定滑轮：a、定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮
b、实质：是一个等臂杠杆
C、特点：使用定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向。
练习：一杆红旗重10N，绳子重和摩擦不计，问红旗手要用多大的力升旗？拉力方向和重力方向相同吗？如果不用定滑轮会怎么样？
点拨：旗杆顶部是一个定滑轮，旗手向下拉，红旗就向上升，根据：定滑轮特点：使用定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向。可得：红旗手要用10N的拉力升旗。拉力方向和重力方向相反。如果不用定滑轮就必须搭一个高台，红旗手扛着红旗爬上去。可见改变力的方向是一个很大的优点。
3、动滑轮：a、定义：轴可以随物体一起运动的滑轮叫动滑轮
b、实质：动力臂为阻力臂两倍的杠杆。
C、特点：使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的方向，且要花费双倍的距离。
练习：已知物体G重20N，动滑轮重2N，不计绳重和摩擦，求拉力的大小。若物体上升了1m,则绳子向上移动了几m？
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解析：根据动滑轮特点：使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的方向，且要花费双倍的距离。物体G重20N，动滑轮重2N，总重为22N，则拉力F为22N的一半，即11N。
物体上升了1m,则绳子向上移动了2m。
解：F＝×（G物+G动）＝×（20N+2N）=11N
S=2h=2×1m=2m
答：拉力F为11N，绳子向上移动了2m
4、滑轮组：a、定义:定滑轮和动滑轮组合在一起使用
b、特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。
c、滑轮组的计算：有几股绳子吊在动油轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。
d、公式：F=G/n(G=G物+G动)
绳子自由端移动距离：s=nh
点拨：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。口诀:奇动偶定
练习：已知动滑轮重5N，每一个钩码重5N，不计绳重和摩擦，问拉力是多少N，物体上升1m,弹簧测力计向上移动了几m?
解析：根据“滑轮组的计算：有几股绳子吊在动油轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。”物体重为5N×4=20N,物体与动滑轮总重为20N+5N=25N.则拉力为25N的1/5 ,即为5N,拉力移动的距离为1m的5倍。即5m.
解：拉力：F＝×（G物+G动）＝×（5N+25N）=5N
绳子自由端移动距离：S=nh=5×1m=5m.
答：拉力是5N，弹簧测力计向上移动了5m.
5、轮轴：由一个轴和一个大轮组成，能绕共同的轴转动的简章机械，它实质上是一个可以连续转动的杠杆，使用轮轴右以省力。
6、斜面：是一种费距离但能省力的简单机械
公式：FL=Gh
（三） 机械效率
1、有用功、额外功、总功
a、有用功:为了达到目的人们必须要做的，对人们有用的功，用W有表示。
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b、额外功：为了达到目的人们不需要但以不得不额外做的功，用W额表示。
c、总功：有用功与额外功之和。
2、机械效率
a、概念：有用功跟总功的比值。
b、公式：η=×100% η总是小于1
c、影响机械效率的因素;⑴物体重，⑵机械自身重力，绳子重，摩擦力等。机械效率与是否省力无。同一滑轮组所挂物体越重，有用功越多，机械效率越高，不同滑轮组挂同一物体，动滑轮越重额外功越多，机械效率越低。
d、提高机械效率的方法：
⑴增大有用功：表现为在机械可承受范围内，增大提升物体的重力。
⑵减小额外功：表现为 a、改进机械结构，减小机械自身重力。 b、定时润滑，减小摩擦
e、滑轮组提升物体是的机械效率： η＝＝＝（因为s=nh）
f、斜面机械效率：η＝
二、重点难点解读
1.重点实验再现：
杠杆的平衡条件
⑴实验器材:铁架台 杠杆 钩码 弹簧测力计
⑵注意事项:实验前通过调节平衡螺母,使杠杆水平平衡:挂钩码后,不能再移动平衡螺母:读数时,杠杆仍要处于水平平衡状态,以便直接读出力臂的长度.
⑶多次实验归纳出共同规律,避免一两次实验的偶然性造成错误结论.
2. 经典例题分析
例1:（2014浙江丽水）如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是（ ）
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A． F1 B． F2 C． F3 D． F4
【答案】C
【解析】：
例2:（2014•邵阳）如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中（ ）
A． 工人做的有用功为800J B． 工人做的总功为500J
C． 滑轮组的机械效率为60% D． 拉力做功的功率为20W
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例3:（2014•安徽）工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处，假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N，则（ ）
A．拉力所做的功为750J
B． 机械的效率为80%
C．若用该动滑轮提升更重的货物，机械效率将保持不变
D．若采用轻质滑轮完成原任务，机械效率将保持不变
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考点：功的计算；机械效率；机械效率的计算．
例4:（2014•青岛）小雨受到的重力为640N，他站在水平地面上时对地面的压强为1.6×103Pa．
（1）他用图甲所示滑轮组匀速提升物体A，滑轮组的机械效率为90%（不计绳重和摩擦），此时他对水平地面的压强为6×103Pa．则物体A重力GA=？
（2）如图乙所示，若他用此滑轮组从水下缓慢提起边长为0.3m的正方体B（不计水的阻力、绳重和摩擦），当物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时，小雨对水平地面的压强为匀速提升物体A时对水平地面压强的，则物体B的密度ρB=？
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物体受到的浮力F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.018m3=180N，
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三、巩固练习热身：
1.（2014•黄冈）如图所示是液压起重车意图．使用时液压杆将起重臂顶起，可将重物吊起并安放到需要的地方．请在图中分别画出：
（1）重物对起重臂的作用力的示意图及该力的力臂；
（2）液压杆对起重臂最小作用力的示意图．
【答案】
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【解析】
2.（2014•青岛）运用知识解决问题：
如图2所示的轻质杠杆AB，OA=20cm，OB=40cm．物体M的密度为3×103kg/m3．体积为8×10﹣3m3．叶子姐姐在B端施加100N的力使杠杆水平平衡，则此时物体M受到水平面的支持力FM= N，请画出物体M的受力示意图．
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3.（2014•邵阳）小猴和小白兔同时发现了一个实心胡萝卜，它们都想多分点．小猴提出分配方案：将胡萝卜放在三角形石块的尖端，调节胡萝卜位置，使胡萝卜静止时保持水平，然后沿支点处竖直切开，各拿一份，如图甲所示．小白兔说：“我要长的那一头！”，小猴却暗自高兴．
请问：
（1）从质量角度来看，小猴有没有吃亏？答： ．
（2）从图乙可看出，造成上述现象的原因是：A端重力的力臂 （选填“大于”或“小于”或“等于”）B端重力的力臂，根据杠杆平衡的条件可得出：A端的质量 （选填“大于”或“小于”或“等于”）B端的质量．
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4.（2014•株洲）如图是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景．已知地面对两个手掌的支持力为360N，对两个脚尖的支持力为240N，手掌到脚尖的距离为1.5m，则运动员所受的重力为 N，人体重心到脚尖的水平距离为 m．
5.（2014•宜宾）如图所示，以下杠杆中属于费力杠杆的是（ ）
A． 拦道木升起 B．活塞式抽水机抽水 C．手推车 D．羊角锤拨钉子
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故选A．
考点：杠杆的分类．
6.皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆．下列说法正确的是（ ）
A．为省力，可将用力划浆的手靠近支点
B．为省力，可将用力划浆的手远离支点
C．为省距离，可将用力划浆的手远离支点
D．将用力划浆的手靠近支点，既能省力又能省距离
7.（2014•南京）如图所示的器具，属于省力杠杆的是（ ）
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D、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误．
故选：B．
考点： 杠杆的分类．
8.（2014•安徽）身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物．已知扁担长为1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m，如图所示．则（ ）
A．以哥哥的肩A为支点，可计算出弟弟承担的压力为400N
B．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4：9
C．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9：5
D．以弟弟的肩B为支点，可计算处哥哥承担的压力为600N
考点：杠杆的平衡分析法及其应用．
9.（2014•泰安）一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出．已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%．求：
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（1）拉力F做的总功．
（2）有用功为多大？
（3）汽车受到的阻力大小．
10.（2014•威海）小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长4m，乙斜面长5m，所做的功跟别是W甲、W乙，则下列说法正确的是（ ）
A．使用甲斜面比使用乙斜面要省功
B．甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C．拉力F甲与F乙之比为5：4
D．两个拉力做功W甲与W乙之比为4：5
【答案】：C
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【解析】：
11.（2014•威海）如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m3；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m3．沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F1、F2，且F1与F2之比为3：7．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略．（水的密度取1.0×103kg/m3 g取10N/kg）求：
（1）沉船的重力；
（2）沉船浸没水中受到的浮力；
（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率．
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则打捞平台增大的浮力：F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N，即沉船的重力为G=104N；
考点： 重力的计算；阿基米德原理；滑轮（组）的机械效率．
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功W有用/J
测力计拉力
F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
4
0.1
0.4
1.1
0.5
0.55
72.7%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
12.（2014•广安）某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如把表所示，第1、2、3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示．
（1）第3次实验中的机械效率是 ．
（2）比较第2次实验和第3次实验，可得出初步结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 ．
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（3）第1次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 （选填“增大”或“减小”）．因而，由第1、2次实验可知：滑轮组的机械效率可能与动滑轮自重力大小有关．
13.（2014•东营）“蛟龙号”创造了“中国深度”﹣﹣下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ═1.03×103kg/m3，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：
（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度太大，在海水中的传输时间太短,测量误差就大．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×103N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×105N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？
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【答案】：（1）受到的海水的压强是2.78×107Pa；
（2）收到正上方母船的指令需要1.8s；
14.（2014•黄冈）当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示．假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5Ω．在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）．求：
（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能．
（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量．
（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率．
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【答案】：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能9.5×105J．
（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量1.25×105J．
（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率80%．
【解析】：
15.（2014福建福州）小明在测量物重时，
(1)弹簧测力计侧甲物体重.如图所示，甲物体重是 _N。
(2)估测乙物体重约10 N.请你利用下列器材帮他设计一个测量乙物体重的实脸方案。
器材:乙物体，弹簧测力计(0一5 N).已调平衡的杠杆.刻度尺和细线。
①简述主要测量步骤或在图30中画图出测量方案的示意图，并标出需测量的物理量符号。
(提示：作图时.弹簧测力计对杠杆的拉力F1用力的示意图表示，可不画出弹簧测力计实物图。)
②乙物体重力的计算表达式:G乙= _(用测量的物理量符号表示）。
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【答案】（1）4.4；
（2）如图：
四、中考预测展望：
1.（2014苏州）如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6N.
（1）实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是
（2）若仅增加物体的重力（不计摩擦），该滑轮组的机械效率将
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考点:弹簧测力计的读数,滑轮组和机械效率的计算
2.（2014•南京）如图所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W，滑轮组的机械效率是 ．
3.一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物，绳自由端的拉力F为200N，重物在5s内匀速上升了1m．则拉力的功率是______________W，滑轮组的机械效率是______________．
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【答案】：120W；75%
【解析】：
4.如图所示，用甲、乙两种装置分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2 N，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是η甲和η乙，则（ ）
A. F甲> F乙 B. F甲= F乙 C. η甲>η乙 D. η甲 <η乙
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5.（2014浙江宁波）利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N的物体以0.2m／s的速度匀速提升6m。若不计绳重和摩擦，则这一过程中（ ）
A．拉力F的大小为50N B．绳子自由端的速度为0.4m／s
C．拉力F所做的功为600J D．拉力F的功率为lOW
【答案】：C
【解析】：
6.如图所示,是用道钉撬撬道钉的示意图。当道钉对道钉撬的阻力F2是4000N时,要把道钉撬起，需要的动力F1最小为（不计道钉撬重）（ ）
A、20N B、200N C、2000N D、20000N
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7.（08江苏连云港）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：
（1）人做的有用功为多大？
（2）人的拉力为多大？
（3）人拉力的功率为多大？
【答案】：15000j 400N 200W
【解析】：
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8.如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，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的力Fl的示意图，并作出Fl和F2的力臂l1和l2。
【答案】：
9.()08甘肃兰州）如图是测定滑轮组机械效率时所用的滑轮，若使绳端的拉力沿向上的方向
（1）请在图中画出该滑轮组的绳子绕法。
（2）完善下列实验步骤：
A．按组装图把实验器材装配好
B．用弹簧秤测量出重物的重力
C．在动滑轮下面挂上重物，并分别记下重物和弹簧秤的位置
D． 拉弹簧秤，使重物上升一段距离，读出
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E．用刻度尺分别量出 和 移动的距离
F．由测得的数据，求出滑轮组的机械效率
（3）在这个实验中，若物重4N,重物上升了0.1m，弹簧秤示数为2N，请计算该滑轮组的机械效率η＝ 。
（4）你能分析一下效率不是100%的原因吗？请你试着写出两条： 、 。
【答案】（1）如图：
物重4N”就误认为拉力是物体重的1/2,是2股绳子,如果是2股绳子,则动滑轮重力就时0,这与实际不符,
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考点：滑轮组的机械效率.
10.在探究“杠杆的平衡条件”的实验中，有甲、乙两位同学作出了如下的猜想：
（1）甲同学：
（2）乙同学：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
为了验证以上两种猜想是否正确，两位同学采用了如图所示的实验装置来进行实验和收集证据，并设计了如下的实验方案：
A．按如图所示的装置安装实验器材。
B．在没有挂钩码时，将杠杆调节至水平位置平衡。
C．将钩码(每个钩码的质量均为50g)分别挂在杠杆的两边并移动其悬挂的位置，重新将杠杆调节至水平位置平衡。
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D．改变悬挂的钩码个数，并移动其悬挂的位置，使杠杆又在水平位置平衡。并将每次实验测得的数据都记录在下表中，那么：
(1)在记录数据的表格中，根据实验装置右边的放大图补充表格中漏掉的两空(g=10N／kg)。
(2)在实验中，当杠杆处于水平位置平衡时，杠杆的重心在图中的_______点。
(3)综上所述，由此可得出的结论是： 。
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