中考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)：專題14 簡(jiǎn)單機(jī)械（含解析）

專題14簡(jiǎn)單機(jī)械（講練）1.了解：杠桿的基本概念；滑輪的概念；斜面的簡(jiǎn)單應(yīng)用與計(jì)算；2.會(huì)：畫杠桿示意圖；分析杠桿類型；進(jìn)行滑輪組的常規(guī)計(jì)算；3.理解：杠桿平衡條件；定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)；滑輪組的利用；4.掌握：杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)探究；有用功、總功和機(jī)械效率的計(jì)算；5.認(rèn)識(shí)：生活中常用杠桿。一、思維導(dǎo)圖二、知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)一：杠桿1.杠桿：在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，這根硬棒就叫杠桿。（1）“硬棒”泛指有一定長(zhǎng)度的，在外力作用下不變形的物體。（2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。2.杠桿的五要素：（1）支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支點(diǎn)是相對(duì)固定；（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫動(dòng)力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力，用“F2”表示；（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。注意：無論動(dòng)力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個(gè)力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做動(dòng)力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力。力臂是點(diǎn)到線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。力的作用線通過支點(diǎn)的，其力臂為零，對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。3.杠桿示意圖的畫法：（1）根據(jù)題意先確定支點(diǎn)O；（2）確定動(dòng)力和阻力并用虛線將其作用線延長(zhǎng)；（3）從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動(dòng)力臂和阻力臂；第一步：先確定支點(diǎn)，即杠桿繞著某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，用字母“O”表示。第二步：確定動(dòng)力和阻力。人的愿望是將石頭翹起，則人應(yīng)向下用力，畫出此力即為動(dòng)力用“F1”表示。這個(gè)力F1作用效果是使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。而阻力的作用效果恰好與動(dòng)力作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應(yīng)朝著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則阻力是石頭施加給杠桿的，方向向下,用“F2”表示如圖乙所示。第三步：畫出動(dòng)力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長(zhǎng)，由支點(diǎn)向力的作用線作垂線，并標(biāo)明相應(yīng)的“l(fā)1”“l(fā)2”，“l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動(dòng)力臂和阻力臂，如圖丙所示。甲乙丙4.杠桿的平衡條件（1）杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我們就說杠桿平衡了。（2）杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)圖（4）圖（5）1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。如圖（5）所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂實(shí)物大小了，而圖（4）杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有圖（5）方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時(shí)，我們才能夠直接從杠桿上讀出動(dòng)力臂和阻力臂的大小，因此本實(shí)驗(yàn)要求杠桿在水平位置平衡。2）在實(shí)驗(yàn)過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會(huì)破壞原有的平衡。（3）杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。要點(diǎn)詮釋：（1）省力杠桿：動(dòng)力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＜F2，這種杠桿使用時(shí)可省力（即用較小的動(dòng)力就可以克服較大的阻力），但卻費(fèi)了距離（即動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動(dòng)的距離大）。（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＞F2，這種杠桿叫做費(fèi)力杠桿。使用費(fèi)力杠桿時(shí)雖然費(fèi)了力（動(dòng)力大于阻力），但卻省距離（可使動(dòng)力作用點(diǎn)比阻力作用點(diǎn)少移動(dòng)距離）。（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂l1=阻力臂l2，則平衡時(shí)F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費(fèi)力，即不省距離也不費(fèi)距離。既省力又省距離的杠桿時(shí)不存在的。知識(shí)點(diǎn)二：滑輪1.滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子叫滑輪。因?yàn)榛喛梢赃B續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為定滑輪和動(dòng)滑輪。2.定滑輪（1）定義：工作時(shí)，中間的軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪。（2）實(shí)質(zhì)：是個(gè)等臂杠桿。軸心O點(diǎn)固定不動(dòng)為支點(diǎn)，其動(dòng)力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，因?yàn)橹匚飫蛩偕仙龝r(shí)不省力。（3）特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個(gè)與該力方向不同的力。（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離與重物移動(dòng)的距離相等。對(duì)于定滑輪來說，無論朝哪個(gè)方向用力，定滑輪都是一個(gè)等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計(jì)繩重和摩擦）3.動(dòng)滑輪（1）定義：工作時(shí)，軸隨重物一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。（2）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿。（3）特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離是重物移動(dòng)距離的2倍。對(duì)于動(dòng)滑輪來說：1）動(dòng)滑輪在移動(dòng)的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動(dòng)；2）動(dòng)滑輪省一半力的條件是：動(dòng)滑輪與重物一起勻速移動(dòng)，動(dòng)力F1的方向與并排繩子平行，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦。4.滑輪組（1）定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成。（2）特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即SKIPIF1<0（條件：不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：SKIPIF1<0。（3）動(dòng)力移動(dòng)的距離S和重物移動(dòng)的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的n倍，即S=nh。（4）繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：SKIPIF1<0。5.斜面是一種可以省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。6.當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長(zhǎng)，越省力（即F越?。?；當(dāng)斜面長(zhǎng)L相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越省力（即F越?。?；當(dāng)斜面L越長(zhǎng)，斜面高h(yuǎn)越小時(shí)，越省力（即F越小）。知識(shí)點(diǎn)三：機(jī)械效率１.有用功：對(duì)機(jī)械、活動(dòng)有用的功。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總；斜面：W有用=Gh。2.額外功：并非需要但又不得不做的功。公式：W額=W總－W有用=G動(dòng)h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）；斜面：W額=fL。3.總功：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功。公式：W總=W有用＋W額=FS=W有用／η；斜面：W總=fL+Gh=FL。4.機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：SKIPIF1<0。

5.滑輪組的機(jī)械效率（不計(jì)滑輪重以及摩擦?xí)r）（1）滑輪組（豎直方向提升物體）：SKIPIF1<0（G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

（2）滑輪組（水平方向拉動(dòng)物體）：SKIPIF1<0（f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

6.斜面的機(jī)械效率：SKIPIF1<0(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的拉力)?？键c(diǎn)一：杠桿的概念與分類【備考方略】1.杠桿屬于主要知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)也是中考中經(jīng)?？荚嚨膬?nèi)容。對(duì)杠桿的概念考查主要集中在對(duì)杠桿的理解、杠桿平衡條件上。在內(nèi)容中，主要知識(shí)點(diǎn)有杠桿的五要素、杠桿平衡條件、杠桿的示意圖和杠桿的應(yīng)用。杠桿在中考中出現(xiàn)的概率很高，主要題型以選擇題為主，填空題、作圖題、實(shí)驗(yàn)探究題和計(jì)算題也有出現(xiàn)，但出現(xiàn)概率較選擇題要低。選擇題以判斷杠桿類型、杠桿應(yīng)用和杠桿平衡條件居多；填空題以考查杠桿基本概念居多；作圖題一般情況下和其他作圖題結(jié)合，一般考查杠桿七要素居多。2.對(duì)杠桿的分類的考題主要是根據(jù)動(dòng)力臂和阻力臂判斷屬于哪種類型的杠桿。（1）省力杠桿：動(dòng)力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＜F2，這種杠桿使用時(shí)可省力（即用較小的動(dòng)力就可以克服較大的阻力），但卻費(fèi)了距離（即動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動(dòng)的距離大）。（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＞F2，這種杠桿叫做費(fèi)力杠桿。使用費(fèi)力杠桿時(shí)雖然費(fèi)了力（動(dòng)力大于阻力），但卻省距離（可使動(dòng)力作用點(diǎn)比阻力作用點(diǎn)少移動(dòng)距離）。（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂l1=阻力臂l2，則平衡時(shí)F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費(fèi)力，即不省距離也不費(fèi)距離。既省力又省距離的杠桿時(shí)不存在的。【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）下列杠桿中屬于費(fèi)力杠桿的是（）。A．撬石頭 B．船槳C．小推車 D．修樹剪刀【答案】B?！窘馕觥緼．從圖中可以看到，撬石頭時(shí)，支點(diǎn)是木棒與中間石頭的接觸點(diǎn)，左邊石頭對(duì)木棒的壓力是阻力，右邊的人對(duì)木棒的壓力是動(dòng)力，很明顯看到動(dòng)力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故A不符合題意；B．從圖中可以看到，船槳?jiǎng)澊瑫r(shí)，支點(diǎn)是船槳與船的接觸點(diǎn)，人劃船時(shí)出的力是動(dòng)力，水對(duì)船槳的推力是阻力，人手對(duì)船槳的作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較近，水對(duì)船槳的作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較遠(yuǎn)，動(dòng)力臂小于阻力臂，則它屬于費(fèi)力杠桿，故B符合題意；C．從圖中可以看到，工人使用小推車工作時(shí)，支點(diǎn)是小推車的下面車輪中間點(diǎn)，人手往上抬的力是動(dòng)力，小推車自身的重力是阻力，人手對(duì)小推車的作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較遠(yuǎn)，小推車自身的重力作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較近，動(dòng)力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故C不符合題意；D．從圖中可以看到，修樹剪刀使用時(shí)，剪刀中間點(diǎn)作為支點(diǎn)，人手出的力是動(dòng)力，剪刀受到樹木的力是阻力，人手對(duì)剪刀的作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較遠(yuǎn)，樹木對(duì)剪刀的作用點(diǎn)距離支點(diǎn)較近，動(dòng)力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故D不符合題意。故選B?！九e一反三】1．（2021·廣西賀州市）現(xiàn)有若干個(gè)規(guī)格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿的A點(diǎn)掛幾個(gè)鉤碼（）。A．1 B．2 C．3 D．4【答案】C?！窘馕觥吭O(shè)每個(gè)鉤碼為G，每個(gè)小格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則右側(cè)力與力臂的乘積：2G×6L=12GL左側(cè)A點(diǎn)的力臂為4L，根據(jù)杠桿平衡條件可知，A點(diǎn)所掛鉤碼的重力：SKIPIF1<0=3G即應(yīng)在杠桿的A點(diǎn)掛3個(gè)鉤碼。故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。2．（2021·河南中考真題）如圖工人師傅正在使用一根硬棒撬動(dòng)石頭，使用此硬棒（）。A．省力且省距離 B．省力但費(fèi)距離C．費(fèi)力且費(fèi)距離 D．費(fèi)力但省距離【答案】B。【解析】CD．一根硬棒撬動(dòng)石頭，動(dòng)力臂大于阻力臂，故是省力杠桿，故CD錯(cuò)誤；AB．省力但是費(fèi)距離，故A錯(cuò)誤；B正確。故選B。3．（2021·北京中考真題）圖示的四種工具中，正常使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（）。A．園藝剪 B．筷子C．瓶蓋起子 D．核桃夾【答案】B。【解析】A．園藝剪在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；B．筷子使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故B符合題意；C．瓶蓋起子使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；D．核桃夾使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意。故選B?？键c(diǎn)二：杠桿作圖【備考方略】杠桿示意圖的畫法：（1）根據(jù)題意先確定支點(diǎn)O；（2）確定動(dòng)力和阻力并用虛線將其作用線延長(zhǎng)；（3）從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動(dòng)力臂和阻力臂；畫出動(dòng)力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長(zhǎng)，由支點(diǎn)向力的作用線作垂線，并標(biāo)明相應(yīng)的“l(fā)1”“l(fā)2”，“l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動(dòng)力臂和阻力臂?！窘?jīng)典例題】（2021·遼寧中考真題）如圖甲所示為搬花神器，用它把花盆抬起時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。其簡(jiǎn)化示意圖如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出：（1）花盆所受重力的示意圖（O'為其重心）；（2）杠桿平衡時(shí)作用在A點(diǎn)的最小動(dòng)力F1及其力臂l1。【解析】（1）花盆所受重力的方向豎直向下，重力的作用點(diǎn)在其重心，花盆所受重力G示意圖如下圖所示：（2）阻力F2為花盆所受重力G，其大小一定，阻力臂SKIPIF1<0也為一定值，根據(jù)杠桿的平衡條件SKIPIF1<0，當(dāng)動(dòng)力臂SKIPIF1<0最大時(shí)，動(dòng)力SKIPIF1<0最小，故連接OA，為使OA為動(dòng)力臂，過A點(diǎn)作OA的垂線，因阻力有使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，故動(dòng)力臂有使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故最小動(dòng)力的方向垂直O(jiān)A斜向下，如下圖所示：【舉一反三】1．（2021·內(nèi)蒙古通遼市）如圖所示是一種抽水馬桶水箱自動(dòng)上水裝置的示意圖。當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定高度時(shí)，浮標(biāo)帶動(dòng)杠桿AOB壓住入水口，停止上水。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力SKIPIF1<0、阻力SKIPIF1<0和動(dòng)力臂SKIPIF1<0。【解析】杠桿AOB的B點(diǎn)受到豎直向上的動(dòng)力作用，浮標(biāo)在A點(diǎn)給杠桿豎直向上的阻力作用，動(dòng)力臂為動(dòng)力作用線到支點(diǎn)O的距離，如下圖所示：2．（2021·青海中考真題）在圖中，畫出杠桿平衡時(shí)施加在杠桿上的最小動(dòng)力F1的作用點(diǎn)和方向，并畫出所掛重物的繩子對(duì)杠桿拉力的力臂L2。【解析】要找到讓杠桿平衡的最小力，先確定力的作用點(diǎn)，作用點(diǎn)一定是在杠桿上離支點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)，這樣才可能找到最長(zhǎng)力臂最小力，然后連接支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)，以這條連線作為該力的力臂時(shí)，力臂最長(zhǎng)，力最小，再過力的作用點(diǎn)作該連線的垂線即可確定使杠桿平衡的最小力的方向。繩子對(duì)杠桿的拉力豎直向下，將拉力的示意圖反向延長(zhǎng)得到該力的作用線，再過支點(diǎn)作該力作用線的垂線即拉力的力臂。如圖所示：3．（2021·四川眉山市）如圖所示，利用杠桿AOB撬動(dòng)重物M，O為杠桿支點(diǎn)，SKIPIF1<0為杠桿的動(dòng)力臂，現(xiàn)杠桿處于水平位置平衡。（1）作出杠桿動(dòng)力SKIPIF1<0的示意圖；（2）作出重物M對(duì)杠桿壓力SKIPIF1<0的示意圖?！窘馕觥坑蓤D可知，杠桿AOB的O為杠桿支點(diǎn)，已知杠桿的動(dòng)力臂L1，要讓杠桿在水平位置平衡，則F1的方向應(yīng)向下，且動(dòng)力臂和動(dòng)力要垂直且作用在杠桿上，故可以作出動(dòng)力F1；重物M對(duì)杠桿壓力作用在杠桿上且垂直于杠桿向下，如圖所示：考點(diǎn)三：杠桿應(yīng)用【備考方略】（1）最小力問題此類問題中“阻力×阻力臂”為一定值，要使動(dòng)力最小，根據(jù)杠桿平衡條件，必須使動(dòng)力臂最大。要使動(dòng)力臂最大需要做到：在杠桿上找一點(diǎn)(動(dòng)力作用點(diǎn))，使這點(diǎn)到支點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)；動(dòng)力方向應(yīng)該是過該點(diǎn)且與該連線垂直的方向，如圖（1）所示，最小力應(yīng)該是F3。解決杠桿平衡時(shí)動(dòng)力最小問題:此類問題中阻力×阻力臂為一定值，要使動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最大，要使動(dòng)力臂最大需要做到①在杠桿上找一點(diǎn)，使這點(diǎn)到支點(diǎn)的距離最遠(yuǎn);②動(dòng)力方向應(yīng)該是過該點(diǎn)且和該連線垂直的方向。圖（1）（2）力與力臂的變化問題此問題是在力與力臂變化時(shí)，如何利用杠桿平衡條件和控制變量法，分析變量之間的關(guān)系。如圖（2）所示，在探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)拉緊的彈簧測(cè)力計(jì)向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉力會(huì)逐漸減小。圖（2）圖（3）（3）再平衡問題杠桿再平衡的問題，實(shí)際上就是判斷杠桿在發(fā)生變化前后，力和力臂的乘積是否相等，乘積大的一端下降，乘積小的一端上升。如圖（3）所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，如果將物體A和B同時(shí)向靠近支點(diǎn)的方向移動(dòng)相同的距離，杠桿將失去平衡，右端下沉。解題指導(dǎo):分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖;弄清受力與方向和力臂大小;然后根據(jù)具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。(如:杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)施加的動(dòng)力如何變化，沿什么方向施力最小等。)【經(jīng)典例題】（2021·湖北荊州市）2021年1月30日，荊州沙市機(jī)場(chǎng)正式通航，為荊州640萬人口出行帶來極大便利。某游客來機(jī)場(chǎng)乘機(jī)，他所用的拉桿旅行箱示意圖如圖所示。裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，O為支點(diǎn)，B為重心，A為拉桿的端點(diǎn)。在A點(diǎn)沿圖示方向施加拉力F使旅行箱保持靜止。下列說法中正確的是（）。A．旅行箱受到的重力與水平地面對(duì)它的支持力是一對(duì)平衡力；B．其它條件不變時(shí)，僅縮短拉桿的長(zhǎng)度，拉力F減??；C．其它條件不變時(shí)，使拉力F的方向沿順時(shí)針改變10°，拉力F增大；D．箱內(nèi)物體下滑，重心位置由B變至B′，拉力F增大【答案】C。【解析】A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三個(gè)力平衡，故A錯(cuò)誤；B．其它條件不變時(shí)，僅縮短拉桿的長(zhǎng)度，支點(diǎn)到力的距離變小，即力臂變小，而阻力和阻力臂的乘積不變，故拉力的大小變大，故B錯(cuò)誤；C．其它條件不變時(shí)，使拉力F的方向沿順時(shí)針改變10°，力臂變短，作用力F變大，故C正確；D．箱內(nèi)物體下滑，重心位置由B變至B′，阻力臂變小，故阻力臂和阻力的乘積變小，動(dòng)力臂不變，故拉力的大小變小，故D錯(cuò)誤。故選C。【舉一反三】1．（2021·廣西南寧市）圖是小華在勞動(dòng)教育實(shí)踐活動(dòng)中體驗(yàn)中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“春稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是（）。A．支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移；B．將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)；C．將支點(diǎn)靠近人，同時(shí)腳在桿上的位置前移；D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人，同時(shí)腳在桿上的位置后移【答案】D。【解析】由題知，阻力F2大小不變，若要更省力，即減小F1，根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，可以增大l1或減小l2或同時(shí)增大l1和減小l2。A．支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移，減小了l1，l2不變，F(xiàn)1將增大，故A錯(cuò)誤；B．將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)，l1減小，同時(shí)l2增大，F(xiàn)1將增大，故B錯(cuò)誤；C．將支點(diǎn)靠近人，同時(shí)腳在桿上的位置前移，l1減小，l2增大，F(xiàn)1將增大，故C錯(cuò)誤；D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人，同時(shí)腳在桿上的位置后移，減小l2同時(shí)增大l1，F(xiàn)1將減小，故D正確。故選D。2．（2021·遼寧中考真題）如圖是小明用一根木棒撬動(dòng)水平地面上石頭的情景，為了更省力，小明應(yīng)沿______（填“豎直”或“垂直木棒”）方向向下壓木棒。若想省更多的力，小明可以將作為支點(diǎn)的石塊O向______（填“左”或“右”）適當(dāng)移動(dòng)?！敬鸢浮看怪蹦景?；右?！窘馕觥縖1]垂直木棒方向壓，因?yàn)檫@樣動(dòng)力臂最長(zhǎng)，動(dòng)力才最小，最省力。[2]若想省更多的力，減小阻力臂，增大動(dòng)力臂，故將支點(diǎn)向右適當(dāng)移動(dòng)。3．（2021·黑龍江中考真題）如圖所示，OAB為一可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)杠桿，OA垂直于AB，且OA長(zhǎng)度為40cm，AB長(zhǎng)度為30cm，在OA中點(diǎn)C處掛一質(zhì)量為1kg的物塊，要求在端點(diǎn)B處施加一個(gè)最小的力F，使杠桿在圖示位置平衡，則力F的力臂應(yīng)是______cm，最小的力F是______N?！敬鸢浮?0；4?！窘馕觥縖1]連接OB，以這條線段作為該力的力臂時(shí)，力臂最長(zhǎng)力最小，所以力F的力臂就是圖中的OB，根據(jù)直角三角形的性質(zhì)，直角邊OA為40cm，AB為30cm，則斜邊OB為50cm。[2]物體的重力SKIPIF1<0根據(jù)杠桿的平衡條件SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0。考點(diǎn)四：探究杠桿平衡條件【備考方略】1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹扛軛U平衡條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！緦?shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)、帶刻度的杠桿、鉤碼?！緦?shí)驗(yàn)原理】動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂??！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、組裝、調(diào)節(jié)杠桿，使橫梁平衡（調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母）。二、用細(xì)線在左右兩端懸掛數(shù)量不同的鉤碼，左為動(dòng)力，右為阻力。固定動(dòng)力臂和動(dòng)力不變，選取適當(dāng)?shù)淖枇Γㄣ^碼個(gè)數(shù)），移動(dòng)阻力位置，直至杠桿平衡。分別記錄動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力、阻力臂，并計(jì)入表格。三、重復(fù)上述步驟兩次（要求每次必須改變動(dòng)力和動(dòng)力臂），并計(jì)入表格。四、分別計(jì)算每次試驗(yàn)的動(dòng)力×動(dòng)力臂和阻力×阻力臂，填入表格。五、實(shí)驗(yàn)表格次數(shù)動(dòng)力動(dòng)力臂動(dòng)力×動(dòng)力臂阻力阻力臂阻力×阻力臂123六、整理器材。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。2.考查內(nèi)容考查方向解答思路試驗(yàn)前杠桿不平衡應(yīng)如何調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)兩端平衡螺母橫梁不在水平位置，左端翹起平衡螺母左移杠桿的支點(diǎn)在中間位置目的為了消除杠桿自重影響兩側(cè)掛上鉤碼后判斷是否平衡根據(jù)平衡條件判斷力或力臂的計(jì)算根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行計(jì)算【經(jīng)典例題】（2021·貴州黔東南苗族侗族自治州）某實(shí)驗(yàn)小組在“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：次數(shù)F1/NL1/mF2/NL2/m12.00.05SKIPIF1<00.1023.00.102.00.1532.00.303.0SKIPIF1<0（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在______位置平衡，若出現(xiàn)如圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）杠桿平衡后，他們?cè)趫D乙所示的A位置掛上3個(gè)鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時(shí)應(yīng)在B位置掛上______個(gè)相同的鉤碼；（3）上表是該小組在實(shí)驗(yàn)中記錄杠桿平衡的部分?jǐn)?shù)據(jù)，空格處所缺的數(shù)據(jù)：△=______，☆=______；【答案】水平；左；4；1.0；0.20?！窘馕觥浚?）[1]在“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，為了便于直接讀出力臂，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。[2]如圖甲所示，杠桿的左端高，右端低，為了使杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)該向左調(diào)節(jié)平衡螺母。（2）[3]假設(shè)杠桿上一格為L(zhǎng)，一個(gè)鉤碼重為G，則杠桿左端SKIPIF1<0根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿右端B位置應(yīng)該掛上的鉤碼個(gè)數(shù)SKIPIF1<0（3）[4][5]根據(jù)杠桿的平衡條件SKIPIF1<0由第1次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知有SKIPIF1<0則SKIPIF1<0由第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知有SKIPIF1<0則SKIPIF1<0m。【舉一反三】1．（2021·江蘇泰州市）如圖，在均勻杠桿的A處掛3個(gè)鉤碼，B處掛2個(gè)鉤碼，杠桿恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠桿在水平位置平衡的是（所用鉤碼均相同）（）。A．兩側(cè)鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)一格；B．兩側(cè)鉤碼下方同時(shí)加掛一個(gè)鉤碼；C．左側(cè)加掛一個(gè)鉤碼，右側(cè)加掛兩個(gè)鉤碼；D．左側(cè)拿去一個(gè)鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)一格【答案】D?！窘馕觥孔髠?cè)2格處3個(gè)鉤碼，右側(cè)3格處2個(gè)鉤碼，根據(jù)杠桿平衡條件，杠桿處于水平平衡；A．兩側(cè)鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)一格，即左側(cè)3格處3個(gè)鉤碼，右側(cè)4格處2個(gè)鉤碼SKIPIF1<0此時(shí)不平衡，故A不符合題意；B．兩側(cè)鉤碼下方同時(shí)加掛一個(gè)鉤碼，即左側(cè)2格處4個(gè)鉤碼，右側(cè)3格處3個(gè)鉤碼SKIPIF1<0此時(shí)不平衡，故B不符合題意；C．左側(cè)加掛一個(gè)鉤碼，右側(cè)加掛兩個(gè)鉤碼，即左側(cè)2格處4個(gè)鉤碼，右側(cè)3格處4個(gè)鉤碼SKIPIF1<0此時(shí)不平衡，故C不符合題意；D．左側(cè)拿去一個(gè)鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)一格，即左側(cè)2格處2個(gè)鉤碼，右側(cè)2格處2個(gè)鉤碼SKIPIF1<0此時(shí)平衡，故D符合題意。故選D。2．（2021·海南中考真題）如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件測(cè)量某種液體的密度，所用器材：輕質(zhì)杠桿（自身重力忽略不計(jì)）、容積為100mL的空桶、重為0.5N的物體M、刻度尺、細(xì)線。（1）如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向__________調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是__________。（2）把空桶懸掛在A點(diǎn)，物體M懸掛在B點(diǎn)時(shí)，杠桿再次在水平位置平衡，測(cè)得OA的長(zhǎng)度為10cm，OB的長(zhǎng)度為20cm，則空桶重為__________N。（3）若此時(shí)，往A點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿某種液體，調(diào)節(jié)物體M到C點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置重新平衡，測(cè)得OC的長(zhǎng)度為42cm，則桶內(nèi)液體的密度為__________kg/m3?！敬鸢浮孔?；便于測(cè)量力臂的大?。?；1.1×103?！窘馕觥浚?）[1][2]杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，要使其在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿平衡螺母向左調(diào)節(jié)，杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大小，直接讀出力臂的長(zhǎng)度，同時(shí)杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響。（2）[3]根據(jù)杠桿平衡條件可得G0×OA=GM×OB可得SKIPIF1<0（3）[4]根據(jù)杠桿平衡條件可得G×OA=GM×OC可得SKIPIF1<0所以液體質(zhì)量SKIPIF1<0桶內(nèi)液體的密度為SKIPIF1<0。3．（2021·天津中考真題）在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)前，若使如圖所示的杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將右端的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，在已調(diào)平衡的杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，三次實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如下表所示。分析可得杠桿的平衡條件是______；次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.015.01.510.021.020.02.010.032.015.03.010.0（3）為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論，又做了圖所示的實(shí)驗(yàn)，在杠桿水平平衡時(shí)；①已知每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為50g，則此次實(shí)驗(yàn)中阻力F2大小為______N，阻力臂l2為______cm；（g取10N/kg）②請(qǐng)你在圖中畫出動(dòng)力F1的力臂。（____）【答案】右；F1l1=F2l2（動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂）；1；10.0?！窘馕觥浚?）[1]如圖所示，實(shí)驗(yàn)前，杠桿靜止時(shí)，向左偏，應(yīng)該將右端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)。（2）[2]由表格內(nèi)的三組數(shù)據(jù)可知，杠桿平衡的條件為F1l1=F2l2（動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂）。（3）①[3]已知每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為50g，由圖可知，杠桿下方掛2個(gè)鉤碼，總質(zhì)量為100g，則阻力F2大小為F2=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N[4]由圖可知，阻力臂l2為10.0cm。②[5]首先作力F1的力的作用線，過支點(diǎn)O作力作用線的垂線，標(biāo)上垂直符號(hào)以及力臂l1，如圖所示：考點(diǎn)五：杠桿綜合應(yīng)用【備考方略】杠桿綜合應(yīng)用題指的是杠桿與其他內(nèi)容相結(jié)合的綜合計(jì)算題。如：壓強(qiáng)、浮力、功和功率與杠桿的綜合計(jì)算；動(dòng)態(tài)電路與杠桿相結(jié)合的綜合計(jì)算等。運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題，是物理解題的重要手段。許多設(shè)計(jì)、推理的應(yīng)用題，都是建立在計(jì)算的基礎(chǔ)上。主要考查學(xué)生運(yùn)用物理公式、規(guī)律進(jìn)行解題的能力。例如有兩個(gè)未知物理量，我們可以根據(jù)題目的數(shù)據(jù)建立兩個(gè)方程，然后求解未知量。此類綜合計(jì)算題，在涉及到杠桿應(yīng)用上，大都是利用杠桿平衡條件計(jì)算出所需要的物理量，然后再結(jié)合相關(guān)知識(shí)進(jìn)行綜合計(jì)算。其基本步驟如下：第一步：認(rèn)真審題。明確現(xiàn)象和過程，確定給出的條件或題目中隱含的條件。第二步：找關(guān)系。也就是針對(duì)題目?jī)?nèi)容分析、綜合，確定解決問題的方向，選擇適合的規(guī)律和公式，找準(zhǔn)相關(guān)物理量之間的關(guān)系。第三步：列出表達(dá)式。這一步是在明確了各個(gè)已知量、未知量及某個(gè)物理量在題目中敘述的物理現(xiàn)象或物理過程變化時(shí)存在的關(guān)系，根據(jù)公式或規(guī)律列出相應(yīng)的表達(dá)式，并推導(dǎo)出待求物理量的計(jì)算式。第四步：代入數(shù)據(jù)求解。這一步是把所用到的已知物理量的單位統(tǒng)一后，把已知量的數(shù)據(jù)代人計(jì)算式中，通過正確運(yùn)算，得出答案。同時(shí)對(duì)答案進(jìn)行合理化驗(yàn)證，最后確定正確答案。【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）深圳地鐵崗廈北綜合交通樞紐工程工地上，一線施工人員正在緊張忙碌，進(jìn)行架橋機(jī)鋼梁吊裝等施工作業(yè)。（g取10N/kg）（1）圖2為圖1中起重機(jī)的簡(jiǎn)圖，請(qǐng)畫出阻力F2的力臂l2；（2）圖3為架橋機(jī)的裝置圖，已知箱梁的質(zhì)量為5×105kg，體積為200m3，架橋機(jī)滑輪組總拉力為4×105N，自由端移動(dòng)距離為25m，將箱梁提升1m。求：①箱梁的密度；②架橋機(jī)在此過程中的有用功；③架橋機(jī)在此過程中的機(jī)械效率。【答案】（1）如圖；（2）①2.5×103kg/m3；②.5×106J；③50SKIPIF1<0。【解析】（1）力臂是支點(diǎn)到力的作用線之間的距離，如下圖所示（2）箱梁的密度SKIPIF1<0；箱梁的重力SKIPIF1<0；架橋機(jī)在此過程中的有用功SKIPIF1<0；架橋機(jī)在此過程中的總功SKIPIF1<0；架橋機(jī)在此過程中的機(jī)械效率SKIPIF1<0。答：（1）見解析；（2）①箱梁的密度為2.5×103kg/m3；②架橋機(jī)在此過程中的有用功為5×106J；③架橋機(jī)在此過程中的機(jī)械效率為50%。【舉一反三】1．（2021·貴州中考真題）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為2kg，密度為2×103kg/m3的實(shí)心正方體M，懸掛在輕質(zhì)杠桿B端，OB：OA=5：4，當(dāng)M的一半體積浸在液體中時(shí)，A端豎直向下的拉力為20N，杠桿在水平位置平衡。（g=10N/kg）求：（1）M的體積；（2）液體的密度；（3）若剪斷細(xì)線，M在液體中靜止時(shí)，M對(duì)容器底部的壓強(qiáng)。【答案】（1）1×10-3m3；（2）0.8×103kg/m3；（3）1200Pa。【解析】（1）由ρ=SKIPIF1<0可得M的體積V=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1×10-3m3即M的體積為1×10-3m3。（2）杠桿在水平位置平衡，則FB?OB=FA?OA，由此可得M對(duì)杠桿的拉力FB=SKIPIF1<0?FA=SKIPIF1<020N=16N根據(jù)力作用的相互性，M受到的拉力F拉=FB=16N，分析M受力可知，M共受三個(gè)力，拉力、重力和浮力，M的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N由此M所受浮力F浮=G-F拉=20N-16N=4NM的一半體積浸在液體中，所以V排=SKIPIF1<0V=SKIPIF1<0×1×10-3m3=5×10-4m3由F浮=ρ液gV排得液體的密度ρ液=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=0.8×103kg/m3即液體的密度為0.8×103kg/m3。（3）剪斷細(xì)線后，M沉在容器底部，M共受三個(gè)力，重力、浮力和支持力，此時(shí)M排開液體的體積增加1倍，則所受浮力也增加1倍，即F′浮=2F浮=2×4N=8NM所受支持力F支=G-F′浮=20N-8N=12NM對(duì)容器底部的壓力等于M所受支持力，即F壓=F支=12N正方體M的邊長(zhǎng)a=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=0.1mM的底面積S=a2=(0.1m)2=0.01m2M對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1200Pa即M對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為1200Pa。答：（1）M的體積為1×10-3m3；（2）液體的密度為0.8×103kg/m3；（3）若剪斷細(xì)線，M在水中靜止時(shí)，M對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為1200Pa。2．（2021·四川攀枝花市）如圖所示，站在水平地面上的小林想通過杠桿AB和動(dòng)滑輪拉起同樣站在水平地面上的小新。杠桿AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且OA:OB=1:2，小林的質(zhì)量m1=50kg。小新的質(zhì)量m2=48kg小新雙腳與地面接觸面積S=400cm2，當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時(shí)，小新未被拉動(dòng)，此時(shí)小新對(duì)地面的壓強(qiáng)p=2.5×103Pa，小林對(duì)地面的壓強(qiáng)為p1；當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時(shí)，小新剛好被拉起，小林對(duì)地面的壓強(qiáng)為p2，且p1:p2=16:15。不計(jì)繩重，杠桿重力和一切摩擦，g取10N/kg。求:（1）小林施加拉力F1時(shí)，小新對(duì)地面的壓力FN；（2）動(dòng)滑輪重力G動(dòng)?！敬鸢浮浚?）100N；（2）20N?！窘馕觥浚?）小林施加拉力F1時(shí)，小新對(duì)地面的壓力為SKIPIF1<0（2）小新的重力為SKIPIF1<0小林的重力為SKIPIF1<0當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時(shí)，小新受到的拉力為SKIPIF1<0當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時(shí)，小新剛好被拉起，此時(shí)小新受到的拉力為SKIPIF1<0設(shè)小新受到的拉力為F拉，杠桿A端所受的拉力為SKIPIF1<0根據(jù)杠桿平衡的條件可得，小林給杠桿的拉力為SKIPIF1<0小林對(duì)地面的壓力等于小林受到的支持力，則SKIPIF1<0小林對(duì)地面的壓強(qiáng)為SKIPIF1<0當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時(shí)，壓強(qiáng)為SKIPIF1<0當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時(shí)，壓強(qiáng)為SKIPIF1<0兩次壓強(qiáng)之比為SKIPIF1<0。根據(jù)上式可解得動(dòng)滑輪的重力為20N。答：（1）小林施加拉力F1時(shí)，小新對(duì)地面的壓力為100N。（2）動(dòng)滑輪重力為20N。3．（2021·甘肅中考真題）如圖甲所示的輕質(zhì)杠桿，O為支點(diǎn)，用細(xì)線將質(zhì)量為4kg、密度為4.0g/cm3的物體P懸掛在A點(diǎn)，同時(shí)在B點(diǎn)施加豎直向下的力F使杠桿水平平衡，OA:OB=1:2。撤去力F，用細(xì)線將密度為3.0g/cm3的物體Q懸掛在支點(diǎn)O的左側(cè)，再將P、Q分別浸沒在水和某種未知液體中，調(diào)節(jié)細(xì)線在杠桿上的懸掛點(diǎn)使杠桿再次水平平衡，如圖乙所示，測(cè)得杠桿左、右兩側(cè)的力臂大小分別為L(zhǎng)1和L2。然后將物體P、Q取出擦干后左右對(duì)調(diào)，再次將P、Q分別浸沒在該未知液體和水中，重新調(diào)節(jié)使杠桿仍能水平平衡，測(cè)得杠桿左、右兩側(cè)的力臂大小分別為L(zhǎng)1′和L2′。已知SKIPIF1<0水=1.0g/cm3，g=10N/kg，L1L1′=3L2L2′，杠桿足夠長(zhǎng)，在調(diào)節(jié)過程中P、Q始終未露出液面，也未與容器壁和底接觸。求：（1）力F的大?。唬?）物體P浸沒在水中時(shí)受到的浮力；（3）未知液體的密度?！敬鸢浮浚?）20N；（2）10N；（3）2.0g/cm3?！窘馕觥浚?）由題意知，物體P的重力G1=m1g=4kg×10N/kg=40N施加豎直向下的力F，杠桿水平平衡，則有F·OB=G1·OA即F·2=40N·1，解得F=20N；（2）物體P的體積SKIPIF1<0它浸沒在水中時(shí)受到的浮力：F浮=ρ水gV1=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N（3）P浸沒在水中、Q浸沒在液體后，對(duì)杠桿的作用力分別為FP=G1-F浮=ρ1gV1-ρ水gV1=(ρ1-ρ水)gV1，F(xiàn)Q=G2-F液=ρ2V2g-ρ液gV2=(ρ2-ρ液)gV2對(duì)調(diào)后，P浸沒在液體中、Q浸沒在水中，對(duì)杠桿的作用力分別為FP′=G1-F浮′=ρ1gV1-ρ液gV1=(ρ1-ρ液)gV1，F(xiàn)Q′=G2-F水=ρ2V2g-ρ水gV2=(ρ2-ρ水)gV2據(jù)杠桿的平衡條件有FPL2=FQL1，F(xiàn)p′L1′=FQ′L2′則SKIPIF1<0而L1L1′=3L2L2′所以3(ρ2-ρ液)(ρ1-ρ液)=(ρ1-ρ水)(ρ2-ρ水)即有3(3.0g/cm3-ρ液)(4g/cm3-ρ液)=(4.0g/cm3-1.0g/cm3)(3.0g/cm3-1.0g/cm3)解得ρ液=2.0g/cm3答：（1）力F的大小為20N；（2）物體P浸沒在水中時(shí)受到的浮力為10N；（3）未知液體的密度為2.0g/cm3。考點(diǎn)六：定滑輪與動(dòng)滑輪【備考方略】滑輪有兩種：定滑輪和動(dòng)滑輪。1.定滑輪：使用時(shí)，滑輪的位置固定不變；定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向。定滑輪的特點(diǎn)：使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會(huì)給工作帶來方便。定滑輪的原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力L1阻力L2臂都等于滑輪半徑。根據(jù)杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。定滑輪在工作時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)，使定滑輪吊起物體時(shí)，只是為了改變力的作用方向，使達(dá)到操作方便的目的。2.動(dòng)滑輪：使用時(shí)，滑輪隨重物一起移動(dòng)；動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，省1/2力多費(fèi)1倍距離。動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半力，費(fèi)距離。這是因?yàn)槭褂脛?dòng)滑輪時(shí)，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔(dān)鉤碼重的一半。使用動(dòng)滑輪雖然省了力，但是動(dòng)力移動(dòng)的距離大于鉤碼升高的距離，即費(fèi)了距離。動(dòng)滑輪向上提繩子可以將重物和掛著重物的動(dòng)滑輪一起提到最高處。相比于所提升的重物動(dòng)滑輪通常很輕，其所受重力可以忽略動(dòng)滑輪的原理：動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動(dòng)力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿?！窘?jīng)典例題】（2021·內(nèi)蒙古中考真題）升國旗時(shí)，旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升，如圖所示，關(guān)于旗桿上端定滑輪的作用，說法正確的是（）。A．省力 B．省功 C．費(fèi)力 D．改變力的方向【答案】D?！窘馕觥緼CD．旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升，故旗桿上端定滑輪的作用是改變力的方向；使用定滑輪不能省力，但不是為了費(fèi)力，故D正確，AC錯(cuò)誤；B．使用任何機(jī)械都不省功，故使用定滑輪不能省功，故B錯(cuò)誤。故選D。【舉一反三】1．（2021·山東菏澤市）如圖所示，用動(dòng)滑輪提起一重為80N的物體，在10s內(nèi)將物體勻速提高5m，已知?jiǎng)踊喼?0N（不計(jì)繩重和摩擦），則（）。A．手對(duì)繩子的拉力為40N B．拉力做功的功率為50WC．手拉繩子移動(dòng)的速度為0.5m/s D．該裝置的機(jī)械效率為60%【答案】B?！窘馕觥緼．手對(duì)繩子的拉力為SKIPIF1<0故A不符合題意；B．拉力做的總功為SKIPIF1<0拉力做功的功率為SKIPIF1<0故B符合題意；C．由SKIPIF1<0可知，手拉繩子移動(dòng)的速度為SKIPIF1<0故C不符合題意；D．有用功為SKIPIF1<0機(jī)械效率為SKIPIF1<0故D不符合題意。故選B。2．（2021·湖南岳陽市）A中的杠桿和物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，B、C、D中的物體被勻速吊起，所有物體重力均為G，不計(jì)動(dòng)滑輪重力、繩重和一切摩擦，則所用拉力F最小的是（）。A．B．C． D．【答案】D?！窘馕觥緼．根據(jù)杠桿的平衡條件SKIPIF1<0可知杠桿平衡時(shí)SKIPIF1<0,故拉力SKIPIF1<0；B．圖B中為定滑輪提升物體，不能省力，只能改變力的方向，繩端拉力SKIPIF1<0；C．圖C中使用滑輪組提升物體，動(dòng)滑輪上有2段繩子承載，自由端拉力SKIPIF1<0；D．圖D中使用滑輪組提升物體，動(dòng)滑輪上有3段繩子承載，自由端拉力SKIPIF1<0；其中D圖中自由端拉力最小。故選D。3．（2021·湖北恩施土家族苗族自治州）如圖，有人利用該滑輪將G=100N的物體勻速提升了20cm（不計(jì)繩重G和摩擦），此過程克服物體重力做的功為______J，若動(dòng)滑輪重10N，則F=______N?！敬鸢浮?0；210。【解析】[1]此過程克服物體重力做的功為SKIPIF1<0[2]若動(dòng)滑輪重10N，則SKIPIF1<0。考點(diǎn)七：滑輪組簡(jiǎn)單計(jì)算【備考方略】1.對(duì)機(jī)械效率的認(rèn)識(shí)（1）根據(jù)人們使用機(jī)械的不同，有用功的計(jì)算也不盡相同。例如：若使用機(jī)械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機(jī)械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功就是有用功。（2）如果有用功不變，我們可以通過減小額外功(減少機(jī)械自重、減少機(jī)械的摩擦)來增大機(jī)械效率；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機(jī)械效率；（例如，在研究滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)滑輪組，提起的重物越重，機(jī)械效率越高，就是這個(gè)道理）；當(dāng)然了，如果能在增大有用功的同時(shí)，減小額外功更好。（3）滑輪組機(jī)械效率影響因素：影響滑輪組機(jī)械效率的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個(gè)重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪的重物，你都需要把動(dòng)滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用功，其機(jī)械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機(jī)械效率就越高。主要因素：物體重力一定時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低，動(dòng)滑輪重一定時(shí)，物體重力越大，機(jī)械效率越高。（4）機(jī)械效率是反映機(jī)械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。總功等于有用功與\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%95%88%E7%8E%87/_blank"額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機(jī)械對(duì)總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好。2.知識(shí)支撐（1）機(jī)械效率計(jì)算公式：SKIPIF1<0。

（2）滑輪組的機(jī)械效率1）滑輪組（豎直方向提升物體）：SKIPIF1<0（h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

2）滑輪組（水平方向拉動(dòng)物體）：SKIPIF1<0（f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

（3）斜面的機(jī)械效率：SKIPIF1<0(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的拉力)。【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）如圖，兩個(gè)滑輪組，提升一個(gè)重為17N的物體A（每個(gè)滑輪重相同），使物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，拉力如圖所示，下列說法正確的是（）。A．甲中，繩端移動(dòng)的距離為60cm B．乙中，拉力的功率為1.7WC．甲中，動(dòng)滑輪由兩根繩子吊著 D．乙中，動(dòng)滑輪的重力為2N【答案】A?！窘馕觥緼C．從甲圖可以看到，在動(dòng)滑輪與定滑輪的中間畫一條虛線，虛線往下，有三條繩子吊著動(dòng)滑輪，即甲中，動(dòng)滑輪由三根繩子吊著，故C錯(cuò)誤；再由題意可知，物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，三條繩子吊著動(dòng)滑輪，則甲圖中的繩端移動(dòng)的距離是物體A上升的高度三倍，即SKIPIF1<0甲中，繩端移動(dòng)的距離為60cm，故A正確；B．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，則乙圖中的繩端移動(dòng)的距離是物體A上升的高度兩倍，即SKIPIF1<0相同的時(shí)間2s，那么乙圖中繩端移動(dòng)的速度SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0可知，乙中拉力的功率SKIPIF1<0乙中拉力的功率是1.8W；故B錯(cuò)誤；D．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，設(shè)動(dòng)滑輪的重力SKIPIF1<0，物體A的重力是17N，則SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0乙中，動(dòng)滑輪的重力為1N；故D錯(cuò)誤。故選A?！九e一反三】1．（2021·廣西南寧市）圖是利用滑輪組幫助汽車脫困的情景。勻速拉動(dòng)車的過程中，車相對(duì)樹木是______（選填“靜止”或“運(yùn)動(dòng)”）的，動(dòng)滑輪上有______段繩子承擔(dān)對(duì)車的拉力，若對(duì)車的拉力為2400N，F(xiàn)為1500N，則該滑輪組的機(jī)械效率是______?！敬鸢浮窟\(yùn)動(dòng)；2；80%?！窘馕觥縖1]勻速拉動(dòng)車的過程中，車相對(duì)樹木的位置發(fā)生了變化，以樹木為參照物，車是運(yùn)動(dòng)的。[2]由圖可知，隨車一起運(yùn)動(dòng)的是動(dòng)滑輪，左側(cè)是動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪上由2段繩子承擔(dān)對(duì)車的拉力。[3]該滑輪組的機(jī)械效率是SKIPIF1<0。2．（2021·湖北荊州市）2022年冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)主辦城市是北京，北京成為第一個(gè)舉辦過夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)和冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)以及亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)三項(xiàng)國際賽事的城市。在某場(chǎng)館建設(shè)中，采用如圖所示的裝置，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，使物體A在5s內(nèi)勻速上升了1m。已知物體A重400N，該工人重500N，兩個(gè)滑輪質(zhì)量相等，不計(jì)滑輪組的繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率為80%。關(guān)于該過程，下列說法正確的是（）。A．水平地面對(duì)工人的支持力為300N；B．動(dòng)滑輪重為50N；C．人對(duì)繩子拉力的功率為120W；D．支架受到滑輪組的拉力為850N【答案】D?！窘馕觥緼B．設(shè)動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)，則有SKIPIF1<0；解得SKIPIF1<0；人對(duì)繩子的拉力SKIPIF1<0；水平地面對(duì)工人的支持力為SKIPIF1<0；故AB錯(cuò)誤；C．繩子自由端上升的速度SKIPIF1<0；人對(duì)繩子拉力的功率為SKIPIF1<0；故C錯(cuò)誤；D．支架受到滑輪組的拉力為850NSKIPIF1<0；故D正確。故選D。3．（2021·四川涼山彝族自治州）如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪勻速拉動(dòng)水平地面上重300N的A物體，使A物體在10s內(nèi)向右移動(dòng)了2m，若A物體受到的摩擦力大小為20N，拉力F大小為50N，則：彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為______；水平拉力F所做的功為______，功率為______；滑輪的機(jī)械效率為_______?！敬鸢浮?0N；50J；5W；80%?！窘馕觥縖1]對(duì)A進(jìn)行受力分析，其受到了繩子向右的拉力和摩擦力，因做勻速運(yùn)動(dòng)，繩子拉力與摩擦力是平衡力，故繩子拉力等于摩擦力等于20N，由于同一根繩子拉力處處相同，故彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為20N。[2]拉力F移動(dòng)的距離是物體的移動(dòng)距離的一半，故拉力F移動(dòng)的距離為1m，故拉力做功為SKIPIF1<0故拉力做功為SKIPIF1<0；[3]拉力的功率為SKIPIF1<0拉力的功率為SKIPIF1<0；[4]滑輪的機(jī)械效率為SKIPIF1<0滑輪的機(jī)械效率為SKIPIF1<0?？键c(diǎn)八：機(jī)械效率相關(guān)計(jì)算【備考方略】1.機(jī)械效率是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它把簡(jiǎn)單機(jī)械和功緊密地聯(lián)系起來，綜合性較強(qiáng)，學(xué)生較難理解。根據(jù)人們使用機(jī)械的不同，有用功的計(jì)算也不盡相同。例如：若使用機(jī)械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機(jī)械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功就是有用功。2.如果有用功不變，我們可以通過減小額外功(減少機(jī)械自重、減少機(jī)械的摩擦)來增大機(jī)械效率；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機(jī)械效率；（例如，在研究滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)滑輪組，提起的重物越重，機(jī)械效率越高，就是這個(gè)道理）；當(dāng)然了，如果能在增大有用功的同時(shí)，減小額外功更好。3.滑輪組機(jī)械效率影響因素：影響滑輪組機(jī)械效率的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個(gè)重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪的重物，你都需要把動(dòng)滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用功，其機(jī)械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機(jī)械效率就越高。主要因素：物體重力一定時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低，動(dòng)滑輪重一定時(shí)，物體重力越大，機(jī)械效率越高。機(jī)械效率是反映機(jī)械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一?？偣Φ扔谟杏霉εc\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%95%88%E7%8E%87/_blank"額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機(jī)械對(duì)總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好?！窘?jīng)典例題】（2021·湖北宜昌市）下列有關(guān)機(jī)械做功、功率、機(jī)械效率的說法，正確的是（）。A．效率越高的機(jī)械，功率越大 B．做功越多的機(jī)械，功率越大C．做有用功越多的機(jī)械，效率越高 D．功率越大的機(jī)械，做功越快【答案】D?！窘馕觥緼．功率指做功的快慢，取決于做功的多少和做這些功所用的時(shí)間；效率是有用功與總功之比。兩者沒有必然的聯(lián)系，故A錯(cuò)誤；B．功率是由做功的多少和做這些功所用的時(shí)間共同決定的，做功多的機(jī)械，功率不一定大，故B錯(cuò)誤；C．效率的高低取決于有用功占總功的比例，做有用功多的機(jī)械，效率不一定高，故C錯(cuò)誤；D．功率就是表示機(jī)械做功的快慢，功率越大，表示機(jī)械做功越快，故D正確。故選D?！九e一反三】1．（2021·內(nèi)蒙古通遼市）如圖所示，重為800N的物體在100N的水平拉力F的作用下以SKIPIF1<0的速度沿水平地面，向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了20s，滑輪組的機(jī)械效率為60%，在此過程中，下列說法正確的是（）。A．繩子自由端移動(dòng)距離為4m；B．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力大小為120N；C．額外功的功率為12W；D．若物體的重力和運(yùn)動(dòng)速度不變，只增大水平地面的粗糙程度，則滑輪組的機(jī)械效率會(huì)降低【答案】C。【解析】A．物體移動(dòng)距離s物=v物t=0.1m/s×20s=2m由圖知，n=3，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=3s物=3×2m=6m故A錯(cuò)誤；B．拉力做功為W總=Fs=100N×6m=600J由η=SKIPIF1<0得有用功W有用=ηW總=60%×600J=360J由W有用=fs物求得物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力f=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=180N故B錯(cuò)誤；C．拉力做的額外功W額=W總-W有用=600J-360J=240J額外功的功率P=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=12W故C正確；D．如果增大接觸面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而額外功幾乎不變，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率變大，故D錯(cuò)誤。故選C。2．（2021·貴州黔東南苗族侗族自治州）如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，5s將重90N的物體勻速提升了2m。已知?jiǎng)踊喼貫?0N（不計(jì)繩重和摩擦），則提升重物的過程中正確的是（）。A．繩子自由端拉力F的大小為90N；B．提升物體的過程中，拉力F做的有用功為200J；C．繩子自由端拉力F的功率為36W；D．此滑輪組的機(jī)械效率為90%【答案】D?！窘馕觥緼．由題意可知，不計(jì)繩重和摩擦，物體重是90N，動(dòng)滑輪重為10N，從圖中可以看到，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，那么SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，繩子自由端拉力F的大小是50N，故A錯(cuò)誤；B．提升物體的過程中，拉力F做的有用功即是重物克服自身的重力所做的功，那么SKIPIF1<0拉力F做的有用功是180J，故B錯(cuò)誤；C．5s將重90N的物體勻速提升了2m，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，則繩子自由端移動(dòng)的距離SKIPIF1<0都是經(jīng)歷了5s時(shí)間，那么繩子自由端移動(dòng)的速度SKIPIF1<0繩子自由端移動(dòng)的速度是0.8m/s，由A解析可知繩子自由端拉力F的大小是50N，根據(jù)SKIPIF1<0可知，繩子自由端拉力F的功率SKIPIF1<0繩子自由端拉力F的功率是40W，故C錯(cuò)誤；D．由B解析可知拉力F做的有用功是180J，由C解析可知繩子自由端拉力F的功率是40W，這個(gè)過程經(jīng)歷的時(shí)間是5s，繩子自由端拉力F做的功是總功，這個(gè)總功SKIPIF1<0這個(gè)總功是200J；此滑輪組的機(jī)械效率SKIPIF1<0此滑輪組的機(jī)械效率是90%，故D正確。故選D。3．（2021·遼寧中考真題）國家為了改善居民的居住條件，對(duì)老舊小區(qū)進(jìn)行改造。建筑工人用如圖裝置將建材勻速運(yùn)送到樓頂，已知建材重為4500N，建材提升15m用時(shí)1min，繩端的粒力F為2000N（忽略繩重）下列計(jì)算結(jié)果正確的是（）。A．繩端拉力的功率為1125W；B．繩端移動(dòng)的速度為0.25m/s；C．該裝置的機(jī)械效率為75%；D．該裝置所做的有用功為3×104J【答案】C?！窘馕觥緽．物體移動(dòng)的速度SKIPIF1<0如圖由3股繩子拉著動(dòng)滑輪，繩端移動(dòng)的速度為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；A．繩端拉力的功率為SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；C．該裝置的機(jī)械效率為75%：SKIPIF1<0故C正確；D．該裝置所做的有用功SKIPIF1<0；故D錯(cuò)誤。故選C?？键c(diǎn)九：測(cè)定滑輪組機(jī)械效率【備考方略】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繒?huì)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率?！緦?shí)驗(yàn)原理】【待測(cè)數(shù)據(jù)】物重G、拉力F、重物上升的距離h、彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離S?！緦?shí)驗(yàn)器材】鉤碼、滑輪組、鐵架臺(tái)、細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)步驟】=1\*GB3①用所給器材組裝如圖１所示滑輪組。=2\*GB3②將鉤碼掛在滑輪組下方，記錄下所掛鉤碼的重力，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直拉住繩子自由端。=3\*GB3③將刻度尺放在如圖所示的位置，分別記錄下鉤碼和繩子自由端的起始位置。=4\*GB3④用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，并記錄物體上升后所達(dá)到的末位置以及繩子自由端上升到的末位置。=5\*GB3⑤根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出鉤碼上升的距離ｈ和繩子自由端移動(dòng)的距離ｓ，然后根據(jù)Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ總＝Ｆｓ計(jì)算出有用功和總功，按計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率。=6\*GB3⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟。=7\*GB3⑦鉤碼重力不變，改變動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。次數(shù)鉤碼重/N鉤碼上升高度/cm滑輪組有用功/J彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離/cm滑輪組總功/J機(jī)械效率%單滑輪組14101.63026102.630雙滑輪組14101.15026101.450【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】：=1\*GB3①滑輪組機(jī)械效率與物體重力和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)有關(guān)；=2\*GB3②同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；=3\*GB3③不同的滑輪組機(jī)械效率不同，且在物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低【考點(diǎn)方向】1.步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。2.結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：A.動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。B.提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。C.摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。3.同一滑輪組：繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。4.測(cè)量機(jī)械效率時(shí)為什么不能使彈簧測(cè)力計(jì)靜止？機(jī)械效率會(huì)怎樣？答：當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)，繩子和滑輪之間沒有摩擦力，拉力示數(shù)會(huì)變小，有用功在總功中占的比例增大，滑輪組的機(jī)械效率偏大。【經(jīng)典例題】（2020?湘潭）測(cè)量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/cm機(jī)械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做運(yùn)動(dòng)。第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為N。（2）第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為J，滑輪組的機(jī)械效率是。（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度（選填“有關(guān)“或“無關(guān)”）。（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是。A．增大繩重B．減輕動(dòng)滑輪重C．加快物體提升的速度【答案】（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。【解析】（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。測(cè)力計(jì)分度值為0.1N，第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為0.6N；（2）第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為：W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；滑輪組的機(jī)械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；（4）A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變?。籅．減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大；C．由（3）知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v＝，機(jī)械效率與物體提升的速度無關(guān)，故選B。故答案為：（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B?！九e一反三】1．（2020?長(zhǎng)沙）某實(shí)驗(yàn)小組用下圖的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；（2）第一次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為%；（3）分析以上數(shù)據(jù)可知，使用同一個(gè)滑輪組提升重物時(shí)，被提升物體的重力越，滑輪組的機(jī)械效率越高。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物理量1234鉤碼重G物/N0.51.01.52.0鉤碼上升高度h/m0.1繩端拉力F/N0.9繩端移動(dòng)距離s/m0.3機(jī)械效率η67%71%74%【答案】（1）勻速；（2）56；（3）大。【解析】（1）要正確測(cè)量繩端拉力，需豎直向上勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)。（2）第1次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的機(jī)械效率為：η＝＝＝≈56%；（3）分析以上數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機(jī)械效率。故答案為：（1）勻速；（2）56；（3）大。2．（2020?天津）在探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素時(shí)，小明提出了如下猜想：猜想一：滑輪組機(jī)械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)猜想二：滑輪組機(jī)械效率與動(dòng)滑輪所受的重力有關(guān)為了驗(yàn)證猜想，準(zhǔn)備的器材如下：兩個(gè)相同的滑輪、一根細(xì)繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測(cè)力計(jì)。小明把兩個(gè)滑輪分別作為定滑輪和動(dòng)滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν繩端移動(dòng)的距離s/m機(jī)械效率η12.00.11.00.366.7%24.074.1%36.0請(qǐng)你解答如下問題：（1）表中第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為；根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫出該滑輪組的繞線方式；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率（選填“越高”“越低”或“不變”）；（3）為了驗(yàn)證猜想二，還需增加的實(shí)驗(yàn)器材是?！敬鸢浮浚?）80%；如圖所示；（2）越高；（3）幾個(gè)自重不同的滑輪?！窘馕觥浚?）表中第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為：η＝＝＝＝80%；由s＝nh可得繩子的有效段數(shù)：n＝＝＝3，該滑輪組的繞線方式如下圖所示：（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；（3）為了驗(yàn)證猜想二，滑輪組機(jī)械效率與動(dòng)滑輪所受的重力有關(guān)，要改變動(dòng)滑輪的重力，故還需增加的實(shí)驗(yàn)器材是幾個(gè)自重不同的滑輪。故答案為：（1）80%；如圖所示；（2）越高；（3）幾個(gè)自重不同的滑輪。3.（2020·湘潭）測(cè)量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/cm機(jī)械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做運(yùn)動(dòng)。第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為N。（2）第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為J，滑輪組的機(jī)械效率是。（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度（選填“有關(guān)“或“無關(guān)”）。（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是。A．增大繩重B．減輕動(dòng)滑輪重C．加快物體提升的速度【答案】（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。【解析】（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。測(cè)力計(jì)分度值為0.1N，第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為0.6N；（2）第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為：W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；滑輪組的機(jī)械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；（4）A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變?。籅．減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大；C．由（3）知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v＝，機(jī)械效率與物體提升的速度無關(guān)，故選B。故答案為：（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B?？键c(diǎn)十：滑輪組綜合計(jì)算【備考方略】1.滑輪組：滑輪組是由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成，可以達(dá)到既省力又改變力作用方向的目的。使用中，省力多少和繩子的繞法有關(guān)，決定于滑輪組的使用效果。2.滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。使用滑輪組雖然省了力，但費(fèi)了距離，動(dòng)力移動(dòng)的距離大于重物移動(dòng)的距離。3.滑輪組的用途：為了既節(jié)省又能改變動(dòng)力的方向，可以把定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組。4.幾個(gè)關(guān)系（滑輪組豎直放置時(shí)）：（1）s=nh；(2)F=G總/n（不計(jì)摩擦）；其中s：繩端移動(dòng)的距離，h：物體上升的高度，G總：物體和動(dòng)滑輪的總重力，F(xiàn)：繩端所施加的力n：拉重物的繩子的段數(shù)（F=1/n×（G物+G動(dòng)））。在繞時(shí)遵循：奇動(dòng)（滑輪）偶定（滑輪）的原則：根據(jù)F=(1/n)G可知，不考慮摩擦及滑輪重，要使2400N的力變?yōu)?00N需六段繩子，再根據(jù)偶定奇動(dòng)原則，有偶數(shù)段繩子，故繩子開端應(yīng)從定滑輪開始，因?yàn)橐卫K子，所以需要三個(gè)并列的整體動(dòng)滑輪，對(duì)應(yīng)的，也需要三個(gè)并列的定滑輪，從定滑輪組底部的勾勾處繞起，順次繞過第一個(gè)動(dòng)滑輪，第一個(gè)定滑輪，第二個(gè)…直到最后一段繩子繞過第三個(gè)定滑輪，此時(shí)繩子方向即向下，且會(huì)使拉力為400N（不考慮摩擦與滑輪重）?！窘?jīng)典例題】（2021·江蘇蘇州市）如圖是工人師傅用滑輪組提升建筑材料的示意圖，在400N的拉力作用下，使質(zhì)量為70kg的建筑材料在10s的時(shí)間里，勻速豎直上升了2m。不計(jì)繩子重力和摩擦，g取10N/kg，求：（1）拉力的功率P；（2）滑輪組的機(jī)械效率η；（3）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)。【答案】（1）160W；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0?！窘馕觥浚?）由圖可知，滑輪組承重繩子根數(shù)為2，繩子端移動(dòng)的距離SKIPIF1<0繩子端所做的總功SKIPIF1<0拉力的功率SKIPIF1<0或者：繩子端的移動(dòng)速度SKIPIF1<0拉力的功率SKIPIF1<0（2）建筑材料的重力SKIPIF1<0提升建筑材料所做的有用功SKIPIF1<0滑輪組的機(jī)械效率SKIPIF1<0（3）據(jù)滑輪組的特點(diǎn)，有SKIPIF1<0動(dòng)滑輪的重力SKIPIF1<0或者：滑輪組所做的額外功SKIPIF1<0不計(jì)繩子重力和摩擦，據(jù)SKIPIF1<0得SKIPIF1<0