人教版八年級(jí)物理下學(xué)期期末復(fù)習(xí)專項(xiàng)訓(xùn)練：簡(jiǎn)單機(jī)械（解析版）

專項(xiàng)分類06簡(jiǎn)單機(jī)械（解析版）

八年級(jí)物理下學(xué)期期末復(fù)習(xí)必刷分類專項(xiàng)訓(xùn)練（人教版）

居知識(shí)點(diǎn)詳解

一、目標(biāo)要求

1.理解：杠桿的平衡條件及其杠桿的應(yīng)用；定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的工作特點(diǎn)；機(jī)械效率的

概念；

2.認(rèn)識(shí)：杠桿；定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組；什么是有用功、額外功和總功；

3.會(huì)：畫(huà)杠桿的示意圖（動(dòng)力與動(dòng)力臂、阻力與阻力臂）；進(jìn)行有關(guān)滑輪計(jì)算；進(jìn)行有關(guān)機(jī)械

效率的計(jì)算。

4.能：從常見(jiàn)的工具中與簡(jiǎn)單機(jī)械中識(shí)別出杠桿；利用杠桿平衡條件進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；分析滑輪

的應(yīng)用實(shí)例。

5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解動(dòng)滑輪力與距離特點(diǎn)；通過(guò)測(cè)量滑輪組機(jī)械效率加強(qiáng)對(duì)機(jī)械效率的理解。

二、知識(shí)體系

荏力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的次棒

什么的杠桿芻一（1）“硬棒”泛指有一定長(zhǎng)度的，在外力作用下不變形的物體；

1（2）杠桿可以是直的，也可‘反京任何形狀■的。

支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)（。）

動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F、

杠桿五要素（一點(diǎn)、二力、二管）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力吊

動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力的作用線的距離4

阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離4

動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力X阻力臂

杠桿平衡條件~--------------------------

-------------------|砧=芻4

省力杠桿：動(dòng)力臂〉阻力臂

杠桿的應(yīng)用與分類［費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂V阻石瓦

等臂杠桿：動(dòng)力臂=阻力萬(wàn)"

周邊有糟，中心有一轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子

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(lái)分析

定義：工作時(shí)，中間的軸固定不動(dòng)的滑輪

定滑輪實(shí)質(zhì)：是個(gè)等臂杠桿。

特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。動(dòng)力移動(dòng)的距離與重物移動(dòng)的超離相等

定義：工作時(shí)，軸隨重物一起移動(dòng)的滑輪

實(shí)質(zhì)：是一不動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿。

動(dòng)滑輪

特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。動(dòng)力移動(dòng)的距離是重物移動(dòng)距離的2倍

定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成

簡(jiǎn)單機(jī)械

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

滑輪組的力就是物重的幾分之一（不計(jì)動(dòng)滑輪和繩子重力、摩擦）。

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5=*。

斜面是一種可以酒力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。

斜面當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長(zhǎng)，越省力（即F越?。划?dāng)斜面長(zhǎng)L相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越國(guó)力

（即F越?。划?dāng)斜面L越長(zhǎng)，斜面高h(yuǎn)越小時(shí)，越省力（即F越?。?。

對(duì)機(jī)械、活動(dòng)有用的功

有用功分工（提升重物）:/用=8=%-%外=7%

斜面：/用=型

并非需美但討得不做的功

額外功公式（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）:%

斜面：%=立

總功：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功

:機(jī)械效率I總功公式：印總=/用+/=FS=/用

斜面：W6=fL+Qh=Fl

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

定義：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：”置1x100%

滑輪組（《：直方向提升物體）：?Gh

（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）"F

滑輪組（水平方向技動(dòng)物體）：~fl_

滑輪組機(jī)械效率（f為摩擦力，I為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）*/

斜面的機(jī)械效率：“一絲

（h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的鼻生”亙

影響機(jī)械效率的因素：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。

三、知識(shí)點(diǎn)概覽

★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“0”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

“FJ表示；(3)阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力，用“F?”表示；(4)動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作

用線的垂直距離，用表示；(5)阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離，用“4”表示。

注意：無(wú)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(guò)支點(diǎn)的，其力臂為零,

對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。

※知識(shí)拓展一：杠桿作圖

畫(huà)力臂方法:一找支點(diǎn)、二畫(huà)線、三連距離、四標(biāo)簽。

(1)找支點(diǎn)0；

⑵延長(zhǎng)力的作用線(虛線)；

⑶畫(huà)力臂(實(shí)線雙箭頭，過(guò)支點(diǎn)垂直于力的作用線作垂線)；

⑷標(biāo)力臂。

※知識(shí)拓展二：杠桿五要素的理解

(1)杠桿可以是直的，也可以是彎的。，但在外力的作用下不能變形。例如：撬棒、蹺蹺板、抽

水機(jī)、手柄等。

(2)定義中的力，是指作用在杠桿上的動(dòng)力和阻力，且動(dòng)力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反

的，但動(dòng)力和阻力不一定相反。

(3)杠桿在力的作用下，繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而不是平動(dòng)。

(4)不論動(dòng)力和阻力，杠桿都是受力物體，作用于杠桿的物體都是施力物體。

(5)阻力繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與動(dòng)力繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。

(6)不可把從動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離作為動(dòng)力臂，或把從阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離作為阻力

※知識(shí)拓展三：杠桿支點(diǎn)的辨別方法

支點(diǎn)是相對(duì)于杠桿不動(dòng)的點(diǎn)，但支點(diǎn)一定在杠桿上，支點(diǎn)不一定與動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)在

同一直線上，也不一定在動(dòng)力作用點(diǎn)和阻力作用點(diǎn)之間。若讓力的作用線恰好過(guò)支點(diǎn)，則力臂是零,

這個(gè)力不能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

★知識(shí)點(diǎn)二：杠桿作圖

杠桿示意圖的畫(huà)法：

(1)根據(jù)題意先確定支點(diǎn)0;

(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(huà)垂線，并用L和L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“0”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(huà)出此力即為動(dòng)力用“FJ

表示。這個(gè)力B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?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則阻力是石頭施加給杠桿的，方向向下，用“F?”表示如圖

乙所示。

第三步：畫(huà)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”“1」，"L”“I?”分別表示動(dòng)力臂和阻力臂，如圖丙所示。

★知識(shí)點(diǎn)三：杠桿平衡條件

(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(shuō)杠桿平衡了。

(2)杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)

-t-cn

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(méi)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(guò)程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)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)力義動(dòng)力臂=阻力X阻力臂，或FJLFJZ。

【知識(shí)拓展】探究杠桿平衡條件

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。

【實(shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)、帶刻度的杠桿、鉤碼。

【實(shí)驗(yàn)原理】動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力義阻力臂。

【實(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X動(dòng)力臂和阻力X阻力臂，填入表格。

五、實(shí)驗(yàn)表格

動(dòng)力X動(dòng)力

次數(shù)動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂阻力X阻力臂

臂

1

2

3

六、整理器材。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】動(dòng)力義動(dòng)力臂=阻力X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

★知識(shí)點(diǎn)四：杠桿的應(yīng)用

1.省力杠桿：動(dòng)力臂L＞阻力臂12,則平衡時(shí)Fl＜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)力臂阻力臂則平衡時(shí)件＞握，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L=阻力臂Iz,則平衡時(shí)FFF?,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)拓展：杠桿應(yīng)用

解決杠桿平衡時(shí)動(dòng)力最小問(wèn)題:此類問(wèn)題中阻力X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(guò)該點(diǎn)且和該連線垂直的方向。

★知識(shí)點(diǎn)五：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(lái)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0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(lái)說(shuō)，無(wú)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）

★知識(shí)點(diǎn)六：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(lái)說(shuō)：1）動(dòng)滑輪在移動(dòng)的過(guò)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)力件的方向與并排繩子平行，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦。

★知識(shí)點(diǎn)七：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，即歹=,6物（條件：不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。

n

注意:如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：E=J（G物+G滑）。

n

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)距離的上倍，即S=nh。

4.繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：%="V物o

※知識(shí)詳解：認(rèn)識(shí)滑輪組

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=Gfi/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=l/nX（G物+G動(dòng)））o

在繞時(shí)遵循：奇動(dòng)（滑輪）偶定（滑輪）的原則：根據(jù)F=（l/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(kāi)端應(yīng)從定滑

輪開(kāi)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(guò)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(guò)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）。

★知識(shí)點(diǎn)八：斜面

1.斜面是一種可以省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。

2.當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長(zhǎng)，越省力（即F越小）；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?。?/p>

★知識(shí)點(diǎn)九：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,&-Ws=i]W,fi;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*W總一W有用=6動(dòng)卜（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）；斜面：Ws=fLo

3.總功：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功。

公式：W,a=W<ffl+Wffi=FS=W有用/n；斜面：W,a=fL+Gh=FLo

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：7=5^x100%o

喝

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）：11=—（G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩

FS

子自由端走的距離）。

（2）滑輪組（水平方向拉動(dòng)物體）：（f為摩擦力，/為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為

FS

繩子自由端走的距離）。

6.斜面的機(jī)械效率：〃="（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）。

※知識(shí)詳解：機(jī)械效率

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(guò)減小額外功（減少機(jī)械自重、減少機(jī)械的摩擦）來(lái)增大機(jī)械效

率；如果額外功不變，我們可以通過(guò)增大有用功來(lái)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(wú)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。總功等于有用功與額外功之和，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。

※知識(shí)拓展：提高合滑輪組機(jī)械效率的方法

1.影響滑輪組機(jī)械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單機(jī)械，用同一滑輪組提升物體G升

高h(yuǎn)時(shí)，滑輪組對(duì)物體做的功為有用功，而人對(duì)滑輪組的拉力F做的功為總功，F(xiàn)移動(dòng)的距離s=nh（n

為與動(dòng)滑輪相連繩子的段數(shù)），則滑輪組的機(jī)械效率〃=耳里=0=￡；

叱總FnhnF

若不計(jì)摩擦力，而動(dòng)滑輪的重為G',那么提升動(dòng)滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機(jī)械效

率還可表示為〃=」里=———=—1—=——1——。討論這個(gè)表達(dá)式可知，對(duì)于同一

%（G〃+G'〃）（G+G'）（l+G'/G）

滑輪組（G'一定），提升重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；而提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越少、越輕

的滑輪組，機(jī)械效率越高。

2.提高滑輪組機(jī)械效率的方法

（1）減小額外功在總功中占的比例?？刹扇「倪M(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組

在滿載情況下工作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，

或減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。

(2)增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。

(3)換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械。

考題與備考

☆考點(diǎn)1：杠桿分類

考點(diǎn)概述：判斷杠桿種類的方法

(1)通過(guò)動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系判斷：對(duì)于較復(fù)雜的杠桿，可先在圖上找到動(dòng)力臂和阻力

臂，然后比較力臂的大小關(guān)系；

(2)從應(yīng)用目的上進(jìn)行判斷：省力杠桿一般在阻力很大的情況下使用，以達(dá)到省力的目的；而

費(fèi)力杠桿在阻力不大的情況下使用，目的是省距離。

典例1：如圖所示的工具中，屬于費(fèi)力杠桿的是()。

【解析】A.瓶蓋起子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；

B.天平在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂等于阻力臂，既不是省力杠桿也不是費(fèi)力杠桿，故B不符合題意;

C.鑲子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故C合題意；

D.汽車(chē)方向盤(pán)屬于輪軸，在使用過(guò)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Co

典例2：下圖所示的用具中，屬于費(fèi)力杠桿的是()。

剪子

【答案】A?

【解析】A.鑲子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿;

B.鉗子在絞鐵絲過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；

C.起子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；

D.剪刀在剪斷毛線過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；故選A。

☆考點(diǎn)2：杠桿作圖

考點(diǎn)概述：畫(huà)力臂的方法

(1)找到支點(diǎn)，確定力的作用點(diǎn)和方向；

(2)作出力的作用線；

(3)從支點(diǎn)向力的作用線作垂線段；

(4)標(biāo)出力臂。

典例3：如圖所示，輕質(zhì)杠桿的/點(diǎn)掛一個(gè)重物G,繩的拉力為K,。為杠桿的支點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)诟?/p>

桿8端畫(huà)出最小的動(dòng)力人并畫(huà)出其力臂Z,使杠桿在圖中位置平衡。

【解析】根據(jù)杠桿平衡的條件可得，阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，越省力，當(dāng)力月作用在

8點(diǎn)，并且與桿垂直時(shí)，力臂最長(zhǎng)為Z,最省力，如圖所示：

G

典例4：如圖所示，利用杠桿幺。3撬動(dòng)重物M,。為杠桿支點(diǎn)，4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)力片的示意圖；

(2)作出重物M對(duì)杠桿壓力用的示意圖。

【解析】由圖可知，杠桿的。為杠桿支點(diǎn)，已知杠桿的動(dòng)力臂匕，要讓杠桿在水平位置

平衡，則4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A；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)3：探究杠桿平衡條件

考點(diǎn)點(diǎn)撥：

1.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;

2.橫梁不在水平位置，左端翹起：平衡螺母左移;

3.杠桿的支點(diǎn)在中間位置目的：為了消除杠桿自重影響;

4.兩側(cè)掛上鉤碼后判斷是否平衡：根據(jù)平衡條件判斷;

5.力或力臂的計(jì)算：根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行計(jì)算;

6.讓杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)：方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

典例5：如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、

彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。

（1）實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，此時(shí)，應(yīng)把杠桿兩

端的平衡螺母向（左/右）調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)在水平位置平衡；

（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上/點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在8點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位

置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：（用字母表示）。他這樣得出的結(jié)論

（合理/不合理）；原因是：；

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是

否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧

測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于水平平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符，其原因

是：O

【答案】左；Rh=Fz1*不合理；實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，得出的結(jié)論不具有普遍性；杠桿本身受到

重力。

【解析】（1）[1]杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，調(diào)節(jié)平衡螺母應(yīng)使杠桿重心左

移，應(yīng)將平衡螺母（左端和右端的均可）向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點(diǎn)處，使杠桿重力的力臂為零,

這樣就減小了杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；力臂等于支點(diǎn)到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平

衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來(lái)。

（2）[2][3][4]杠桿的平衡條件是：動(dòng)力X動(dòng)力臂=阻力X阻力臂（或￡h=FO初中

物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測(cè)量有些是為了求平均值，使測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，有些是為了尋找普遍規(guī)律，探

究杠桿平衡的條件多次測(cè)量就是為了尋找普遍規(guī)律。本次實(shí)驗(yàn)，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然

性太大，因此應(yīng)獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律。

（3）[5]圖乙中，支點(diǎn)位于動(dòng)力和阻力的右側(cè)，杠桿的重心不在支點(diǎn)上，彈簧測(cè)力計(jì)不但提了鉤

碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件

計(jì)算出來(lái)的數(shù)值偏大。

典例6：圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時(shí)杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）

狀態(tài)；要想使杠桿在水平位置平衡，接下來(lái)應(yīng)將杠桿兩端的螺母向（選填“左”或“右”）

側(cè)調(diào)節(jié)。

（2）圖乙是一個(gè)平衡的杠桿，此時(shí)若推動(dòng)右側(cè)鉤碼的懸線（如圖丙所示），就會(huì)發(fā)現(xiàn)杠桿

（選填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。

（3）在探究過(guò)程中，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的是。

（4）某同學(xué)提出，若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？于是該小組利用圖

丁所示的裝置進(jìn)行探究，在杠桿。點(diǎn)處掛上2個(gè)鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)在/點(diǎn)處豎直向上拉，使杠桿

在水平位置平衡，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為No以彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為動(dòng)力F、,鉤碼處繩子拉力

為阻力K,多次改變動(dòng)力作用點(diǎn)的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)，R乙總是（選

填“大于”、“等于”或“小于”）R4，其原因可能是O

(5)圖丁中，彈簧測(cè)力計(jì)處在4點(diǎn)位置時(shí)，此杠桿屬于(選填“省力”或“費(fèi)力”)杠

桿，請(qǐng)舉出它在生活生產(chǎn)中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例：。

【答案】平衡；左；左端下沉；避免偶然性，尋找普遍規(guī)律；2.3；大于；杠桿自重對(duì)杠桿平衡

有影響；費(fèi)力；釣魚(yú)竿。

【解析】(1)[1]物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，受到的合力為0,物體處于平衡狀態(tài),

杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)。

[2]如圖甲所示，杠桿向右偏，要想使杠桿在水平位置平衡，接下來(lái)應(yīng)將杠桿兩端的螺母向右側(cè)

調(diào)節(jié)。

(2)[3]如圖乙所示，設(shè)每個(gè)鉤碼重力為G,杠桿上的每個(gè)小格長(zhǎng)度為x,杠桿左端力和力臂的

乘積為2GX6尸12&

杠桿右端力和力臂的乘積為2G義6戶12依

此時(shí)杠桿平衡。如圖丙所示，若推動(dòng)右側(cè)鉤碼的懸線，杠桿右端的力臂減小，力和力臂的乘積

減小，杠桿的左端下沉。

(3)[4]一次實(shí)驗(yàn)具有偶然性，故在探究過(guò)程中，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的是避免偶然性，尋

找普遍規(guī)律。

(4)[5]如圖丁所示，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.3N。

[6][7]由于杠桿自重對(duì)杠桿平衡的影響，以彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為動(dòng)力五，鉤碼處繩子拉力為阻

力“，多次改變動(dòng)力作用點(diǎn)的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)，F(xiàn)、，總是大于內(nèi)h。

(5)[8][9]圖丁中，彈簧測(cè)力計(jì)處在/點(diǎn)位置時(shí)，此時(shí)的動(dòng)力臂小于阻力臂，杠桿屬于費(fèi)力杠

桿，費(fèi)力杠桿可以省距離，在生活中的應(yīng)用包括：釣魚(yú)竿，鑲子，筷子等。

☆考點(diǎn)4：杠桿平衡條件的應(yīng)用

考點(diǎn)概述：利用杠桿平衡條件解決實(shí)際問(wèn)題的步驟：

一轉(zhuǎn)化：分析受力情況，找出支點(diǎn)，然后找出動(dòng)力和阻力、動(dòng)力臂和阻力臂，將實(shí)際物體轉(zhuǎn)化

為杠桿模型；

二標(biāo)量：畫(huà)出杠桿模型示意圖，在圖中表明動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力和阻力臂。

三計(jì)算：根據(jù)已知條件，利用杠桿平衡條件分析求解。

典例7：如圖甲所示，為輕質(zhì)杠桿，/C為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從4點(diǎn)

開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力傳感器讀數(shù)大小與時(shí)間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小為g；

已知勿的長(zhǎng)度為30cm,/足夠長(zhǎng)，/C能承受的最大彈力大小為15N,若要桿不斷，物體從4點(diǎn)開(kāi)

始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為s(5=10N/kg)。

【答案】1000；12.5o

【解析】［1］從圖乙可以看到，一開(kāi)始時(shí)，力傳感器讀數(shù)大小是10N,由于4?為輕質(zhì)杠桿，AC

為輕質(zhì)硬棒，不考慮它們的質(zhì)量，不考慮它們的重力，那么這個(gè)力傳感器讀數(shù)大小就是等于物體M

的重力大小，則根據(jù)G=可知，物體M的質(zhì)量耀=0=1°—=1kg=1000g

gION7kg

物體M的質(zhì)量是lOOOgo

［2］從圖乙可以看到，物體從4點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到第5s時(shí)，力傳感器讀數(shù)大小是零，即/端沒(méi)有

壓力，那么物體M就應(yīng)該是在。點(diǎn)，這時(shí)物體M對(duì)輕質(zhì)杠桿47壓力的力臂大小是零，運(yùn)動(dòng)時(shí)間是

5s,這段時(shí)間通過(guò)的路程/必=30cm=0.3m

則物體M勻速運(yùn)動(dòng)的速度。=a="巴=0.06m/s

toA5s

物體M勻速運(yùn)動(dòng)的速度是0.06m/s；

然后繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，物體M對(duì)輕質(zhì)杠桿46壓力的力臂在變大，直到/C能承受的最大彈力大小

為15N,根據(jù)杠桿的平衡條件可知F/以=G4

其中的戶是最大彈力15N,4是物體M相對(duì)于。點(diǎn)往右移動(dòng)的距離，代入數(shù)據(jù)解得

,F3015NxO.3m.

L=——2dA.=---------=0.45m

xGION

那么直到47能承受的最大彈力大小為15N時(shí)，物