專題16　簡單機(jī)械（解析版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

專題16簡單機(jī)械

類型一杠桿及應(yīng)用..........................................................................................................................................2

類型二滑輪及應(yīng)用..........................................................................................................................................8

類型三機(jī)械效率認(rèn)識(shí)....................................................................................................................................14

【方法歸納】

1.力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。

2.杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，稱為杠桿平衡。

F2l1

杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Fl＝Fl(或＝)。若Fl≠

1122F1l211

F2l2，則杠桿的平衡被破壞。若F1l1＞F2l2，則杠桿向F1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，反之則向F2的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.根據(jù)動(dòng)力臂和阻力臂的不同，可以把杠桿分成三類

項(xiàng)目省力杠桿費(fèi)力杠桿等臂杠桿

圖示

動(dòng)力臂大于阻力臂動(dòng)力臂小于阻力臂動(dòng)力臂等于阻力臂

力臂

若l1>l2，則F1<F2若l1<l2，則F1>F2若l1＝l2，則F1＝F2

力省力費(fèi)力不省也不費(fèi)

距離費(fèi)距離省距離不省也不費(fèi)

船槳、理發(fā)剪刀、釣魚竿、

開瓶器、羊角錘、鍘刀、

應(yīng)用鑷子、掃帚、食品夾、船天平、定滑輪等

撬棒、鋼絲鉗、動(dòng)滑輪等

槳、筷子等

注意：杠桿可以省力，也可以省距離，但不能兩者兼?zhèn)洌锤軛U不能省功。

4.人體中的手臂、頭、腿、腳等都可以看作杠桿。人體杠桿系統(tǒng)都有四個(gè)基本組成部分：骨——一根

硬棒；肌肉收縮——?jiǎng)恿Φ膩碓?；兩根骨之間可以活動(dòng)的關(guān)節(jié)——支點(diǎn)；移動(dòng)肢體或物體——阻力的來源。

5.使用定滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s等于物體升高的高度h，即s＝h，繩子自由端移

動(dòng)的速度v端也等于物體升高的速度v物，即v端＝v物。

使用動(dòng)滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s是物體升高的高度h的2倍，即s＝2h，繩子自由端

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移動(dòng)的速度v端也是物體上升速度v物的2倍，即v端＝2v物。

6.滑輪組是由定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成的。它不但可以省力，而且可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，

重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一。

在使用滑輪組時(shí)，若繩子的段數(shù)為n，則動(dòng)力移動(dòng)的距離s等于重物上升高度h的n倍，即s＝nh。同

樣，動(dòng)力移動(dòng)的速度v1與重物上升的速度v2的關(guān)系為v1＝nv2。

注意：滑輪組的省力(或費(fèi)距離)的情況不能機(jī)械地根據(jù)有幾個(gè)定滑輪及動(dòng)滑輪的省力特點(diǎn)來判斷，要

根據(jù)承擔(dān)阻力的繩子的股數(shù)來確定。

判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動(dòng)滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動(dòng)滑輪相連的繩子

的段數(shù)是幾段，則n就是幾.如圖甲、乙所示.

?有

7.有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，公式為η=，機(jī)械效率沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示，總小于

?總

1.

機(jī)械效率是表示機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，表示機(jī)械做的有用功占它所做的總功的

比例越大，這個(gè)機(jī)械的性能越好；機(jī)械效率越低，表示機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越小，這個(gè)

機(jī)械的性能越劣。

【常考題型】

類型一杠桿及應(yīng)用

1.如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，則F的力臂是(B)

A．OAB．OCC．ODD．FD

1題圖2題圖3題圖

【解析】力臂是從支點(diǎn)到力作用線的垂線段即可做出選擇。

從圖中可以看出支點(diǎn)O到F作用線的垂線段為OC．其他線段，如OA、OD都與F的作用線不垂直，DF

垂直O(jiān)D，但與F的作用線不垂直，所以只有OC符合。

2．如圖，工人師傅正在使用一根硬棒撬動(dòng)石頭，使用此硬棒(B)

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

【解析】由圖可知，使用一根硬棒撬動(dòng)石頭時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，由杠桿的平衡條件知道，此時(shí)動(dòng)

力小于阻力，即使用的是省力杠桿，由功的原理知道，使用任何機(jī)械都不省功，省力杠桿一定費(fèi)距離，故B

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正確。

3．如圖是小華在勞動(dòng)教育實(shí)踐活動(dòng)中體驗(yàn)中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做

法可行的是(D)

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

【解析】A、支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移，此時(shí)阻力、阻力臂不變，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡

條件可知，動(dòng)力變大，不能省力，故A錯(cuò)誤；B、將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)，此時(shí)阻力不變，阻

力臂變大，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變大，不能省力，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，阻力不變，阻力臂變大，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變大，

不能省力，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，阻力不變，阻力臂變小，動(dòng)力臂變大，

根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變小，能省力，故D正確。

4.如圖所示是鋼絲鉗工作時(shí)的狀態(tài)。圖中給出了四名同學(xué)在鋼絲鉗單側(cè)鉗柄及其相連部分上所畫出的動(dòng)

力F1、動(dòng)力臂l1、阻力F2的示意圖，其中正確的是(C)

【解析】由圖可知，向上的動(dòng)力使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而阻力阻礙杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其方向也是向上的。

5.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(C)個(gè)

鉤碼。

A．1B．2C．3D．4

5題圖6題圖7題圖

【解析】由圖示求出動(dòng)力臂與阻力臂，然后由杠桿平衡條件求出鉤碼的個(gè)數(shù)。

設(shè)每個(gè)鉤碼重為G，杠桿每格長度為L，由杠桿平衡條件得：2G×6L=nG×4L，則n=3。

6.如圖為工地搬運(yùn)磚頭的獨(dú)輪車，人抬起車把時(shí)，車體可以看成一個(gè)杠桿，關(guān)于這個(gè)杠桿，下列說法正

確的是(C)

A．手握的位置靠近把手末端時(shí)更費(fèi)力

B．磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時(shí)抬起更省力

C．輪子的中心是杠桿的支點(diǎn)

D．圖中拉力F大于重力G

【解析】在阻力和阻力臂不變的情況下，手握的位置靠近把手末端時(shí)，動(dòng)力臂大，則動(dòng)力更小，更省

力，故A錯(cuò)誤；磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時(shí)，此時(shí)動(dòng)力臂和阻力大小不變，阻力臂變大，動(dòng)力會(huì)變大，抬起更

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費(fèi)力，故B錯(cuò)誤；由圖可知，整個(gè)杠桿是繞輪子中心轉(zhuǎn)動(dòng)，則輪子中心是杠桿的支點(diǎn)，故C正確；圖中的

動(dòng)力臂大于阻力臂，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力小于阻力，即F小于G，故D錯(cuò)誤。

7.小華發(fā)現(xiàn)一只蟲子在長為50cm、質(zhì)量為10g的刻度尺上向右爬行，她將刻度尺右端伸出水平課桌邊

沿23cm，如圖所示，當(dāng)蟲子爬行到距刻度尺右端3cm處時(shí)，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)，由此計(jì)算出蟲子的質(zhì)量約

為(g取10N/kg，刻度尺質(zhì)量分布均勻，不考慮蟲子的長度)(A)

A．1gB．3gC．7gD．10g

【解析】刻度尺的重心在25cm處，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)時(shí)與桌沿的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，則刻度尺重力的力臂l1

＝25cm－23cm＝2cm；蟲子對(duì)刻度尺壓力的力臂l2＝23cm－3cm＝20cm；由杠桿平衡條件F1×l1＝F2×l2

得G尺×l1＝G蟲×l2，即m尺g×l1＝m蟲g×l2，則10g×2cm＝m蟲×20cm，解得m蟲＝1g。

8.如圖甲所示，輕桿(不計(jì)杠桿重力)O為支點(diǎn)，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用

下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法正確的是(D)

A．該杠桿與鑷子類型相同

B．圖甲位置時(shí)，拉力大小為15N

C．圖甲位置時(shí)，若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為3：1

D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變

8題圖9題圖

【解析】由圖甲知，動(dòng)力臂大于阻力臂，此杠桿為省力杠桿，而鑷子是費(fèi)力杠桿，故A錯(cuò)誤；物重為30

G×OAG×OA30N×1

N，OA：AB＝1：2；由杠桿平衡條件可得：F×OB＝G×OA，解得：F＝＝＝＝10N，

OBOA＋AB1＋2

F＋ΔFOA1ΔF1

故B錯(cuò)誤；圖甲位置時(shí)，若僅增加物重，則(F＋ΔF)×OB＝(G＋ΔG)×OA，＝＝，＝，可見拉

G＋ΔGOB3ΔG3

力的變化量與物重的變化量之比不等于3：1，故C錯(cuò)誤；保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，

其力臂如圖所示：OB′為動(dòng)力臂，OA′為阻力臂，因△OA′A∽△OB′B，則OA′?OB′＝OA：OB＝1：3，由杠

G×OA′30N×1

桿平衡條件可知，F(xiàn)′×OB′＝G×OA′，F(xiàn)′＝＝＝10N，由此可知保持拉力方向不變，將輕桿勻

OB′3

速提到虛線位置，拉力不變，故D正確。

9.如圖所示，一根重木棒在水平動(dòng)力(拉力)F的作用下以O(shè)點(diǎn)為軸，由豎直位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)到水平位

置的過程中，若動(dòng)力臂為l，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積為M，則(C)

A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l減小，M減小

C．F增大，l減小，M增大D．F減小，l增大，M增大

【解析】如圖所示，l為動(dòng)力臂，L為阻力臂，由杠桿的平衡條件得：Fl＝GL；木棒由豎直位置逆時(shí)針

勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，l不斷減小，L逐漸增大，G不變；由杠桿的平衡條件Fl＝GL知，G不變，L

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增大，則GL、Fl(即M)都增大。又因?yàn)閘不斷減小，F(xiàn)l不斷增大，因此F逐漸增大。

10.如圖是三種類型剪刀的示意圖，請(qǐng)你為鐵匠師傅選擇一把剪鐵皮的剪刀，你會(huì)選擇________(填

“A”“B”或“C”)剪刀，這樣選擇的目的是為了省________。

【答案】C力

【解析】由于剪鐵皮需要的力較大，為了省力，需要選擇省力杠桿，由圖片可知，C剪刀的動(dòng)力臂大于

阻力臂，是省力杠桿，可用來剪鐵皮，目的是為了省力。

11.圖甲是自行車手閘，其中AOC部分可視為杠桿，O為支點(diǎn)，剎車線對(duì)A點(diǎn)的拉力為阻力F2，其簡

化示意圖如圖乙。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出：

(1)阻力的力臂l2。

(2)剎車時(shí)，作用在杠桿AOC上的最小動(dòng)力F1。

答圖

【解析】（1）反向延長F2的作用線，從支點(diǎn)O作動(dòng)力F2作用線的垂線，支點(diǎn)到垂足的距離為阻力臂

L2。（2）由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂越長，動(dòng)力越??；圖中支

點(diǎn)在O點(diǎn)，因此OC作為動(dòng)力臂最長；動(dòng)力的方向應(yīng)該垂直力臂OC向上，過點(diǎn)C垂直于OC向上作出最

小動(dòng)力F1的示意圖。

【答案】如答圖所示。

12.采用如圖所示站姿鍛煉手臂力量：雙腳并攏，腳尖O觸地，腳后跟踮起，手臂水平，手掌支撐在豎

直墻壁上的A點(diǎn)，B為人體重心所在位置。鍛煉時(shí)，軀體保持伸直，手臂彎曲、伸直交替進(jìn)行。(人體可視

為杠桿，O點(diǎn)為支點(diǎn))。

(1)在圖中畫出人所受重力的示意圖。

(2)畫出墻壁對(duì)手掌的支持力F的力臂。

(3)鍛煉時(shí)，腳尖離墻壁越遠(yuǎn)，手掌對(duì)墻壁的壓力就越______(填“大”或“小”)。

答圖：

【答案】（1）（2）如答圖（3）大

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【解析】(1)人受到的重力是豎直向下的，重力的作用點(diǎn)在B點(diǎn)，由此畫出人所受重力的示意圖。(2)延

長支持力F畫出力的作用線，過支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線，垂線段的長即為支持力F的力臂l。

（3）鍛煉時(shí)，腳尖離開墻壁越遠(yuǎn)，支撐點(diǎn)會(huì)下移,則由圖可知?jiǎng)恿Ρ蹠?huì)減小，阻力臂會(huì)增大，阻力(人

的重力)大小不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知人受到的支持力會(huì)變大；由力的作用的相互性可知，手掌對(duì)墻壁

的壓力會(huì)增大。

13.工人用扳手?jǐn)Q一個(gè)螺栓。無論怎么使勁拉扳手柄的上端，都沒能成功，如圖甲所示。于是他想出了

一個(gè)新點(diǎn)子：在其他條件不變的情況下，取來一根繩子，將繩的一端拴在扳手柄的上端，再次使出渾身力

氣拉繩的另一端，如圖乙所示。可還是沒能扳動(dòng)螺栓，這是為什么呢？請(qǐng)完成：

【答圖】

(1)在圖丙的示意圖中，螺栓中心為支點(diǎn)，畫出繩端拉力的力臂；

(2)簡要說明用繩也拉不動(dòng)的原因。

【答案】（1）如圖。（2）圖乙和圖甲比較，其他條件沒變，只是用了一條長繩子，所以所用拉力不

變，改變的是工人施力的作用點(diǎn)，但動(dòng)力臂大小幾乎不變，因?yàn)樽枇妥枇Ρ鄄蛔?，根?jù)杠桿的平衡條件

得出兩種方法需要用的力幾乎一樣，所以用繩也沒能扳動(dòng)螺栓。

14．如圖，固定的斜面長s＝1.2m，高h(yuǎn)＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s內(nèi)把一個(gè)重16N的

物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為______W，斜面的機(jī)械效率為______。

14題圖15題圖

【答案】3；80%

W總6J

【解析】拉力所做的總功W總＝Fs＝5N×1.2m＝6J；拉力的功率P＝＝＝3W；此過程所做的有

t2s

W有4.8J

用功W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J；則斜面的機(jī)械效率η＝＝＝80%。

W總6J

15．如圖是過去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可

使石球升高，抬起腳，石球會(huì)落下去擊打稻谷。石球重50N，不計(jì)摩擦和桿重。

(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1，才能將石球抬起。F1的力臂為_______m，此時(shí)舂米工具是一個(gè)

_______(填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。

(2)腳豎直向下至少用力F2為________N，才能將石球抬起。F2和F1的大小關(guān)系為F2________F1。

【答案】(1)1省力(2)20；>

【解析】(1)不計(jì)摩擦和桿重，圖中O為支點(diǎn)，腳沿與桿垂直方向用力F1時(shí)，力臂OB最長，OB＝1.4m

－0.4m＝1m，阻力臂為OD，OB>OD，由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)1·OB＝G·OD，F(xiàn)1<G，故此時(shí)舂米工具為

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省力杠桿。

(2)當(dāng)腳豎直向下用力時(shí)，如圖所示動(dòng)力臂為OC，阻力臂為OD，如圖所示，由杠桿平衡條件得，F(xiàn)2·OC

ODODOAODOA0.4m

＝G·OD，F(xiàn)2＝G·，由相似三角形可知，＝，故F2＝G·＝G·＝50N×＝20N。由于阻力

OCOCOBOCOB1m

和阻力臂不變，動(dòng)力臂由OB變成OC，動(dòng)力臂變小，由杠桿平衡條件可知，動(dòng)力變大，故F2＞F1。

16．1949年以前，我國經(jīng)濟(jì)很落后，一些地區(qū)過著極其原始的生活。如圖所示，就是為了解決飲水問

題，需要到很遠(yuǎn)的地方挑水的示意圖。為了防止道路不好水濺出桶外，在水面上覆蓋木板。若一個(gè)木板質(zhì)

3333

量為500g，密度為0.8×10kg/m，每個(gè)桶內(nèi)水深30cm，ρ水＝1.0×10kg/m，g取10N/kg。求：

(1)桶底受到的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)。

(2)一個(gè)木板受到的浮力及靜止時(shí)露出水面的體積。

(3)扁擔(dān)與繩質(zhì)量忽略不計(jì)，扁擔(dān)長度為1.5m，每桶水總重力為180N，扁擔(dān)與肩膀接觸點(diǎn)距離扁擔(dān)右

端55cm，支撐手距離扁擔(dān)左端也是55cm，則支撐手受到扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是多少？

【解析】（1）明確水的高度，運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh可求壓強(qiáng)大小。（2）根據(jù)漂浮條件可求木板受

到的浮力，根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出浸入水中的體積，然后根據(jù)密度公式求出木板的條件，

最后即可求出露出水面的體積；（3）以肩膀?yàn)橹c(diǎn)，根據(jù)杠桿平衡條件得出等式即求出支撐手受到的扁擔(dān)

產(chǎn)生的壓力。

33

解：(1)水的深度為h＝30cm＝0.3m；桶底受到水產(chǎn)生的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×10kg/m×10N/kg×0.3m＝

3×103Pa。

(2)木板質(zhì)量m＝500g＝0.5kg，木板漂浮在水面上，根據(jù)漂浮條件可知，一個(gè)木板受到的浮力F?。紾＝

F浮

mg＝0.5kg×10N/kg＝5N，根據(jù)F?。溅岩篻V排可得木板排開水的體積(即浸入水中的體積)V排＝＝

ρ水g

5Nmm0.5kg

－43－43

＝5×10m；根據(jù)ρ＝可得木板體積V木＝＝＝6.25×10m；

1.0×103kg/m3×10N/kgVρ0.8×103kg/m3

－43－43－43

則靜止時(shí)露出水面的體積V露＝V木－V排＝6.25×10m－5×10m＝1.25×10m。

(3)55cm＝0.55m，以肩膀?yàn)橹c(diǎn)，則支撐手對(duì)扁擔(dān)產(chǎn)生向上的支持力，則：l1＝1.5m－0.55m＝0.95

m，l＝1.5m－0.55m－0.55m＝0.4m，l2＝0.55m，

l1－l20.95m－0.55m

根據(jù)杠桿平衡條件得：G水l1＝G水l2＋Fl，所以，F(xiàn)＝G水＝×180N＝180N。

l0.4m

因支持力F與支撐手受到的扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是一對(duì)相互作用力，所以F壓＝F＝180N。

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類型二滑輪及應(yīng)用

1.如圖為家庭手搖升降晾衣架結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)搖動(dòng)手柄時(shí)，橫梁可上升或下降，下列滑輪屬于動(dòng)滑輪的是

(D)

A．甲B．乙C．丙D．丁

1題圖2題圖3題圖

【解析】定滑輪和動(dòng)滑輪的主要區(qū)別是：動(dòng)滑輪會(huì)隨物體一起運(yùn)動(dòng)，定滑輪不隨物體運(yùn)動(dòng)。甲、乙、

丙滑輪固定不動(dòng)，是定滑輪，丁滑輪與物體一起運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)滑輪。

2.利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動(dòng)滑輪重為10N(不計(jì)繩重與摩擦)，則拉力F的大小

為(C)

A．70NB．100NC．105ND．110N

11

【解析】由圖知，n＝2，不計(jì)繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝(G＋G動(dòng))＝×(200N＋10N)＝105

22

N，故C正確。

3.小柯用圖中裝置提升重為400N的物體，不計(jì)摩擦和滑輪自重，下列說法正確的是(C)

A．兩個(gè)滑輪均為定滑輪

B．人將繩子拉過1m，物體也上升1m

C．物體勻速上升時(shí)，人對(duì)繩子的拉力為200N

D．使用該裝置不能省力，但能改變力的方向

【解析】由圖可知，該裝置由一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成，故A錯(cuò)誤；由圖可知，繩子的自由端拉

過1m，物體上升0.5m，故B錯(cuò)誤；不計(jì)摩擦和滑輪自重，使用題圖中裝置能省一半的力，物體的重力為

400N，則拉力為200N，故C正確；使用動(dòng)滑輪能省力，使用定滑輪能改變力的方向，故D錯(cuò)誤。

4.用圖中四種方式勻速提升同一物體(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦)，其中最費(fèi)力的是(A)

【解析】不計(jì)機(jī)械自重和摩擦，設(shè)物重為G，由圖知：A.使用此動(dòng)滑輪時(shí)，由于動(dòng)力作用在軸上，所

以費(fèi)一倍的力，即F1＝2G；B.此裝置是定滑輪，不能省力，所以F2＝G；C.此裝置是滑輪組，承擔(dān)物重的

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11

繩子有3股，所以F3＝G；D.此裝置是斜面，且L＝2h，所以F4＝G。比較可知，上述裝置中，最省力的

32

是C，最費(fèi)力的是A。

5.在野外用滑輪組拉越野車脫困時(shí)的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是(C)

A．車對(duì)地面的壓力與車的重力是一對(duì)平衡力

B．車?yán)喗M的力與滑輪組對(duì)車的拉力是一對(duì)平衡力

C．脫困需要2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為1200N

D．脫困需要2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為800N

11

【解析】由圖可知，n＝2，不計(jì)繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝F′＝×2400N＝1200N，因繩

22

重和摩擦的存在，則繩索自由端的力F至少為1200N。

6.如圖所示，物體重力是500N，動(dòng)滑輪重20N(不計(jì)摩擦和繩重)，要使物體勻速升高1m，那么人的

拉力是________N，使用該裝置________(填“能”或“不能”)改變力的方向。

6題圖7題圖8題圖

【答案】260能

11

【解析】由圖知，滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n＝2，不計(jì)摩擦和繩重，拉力F＝(G＋G動(dòng))＝×(500N＋

n2

20N)＝260N；使用該裝置既能省力，又能改變力的方向。

7.如圖所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提升物體A，若將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端

移動(dòng)的距離為________m；若乙滑輪組繩子的自由端移動(dòng)的速度為40cm/s，則物體A移動(dòng)的速度為

________m/s。

【答案】30.2

【解析】由圖甲可知，n甲＝3，將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端移動(dòng)的距離s甲＝n甲h＝3×1

11

m＝3m。(2)由圖乙可知，n乙＝2，物體A移動(dòng)的速度vA＝v繩＝×40cm/s＝20cm/s＝0.2m/s。

n乙2

8．如圖，小明想把被臺(tái)風(fēng)刮倒的樹拉正。他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，這

樣做有________段繩子拉甲樹。如果不計(jì)繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則小明對(duì)繩子的拉力至少為

________N。

【答案】2；150

【解析】如圖用繩子拉甲樹時(shí)，甲相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)滑輪，此時(shí)有兩段繩子拉甲樹；不計(jì)繩重和摩擦，甲

111

樹受300N拉力，則每段繩子承擔(dān)的力是300N的，所以人對(duì)繩子的拉力至少為：F=F甲=

222

第9頁共15頁.

×300N=150N。

9．既可以省力，又可以改變用力方向的是__________(填“定滑輪”“動(dòng)滑輪”或“滑輪組”)；利用一個(gè)機(jī)械

效率為90%的杠桿做100J的總功，其中額外功是________J。

【答案】滑輪組；10

【解析】使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向；使用動(dòng)滑輪可以省力，但不可以改變力的方向；

用定滑輪和動(dòng)滑輪組成合適的滑輪組，既可以省力，又可以改變力的方向；

W有

由題知，使用杠桿做的總功W總＝100J，η＝90%，由η＝＝90%可得做的有用功：W有＝W總×90%＝

W總

100J×90%＝90J，則利用杠桿做的額外功：W額＝W總－W有＝100J－90J＝10J。

10.城市電力公交車以及電氣化鐵路的輸電線常用如圖所示的方式懸掛在鋼纜上。鋼纜的A端固定在電

桿上，B端通過滑輪組連接在電桿C上，滑輪組由a、b、c三個(gè)滑輪構(gòu)成，其中屬于定滑輪的是________，

屬于動(dòng)滑輪的是________。(均填“a”“b”或“c”)

【答案】b、c;a

【解析】如圖所示，b、c滑輪的軸固定不動(dòng)，為定滑輪，不省力；a為動(dòng)滑輪。

11.如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起；已知每個(gè)滑輪重20

N，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，圖甲中車對(duì)繩子的拉力為________N，圖乙中人對(duì)繩子的拉力

為________N。

【答案】400210

【解析】忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，由于圖甲中使用的是兩個(gè)定滑輪，則車對(duì)繩子的拉

11

力F甲＝G＝400N；圖乙中使用的是一動(dòng)一定的滑輪組，n＝2，人對(duì)繩子的拉力F乙＝(G＋G動(dòng))＝(400N＋

22

20N)＝210N。

12.如圖所示，小轎車的方向盤相當(dāng)于一個(gè)輪軸，若F1＝20N，盤的半徑為20cm，軸的直徑為4cm，

不計(jì)摩擦阻力，則F2＝________N。門鎖的把手是一個(gè)________(填“省力”或“費(fèi)力”)輪軸。

【答案】200省力

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d4cm

【解析】輪軸實(shí)質(zhì)是杠桿，F(xiàn)1＝20N，R＝20cm，r＝＝＝2cm，由杠桿的平衡條件得：F1R＝

22

F1R20N×20cm

F2r，則F2＝＝＝200N；門鎖的把手的輪半徑大于軸半徑，動(dòng)力作用在輪上，是一個(gè)省力

r2cm

輪軸。

13．如圖，輕質(zhì)動(dòng)滑輪處于平衡狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出物體所受的重力(體現(xiàn)動(dòng)滑輪省力)，同時(shí)標(biāo)出支點(diǎn)

O并畫出拉力F對(duì)應(yīng)的力臂l(體現(xiàn)動(dòng)滑輪省力)。

答圖

【解析】動(dòng)滑輪的支點(diǎn)在左邊緣，從支點(diǎn)O到力F作用線的距離就為F的力臂，如圖所示；物體的重

力作用點(diǎn)在其幾何中心，由重心向下作豎直向下的有向線段，即為其重力示意圖，動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂是阻力

1

臂的兩倍，所以繩子自由端拉力F是物體重力的，所以重力G的線段長是F的兩倍。

2

解：如圖所示。

14．探究定滑輪的特點(diǎn)。

(1)在探究使用定滑輪是否省力時(shí)，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測(cè)量的物理量是

_____________和__________________。

(2)如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個(gè)力的大小關(guān)系是____________。

(3)旗桿頂部有一個(gè)定滑輪，給我們升國旗帶來了便利。這是利用定滑輪___________________的特點(diǎn)。

【答案】（1）物體的重力繩子自由端的拉力（2）F1＝F2＝F3（3）能夠改變力的方向

【解析】（1）在研究使用定滑輪是否省力時(shí)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)勻速提升重物，測(cè)量出物體的重力和拉力的大

小，根據(jù)這兩個(gè)力的大小分析定滑輪是否省力；（2）如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，

由于使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，所以三個(gè)力的大小關(guān)系是F1=F2=F3；（3）旗桿頂部有一個(gè)定滑輪，能夠

改變拉力的方向。

15.如圖是小海同學(xué)“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置。他按圖示方法提起鉤碼時(shí)注意保持測(cè)力計(jì)

________移動(dòng)，分別測(cè)得一組數(shù)據(jù)如下表所示：

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鉤碼重鉤碼升高測(cè)力計(jì)示測(cè)力計(jì)移動(dòng)

G/N高度h/m數(shù)F/N距離s/m

甲0.980.20.980.2

乙0.980.21.020.2

丙0.980.20.550.4

(1)比較測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小，可知使用動(dòng)滑輪的好處是_______。

(2)比較測(cè)力計(jì)拉力的方向，可知使用定滑輪的好處是________________。

(3)把鉤碼升高相同的高度，比較乙和丙實(shí)驗(yàn)中測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離，可知：使用動(dòng)滑輪

______________________。

(4)在提升重物的過程中，如果要同時(shí)兼顧定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，則應(yīng)選擇

______________________________。

【答案】（1）能省力（2）可以改變力的方向（3）費(fèi)距離(或移動(dòng)更多距離)（4）由定滑輪和動(dòng)

滑輪組成的滑輪組

【解析】（1）在丙中，拉力F=0.55N＜G=0.98N，故使用動(dòng)滑輪時(shí)省力；（2）在乙中，拉力

F=0.98N=G=0.98N，但是向下用力，故使定滑輪可以改變用力的方向；（3）乙的距離為0.2m,丙中的距離為

0.4，故使用動(dòng)滑輪費(fèi)距離；（4）可以把定滑輪和動(dòng)滑輪組合起來，使用滑輪組。

16．在探究“滑輪組的使用特點(diǎn)”的活動(dòng)中，老師給同學(xué)們提出這樣的問題：某人站在地面上，用如圖所

示的滑輪組裝成滑輪組把8500N的物體提升到高處，現(xiàn)有一根最大能承受2500N拉力的繩子，且每個(gè)滑

輪的重均為500N。

(1)請(qǐng)你幫助該同學(xué)組裝好這個(gè)滑輪組。

(2)用這個(gè)組裝的滑輪組提升8500N的物體時(shí)，繩子自由端的實(shí)際拉力是多大？(不計(jì)繩子的重及摩擦)

答圖

11

【答案】（1）如圖（2）繩子自由端的實(shí)際拉力：F＝×(G物＋G動(dòng))＝×(8500N＋500N＋500N)＝2

44

375N。

G總8500N＋500N＋500N

【解析】（1）承擔(dān)物重繩子的段數(shù)：n＝＝＝3.8。

Fmax2500N

第12頁共15頁.

在不將繩子拉斷的前提下，n＝4和n＝5都能滿足要求。由于人站在地面上拉動(dòng)繩子，則承擔(dān)物重的繩

子段數(shù)取n＝4。

17．一質(zhì)量為1.5×103kg的汽車陷入一泥濘路段，司機(jī)師傅利用滑輪組和周圍條件，組裝成了如圖所示

的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動(dòng)8m距離，汽車在泥濘路段受到的阻力為車重力的0.1倍，滑輪

組的機(jī)械效率為80%，g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中，求：

(1)做的有用功。

(2)作用在繩子自由端的拉力。

解：(1)汽車所受的阻力f＝0.1mg＝0.1×1.5×103kg×10N/kg＝1.5×103N，

3

將車勻速拖離，由二力平衡得，牽引力F牽＝f＝1.5×10N，

34

所做的有用功W有＝F牽s車＝1.5×10N×8m＝1.2×10J。

W有W有1.2×104J

4

(2)繩子自由端移動(dòng)距離s繩＝3s車＝3×8m＝24m，由η＝得，W總＝＝＝1.5×10J，

W總η80%

W總1.5×104J

由W總＝Fs繩得，作用在繩子自由端的拉力F＝＝＝625N。

s繩24m

18.如圖所示，動(dòng)滑輪重4N，所吊重物B重20N，物體A重240N，此時(shí)物體B恰好以0.1m/s的速度

勻速下降。不計(jì)繩重、繩子的伸長和滑輪組內(nèi)部的摩擦。求：

(1)水平面對(duì)物體A的摩擦力是多大？

(2)要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對(duì)物體A施加水平向右拉力F的功率為多大？

解：(1)由圖知，n＝2，不計(jì)繩重和滑輪組內(nèi)部的摩擦，當(dāng)物體B勻速下降時(shí)，物體A受到水平向右的

11

滑動(dòng)摩擦力的大小f＝F拉＝(GB＋G動(dòng))＝×(20N＋4N)＝12N。

22

(2)當(dāng)物體B勻速上升時(shí)，繩子的拉力F拉不變，物體A受到的摩擦力大小不變，由力的平衡條件可得，

對(duì)物體A施加水平向右的拉力：F＝f＋F拉＝12N＋12N＝24N，物體A向右運(yùn)動(dòng)的速度v2′＝2v1′＝2×0.2m/s

＝0.4m/s，拉力F的功率P＝Fv2′＝24N×0.4m/s＝9.6W。

19．如圖為吊裝工具示意圖，物體M為重5000N的配重，杠桿AB的支點(diǎn)為O，OA:OB＝1:2，每個(gè)

滑輪重100N。當(dāng)重為700N的工人用300N的力豎直向下勻速拉動(dòng)繩子時(shí)，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦

均不計(jì)。求：

(1)工人對(duì)地面的壓力；

(2)物體M對(duì)地面的壓力。

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解：(1)工人用300N的力豎直向下勻速拉動(dòng)繩子時(shí)，繩子對(duì)工人豎直向上的拉力也等于300N，

工人對(duì)地面的壓力F1＝G