单元12 简单机械-2024年中考物理一轮单元复习学思讲测全攻略学案（人教版全国通用）

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课标要求
1.知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。
2.知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
3.能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
自学考点
通过完成填空的自主学习方式深化对考点知识的理解
考点1. 杠杆
1. 定义：一根在力的作用下能绕固定点转动的_______成为杠杆。
说明：一根硬棒能成为杠杆要具备两个条件：有力的作用；能绕某固定点转动。两个条件缺一不可，杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的，支点可以在杠杆的一端，也可以在杠杆上的其它位置处。
2.杠杆的五要素
（1）支点：杠杆绕着固定转动的点，用字母“_____”表示。
（2）动力：促使杠杆转动的力，常用字母“_____”表示。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，常用字母“_____”表示。
（4）动力臂：支点到动力作用线的距离，常用字母“_____”表示。
（5）阻力臂：支点到阻力作用线的距离，常用字母“_____”表示。
3. 杠杆分类
4. 杠杆平衡条件
（1）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 数学表达式为：_______
（2）能根据杠杆平衡条件进行力与力臂的求解
1）利用F1L1= F2L2进行有关计算。先根据杠杆转动的效果，找出动力和阻力；
2）再根据支点的位置，确定每个力的力臂；
3）最后根据杠杆的平衡条件，代入数据计算出结果。
注意：
1.杠杆的平衡条件是指杠杆静止不动或匀速转动。
2.从杠杆的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越长，力就越小，计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位也要统一。
考点2. 定滑轮和动滑轮
考点3. 滑轮组
1.滑轮组的定义：由若干个_______和_______匹配而成的叫滑轮组。
2.滑轮组特点：既能_______又能改变力的_______，但是要_______距离。
3.滑轮组省力特点:使用滑轮组时，有几段（股）绳子吊着物体，提起重物所用的力就是物重的几分之一，即F=G，其中F为提起重物所用的力，G为物重，n为承受物重的绳子段（股）数，即绕在动滑轮上的绳子段（股）数。
考点4. 机械效率
1.有用功 (W有）：人们为了达到工作目的_______要做的功。
2.额外功(W额）：利用机械时不需要但_______做的功。
3.总功(W总）：外力所做的功，即有用功和额外功的_______。即W总=W有+W额。
4.机械效率定义：机械效率是_______与_______的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于1.
5.计算公式: η=×100％。
6.提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的重力；减轻机械的自身重量；合理地减少部件间的有害摩擦。
7.探究滑轮组的机械效率实验应知应会
（1）原理：η=W有/W总
（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。
（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。
（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
思维方法
一、杠杆作图技巧
学习杠杆的关键点是知道杠杆的五要素。五要素包括支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂。组成杠杆的示意图如下。
（1）支点用字母O 表示，是杠杆绕着转动的点，同一根杠杆使用方法不同，支点的位置可能不同，要能根据具体情况区分支点。
（2）画动力（用字母 F1 表示）或阻力（用字母 F2 表示）时应注意力的作用点和方向。动力和阻力都是杠杆受到的力，其作用点都在杠杆上。有同学认为同一根杠杆上动力和阻力的方向一定相同，有同学认为一定不同，这都是错误的。正确的认识是：动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动，则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。
（3）动力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。力臂不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语，力臂不是点到点的距离，而是点到直线的距离。
（4）画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签.即找支点O；画力的作用线（虚
线）；画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；标力臂（大括号）。
二、解决几个简单机械方面的实验思路
1.杠杆平衡条件的探究命题点
（1）让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。
（2）杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。
（3）实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止，目的是便于测量力臂。
（4）本实验多次测量的目的是避免实验的偶然性，得出普遍规律。
（5）用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码，当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉，要使杠杆仍保持平衡，测力计的示数会变大，是因为拉力的力臂变小。
（6）实验数据分析。
（7）实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)
2.解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领是：
（1）知道杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。实验前应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上量出力臂。
（2）实验结论：杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，写成公式为F1l1＝F2l2。
（3）还可以利用动力乘以动力臂是否等于阻力乘以阻力臂来判断杠杆平衡与否。
三、探究斜面的机械效率实验应知应会（拓展）
（1）原理：η=W有/W总
（2）应测物理量：拉力F、斜面长度L、物体重力G、斜面的高h。
（3）器材：刻度尺、弹簧测力计。
（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使物体从斜面底端匀速到达顶端。目的是保证测力计示数大小不变。
（5）结论：影响斜面机械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面倾斜角。
考点例题讲析
考点1. 杠杆
【例题1】（2023湖南衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。

【例题2】（2023深圳） 下列属于费力杠杆的是（ ）

A. 汽车方向盘 B. 门把手 C. 小白同学家的水龙头 D. 雨刮器
【例题3】 （2023湖北天门）在探究“杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前，杠杆左端下沉，如图甲，则应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡；
（2）调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示，阻力臂l2为_________cm；
（3）分析表中实验数据。得出杠杆的平衡条件为_________（用F1、F2、l1、l2表示）；
第3次实验的杠杆类型属于_________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，教室里的劳动工具中有这类杠，请举一例：__________；并简要说明你的判断理由__________；
（4）如图丙，F始终杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，F的大小将_______。（填选项代码）
A． 不变 B． 变小 C． 变大 D． 先变大后变小
【例题4】（2023安徽）如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为15kg，则爸爸的质量为_____kg。

考点2. 定滑轮、动滑轮和滑轮组
【例题5】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的
是（ ）
A. B. C. D.
【例题6】如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（ ）
A. 使用此装置可以省功B. 使用轮轴可以省距离
C. 上方的滑轮可以改变力的方向D. 绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
考点3. 机械效率
【例题7】（2023新疆）使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（ ）

A. 90%B. 89%C. 88%D. 87%
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《简单机械》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题2分，共20分）
1. 如图所示的四种工具中，属于省力杠杆的是（ ）

A. 筷子 B. 托盘天平 C. 羊角锤 D. 火钳
2. 如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重为G的物块，在A端施加一个始终竖直向下的力F，将重物慢慢提升到一定高度，使杠杆处于图示的位置静止。下列说法错误的是（ ）
A. 此时杠杆是平衡的
B. 此时该杠杆是省力杠杆
C. 此时G×OB≠F×OA
D. 要使A端的力最小，则F的方向应垂直OA向下
3. （2023江苏连云港）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A. 越省力的机械，机械效率越高
B. 做功越快的机械，机械效率越高
C. 所做有用功越多的机械，机械效率越高
D. 有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
4. 如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（ ）

A. 定滑轮 B. 动滑轮 C 筷子 D. 船桨
5. （2023河南省）如图展示了我国古人的智慧成果，对于其中所涉及的物理知识，下列说法正确的
是（ ）

A. 汲水用的桔槔利用了杠杆的原理
B. 钻木取火是通过做功将内能转化为机械能
C. 司南的南极静止时指向地磁场的南极
D. 孔明灯升空利用了流体压强与流速的关系
6. （2023黑龙江牡丹江）如图所示，平板支撑是我市首届中小学生“核心体能大比武”项目之一。当人支撑在地面上静止时，说法正确的是（ ）

A. 以脚为支点，人相当于省力杠杆
B. 地面对前臂的支持力等于人的重力
C. 静止支撑的过程中，支持力对人做了功
D. 人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力
7. （2023江苏连云港）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）

A. 杠杆仍水平平衡
B. 杠杆的左边向下倾斜
C. 杠杆的右边向下倾斜
D. 将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
8.（2023北京） 如图是小强利用器械进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB=3∶2，在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，杆AB在水平位置平衡，此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量，他将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，压强为p。已知小强重为650N，两只脚与地面接触的总面积为400cm²，不计杆重与绳重，下列判断正确的是（ ）

A. F1为200NB. F2为1100N
C. F3为830ND. p为11750Pa
9. （2023云南）如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，则（ ）

A. 绳子自由端移动的速度为0.5m/sB. 拉力F为800N
C. 拉力F的功率为360WD. 动滑轮的机械效率为90%
10. （2023重庆A）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮用250N的拉力，将450N的重物匀速提升2m，用时10s。则（ ）

A. 重物上升的速度为0.4m/s
B. 动滑轮做的有用功为1000J
C. 工人的拉力的功率为90W
D. 动滑轮的机械效率为90%
三、填空题（每空1分，共24分）
1. （2023甘肃金昌）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择_______（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了_______（选填“省力”“省距离”或“省功”）。

2.（2023广东省） 杠杆在如题图所示位置静止，此时杠杆_______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止，此操作可方便测量力臂，原因是此时__________。

3. （2023辽宁本溪等）如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，当把谷物倒入扇车时，谷物在________力的作用下落入扇车，气流使枯瘪谷物从出风口飞出，说明力可以改变物体的________。扇车的摇柄是________（填简单机械名称）。

4. （2023天津）如图甲是我国古代汲水装置——桔槔，图乙是它水平静止时的简化模型，该装置是______（填简单机械名称）；此时配重物重力为，水桶重力为，，若不计杆重，则______。

5.（2023甘肃兰州） 建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为_______N，工人最多能拉起_______N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。

6.（2023深圳） 如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是______J，对物体B做的额外功是______J。

7. （2023黑龙江龙东）如图所示，在某轻质杠杆B点，用弹簧测力计沿竖直方向提升一重物，当杠杆水平静止时，弹簧测力计示数为10N，若OA=10cm，AB=40cm，则物体的重力大小为_______N，此杠杆属于______杠杆。

8. （2023江苏连云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为_____N，箱子受到的阻力大小为_____N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F=250N，滑轮组的机械效率为______。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为______W。

9．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
10.如图所示，斜面长2m、高1m，把一个质量为24kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功 J。若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力 N。在“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是 。（g=10N/kg）
三、作图题（每小题2分，共8分）
1. （2023新疆）请在图中根据静止的杠杆的动力臂l1，画出动力F1的示意图。

2. （2023湖南岳阳）如图是锅炉上的安全阀门示意图。请画出物体A的重力示意图及F的力臂L。

3.（2023辽宁本溪等） 如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意图。请在乙图中作出：
（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，作出该点所受到的拉力F2；
（2）晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。

4. （2023甘肃金昌）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。

四、实验探究题（本大题有4道小题，共22分）
1.（5分）某实验小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验时应先调节杠杆在______位置平衡，若出现如图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；
（2）杠杆平衡后，他们在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上______个相同的钩码；
（3）上表是该小组在实验中记录杠杆平衡的部分数据，空格处所缺的数据：△=______，☆=______；
2. （6分）小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑__________；
（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向_______拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为 _______（选填“A”、“ B”或“C”）点。
3. （7分）（2023广西）某小组在测量液体密度的实验中

（1）调节天平横梁平衡时，先把_______移到标尺左端零刻度线处，若指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧，则应向________（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使横梁平衡。
（2）用天平测出空烧杯的质量，如图甲所示，质量为_______g。用天平称量时，天平是_______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
（3）将花生油倒入空烧杯，测出其总质量，再将烧杯中的花生油倒入量筒中测出其体积，但花生油太多，无法全部倒入量简中。经小组讨论，只需增加一个步骤用天平测出______的质量，即可求出花生油的密度。
（4）受《天工开物》中枯棒汲水（图乙）启发，小组自制了“杠杆密度计”如图丙，将一轻质细硬杆用细线固定在0点并悬挂起来，物块固定悬挂在A点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至B点，使杆在水平位置平衡。换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点B1、B2、B3……对应密度的刻度值。
① 若B1点在B点的左侧，则B1点对应的密度ρ1与水的密度ρ水水的关系是ρ1_______ρ水（选填“