12简单机械 —2021年中考物理复习讲义教案

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知识网络
例题精讲
（2015广州中考）AC硬棒质量忽略不计，在棒的B、C两点施加力F1、F2，F2的方向沿OO´线，棒在图所示位置处于平衡状态．则（ ）
A． F1 < F2
B． F1 = QUOTE \* MERGEFORMAT ·F2
C． F1力臂小于s1
D． F2方向沿OO’线向下

（一中一模）小宇用尚未标注刻度值的自制杆秤来估测物体的质量，秤砣上标示其自身质量为150g ．没有测量物时，杆秤刚好水平平衡（如图 1 所示）；当挂上物体后，把秤砣的吊绳放置在杆秤的 M 处时，杆秤也水平平衡（如图 2 所示），粗略估测物体的质量，合理的是（ ）
A．150g B．150N C．420N D．420g
（二中一模）“低头族”长时间低头看手机，会引起颈部肌肉损伤．我们可以建立一个头颅模型来模拟实验．如图所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动， A 点为头颅模型的重心，B 点为肌肉拉力的作用点．将细线的一端固定在 B 点，用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力．当头颅模型低下时，细线拉力的方向始终垂直于OB，请在图乙中画出：①细线拉力 F 的示意图；②重力的力臂 L ．
（2014·广州）如图是手臂的简化图，手托住重物时，肌肉对前臂的拉力沿图中ab线．
（1）在图中画出重物对手的压力；
（2）画出肌肉对前臂的拉力方向；
（3）画出拉力的力臂；
（4）根据公式 判断肌肉对前臂的拉力 重物对手的压力（选填“大于”、“等于”、“小于”）．
（二中一模）如图9以O为支点质量忽略不计的杠杆挂上10N重物A，体积为300cm3，并将重物A浸没入装满水的杯子中，从杯中溢出 g的水；重物对杠杆的拉力为FA，要使杠杆水平平衡，应在杠杆上施加力FB。请在图9中
(1)标示FA大小；
(2) 画出FB为最小力时的示意图并标示它的大小。（g=10N/kg）
FA
图9

（海珠一模）如图5所示，质量忽略不计的AC硬棒能绕O点转动，在C点挂一物体．在B点施加力F1时，棒刚好处于静止状态，请
（1）画出F2的力臂l2．
（2）在B点画出作用在杠杆上最小的动力F1．
（3）判断对错：杠杆受到的阻力F就是物体受到的重力G（ ）．
（4）通过作图分析可知，此杠杆是_______杠杆．（选填“费力”、“省力”、“等臂”）
（2020广州）如图所示，以硬尺上某位置为支点O，在尺上挂一重3N的物体M，尺在竖直向上的拉力F作用下保持水平静止，尺的质量不计．
F=6N

M
0

1
4
2
3
5
6
10
7
8
9
dm

硬尺
（1）O在_____dm刻度线处.
（2）画出F的力臂l．
O
F1
F2
（2018广州）O为支点的轻质杠杆原处于水平静止．
现同时施加大小相等的力F1 、F2（如图）．
（1）此时杠杆能否保持平衡？_________
（2）画出图中F1的力臂l1．
（2019广州）如图16所示，A点为硬棒的重心，O为支点，硬棒水平静止，弹簧测力计的示数为______N.硬棒所受的重力为_______N.能否用图16中的弹簧测力计按图17所示的方法测量同一硬棒所受的重力？依据是___________________________________.
知识点睛
认识常见简单机械的机械效率增加匀速直线拉动的条件
例题精讲
（铁一模拟）如图剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J 的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J 的功用于剪纸
（2014·广州）人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1，若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度，则人的拉力为F2，所做的功是W2（ ）
A．F1一定大于F2
B．F1一定小于F2
C．W2一定大于W1
D．只有F2大于F1，W2才大于W1
（2015·广州）如图所示，手用F1的力直接将物体B匀速提升h ，F1做功300J；若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，滑轮组机械效率是30%，则F2做功为_______ J.

（花都一模）由三个相同滑轮所组成的滑轮组如图15所示，已知每个滑轮的重为1N，被提升的重物重为3N，
（1）请完成图中滑轮组的绕线；
（2）该重物被匀速提升50cm，对重物所做的功为 J；
（3）匀速提升过程中测力计示数如图15所示，此时拉力是 N；若拉动的时间为2s，则拉力所做的功的功率是 W；该滑轮组的机械效率是 .
1
2
3
1
2
3

（白云一模）用图中的甲、乙两种方式分别提升不同重物G甲、G乙（不计绳重和摩擦，滑轮重小于物重），所用拉力F甲＝F乙，使两重物在相同时间内匀速升高相同的高度。拉力F甲、F乙的作用点移动的速度分别为v甲、v乙，滑轮的机械效率η甲、η乙。则: v甲______v乙，拉力F甲、F乙所做的功比较:W甲_______W乙，机械效率η甲______η乙（选填“＞”“＜”或“＝”）选用以上符号写出图乙装置的机械效率表达式η乙＝___________。

(2017广州)图11中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s．改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图12）．此过程滑轮组（ ）
A．总功为F2s B．额外功为F1s
图12
A
F2
s
A
F1
s
图11
C．机械效率为 D．额外功为3F2s-F1s
（2018广州）小明用图18中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G.
（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η? 如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式._________ （η用题目已知及补充的物理量符号表示）
F
A
s
（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为____.
（广大附一模）如图10所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动S1的距离，做功W1；如图11，借用滑轮组，F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离S1，F2所拉绳端的上升距离为S2，做功W2。则（ ）
A．W2=3 F2 S2
B．图11中有用功W有=F1 S1
C．F2=F13
D．图11中，拉力F2克服物体与地面间的摩擦力做了额外功
（2020广州）如图7所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表1所示，则
表1
M
F甲
N
F乙
F丁
N
甲
M
F丙
乙
丙
丁
图7

A．甲的机械效率比丙的大B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力D．实验测得的数据无法算出机械效率
用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%
B．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
C．此滑轮组动滑轮的重力为2N
当G物=6N时，机械效率η=66.7%
（育才模拟）如图，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为W1，功率为P1；若在相同时间内借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h，F2做功为W2，功率为P2，斜面的机械效率是30%，则（ ）
A．W1＞W2 B．P1＜P2C．P1＞P2D．W1＝W2
(2011·广州)如图，重为3.2×104N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×104W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行．已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2，斜坡的机械效率为80%．求卡车：
（1）对水平路面的压强；
（2）爬坡时的牵引力；
（3）爬坡时的速度．
（明德模拟）小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，猜想A：可能与悬挂重物位置有关，猜想B：可能与物体的质量有关，为此设计了以下三个方案：
（1）在A处悬挂质量不同的钩码，
（2）在A、B两处分别悬挂质量不同的钩码，
（3）在A、B两处分别悬挂质量相同的钩码。下列说法正确的是( )
A．（1）方案能探究猜想A B．（2）方案能探究猜想B
C．（3）方案能探究猜想B D．（3）方案能探究猜想A
（广雅）小雨的体重为660N，他使用如图所示的滑轮组提升重物．已知动滑轮重100N；当匀速提升一个体积为0.02m3的重物（重物始终未出水面）时，他施加360N的力去提升重物，已知每只鞋底与地面的接触面积为2dm2．不计绳重和摩擦（g取10N/kg）求：
（1）重物在水中受到的浮力；
（2）此时他对地面的压强；
（3）该滑轮组的机械效率．

（省实）某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料．已知柴油机效率是40%，柴油热值是4．0×107J/kg，用此装置将重3200N的建筑材料提高5m，历时4s，消耗柴油为2g．求：
（1）完全燃烧所放出的热量；
（2）柴油机的输出功；
（3）柴油机的输出功率；
（4）滑轮组的机械效率；
（5）拖拉机对绳子的牵引力．
·
（明德实验模拟）如图21所示为了将放置在水平地面上，重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物上升的高度h随时间t变化的关系图像如图丙，不计绳重和摩擦。（g取10N/kg）
图21
在0~1s内，物体克服重力做功是多少？并画出重物的受力示意图，以右方黑点代替重物
动滑轮的质量是多少?
在2~3s内，滑轮组的机械效率是多少？
全程拉力F的功率是多少？
请你写出一条提高该机械效率的方法。
（华工附中一模）同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列猜想：
滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
滑轮组机械效率高低可能与被提物体重力有关；
滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关．
一位同学设计了如图21所示的四个滑轮装置，依次进行了4次实验,对上述猜想进行探究，用弹簧测力计测出绳子自由端的拉力和物体重力，记录的实验数据如下表所示：
F1
F2
F3
F4
① ② ③ ④
图21
（1）第4次实验（图21中的④）承重绳子的段数为 ，机械效率为 ；
（2）分析上面表格，由第1次和第2次实验可知，猜想 是正确的；
（3）分析上面表格，由第2次和第3次实验可知，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越 ；
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
F
（4）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关，应该选用 （填“同一”或“不同”）滑轮组，提升 （填“相同”或“不同”）的高度去研究．

小明利用刻度均匀的匀质杠杆“探究杠杆的平衡条件”，如图所示， 每个钩码重为0.5N.
(1 )实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端偏高，应向____端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡.
(2)在实验过程中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是_______________________________________.
(3)在A点悬挂两个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂____个钩码.
(4)取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平位置平衡，若改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将___(变大/变小/不变)，原因是 .
(5)小明利用此杠杆用1.6N的拉力将4个钩码匀速升高18cm.拉力方向移动的距离为25cm，杠杆的机械效率为 。 产生额外功的原因是 (写出一条原因)
（2016年中考）（1）图中测力计示数为____N．
（2）小明猜测：“图93中滑轮组提升的物体越轻，机械效率越高”．
设计实验检验其猜测，并填写实验报告．
① 实验目的：_________________
② 实验步骤（若需要可补充器材）：
③ 滑轮组的机械效率（用所测出的物理量表达）：
____________

（广雅一模）现有一长斜面,一小木块。请另加数样实验器材,设计实验,测出木块在斜面上滑动时所受的摩擦力,
(1)实验目的：_________________
(2)实验器材:长斜面、小木块、_________________
(3)实验步骤：
(4)设计记录数据的表格
(5)摩擦力表达式(用实验步骤中测出的字母表示) _________________
例题精讲
最小力问题
如图，质量分布不均匀的长方体物体放在水平地面上，A点是它的重心，如果用力只使物体的一端稍微离开地面，在物体上画出所施加最小力F的示意图及其力臂L.
张师傅想用最省力的方法把一个 油桶推上台阶，请你在图中作出:
(1)杠杆的支点;
(2)最省力的力臂;
(3)最小力的方向.
(1)如下左图0为支点，已有动力臂l2请画出动力F2，阻力臂l1，阻力F1.
（2）如下右图是活塞式抽水机的示意图，其手柄相当于一个杠杆，O是支点，请在图中画出阻力F2的力臂l2和施加在A点的最小动力F1的示意图.

如图所示是用羊角锤拔钉子的示意图，画出将钉子拔出时所用最小力的方向及其力臂。
如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G,在杠杆上施加最小动力F,使杠杆在图示位置平衡，请你在图中画出这个力F的示意图.
在图中所示的简单机械中，忽略机械自重和摩擦，当提起相同重物时，最省力的是（ ）
A．B．C．D．
“抬杠”问题
有一根均匀木棒，放在一水平桌面上，它的一端伸到桌面的外边，伸到桌面的外边的长为木棒全长1/3,如图所示.在木棒伸出的B端加一竖直向下的力F，当F=300牛时，另一端刚刚翘起，木棒 牛，若在B端施加一个垂直于木棒向上的力F’,使木棒绕A点转动，最终竖立在桌面，在抬起木棒的过程中，F' ,木棒相当于_____杠杆.
如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着，当物块向左匀速滑动时，木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F 怎样变化？
如图所示，杆OB的O端用铰链（可自由转动）固定在竖直壁上，杆的中点挂一重物G，杆的B点受水平拉力F而平衡，若拉力F沿逆时针方向逐渐转向竖直方向，而保持OB在原位置平衡，则在此过程中F将________________________
如图所示，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆，将挂在杠杆下的重物提高，他用一个始终与杠杆垂直的力F，使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中F将___________________________

简单机械与压强浮力
已知物体重力G=1000N,G动=100N,物体的底面积是0.1m2，当F=100N时，求此时物体对地面的压强（忽略绳重和摩擦力）
已知物体重G=2000N，滑轮质量为10kg，物体与地面的接触面积是0.1m2，小明质量为50kg，问小明使用最大拉力时，物体对地面的压强是多少？（忽略绳重和摩擦力）
已知物体G=2000N，滑轮重200N，物体体积为1m3，物体在水中匀速上升1m，物体一直未露出水面，求人的拉力及机械效率（忽略绳重和摩擦力）
匀速拉动物体
W额
（把所有方法都写出来）
——
说明
不计绳重和绳子与滑轮之间的摩擦
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
实验次数
物体重力/N
动滑轮重力/N
拉力/N
承重绳子的段数n
机械效率
1
2
1
1
3
67%
2
4
1
1.7
3
78%
3
4
2
2
3
67%
4
4
1
2.5
实验次数
物体重力/N
动滑轮重力/N
拉力/N
承重绳子的段数n
机械效率
1
2
1
1
3
67%
2
4
1
1.7
3
78%
3
4
2
2
3
67%
4
4
1
2.5
实验次数
物体重力/N
动滑轮重力/N
拉力/N
承重绳子的段数n
机械效率
1
2
1
1
3
67%
2
4
1
1.7
3
78%
3
4
2
2
3
67%
4
4
1
2.5
实验次数
物体重力/N
动滑轮重力/N
拉力/N
承重绳子的段数n
机械效率
1
2
1
1
3
67%
2
4
1
1.7
3
78%
3
4
2
2
3
67%
4
4
1
2.5