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第25讲 简单机械
考点 常见题型 考点分值
1．识别杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 选择、填空 2～4分
2．绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示 选择(综合型)、填空 2～4分
3．概述杠杆的平衡条件 选择(综合型)、填空 2～4分
4．应用杠杆平衡条件解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
识别人体中的杠杆 选择、填空 2～4分
知道动滑轮和定滑轮的特点 选择(综合型)、填空 2～4分
知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组） 选择(综合型)、填空 2～4分
使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
理解有用功、额外功及总功的含义 选择、填空 2～4分
理解总功=有用功+额外功的表述方式 选择(综合型)、填空 2～4分
理解机械效率的含义及表达式 选择(综合型)、填空 2～4分
会应用机械效率的表达式进行有关计算 选择(综合型)、填空 2～4分
一、杠杆
1．杠杆的五要素
(1)定义：在力的作用下能绕着_固定点_转动的一根硬棒。
(2)图示：
(3)杠杆的五要素
支点：杠杆可以绕其转动的点Ｏ
动力：使杠杆转动的力F１
阻力：_阻碍_杠杆转动的力F2
动力臂：从支点O到_F１__作用线的距离l1
阻力臂：从支点O到_F2___作用线的距离l2
2．杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡定义：杠杆在_阻_力和__动_力的作用下，保持__静止_或_匀速转动_状态，我们就说杠杆处于平衡。
（2）杠杆的平衡条件描述：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：__动力×动力臂＝阻力×阻力臂___
符号公式：_____F1l1＝F2l2_______
3．探究杠杆平衡条件的实验
①实验器材［带有刻度的杠杆、铁架台、钩码（1 N）、弹簧测力计］
②实验装置
（1）将杠杆支点设在中间的目的（减少杠杆自重对杠杆平衡的影响）；
（2）实验前通过调节_平衡螺母_使杠杆平衡（左高左调，右高右调）；
（3）使杠杆在_水平_位置平衡的目的（方便力臂的测量）；
（4）杠杆的平衡状态（杠杆在阻力和动力的作用下，保持静止或匀速转动状态）。
③实验数据分析
④根据数据可以得出杠杆的平衡条件____动力×动力臂＝阻力×阻力臂___。
⑤交流与分析
（1）某次实验时将一组钩码换成弹簧测力计，弹簧测力计竖直拉动时使杠杆保持平衡，然后改变拉力的方向（如图所示），测力计的示数会_变大_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。原因是斜拉时，拉力的力臂变小）。
（2）本实验多次测量的目的__排除偶然性，得出普遍规律_ 。
4.人体中的杠杆：
骨——一根硬棒；
肌肉收缩——__动力_的来源；
两根骨之间可以活动的关节——__支点__；
移动肢体或物体——__阻力__的来源。
5. 杠杆的实际应用
种类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂的关系 l1_>_l2 l1_<_l2 l1_=_l2
力的关系 F1_<_F2 F1_>_F2 F1_=_F2
特点 __费_距离 _省_距离 不省距离也不费距离
应用 撬棒、铡刀、瓶盖起子、手推车、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪刀、缝纫机脚踏板等 天平、跷跷板等
二、滑轮
1.滑轮的定义：一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。
2.分类：__定__滑轮和__动__滑轮。
3.定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点
定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
实质 _等臂_杠杆 动力臂是阻力臂_2_倍的省力杠杆 /
F与G的关系(忽略滑轮重及摩擦) F1=_G_ F2=_1/2G_ F3=_1/nG__
特点 改变力的方向，但不省力 省力但_不能_改变力的方向 既可以省力，又可以改变力的方向
s与h 的关系 s=__h__ s=__2h_ s=_nh__
三、机械效率
1.有用功、额外功、总功
（1）有用功：必须要做的功，用_W有_表示。
（2）额外功（或无用功）：并非人们需要，但又不得不额外做的功，用_W额_表示。
（3）总功定义：有用功与额外功之和，用__W总_表示。由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。
2.机械效率
（1）定义:科学上把_有用功__跟__总功_的比值叫做机械效率。
（2）表达式：___η= W有/W总×100%__ 。
（3）因W总＞W有用，所以机械效率总_小于_ 1，即机械效率不可能达到100％。
（4）提高滑轮组机械效率的方法：增大物重，减小滑轮组的重力，减小摩擦。
知识点1：杠杆类型判断
例1：我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,“横木穿插硾头,硾嘴为铁,足踏其末而舂之”,如图甲所示。若硾头质量为20千克,不计横木的重力和摩擦。
图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图,O点为支点, F2为阻力,请在图中作出阻力臂 ,此时春属于 (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。
解析:力臂是从杠杆的支点到力的作用线的距离。比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
答案:费力
◆变式训练
1.看到一辆汽车不小心陷进泥潭后，热心的“胜哥”按如图所示的两种设计方法帮司机拉车（不计绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重），下列说法正确的是---（ ）
A. 甲、乙都省力 B. 甲省力，乙不省力
C. 甲不省力，乙省力 D. 甲、乙都不省力
解析:定滑轮不省力不费力，但是可以改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是可以省力，据此分析判断。根据图片可知，甲中的滑轮固定在大树上，不随汽车一起移动，为定滑轮，不省力；
乙中的滑轮与汽车相连，跟随汽车一起移动，为动滑轮，可以省力。
故C正确，而A、B、D错误。
答案: C
知识点2：杠杆的平衡
例2：“胜哥”将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，“胜哥”的质量为60千克，则此时手压木棒的力大小为__________牛，肩对木棒的支持力大小为______牛，人对地面的压力大小为__________牛(g＝10牛/千克)。
解析:根据题意可知杠杆支点在人的肩膀上，杠杆受到的阻力F2＝40 N，阻力臂长l2＝0.2 m，动力臂l1＝l－l2＝0.6 m－0.2 m＝0.4 m。根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2，可得手压木棒的力F1＝20 N；木棒受到物体和人的总压力为F压＝F1＋F2＝40 N＋20 N＝60 N，肩膀对木棒的支持力与木棒对肩膀的压力为相互作用力。即支持力F支＝F压＝60 N人的总重力G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，人对地面的压力为F人＝G＋F物＝600 N＋40 N＝640 N。
答案:20 60 640
◆变式训练
1. 下列杠杆能平衡的是(杆重和摩擦均不计)---( )
解析:设杠杆一个小格代表一个单位长度L。A选项中，杠杆左端三个格，物体重10 N，所以杠杆左端为10 N×3L，杠杆右面两个格，拉力为10 N，方向向下，所以杠杆右端为10 N×2L，左端大于右端，此时杠杆在水平位置不平衡，A不符合题意；B选项中，左端等于右端，但是拉力的方向向上，此时杠杆在水平位置不平衡，B不符合题意；C选项中，杠杆左端三个格，所以杠杆左端为10 N×3L，杠杆右端两个格，拉力为15 N，所以杠杆右端为15 N×2L，左端等于右端，此时杠杆在水平位置平衡，C符合题意；D选项中，左端等于右端，但是拉力的方向向上，此时杠杆在水平位置不平衡，D不符合题意。故选C。
答案:C
2.如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人在另一端施加一个向下的大小为F的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正确的是---( )
A. 面团对杆的作用力方向向下
B. 面团对杆的作用力大小等于F
C. 面团被压扁说明力能使物体发生形变
D. A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离
解析:根据图示，面团对杆的作用力方向向上，即A不正确；根据图示，此杠杆为省力杠杆，因此面团对杆的作用力大于F，B不正确；省力杠杆，省力多移动距离大，A点较B点更省力，A点移动距离大于B点，即D也不正确。故选C。
答案:C
3.如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是---( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
解析:由题图可知，动力F3与OB垂直，则动力F3对应的动力臂就是OB，它是最长的动力臂。由杠杆平衡条件F阻×l阻＝F动×l动可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。因为F3对应的动力臂最长，所以F3最小。故选C。
答案:C
知识点3：探究杠杆的平衡条件
例3：“胜哥”在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1) “胜哥”安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；把钩码挂在杠杆A点如图甲，为方便直接从杠杆上读出力臂，应在B点沿着____________的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将____________________。
解析:(1)为方便直接从杠杆上读出力臂，拉力应该与杠杆垂直，所以应竖直向下拉动测力计；(2)如题图，弹簧测力计从位置1到位置2变化过程中，动力臂先变大后变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件得，动力先变小后变大。
答案:(1)竖直向下 (2)先变小后变大
◆变式训练
1. 如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从位置①到位置②，再到位置③。此过程中，弹簧测力计的示数将---( )
A. 逐渐变大 B. 逐渐变小 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大
解析:根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当阻力和阻力臂保持不变时，动力与动力臂的长度成反比。根据图片可知，当测力计的拉力方向从①到③时，动力臂先变大后变小，则弹簧测力计的示数先变小后变大，故D正确，而A、B、C错误。
答案: D
2.小科在测量某铁块的重力时，发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程，一时又找不到其他测量工具，为了测出该铁块的重力，他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进：
步骤一：将细线系在木棒的A位置，在木棒的左端绕上适量细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，如图甲；
步骤二：用手指勾住弹簧测力计的B处，对弹簧测力计进行调零，如图乙；
步骤三：在木棒左端挂上铁块，右端用弹簧测力计竖直向下拉，如图丙。
(1)步骤一中“在木棒左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡”是为了防止______________对测量结果的影响。
(2)步骤三中，当木棒处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数如图丁所示，则该铁块的重力________N。
解析:(1)在木棒左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，是为了防止木棒自身重力对测量结果的影响；(2)由图丁知，测力计的分度值为0.2 N，示数为2.2 N；根据杠杆的平衡条件：G×＝F×(L－)，解得：G＝3F＝3×2.2 N＝6.6 N。
答案:(1)木棒自身重力 (2)6.6
知识点4：滑轮、滑轮组的特点
例4：“胜哥”用如图所示的装置，将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m，此装置是 滑轮（选填“定”或“动”），“胜哥”拉力的功率为 W（滑轮和绳的重力、摩擦均不计）。
解析:（1）固定不动的滑轮叫定滑轮，跟随物体一起移动的滑轮叫动滑轮；
（2）不计滑轮和绳子的重力与摩擦，那么不做额外功，即“胜哥”拉力做的总功与克服木块做的有用功相等，即根据W=Gh计算出功，再根据计算拉力的功率。（1）根据图片可知，滑轮跟随物体一起上下移动，为动滑轮；
（2）“胜哥”拉力做功：W=Gh=150N×4m=600J；
“胜哥”拉力的功率：
答案: 动；60
◆变式训练
1.如图所示，用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)，图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是---( )
A. F1＝F2 B. F3＝F4 C. F1＝F3 D. F2＝F4
解析:甲图是一个动滑轮，能够省一半的力，故F1＝(G物＋G动)；当拉力与竖直方向有夹角时，夹角越大，拉力越大，所以F2＞F1；乙图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F3＝F4＝G物；故选B。
答案:B
知识点5：滑轮相关计算
例5：用如图所示的滑轮组将重480N的物体G匀速提升3m，所用的拉力F为200N，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）在绳子承受范围内，此滑轮组机械效率最大90%，当物体以0.3m/s速度向上运动时，拉力的功率最大1800W，则滑轮组能提升的最大物重是多少N？
答：在绳子承受范围内，滑轮组能提升的最大物重为5400N。
解析:（1）拉力克服物体的重力做有用功，即W有=Gh；
解：拉力所做的有用功：W有＝Gh＝480N×3m＝1440J
答：拉力所做的有用功为1440J
（2）首先根据图片确定滑轮组承担重力的绳子段数n，然后根据 计算出滑轮组的机械效率。
解：由图可知n＝3，滑轮组的机械效率：η＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝80%
答：滑轮组的机械效率为80%；
（3）首先根据v=nv物计算出绳子自由端移动的速度，然后根据P=Fv计算出绳子能够承受的最大拉力，最后根据计算出物体的最大重力。
解：绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
因为P＝ ＝ ＝Fv，所以最大拉力：F最大＝ ＝ ＝2000N，
因为η＝ ＝ ＝ ＝ ，所以滑轮组能提升的最大物重：
G最大＝η最大nF最大＝90%×3×2000N＝5400N。
答：在绳子承受范围内，滑轮组能提升的最大物重为5400N。
答案: （1）1440J （2）80%； （3）5400N
◆变式训练
1.桥式起重机在工业生产上有广泛应用。如图是某桥式起重机的示意图，水平横梁 MN架在轨道A和B上，电动机D可沿横梁左右移动。横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计。
(1)电动机通过滑轮组，将质量为600千克的零件，以 0.4米/秒的速度匀速吊高4米。求：电动机对零件做的功为多少焦？ 电动机的功率至少为多少瓦？ (g取10牛/千克)
(2)已知横梁长度为L，零件质量为m，电动机吊着零件从 M点出发并开始计时，以水平速度v匀速运动到N点，横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式为：F＝________。
解析:(1)F＝G＝mg＝600 千克×10 牛/千克＝6 000 牛
W＝Fs＝Gh＝6 000 牛×4米＝2.4×104焦
电动机功率计算
解法一：t＝＝＝10 秒
P＝＝＝2 400 瓦
解法二：F＝ G＝×6 000 牛＝2 000 牛
P＝Fv＝2 000 牛×(3×0.4)米/秒＝2 400 瓦
(2)mg－ 解析:横梁对轨道A的压力F和轨道A对横梁的支持力是一对相互作用力，把MN看作一根杠杆，B为支点，A端对横梁的支持力为动力，零件的重力为阻力(其他重力和摩擦力不计)；由v＝可得，t时间内AD段的长度：LAD＝vt，则零件重力的力臂：LG＝L－LAD＝L－vt，轨道A对横梁支持力的力臂为L，由杠杆的平衡条件可得：F支持·L＝G·(L－vt)，
则F支持＝＝G－＝mg－，由相互作用力的特点可知，横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式：F＝F支持＝mg－。
答案:mg－
1.如图所示，在轻质杆OB的中点A处，悬挂有重为G的物体M，在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F，杆从图示位置沿顺时针方向匀速转至虚线位置的过程中，下列叙述中正确的是---（ ）
A. 拉力F逐渐变大 B. 拉力F跟它力臂的乘积变小
C. 拉力F始终大于1/2G、小于G，该杠杆是省力杠杆 D. 以上说法均不正确
解析:杆从图示位置沿顺时针方向匀速转至虚线位置的过程中，杆重、动力臂不变，阻力臂减小，利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析。
A.如图，物体M的重为G不变，动力F的方向始终跟杆垂直（动力臂LOB不变），
由于杆匀速转动（处于平衡状态），则F×LOB=G×LOC ， 由于杆从图示位置沿顺时针方向匀速转至虚线位置的过程中，阻力臂LOC逐渐减小，所以拉力F逐渐变小，故A错误；
B.由于阻力臂LOC逐渐变小，物体M的重为G不变，则根据F×LOB=G×LOC可得：FLOB的大小（拉力F跟它力臂的乘积）逐渐变小，故B正确；
C.根据F×LOB=G×LOC可得：；则该杠杆是省力杠杆，故C错误;
D.B选项是正确的，故D错误。
答案: B
2.如图是中国自主研制的世界上最大起重机“宏海号”龙门吊，它可吊起22000吨的重物。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，下图左是其工作示意图。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是(梁自重不计) ---（ ）
A. B. C. D.
解析:根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力F为动力，重物对杠杆的拉力为重力，大小等于物体的重力G，动力臂为整个主梁的长度，设为L，阻力臂为L-s，
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：
FL=G（L-s）； 解得： ，
由关系式知：右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s成一次函数关系，且拉力随s的增大而减小，故B符合题意，A、C、D不合题意。
答案: B
3.如图是吊车起吊货物的示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕 O 点缓慢转动，从而将货物提起。下列说法正确的是---（ ）
A. 吊臂是一个省力杠杆，但要费距离
B. 吊臂是一个费力杠杆，但可以省功
C. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小
D. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力逐渐变小
解析:（1）（2）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类和特点；
（3）（4）主要分析动力臂的大小变化，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。
根据图片可知，货物对吊臂产生阻力，而伸缩撑杆对吊臂产生动力，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，此时它费力但是省距离，但是肯定不能省功，故A、B错误；
匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂保持不变，故C错误；
匀速顶起吊臂的过程中，动力臂保持不变，阻力保持不变，但是阻力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，支持力逐渐减小，故D正确。
答案: D
4.三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详。如图所示，甲图和尚们商量出新的挑水方案 ：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中正确的是---（ ）
A. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往前移动一点距离
B. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶往后移动一点距离
C. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
解析:根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。 根据乙图可知，右边的水桶下沉，此时需要减小右边水桶的力臂，即缩小右边水桶到肩膀的距离，要么肩膀向右边移动一点，要么右边水桶向前移动一些，故A、B错误；
丙图中，小和尚要减轻瘦和尚的负担，即减小瘦和尚受到的压力，需要增大水桶到他的距离，即瘦和尚向前移动一些，故C正确；
丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，即减小瘦和尚受到的压力，需要增大水桶到他的距离，即可以将水桶往后移动一点距离，故D错误。
答案: C
5.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了关于杠杆的课程后，对相关知识有了深刻的理解。下列说法正确的是---（ ）
A. 力臂一定是杠杆上的一部分
B. 力臂就是从支点到力的作用线的距离
C. 只有在费力情况时才能省功
D. 杠杆平衡时，动力+动力臂与阻力+阻力臂总是相等的
解析:（1）（2）根据力臂的定义判断；（3）根据功的原理判断； （4）根据杠杆的平衡条件判断。力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂直距离，与杠杆本身没有关系，故A错误，B正确；
无论使用什么机械，都不能省功 ，这是功的原理，故C错误；
答案: B
6. 如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆在水平位置平衡，B处应挂与A处同样大小的钩码个数为---( )
A．6个 B．4个 C．3个 D．2个
解析:设每个钩码的重力是G，杠杆每格的长度是L，由图示可知，动力F动＝4G，动力臂l动＝3L，阻力臂l阻＝2L，由杠杆平衡条件得：F动×l动＝F阻×l阻，即4G×3L＝F阻×2L，所以F阻＝6G，则在B处应挂6个钩码。故选A。
答案:A
7.如图所示，“胜哥”沿着倾角为30°的斜面向上拉物体，从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，斜面的机械效率为75%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则---（ ）
A．F=G f=G B．F=G f=G C．F=G f=G D．F=G f=G
解析:有用功：W有用=Gh，拉力做的功为总功：W总=FL；由倾角为30°的斜面可得L=2h，斜面的机械效率：η====，代入数据，75%=，解得F=G；额外功就是克服摩擦所做的功：W额=W总﹣W有用=FL﹣Gh=fL=FL﹣G×=fL，由FL﹣G×=fL，约去L，所以可得；f=F﹣=G﹣=G，选B。
答案:B
8.如图为吸盘式挂杆，将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气，挂杆就能被固定在瓷砖上，挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动，若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计，设挂钩与吸盘A的距离为L，则吸盘B受到的摩擦力F的大小与L的关系图象为---（ ）
解析:以吸盘A为支点，设挂钩与吸盘A的距离为L，根据杠杆的平衡条件可得，G×L=F×AB，F=，AB、G不变，L不为零，故吸盘B受到的摩擦力F的大小与L的关系图象为D。故选：D。
答案:D
9.如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为10牛的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是---（ ）
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F2＜10牛 D．F1=10牛
解析:AB、设动力臂为L2，杠杆长为L（即阻力臂为L）；由图可知，F2与杠杆垂直，因此其力臂为最长的动力臂，由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力，则F1＞F2，故A错误，B正确；CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时，由杠杆平衡条件可得：F2 L2=10牛×L，由图知L2＜L，所以F2＞10牛；故C错误；因为F1＞F2，F2＞10牛，所以F1＞F2＞10牛，故D错误。故选：B。
答案:B
10.如图是塔式起重机上的滑轮组，在将210 N的重物匀速提高2 m的过程中，作用在绳端的拉力为100 N，则有用功是________ J，该滑轮组的机械效率是________。
解析:有用功为： W有用＝Gh＝210 N×2m＝420 J；该滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝70%。
答案:420 70%
11.往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为________；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为________，重物受到的摩擦力为________。(g取10 N/kg)
解析:假设斜面很光滑，没有摩擦，则工人没有做额外功，总功等于有用功，即FL＝Gh，F×3 m＝120 kg×10 N/kg×1 m，F＝400 N；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；由于额外功W额＝W总－W有用＝F实L－Gh＝500 N×3 m－120 kg×10 N/kg×1 m＝300 J，则摩擦力f＝＝＝100 N。
答案:400 N 80% 100 N
12. “胜哥”用动滑轮提升货物A。如图所示意图，在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：
（1）有用功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η。
解析:（1）有用功：W有=Gh=450N×10m=4500J；
（2）已知拉力F做的功为5000J，即W总=5000J，
拉力做功的功率：P===100W；
（3）动滑轮的机械效率：η==×100%=90%。
答案：（1）有用功为4500J；
（2）拉力F的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为90%。
1.（2021·金华）生活中处处有科学。下列日常工作，在使用时属于费力杠杆的是---（ ）
A. 独轮车 B. 开瓶器
C. 钓鱼竿 D. 大铡刀
解析：比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
A.使用独轮车时，车轮为支点，重力为阻力，作用在重心上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A不合题意；
B.使用开瓶器时，它与瓶盖上表面的接触点为支点，阻力作用在瓶盖下面，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.使用钓鱼竿时，靠近胸口的手所在的位置为支点，动力作用在鱼竿的中间，而阻力作用在鱼竿的顶端，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故C符合题意；
D.使用大铡刀时，刀片顶端的转轴为支点，阻力作用在刀口中间，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
答案：C
2.（2021·衢州）如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是---（ ）
A. B. C. D.
解析：（1）根据匀速直线运动的定义判断；
（2）动能的大小与质量和速度大小有关；
（3）重力势能的大小与质量和高度有关；
（4）机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
A.物体沿斜面做匀速直线运动，则v不变，根据s=vt可知，它通过的路程与时间成正比，图像为一条通过坐标原点的斜线，故A错误；
B.物块的速度不变，质量不变，那么它的动能不变，故B正确；
C.物块的高度增大，质量不变，那么它的重力势能增大，故C错误；
D.根据机械能=动能+重力势能可知，物块的机械能不断增大，故D错误。
答案：B
3.（2021·温州）停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是---（ ）
A. A点 B. B点 C. C点 D. D点
解析：根据杠杆的平衡条件分析判断。
根据图片可知，将后轮提起时，前面的车轮相当于杠杆的支点，阻力为自行车的重力，动力为手提的力。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，D点的动力臂最长，则此时最省力，故D正确，而A、B、C错误。
答案：D
4.（2020·宁波）现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为La、Lb的铝条a、b。将铝条a叠在铁条AB上，并使它们的右端对齐，然后把它们放置在三角形支架O上，AB水平平衡，此时OB的距离恰好为La ， 如图所示。取下铝条a后，将铝条b按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡，此时OB的距离为Lx。下列判断正确的是---（ ）
A. 若La 成立
C. 若Lb 解析：当把铝条a放在铁条上时，铁条的重力G铁为阻力，作用在中点，那么阻力臂为：；动力为铝条a的重力Ga ， 作用在它的中点处，动力臂为 ，
根据杠杆的平衡条件得到： ①；
当把铝条b放在铁条上时，铁条的重力G铁为阻力，作用在中点，那么阻力臂为：；动力为铝条a的重力Ga ， 作用在它的中点处，动力臂为 ，
根据杠杆的平衡条件得到：②；
①÷②得到：
③；
因为铝条a和b横截面积相等，根据公式G=ρVg=ρShg可知，铝条的重力与长度成正比，
即：；
将其袋入③得到：；
因为La所以；
那么；
化简得到：；
整理得到：；
即：；
那么：。
如果支点O不动，因为Lb>La ， 所以肯定后有一部分在O点左侧。与原来相比可知，此时左边重力增大，为了维持平衡，必须减小阻力臂，增大动力臂，即支点向左移动，那么La故A正确，B错误；
若Lb La ， 故C、D错误。
答案： A
5.如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论，小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)，下列四套装置中能实现的是---（ ）
A. B. C. D.
解析：使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。属于滑轮原理的应用，和机械功的讨论。实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆。控制变量在进行科学实验的概念，是指那些除了实验因素(自变量)以外的所有影响实验结果的变量，这些变量不是本实验所要研究的变量，所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。
AC、由四套装置图可知，在定滑轮的两侧各安装一个弹簧测力计，然后分别测量出钩码的重力和拉力；测量钩码重力的弹簧测力计应上方固定，所以AC不符合题意；
BD、为了控制变量，所以弹簧测力计应都是固定上方，下方可动，故B错误；D正确；
答案： D
6. （2021湖北荆州） 2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m．已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是---（ ）
A. 水平地面对工人的支持力为300N
B. 动滑轮重为50N
C. 人对绳子拉力的功率为120W
D. 支架受到滑轮组的拉力为850N
解析：AB．设动滑轮的重力为，则有
解得
人对绳子的拉力
水平地面对工人的支持力为 故AB错误；
C．绳子自由端上升的速度
人对绳子拉力的功率为 故C错误；
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
故D正确。
答案：D
7.（2021湖北荆州） 2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是---（ ）
A. 旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B. 其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C. 其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D. 箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
解析：A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三个力平衡，故A错误；B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，支点到力的距离变小，即力臂变小，而阻力和阻力臂的乘积不变，故拉力的大小变大，故B错误；C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，力臂变短，作用力F变大，故C正确；D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力臂变小，故阻力臂和阻力的乘积变小，动力臂不变，故拉力的大小变小，故D错误。
答案：C
8.（2021河南）如图工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒---（ ）
A. 省力且省距离 B. 省力但费距离
C. 费力且费距离 D. 费力但省距离
解析：CD．一根硬棒撬动石头，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故CD错误；
AB．省力但是费距离，故A错误；B正确。
答案：B
9.（2021·衢州）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。
（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。
①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为________。
②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线________(填“有”或“没有")力的作用。
（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。
①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1________。
②正常使用手柄取水时，手柄属于________杠杆。
解析：（1）①根据力与运动的关系分析解答；
②根据物体间力的作用的相互性分析解答；
（2）①力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂线段的长度；
②比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
（1）①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为力是改变物体运动状态的原因；
②物体间力的作用是相互的，虽然直导线未动，但此时偏转的小磁针对直导线有力的作用。
（2）①通过支点O2作F1的作用线的垂线，O2到垂足之间的距离就是动力臂L1 ， 如下图所示：
②根据图片可知，在正常使用手柄取水时，动力臂大于阻力臂，则手柄属于省力杠杆。
答案：（1）力是改变物体运动状态的原因；有 （2）；省力
10.（2021·绍兴）我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,“横木穿插硾头,硾嘴为铁,足踏其末而舂之”,如图甲所示。若硾头质量为20千克,不计横木的重力和摩擦。
（1）图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图,O点为支点, F2为阻力,请在图中作出阻力臂________,此时春属于 ________(选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。
（2）若每次硾头上升的高度为0.6米,1分钟撞击臼中的谷粒20次, 则人克服硾头重力做功的功率为________瓦。
解析：（1）力臂是从杠杆的支点到力的作用下线的距离，据此画出阻力臂。比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
（2）首先根据W=Gh计算出对锤头做的功，最后根据计算出做功的功率。
（1）从支点O做阻力F2力的作用线的垂线，从O点到垂足之间的距离就是阻力臂L2 ， 如下图所示：
动力作用在杠杆的下端，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
（2）克服锤头做功W=Gh=20kg×10N/kg×（0.6m×20）=2400J；
做功的功率。
答案：（1）；费力 （2）40
11.（2021·宁波）反思是一种良好的学习品质。
（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2 ， O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2 ， 则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。
（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。
解析：（1）力的作用效果与力的大小、作用点和方向有关。在杠杆中，杠杆平衡需要满足的条件：①力和力臂的乘积相等；②两个力使杠杆的转动方向相反，据此分析解答。
（2）在动滑轮上，承担重力的绳子有2段，那么自由端的拉力为 ，然后再结合“拉力小于物重”列出不等式计算出即可。
答案：（1）小宁的想法不正确
如果硬棒AB在F1的作用下绕固定点O发生转动的方向，与在F2的作用下绕固定点O发生转动的方向相同，那么即使F1×d1=F2×d2成立，硬棒AB也不可能保持静止状态或匀速转动。
（2）条件：物重G大于动滑轮重G动(G>G动)
证明过程：在不计绳重和摩擦的情况下，F=
因为FG动
12.（2021·杭州）已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：
（1）此木料的密度为多少
（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=BC，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。
（3）若在(2)中当乙的作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。
解析：（1）已知质量和体积，根据公式 计算木料的密度；
（2）首先根据G=mg计算出木料的重力，然后将A看做杠杆的支点，木料的重力看做阻力，阻力臂为AO，B点的支持力为动力，动力臂为AB，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算乙对木料的作用力。
（3）当乙的作用点向O点靠近时，乙的动力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件 F1×l1=F2×l2 分析乙对木料作用力的变化，最后根据二力平衡F乙+F甲=G判断甲对木料作用力的大小即可。
答案：（1）解：ρ= =600 Kg/m3
（2）解：G=mg=60kg×10N/kg=600N
以A为支点，根据杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2
得F乙×AB=G
即F乙= =0.5G=300N
（3）解：当乙的作用点向O点靠近时，此时作用点记为B’
以A为支点，根据杠杆平衡条件： F1×l1=F2×l2
得：F×AB’= G×AO
即F乙=G×AO /AB’
因为AB’减小，而G×AO不变，所以F乙变大
而F乙+F甲=G，所以F甲变小
13.（2021·嘉兴）健康的生活既要注意平衡膳食，还要积极参加体育锻炼，如图所示为可调式握力器，可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄，用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮，即算完成一个握力动作。
（1）握力器的力度可以通过使用调节器移动弹簧下端的位置来改变。现在需要将力度调小，则应该将弹簧下端向________(选填“左”或“右”)移。
（2）小嘉用平均大小为500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移动6厘米完成一个握力动作，则做功多少焦
（3）小嘉饮用一罐净含量为330毫升的可乐后，获得的能量为540千焦。若获得能量的10%用于握力做功，则消耗这些能量需要完成多少个题(2)中的握力动作
解析：（1）根据杠杆的平衡条件分析；
（2）根据W=Fs计算一个握力动作所做的功；
（3）首先用获得的能量×10%得到握力做的总功，再用握力做的总功除以一次握力做的功得到次数。
（1）根据图片可知，O点为支点，弹簧对杠杆施加阻力，手对杠杆施加动力。根据F1L1=F2L2可知，在弹簧拉力F2和动力臂L1不变的情况下，要减小动力F1就必须减小阻力臂L2 ， 即将弹簧下端向右移动。
（2）完成一个握力动作做功：W=Fs=500N×0.06m=30J；
（3）消耗这些能量需要完成题(2)中的握力动作的个数： 。
答案： （1）右 （2）解：W=Fs=500N×0.06m=30J
答：完成一个握手动作做功30J
（3）解：
答：饮用可乐后获得的能量相当于完成握手动作1800次的能量
14.（2021·台州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。
（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是________。
（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是________。
（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
解析: (1)根据定滑轮的特点解答;
(2)当所挂物体较重时,吊装机会向左绕B(C)点倾斜,此时可以把整个吊装机看做一根杠杆。 B(C)点为支点,动力为所吊物体重，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L 2列式计算即可。
(3)配重对杠杆施加阻力,且阻力和阻力臂的乘积越大,防翻效果越好,据此分析判断;
(4)根据W=ηPt计算出计算出电动机转化成的机械能,再根据W=Gh计算机械能,二者的大小相等,据此列出方程计算即可。
(1)吊装机工作时,顶端定滑轮的作用是改变力的方向。
(2)设物体重为G ,动力臂L1=1.25m ,阻力为吊装机总重, F2=1500N ,阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m.
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到: GL1=F2L2，
G×1.25m=1500×0.25m
解得: G=300N。
(3)根据杠杆的平衡条件可知,所加配置为阻力,当阻力臂越大的时候,吊装机越不容易倾倒,故选F ;
(4)电机工作产生的机械能全部用来抬升物体，
所以W物=G物h=ηW电;
G物h=ηPt;
G物× 3m=75%×1200W×10s ; 代入数据即可解得: G物=3000N。
答案: (1)改变力的方向 (2)300N (3) F (4)3000N
15.（2021·丽水）杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。
[制作步骤]
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A"处；
③系秤纽：在秤杆的“B"处系上绳子：
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度……
[交流评价]
（1）杆秤是一种测量________的工具：
（2）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向________侧移动：
（3）步骤④标零线的目的是________；
（4）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为________的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……按上述方法直到标出所有刻度。
小息：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份。依次标上相应刻度。
解析：（1）根据杆秤上面标注的物理量的单位分析解答；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析动力臂的长度变化即可；
（3）杆秤自身也有重力，它也会对杠杆的平衡产生影响。步骤④中标注零线，可以将自身重力对称量的影响平衡掉，从而保证测量结果的准确性。
（4）可从标注的准确性和快捷性等角度分析判断。
（1）根据题目可知，杆秤的量程为20g，而“g”是质量单位，所以杆秤是一种称量质量的工具。
（2）当在秤盘上放置物体称量时，左盘的质量会增大，根据杠杆的平衡条件：G左×L2=G秤砣×L1可知，秤砣的力臂L1会增大，则秤砣应该从“0”刻度向右侧移动。
（3）步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰；
（4）小思的方法只需测量1次，然后就能利用刻度尺标注刻度，方便快捷；采用平均法标注刻度，还可以保证刻度的均匀性，减小测量的误差，因此我认为小思的方法更合理。
答案:（1）质量 （2）右 （3）避免杆秤 自身重力对称量的干扰 （4）小思
16.（2021·衢州）将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”米测量酒的密度。
步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。
步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间
分为10等份。
步骤Ⅲ：测量酒的密度。
（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3 ， 已知酒精密度为0.8g/cm3 ， 应用密度知识可判断出其酒精度________(填“变大”“不变”或“变小")。
（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是________。
（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：________ 。
解析：（1）白酒其实是酒精和水的混合液，因为水的密度大于酒精的密度，所以水越多，白酒的密度越大；酒精越多，白酒的密度越小；
（2）大螺母受到浮力的大小直接影响所测液体的密度，而浮力受到液体密度和排开液体体积的影响，根据控制变量法的要求可知，探究浮力的大小与液体密度的关系时，必须控制排开液体的体积相同；
（3）根据图片可知，液体的密度越大，刻度值越靠左，且液体的密度与刻度值成正比。B点为0，C点为1，可以根据BC的长度在C点左侧量取得到D点，这就是刻度2的位置，将CD之间平均分成10份每份就是0.1，据此刻度标注完成。也可以将CB之间平均分成10份，得到0.1的长度，据此在C点左侧依次画出对应的刻度值即可。
（1）敞口一段时间后，白酒溶液的密度增大了，说明其中的酒精减小，而水相对增多了，故酒精度变小。
（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是：控制排开的液体体积相同。
（3）利用直尺和笔标定刻度的过程：
方法一：先测出BC的长度，以C点为起点向左画出与BC等长的CD，再把CD长度十等分；
方法二：先测每小格的长度，以C点为起点向左画出与前面每小格等距的刻度。
答案:（1）变小 （2）控制排开的液体体积相同 （3）方法一：先测出BC的长度，以C点为起点向左画出与BC等长的CD，再把CD长度十等分 方法二：先测每小格的长度，以C点为起点向左画出与前面每小格等距的刻度
17.（2021·湖州）下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：(本实验均使用轻质杠杆)实验1：在直杠杆水平平衡时(如图甲所示) 进行实验， 记录多组数据。得出：F1×s1=F2× s2(注：s1和s2分别表示支点到F1和F2的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验，也得到了同样的结论。该结论适用于所有平衡时的杠杆吗
实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，
记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：(待填)。s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢 研究小组的同学观察到：支点到F的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。
实验3：
实验次数 F1/N S1/cm F2/N S2/cm L2/cm
1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1
2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8
3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0
①移动钩码，使杠杆________，并使杠杆处于平衡状态。
②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。
③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。。
④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F1×l1=F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。请回答：
（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是________。
（2）将实验3中的①填写完整________。
（3）“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为________。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。
（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是________。
解析：（1）分别计算出每组中F1与s1的乘积，以及F2与L2的乘积，然后比较乘积的大小；
（2）如果杠杆匀速转动或处于静止状态，此时杠杆就处于平衡状态；
（3）根据力臂的定义解答；
（4）将滑轮看作特殊的杠杆，比较它们动力臂的大小即可。
（1）三组数据中，F1与s1的乘积以及F2与L2的乘积依次为：10、30和60，则在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是：F1 ×s1=F2 ×l2。
（2）实验3中：移动钩码，使杠杆倾斜或转动，并使杠杆处于平衡状态。
（3）“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为力臂；
（4）根据图1可知，使用动滑轮时，可以将左侧绳子与滑轮的接触点看作杠杆的支点，阻力臂等于半径，动力臂等于直径；
根据图2可知，使用定滑轮时，滑轮的轴心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。
则：用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是：图1的动力臂大于阻力臂而图2的动力臂等于阻力臂。
答案: （1）F1 ×s1=F2 ×l2 （2）倾斜或转动 （3）力臂 （4）图1的动力臂大于阻力臂而图2的动力臂等于阻力臂
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第25讲 简单机械
考点 常见题型 考点分值
1．识别杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂 选择、填空 2～4分
2．绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示 选择(综合型)、填空 2～4分
3．概述杠杆的平衡条件 选择(综合型)、填空 2～4分
4．应用杠杆平衡条件解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
识别人体中的杠杆 选择、填空 2～4分
知道动滑轮和定滑轮的特点 选择(综合型)、填空 2～4分
知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组） 选择(综合型)、填空 2～4分
使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题 选择(综合型)、填空 2～4分
理解有用功、额外功及总功的含义 选择、填空 2～4分
理解总功=有用功+额外功的表述方式 选择(综合型)、填空 2～4分
理解机械效率的含义及表达式 选择(综合型)、填空 2～4分
会应用机械效率的表达式进行有关计算 选择(综合型)、填空 2～4分
一、杠杆
1．杠杆的五要素
(1)定义：在力的作用下能绕着______转动的一根硬棒。
(2)图示：
(3)杠杆的五要素
支点：杠杆可以绕其转动的点Ｏ
动力：使杠杆转动的力F１
阻力： 杠杆转动的力F2
动力臂：从支点O到 作用线的距离l1
阻力臂：从支点O到 作用线的距离l2
2．杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡定义：杠杆在______力和______力的作用下，保持_______或_________状态，我们就说杠杆处于平衡。
（2）杠杆的平衡条件描述：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：_____________________________
符号公式：_____________________________
3．探究杠杆平衡条件的实验
①实验器材［带有刻度的杠杆、铁架台、钩码（1 N）、弹簧测力计］
②实验装置
（1）将杠杆支点设在中间的目的（减少杠杆自重对杠杆平衡的影响）；
（2）实验前通过调节____________使杠杆平衡（左高左调，右高右调）；
（3）使杠杆在_____位置平衡的目的（方便力臂的测量）；
（4）杠杆的平衡状态（杠杆在阻力和动力的作用下，保持静止或匀速转动状态）。
③实验数据分析
④根据数据可以得出杠杆的平衡条件_____________________________。
⑤交流与分析
（1）某次实验时将一组钩码换成弹簧测力计，弹簧测力计竖直拉动时使杠杆保持平衡，然后改变拉力的方向（如图所示），测力计的示数会______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。原因是斜拉时，拉力的力臂变小）。
（2）本实验多次测量的目的_____________________ 。
4.人体中的杠杆：
骨——一根硬棒；
肌肉收缩——_________的来源；
两根骨之间可以活动的关节——_________；
移动肢体或物体——_________的来源。
5. 杠杆的实际应用
种类 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂的关系 l1____l2 l1____l2 l1____l2
力的关系 F1____F2 F1____F2 F1____F2
特点 _____距离 _____距离 不省距离也不费距离
应用 撬棒、铡刀、瓶盖起子、手推车、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪刀、缝纫机脚踏板等 天平、跷跷板等
二、滑轮
1.滑轮的定义：一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。
2.分类：_______滑轮和_______滑轮。
3.定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点
定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
实质 ____杠杆 动力臂是阻力臂___倍的省力杠杆 /
F与G的关系(忽略滑轮重及摩擦) F1=____ F2=____ F3=____
特点 改变力的方向，但不省力 省力但_____改变力的方向 既可以省力，又可以改变力的方向
s与h 的关系 s=______ s=______ s=______
三、机械效率
1.有用功、额外功、总功
（1）有用功：必须要做的功，用______表示。
（2）额外功（或无用功）：并非人们需要，但又不得不 额外做的功，用______表示。
（3）总功定义：有用功与额外功之和，用______表示。由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。
2.机械效率
（1）定义:科学上把_______跟_______的比值叫做机械效率。
（2）表达式：_________________ 。
（3）因W总＞W有用，所以机械效率总_______ 1，即机械效率不可能达到100％。
（4）提高滑轮组机械效率的方法：增大物重，减小滑轮组的重力，减小摩擦。
知识点1：杠杆类型判断
例1：我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,“横木穿插硾头,硾嘴为铁,足踏其末而舂之”,如图甲所示。若硾头质量为20千克,不计横木的重力和摩擦。
图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图,O点为支点, F2为阻力,请在图中作出阻力臂 ,此时春属于 (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。
◆变式训练
1.看到一辆汽车不小心陷进泥潭后，热心的“胜哥”按如图所示的两种设计方法帮司机拉车（不计绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重），下列说法正确的是---（ ）
A. 甲、乙都省力 B. 甲省力，乙不省力
C. 甲不省力，乙省力 D. 甲、乙都不省力
知识点2：杠杆的平衡
例2：“胜哥”将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，“胜哥”的质量为60千克，则此时手压木棒的力大小为__________牛，肩对木棒的支持力大小为______牛，人对地面的压力大小为__________牛(g＝10牛/千克)。
◆变式训练
1. 下列杠杆能平衡的是(杆重和摩擦均不计)---( )
2.如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人在另一端施加一个向下的大小为F的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正确的是---( )
A. 面团对杆的作用力方向向下
B. 面团对杆的作用力大小等于F
C. 面团被压扁说明力能使物体发生形变
D. A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离
3.如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是---( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
知识点3：探究杠杆的平衡条件
例3：“胜哥”在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1) “胜哥”安装好杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；把钩码挂在杠杆A点如图甲，为方便直接从杠杆上读出力臂，应在B点沿着____________的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，测力计示数将____________________。
◆变式训练
1. 如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从位置①到位置②，再到位置③。此过程中，弹簧测力计的示数将---( )
A. 逐渐变大 B. 逐渐变小 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大
2.小科在测量某铁块的重力时，发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程，一时又找不到其他测量工具，为了测出该铁块的重力，他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进：
步骤一：将细线系在木棒的A位置，在木棒的左端绕上适量细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，如图甲；
步骤二：用手指勾住弹簧测力计的B处，对弹簧测力计进行调零，如图乙；
步骤三：在木棒左端挂上铁块，右端用弹簧测力计竖直向下拉，如图丙。
(1)步骤一中“在木棒左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡”是为了防止______________对测量结果的影响。
(2)步骤三中，当木棒处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数如图丁所示，则该铁块的重力________N。
知识点4：滑轮、滑轮组的特点
例4：“胜哥”用如图所示的装置，将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m，此装置是 滑轮（选填“定”或“动”），“胜哥”拉力的功率为 W（滑轮和绳的重力、摩擦均不计）。
◆变式训练
1.如图所示，用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)，图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是---( )
A. F1＝F2 B. F3＝F4 C. F1＝F3 D. F2＝F4
知识点5：滑轮相关计算
例5：用如图所示的滑轮组将重480N的物体G匀速提升3m，所用的拉力F为200N，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）在绳子承受范围内，此滑轮组机械效率最大90%，当物体以0.3m/s速度向上运动时，拉力的功率最大1800W，则滑轮组能提升的最大物重是多少N？
答：在绳子承受范围内，滑轮组能提升的最大物重为5400N。
◆变式训练
1.桥式起重机在工业生产上有广泛应用。如图是某桥式起重机的示意图，水平横梁 MN架在轨道A和B上，电动机D可沿横梁左右移动。横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计。
(1)电动机通过滑轮组，将质量为600千克的零件，以 0.4米/秒的速度匀速吊高4米。求：电动机对零件做的功为多少焦？ 电动机的功率至少为多少瓦？ (g取10牛/千克)
(2)已知横梁长度为L，零件质量为m，电动机吊着零件从 M点出发并开始计时，以水平速度v匀速运动到N点，横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式为：F＝________。
1.如图所示，在轻质杆OB的中点A处，悬挂有重为G的物体M，在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F，杆从图示位置沿顺时针方向匀速转至虚线位置的过程中，下列叙述中正确的是---（ ）
A. 拉力F逐渐变大 B. 拉力F跟它力臂的乘积变小
C. 拉力F始终大于1/2G、小于G，该杠杆是省力杠杆 D. 以上说法均不正确
2.如图是中国自主研制的世界上最大起重机“宏海号”龙门吊，它可吊起22000吨的重物。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，下图左是其工作示意图。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是(梁自重不计) ---（ ）
A. B. C. D.
3.如图是吊车起吊货物的示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕 O 点缓慢转动，从而将货物提起。下列说法正确的是---（ ）
A. 吊臂是一个省力杠杆，但要费距离
B. 吊臂是一个费力杠杆，但可以省功
C. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小
D. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力逐渐变小
4.三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详。如图所示，甲图和尚们商量出新的挑水方案 ：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中正确的是---（ ）
A. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往前移动一点距离
B. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶往后移动一点距离
C. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
5.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了关于杠杆的课程后，对相关知识有了深刻的理解。下列说法正确的是---（ ）
A. 力臂一定是杠杆上的一部分
B. 力臂就是从支点到力的作用线的距离
C. 只有在费力情况时才能省功
D. 杠杆平衡时，动力+动力臂与阻力+阻力臂总是相等的
6. 如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆在水平位置平衡，B处应挂与A处同样大小的钩码个数为---( )
A．6个 B．4个 C．3个 D．2个
7.如图所示，“胜哥”沿着倾角为30°的斜面向上拉物体，从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，斜面的机械效率为75%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则---（ ）
A．F=G f=G B．F=G f=G C．F=G f=G D．F=G f=G
8.如图为吸盘式挂杆，将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气，挂杆就能被固定在瓷砖上，挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动，若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计，设挂钩与吸盘A的距离为L，则吸盘B受到的摩擦力F的大小与L的关系图象为---（ ）
9.如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为10牛的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是---（ ）
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F2＜10牛 D．F1=10牛
10.如图是塔式起重机上的滑轮组，在将210 N的重物匀速提高2 m的过程中，作用在绳端的拉力为100 N，则有用功是________ J，该滑轮组的机械效率是________。
11.往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为________；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为________，重物受到的摩擦力为________。(g取10 N/kg)
12. “胜哥”用动滑轮提升货物A。如图所示意图，在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：
（1）有用功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η。
1.（2021·金华）生活中处处有科学。下列日常工作，在使用时属于费力杠杆的是---（ ）
A. 独轮车 B. 开瓶器
C. 钓鱼竿 D. 大铡刀
2.（2021·衢州）如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是---（ ）
A. B. C. D.
3.（2021·温州）停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是---（ ）
A. A点 B. B点 C. C点 D. D点
4.（2020·宁波）现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为La、Lb的铝条a、b。将铝条a叠在铁条AB上，并使它们的右端对齐，然后把它们放置在三角形支架O上，AB水平平衡，此时OB的距离恰好为La ， 如图所示。取下铝条a后，将铝条b按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡，此时OB的距离为Lx。下列判断正确的是---（ ）
A. 若La 成立
C. 若Lb 5.如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论，小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)，下列四套装置中能实现的是---（ ）
A. B. C. D.
6. （2021湖北荆州） 2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m．已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是---（ ）
A. 水平地面对工人的支持力为300N
B. 动滑轮重为50N
C. 人对绳子拉力的功率为120W
D. 支架受到滑轮组的拉力为850N
7.（2021湖北荆州） 2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是---（ ）
A. 旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B. 其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C. 其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D. 箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
8.（2021河南）如图工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒---（ ）
A. 省力且省距离 B. 省力但费距离
C. 费力且费距离 D. 费力但省距离
9.（2021·衢州）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。
（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。
①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为________。
②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线________(填“有”或“没有")力的作用。
（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。
①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1________。
②正常使用手柄取水时，手柄属于________杠杆。
10.（2021·绍兴）我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,“横木穿插硾头,硾嘴为铁,足踏其末而舂之”,如图甲所示。若硾头质量为20千克,不计横木的重力和摩擦。
（1）图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图,O点为支点, F2为阻力,请在图中作出阻力臂________,此时春属于 ________(选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。
（2）若每次硾头上升的高度为0.6米,1分钟撞击臼中的谷粒20次, 则人克服硾头重力做功的功率为________瓦。
11.（2021·宁波）反思是一种良好的学习品质。
（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2 ， O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2 ， 则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。
（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。
12.（2021·杭州）已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：
（1）此木料的密度为多少
（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=BC，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。
（3）若在(2)中当乙的作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。
13.（2021·嘉兴）健康的生活既要注意平衡膳食，还要积极参加体育锻炼，如图所示为可调式握力器，可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄，用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮，即算完成一个握力动作。
（1）握力器的力度可以通过使用调节器移动弹簧下端的位置来改变。现在需要将力度调小，则应该将弹簧下端向________(选填“左”或“右”)移。
（2）小嘉用平均大小为500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移动6厘米完成一个握力动作，则做功多少焦
（3）小嘉饮用一罐净含量为330毫升的可乐后，获得的能量为540千焦。若获得能量的10%用于握力做功，则消耗这些能量需要完成多少个题(2)中的握力动作
14.（2021·台州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。
（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是________。
（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是________。
（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
15.（2021·丽水）杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。
[制作步骤]
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A"处；
③系秤纽：在秤杆的“B"处系上绳子：
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度……
[交流评价]
（1）杆秤是一种测量________的工具：
（2）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向________侧移动：
（3）步骤④标零线的目的是________；
（4）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为________的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……按上述方法直到标出所有刻度。
小息：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份。依次标上相应刻度。
16.（2021·衢州）将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”米测量酒的密度。
步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。
步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间
分为10等份。
步骤Ⅲ：测量酒的密度。
（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3 ， 已知酒精密度为0.8g/cm3 ， 应用密度知识可判断出其酒精度________(填“变大”“不变”或“变小")。
（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是________。
（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：________ 。
17.（2021·湖州）下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：(本实验均使用轻质杠杆)实验1：在直杠杆水平平衡时(如图甲所示) 进行实验， 记录多组数据。得出：F1×s1=F2× s2(注：s1和s2分别表示支点到F1和F2的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验，也得到了同样的结论。该结论适用于所有平衡时的杠杆吗
实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，
记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：(待填)。s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢 研究小组的同学观察到：支点到F的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。
实验3：
实验次数 F1/N S1/cm F2/N S2/cm L2/cm
1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1
2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8
3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0
①移动钩码，使杠杆________，并使杠杆处于平衡状态。
②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。
③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。。
④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F1×l1=F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。请回答：
（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是________。
（2）将实验3中的①填写完整________。
（3）“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为________。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。
（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是________。
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