杠杆、滑轮、功功率、机械效率
知识点：
作图题：杠杆五要素、最小力、力、力臂、滑轮组绕线；
实验探究：斜面、杠杆、滑轮组机械效率影响因素的探究性实验
计算：杠杆平衡条件应用、滑轮组受力分析、功功率、机械效率（公式、常考题型）
如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是（ ）
B．C． D．
某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！”“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆，”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中，分析不合理的是（ ）
A．前臂杠杆的支点O在肘关节处 B．肱二头肌给桡骨的力是动力
C．重物给前臂的力F2是阻力 D．前臂是一根省力杠杆，缺点是费距离
如图所示，质地均匀的圆柱体，在拉力F的作用下，由实线位置匀速转到虚线所示位置，整个过程中，拉力F始终作用于A点且 与OA保持垂直（OA为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑．则下列分析正确的是（ ）
拉力F逐渐变小
B．拉力F逐渐变大
C．由于拉力F的力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
D．条件不足，无法判断
如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（ ）
如图所示为等刻度的轻质杠杆，在 A 处挂一个重为 4N 的物体，若要使杠杆在水平位置平衡，则在 B 处施加的力（ ）
A．可能是 5N B．可能是 1.8N C．一定是 2N D．一定是 4N
如图所示，在轻质杠杆两端放着两个质量不相等的实心圆球，此时杠杆在水平位置平衡。当两球以相同速度同时匀速向支点移动时，杠杆（ ）
A．保持平衡 B．左端下降 C．右端下降 D．左端先下降后上升
72kg 的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。估测球的质量约（ ）
A．10kg B．30kg C．72kg D．120kg
如图所示，轻质杠杆 OE 可绕 O 点转动，其中杆上相邻各点之间距离相等，在 C点处挂一重为 20 牛的物体 G，要使杠杆在水平位置平衡，则所用的动力（ ）
A．一定在 E 点大小为 12N B．可以在 B 点，大小为 24N
C．可以在 E 点，大小为 24N D．可以在 E 点，大小为 8N
某同学锻炼时，双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，A为人体重心所在位置。此时墙壁对手掌的支撑力F如图所示，不计墙壁对手掌的摩擦力。
（1）以O为支点，请在图中作出动力F的力臂l；
（2）该同学质量为50kg，则墙壁对人的支撑力约为_______N；
（3）若增大脚尖与墙壁的距离，手臂仍然水平支撑在墙壁上，支撑力F如何变化并并说明理由______________ 。
如图所示的情境中，对物体不做功的是（ ）
A．图甲：用力搬石头，没有搬动 B．图乙：将重物从地面拉到高处
C．图丙：推车向前运动 D．图丁：挺举杠铃的过程
在自由下落过程中物体运动速度会越来越快．一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（ ）
A．W1≠W2 P1≠P2 B．W1＝W2 P1＝P2
C．W1＝W2 P1>P2 D．W1＝W2 P1
物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图象如图乙时，受到的水平推力为F2．两次推力的功率分别为P1、P2．则下列关系正确的是（ ）
， B．， C．， D．，
如图所示，重12N的物体G在竖直向上大小为8N的拉力F的作用下上升了0.2m，绳子自由端拉动的速度是0.1m/s.这一过程中，能得到的结论是（ ）
力F做功的时间为2s
B．该动滑轮的机械效率为80%
C．克服动滑轮重所做的额外功一定小于0.8J
D．拉力F做功的功率为0.4W
如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（ ）
A．若甲、乙斜面光滑，则拉力的功率P甲＜P乙
B．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＝F乙
C．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功 W甲额＞W乙额
D．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的有用功W甲有＜W乙有
如图所示，用四个完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成的甲、乙滑轮组，若匀速提升重力相同的物体，在不计摩擦和绳重的情况下，则（ ）
甲滑轮组较省力，机械效率较高
B．乙滑轮组较省力，机械效率较高
C．两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同
D．两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同
用完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。拉力的功率分别为P1和P2，机械效率分别为
η1和η2，若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1>F2；P1η2 B．F1P2；η1<η2
C．F1>F2；P1=P2；η1=η2 D．F1P2；η1>η2
如图，斜面长3m，高1m，工人用400N的力沿斜面方向将重为840N的箱子匀速拉到车上，斜面的机械效率为_________%；箱子受到的摩擦力为___________N。工人还将一个1000N的物体（底面粗糙程度和840N的物体相同）也拉到了该斜面顶端，这个过程中的机械效率和将840N的物体拉到斜面顶端相比___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
为了将放置在水平地面上、重G=100N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，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）动滑轮的重力是多少？
（2）在1~2s内，绳子自由端通过的距离是多少？
（3）在0~1s内，地面对重物的压强是多少？
如图甲所示是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形，所用动滑轮和筐受到的总重力为20N．某次操作中，将重423N的泥土以0.4m/s的速度匀速提起，在此过程中工人的拉力F所做的功随时间变化的图象如图乙所示。细绳的质量忽略不计，但需考虑转动过程中的摩擦力。求：
（1）根据图乙求拉力F做功的功率；
（2）利用该装置提升泥土的机械效率；
（3）在提起泥土上升3m的过程中，拉力F克服摩擦力做的功。
一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104N。
（1）求货车空载行驶时所受的阻力大小；
（2）求货车以36km／h的速度空载匀速行驶时，10s内货车牵引力做的功；
（3）当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可装载多重的货物？
（1）如图甲O点为支点，画出动力F1的力臂L1和阻力F2。
（2）如图乙所示，某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起，请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
（3）如图丙所示在水平位置平衡的轻质衣服挂，搭上一条毛巾后，要使其在此位置仍保持平衡，请在A 点画出应施加的最小力F与力臂l。
小明看到同学桌边有挂手提袋的“神器”--移动便携挂包钩，于是自己尝试用硬铁丝做了两个，如图甲乙所示。图中AB与BC垂直，EF与FH垂直，CD、GH均为挂钩，挂包钩的总重力不计。
（1）将两个挂钩分别挂在桌子边缘，如图丙丁所示，为了使手提袋挂上挂钩后不掉落，你选择图 （丙/丁）。另一种挂上袋子后会 （逆时针/顺时针）转动后滑落；
（2）为了防止挂包钩滑落，移动便携挂包钩在AB、EF部分下面装有防滑垫。为了使丙和丁都可以挂手提袋而且不易滑落，你对挂包钩的改进建议是 （选择丙或丁中的一个进行改进）。
为了解决学生晚延的就餐问题，学校准备了面包和牛奶。工人师傅用手推车将食品箱推到教室楼下，前轮遇到台阶，如图甲所示，此时师傅在把手处应 （向上/向下）用力可以前轮上台阶。两位师傅抓住食品箱上边缘的把手将箱子抬到楼上，如图乙所示，箱子质量分布均匀，则两位师傅所用的力 （F1较大/F2较大/一样大）。
同学们在物理课上探究“杠杆平衡条件”，老师提供的器材有：杠杆（包含支架、平衡螺母）、钩码（每个钩码质量均为50g）、弹簧测力计.
（1）实验前，发现杠杆处于如图1所示静止状态，此时杠杆是否处于平衡？ （填“是”或“不是”），为使杠杆在水平位置平衡，这时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节。
（2）第一组同学在杠杆支点的两边分别挂钩码来探究杠杆的平衡条件：
①杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂 个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将 （选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。
②按现有方案进行实验，实验中测得的数据如表所示，
有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中（ ）。
A．没有改变力的大小 B．没有改变力的方向
C．没有改变力的作用点 D．实验次数较少，结论具有偶然性。
测量序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 3 5 1 15
（3）在老师的指导下，第一小组的同学重新设计了实验过程，经历了如下一些操作步骤：
a.安装好杠杆并调节平衡螺母使其在水平位置平衡
b.改变两边钩码数量，重复以上步骤再做两次实验
c.改变挂钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡，记录实验数据
d.在杠杆两边分别挂上数量不同钩码
①本实验的合理操作顺序是 。
②调节杠杆水平平衡后，在图3 A处挂两个钩码，为了使杠杆水平平衡，可以在C点竖直向下的拉力大小为 N。若在C点用调节好的弹簧测力计沿图示方向（与杠杆成30o角）斜向下拉，当测力计示数F1为 N时，杠杆将水平平衡。
③通过多次实验，总结得出杠杆平衡的条件 。所以对于杠杆“哪边重往哪边沉”这句话的理解，这里“重”实际指的是 大.
④探究过程中，在杠杆左端的D点挂一个重物G，在杠杆右端的E点施加一始终竖直向下的拉力F2，使杠杆由水平位置缓慢转动到图中虚线位置，如图4所示。则在此过程中拉力F2的大小变化情况是 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
课后，第一组同学对杠杆进行了深入探究，如图5所示，若将钩码的悬挂点由A移至C（钩码个数不变，O和B的位置也不变），仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题：
（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示．小明通过调节杠杆右端的螺母向 （左/右）移动，使杠杆在水平位置平衡，然后进行下面的实验探究．
（2）要使图乙中杠杆平衡，应在a处挂 个钩码（题中的每个钩码都是相同的）．
（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将 （变大/不变/变小）．
（4）有同学根据自己的实验数据，得到如下结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离．这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中没有 （选填序号：①改变力的大小②改变力的方向③改变力的作用点）．
（5）小明对原来装置进行改装如丁图，与丙图比较，同样用竖直向上的力，将两个相同的钩码，提升相同的高度，机械效率高的是 （丙/丁）图；若利用丁图，小明两次将钩码分别挂在A点和C点，使钩码上升同样的高度，那么机械效率 （A/C/一样）高．
（6）在实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 。
A．减小摩擦 B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值减小误差 D．获取多组实验数据归纳出物理规律
（7）小华又进行了课外探究，她找来相同的硬币若干，在一平衡杠杆的左端放上2枚、右端放3枚，杠杆仍在水平位置平衡，如图所示.她用刻度尺测出L1和L2,则2L1 （/=）3L2；若将杠杆左端的硬币正上方再加2枚硬币，在杠杆右端的硬币正上方再加3枚硬币，杠杆将 （平衡/不平衡）.
某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如下表所示，实验装置如图甲、乙、丙、丁所示．
实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 ▲ ▲
（1）实验中应 缓慢拉动弹簧测力计；
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （正确/不正确），因为她没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响；
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整；
（4）通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮组成的滑轮组，提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
（5）通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论： 。
在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关.如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。
（1）分析表中数据可得该实验是探究 (小明/小聪)的猜想，结论是：在其它条件一定时，斜面 ，机械效率越高。
（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面。
②用弹簧测力计沿斜面把一木块 拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。
③保持斜面的 不变，改变斜面的 ，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率。
④比较两次 的大小，即可验证猜想是否正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为 G 的物体以相同的速度匀速竖直提升了相同高度，不计绳重和摩擦。以下判断正确的是（ ）
A．F1 和 F2 做的功相等
B．F1 做的功大于 F2 做的功
C．甲的机械效率大于乙的机械效率
D．甲的机械效率小于乙的机械效率
如图所示，斜面长 5m，高 1m，把重为 5000N 的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为_______N；如果斜面不光滑，其斜面的机械效率为80%，则所用推力为_______N， 物体受到的摩擦力为_______N。
如图所示，将质量为80kg 的木箱，用一个平行于斜面向上的拉力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长10m、高 3m，在此过程斜面的机械效率为80%．则拉力做的功为_______J，拉力所做的额外功为_______J．若换一个质量小一点的木箱，用力匀速拉到斜面顶端，此时斜面的机械效率将_______。（选填“增大”、“不变”或“减小”）
用如图所示的滑轮组在 10s 内把重为 450N 的重物竖直匀速提高 2m，已知滑轮组的效率为 75%．求：
（1）人作用在绳子自由端的拉力是多大？
（2）人拉绳子共做了多少功？
（3）人拉绳子做功的功率是多大？
在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小璇同学根据实验所需组装好了滑轮组，如图所示，进行了3次测量，实验数据记录如表格所示：
（1）在实验中，测绳端拉力 F 时，应尽量竖直向上_______拉动弹簧测力计。
（2）在第 3 次实验过程中，由于刻度尺长度不够导致数据填写不完整，则表格中①、②处应依次填入_______ 、_______ 。
（3）从实验数据来看，滑轮组的机械效率逐渐升高，下列相关解释最合理的是_______
A．由提升高度 h 增加造成的 B．由绳端移动距离 s 增加造成的
C．由钩码重力增加造成的 D．由额外功减小造成的
（4）实验中，拉动绳子的同时要读取弹簧测力计的示数，不便操作。某同学为了方便，让测力计静止时再读数，结果发现测力计的示数比原来小，原因是______________ ，那么测得的机械效率将 ______________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第十四讲简单机械综合复习
学习目标
杠杆、滑轮、功功率、机械效率
知识点：
1、作图题：杠杆五要素、最小力、力、力臂、滑轮组绕线：
2、实验探究：斜面、杠杆、滑轮组机械效率影响因素的探究性实验
3、计算：杠杆平衡条件应用、滑轮组受力分析、功功率、机械效率（公式、常考题型）
典例精练
例1
如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是
F2↑
A
D
例2某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健
硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！”“物理”大师
肱二头月
竖起大拇指说：“其厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆，”以下对于这根
桡骨
杠杆在提起重物的过程中，分析不合理的是（)
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力是动力
C.重物给前臂的力2是阻力
D.前臂是一根省力杠杆，缺点是费距离
3如图所示，质地均匀的圆柱体，
在拉力F的作用下，由实线位置匀速转到虚线所示位置，整个过
程中，拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直(OA为圆柱体横截面的直径)，圆柱体在转动过程中
不打滑.则下列分析正确的是
A.拉力F逐淅变小
B.拉力F逐渐变大
C.由于拉力F的力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
D.条件不足，无法判断
例4
如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动
臣
力最小的是
F
方
F
向竖
向
上
例5
如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置平衡，
则在B处施加的力（)
A.可能是5NB.可能是1.8N
C.一定是2ND.一定是4N
∠1E2iiiL∠
B
例6如图所示，在轻质杠杆两端放着两个质量不相等的实心圆球，此时杠杆在水平位置平衡。当两球
以相同速度同时匀速向支点移动时，杠杆()
A.保持平衡B.左端下降C.右端下降
D.左端先下降后上升
翻72k的人站在晓跷板某一位置时，晓跷板处于如图所示的平衡状态。估测球的质量约
A.10kg B.30kg C.72kg D.120kg
球
G=20N
7727777
如图所示，轻质杠杆OB可绕0点转动，其中杆上相邻各点之间距离相等，在C点处挂一重
为20牛的物体G,要使杠杆在水平位置平衡，则所用的动力
A.一定在E点大小为12NB.可以在B点，大小为24N
C.可以在E点，大小为24ND.可以在E点，大小为8N
别某同学锻炼时，双脚并拢，脚尖0触地，脚后跟踮起，手掌支撑在竖直墙壁上，手臂水平，A为
人体重心所在位置。此时墙壁对手掌的支撑力F如图所示，不计墙壁对手掌的摩擦力.
(1)以0为支点，请在图中作出动力F的力臂1：
2)该同学质量为50kg,则墙壁对人的支撑力约为9N: