第4节 简单机械
第1课时 认识杠杆
知识点 杠杆的五要素
1．下列关于杠杆的说法中，正确的是( )
A．杠杆必须是一根直棒
B．杠杆不一定要有支点
C．杠杆只能是直的，不可以是弯的
D．杠杆若要平衡，作用在杠杆上的两个力必须使杠杆向相反的方向转动
2．下列关于力臂的说法中，正确的是( )
A．动力臂是指支点到动力作用点的距离
B．阻力臂是指支点到阻力作用线的距离
C．动力臂与阻力臂之和等于杠杆长
D．当力的作用线通过支点时，力臂最大
3．如图B3－4－1所示，这款图钉来自于一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间，图钉作为杠杆，其支点是( )
图B3－4－1
A．A点 B．B点 C．C点 D．O点
4．根据杠杆的定义可知杠杆的要素包括__
( http: / / www.21cnjy.com )______、动力F1、____________、阻力F2和____________。请分别标示出下面五幅图中的各要素。
(1)如图B3－4－2所示：
图B3－4－2
(2)如图B3－4－3所示：
图B3－4－3
(3)如图B3－4－4所示：
图B3－4－4
(4)如图B3－4－5所示：
图B3－4－5
(5)如图B3－4－6所示：
图B3－4－6
知识点 生活中的杠杆
5．下列仪器或工具在使用过程中，利用了杠杆的一组是( )
①剪刀 ②托盘天平 ③量筒
④烧杯 ⑤弹簧测力计 ⑥试管夹
A．①②⑥
B．①③⑤
C．①②③
D．①⑤⑥
6．人体运动时，起动力、杠杆和支点作用的分别是( )
A．神经、骨、关节
B．肌肉、关节、骨
C．肌肉、骨、关节
D．神经、骨、关节
7．如图B3－4－7甲所示为用开瓶器开启瓶盖的情景，关于该开瓶器使用时的杠杆示意图正确的是( )
图B3－4－7
8．如图B3－4－8甲所示为市民在公园锻炼
( http: / / www.21cnjy.com )上肢力量的画面。该器材相当于一根杠杆(杠杆自重不计)，图乙为其简化图，锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高，达到锻炼上肢的目的。请在图乙中画出动力臂l1、阻力F2及阻力臂l2。
图B3－4－8
9．1
m长的杠杆OB可绕O点转动，在杠杆
( http: / / www.21cnjy.com )的中点A处施一水平力F1，B端挂一重物，在如图B3－4－9
所示的位置时，动力臂l1＝________cm，阻力臂l2＝________cm。
图B3－4－9
10．小林同学在农村老家发
( http: / / www.21cnjy.com )现一种“舂米对”的古代简单机械，其示意图如图B3－4－10所示。使用这个装置时，人在A端用力把它踩下后立即松脚，B端就会立即下落，打在石臼内的谷物上，从而把谷物打碎。用力将它踩下去的过程中，动力是_____________(填“自身的重力”或“脚踩的力”)；脚松开后打在石臼内的谷物时，自身的重力是________(填“动力”或“阻力”)。
图B3－4－10
11．如图B3－4－11所示是羊角锤拔钉示意图，请在图上画出动力F1的力臂和阻力F2的示意图。
图B3－4－11
12．如图B3－4－12所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆上吊一重物G，在力F的作用下杠杆在水平位置静止，l为F的力臂，请作出力F的示意图。
图B3－4－12
13.为了寻找“手臂上的杠杆”做了如下
( http: / / www.21cnjy.com )实验：小明右手拿着书，先让手下垂，左手掌贴着右上臂的前部(肱二头肌)，将右下臂慢慢抬起到水平位置，他感觉到右上臂的肱二头肌越来越紧张。请你结合图B3－4－13所示，说说手臂杠杆的要素。
图B3－4－13
如图B3－4－14所示为一种树木扶
( http: / / www.21cnjy.com )正器。将扶正器的B端放在地面上，通过收紧带与树根部C保持一定距离，A端固定在树干上，利用液压装置产生一个推动树干的力。那么，在扶正到如图所示位置时，树干上A点( )
图B3－4－14
A．受到沿BA方向的推力
B．受到垂直于AB方向的推力
C．所受推力的力臂为AB
D．所受推力的力臂为BC
教师详答
1．D 2.B 3.C
4．支点O 动力臂l1 阻力臂l2 图略
5．A
6．C [解析]
人体的任何一个动作，都是在神经系统的支配下，由骨骼肌收缩牵引所附着的骨，绕着关节活动而完成的。
7．D
8．如图所示
9．25 86.6
[解析]
l1＝OA·sin30°＝OA＝25
cm，l2＝OB·cos30°＝OB＝0.866
m＝86.6
cm。
10．脚踩的力 动力
[解析]
用力踩下这个装置时，脚踩
( http: / / www.21cnjy.com )的力使得杠杆转动，而装置自身的重力阻碍了杠杆的转动，因此，在这个过程中，动力是脚踩的力，阻力是杠杆自身的重力。脚松开后，杠杆左边的力矩要大于右边的力矩，杠杆在自身重力的作用下转动，此时的动力是杠杆自身的重力。
11．如图所示
[解析]
过支点O作垂直于F1作用线的垂线段即l1，过钉子与物体的接触点作竖直向下的力即阻力F2。
12．如图所示
13．略
[拓展培优]
A [解析]
树干属于杠杆，C点是支点，A点是动力作用点，所受到动力的方向沿BA方向。第5课时 机械效率
知识点 机械效率
1．李玲同学值日时用水桶提水从一楼上到三楼，她做的有用功是( )
A．对桶所做的功
B．对水所做的功
C．对水和桶所做的功
D．对水、桶和人所做的功
2．下列说法正确的是( )
A．机械效率越高，做功越多
B．机械效率越高，越省力
C．机械效率越高，额外功在总功中占的比例越小
D．机械效率越高，机械的功率越大
3．如图B3－4－29所示，在测定动滑轮机械效率的实验中，下列要求错误的是( )
图B3－4－29
A．弹簧测力计必须先校零
B．弹簧测力计必须竖直向上拉
C．弹簧测力计必须在静止时读数
D．装置旁的直尺必须竖直放置
知识点 机械效率在生活中的应用
4．人们骑自行车上坡时，往往在斜坡面上骑“S”形路线，这样做是为了( )
A．提高速度
B．提高机械效率
C．省功
D．省力
5．如图B3－4－30所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1>F2>F3，则拉力所做的有用功
( )
图B3－4－30
A．W1＝W2＝W3
B．W1>W2>W3
C．W1D．无法确定
6．如图B3－4－31所
( http: / / www.21cnjy.com )示，小聪用桶，小明用口袋，各装重120
N的沙子从一楼运上三楼，小聪做的有用功为________J，小聪与小明所用机械的效率之比为________。(不计绳重及摩擦)
图B3－4－31
图B3－4－32
7.如图B3－4－32所示，物体重为10
( http: / / www.21cnjy.com )0
N，若不计摩擦及绳重，则不考虑动滑轮重时，匀速拉动物体使之向上运动0.5
m时，拉力F的大小为________N，拉力做的功为________J，机械效率为________。若考虑动滑轮重且动滑轮重8
N时，则匀速拉动物体使之向上运动
0.5
m
时，拉力F的大小为________N，拉力做的功为________J，机械效率为________。
8．下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是( )
A．改变提升重物的高度
B．用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮
C．提升更重的物体
D．给定滑轮加润滑油
9．如图B3－4－33所示，拉力F＝80
N，物体重力G＝120
N，不计摩擦和绳重。若将物体匀速提高1
m，以下说法正确的是( )
图B3－4－33
A．拉力做的有用功为80
J
B．动滑轮的重力为20
N
C．拉力做的总功为120
J
D．该滑轮组的机械效率为75%
10．利用如图B3－4－34所示的装置
( http: / / www.21cnjy.com )，工人用力F把重为100
N的物体以0.2
m/s的速度匀速提升6
m。若不计绳重和摩擦，则这一过程中( )
图B3－4－34
A．拉力F的大小为
50
N
B．绳子自由端移动的速度为0.4
m/s
C．拉力F所做的功为600
J
D．拉力F的功率为10
W
11．如图B3－4－35甲所示，物体A
( http: / / www.21cnjy.com )在水平拉力F的作用下，以0.2
m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧测力计和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是( )
图B3－4－35
A．拉力F为2
N
B．此滑轮是定滑轮
C．拉力F的功率为0.4
W
D．以物体A为参照物，弹簧测力计是静止的
12．在“测定斜面的机械效率”的实验中，小明采用了如图B3－4－36所示的装置，正确记录的测量结果如下表：
图B3－4－36
小车的重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
5
0.4
4
1.0
由上表的数据计算可知：(1)做的有用功为________J。(2)机械效率为________。
13．某学习小组使用几个相同的滑
( http: / / www.21cnjy.com )轮分别进行机械效率的测定，如图B3－4－37所示。他们将测得钩码重G、拉力F、钩码上升的髙度h、测力计移动的距离s，并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入下表：
图B3－4－37
实验
G/N
F/N
h/m
s/m
W有用/J
W总/J
η/%
1
2
2.1
0.1
0.1
0.2
0.21
95.2
2
2
1.2
0.1
0.2
0.2
0.24
83.3
3
2
0.9
0.1
0.3
0.2
0.27
(1)表格中所缺数据为________。
(2)比较实验1、2，实验
( http: / / www.21cnjy.com )2的机械效率较低，主要原因是：______________________________________________________________________________。
(3)比较实验2、3，这两次实验机
( http: / / www.21cnjy.com )械效率不同的主要影响因素是____________，使用滑轮组的优点是__________________________________。
1．如图B3－4－38所示，
( http: / / www.21cnjy.com )用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，不计绳重和摩擦。现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合图B3－4－39中的( )
图B3－4－38
图B3－4－39
2．某实验小组“探究影响滑轮组机械效率
( http: / / www.21cnjy.com )的因素”的实验装置如图B3－4－40所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与____________________有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与______________有关。
图B3－4－40
物理量\次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η/%
74
57
83
教师详答
1．B [解析]
用水桶提水的目的是把水提上去，因此对水做的功是必须做的，即有用功。
2．C [解析]
机械效率是有用功在总功中
( http: / / www.21cnjy.com )所占的比例大小，它与有用功和总功有关，机械效率高，表示有用功在总功中占的比例大，但并不能体现做功的多少，也不能体现使用机械时是省力还是费力。由于总功是有用功和额外功之和，所以机械效率高，也表示额外功在总功中所占的比例小。但机械效率与机械的功率无关。
3．C [解析]
弹簧测
( http: / / www.21cnjy.com )力计使用前必须先校零，故A说法正确。弹簧测力计竖直向上拉，才能保证拉力的力臂正好是动滑轮的直径，故B正确。实验时，应使弹簧测力计做匀速直线运动，若在弹簧测力计静止时进行读数，则减小了一部分由于摩擦造成的额外功，因此得出的机械效率与实际值相比偏高，故C不正确。要测物体上升的高度和绳端移动的距离，装置旁的直尺必须竖直放置，故D正确。
4．D
5．A [解析]
W有＝Gh，有用功相同。
6．720 9∶10
[解析]
(1)沙子被提升高度：h＝2×3
( http: / / www.21cnjy.com )m＝6
m，小聪和小明做的有用功：W有用＝G沙h＝120
N×6
m＝720
J。(2)不计绳重及摩擦，小聪做的额外功W额1＝(G桶＋G轮)h＝(20
N＋10
N)×6
m＝180
J，小明做的额外功：W额2＝(G袋＋G轮)h＝(5
N＋10
N)×6
m＝90
J；小聪做的总功：W总1＝W额1＋W有用＝180
J＋720
J＝900
J，小明做的总功：W总2＝W额2＋W有用＝90
J＋720
J＝810
J；小聪和小明所用机械的效率之比：η1∶η2＝∶＝∶＝9∶10。
7．50 50 100% 54 54 93%
[解析]
不计摩擦及绳重和动滑轮重时，F＝G＝50
N，W＝Fns＝50
N×2×0.5
m＝50
J。
若不计动滑轮重时，F＝G总＝54
N，W总＝Fs＝54
N×1
m＝54
J，η＝×100%＝×100%＝×100%＝93%。
8．A [解析]
用体积相等的
( http: / / www.21cnjy.com )塑料动滑轮代替铸铁动滑轮，减轻了滑轮重力，可以少做额外功；给定滑轮加润滑油，可以减少摩擦，也可以少做额外功；提升更重的物体，增加了有用功。这些都可以提高有用功在总功中所占的比例，达到提高机械效率的目的。而改变提升的高度，并不能改变有用功在总功中所占的比例，因此不能够改变滑轮组的机械效率。
9．D [解析]
拉力做的有用功：W有＝
( http: / / www.21cnjy.com )Gh＝120
N×1
m＝120
J，故A错误。动滑轮的重力：G动＝2F－G＝2×80
N－120
N＝40
N，故B错误。拉力做的总功：W总＝Fs＝F·2
h＝80
N×2×1
m＝160
J，故C错误。滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%，故D正确。
10．C [解析]
此滑轮为定滑
( http: / / www.21cnjy.com )轮，不能省力，不计摩擦，拉力F＝G＝100
N；绳子自由端移动的速度与物体的速度相同，为0.2
m/s；拉力F所做的功：W＝Fs＝100
N×6
m＝600
J；拉力F所做功的功率：P＝Fv＝100
N×0.2
m/s＝20
W。
11．A
12．(1)2 (2)50%
13．(1)74.1
(2)有用功相同时，使用动滑轮做的额外功多
(3)摩擦 既可以省力又可以改变用力方向
[解析]
(1)η＝×100%＝×100%＝×100%＝74.1%。
(2)滑轮组的机械效率跟动
( http: / / www.21cnjy.com )滑轮的重、绳重、摩擦、提起的物重有关。实验1、2提起的物重相同，绳重、摩擦比较小，实验1不需要对定滑轮做额外功，实验2要对动滑轮做额外功，所以有用功相同时，实验2使用动滑轮做的额外功多，实验2的机械效率较低。
(3)实验2、3提起的物重相同，动滑
( http: / / www.21cnjy.com )轮重相同，绳重较小，摩擦不同，所以这两次实验机械效率不同的主要影响因素是摩擦。使用滑轮组时，由于动滑轮可以省力，定滑轮可以改变力的方向，所以使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。
[拓展培优]
1．B [解析]
使用动滑轮
( http: / / www.21cnjy.com )提升重物的过程中，要克服动滑轮重、绳重及一切摩擦做额外功，而提升的重物越重，做的有用功越多，由机械效率η＝×100%可知，有用功越大，机械效率越高，当有用功远大于额外功时，机械效率几乎不变，故选B。
2．动滑轮的个数(或动滑轮的总重) 提升的物重第3课时 杠杆的应用
知识点 杠杆的分类
1．下列杠杆中属于费力杠杆的是( )
图B3－4－15
2．筷子是中国和其他部分亚洲国家特有的用餐工具。一般使用筷子的方法如图B3－4－16所示，则筷子是( )
图B3－4－16
A．费力杠杆，但省距离
B．省力杠杆，且省距离
C．省力杠杆，但费距离
D．等臂杠杆，既不省力也不费力
知识点 杠杆的应用
3．如图B3－4－17所示，我们在拖动行李箱时一般先拉出行李箱上方的拉杆，这样做的目的是( )
图B3－4－17
A．减小阻力臂，省力
B．增大阻力臂，省力
C．减小动力臂，省力
D．增大动力臂，省力
4．如图B3－4－18所示，列车上有出
( http: / / www.21cnjy.com )售食品的手推车，若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把。若把以上两种情况下的手推车视为杠杆，则下列说法错误的是( )
图B3－4－18
A．当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，支点是C
B．当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，支点是B
C．当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，手推车可视为省力杠杆
D．当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，手推车可视为费力杠杆
5.如图B3－4－19所
( http: / / www.21cnjy.com )示为脚踩式垃圾桶的示意图，在开盖子的过程中，是杠杆ABC和杠杆A′B′C′在起作用，对两个杠杆的认识，下列说法中正确的是( )
图B3－4－19
A．ABC和A′B′C′都是省力杠杆
B．ABC和A′B′C′都是费力杠杆
C．ABC是省力杠杆，A′B′C′是费力杠杆
D．ABC是费力杠杆，A′B′C′是省力杠杆
6．如图B3－4－20所示，O为杠
( http: / / www.21cnjy.com )杆的支点，OA＝40
cm，OB＝50
cm，B点所挂物体重60
N，要使杠杆在水平位置平衡，则在A点至少加一个竖直向上________N的动力，这是一个________(填“省力”或“费力”)杠杆。
图B3－4－20
7．如图B3－4－21所
( http: / / www.21cnjy.com )示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则下列说法正确的是( )
图B3－4－21
A．F甲>F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲C．F甲>F乙，因为乙方法时阻力臂短
D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍
8．如图B3－4－22所示，杠杆A
( http: / / www.21cnjy.com )OB用细线悬挂起来，当A端挂重GA的物体，B端挂重GB的物体时，杠杆处于平衡状态，此时OA恰好处于水平位置。AO＝BO，杠杆重不计，则( )
图B3－4－22
A．GA＝GB
B．GA＜GB
C．GA＞GB
D．无法判定
9．如图B3－4－23所示，长1
( http: / / www.21cnjy.com ).6
m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力－位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图B3－4－24所示，据图可知金属杆重( )
图B3－4－23
图B3－4－24
A．5
N
B．10
N
C．20
N
D．40
N
10．如图B3－4－25所示是农村
( http: / / www.21cnjy.com )曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。
图B3－4－25
(1)制作舂米工具时，为了使作用在A点的力F更小，在其他条件相同时，只改变支点O点的位置，应将O点更靠近________端。
(2)若作用在A点的动力F
( http: / / www.21cnjy.com )方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，动力F大小的变化是________________________。
11．如图B3－4－26所示是
( http: / / www.21cnjy.com )一座拉索桥的设计示意图，其中O是可转动的点，当轮船需要驶过时，可利用拉索把桥面拉起。如果只需要一根拉索，甲设计的拉索较低，乙设计的拉索较高，图中拉索的拉力F甲________(填“＞”“＜”或“＝”)F乙，理由：____________________________。
图B3－4－26
12．如图B3－4－27所示，一台小型起重吊车正在起吊重物，请解决下面两个问题：
(1)说明吊车的吊臂属于哪种类型的杠杆？吊车使用这种类型杠杆的特点是什么？
(2)如果吊起的设备质量为2×103
kg，
( http: / / www.21cnjy.com )OA的长度是OB的8倍，与起吊的设备质量相比，忽略吊臂的质量，此时吊臂下的液压挺杆对吊臂B点在竖直向上的方向上施加的支持力有多大？(g取10
N/kg)
图B3－4－27
如图B3－4－28所示，一根质量分布
( http: / / www.21cnjy.com )均匀的木棒，质量为m，长度为L，竖直悬挂在转轴O处，在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为θ的位置(转轴处摩擦不计)：
(1)在图中画出θ＝60°时拉力F的力臂l，并计算力臂的大小。
(2)木棒的重力作用点在其中心处，随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？并推导拉力F与角度θ的关系式。
图B3－4－28
教师详答
1．C 2.A
3．D [解析]
拖动行李箱时拉出行李箱上方的拉杆，行李箱的重力以及重力的力臂不变，拉力的力臂变大，根据F1l1＝F2l2可知，拉力减小。
4．D [解析]
由图可
( http: / / www.21cnjy.com )知，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，手推车绕C点转动，则C点是支点，故A说法正确，不符合题意。当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，手推车绕B点转动，B点是支点，此时动力臂大于阻力臂，手推车是省力杠杆，故B、C说法正确，不符合题意，D说法错误，符合题意。
5．C
6．75
费力
7．D [解析]
把水泥
( http: / / www.21cnjy.com )板看作一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点。由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F甲与F乙的大小关系。
8．B [解析]
虽然AO＝BO，但GA的力臂比GB的力臂大，因此GA＜GB。
9．B [解析]
由题意可知，金属杆长1.6
m，且粗细均匀，则当拉力F作用于x＝0.8
m处时，其大小与重力大小相等，为10
N。
10．(1)B(或右) (2)先增大后减小
[解析]
(1)根据杠杆的平衡条件可知，动力臂越长，阻力臂越短，则越省力，所以O点向B点移动时，动力臂增大，阻力臂减小，使用起来更省力。
(2)当杠杆在水平位置时，阻力臂为L，杠杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，阻力臂先变大后变小，由杠杆平衡条件可知，动力F先增大后减小。
11．＞ 乙的动力臂大于甲的动力臂
[解析]
如图所示，OA为F甲的力臂
( http: / / www.21cnjy.com )，OB为F乙的力臂，根据杠杆平衡条件可知，F甲·OA＝G·OC，F乙·OB＝G·OC，即F甲·OA＝F乙·OB，因为OA＜OB，所以F甲＞F乙。
12．(1)费力杠杆 挺杆移动较小的距离可以使吊臂的前端提高较大的高度。
(2)根据杠杆平衡条件可得：
G×OA×cosθ＝F支×OB×cos
θ，
即mg×8OB＝F支×OB，
代入数据得2×103
kg×10
N/kg×8＝F支，
解得F支＝1.6×105
N。
[拓展培优]
(1)如图所示 L
(2)拉力F变大 F＝Gtanθ
[解析]
(1)以O点为支点，沿力F的方向作出力的作用线，从O点作其垂线，垂线段长即F的力臂。
因为θ＝60°，所以l＝L·cos
θ＝L·cos
60°＝L。
(2)作出木棒这一杠杆的示意图如图所示
由图可知，随拉开角度θ的增加，l变小，lG变大，阻力不变，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，动力F变大。
由图可知，l＝cosθL，lG＝sinθL，
根据杠杆的平衡条件有F×cosθL＝G×sinθL，
即F＝Gtanθ。第2课时 杠杆的平衡条件
1．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了( )
A．减小摩擦
B．获取多组实验数据归纳出物理规律
C．使每组数据更准确
D．多次测量取平均值减小误差
2．小梦在做“探究杠杆平衡条件”的实验
( http: / / www.21cnjy.com )时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图A3－4－1所示，他这样做的最终目的是( )
图A3－4－1
A．便于直接读出拉力的大小
B．便于提供不同方向的拉力
C．便于正确认识力臂
D．便于测量力臂的大小
3．如图A3－4－2所示，在“探究杠杆平衡条件”后，同学们交流讨论，下列同学的发言正确的是( )
图A3－4－2
A．调节杠杆平衡后，在测量过程中，还可以调节平衡螺母
B．该实验可得出结论：当阻力和阻力臂乘积一定时，动力臂越大，动力越大
C．实验中没有考虑杠杆自身的重，是师生共同的疏忽
D．实验中没有考虑杠杆转轴处的摩擦力，是因为摩擦力较小
4．如图A3－4－3所示，在调节平衡后的杠杆两侧分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码，则( )
图A3－4－3
A．左端下降
B．仍然平衡
C．右端下降
D．无法判断
5．如图A3－4－4所示的杠杆处于平衡状态，若使弹簧测力计的示数变为原来的，杠杆仍然保持平衡，可以采取哪些措施( )
图A3－4－4
A．把弹簧测力计向左移动一个小格
B．减少三个钩码
C．把钩码向左移动一个小格
D．把钩码向右移动一个小格
6．在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
(1)先调节杠杆两端的____
( http: / / www.21cnjy.com )________，使杠杆在________位置平衡，其目的是方便从杠杆上直接测量出__________和__________。
(2)在杠杆两端挂上不同数量的钩码，调
( http: / / www.21cnjy.com )节_________________________________的大小，使杠杆在________位置重新平衡。
(3)实验中应记录的数据有：__________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)实验得出的杠杆平衡条件是：______________________________________
________________________________________________________________________。
7．在“研究杠杆平衡条件”的实验中：
(1)实验前发现杠杆左端高右端低，这时应进行的操作是_____________________。
(2)实验中我们是根据测得的数据，通过_____________________________________才归纳出杠杆平衡条件的。
(3)某同学在实验中得到的两
( http: / / www.21cnjy.com )组数据如下表所示，这两组数据中序号为______的一组有错误。如果他的操作没有错，力及力臂的数值也没有错，则产生这组数据错误的原因是_______________________________________________________________________________。
序号
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
1
0.08
2
0.04
2
2
0.2
1
0.1
8．如图A3－4－5所示，在大力士比赛
( http: / / www.21cnjy.com )中，有一个项目是把车轮推上台阶。下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，则哪一种推法最省力( )
图A3－4－5
9．如图A3－4－6所示，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①—②—③，杠杆始终处于水平平衡状态，此过程中，弹簧测力计的示数将( )
图A3－4－6
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．先变大后变小
D．先变小后变大
10．下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重0.5
N)
(1)实验前将杠杆调节平衡后进行实验操作，如图A3－4－7甲所示：
图A3－4－7
①在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂________个同样的钩码，使杠杆仍然在水平位置平衡。
②把B点处的钩码取下，在B点处施加一个
( http: / / www.21cnjy.com )竖直向下的拉力F＝________N时，杠杆仍然在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将________(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是____________________。
(2)如果小王又进行了如图乙所示的探究，
( http: / / www.21cnjy.com )考虑杠杆__________的影响，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆仍然处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数大于________N。
1．如图A3－4－8所示，杠杆AB可绕O点转
( http: / / www.21cnjy.com )动，绳AD连在以A为圆心的弧形槽MN
上，D端的小球可以在MN上自由滑动，在小球从N到M滑动过程中杠杆仍保持平衡，则绳对杠杆的拉力变化情况是( )
图A3－4－8
A．变大
B．变小
C．先变大后变小
D．先变小后变大
2．小聪估测书包重量，现有细绳、重量可忽略的长硬棒、刻度尺、一瓶600
mL的水，空瓶的质量忽略不计。
(1)这瓶水的质量m＝________，重量G＝________。(g取10
N/kg)
(2)手提细绳，如图A3－4－9所示，硬棒水平静止，在图中标示需要测量的长度。
图A3－4－9
(3)书包的重量约____________(用上述求得及所测得的物理量符号表示)。
(4)若测量中硬棒挂书包的一端下沉，
( http: / / www.21cnjy.com )你有什么办法让硬棒恢复水平平衡？____________________________________。
教师详答
1．B [解析]
实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。
2．B
3．D [解析]
调节杠杆平衡后，在测
( http: / / www.21cnjy.com )量过程中，不可以调节平衡螺母，故A错误。根据杠杆平衡条件(动力×动力臂＝阻力×阻力臂)可知，当阻力和阻力臂乘积一定时，动力和动力臂成反比，动力臂越大，动力越小，故B错误。杠杆在水平位置平衡后，杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，故杠杆的自重可以不考虑，故C错误。由于杠杆转轴处的摩擦力较小，可以忽略不计，故D正确。
4．A 5.D
6．(1)平衡螺母 水平 动力臂 阻力臂
(2)力臂 水平
(3)动力、动力臂、阻力、阻力臂
(4)动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1l1＝F2l2)
7．(1)向左调节平衡螺母使杠杆水平平衡
(2)求出各次动力×动力臂和阻力×阻力臂的值并进行比较
(3)2
动力(臂)和阻力(臂)记录颠倒了
8．C [解析]
C项动力臂最大，用力最小。
9．D [解析]
各个力的力臂如图所示，从图中可以看出，从①—②—③，力臂先变大后变小，所以力先变小后变大。
10．(1)①6 ②3 变大 F的力臂变小
(2)重力 3
[解析]
(1)①设杠杆每个格的长度为l，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：
FAlA＝FBlB，即4G·3l＝FB·2l，
解得FB＝6G，故需挂6个同样的钩码。
②F＝6G＝6×0.5
N＝3
N。
(2)若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件：
F向上l向上＝F向下l向下，即F′·3l＝3G·6l，
解得F′＝6G＝6×0.5
N＝3
N。
由于杠杆的重心在杆的中点，重力方向竖直向下，其与钩码的重力同时使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数大于3
N。
[拓展培优]
1．D [解析]
在杠杆AB中，当杠杆在
( http: / / www.21cnjy.com )水平位置平衡，A端的拉力竖直向下时，OB和OA分别是两侧力臂的长，此时A端力臂最长，而当力的方向发生倾斜时，力臂都会减小，要想使杠杆继续平衡，就必须施加更大的力才行，因此，当D端的小球从N向M滑动过程中，拉力应先变小后变大，选项D符合题意。
2．(1)0.6
kg 6
N (2)如图所示
(3)·6
N
(4)把书包向右移动一点(或把细绳向左移动一点)
[解析]
(1)水的质量：m＝ρ水
( http: / / www.21cnjy.com )V＝1
g/cm3×600
cm3＝600
g＝0.6
kg，重量G＝mg＝0.6
kg×10
N/kg＝6
N。
(2)要得出书包的重力，需测出书包及水瓶对杠杆的力的力臂。
(3)根据杠杆的平衡条件得
G包l1＝G瓶l2，
则G包＝＝·6
N。
(4)若书包一端下沉，则说明书包对杠杆的力与其力臂的乘积大于瓶对杠杆的力与其力臂的乘积，所以应减小l1或减小l1的同时增大l2。第4课时 滑轮
知识点 定滑轮和动滑轮
1．图A3－4－10中利用了动滑轮的是( )
图A3－4－10
2．如图A3－4－11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之间的关系正确的是( )
图A3－4－11
A．F1＝F2
B．F3＝F4
C．F1＝F3
D．F2＝F4
3．工厂为了搬运一个笨重的机器进车
( http: / / www.21cnjy.com )间，某工人设计了如图A3－4－12所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面)，其中最省力的是( )
图A3－4－12
知识点 滑轮组
4．使用如图A3－4－13所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是( )
图A3－4－13
5.如图A3－4－14所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是( )
图A3－4－14
图A3－4－15
6．把质量相等的A、B两物体挂在如图A3－4－15所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后( )
A．A上升
B．A下降
C．A、B均静止
D．无法判断
7．用如图A3－4－16所示的滑轮
( http: / / www.21cnjy.com )组牵引小车沿水平地面匀速前进，图中______滑轮是定滑轮，______滑轮是动滑轮。已知小车的重力G＝15
N，拉力大小F＝3
N，则物体与地面之间的摩擦力f＝____N。若小车在拉力作用下前进了5
m，则绳子被拉力F拉过________m。
图A3－4－16
8．如图A3－4－17所示，
( http: / / www.21cnjy.com )用甲、乙两滑轮组匀速向上提升重物，物重都是600
N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲＝______N，F乙＝______N。若将重物提高1
m，则甲滑轮组绳子的自由端移动的距离为________m，乙滑轮组绳子的自由端移动的距离为________m。
图A3－4－17
9．某人用100
N的力提起了350
N的重物，那么他可能使用了( )
A．一个定滑轮
B．一个动滑轮
C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
D．一个杠杆
10．如图A3－4－18所示，在
( http: / / www.21cnjy.com )竖直向上大小为10
N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2
m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )
图A3－4－18
A．20
N，0.4
m/s
B．20
N，0.1
m/s
C．5
N，0.4
m/s
D．5
N，0.1
m/s
11．如图A3－4－19所示，在水平
( http: / / www.21cnjy.com )拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧测力计示数为10
N，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是( )
图A3－4－19
A．F＝20
N，f＝20
N
B．F＝10
N，f＝20
N
C．F＝20
N，f＝10
N
D．F＝10
N，f＝10
N
12．使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。
(1)如图3－4－20甲所示，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮，这组导向轮属于__________(填“动滑轮”或“定滑轮”)。
图3－4－20
(2)如图乙所示，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了______________，从而在使用时更加省力。
1．如图A3－4－21所示，绳子的一
( http: / / www.21cnjy.com )端固定，另一端绕过一个重为G的油桶，在绳子的自由端用大小不变的水平拉力F，使油桶沿水平地面匀速滚动了一段距离
s，在此过程中拉力F做的功为( )
图A3－4－21
A．Fs
B．Gs
C．(G＋F)s
D．2Fs
2.如图A3－4－22甲所示，重为
( http: / / www.21cnjy.com )80
N的物体在大小为10
N、方向水平向左的拉力F1的作用下，在水平地面上以3
m/s的速度做匀速直线运动，滑轮质量、绳子质量和轴摩擦均不计。当撤去拉力F1，物体静止后，改用大小为30
N、方向水平向右的拉力F2拉物体向右运动10
m，如图乙所示。则( )
甲 乙
图A3－4－22
A．图乙中物体仍做匀速直线运动
B．拉力F1做功的功率为30
W
C．物体与地面之间的摩擦力为30
N
D．图乙中物体在水平方向所受的合力为10
N
3．肥胖可能会引发许多慢性疾病。某人
( http: / / www.21cnjy.com )用如图A3－4－23所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块(每块质量为10
kg)组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。(杆重、绳重、摩擦均不计，g取10
N/kg)
(1)拉力器上的滑轮均属于________(填“定”或“动”)滑轮。
(2)若该人的质量为85
kg，他一次最多能拉起________块金属块。
(3)当他选择6块金属块时，把拉杆
( http: / / www.21cnjy.com )向下拉动0.5
m，若累积拉动100次，拉力共做多少功？假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功，则消耗多少克脂肪？(已知1
g脂肪在体内完全氧化约释放37.5
kJ的能量)
图A3－4－23
教师详答
1．C
2．B [解析]
图甲中
( http: / / www.21cnjy.com )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，由于夹角越大，拉力越大，所以F2＞F1；图乙中是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F3＝F4＝G物。
3．C [解析]
滚动比滑动更省力，动滑轮可以省一半力。
4．D 5.C
6．B [解析]
B所在的
( http: / / www.21cnjy.com )滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。
7．甲 乙 9 15
[解析]
动滑轮由3股绳子承担，f＝3F＝9
N。若小车在拉力作用下前进了5
m，则绳子移动距离：s＝3×5
m＝15
m。
8．200 300 3 2
[解析]
甲滑轮组由3股绳子承担总重，乙滑轮组由2股绳子承担总重。
9．D [解析]
一个定滑轮和一
( http: / / www.21cnjy.com )个动滑轮组成的滑轮组最多有3股绳子承担物重，因此如果用此滑轮组，100
N的拉力最多能拉起300
N的重物。
10．D [解析]
注意此时拉力F是物体重力的2倍，滑轮移动速度是物体上升速度的。
11．C [解析]
同一根绳子上的
( http: / / www.21cnjy.com )力相等，物块A匀速滑动，可知A受10
N的拉力和10
N的摩擦力，而F等于左边两股绳子的力之和，为20
N。
12．(1)定滑轮 (2)减小阻力臂
[拓展培优]
1．D [解析]
由图可以看出，油桶相当于动滑轮，油桶移动距离s，绳子自由端移动距离2s，由功的公式可以计算拉力所做的功：W＝2Fs。
2．D [解析]
在图甲中，物体在水
( http: / / www.21cnjy.com )平方向受向左的绳的拉力2F1和水平向右的滑动摩擦力f的作用，做匀速直线运动而处于平衡状态，由平衡条件得f＝2F1＝2×10
N＝20
N，故C错误。拉力F1的功率：P1＝F1v＝10
N×2×3
m/s＝60
W，故B错误。在图乙中，物体在水平方向上受水平向右的拉力F2＝30
N和水平向左的滑动摩擦力f＝20
N，物体所受的合力：F合＝F2－f＝30
N－20
N＝10
N，不为零，不受平衡力作用，物体不做匀速直线运动，而做加速运动，故A错误，D正确。
3．(1)定 (2)8
(3)由平衡条件可知，拉力F＝mg＝60
kg×10
N/kg＝600
N，
拉力共做功：W＝Fsn＝600
N×0.5
m×100＝3×104
J，
消耗脂肪的质量：m脂肪＝＝8
g。
[解析]
(1)由图可知，滑轮均静止不动，故所有的滑轮都是定滑轮。
(2)该人的质量为85
kg，他的体重：G＝mg＝85
kg×10
N/kg＝850
N；
每块金属块的重力：G金属块＝10
kg×10
N/kg＝100
N；
＝＝8.5，则他一次最多能拉起8块金属块。
