第十二章 《简单机械》达标检测
时间：45分钟 满分：100分
一．选择题（共14小题，共56分）
1．（2018?长宁区二模）如图所示的杠杆，作用在杠杆上的力F所对应的力臂最长的是（ ）
A．B．C． D．
2．（2018?湘西州）如图所示，大熊和小熊坐跷跷板。如果它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．大熊和小熊的重力相等B．大熊和小熊到支点的距离相等
C．他们各自的重力与各自的力臂的乘积相等D．以上说法都正确
3．（2018?黑龙江）如图所示的简单机械中一定费力的是（ ）
A．起瓶器 B．撬棒 C．羊角锤 D．钓鱼竿
4．（2018?广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大
5．（2018?长春）悬挂重物G的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置。若力施加在A点，最小的力为FA；若力施加在B点或C点，最小的力分别为FB、FC，且AB=BO=OC．下列判断正确的是（ ）
A．FA＞G B．FB=G C．FC＜G D．FB＞FC
6．如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m/s，拉绳的力F是9N．由此可知（ ）
A．物重是27N，物体的速度是0.4m/s
B．物重是18N，物体的速度是0.6m/s
C．物体受到的摩擦力是27N，物体的速度是0.4m/s
D．物体受到的摩擦力是18N，物体的速度是0.6m/s
7．（2018?静安区二模）如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A，不考虑摩擦，三个力的大小关系是（ ）
A．F1＜F2＜F3 B．F1=F2=F3 C．F1＞F2＞F3 D．F2＞F1=F3
8．（2018?广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（ ）
A． B． C． D．
9．（2018?聊城）人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（ ）
A．大于5kg B．大于49N C．小于49N D．等于49N
10．（2018?宜昌）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高
11．（2018?攀枝花）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同B．力F1和F2做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
12．（2018?福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大
13．（2018?广安）如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%
14．（2018?南岗区校级模拟）同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，下列说法正确的是（ ）（每个钩码重相同，每个滑轮重相同）
A．实验的原理是二力平衡条件
B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表
C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高
D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高
二．填空题（共6小题，共13分）
15．（2018?新吴区模拟）如图是同学们常用的燕尾夹，AB=BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把______点看作支点，此时夹子可近似看作_______杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。
16．（2018?南开区二模）利用如图所示的滑轮组提起一个重为2400N的物体，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力F=______；如果用这个滑轮组达到更加省力的效果，就要改变绳子的绕线方法，则此时拉力F=______。
17．（2018?中山市校级一模）如图，A物重100N，在力F的作用下，以5m/s的速度在水平面上匀速向右运动，此时弹簧秤的示数为10N，则A物体受到的摩擦力是______N；拉力F为______N；拉力在10s内所做的功为______J．（忽略绳重、滑轮重和摩擦）
18．（2018?枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲______η乙；若FA=FB，则GA______GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）
19．（2018?寿光市校级一模）如图所示，小明用动滑轮把90N的重物匀速提升4m，所用的拉力是60N，则小明做的有用功是______J，动滑轮的机械效率是______。
20．（2018?德阳）如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是______%，物体所受摩擦力是______N．（取g=10N/kg）
三．作图题（共2小题，共6分）
21．（2018?辽阳）甲是一款水管扳手钳，用它夹水管时，AOB部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙所示。请在乙图中画出：
（1）阻力F2的力臂L2；
（2）杠杆平衡时，作用在B点的最小动力F1及其力臂L1．
22．（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
四．实验探究题（共2小题，共7分）
23．（2018?武汉）如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。
（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆______（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来应向______（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止。
（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂______个质量均为50g的钩码。
（3）将杠杆的支点移到如图丙所示的位置，为了杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。
24．（2018?泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上______拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：
（1）物体提升的高度是______cm，拉力是______N，该滑轮组的机械效率η=______；
（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五．计算题（共2小题，共24分）
25．（2018?安徽）图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。我们可将图a简化成如图b所示的杠杆。不计自重。若铅球质量m=3kg，OA=0.03m，OB=0.30m，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小（g取10N/kg）。
26．（2018?南充）如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）
（1）求工人放绳的速度。
（2）求滑轮组的效率η1
（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。
第十二章 《简单机械》达标检测
时间：45分钟 满分：100分
一．选择题（共14小题，共56分）
1．（2018?长宁区二模）如图所示的杠杆，作用在杠杆上的力F所对应的力臂最长的是（ ）
A．B．C． D．
【答案】C
【解析】设每一小格长度为L，A中F所对应的力臂3L；B中F所对应的力臂0；C中F所对应的力臂4L；D中F所对应的力臂4L×sin45°=4L×=2L．故CF所对应的力臂最长。故选C。
2．（2018?湘西州）如图所示，大熊和小熊坐跷跷板。如果它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．大熊和小熊的重力相等B．大熊和小熊到支点的距离相等
C．他们各自的重力与各自的力臂的乘积相等D．以上说法都正确
【答案】C
【解析】A、由图可知，大熊重力应大于小熊的重力，故A错误；BCD、由题知，它们脚不着地，跷跷板在水平位置保持平衡，由杠杆的平衡条件知，它们各自的重力与各自的力臂的乘积相等，故C正确；熊对跷跷板压力大小等于各自的重力，所以大熊的力臂小于小熊的力臂，即它们到支点的距离不相等，故B错误；综上所述D错误。故选C。
3．（2018?黑龙江）如图所示的简单机械中一定费力的是（ ）
A．起瓶器 B．撬棒 C．羊角锤 D．钓鱼竿
【答案】D
【解析】A、起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；B．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误；C、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D正确。故选D。
4．（2018?广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大
【答案】C
【解析】将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。故选C。
5．（2018?长春）悬挂重物G的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置。若力施加在A点，最小的力为FA；若力施加在B点或C点，最小的力分别为FB、FC，且AB=BO=OC．下列判断正确的是（ ）
A．FA＞G B．FB=G C．FC＜G D．FB＞FC
【答案】C
【解析】在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力最小；若力施加在A点，当OA为动力臂时，动力最小为FA；若力施加在B点，当OB为力臂时动力最小，为FB；C若力施加在C点，当OC为力臂时，最小的力为FC，从支点做阻力的力臂OB'，如图所示：
；
阻力和阻力臂的乘积不变；由图可知：FA的力臂AO＞OB'，根据杠杆的平衡条件可知，FA＜G，故A错误；FB的力臂BO＞OB'，根据杠杆的平衡条件可知，FB＜G，故B错误；FC的力臂CO＞OB'，根据杠杆的平衡条件可知，FC＜G，故C正确；
FB的力臂BO=OC，根据杠杆的平衡条件可知，FB=FC，故D错误；故选C。
6．如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m/s，拉绳的力F是9N．由此可知（ ）
A．物重是27N，物体的速度是0.4m/s
B．物重是18N，物体的速度是0.6m/s
C．物体受到的摩擦力是27N，物体的速度是0.4m/s
D．物体受到的摩擦力是18N，物体的速度是0.6m/s
【答案】C
【解析】本题滑轮组做功是克服摩擦力做功，有3段绳子承担拉力，因此物体受到的摩擦力是f=3×9N=27N；物体移动的速度：v==0.4m/s。故选C。
7．（2018?静安区二模）如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A，不考虑摩擦，三个力的大小关系是（ ）
A．F1＜F2＜F3 B．F1=F2=F3 C．F1＞F2＞F3 D．F2＞F1=F3
【答案】B
【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故B符合题意。故选B。
8．（2018?广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】由题知，不计摩擦和动滑轮、杠杆重，A、使用的是动滑轮，F=G；B、使用的是滑轮组，n=3，F=G；C、使用的是定滑轮，F=G；D、设杠杆的长度为L，则动力臂为L，阻力臂为，则FL=G×，F=。故由以上计算可知B最省力。故选B。
9．（2018?聊城）人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（ ）
A．大于5kg B．大于49N C．小于49N D．等于49N
【答案】B
【解析】A、力的单位是N，质量的单位是kg，题目是求力的大小，不能用kg左单位，故A错误；BCD、由图知，物体的重力为G=mg=5kg×9.8N/kg=49N；肱二头肌的拉力为动力，物体对手的压力为阻力，支点在肘，如图所示：
所以动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2,因为L1＜L2,所以F1＞F2,即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N．故B正确，CD错误。故选B。
10．（2018?宜昌）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高
【答案】B
【解析】A、机械效率是有用功与总功的比值，由于总功的多少不确定，所以无法判断有用功与总功比值的大小，即机械做的有用功越多，其机械效率不一定高，故A错误；B、起重机提起的货物越重，所做的额外功基本不变，有用功在总功中所占的比重越大，所以它的机械效率越大，故B正确；C、机械效率越高，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功越少，故C错误；D、使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率没有关系，故D错误。故选B。
11．（2018?攀枝花）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同B．力F1和F2做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【答案】D
【解析】由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲=3h，s乙=4h；甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总=F1?3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2?4h，
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；已知时间相同，由公式P=知，P甲总＜P乙总．故A错误；CD、已知F1=F2，所以省力情况相同，故C错误；甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲====，乙滑轮组中有2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙=，所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。故选D。
12．（2018?福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大
【答案】D
【解析】AB、由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，故A、B错误；CD、不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：η==，额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误、D正确。故选D。
13．（2018?广安）如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%
【答案】A
【解析】（1）拉力F做的功：W总=Fs=150N×3m=450J；有用功：W有用=Gh=500N×0.6m=300J，额外功：W额=W总﹣W有用=450J﹣300J=150J，由W额=fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f===50N，故A正确、C错；（2）拉力的功率：P===75W，故B错；（3）斜面的机械效率：η==×100%≈66.7%，故D错。故选A。
14．（2018?南岗区校级模拟）同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，下列说法正确的是（ ）（每个钩码重相同，每个滑轮重相同）
A．实验的原理是二力平衡条件
B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表
C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高
D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高
【答案】C
【解析】A、测机械效率的原理是：η=，故A错误；B、要测量滑轮组的机械效率，需要测量物重、拉力，物体上升高度、绳子拉下长度，所以需要的测量仪器是弹簧测力计和刻度尺，不需要停表。故B错误；C、当钩码个数相同，提升相同高度时，做的有用功相同。由于乙中动滑轮个数多，克服动滑轮重力所做的额外功多，故乙的机械效率低。故C正确；D、由据η====可知，机械效率决定于物重和动滑轮重，与物体上升高度无关。故D错误。故选C。
二．填空题（共6小题，共13分）
15．（2018?新吴区模拟）如图是同学们常用的燕尾夹，AB=BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把______点看作支点，此时夹子可近似看作_______杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。
【答案】B；等臂。
【解析】当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点；由于AB=BC，故动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆。
16．（2018?南开区二模）利用如图所示的滑轮组提起一个重为2400N的物体，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力F=______；如果用这个滑轮组达到更加省力的效果，就要改变绳子的绕线方法，则此时拉力F=______。
【答案】600N；480N。
【解析】（1）由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数为4，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力：F=G=×2400N=600N；（2）要使这个滑轮组达到更加省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次经过上面的定滑轮、下面的动滑轮﹣﹣﹣，如图所示：
；
此时承担物重的绳子段数为5，此时拉力：F′=G=×2400N=480N。
17．（2018?中山市校级一模）如图，A物重100N，在力F的作用下，以5m/s的速度在水平面上匀速向右运动，此时弹簧秤的示数为10N，则A物体受到的摩擦力是______N；拉力F为______N；拉力在10s内所做的功为______J．（忽略绳重、滑轮重和摩擦）
【答案】10；20；500。
【解析】读图可知，这是一只特殊用法的动滑轮，A受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数，为10N；拉力等于摩擦力的2倍，为20N；由图可知，物体移动的速度为5m/s，则拉力F移动的速度为其二分之一，即2.5m/s，故拉力F移动的距离：s=vt=2.5m/s×10s=25m,拉力F做的功为W=Fs=20N×25m=500J。
18．（2018?枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲______η乙；若FA=FB，则GA______GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】＞；＜。
【解析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，由F=（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动，则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。
19．（2018?寿光市校级一模）如图所示，小明用动滑轮把90N的重物匀速提升4m，所用的拉力是60N，则小明做的有用功是______J，动滑轮的机械效率是______。
【答案】360；75%。
【解析】（1）提起物体所做的有用功：W有用=Gh=90N×4m=360J；（2）由图可知，动滑轮有两段绳子承担物体重，s=2h=2×4m=8m，提起物体所做的总功：W总=Fs=60N×8m=480J，动滑轮的机械效率：η=×100%=×100%=75%。
20．（2018?德阳）如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是______%，物体所受摩擦力是______N．（取g=10N/kg）
【答案】60；40。
【解析】（1）有用功：W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J；
拉力做的总功：W总=Fs=100N×2m=200J；
斜面的机械效率：η==×100%=60%；
（2）额外功：W额=W总﹣W有=200J﹣120J=80J，
由W额=fs可得，物体所受的摩擦力：f===40N。
三．作图题（共2小题，共6分）
21．（2018?辽阳）甲是一款水管扳手钳，用它夹水管时，AOB部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙所示。请在乙图中画出：
（1）阻力F2的力臂L2；
（2）杠杆平衡时，作用在B点的最小动力F1及其力臂L1．
【答案】
【解析】（1）由题知，O点为支点，从O点作F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂L2。（2）若动力作用在B点，以OB为动力臂是最长的力臂，此时力最小，则连接OB为最长力臂L1，再过B点做OB的垂线，即动力F1的作用线，以O为支点，F1、F2作用效果相反，F2使杠杆顺时针转动，则F1使杠杆逆时针转动，F1的方向向上，如图所示：
22．（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
【答案】
【解析】从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
。
四．实验探究题（共2小题，共7分）
23．（2018?武汉）如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。
（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆______（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来应向______（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止。
（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂______个质量均为50g的钩码。
（3）将杠杆的支点移到如图丙所示的位置，为了杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。
【答案】（1）达到；右；（2）3；（3）如下图。
【解析】（1）杠杆保持静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡；由图中，杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆平衡；（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为，F1l1=F2l2，所以，2G×3L=nG×2L，
所以，n=3，所以在B处挂3个钩码。（3）为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，动力臂为最长，如图所示：
24．（2018?泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上______拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：
（1）物体提升的高度是______cm，拉力是______N，该滑轮组的机械效率η=______；
（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）5.0； 2；75%；（2）变小。
【解析】（1）测力计B位置匀速提升到B'位置，测力计上升的高度为：s=15.0cm；由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，则物体上的高度为：h=s=×15.0cm=5.0cm；由图可知，测力计的示数为2N；该动滑轮的机械效率：η====75%；
（3）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，此时有用功不变，克服动滑轮重力所做的额外功变大，故机械效率变小。
五．计算题（共2小题，共24分）
25．（2018?安徽）图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。我们可将图a简化成如图b所示的杠杆。不计自重。若铅球质量m=3kg，OA=0.03m，OB=0.30m，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小（g取10N/kg）。
【答案】肱二头肌对前臂产生的拉力F1为300N。
【解析】由图可知，支点是O点，肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力，3kg铅球的重力即为阻力F2，则阻力：F2=G=mg=3kg×10N/kg=30N，由图知，L1=OA=0.03m，L2=OB=0.30m，
根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，即：F1×0.03m=30N×0.30m，解得F1=300N。
答：肱二头肌对前臂产生的拉力F1为300N。
26．（2018?南充）如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）
（1）求工人放绳的速度。
（2）求滑轮组的效率η1
（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。
【答案】（1）工人放绳的速度为4m/s。（2）滑轮组的效率η1为80%；（3）求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。
【解析】（1）物体下降速度为：v===1m/s；
因为有4段绳子，所以绳子上升的速度为：v绳=4v物=4×1m/s=4m/s；
（2）因为有4段绳子，所以绳子运动距离s=4h=4×3m=12m；
放绳子的有用功：W有用=Gh=160N×3m=480J；
放绳子的总功：W总=Fs=50N×12m=600J；
滑轮组的效率：η1=×100%=×100%=80%；
（3）物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由F=（G动+G）可得，动滑轮重力：G动=4F﹣G=4×50N﹣160N=40N；
已知η1：η2=4：3，
则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为：η2=η1=×80%=60%；
物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，
则此时滑轮组的机械效率：η2====60%，
解得F拉物=60N；
完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，
由力的平衡条件可得：4F绳=F拉物+G动，
则人对绳子的拉力：F绳=（F拉物+G动）=（60N+40N）=25N，
对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，
则人受到竖直向上的支持力：F支=G人+F绳=500N+25N=525N。
因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N。
答：（1）工人放绳的速度为4m/s。（2）滑轮组的效率η1为80%；（3）求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。
第十二章 简单机械
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.杠杆
★★★
1.知道杠杆的分类、杠杆平衡条件及杠杆的一些应用。
2.了解定滑轮和动滑轮、滑轮组的特点。
3.会使用简单机械改变力的大小和方向。
4.知道有用功、额外功和总功的含义以及三者之间的关系。
5.理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
本章常考内容有：杠杆平衡条件，力、力臂，计算滑轮省力情况，斜面的有用功、机械效率、牵引力做的功，计算有用功和功率(利用P＝Fv计算F) 机械效率、功、公式P＝Fv应用，2018年仍然考功、功率计算、实验题，或与机械、压强、浮力综合计算，杠杆平衡条件及运用和滑轮组力、距离、效率，分值约8分。
2.滑轮
★★★★
3.机械效率
★★★★
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
知识点二： 滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
省力杠杆
特点
不能省力但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1＝F2
s＝h
F1＝F2
s＝2h
n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
知识点三： 斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η＜1
η＝
η＜1
η＝
η＜1
η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
易错点1 对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
典例1：（2018?峨眉山市二模）关于杠杆，下列说法中正确的是（ ）
A．杠杆一定是一根直的硬棒
B．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置
C．力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上
D．作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【错解】选D，理由：作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【析错】杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的；从力的大小来分类，有省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆；作用在杠杆上的两个力可以在支点的同侧，也可以在异侧；省力杠杆一定费距离，费力杠杆一定省距离，等臂杠杆既不省力也不省距离。 【正解】选C，理由：A、杠杆的形状不是固定的，例如滑轮、剪刀、筷子等都是杠杆，该选项说法不正确；B、支点指杠杆在转动过程中固定不变的点，不一定在杠杆的中间位置，该选项说法不正确；C、只有杠杆在水平位置平衡时，力臂才在杠杆上，该选项说法正确；D、当支点位于一侧时，动力和阻力的方向相反，当支点位于中间时，动力和阻力方向相同，该选项说法不正确。故选C。
易错点2 动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
典例2：（2018?沂水县二模）重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中（ ）
A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变
【错解】选B，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置,阻力臂逐渐变小。
【析错】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。
【正解】选C，理由：（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错；（2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，故D错误，C正确；故选C。
易错点3 使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
典例3：（2018?苏州模拟）如图所示，吊篮重400N，动滑轮的总重为50N，定滑轮重40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时，人需用力（ ）
A．218?N B．220?N C．210?N D．236?N
【错解】无答案，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡．则人的拉力
．
【析错】此题可用整体法来进行分析，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体，当吊篮不动时，整个系统处于平衡状态，那么5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和。可据此求解。
【正解】 C，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力。故选C。
易错点4 误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
典例4：（2018?东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做功快的机械，机械效率一定高
【错解】选B，理由：做功多的机械功率一定大。
【析错】（1）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于100%；（2）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快。
【正解】选C，理由：A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故A错误；B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。故选C。
易错点5 误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
典例5：（2018?武昌区一模）在斜面上匀速拉一个重4.5N的物体到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m。下列说法正确的（ ）
A．提升物体做的有用功是2.16J
B．斜面的机械效率是62.5%
C．物体受到的滑动摩擦力是1.8N
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
【错解】选C，理由：物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力。
【析错】（1）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（2）已知拉力的大小和拉力移动的距离（斜面长），根据公式W=Fs可求拉力对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）额外功等于总功与有用功之差，利用W=fs求摩擦力；（4）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，据此分析。
【正解】选B, 理由：已知物重G=4.5N，拉力F=1.8N，斜面长s=1.2m，高h=0.3m，A、提升物体做的有用功为：W有用=Gh=4.5N×0.3m=1.35J，故A错误；B、拉力F做的总功为：W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J；斜面的机械效率：，故B正确；C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有用=2.16J-1.35J=0.81J，由W额=fs可得物体受到的滑动摩擦力：，故C错误；D、当斜面的倾斜程度变大，斜面高不变时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，则斜面的机械效率变大，故D错。故选B。
易错点6 误认为同一机械的机械效率始终不变。
典例6：关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ）
A．额外功越大，机械效率一定越小 B．功率越大，机械效率一定越大 C．提升的物体越重，机械效率越大 D．同一机械的机械效率是恒定不变的
【错解】选D，理由：同一机械的机械效率始终不变。
【析错】（4）同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【正解】选C，理由： A．由可知，机械效率大小取决于有用功与总功的比值，不是由额外功决定的，故A错误；B．功率越大，表示做功越快，机械效率表示机械性能的好坏，机械效率与功率之间没有直接联系，故B错误；C．同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越大，C正确，D错误；故选C；
知识点一：杠杆分类
典例1：（2018?齐齐哈尔）如图所示的用具，在正常使用的过程中，属于费力杠杆的是（ ）
A． B． C． D．
【考查方向】杠杆的分类．
【名师点睛】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
典例2：（2018?贵阳）人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法正确的是（ ）
A．筷子可以省距离 B．所有剪刀都一定省力
C．定滑轮可以省力 D．撬棒越短一定越省力
【考查方向】杠杆的分类．
【名师点睛】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。从而判断选项正误。
知识点二：杠杆力臂作图
典例3：（2018?广东）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，请在图中画出杠杆OA的动力臂L。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】已知支点和动力的方向，过支点作力的作用线的垂线段（即力臂）。
典例4：（2018?咸宁）过去农村用的舂米工具是一个杠杆，如图所示是它的结构示意图。O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下打击稻谷。请在图中画出动力F1的力臂和石球所受重力G的示意图。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】（1）做重力的示意图，首先找出重心，然后用一条带箭头的线段表示重力，重力的方向是竖直向下的；最后标出重力G；（2）力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点；②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线；③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
知识点三：探究杠杆的平衡条件
典例5：（2018?黄冈）用如图所示的器材保究杠杆的平衡条件。 （1）实验前调节杠杆上的____________，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，这是为了____________。 （2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，下列做法正确且合理的是____________。 A．只把右侧钩码向右移???????????????B．只把左侧钩码向左移 C．把左右两侧钩码同时向左移动???????D．把左右两侧钩码同时向右移动 （3）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1L1=F2L2，此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。据此，如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆的平衡条件是什么呢？请你提出猜想：____________（用公式表达）。
【考查方向】探究杠杆的平衡条件实验．
【名师点睛】（1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；（2）为了使杠杆平衡，同时调节两侧使杠杆尽快平衡；（3）无论两侧挂几组钩码，每一组都有自己的力与力臂，因此，求出每一个力与相应力臂的乘积，再相加，就是整个这一侧的结果，同样表示出另一侧，看两者是否平衡。
知识点四：测滑轮组的机械效率
典例6：（2018?绵阳）某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有： （i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置 （ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s； （iii）记录实验数据填入表格中（表格略）； （iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验； （v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率； （vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素 回答以下问题： （1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是___________。 （2）滑轮组机械效率的计算公式是η=___________（用直接测得的物理量符号表示）。 （3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有___________（填序号，可能不止一项正确）。 A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小 B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大 C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同 D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同 E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大 F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
根据滑轮组的机械效率公式分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式；（3）滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力，以及摩擦力的大小有关，在有用功不变的情况下，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。
第十二章 简单机械
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.杠杆
★★★
1.知道杠杆的分类、杠杆平衡条件及杠杆的一些应用。
2.了解定滑轮和动滑轮、滑轮组的特点。
3.会使用简单机械改变力的大小和方向。
4.知道有用功、额外功和总功的含义以及三者之间的关系。
5.理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
本章常考内容有：杠杆平衡条件，力、力臂，计算滑轮省力情况，斜面的有用功、机械效率、牵引力做的功，计算有用功和功率(利用P＝Fv计算F) 机械效率、功、公式P＝Fv应用，2018年仍然考功、功率计算、实验题，或与机械、压强、浮力综合计算，杠杆平衡条件及运用和滑轮组力、距离、效率，分值约8分。
2.滑轮
★★★★
3.机械效率
★★★★
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
知识点二： 滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
省力杠杆
特点
不能省力但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1＝F2
s＝h
F1＝F2
s＝2h
n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
知识点三： 斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η＜1
η＝
η＜1
η＝
η＜1
η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
易错点1 对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
典例1：（2018?峨眉山市二模）关于杠杆，下列说法中正确的是（ ）
A．杠杆一定是一根直的硬棒
B．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置
C．力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上
D．作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【错解】选D，理由：作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反
【析错】杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的；从力的大小来分类，有省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆；作用在杠杆上的两个力可以在支点的同侧，也可以在异侧；省力杠杆一定费距离，费力杠杆一定省距离，等臂杠杆既不省力也不省距离。 【正解】选C，理由：A、杠杆的形状不是固定的，例如滑轮、剪刀、筷子等都是杠杆，该选项说法不正确；B、支点指杠杆在转动过程中固定不变的点，不一定在杠杆的中间位置，该选项说法不正确；C、只有杠杆在水平位置平衡时，力臂才在杠杆上，该选项说法正确；D、当支点位于一侧时，动力和阻力的方向相反，当支点位于中间时，动力和阻力方向相同，该选项说法不正确。故选C。
易错点2 动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
典例2：（2018?沂水县二模）重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中（ ）
A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变
【错解】选B，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置,阻力臂逐渐变小。
【析错】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。
【正解】选C，理由：（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错；（2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，故D错误，C正确；故选C。
易错点3 使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
典例3：（2018?苏州模拟）如图所示，吊篮重400N，动滑轮的总重为50N，定滑轮重40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时，人需用力（ ）
A．218?N B．220?N C．210?N D．236?N
【错解】无答案，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡．则人的拉力
．
【析错】此题可用整体法来进行分析，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体，当吊篮不动时，整个系统处于平衡状态，那么5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和。可据此求解。
【正解】 C，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力。故选C。
易错点4 误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
典例4：（2018?东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做功快的机械，机械效率一定高
【错解】选B，理由：做功多的机械功率一定大。
【析错】（1）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于100%；（2）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快。
【正解】选C，理由：A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故A错误；B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。故选C。
易错点5 误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
典例5：（2018?武昌区一模）在斜面上匀速拉一个重4.5N的物体到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m。下列说法正确的（ ）
A．提升物体做的有用功是2.16J
B．斜面的机械效率是62.5%
C．物体受到的滑动摩擦力是1.8N
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
【错解】选C，理由：物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力。
【析错】（1）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（2）已知拉力的大小和拉力移动的距离（斜面长），根据公式W=Fs可求拉力对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）额外功等于总功与有用功之差，利用W=fs求摩擦力；（4）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，据此分析。
【正解】选B, 理由：已知物重G=4.5N，拉力F=1.8N，斜面长s=1.2m，高h=0.3m，A、提升物体做的有用功为：W有用=Gh=4.5N×0.3m=1.35J，故A错误；B、拉力F做的总功为：W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J；斜面的机械效率：，故B正确；C、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有用=2.16J-1.35J=0.81J，由W额=fs可得物体受到的滑动摩擦力：，故C错误；D、当斜面的倾斜程度变大，斜面高不变时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，则斜面的机械效率变大，故D错。故选B。
易错点6 误认为同一机械的机械效率始终不变。
典例6：关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ）
A．额外功越大，机械效率一定越小 B．功率越大，机械效率一定越大 C．提升的物体越重，机械效率越大 D．同一机械的机械效率是恒定不变的
【错解】选D，理由：同一机械的机械效率始终不变。
【析错】（4）同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【正解】选C，理由： A．由可知，机械效率大小取决于有用功与总功的比值，不是由额外功决定的，故A错误；B．功率越大，表示做功越快，机械效率表示机械性能的好坏，机械效率与功率之间没有直接联系，故B错误；C．同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越大，C正确，D错误；故选C；
知识点一：杠杆分类
典例1：（2018?齐齐哈尔）如图所示的用具，在正常使用的过程中，属于费力杠杆的是（ ）
A． B． C． D．
【考查方向】杠杆的分类．
【名师点睛】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【答案】C
【解析】A、图示剪刀，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、图示剪刀，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选C。 典例2：（2018?贵阳）人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法正确的是（ ）
A．筷子可以省距离 B．所有剪刀都一定省力
C．定滑轮可以省力 D．撬棒越短一定越省力
【考查方向】杠杆的分类．
【名师点睛】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。从而判断选项正误。
【答案】A
【解析】A、用筷子夹菜时，动力臂小于阻力臂，所以是一个费力杠杆，费力但省距离，故A正确；B、剪铁皮用的剪刀，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；理发用的剪刀，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆； 所以，剪刀有省力的，也有费力的，故B错误；C、定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力，故C错误；D、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在其它条件不变时，省力的多少取决于动力臂的长短，撬棒越短动力臂越小，越费力，故D错误。故选A。
知识点二：杠杆力臂作图
典例3：（2018?广东）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，请在图中画出杠杆OA的动力臂L。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】已知支点和动力的方向，过支点作力的作用线的垂线段（即力臂）。
【答案】
【解析】由图知，杠杆所受动力作用在A端，动力的方向向上，过支点O作动力作用线的垂线段，即为杠杆OA的动力臂L．如图所示：
典例4：（2018?咸宁）过去农村用的舂米工具是一个杠杆，如图所示是它的结构示意图。O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下打击稻谷。请在图中画出动力F1的力臂和石球所受重力G的示意图。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】（1）做重力的示意图，首先找出重心，然后用一条带箭头的线段表示重力，重力的方向是竖直向下的；最后标出重力G；（2）力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点；②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线；③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
【答案】
【解析】（1）石球的重心在球心，过重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，在线段的末端标上箭头和符号G，即为石球所受重力的示意图； （2）从支点O向力F的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是F的力臂L．如图所示：
知识点三：探究杠杆的平衡条件
典例5：（2018?黄冈）用如图所示的器材保究杠杆的平衡条件。 （1）实验前调节杠杆上的____________，使杠杆在不挂钩码时，保持水平静止，这是为了____________。 （2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，下列做法正确且合理的是____________。 A．只把右侧钩码向右移???????????????B．只把左侧钩码向左移 C．把左右两侧钩码同时向左移动???????D．把左右两侧钩码同时向右移动 （3）杠杆在两个力的作用下平衡时，F1L1=F2L2，此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。据此，如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用，杠杆的平衡条件是什么呢？请你提出猜想：____________（用公式表达）。
【考查方向】探究杠杆的平衡条件实验．
【名师点睛】（1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；（2）为了使杠杆平衡，同时调节两侧使杠杆尽快平衡；（3）无论两侧挂几组钩码，每一组都有自己的力与力臂，因此，求出每一个力与相应力臂的乘积，再相加，就是整个这一侧的结果，同样表示出另一侧，看两者是否平衡。
【答案】（1）平衡螺母 便于测量力臂 （2） D （3）F1L1+F2L2=F3L3
【解析】（1）杠杆重心左移，应将（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码，为了使杠杆尽快平衡，同时调节两侧钩码，使杠杆尽快平衡下列做法正确且合理的是D；（3）根据杠杆平衡条件可知，杠杆的动力动力臂乘积之和，F1L1+F2L2；杠杆阻力与阻力臂的乘积F1L1，杠杆平衡时左侧等于右侧，故杠杆的平衡条件提出的猜想F3L3+F2L2=F1L1。
知识点四：测滑轮组的机械效率
典例6：（2018?绵阳）某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有： （i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置 （ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s； （iii）记录实验数据填入表格中（表格略）； （iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验； （v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率； （vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素 回答以下问题： （1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是___________。 （2）滑轮组机械效率的计算公式是η=___________（用直接测得的物理量符号表示）。 （3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有___________（填序号，可能不止一项正确）。 A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小 B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大 C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同 D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同 E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大 F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
【考查方向】滑轮（组）机械效率的测量实验．
【名师点睛】（1）（2）滑轮组是用绳子把定滑轮和动滑轮组装而成的机械装置，根据滑轮组的机械效率公式分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式；（3）滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力，以及摩擦力的大小有关，在有用功不变的情况下，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。
【答案】（1）刻度尺；（2）；（3）ADE。
【解析】（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺； （2）由滑轮组的图上可知，n=3滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs， （3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。故选ADE。
