3.4 简单机械（1）（解析版）

3.4简单机械（1）

学习目录

目录

模块一知识网络....................................................................................................................................1

模块二知识掌握....................................................................................................................................2

知识点一、杠杆..............................................................................................................................2

知识点二、滑轮.............................................................................................................................7

【巩固提高】........................................................................................................................................13

知识重点

模块一知识网络

第1页共26页

模块二知识掌握

知识点一、杠杆

定义在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆

五个要素支点:使杠杆绕着转动的固定点

动力:使杠杆转动的力动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离

阻力:阻碍杠杆转动的力阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离

杠杆平衡指杠杆保持静止状态或匀速转动状态，我们在做研究杠杆的平衡条件的实

验时，是指杠杆的处于水平位置平衡。

文字公式：动力×动力臂=阻力×阻力臂，符号公式：F1×L1=F2×L2

分类a.L1＞L2时，叫省力杠杆，其特点是省了力,但费了距离。如开开瓶器、

铡刀、老虎钳、道钉撬等

b.L1＜L2时，叫费力杠杆，其特点是费了力,但省了距离。如钓鱼竿、

筷子、镊子、缝纫机脚踏板等。

c.L1=L2时，叫等臂杠杆，其特点是不省力也不费力，不省距离也不费距离。

如天平、定滑轮等

实际应用的杠杆形状是各异的，可以是直的，也可以是曲的

[例题1]如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2是力F2的力臂，请

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在图中作出F1的力臂L1和力F2。

解：做力Fl的延长线，过支点O做力F1作用线的垂线段L1，则线段L1为力F1的力臂；

过力臂L2末端，作垂直于L2直线，与杠杆OA的交点为力F2作用点，方向斜向右上方，

如图所示：

[例题2]（2023•舟山一模）如图所示筷子盒在A处施加向下的力时，筷子会从出口滚出。忽略筷

子的压力，以下能正确表示按下A处时杠杆示意图的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：A处施加的动力的方向是向下的，支点在杠杆的最左侧，所以阻力的方向是向上的，

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根据四个选项可知，A中图正确。

故选：A。

[例题3]（2023•乐清市模拟）为拔除外来入侵物种“一枝黄花”，小明自制轻质拔草器，如图甲所

示。用该装置拔除同一植株，若l1＞l2＞l3＝l4，下列操作中最省力的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：用该装置拔除同一植株，则阻力为F阻相同，根据杠杆的平衡条件分别得出A、B、

C中动力的大小为：

F阻l1＝FAL，F阻l2＝FBL，F阻l3＝FCL，

因l1＞l2＞l3，则FA＞FB＞FC，

D选项中因动力的方向是竖直，则力臂小于L，即：L′＜L，

则根据杠杆的平衡条件可得：F阻l3＝FDL′，

因l3＝l4，则：FD＞FC，

所以，操作中最省力的是C。

故选：C。

[例题4]（2023•湖州模拟）即将放寒假，某同学利用拉杆箱将学校里的物品运回家里。他所用的拉

杆箱示意图如图所示。装有物品的拉杆箱整体可视为杠杆，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使拉杆箱保持静止。下列说法中正确的是（）

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A．其他条件不变，仅伸长拉杆的长度，拉力F增大

B．其他条件不变，拉力F的方向沿顺时针改变20°，拉力F减小

C．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大

D．使拉力F的方向沿顺时针改变40°，通过调节拉力大小，不能使拉杆箱保持静止

【解答】解：A、由图知，O为支点，反向延长力F的作用线，由O点做F作用线的垂线，垂线

段长为其力臂L，如下图所示：

；

其它条件不变时，仅伸长拉杆的长度，由图可知，动力臂会变大，在阻力、阻力臂不变时，动力

臂变大，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”可知，拉力F减小，故A错误；

B、其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变20°，动力臂会变小，在阻力、阻力臂不变

时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，拉力F增大，故B错误；

C、箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力不变，阻力臂变小，动力臂不变，根据杠杆的

平衡条件可知，拉力F减小，故C错误；

D、使拉力F的方向沿顺时针改变40°，此时拉力方向向下，阻力方向不变，仍然竖直向下，在

两个向下的力作用下，无论怎样调节拉力大小，都不能使拉杆箱保持静止，故D正确。

故选：D。

[例题5]（2022秋•西湖区校级期中）有一质量分布不均匀的木条，质量为2.4kg，长度为AB，C

1

为木条上的点，AC=AB。现将两台完全相同的台秤甲、乙放在水平地面上，再将此木条支放

4

在两秤上，B端支放在乙秤上。C点支放在甲秤上，此时甲科的示数是0.8kg，如图所示。则欲

使乙秤的示数变为0，应将甲秤向右移动的距离是（支放木条的支架重不计）（）

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1113

A．ABB．ABC．ABD．AB

8424

【解答】解：木条的重力：G＝mg＝2.4kg×10N/kg＝24N；

设木条重心在D点，当C点放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上时，以B端为支点，

托盘秤甲的示数是0.8kg，则托盘受到的压力：F压＝mCg＝0.8kg×10N/kg＝8N，

根据力的作用是相互的，所以托盘秤对木条C点的支持力为8N，如图所示：

由杠杆平衡条件有：FC×CB＝G×BD，即：8N×CB＝24N×BD，

所以：CB＝3BD，

13

因AC=AB，所以CB=AB

44

131

则BD=×AB=AB，

344

111

CD＝AB﹣AC﹣BD＝AB―AB―AB=AB，

442

1

欲使乙秤的示数变为0，需将甲秤移到D点，故向右移动的距离为AB。

2

故选：C。

[例题6]（2023•萧山区模拟）在体育锻炼时，小金双脚并拢，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是F，如图所

示。不计墙壁对手掌的摩擦力。

（1）小金质量为48kg，则墙壁对人的支撑力约为多少？（g取10N/kg）

（2）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变大还是变小？分析并

说明理由。

（3）若要做撑墙俯卧撑，增加该锻炼的功率的方法有哪些？举1例：。

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【解答】解：（1）假设小正方形的边长为a，由图可知，支撑力F的力臂为L1＝8a，阻力F2的

力臂为L2＝3a，根据杠杆条件，可得F1L1＝F2L2，且F2＝mg，则支撑力：

퐹2퐿248푘푔×10푁/푘푔×3푎

F===180N；

퐿18푎

（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，则由图可知动力臂会减小，阻力臂会增大，

阻力（人的重力）大小不变，根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大；

（3）在相同的时间内增加做功的多少可以增加功率，所以可以通过负重锻炼，增加速度等来增

加功率。

答：（1）小金质量为48kg，则墙壁对人的支撑力约为180N；

（2）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，支撑点会下移，则由图可知动力臂会减小，阻力臂会增大，

阻力（人的重力）大小不变，根据杠杆平衡条件可知人受到的支撑力会变大；

（3）负重锻炼（增加速度）。

知识点二、滑轮

1.定滑轮是等臂杠杆，不省力，但可以改变力的方向。

2.动滑轮是动力臂等于阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半的力：F=1/2G

3.滑轮组既能省力又能改变力的方向。重物和动滑轮的总重力由n段绳子承担，提起重物所用的力

就是总重力的n分之一,即F=1/nG，拉力所通过的距离为物体上升距离的n倍。

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[例题7]（2023•海曙区校级一模）现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的

力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙

两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列

说法正确的是（）

A．使用这个滑轮能省力

B．甲拉力大小等于乙拉力大小

C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功

D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度

【解答】解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，

故A错误；

B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力

臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确

C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；

由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；

D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，

푠

绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据=可知，

v푡

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甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。

故选：B。

[例题8]（2021秋•柯桥区期末）如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，

关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（）

A．F1＝F2＝F3B．F1＞F2＞F3C．F2＞F1＝F3D．F1＜F2＜F3

【解答】解：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，不计摩擦，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A

正确，BCD错误。

故选：A。

[例题9]（2022秋•温州期末）小明用如图装置“测量大气压”时，发现弹簧秤的量程太小，无法

拉开紧贴在地面上的吸盘，于是他加了一个轻质滑轮，若不计滑轮自重和摩擦，下列操作最有

可能完成实验的是（）

A．B．

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C．D．

【解答】解：AB、AB图中两个滑轮均为定滑轮，定滑轮不省力，只能改变力的方向，故AB错

误；

C、滑轮作为动滑轮使用，不计滑轮自重和摩擦，能省一半的力，故C正确；

D、滑轮作为动滑轮使用，弹簧测力计作用在滑轮轴上，不计滑轮自重和摩擦，弹簧测力计拉力

为绳子拉力的2倍，故D错误。

故选：C。

[例题10]工人站在地上利用滑轮组把货物提起来，请你把图中绳子的绕线方法补充完整。

解：要使该滑轮组向下用力物体向上运动，应从定滑轮开始绕，或者从绳子自由端

向下从外向里绕绳。如图：

[例题11]（2023•萧山区校级二模）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，

竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功

率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法

正确的是（）

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A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s

B．动滑轮重160N

C．该工人对地面的压力为400N

D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N

【解答】解：A、由图知，承担重物绳子的段数n＝2，

푠푛ℎ2×1.5푚

由s＝nh和v=可得，绳子自由端移动速度v===0.6m/s，故A错误；

푡푡5푠

푊퐹푠푃180푊

BD、由P===Fv可得，绳端拉力F===300N，

푡푡푣0.6푚/푠

1

不计绳重和摩擦，由F=（G+G）可得，动滑轮重力G＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，

푛动动

故BD错误；

C、因为力的作用是相互的，绳子对人的拉力F拉与人对绳端拉力F相等，地面对人的支持力F支

与人对地面的压力F压相等，

人站在水平地面上，由平衡力知识知，G人＝F拉+F支，则F支＝G人﹣F拉＝700N﹣300N＝400N，

所以人对地面的压力F压＝F支＝400N，故C正确。

故选：C。

[例题12]（2023•温州模拟）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的

速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮

的转轴光滑）。下列说法错误的是（）

A．物体A受到地面水平向右3N的摩擦力

B．物体A受到B的摩擦力是2N

C．滑轮移动的速度是0.1m/s

D．拉力F做功功率为4W

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【解答】解：

AB、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，

11

所以2F＝F，则A物体对滑轮的拉力F=F=×10N＝5N；力的作用是相互的，所以滑轮

拉拉22

对A的拉力也为5N；

弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力

与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的

摩擦力为2N，方向向右，故B正确；

物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉＝fB对A+f

地，

所以物体A受到地面的摩擦力：f地＝F拉﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N，方向水平向右，故A正确；

C、因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的

111

速度）等于物体A移动速度的，则滑轮移动的速度v=v=×0.2m/s＝0.1m/s，故C正确；

22A2

푊퐹푠

D、拉力F做功功率：P===Fv＝10N×0.1m/s＝1W，故D错误。

푡푡

故选：D。

[例题13]（2022秋•嵊州市期末）如图所示是小明家使用的升降衣架，它是通过一些简单机械组合

来方便地晾起衣服。每个滑轮重1牛，横梁和衣架总重量为10牛。当晾衣架上所挂衣服重量为

60牛时，小明同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移了1m，不计绳重和摩

擦。

（1）该升降衣架的6个滑轮中，动滑轮有个。

（2）小明所用拉力的大小为多少牛？

（3）拉力的功率大小为多少瓦？

【解答】解：

（1）由图知，使用升降衣架时下面的两个滑轮会随所挂衣服一样运动，所以6个滑轮中有两个

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动滑轮；

（2）由题知，每个滑轮重1N，升降衣架中动滑轮重G动＝2N，所挂衣服重G＝60N，横梁和衣

架总重量G′＝10N，

由图知，承担重物绳子的段数n＝4，

不计绳重和摩擦，拉力的大小：

11

F=（G+G′+G）=×（60N+10N+2N）＝18N；

푛动4

（3）由s＝nh和W＝Fs可得，拉力做的功：

W＝Fnh＝18N×4×1m＝72J，

拉力的功率：

푊72퐽

P===14.4W。

푡5푠

故答案为：（1）两；

（2）小明所用拉力的大小为18N；

（3）拉力的功率14.4W。

【巩固提高】

1.（2023•衢江区一模）人抬头时头部可以看作一个杠杆，下列能正确表示抬头时该杠杆的支点、

动力和阻力示意图的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：抬头时，表示该杠杆的支点、动力和阻力示意图的是B。

故选：B。

2.（2022秋•下城区校级期中）如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分

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析错误的是（）

A．C点是支点

B．液压杆B施加力是动力

C．阻力只有货物的重力

D．物体A放在车厢后部可省力

【解答】解：A、车厢部分是绕着C点转动的，所以C点是支点，故A正确；

B、液压杆B施加的力是动力，把车厢支撑起来，故B正确；

C、阻力应是货物对车厢的压力，不是货物的重力，故C错误；

D、根据杠杆平衡条件，阻力臂越短动力越小，越省力，因此物体A放在车厢后部可省力，故D

正确。

故选：C。

3.（2023•宁波模拟）小科家有一块菜板，平时不用的时候，就靠在灶台的墙上。有一次，小科在

家帮妈妈洗完筷子后，把装有筷子的筷笼子放到菜板前时，碰到了菜板下端，结果菜板倒了下

来，还撞倒了刚放好的筷笼子，导致筷子掉了一地，如图所示。下列说法正确的是（）

A．菜板放置时，与水平面夹角越大，菜板越容易滑倒

B．若墙面是光滑的，菜板依然可以保持平衡

C．若将菜板上端点看作支点，则菜板重力和灶台对菜板的支持力可以使杠杆保持平衡

D．筷笼子被撞倒后，若不计空气阻力，筷子将做直线运动

【解答】解：A、菜板放置时与水平面夹角越大，菜板对灶台的压力越大，接触面的粗糙程度不

变，则灶台对菜板的摩擦力越大，菜板越不容易滑倒，故A错误；

B、若墙面是光滑的，菜板受到重力、墙壁的支持力、灶台对菜板的摩擦力、灶台对菜板的支持

力的共同作用，依然可以保持平衡，故B正确；

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C、将菜板上端点看作支点，则菜板的重力为阻力，灶台对菜板的摩擦力和灶台对菜板的支持力

的合力为动力，仍然可以使杠杆平衡，故C错误；

D、筷笼子被撞倒后，不计空气阻力，离开灶台的筷子只受到重力作用，其运动状态发生改变，

筷子将做曲线运动，故D错误。

故选：B。

4.（2023•文成县二模）如图所示，杠杆OA的B点挂着重物G，A端用细绳挂在圆弧EF上，此

时OA恰成水平，且A点与圆弧形架EF的圆心重合。当绳AM的M端从E点缓慢滑到F点的

过程中，绳对A点拉力的大小将（）

A．逐渐变大B．逐渐变小

C．先变大再变小D．先变小再变大

【解答】解：图中O为支点，G为阻力、A点的拉力为动力。当杠杆水平时，OB为阻力臂，OA

为动力臂，此时动力臂最长，所以根据杠杆的平衡条件可知，所用的拉力最小。当绳的M端从E

点向中间滑时，力臂由小变大，拉力则由大变小；当从中间再向F滑时，力臂由大变小，拉力则

由小变大。因此，绳对A点拉力的大小将是先变小再变大。

故选：D。

5.（2023•平阳县二模）如图所示，木棒OA可绕过O点的水平轴自由转动，现有一方向不变的

水平力F作用于棒的A端，使棒从竖直位置缓慢地转到偏角为θ的地方（θ＜90°）．设M为

动力与动力臂的乘积，则在此过程中（）

A．F不断变大，M不断变大B．F不变，M逐渐变大

C．F逐渐变小，M逐渐变小D．F逐渐变大，M逐渐变小

【解答】解：

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由题意可知，O点为支点，动力为F，阻力为木棒的重力G，如下图所示：

使棒从竖直位置缓慢地转到偏角为θ的地方（θ＜90°），结合上图可知，阻力臂L阻增大，而阻

力G的大小不变，则阻力与阻力譬的乘积GL阻增大；

根据杠杆的平衡条件可知，M＝FL动＝GL阻不断变大；

同时，动力臂L动减小，因为M＝FL动增大、L动减小，所以F不断变大，故A正确，BCD错误。

故选：A。

6.（2023•柯桥区模拟）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加

一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（）

A．一直是变大的B．一直是变小的

C．先变大，后变小D．先变小，后变大

【解答】解：根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动

力臂不变，阻力为杠杆的重力，也不变，阻力力臂变大，所以动力变大。

当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小。

故F先变大后变小。

故选：C。

7.（2023•路桥区一模）如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。为了切断甘蔗，下列最省力的是（）

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A．F1B．F2C．F3D．F4

【解答】解：为了能切断甘蔗，动力的方向需向下，由动力臂的定义可知，手沿F1、F3方向用力

比沿F2方向用力时的动力臂要小，由杠杆平衡条件可知，动力更大，即F1、F3＞F2，所以手沿F2

方向最省力，故B正确。

故选：B。

8.（2023•鹿城区校级一模）为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如

图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔

同一植株，手施力最小的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：如图所示，拔草器相当于一个杠杆，拔草时支点在O点，若拔同一植株，则草对拔

草器的阻力一定，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，阻力臂越小，动力臂越大，动力越小。A、

B、C图相比，动力臂相等，C图中的阻力臂更小，所以C图动力更小；C图与D图相比，阻力

臂相等，D图的动力臂更小，所以C图动力更小，符合要求的只有C图。

故选：C。

9.（2021秋•温岭市期中）如图所示，健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时，图中的

第17页共26页

滑轮是（）

A．定滑轮，可省力

B．动滑轮，可省力

C．定滑轮，可改变力的方向

D．动滑轮，可改变力的方向

【解答】解：由图知，图中用的是定滑轮，可以改变力的方向，但不省力。所以ABD错误，C

正确。

故选：C。

10.（2020秋•杭州期中）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．

【解答】解：A、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，右侧弹簧测力计示数大

小为钩码重力+弹簧测力计重力，故A错误；

B、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，

第18页共26页

故B错误；

C、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力+弹簧测力计重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，

故C错误；

D、左侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，右侧弹簧测力计示数大小为钩码重力，故D正确；

故选：D。

11.（2022秋•衢江区校级期末）如图所示，物体A重为200N，C、D滑轮重均为30N。物体B重

为120N，它恰好能拉着A向右匀速运动。现用水平向左的拉力F作用于物体A上，使物体B

在5s内匀速上升了0.8m，则：（不计绳重和摩擦）

（1）图中D为（填“定”或“动”）滑轮，C在此次提升重物过程中的作用是。

（2）拉力F的大小为N，拉力F的功率为W。

【解答】解：（1）由图可知，D滑轮随物体一起运动，因此D滑轮是动滑轮；C滑轮固定不动，

因此C滑轮是定滑轮，其作用是改变力的方向；

（2）由图可知，承担物重的绳子股数n＝2，不计动滑轮、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，绳子自由

11

端的拉力：F=（G+G）=×（120N+30N）＝75N；

绳푛B动2

物体A匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，物体A所受摩擦力：f＝F绳＝75N。

用一水平向左的力F拉动物体A，拉力：F＝f+F绳＝75N+75N＝150N，

物体B在5s内匀速上升的距离h＝0.8m，则物体A在5s内匀速移动的距离：s＝nh＝2×0.8m＝

1.6m，

拉力做的功：W＝Fs＝150N×1.6m＝240J，

푊240퐽

拉力F的功率为：P===48W。

푡5푠

故答案为：（1）动；改变力的方向；（2）150；48。

12.（2022秋•台州期末）我国企业承建的2022年世界杯主场馆——卢塞尔体育场，创下全球最大

跨度索网屋面单体建筑等六大世界之最。

（1）索网的主体部分是索钢，钢是一种（选填“合金”或“有机合成”）材料，其中加入

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了一定量的铬和镍，是通过改变金属的来达到防锈的目的。

（2）在吊索网过程中使用了大量的滑轮装置。用如图甲的滑轮组提升重20000牛的物体，拉力F

为7000牛，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是。物体和绳子自由端的运动情况如图乙

所示，则反应绳子自由端运动的图线是（选填“A”或“B”）。

【解答】解：（1）钢是含碳量在0.04%﹣2.3%之间的铁碳合金；其中加入了一定量的铬和镍，是

通过改变金属的内部结构，从而起到防锈作用；

（2）由图知，承担重物绳子的段数n＝3，

1

不计绳重和摩擦，根据F=（G+G）可得，动滑轮重力：

푛动

G动＝nF﹣G＝3×7000N﹣20000N＝1000N；

使用图甲滑轮组提升重物时，绳端移动距离s＝3h，

由图象知，时间相同时，sA＝3sB，所以A是反应绳子自由端运动的图线。

故答案为：（1）合金；内部结构；（2）1000N；A。

13.（2022春•柯城区校级月考）在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图中所示的实验

器材进行实验，每个小组的实验器材都相同，每次都匀速提起钩码，实验中不计绳重和摩擦。

（1）由所学知识我们知道：使用动滑轮可以省一半的力，根据A、B两图求出他们所用动滑轮的

重力为N。

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（2）比较B、C、D三图可知，使用动滑轮匀速提起同一重物时的拉力大小可能会不同，其拉力

大小不同的原因是。

（3）根据如果家里安装日光灯，你认为更合理的是。

【解答】解：

（1）由A、B两图实验数据可知G＝2.0N，F＝1.1N；

1

不计绳重和摩擦，由动滑轮的特点可得：F=（G+G），

2动

则动滑轮的重力为：

G动＝2F﹣G＝2×1.1N﹣2.0N＝0.2N；

（2）分析B、C、D三图的实验数据可知，使用动滑轮匀速提起同一重物时，测力计与竖直方向

夹角不同，拉力的大小不同，并且拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大；

（3）根据（2）得出的结论“拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大”可知，图乙绳子承受的拉

力大，应该选用甲图比较合理。

故答案为：（1）0.2；（2）拉力与竖直方向夹角不同；（3）甲。

14.（2022秋•诸暨市期中）小金是运动会仪仗队的旗手（如图）。他竖直举旗前进时，风给红旗的

水平阻力是20N，其作用点可以看成在A点。已知A、B间的距离为1.6m，B、C间的距离为

0.4m，B点手对旗杆施加的最小的力是N。如果风力变大，小金可采取哪些方法仍保持

旗子竖直（写出一种方法即可）。

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【解答】解：小金在竖直举旗前进时，以C为支点时，B处垂直于旗杆向左的力为动力，A处垂

直杠杆向右的力为阻力，BC为动力臂，AC为阻力臂，且AC＝BC+AB＝0.4m+1.6m＝2m；

根据杠杆的平衡条件可得：F1×BC＝F2×CA，

퐹2×퐴퐶20푁×2푚

所以最小的动力为：F===100N；

1퐵퐶0.4푚

风力变大，使旗子仍保持竖直，可增大动力臂，即可将B点手向上移动一段距离。

故答案为：100；将B点手向上移动一段距离。

15.（2021秋•北仑区校级期末）在粗糙的地面有一个的盛满油的圆柱桶，高120厘米，底部直径

为50厘米，重力为1300牛顿，要使底部A点稍离地面，在D点至少需加一个牛的推力。

若将油桶绕B点推倒时，推力至少要做焦耳的功。

【解答】解：（1）要想使油桶底部A点稍离开地面，则应以油桶底部的右端为支点，如图所示：

要动力最小，根据杠杆平衡条件可知，动力臂应最长，由图知，最长动力臂为BD，动力的方向

垂直于BD向上；

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1

支点为点B，重力的力臂为BE=×0.5m＝0.25m，最小动力F的力臂为BD，

2

由勾股定理可得：BD=(퐴퐵)2+(퐴퐷)2=(0.5m)2+(1.2푚)2=1.3m，

根据杠杆的平衡条件可得：G•BE＝F•BD，

即：1300N×0.25m＝F×1.3m，

所以F＝250N。

（2）由于推力做功我们可以转化为重力做功，我们只需要把桶推到对角线垂直于地面即可（因

11

为这时候桶会自动倒下）；所以求得此时前后两次的重心位置变化情况：h’=×130cm―×

22

120cm＝5cm；

所以W＝Fs＝1300N×0.05m＝65J。

故答案为：250；65。

16.（2022秋•西湖区校级期中）小科家里进行装修，装修的工人从建材市场运来1张质量均匀的

矩形实木板和一桶墙面漆，木板的规格是1.2m×2m×0.015m，密度为0.7×103kg/m3，墙面漆

的质量为30kg。

（1）木板的重力为N。

（2）工人用一个竖直向上的力F将木板的一端匀速抬起到某个位置（如图甲所示），在抬起过程

中，力F的变化趋势是。

A．变大B．变小C．先变大后变小D．不变

（3）小科和工人身形相近，他们一起用一根轻杆将墙面漆抬起，工人抬起轻杆的A端，小科抬

着轻杆的B端，两人施力的方向都为竖直向上，且保持轻杆水平（如图乙所示），其中，AB为

1.2m，桶悬挂点C离A端为0.4m，则小科对木板的力F2为多少？

【解答】解：（1）木板的重力为G＝mg＝ρgV＝0.7×103kg/m3×10N/kg×1.2m×2m×0.015m＝

252N；

（2）如图所示：

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；

如图，杠杆在A位置，LOA＝2LOC，

퐺×퐿푂퐶1

根据杠杆平衡可知：FLOA＝GLOC，则F==G；

퐿푂퐴2

杠杆在B位置，OA′为动力臂，OC′为阻力臂，阻力不变为G，

푂퐶′푂퐷1

由ΔOC′D∽ΔOA′B得：==，

푂퐴′푂퐵2

퐺×퐿푂퐶′1

根据杠杆平衡条件可知F′LOA′＝GLOC′，则F′==G。

퐿푂퐴′2

由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F的大小不变，故选D。

（3）墙面漆的重力为：G'＝m'g＝30kg×10N/kg＝300N；

퐺′퐿퐺300푁×0.4푚

以A为支点，根据杠杆的平衡条件可知：G'LG＝F2L2，则F2=