专题16　简单机械（原卷版）

第3章能量的转化与守恒

专题16简单机械

类型一杠杆及应用..........................................................................................................................................2

类型二滑轮及应用..........................................................................................................................................5

类型三机械效率认识......................................................................................................................................9

【方法归纳】

1.力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。

2.杠杆保持静止状态或匀速转动状态，称为杠杆平衡。

F2l1

杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。数学表达式为：Fl＝Fl(或＝)。若Fl≠

1122F1l211

F2l2，则杠杆的平衡被破坏。若F1l1＞F2l2，则杠杆向F1的方向转动，反之则向F2的方向转动。

3.根据动力臂和阻力臂的不同，可以把杠杆分成三类

项目省力杠杆费力杠杆等臂杠杆

图示

动力臂大于阻力臂动力臂小于阻力臂动力臂等于阻力臂

力臂

若l1>l2，则F1<F2若l1<l2，则F1>F2若l1＝l2，则F1＝F2

力省力费力不省也不费

距离费距离省距离不省也不费

船桨、理发剪刀、钓鱼竿、

开瓶器、羊角锤、铡刀、

应用镊子、扫帚、食品夹、船天平、定滑轮等

撬棒、钢丝钳、动滑轮等

桨、筷子等

注意：杠杆可以省力，也可以省距离，但不能两者兼备，即杠杆不能省功。

4.人体中的手臂、头、腿、脚等都可以看作杠杆。人体杠杆系统都有四个基本组成部分：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.使用定滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离s等于物体升高的高度h，即s＝h，绳子自由端移

动的速度v端也等于物体升高的速度v物，即v端＝v物。

使用动滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离s是物体升高的高度h的2倍，即s＝2h，绳子自由端

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移动的速度v端也是物体上升速度v物的2倍，即v端＝2v物。

6.滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成的。它不但可以省力，而且可以改变力的方向。使用滑轮组时，

重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。

在使用滑轮组时，若绳子的段数为n，则动力移动的距离s等于重物上升高度h的n倍，即s＝nh。同

样，动力移动的速度v1与重物上升的速度v2的关系为v1＝nv2。

注意：滑轮组的省力(或费距离)的情况不能机械地根据有几个定滑轮及动滑轮的省力特点来判断，要

根据承担阻力的绳子的股数来确定。

判断滑轮组绳子段数n的方法：可以在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子

的段数是几段，则n就是几.如图甲、乙所示.

푾有

7.有用功跟总功的比值叫做机械效率，公式为η=，机械效率没有单位，一般用百分数表示，总小于

푾总

1.

机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，表示机械做的有用功占它所做的总功的

比例越大，这个机械的性能越好；机械效率越低，表示机械做的有用功占它所做的总功的比例越小，这个

机械的性能越劣。

【常考题型】

类型一杠杆及应用

1.如图所示，杠杆处于平衡状态，则F的力臂是()

A．OAB．OCC．ODD．FD

1题图2题图3题图

2．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

3．如图是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“舂稻谷”的示意图。小华若要更省力，下列做

法可行的是()

A．支点不动，脚在杆上的位置前移

B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动

C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移

第2页共10页.

D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移

4.如图所示是钢丝钳工作时的状态。图中给出了四名同学在钢丝钳单侧钳柄及其相连部分上所画出的动

力F1、动力臂l1、阻力F2的示意图，其中正确的是()

5.现有若干个规格相同的钩码，如图所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆的A点挂()个钩

码。

A．1B．2C．3D．4

5题图6题图7题图

6.如图为工地搬运砖头的独轮车，人抬起车把时，车体可以看成一个杠杆，关于这个杠杆，下列说法正

确的是()

A．手握的位置靠近把手末端时更费力

B．砖头的位置远离车轮时抬起更省力

C．轮子的中心是杠杆的支点

D．图中拉力F大于重力G

7.小华发现一只虫子在长为50cm、质量为10g的刻度尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边

沿23cm，如图所示，当虫子爬行到距刻度尺右端3cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约

为(g取10N/kg，刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度)()

A．1gB．3gC．7gD．10g

8.如图甲所示，轻杆(不计杠杆重力)O为支点，物重为30N，OA：AB＝1：2，在竖直向上的拉力作用

下始终保持平衡状态。下列说法正确的是()

A．该杠杆与镊子类型相同

B．图甲位置时，拉力大小为15N

C．图甲位置时，若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为3：1

D．如图乙保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，拉力不变

8题图9题图

9.如图所示，一根重木棒在水平动力(拉力)F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位

置的过程中，若动力臂为l，动力与动力臂的乘积为M，则()

第3页共10页.

A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l减小，M减小

C．F增大，l减小，M增大D．F减小，l增大，M增大

10.如图是三种类型剪刀的示意图，请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择________(填

“A”“B”或“C”)剪刀，这样选择的目的是为了省________。

11.图甲是自行车手闸，其中AOC部分可视为杠杆，O为支点，刹车线对A点的拉力为阻力F2，其简

化示意图如图乙。请在图乙中画出：

(1)阻力的力臂l2。

(2)刹车时，作用在杠杆AOC上的最小动力F1。

12.采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖

直墙壁上的A点，B为人体重心所在位置。锻炼时，躯体保持伸直，手臂弯曲、伸直交替进行。(人体可视

为杠杆，O点为支点)。

(1)在图中画出人所受重力的示意图。

(2)画出墙壁对手掌的支持力F的力臂。

(3)锻炼时，脚尖离墙壁越远，手掌对墙壁的压力就越______(填“大”或“小”)。

13.工人用扳手拧一个螺栓。无论怎么使劲拉扳手柄的上端，都没能成功，如图甲所示。于是他想出了

一个新点子：在其他条件不变的情况下，取来一根绳子，将绳的一端拴在扳手柄的上端，再次使出浑身力

气拉绳的另一端，如图乙所示。可还是没能扳动螺栓，这是为什么呢？请完成：

(1)在图丙的示意图中，螺栓中心为支点，画出绳端拉力的力臂；

(2)简要说明用绳也拉不动的原因。

14．如图，固定的斜面长s＝1.2m，高h＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的

物体从斜面底端匀速拉到顶端。拉力的功率为______W，斜面的机械效率为______。

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14题图15题图

15．如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可

使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。

(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为_______m，此时舂米工具是一个

_______(填“省力”或“费力”)杠杆。

(2)脚竖直向下至少用力F2为________N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2________F1。

16．1949年以前，我国经济很落后，一些地区过着极其原始的生活。如图所示，就是为了解决饮水问

题，需要到很远的地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外，在水面上覆盖木板。若一个木板质

3333

量为500g，密度为0.8×10kg/m，每个桶内水深30cm，ρ水＝1.0×10kg/m，g取10N/kg。求：

(1)桶底受到的水产生的压强。

(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积。

(3)扁担与绳质量忽略不计，扁担长度为1.5m，每桶水总重力为180N，扁担与肩膀接触点距离扁担右

端55cm，支撑手距离扁担左端也是55cm，则支撑手受到扁担产生的压力是多少？

类型二滑轮及应用

1.如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当摇动手柄时，横梁可上升或下降，下列滑轮属于动滑轮的是()

A．甲B．乙C．丙D．丁

1题图2题图3题图

2.利用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物，动滑轮重为10N(不计绳重与摩擦)，则拉力F的大小

为()

A．70NB．100NC．105ND．110N

3.小柯用图中装置提升重为400N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是()

A．两个滑轮均为定滑轮

B．人将绳子拉过1m，物体也上升1m

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C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N

D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向

4.用图中四种方式匀速提升同一物体(不计机械自重和摩擦)，其中最费力的是()

5.在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是()

A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力

B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力

C．脱困需要2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200N

D．脱困需要2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800N

6.如图所示，物体重力是500N，动滑轮重20N(不计摩擦和绳重)，要使物体匀速升高1m，那么人的

拉力是________N，使用该装置________(填“能”或“不能”)改变力的方向。

6题图7题图8题图

7.如图所示，用甲、乙两滑轮组匀速向上提升物体A，若将物体A提高1m，则甲滑轮组绳子的自由端

移动的距离为________m；若乙滑轮组绳子的自由端移动的速度为40cm/s，则物体A移动的速度为

________m/s。

8．如图，小明想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这

样做有________段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小明对绳子的拉力至少为

________N。

9．既可以省力，又可以改变用力方向的是__________(填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”)；利用一个机械

效率为90%的杠杆做100J的总功，其中额外功是________J。

10.城市电力公交车以及电气化铁路的输电线常用如图所示的方式悬挂在钢缆上。钢缆的A端固定在电

杆上，B端通过滑轮组连接在电杆C上，滑轮组由a、b、c三个滑轮构成，其中属于定滑轮的是________，

属于动滑轮的是________。(均填“a”“b”或“c”)

11.如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20

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N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为________N，图乙中人对绳子的拉力

为________N。

12.如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20N，盘的半径为20cm，轴的直径为4cm，

不计摩擦阻力，则F2＝________N。门锁的把手是一个________(填“省力”或“费力”)轮轴。

13．如图，轻质动滑轮处于平衡状态。请在图中画出物体所受的重力(体现动滑轮省力)，同时标出支点

O并画出拉力F对应的力臂l(体现动滑轮省力)。

14．探究定滑轮的特点。

(1)在探究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是

_____________和__________________。

(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是____________。

(3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮___________________的特点。

15.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示方法提起钩码时注意保持测力计

________移动，分别测得一组数据如下表所示：

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钩码重钩码升高测力计示测力计移动

G/N高度h/m数F/N距离s/m

甲0.980.20.980.2

乙0.980.21.020.2

丙0.980.20.550.4

(1)比较测力计示数的大小，可知使用动滑轮的好处是_______。

(2)比较测力计拉力的方向，可知使用定滑轮的好处是________________。

(3)把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验中测力计移动的距离，可知：使用动滑轮

______________________。

(4)在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择

______________________________。

16．在探究“滑轮组的使用特点”的活动中，老师给同学们提出这样的问题：某人站在地面上，用如图所

示的滑轮组装成滑轮组把8500N的物体提升到高处，现有一根最大能承受2500N拉力的绳子，且每个滑

轮的重均为500N。

(1)请你帮助该同学组装好这个滑轮组。

(2)用这个组装的滑轮组提升8500N的物体时，绳子自由端的实际拉力是多大？(不计绳子的重及摩擦)

17．一质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示

的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重力的0.1倍，滑轮

组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：

(1)做的有用功。

(2)作用在绳子自由端的拉力。

18.如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度

匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：

(1)水平面对物体A的摩擦力是多大？

(2)要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大？

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