第十二章簡單機(jī)械第一部分

教材梳理課程標(biāo)準(zhǔn)2.2.6知道簡單機(jī)械.探究并了解杠桿的平衡條件.3.2.3知道機(jī)械效率.了解提高機(jī)械效率的途徑和意義.3.2.4能說出人類使用的一些機(jī)械.了解機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用.課標(biāo)解讀與命題規(guī)律1.《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求了解常見的幾種簡單機(jī)械的原理；知道機(jī)械效率，會(huì)計(jì)算幾種簡單機(jī)械的機(jī)械效率；通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件.2.預(yù)計(jì)2025年考查題型以填空題、選擇題、作圖題和實(shí)驗(yàn)題為主.考查重點(diǎn)是滑輪組的繞法、探究杠桿的平衡條件、機(jī)械效率的理解及簡單計(jì)算.

1.(2024海南)用起子開瓶蓋，下列杠桿能正確解釋這一現(xiàn)象的是()ABCDB

2.(2024內(nèi)江)如圖所示，一根繩子繞過定滑輪，一端拴在物體上，另一端拴在彈簧測力計(jì)上，沿四個(gè)不同方向勻速拉起物體，彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別為F1、F2、F3、F4，則它們的大小關(guān)系為()DA.F1＞F2B.F3＞F4C.F1＜F4D.F1＝F2＝F3＝F4

3.(2024齊齊哈爾)如圖所示，小宇用動(dòng)滑輪把重400N的物體勻速提升了3m，作用在繩子自由端的拉力F為250N，方向豎直)D向上.不計(jì)繩重和摩擦，則下列選項(xiàng)正確的是( A.繩子自由端移動(dòng)的距離為3m B.動(dòng)滑輪受到的重力為150N C.拉力F做的功為1200J D.該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%

4.(2023廣州)圖甲中工人用工具搬運(yùn)石頭，該工具可簡化成圖乙中杠桿AB，移動(dòng)支架，可使支點(diǎn)O在AB間移動(dòng).桿水平靜止，忽略桿重.(1)人對(duì)桿的壓力為F1，繩對(duì)桿的拉力為F2，F(xiàn)1、F2

豎直向下.①在圖乙中畫出F1的力臂l1；②F2的力臂l2＝___________(用F1、F2、l1

表示).

(2)同一石頭仍懸掛在桿B端，人對(duì)桿A端的壓力方向不變，只通過移動(dòng)支點(diǎn)O使該壓力變小，桿仍保持水平靜止，支點(diǎn)O應(yīng)向__________(選填“A”或“B”)端移動(dòng).甲乙答案：(1)①如圖所示．②F1l1

F2(2)B考點(diǎn)1簡單機(jī)械固定硬轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)

1.杠桿：在力的作用下能繞著________點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的________棒.杠桿的五要素：支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂. (1)支點(diǎn)：杠桿繞著________的點(diǎn)(O). (2)動(dòng)力：使杠桿________的力(F1). (3)阻力：________杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力(F2). (4)動(dòng)力臂：支點(diǎn)到________________的距離. (5)阻力臂：支點(diǎn)到________________的距離.阻礙動(dòng)力作用線阻力作用線2.杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，即_________.3.杠桿的分類.大于費(fèi)距離(1)省力杠桿：動(dòng)力臂________阻力臂的杠桿.能省力，但________.如鋼絲鉗、羊角錘、瓶蓋起子等.小于費(fèi)力(2)費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂________阻力臂的杠桿.能省距離，但________.如筷子、釣魚竿、鑷子、理發(fā)剪等.等于(3)等臂杠桿：動(dòng)力臂________阻力臂的杠桿.既________，也____________.如天平、定滑輪等.不省力不省距離

判斷杠桿屬于哪種類型的兩種方法：一是根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)；二是作出動(dòng)力臂和阻力臂并對(duì)比其大小再根據(jù)定義判斷.F1l1＝F2l24.幾種常見簡單機(jī)械.固定不動(dòng)等臂力的方向(1)定滑輪：軸____________的滑輪.定滑輪實(shí)際上是________杠桿，不能省力，但能改變____________.隨物體一起運(yùn)動(dòng)

(2)動(dòng)滑輪：軸_________________的滑輪.動(dòng)滑輪實(shí)際上是動(dòng)力臂為阻力臂________倍的杠桿，能省力，但要__________，并且不能_______________.兩費(fèi)距離改變力的方向

(3)滑輪組：由________和________組合而成的裝置，滑輪組的省力情況由承擔(dān)物重的繩子段數(shù)決定，若不考慮動(dòng)滑輪重和摩擦，則提起重為G的物體所需要的拉力F＝_______(n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù))；若動(dòng)滑輪重為G動(dòng)，則提起重為G的物體所需要的拉力F＝____________.繩子自由端移動(dòng)距離s和物體上升高度h之間的關(guān)系式為s＝________.

(4)輪軸：由一個(gè)軸和一個(gè)輪組成的簡單機(jī)械.如果動(dòng)力作用在輪上，那么輪軸就是一個(gè)________杠桿；如果動(dòng)力作用在軸上，那么就是一個(gè)________杠桿.(5)斜面：斜面是一種省力機(jī)械，相同高度斜面越長越____力.動(dòng)滑輪定滑輪nh省力費(fèi)力省考點(diǎn)2機(jī)械效率1.功.必須做不得不做有用功額外功

(1)有用功：完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)我們________的功. (2)額外功：對(duì)完成任務(wù)沒有用但__________的功. (3)總功：________和________的總和. 2.機(jī)械效率：________功和________功的比值叫做機(jī)械效率，用符號(hào)η表示.η＝_______________.機(jī)械效率是表示機(jī)械性能優(yōu)劣的一個(gè)物理量，使用任何機(jī)械都或多或少會(huì)做一些________功，所以機(jī)械效率總是________1.有用總額外小于3.影響滑輪組機(jī)械效率的因素：(1)____________________.(2)____________________.(3)______________________________.滑輪組的機(jī)械效率與繩子繞法以及所提升的高度________.提升物體的重力動(dòng)滑輪重和繩重滑輪與繩之間的摩擦無關(guān)精講1杠桿【例1】(2024牡丹江)下列工具屬于費(fèi)力杠桿的是()A.鑷子B.天平C.瓶起子D.核桃夾

解析：本考點(diǎn)是廣東中考的高頻考點(diǎn)，杠桿包括以下幾種：①省力杠桿，動(dòng)力臂大于阻力臂，省力但費(fèi)距離；②費(fèi)力杠桿，動(dòng)力臂小于阻力臂，費(fèi)力但省距離；③等臂杠桿，動(dòng)力臂等于阻力臂，既不省距離也不省力.結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，先判斷杠桿在使用過程中，動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿.鑷子在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A符合題意；天平是等臂杠桿，既不省距離也不省力，故B不符合題意；瓶起子在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；核桃夾在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意.答案：A

【例2】(2024煙臺(tái))骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)等構(gòu)成了人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，人體中最基本的運(yùn)動(dòng)大多是由肌肉牽引骨骼繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的.下列關(guān)于人體中的杠桿說法正確的是()A.圖甲：手托重物時(shí)，可視為省力杠桿B.圖甲：手托重物時(shí)，肱二頭肌對(duì)前臂的牽引力是阻力C.圖乙：踮腳時(shí)，可視為費(fèi)力杠桿D.圖乙：向上踮腳的過程中，腓腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力是動(dòng)力

解析：本題考查生活中常見的杠桿，解題的關(guān)鍵是首先確定杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力及對(duì)應(yīng)的動(dòng)力臂和阻力臂，比較力臂大小得出杠桿類型.用手托重物時(shí)，肘關(guān)節(jié)處可以視為支點(diǎn)，肱二頭肌對(duì)前臂杠桿的牽引力使得杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，是動(dòng)力，由圖甲知，動(dòng)力臂小于阻力臂，因此手托重物時(shí)，可視為費(fèi)力杠桿，故AB錯(cuò)誤；由圖可知人踮腳時(shí)繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，腓腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力F1使得杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，是動(dòng)力，由圖乙知，動(dòng)力臂大于阻力臂，可視為省力杠桿，故C錯(cuò)誤，D正確.答案：D變式拓展

1.(2024重慶)小蘭自制了一把桿秤，由秤盤、提紐、秤桿以及200g的秤砣構(gòu)成，如圖所示.當(dāng)不掛秤砣、秤盤中不放重物時(shí)，提起提紐，桿秤在空中恰好能水平平衡.已知AO間距離為10cm.當(dāng)放入重物，將秤砣移至距O點(diǎn)30cm的B處時(shí)，秤桿水平平衡，則重物質(zhì)量為________g；往秤盤中再增加20g的物體，秤砣需要從B處移動(dòng)______cm才能維持秤桿水平平衡.答案：6001

精講2其他簡單機(jī)械

【例3】(2024天津)高高的旗桿矗立在操場上.旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升.這是因?yàn)槠鞐U頂部有一個(gè)滑輪，關(guān)于該滑輪的說法正確的是()A.它是動(dòng)滑輪B.利用它可以省力C.利用它可以省距離D.利用它可以改變力的方向解析：本考點(diǎn)是廣東中考的高頻考點(diǎn).本題考查了定滑輪和動(dòng)滑輪的區(qū)別，關(guān)鍵是看滑輪是否隨物體一起升降，同時(shí)考查了定滑輪和動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn).動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿，它的特點(diǎn)是：能省一半的力，但是不能改變力的方向，而且要費(fèi)一倍的距離；定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿，它的特點(diǎn)是：只能改變力的方向，而不省力.旗桿頂部滑輪的軸固定不動(dòng)，是一個(gè)定滑輪；升旗儀式上，旗手緩緩向下拉動(dòng)繩子，旗子就會(huì)徐徐上升，這是因?yàn)橛枚ɑ喛梢愿淖兞Φ姆较?故D正確.答案：D

【例4】如圖甲所示，用滑輪組提升重物，用筆畫線代替繩子在圖中畫出最省力的繩繞法.甲解析：滑輪組繩子的繞法有兩種.一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，繞過下面的動(dòng)滑輪，再繞過上面的定滑輪；二是繩子先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上，繞過定滑輪，然后再繞過動(dòng)滑輪.本題中，要求最省力，應(yīng)為第二種.答案：如圖乙所示.乙變式拓展D

2.(2024牡丹江)如圖所示，利用動(dòng)滑輪提升物體，使其在10s內(nèi)勻速上升4m，物體的重力為10N，動(dòng)滑輪的重力為2N，不計(jì)繩重與摩擦.下列說法正確的是()A.使用動(dòng)滑輪可以省距離B.物體運(yùn)動(dòng)的速度為4m/sC.拉力的大小為5ND.繩子自由端移動(dòng)的距離為8m3.騎自行車上一個(gè)陡坡時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)會(huì)沿S形路線騎行，他這樣做是為了()CA.縮短上坡過程中所用時(shí)間B.減少上坡過程中所做的功C.減小上坡過程中所施加的力D.提高上坡時(shí)的機(jī)械效率4.如圖，畫出滑輪組用最小力拖出陷入泥坑里的汽車的繞線方法.答案：如圖所示：

精講3機(jī)械效率

【例5】(2024大慶)如圖所示，在75N的拉力F作用下，用滑輪組將重為100N的貨物勻速提升，在10s內(nèi)貨物豎直上升了2m.下列說法正確的是()A.滑輪組做的有用功為150JB.拉力F的功率為30WC.滑輪組的機(jī)械效率為75%D.此滑輪組提升的貨物越輕，機(jī)械效率越大

解析：本題綜合考查了滑輪組的有用功、機(jī)械效率以及機(jī)械效率的影響因素等.其中增大機(jī)械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是減小額外功，如減小摩擦、減輕動(dòng)滑輪重.而且機(jī)械效率與繞繩方式和提升高度無關(guān).滑輪組做的有用功為：W有用＝Gh＝100N×2m＝200J，故A錯(cuò)誤；由圖可知，n＝2，拉力F做的總功為：W總＝Fs＝Fnh＝75N×2×2m＝300J，物越輕，做的有用功越小，而額外功幾乎不變，因此機(jī)械效率變小，故D錯(cuò)誤.故選：B.

答案：B

變式拓展

5.(2024泰安)如圖所示，汽車通過滑輪組將物體吊起.已知汽車的質(zhì)量為3×103

kg，牽引力F1

為4000N，對(duì)繩子的拉力F2

為2500N；物體的重力為6000N，物體勻速上升的速度始終為0.5m/s，汽車受到的摩擦力為汽車重力的0.05倍，g取10N/kg.下列說法中()①滑輪組的機(jī)械效率為80%②汽車受到的摩擦力為150N③汽