專題10簡單機械

1．（2024?眉山）【生活實際】同學(xué)們在體育課上做下壓運動訓(xùn)練，靜止不動時人體可以看成杠桿模型，O

為支點，肌肉的拉力F1為動力，如圖所示。請你在圖中畫出：

（1）動力F1的力臂L1；

（2）A點，腳對地面壓力F的示意圖。

2．（2023?綿陽）【閱讀理解】請解答“人體和體育鍛煉中的杠桿”項目式學(xué)習(xí)中的問題。

（1）構(gòu)建杠桿概念：用手提起重物，從生物學(xué)的視角，可認(rèn)為橈骨在肱二頭肌的牽引下繞著肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，

如圖1所示；從物理學(xué)的視角來看，橈骨可以簡化為杠桿。請問：該杠桿的支點在哪里（用圖1上標(biāo)出的

名稱回答）？在提起重物的過程中，重物通過繩索對手掌的拉力是動力還是阻力？

（2）探究杠桿平衡條件：用如圖2所示的裝置探究杠桿平衡條件，需要測量并記錄哪些物理量？（用圖2

上標(biāo)出的物理量符號回答）

（3）應(yīng)用和拓展：引體向上，能充分訓(xùn)練肱二頭肌。如圖3是某同學(xué)做引體向上的情境，他雙手握單杠，

前臂與豎直方向成30°角，上臂與前臂成30°角，身體靜止，上臂中肱骨可抽象成如圖4所示的杠桿OB，

A點是雙手握單杠的點，O點是肘關(guān)節(jié)，B點是肩關(guān)節(jié)，認(rèn)為B點是體重對肱骨豎直拉力的作用點，肱二頭

肌沿BC方向拉肱骨。已知該同學(xué)體重為600N，肱骨OB長約30cm,OC距離約4cm,由于C點距O點很近，

認(rèn)為BC與前臂AO的夾角也約為30°。兩只手臂用力情況相同。求此時每只上臂的肱二頭肌拉力的大小。

考點一．力和力臂的畫法

1．（2024?巴中）圖甲為人用手提物體時的情境。手臂橈骨在肱二頭肌的牽引下繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的模型如圖

乙，請在圖乙中作出力F的力臂L及物體所受重力的示意圖。

2．（2025?遂寧）按要求作圖。如圖（a），拉行李箱時，可將行李箱視為杠桿，圖（b）是其簡化圖，O

為支點，A為行李箱的重心。請在圖（b）中畫出重力的示意圖以及拉力F的力臂L。

考點二．探究杠桿的平衡條件

3．（2025?廣元）“天宮”學(xué)習(xí)小組“探究杠桿的平衡條件”實驗裝置如圖甲所示，每個鉤碼重0.5N。

（1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，圖乙為第一次實驗的情景，則本次實驗的動力臂l1是cm。

（2）他們的三次實驗數(shù)據(jù)如下表，分析可知，杠桿的平衡條件是。（用F1，l1，F(xiàn)2，l2表示）

（3）如圖丙所示，人的手臂是一根杠桿，由杠桿平衡條件可知，手臂是一根杠桿。（選填“省力”、

“費力”或“等臂”）

考點三．杠桿的平衡條件的計算

4．（2024?巴中）如圖所示，小王站在水平地面上，將長為0.6米，質(zhì)量可忽略不計的木棒擱在肩上，支點

O距離后端A處為0.2米，A處掛一個重40N的物體，他用手豎直壓住前端B處使木棒保持水平平衡。若

小王的質(zhì)量為50kg,雙腳與地面的總接觸面積約為400cm2，下列說法正確的是（）

A．手對木棒的壓力大小為40N

B．肩對木棒的支持力大小為80N

C．地面對人的支持力大小為560N

D．人對地面的壓強大小約為1.35×104Pa

5．（2024?達(dá)州）如圖所示，輕質(zhì)木桿AB的O點用細(xì)線懸掛在天花板上并保持水平，已知AB是OB長度

的4倍，AO是AC長度的3倍。在桿的B點用細(xì)線豎直懸掛一邊長為10cm的正方體物塊甲，該物塊靜止

在水平地面上；O點左側(cè)懸掛一可自由移動的質(zhì)量為2kg的物塊乙。當(dāng)乙懸掛在A點時，甲恰好對地面無

壓力，則甲的重力為60N；當(dāng)乙懸掛在C點時，甲對地面的壓強為2000Pa。（g取10N/kg）

6．（2023?瀘州）小明有一件重約15N的工藝品，用細(xì)線懸掛兩端點A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示。

他想用平衡的知識，通過計算在A、B連線上找出O點的位置，以便用一根細(xì)線系在O點將工藝品懸掛起

來，靜止時如圖乙所示，并計算出工藝品的重力。小明身邊只有一把彈簧測力計（0～10N）、一把刻度尺

和若干細(xì)線，他設(shè)計了如下實驗，請完成以下實驗步驟：

（1）取下工藝品，用刻度尺測出工藝品長度LAB=cm,如圖丙所示。

（2）用彈簧測力計拉住A端，B端用細(xì)線懸掛，平衡時如圖丁所示，此時彈簧測力計讀數(shù)F1=8.0N。

（3）交換彈簧測力計和細(xì)線的位置，平衡時工藝品的位置也如圖丁所示，彈簧測力計讀數(shù)F2=6.0N。

（4）由此可以計算出該工藝品的重力G=N。

（5）計算出O點到端點A間的距離LOA=cm。

（6）反思：要準(zhǔn)確找出O點的具體位置，除準(zhǔn)確測量外，關(guān)鍵實驗條件是（只

須寫出一個條件即可）。

考點四．利用杠桿測量密度

7．（2023?達(dá)州）在學(xué)習(xí)了密度、浮力、杠桿的相關(guān)知識后，小麗同學(xué)根據(jù)杠桿的平衡條件測出了一個物

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塊的密度，請幫她將下列步驟補充完整。（g=10N/kg,ρ水=1.0×10kg/m）

（1）相鄰兩刻度間距離相等的輕質(zhì)杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿（選填“是”或“不是”）

處于平衡狀態(tài)，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。

（2）調(diào)節(jié)杠桿水平平衡后，用細(xì)線將物塊掛于杠桿左側(cè)，將3個鉤碼掛于右側(cè)，杠桿仍處于水平平衡，如

圖乙所示，每個鉤碼質(zhì)量100g,則物塊質(zhì)量為g。

（3）將該物塊浸沒在裝有水的燒杯中，調(diào)節(jié)右側(cè)鉤碼的位置，使杠桿處于水平平衡，如圖丙所示，則物塊

在水中所受浮力為N。

（4）物塊的密度是kg/m3。

（5）在探究杠桿平衡條件的實驗中，多次改變鉤碼的位置和個數(shù)，收集多組數(shù)據(jù)的目的是（選填字母）。

A.避免實驗的偶然性，便于得到普遍規(guī)律

B.取平均值，減小誤差

考點五．杠桿的平衡條件的應(yīng)用

8．（2025?自貢）如圖，O1、O2均是桿秤稱量時的支點。當(dāng)使用O1稱量時，調(diào)整秤砣至A點位置，使秤桿

處于水平平衡狀態(tài)（忽略繩重和桿重），已知秤砣質(zhì)量為5kg,O1A=110cm,O1B=10cm。下列說法正確的是

（）

A．所稱物體質(zhì)量是50kg

B．換稱質(zhì)量較小的物體時，秤砣應(yīng)向A點左邊移動

C．改用O2稱量物體時，會使該桿秤的稱量范圍變小

D．當(dāng)秤砣在A點時，使用O1稱量的物體質(zhì)量比使用O2稱量的物體質(zhì)量大

考點六．杠桿的最小動力

9．（2023?資陽）“不倒翁”是一種古老的中國兒童玩具，最早記載出現(xiàn)于唐代。其特點是一經(jīng)觸動就會

搖擺，并可在自身重力作用下恢復(fù)直立狀態(tài)。圖甲為一“不倒翁”靜置于水平面的實物圖，圖乙為其受到

拉力F后處于傾斜靜止?fàn)顟B(tài)的簡化示意圖。如果C為“不倒翁”的重心，P為拉力F作用點。請在圖乙中

畫出此時不倒翁所受的重力G、支持力N、最小拉力F及其力臂L。

10．（2025?涼山州）如圖甲所示，人們用盤子夾可以既方便又安全的取出蒸食物的盤子。盤子夾的一側(cè)可

簡化為圖乙所示的杠桿，O為支點。請在圖乙中畫出作用在A點的最小動力F1及其力臂l1。

考點七．杠桿的分類

11．（2023?巴中）如圖所示，下列四種工具中，不屬于省力杠桿的是（）

12．（2025?宜賓）如圖，下列工具使用過程中通常屬于省力杠桿的是（）

考點八．定滑輪繩端上的力相等

13．（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

端拴在彈簧測力計上，沿四個不同方向勻速拉起物體，彈簧測力計的示數(shù)分別

為F1、F2、F3、F4，則它們的大小關(guān)系為（）

A．F1＞F2

B．F3＞F4

C．F1＜F4

D．F1=F2=F3=F4

考點九．滑輪組的設(shè)計與組裝

14．（2024?涼山州）某運動員利用如圖所示的滑輪組進(jìn)行腿部力量訓(xùn)練，請畫出滑輪組的繞線方式。

考點十．簡單機械省力情況的比較

15．（2023?遂寧）用如圖所示的四種簡單機械，將同一重物從低處勻速提升到高處，在不計機械自重及摩

擦的情況下，最省力的是（）

考點十一．機械效率的簡單計算

16．（2023?涼山州）邛海濕地公園湖邊的一個圓臺形花崗石墩（形狀如圖甲）不慎落入1.9m深的湖底，

該石墩的上表面積為0.9m2，下表面積為0.4m2，高為0.9m,質(zhì)量為1.482t。工人師傅用起重機將其勻速吊出

水面，起重機的功率為440W。石墩從剛好脫離湖底上升到上表面與水面相平共耗時50s（如圖乙）。花崗

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石密度ρ石=2.6×10kg/m，不考慮石墩在水中運動受到的阻力。求：

（1）石墩的體積；

（2）石墩上升過程中，起重機的效率；

（3）若起吊前石墩與平整的湖底緊密接觸（如圖丙），湖底對石墩的支持力。

考點十二．測量滑輪組的機械效率的實驗

17．（2025?廣安）小麗用圖甲所示的裝置，測量滑輪組的機械效率。根據(jù)所學(xué)知識回答下列

問題。

（1）實驗時應(yīng)該豎直向上（選填“勻速”或“變速”）拉動彈簧測力計。

（2）她按照正確步驟進(jìn)行了3次實驗，記錄數(shù)據(jù)如表格所示。第1次實驗中，繩子自由端移動的距離①為

9；第3次實驗中，機械效率②為。

（3）她將圖甲裝置改接為圖乙裝置，提升相同鉤碼，得出圖乙裝置更。（選填“省力”或“費力”）

18．（2024?綿陽）某同學(xué)用彈簧測力計、刻度尺、鉤碼等實驗器材，測量如圖甲、乙所示的滑輪組的機械

效率，正確進(jìn)行實驗后，測出的數(shù)據(jù)如下表：

（1）通過分析表中數(shù)據(jù)可知，實驗2獲得的數(shù)據(jù)，是使用（選填“甲”或“乙”）圖所示裝置獲得的；

（2）對比實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)，可以得出；（選填序號）

A.提升相同重量的鉤碼，滑輪組中動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機械效率越低

B.提升相同重量的鉤碼，滑輪組中動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機械效率越高

C.同一滑輪組的機械效率隨鉤碼重力的變化而變化，鉤碼重力越大，機械效率越低

D.同一滑輪組的機械效率隨鉤碼重力的變化而變化，鉤碼重力越大，機械效率越高

（3）實驗3中滑輪組的機械效率是。

考點十三．提高滑輪組的機械效率

19．（2005?內(nèi)江）用同一個滑輪組，將重物提升到同一高度，在以下幾種方案中，能提高滑輪組機械效率

是（）

A．減輕物重

B．增加物重

C．換用更粗的繩子

D．以上方案都能

考點十四．滑輪、滑輪組機械效率的計算

20．（2025?四川）如圖所示，用F=250N的拉力，在20s內(nèi)將重為400N的物體勻速提升了4m,不計繩重和

摩擦，下列說法正確的是（）

A．物體上升的速度為0.4m/s

B．滑輪的機械效率為62.5%

C．滑輪的機械效率為80%

D．滑輪的機械效率為83.3%

21．（2024?成都）小成在實驗室組裝如圖所示的滑輪組進(jìn)行實驗探究，實驗過程如下：先測

得定滑輪的重力為0.2N，動滑輪的重力為0.25N，再使用組裝好的滑輪組在10s內(nèi)將質(zhì)量為

100g的鉤碼豎直勻速提升20cm,此過程中彈簧測力計的示數(shù)為0.5N。g取10N/kg,下列說法正

確的是（）

A．彈簧測力計對細(xì)繩拉力的功率為0.03W

B．滑輪組的機械效率為80%

C．克服繩重和摩擦做的額外功為0.05J

D．若增大提升鉤碼的質(zhì)量，滑輪組的機械效率不變

22．（2023?雅安）“爭創(chuàng)全國文明城市，建設(shè)活力魅力雅安”。雅安市啟動了對部分老舊小區(qū)改造升級工

程。工人利用滑輪組提升重480N的建筑材料，如圖所示。已知工人對繩子的拉力F為