資源簡介

杠桿、滑輪、功功率、機械效率
知識點：
作圖題：杠桿五要素、最小力、力、力臂、滑輪組繞線；
實驗探究：斜面、杠桿、滑輪組機械效率影響因素的探究性實驗
計算：杠桿平衡條件應用、滑輪組受力分析、功功率、機械效率（公式、常考題型）
如圖所示，用力打開夾子過程中，標注的夾子支點、動力、阻力正確的是（　　）
B．C． D．
某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉。“生物”大師伸出健碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實，你的前臂就是物理學中的一根杠桿，”以下對于這根杠桿在提起重物的過程中，分析不合理的是（　　）
A．前臂杠桿的支點O在肘關節處 B．肱二頭肌給橈骨的力是動力
C．重物給前臂的力F2是阻力 D．前臂是一根省力杠桿，缺點是費距離
如圖所示，質地均勻的圓柱體，在拉力F的作用下，由實線位置勻速轉到虛線所示位置，整個過程中，拉力F始終作用于A點且 與OA保持垂直（OA為圓柱體橫截面的直徑），圓柱體在轉動過程中不打滑．則下列分析正確的是（　 ）
拉力F逐漸變小
B．拉力F逐漸變大
C．由于拉力F的力臂始終保持最長，拉力F始終保持最小值不變
D．條件不足，無法判斷
如圖所示是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式（不計機械自重和摩擦），其中所需動力最小的是（ ）
如圖所示為等刻度的輕質杠桿，在 A 處掛一個重為 4N 的物體，若要使杠桿在水平位置平衡，則在 B 處施加的力（ ）
A．可能是 5N B．可能是 1.8N C．一定是 2N D．一定是 4N
如圖所示，在輕質杠桿兩端放著兩個質量不相等的實心圓球，此時杠桿在水平位置平衡。當兩球以相同速度同時勻速向支點移動時，杠桿（ ）
A．保持平衡 B．左端下降 C．右端下降 D．左端先下降后上升
72kg 的人站在蹺蹺板某一位置時，蹺蹺板處于如圖所示的平衡狀態。估測球的質量約（ ）
A．10kg B．30kg C．72kg D．120kg
如圖所示，輕質杠桿 OE 可繞 O 點轉動，其中桿上相鄰各點之間距離相等，在 C點處掛一重為 20 牛的物體 G，要使杠桿在水平位置平衡，則所用的動力（ ）
A．一定在 E 點大小為 12N B．可以在 B 點，大小為 24N
C．可以在 E 點，大小為 24N D．可以在 E 點，大小為 8N
某同學鍛煉時，雙腳并攏，腳尖O觸地，腳后跟踮起，手掌支撐在豎直墻壁上，手臂水平，A為人體重心所在位置。此時墻壁對手掌的支撐力F如圖所示，不計墻壁對手掌的摩擦力。
（1）以O為支點，請在圖中作出動力F的力臂l；
（2）該同學質量為50kg，則墻壁對人的支撐力約為_______N；
（3）若增大腳尖與墻壁的距離，手臂仍然水平支撐在墻壁上，支撐力F如何變化并并說明理由______________ 。
如圖所示的情境中，對物體不做功的是（　　）
A．圖甲：用力搬石頭，沒有搬動 B．圖乙：將重物從地面拉到高處
C．圖丙：推車向前運動 D．圖丁：挺舉杠鈴的過程
在自由下落過程中物體運動速度會越來越快．一個物體由A點自由下落，相繼經過B、C兩點，已知AB＝BC，如圖所示，物體在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，則下列關系正確的是（ ）
A．W1≠W2 P1≠P2 B．W1＝W2 P1＝P2
C．W1＝W2 P1>P2 D．W1＝W2 P1物體在水平地面上做直線運動，當物體運動的路程和時間圖象如圖甲時，受到的水平推力為F1；當物體運動的速度和時間圖象如圖乙時，受到的水平推力為F2．兩次推力的功率分別為P1、P2．則下列關系正確的是（ ）
， B．， C．， D．，
如圖所示，重12N的物體G在豎直向上大小為8N的拉力F的作用下上升了0.2m，繩子自由端拉動的速度是0.1m/s.這一過程中，能得到的結論是（　　）
力F做功的時間為2s
B．該動滑輪的機械效率為80%
C．克服動滑輪重所做的額外功一定小于0.8J
D．拉力F做功的功率為0.4W
如圖所示，小明利用兩個傾角不同的斜面進行實驗，將同一木塊分別從兩斜面底端勻速拉至斜面頂端，下列說法正確的是（　　）
A．若甲、乙斜面光滑，則拉力的功率P甲＜P乙
B．若甲、乙斜面光滑，則拉力F甲＝F乙
C．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功 W甲額＞W乙額
D．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的有用功W甲有＜W乙有
如圖所示，用四個完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成的甲、乙滑輪組，若勻速提升重力相同的物體，在不計摩擦和繩重的情況下，則（ ）
甲滑輪組較省力，機械效率較高
B．乙滑輪組較省力，機械效率較高
C．兩個滑輪組省力程度相同，機械效率不同
D．兩個滑輪組省力程度不同，機械效率相同
用完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩自由端用大小分別為F1和F2的拉力，將相同的物體勻速提升相同的高度。拉力的功率分別為P1和P2，機械效率分別為
η1和η2，若不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．F1>F2；P1η2 B．F1P2；η1<η2
C．F1>F2；P1=P2；η1=η2 D．F1P2；η1>η2
如圖，斜面長3m，高1m，工人用400N的力沿斜面方向將重為840N的箱子勻速拉到車上，斜面的機械效率為_________%；箱子受到的摩擦力為___________N。工人還將一個1000N的物體（底面粗糙程度和840N的物體相同）也拉到了該斜面頂端，這個過程中的機械效率和將840N的物體拉到斜面頂端相比___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
為了將放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高處。小明同學設計了圖甲所示的滑輪組裝置。當小明用圖乙所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關系圖像如圖丙和丁所示。若重物與地面的接觸面積S=5×10-2m2，不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：
（1）動滑輪的重力是多少？
（2）在1~2s內，繩子自由端通過的距離是多少？
（3）在0~1s內，地面對重物的壓強是多少？
如圖甲所示是工人利用滑輪組從豎直深井中提取泥土的情形，所用動滑輪和筐受到的總重力為20N．某次操作中，將重423N的泥土以0.4m/s的速度勻速提起，在此過程中工人的拉力F所做的功隨時間變化的圖象如圖乙所示。細繩的質量忽略不計，但需考慮轉動過程中的摩擦力。求：
（1）根據圖乙求拉力F做功的功率；
（2）利用該裝置提升泥土的機械效率；
（3）在提起泥土上升3m的過程中，拉力F克服摩擦力做的功。
一輛在水平路面上沿直線勻速行駛的貨車，行駛時所受的阻力為車總重的0.1倍，貨車（含駕駛員）空載時重為2.5×104N。
（1）求貨車空載行駛時所受的阻力大小；
（2）求貨車以36km／h的速度空載勻速行駛時，10s內貨車牽引力做的功；
（3）當貨車以90kW的額定功率、90km/h的速度勻速行駛時，求貨車最多可裝載多重的貨物？
（1）如圖甲O點為支點，畫出動力F1的力臂L1和阻力F2。
（2）如圖乙所示，某人站立在地面上用滑輪組將物體A勻速向上拉起，請在圖中用筆畫線代替繩子畫出所用滑輪組繩子繞法。
（3）如圖丙所示在水平位置平衡的輕質衣服掛，搭上一條毛巾后，要使其在此位置仍保持平衡，請在A 點畫出應施加的最小力F與力臂l。
小明看到同學桌邊有掛手提袋的“神器”--移動便攜掛包鉤，于是自己嘗試用硬鐵絲做了兩個，如圖甲乙所示。圖中AB與BC垂直，EF與FH垂直，CD、GH均為掛鉤，掛包鉤的總重力不計。
（1）將兩個掛鉤分別掛在桌子邊緣，如圖丙丁所示，為了使手提袋掛上掛鉤后不掉落，你選擇圖 （丙/丁）。另一種掛上袋子后會 （逆時針/順時針）轉動后滑落；
（2）為了防止掛包鉤滑落，移動便攜掛包鉤在AB、EF部分下面裝有防滑墊。為了使丙和丁都可以掛手提袋而且不易滑落，你對掛包鉤的改進建議是 （選擇丙或丁中的一個進行改進）。
為了解決學生晚延的就餐問題，學校準備了面包和牛奶。工人師傅用手推車將食品箱推到教室樓下，前輪遇到臺階，如圖甲所示，此時師傅在把手處應 （向上/向下）用力可以前輪上臺階。兩位師傅抓住食品箱上邊緣的把手將箱子抬到樓上，如圖乙所示，箱子質量分布均勻，則兩位師傅所用的力 （F1較大/F2較大/一樣大）。
同學們在物理課上探究“杠桿平衡條件”，老師提供的器材有：杠桿（包含支架、平衡螺母）、鉤碼（每個鉤碼質量均為50g）、彈簧測力計.
（1）實驗前，發現杠桿處于如圖1所示靜止狀態，此時杠桿是否處于平衡？　 　（填“是”或“不是”），為使杠桿在水平位置平衡，這時應將平衡螺母向 　（選填“左”或“右”）調節。
（2）第一組同學在杠桿支點的兩邊分別掛鉤碼來探究杠桿的平衡條件：
①杠桿在水平位置平衡后，在A點懸掛2個鉤碼，要使杠桿在水平位置再次平衡，需在B點懸掛 　個鉤碼；之后在A、B兩點再各增加1個鉤碼，杠桿將　 （選填“不動”、“順時針旋轉”或“逆時針旋轉”）。
②按現有方案進行實驗，實驗中測得的數據如表所示，
有的同學按現有方案得出如下結論：“動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離”。這個結論與杠桿平衡條件不符，原因是實驗過程中（ ）。
A．沒有改變力的大小 B．沒有改變力的方向
C．沒有改變力的作用點 D．實驗次數較少，結論具有偶然性。
測量序號 動力F1/N 動力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 3 5 1 15
（3）在老師的指導下，第一小組的同學重新設計了實驗過程，經歷了如下一些操作步驟：
a.安裝好杠桿并調節平衡螺母使其在水平位置平衡
b.改變兩邊鉤碼數量，重復以上步驟再做兩次實驗
c.改變掛鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡，記錄實驗數據
d.在杠桿兩邊分別掛上數量不同鉤碼
①本實驗的合理操作順序是 。
②調節杠桿水平平衡后，在圖3 A處掛兩個鉤碼，為了使杠桿水平平衡，可以在C點豎直向下的拉力大小為 　N。若在C點用調節好的彈簧測力計沿圖示方向（與杠桿成30o角）斜向下拉，當測力計示數F1為　 N時，杠桿將水平平衡。
③通過多次實驗，總結得出杠桿平衡的條件　 。所以對于杠桿“哪邊重往哪邊沉”這句話的理解，這里“重”實際指的是 　 大.
④探究過程中，在杠桿左端的D點掛一個重物G，在杠桿右端的E點施加一始終豎直向下的拉力F2，使杠桿由水平位置緩慢轉動到圖中虛線位置，如圖4所示。則在此過程中拉力F2的大小變化情況是 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
課后，第一組同學對杠桿進行了深入探究，如圖5所示，若將鉤碼的懸掛點由A移至C（鉤碼個數不變，O和B的位置也不變），仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）
根據“探究杠桿的平衡條件”實驗要求，完成下列各題：
（1）實驗開始時，杠桿的位置如圖甲所示．小明通過調節杠桿右端的螺母向 （左/右）移動，使杠桿在水平位置平衡，然后進行下面的實驗探究．
（2）要使圖乙中杠桿平衡，應在a處掛 個鉤碼（題中的每個鉤碼都是相同的）．
（3）當彈簧測力計由圖丙的豎直地拉著變成傾斜地拉著，使杠桿在水平位置靜止時，彈簧測力計的示數將 （變大/不變/變小）．
（4）有同學根據自己的實驗數據，得到如下結論：動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離．這個結論與杠桿的平衡條件不符，原因是實驗過程中沒有 （選填序號：①改變力的大小②改變力的方向③改變力的作用點）．
（5）小明對原來裝置進行改裝如丁圖，與丙圖比較，同樣用豎直向上的力，將兩個相同的鉤碼，提升相同的高度，機械效率高的是 （丙/丁）圖；若利用丁圖，小明兩次將鉤碼分別掛在A點和C點，使鉤碼上升同樣的高度，那么機械效率 （A/C/一樣）高．
（6）在實驗中，多次改變力和力臂的大小主要是為了 。
A．減小摩擦 B．使每組數據更準確
C．多次測量取平均值減小誤差 D．獲取多組實驗數據歸納出物理規律
（7）小華又進行了課外探究，她找來相同的硬幣若干，在一平衡杠桿的左端放上2枚、右端放3枚，杠桿仍在水平位置平衡，如圖所示.她用刻度尺測出L1和L2,則2L1 （/=）3L2；若將杠桿左端的硬幣正上方再加2枚硬幣，在杠桿右端的硬幣正上方再加3枚硬幣，杠桿將 （平衡/不平衡）.
某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數據如下表所示，實驗裝置如圖甲、乙、丙、丁所示．
實驗次數 鉤碼重量G/N 鉤碼上升高度h/m 繩端拉力F/N 繩端移動距離s/m 機械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 　 ▲ 　 ▲
（1）實驗中應　　 　緩慢拉動彈簧測力計；
（2）小組同學發現實驗過程中邊拉動邊讀數，彈簧測力計示數不穩定，應該靜止讀數，你認為他的想法　 　（正確/不正確），因為她沒有考慮到 對滑輪組機械效率的影響；
（3）用丁圖裝置進行實驗，得出表中第4次實驗數據，請將表中的兩個數據填寫完整；
（4）通過比較　 　（填實驗次數的序號）兩次實驗數據得出結論：使用相同滑輪組成的滑輪組，提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數無關；
（5）通過比較　 　（填實驗次數的序號）兩次實驗數據得出結論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高；
（6）通過比較3、4兩次實驗數據可得出結論：　 　。
在“探究斜面的機械效率”實驗中，小明猜想斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關，小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關.如圖是他們設計的實驗裝置，下表是其中一位同學在其它條件一定時的實驗數據。
（1）分析表中數據可得該實驗是探究 (小明/小聰)的猜想，結論是：在其它條件一定時，斜面 ，機械效率越高。
（2）另一位同學為探究自己的猜想，設計了如下步驟。
①把一塊長木板的一端墊高，構成一個斜面。
②用彈簧測力計沿斜面把一木塊 拉上去，進行相關測量，計算出斜面的機械效率。
③保持斜面的 不變，改變斜面的 ，再進行相關測量，并計算出斜面的機械效率。
④比較兩次 的大小，即可驗證猜想是否正確。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)兩個完全相同的滑輪，分別以圖中兩種方式，將重為 G 的物體以相同的速度勻速豎直提升了相同高度，不計繩重和摩擦。以下判斷正確的是（ ）
A．F1 和 F2 做的功相等
B．F1 做的功大于 F2 做的功
C．甲的機械效率大于乙的機械效率
D．甲的機械效率小于乙的機械效率
如圖所示，斜面長 5m，高 1m，把重為 5000N 的物體勻速地推向斜面頂端，若斜面是光滑的，則推力為_______N；如果斜面不光滑，其斜面的機械效率為80%，則所用推力為_______N， 物體受到的摩擦力為_______N。
如圖所示，將質量為80kg 的木箱，用一個平行于斜面向上的拉力從底端勻速拉到斜面頂端。斜面長10m、高 3m，在此過程斜面的機械效率為80%．則拉力做的功為_______J，拉力所做的額外功為_______J．若換一個質量小一點的木箱，用力勻速拉到斜面頂端，此時斜面的機械效率將_______。（選填“增大”、“不變”或“減小”）
用如圖所示的滑輪組在 10s 內把重為 450N 的重物豎直勻速提高 2m，已知滑輪組的效率為 75%．求：
（1）人作用在繩子自由端的拉力是多大？
（2）人拉繩子共做了多少功？
（3）人拉繩子做功的功率是多大？
在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，小璇同學根據實驗所需組裝好了滑輪組，如圖所示，進行了3次測量，實驗數據記錄如表格所示：
（1）在實驗中，測繩端拉力 F 時，應盡量豎直向上_______拉動彈簧測力計。
（2）在第 3 次實驗過程中，由于刻度尺長度不夠導致數據填寫不完整，則表格中①、②處應依次填入_______ 、_______ 。
（3）從實驗數據來看，滑輪組的機械效率逐漸升高，下列相關解釋最合理的是_______
A．由提升高度 h 增加造成的 B．由繩端移動距離 s 增加造成的
C．由鉤碼重力增加造成的 D．由額外功減小造成的
（4）實驗中，拉動繩子的同時要讀取彈簧測力計的示數，不便操作。某同學為了方便，讓測力計靜止時再讀數，結果發現測力計的示數比原來小，原因是______________ ，那么測得的機械效率將 ______________（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第十四講簡單機械綜合復習
學習目標
杠桿、滑輪、功功率、機械效率
知識點：
1、作圖題：杠桿五要素、最小力、力、力臂、滑輪組繞線：
2、實驗探究：斜面、杠桿、滑輪組機械效率影響因素的探究性實驗
3、計算：杠桿平衡條件應用、滑輪組受力分析、功功率、機械效率（公式、常考題型）
典例精練
例1
如圖所示，用力打開夾子過程中，標注的夾子支點、動力、阻力正確的是
F2↑
A
D
例2某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉。“生物”大師伸出健
碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師
肱二頭月
豎起大拇指說：“其厲害！其實，你的前臂就是物理學中的一根杠桿，”以下對于這根
橈骨
杠桿在提起重物的過程中，分析不合理的是（)
A.前臂杠桿的支點O在肘關節處
B.肱二頭肌給橈骨的力是動力
C.重物給前臂的力2是阻力
D.前臂是一根省力杠桿，缺點是費距離
3如圖所示，質地均勻的圓柱體，
在拉力F的作用下，由實線位置勻速轉到虛線所示位置，整個過
程中，拉力F始終作用于A點且與OA保持垂直(OA為圓柱體橫截面的直徑)，圓柱體在轉動過程中
不打滑.則下列分析正確的是
A.拉力F逐淅變小
B.拉力F逐漸變大
C.由于拉力F的力臂始終保持最長，拉力F始終保持最小值不變
D.條件不足，無法判斷
例4
如圖所示是使用簡單機械勻速提升同一物體的四種方式（不計機械自重和摩擦），其中所需動
臣
力最小的是
F
方
F
向豎
向
上
例5
如圖所示為等刻度的輕質杠桿，在A處掛一個重為4N的物體，若要使杠桿在水平位置平衡，
則在B處施加的力（)
A.可能是5NB.可能是1.8N
C.一定是2ND.一定是4N
∠1E2iiiL∠
B
例6如圖所示，在輕質杠桿兩端放著兩個質量不相等的實心圓球，此時杠桿在水平位置平衡。當兩球
以相同速度同時勻速向支點移動時，杠桿()
A.保持平衡B.左端下降C.右端下降
D.左端先下降后上升
翻72k的人站在曉蹺板某一位置時，曉蹺板處于如圖所示的平衡狀態。估測球的質量約
A.10kg B.30kg C.72kg D.120kg
球
G=20N
7727777
如圖所示，輕質杠桿OB可繞0點轉動，其中桿上相鄰各點之間距離相等，在C點處掛一重
為20牛的物體G,要使杠桿在水平位置平衡，則所用的動力
A.一定在E點大小為12NB.可以在B點，大小為24N
C.可以在E點，大小為24ND.可以在E點，大小為8N
別某同學鍛煉時，雙腳并攏，腳尖0觸地，腳后跟踮起，手掌支撐在豎直墻壁上，手臂水平，A為
人體重心所在位置。此時墻壁對手掌的支撐力F如圖所示，不計墻壁對手掌的摩擦力.
(1)以0為支點，請在圖中作出動力F的力臂1：
2)該同學質量為50kg,則墻壁對人的支撐力約為9N:

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