第十二讲 简单机械
【考纲要求】
1．能判断动力、阻力的方向；会作力臂；
2. 杠杆的种类及其应用；
3．理解杠杆的平衡条件；
4．理解定滑轮、动滑轮的实质和特点；理解滑轮组的特点及应用；
5. 知道F=(G物+G动)/n的适用条件．
【命题趋势】
近几年中考题中对于杠杆和其他简单机械的考查时有涉及，但难度并不大，主要侧重于对基本概念和方法的理解。要掌握杠杆定义及其五要素的意义，理解杠杆的平衡条件，知道杠杆的分类及各自的应用，会作力臂；运用杠杆平衡条件分析解决实际问题；知道定滑轮、动滑轮的特点；能设计和应用简单的滑轮组；会解答简单实际应用题．
【考点探究】
考点一、正确画出力臂
【例1】例1：如图1甲所示，轻质杆OA可绕O点转动，B处悬挂重物，A端用细绳通过顶部
定滑轮被拉住时（定滑轮质量及摩擦不计），整个系统静止，请在图中画出杆OA所受各力的力臂。
解析：力臂是从支点到力的作用线的距离，先找到支点的位置，可让杠杆试着运动看它绕哪一点转动，这一点即为该杠杆的支点（图中O点）。力的作用线是通过力的作用点沿力的方向所画的直线，但作力臂时，应根据实际情况来确定是否需要画力的作用线及应沿力的方向还是逆力的方向画力的作用线。
答案：
方法总结 画力臂时，要先找到杠杆的支点及力所在的那条直线，即力的作用线，再从支点向力的作用线（或反向延长线）作垂线，支点到垂足间的距离就是该力的力臂。
考点二、杠杆平衡条件的应用
【例2】某同学从市场买了一条6kg的鱼，他想粗略验证鱼的质量，他手中只有一支量程为20N的弹簧测力计和一根均匀直尺，在保证鱼的完整的情况下，请你设计一种验证方法。
解析：运用杠杆平衡条件，如图2所示，将直尺当杠杆，把直尺的一端放在桌子的边缘当支点，在直尺的另一端挂上弹簧测力计，在直尺的适当位置挂上鱼，调节鱼的位置，使杠杆平衡，利用杠杆的平衡条件可验证。
答案：详见解析。
方法总结 利用杠杆的平衡条件解题，首先要分析作用在杠杆上的各个力的大小及方向，确立支点及各力的力臂，明确每个力将使杠杆如何转动，区分动力和阻力，然后应用平衡条件。
考点三 定滑轮与动滑轮的判断
【例3】如图3所示，不计滑轮及绳重，以及滑轮与绳之间的摩擦，水平拉力为F，物体的重力为G，且在水平面上匀速向右滑动，物体所受的摩擦力的大小等于（ ）
A．F B．G C．G/2 D．F/2
解析：通常我们使用动滑轮时，动力作用在绳子未端，阻力作用在轴上，此时使用动滑轮省一半力。此题中动力加在轴上，相当于前面的阻力，而此时作用在绳子上的力与地面对物体的摩擦力相等，这个力相当于一般情况下的动力，因此可得关系f＝F/2。
答案：D
方法总结：在使用滑轮时，滑轮的轴是否随物体移动，是识别定滑轮和动滑轮的依据，判别时，要先确定滑轮轴的位置，分析它是与某个固定不动的物体连在一起，还是随物体一起移动，如果滑轮与固定物体连在一起，不随重物移动，则为定滑轮，如果滑轮与运动的物体相连接，随物体一起移动，这个滑轮就是动滑轮。
考点四 组装和设计滑轮组
【例4】要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图4中画出最省力的绕绳方法。
解析：使用滑轮组时，要使加在绳子末端的力最小，即最省力，在阻力一定的情况下，就需承担总阻力的绳子段数最多，题中只有一个动滑轮，绳子应结在动滑轮上，此时承担阻力的绳子段数最多为3段。
答案：如图5所示。
方法总结：首先根据公式求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。 滑轮组省力情况：几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用力就是物重的几分之一。
【经典考题】
1．（2分）（2013•永州）如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态．如果两侧各去掉一个钩码，下列说法正确的是（ ）
2．（2013连云港）下列四种情形中所使用的杠杆属千省力杠杆的是
3．（3分）（2013•绵阳）骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（ ）
4．（2分）（2013•黑河）如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）
5.（2013漳州）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．机械效率不可能达到100％
B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100％ C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
6．（2013扬州）．（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m，已知物重为800N，人对绳的拉力为500N。
求此过程中：
（1）做的做功。
（2）做的有用功。
（3）滑轮组的机械效率。
【模拟预测】
1．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O靠近，这样做的目的是为了（ ）
A．增大阻力臂，减小动力移动的距离
B．减小动力臂，减小动力移动的距离
C．增大动力臂，省力
D．减小阻力臂，省力
2．如图所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂L．
3．如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。
（1）制作舂米工具时，为了使作用在A点的力F更小，在其它条件相同时，只改变支点O的位置，应将O点更靠近 ▲ 端。
（2）若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直，则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中，动力F大小的变化是 ▲ 。
4．如图7所示，滑轮 （16） 可以看作是等臂杠杆（选填“A”或“B”）；若物体所受重力均为20牛且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力
的大小为 （17） 牛；物体上升时，它的重力势能 （18） （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
5．如图所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上_________拉动绳子的自由端。若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为_________；若换成重为5N的钩码G′再进行实验，此滑轮组的机械效率将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(3分)
6．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N
的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N
/kg）．
（1）按题意画出滑轮组的绕绳．
（2）人所做功的功率多大？
（3）被吊起的重物质量多大？
7．某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N，g取10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求：
（1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少？
（2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？
（3）某次提升中，升降机在1min内将货物匀速提升了15m，钢丝绳的拉力是2000N。则钢丝绳的拉力的功率是多少？
8．如图（1）所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重3N的物体匀速提升0.5m．
⑴ 求图（1）中弹簧测力计对绳的拉力所做的功；
⑵ 求图（1）中滑轮组的机械效率；
⑶ 请在答题卷的图（2）中画出比图（1）更省力的绕线．
参考答案
【经典考题】
1．B
2．答案： Ａ
3．C
4．D
5．A
6.解：从图可知，n=2，
S=2h=2×5m=10m；
（1）F
=500N，S=10m，
∵W=FS
∴拉力做的总功为：
W总=FS=500N×10m=5000J；
（2）G=800N，h=5m，
∵W=FS
∴对物体做的有用功为：
W有用=FS=Gh=800N×5m=4000J；
（3）∵η=W有用 / Q总
∴该滑轮组的机械效率为：
η= W有用 / Q总×100%=4000J /5000J×100%=80%．
答：（1）做的总功5000J；
（2）做的有用功4000J；
（3）滑轮组的机械效率80%．
【模拟预测】
1． D
2．
3．（1）右（或B） （2）先增大后减小
4．（16）A； （17）10； （18）增大；
5．匀速 83.3％ 变大
6．解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股；则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图：
（2）∵W总=FS=600N×1.5m=900J；∴P=W/t=900J/10s=90W．
（3）∵S=nh；∴n=S/h=15m/05m=3；由η=G/nF得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N；
∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg．
7．(1) 每块大理石重：
(2) 升降机一次能提起的大理石块数：
(3) 钢丝绳端移动的距离：
把货物提升15 m做的功：
升降机的功率：
8．⑴ 由公式 W = Fs
代入数据得 W = 2.4J
⑵ 有用功W有 = Gh = 1.5J
机械效率η = （W有/W总）×100%
代入数据得η = 62.5%
⑶ 如图所示
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/0d20827983c4bb4cf7ecd1dc.html
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