資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第25講 簡單機械
考點 常見題型 考點分值
1．識別杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂 選擇、填空 2～4分
2．繪制杠桿的動力臂和阻力臂圖示 選擇(綜合型)、填空 2～4分
3．概述杠桿的平衡條件 選擇(綜合型)、填空 2～4分
4．應用杠桿平衡條件解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
識別人體中的杠桿 選擇、填空 2～4分
知道動滑輪和定滑輪的特點 選擇(綜合型)、填空 2～4分
知道滑輪組的特點（限于兩個滑輪的滑輪組） 選擇(綜合型)、填空 2～4分
使用滑輪組（限于兩個滑輪的滑輪組）解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解有用功、額外功及總功的含義 選擇、填空 2～4分
理解總功=有用功+額外功的表述方式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解機械效率的含義及表達式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
會應用機械效率的表達式進行有關計算 選擇(綜合型)、填空 2～4分
一、杠桿
1．杠桿的五要素
(1)定義：在力的作用下能繞著_固定點_轉動的一根硬棒。
(2)圖示：
(3)杠桿的五要素
支點：杠桿可以繞其轉動的點Ｏ
動力：使杠桿轉動的力F１
阻力：_阻礙_杠桿轉動的力F2
動力臂：從支點O到_F１__作用線的距離l1
阻力臂：從支點O到_F2___作用線的距離l2
2．杠桿的平衡條件
（1）杠桿平衡定義：杠桿在_阻_力和__動_力的作用下，保持__靜止_或_勻速轉動_狀態，我們就說杠桿處于平衡。
（2）杠桿的平衡條件描述：動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：__動力×動力臂＝阻力×阻力臂___
符號公式：_____F1l1＝F2l2_______
3．探究杠桿平衡條件的實驗
①實驗器材［帶有刻度的杠桿、鐵架臺、鉤碼（1 N）、彈簧測力計］
②實驗裝置
（1）將杠桿支點設在中間的目的（減少杠桿自重對杠桿平衡的影響）；
（2）實驗前通過調節_平衡螺母_使杠桿平衡（左高左調，右高右調）；
（3）使杠桿在_水平_位置平衡的目的（方便力臂的測量）；
（4）杠桿的平衡狀態（杠桿在阻力和動力的作用下，保持靜止或勻速轉動狀態）。
③實驗數據分析
④根據數據可以得出杠桿的平衡條件____動力×動力臂＝阻力×阻力臂___。
⑤交流與分析
（1）某次實驗時將一組鉤碼換成彈簧測力計，彈簧測力計豎直拉動時使杠桿保持平衡，然后改變拉力的方向（如圖所示），測力計的示數會_變大_（選填“變大”、“變小”或“不變”）。原因是斜拉時，拉力的力臂變小）。
（2）本實驗多次測量的目的__排除偶然性，得出普遍規律_ 。
4.人體中的杠桿：
骨——一根硬棒；
肌肉收縮——__動力_的來源；
兩根骨之間可以活動的關節——__支點__；
移動肢體或物體——__阻力__的來源。
5. 杠桿的實際應用
種類 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
示意圖
力臂的關系 l1_>_l2 l1_<_l2 l1_=_l2
力的關系 F1_<_F2 F1_>_F2 F1_=_F2
特點 __費_距離 _省_距離 不省距離也不費距離
應用 撬棒、鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鋼絲鉗等 釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪刀、縫紉機腳踏板等 天平、蹺蹺板等
二、滑輪
1.滑輪的定義：一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子。
2.分類：__定__滑輪和__動__滑輪。
3.定滑輪、動滑輪、滑輪組的特點
定滑輪 動滑輪 滑輪組
圖示
實質 _等臂_杠桿 動力臂是阻力臂_2_倍的省力杠桿 /
F與G的關系(忽略滑輪重及摩擦) F1=_G_ F2=_1/2G_ F3=_1/nG__
特點 改變力的方向，但不省力 省力但_不能_改變力的方向 既可以省力，又可以改變力的方向
s與h 的關系 s=__h__ s=__2h_ s=_nh__
三、機械效率
1.有用功、額外功、總功
（1）有用功：必須要做的功，用_W有_表示。
（2）額外功（或無用功）：并非人們需要，但又不得不額外做的功，用_W額_表示。
（3）總功定義：有用功與額外功之和，用__W總_表示。由于存在額外功，因此，總功必定大于有用功。
2.機械效率
（1）定義:科學上把_有用功__跟__總功_的比值叫做機械效率。
（2）表達式：___η= W有/W總×100%__ 。
（3）因W總＞W有用，所以機械效率總_小于_ 1，即機械效率不可能達到100％。
（4）提高滑輪組機械效率的方法：增大物重，減小滑輪組的重力，減小摩擦。
知識點1：杠桿類型判斷
例1：我國古代記錄傳統手工技術的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂,“橫木穿插硾頭,硾嘴為鐵,足踏其末而舂之”,如圖甲所示。若硾頭質量為20千克,不計橫木的重力和摩擦。
圖乙為腳用力向下踩舂時在某一位置的示意圖,O點為支點, F2為阻力,請在圖中作出阻力臂 ,此時春屬于 (選填“省力”、“等臂”或“費力”)杠桿。
解析:力臂是從杠桿的支點到力的作用線的距離。比較動力臂和阻力臂的大小，從而確定杠桿的分類。
答案:費力
◆變式訓練
1.看到一輛汽車不小心陷進泥潭后，熱心的“勝哥”按如圖所示的兩種設計方法幫司機拉車（不計繩子與滑輪間的摩擦及滑輪自重），下列說法正確的是---（ ）
A. 甲、乙都省力 B. 甲省力，乙不省力
C. 甲不省力，乙省力 D. 甲、乙都不省力
解析:定滑輪不省力不費力，但是可以改變用力方向；動滑輪不能改變用力方向，但是可以省力，據此分析判斷。根據圖片可知，甲中的滑輪固定在大樹上，不隨汽車一起移動，為定滑輪，不省力；
乙中的滑輪與汽車相連，跟隨汽車一起移動，為動滑輪，可以省力。
故C正確，而A、B、D錯誤。
答案: C
知識點2：杠桿的平衡
例2：“勝哥”將長為0.6米、質量可忽略不計的木棒擱在肩上，棒的后端A掛一個40牛的物體，肩上支點O離后端A為0.2米，他用手壓住前端B使木棒保持水平平衡，如圖所示，“勝哥”的質量為60千克，則此時手壓木棒的力大小為__________牛，肩對木棒的支持力大小為______牛，人對地面的壓力大小為__________牛(g＝10牛/千克)。
解析:根據題意可知杠桿支點在人的肩膀上，杠桿受到的阻力F2＝40 N，阻力臂長l2＝0.2 m，動力臂l1＝l－l2＝0.6 m－0.2 m＝0.4 m。根據杠桿平衡條件F1l1＝F2l2，可得手壓木棒的力F1＝20 N；木棒受到物體和人的總壓力為F壓＝F1＋F2＝40 N＋20 N＝60 N，肩膀對木棒的支持力與木棒對肩膀的壓力為相互作用力。即支持力F支＝F壓＝60 N人的總重力G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，人對地面的壓力為F人＝G＋F物＝600 N＋40 N＝640 N。
答案:20　60　640
◆變式訓練
1. 下列杠桿能平衡的是(桿重和摩擦均不計)---(　　)
解析:設杠桿一個小格代表一個單位長度L。A選項中，杠桿左端三個格，物體重10 N，所以杠桿左端為10 N×3L，杠桿右面兩個格，拉力為10 N，方向向下，所以杠桿右端為10 N×2L，左端大于右端，此時杠桿在水平位置不平衡，A不符合題意；B選項中，左端等于右端，但是拉力的方向向上，此時杠桿在水平位置不平衡，B不符合題意；C選項中，杠桿左端三個格，所以杠桿左端為10 N×3L，杠桿右端兩個格，拉力為15 N，所以杠桿右端為15 N×2L，左端等于右端，此時杠桿在水平位置平衡，C符合題意；D選項中，左端等于右端，但是拉力的方向向上，此時杠桿在水平位置不平衡，D不符合題意。故選C。
答案:C
2.如圖甲是制作面團的情景，把竹竿的一端固定在繩扣中，人在另一端施加一個向下的大小為F的力，面團被不斷擠壓后變得更有韌性，圖乙為壓面團原理圖。關于壓面團過程的敘述正確的是---(　　)
A. 面團對桿的作用力方向向下
B. 面團對桿的作用力大小等于F
C. 面團被壓扁說明力能使物體發生形變
D. A點向下移動的距離小于B點向下移動的距離
解析:根據圖示，面團對桿的作用力方向向上，即A不正確；根據圖示，此杠桿為省力杠桿，因此面團對桿的作用力大于F，B不正確；省力杠桿，省力多移動距離大，A點較B點更省力，A點移動距離大于B點，即D也不正確。故選C。
答案:C
3.如圖所示，杠桿OAB能繞O點轉動，在A點掛一重物G，為保持杠桿在水平位置平衡，在B點分別作用的四個力中最小的是---(　　)　
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
解析:由題圖可知，動力F3與OB垂直，則動力F3對應的動力臂就是OB，它是最長的動力臂。由杠桿平衡條件F阻×l阻＝F動×l動可知，在阻力和阻力臂都一定的情況下，動力臂越長則動力越小。因為F3對應的動力臂最長，所以F3最小。故選C。
答案:C
知識點3：探究杠桿的平衡條件
例3：“勝哥”在探究杠桿平衡條件的實驗中：
(1) “勝哥”安裝好杠桿，調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；把鉤碼掛在杠桿A點如圖甲，為方便直接從杠桿上讀出力臂，應在B點沿著____________的方向拉動彈簧測力計，使杠桿在水平位置平衡。
(2)如圖乙，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡，測力計示數將____________________。
解析:(1)為方便直接從杠桿上讀出力臂，拉力應該與杠桿垂直，所以應豎直向下拉動測力計；(2)如題圖，彈簧測力計從位置1到位置2變化過程中，動力臂先變大后變小，阻力和阻力臂不變，根據杠桿平衡條件得，動力先變小后變大。
答案:(1)豎直向下　(2)先變小后變大
◆變式訓練
1. 如圖所示，杠桿始終處于水平平衡狀態，改變彈簧測力計拉力的方向，使其從位置①到位置②，再到位置③。此過程中，彈簧測力計的示數將---( )
A. 逐漸變大 B. 逐漸變小 C. 先變大后變小 D. 先變小后變大
解析:根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，當阻力和阻力臂保持不變時，動力與動力臂的長度成反比。根據圖片可知，當測力計的拉力方向從①到③時，動力臂先變大后變小，則彈簧測力計的示數先變小后變大，故D正確，而A、B、C錯誤。
答案: D
2.小科在測量某鐵塊的重力時，發現鐵塊的重力超出了彈簧測力計的量程，一時又找不到其他測量工具，為了測出該鐵塊的重力，他找來木棒、細鐵絲等物品進行如下改進：
步驟一：將細線系在木棒的A位置，在木棒的左端繞上適量細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡，如圖甲；
步驟二：用手指勾住彈簧測力計的B處，對彈簧測力計進行調零，如圖乙；
步驟三：在木棒左端掛上鐵塊，右端用彈簧測力計豎直向下拉，如圖丙。
(1)步驟一中“在木棒左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡”是為了防止______________對測量結果的影響。
(2)步驟三中，當木棒處于水平位置平衡時，彈簧測力計的示數如圖丁所示，則該鐵塊的重力________N。
解析:(1)在木棒左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡，是為了防止木棒自身重力對測量結果的影響；(2)由圖丁知，測力計的分度值為0.2 N，示數為2.2 N；根據杠桿的平衡條件：G×＝F×(L－)，解得：G＝3F＝3×2.2 N＝6.6 N。
答案:(1)木棒自身重力　(2)6.6
知識點4：滑輪、滑輪組的特點
例4：“勝哥”用如圖所示的裝置，將重150N的木塊在10s內豎直向上勻速提升4m，此裝置是 滑輪（選填“定”或“動”），“勝哥”拉力的功率為 W（滑輪和繩的重力、摩擦均不計）。
解析:（1）固定不動的滑輪叫定滑輪，跟隨物體一起移動的滑輪叫動滑輪；
（2）不計滑輪和繩子的重力與摩擦，那么不做額外功，即“勝哥”拉力做的總功與克服木塊做的有用功相等，即根據W=Gh計算出功，再根據計算拉力的功率。（1）根據圖片可知，滑輪跟隨物體一起上下移動，為動滑輪；
（2）“勝哥”拉力做功：W=Gh=150N×4m=600J；
“勝哥”拉力的功率：
答案: 動；60
◆變式訓練
1.如圖所示，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關系正確的是---(　　)　　
A. F1＝F2 B. F3＝F4 C. F1＝F3 D. F2＝F4
解析:甲圖是一個動滑輪，能夠省一半的力，故F1＝(G物＋G動)；當拉力與豎直方向有夾角時，夾角越大，拉力越大，所以F2＞F1；乙圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力，故F3＝F4＝G物；故選B。
答案:B
知識點5：滑輪相關計算
例5：用如圖所示的滑輪組將重480N的物體G勻速提升3m，所用的拉力F為200N，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）在繩子承受范圍內，此滑輪組機械效率最大90%，當物體以0.3m/s速度向上運動時，拉力的功率最大1800W，則滑輪組能提升的最大物重是多少N？
答：在繩子承受范圍內，滑輪組能提升的最大物重為5400N。
解析:（1）拉力克服物體的重力做有用功，即W有=Gh；
解：拉力所做的有用功：W有＝Gh＝480N×3m＝1440J
答：拉力所做的有用功為1440J
（2）首先根據圖片確定滑輪組承擔重力的繩子段數n，然后根據 計算出滑輪組的機械效率。
解：由圖可知n＝3，滑輪組的機械效率：η＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝80%
答：滑輪組的機械效率為80%；
（3）首先根據v=nv物計算出繩子自由端移動的速度，然后根據P=Fv計算出繩子能夠承受的最大拉力，最后根據計算出物體的最大重力。
解：繩子自由端移動的速度：v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
因為P＝ ＝ ＝Fv，所以最大拉力：F最大＝ ＝ ＝2000N，
因為η＝ ＝ ＝ ＝ ，所以滑輪組能提升的最大物重：
G最大＝η最大nF最大＝90%×3×2000N＝5400N。
答：在繩子承受范圍內，滑輪組能提升的最大物重為5400N。
答案: （1）1440J （2）80%； （3）5400N
◆變式訓練
1.橋式起重機在工業生產上有廣泛應用。如圖是某橋式起重機的示意圖，水平橫梁 MN架在軌道A和B上，電動機D可沿橫梁左右移動。橫梁、電動機、掛鉤、滑輪、鋼索、導線的質量以及滑輪上的摩擦均不計。
(1)電動機通過滑輪組，將質量為600千克的零件，以 0.4米/秒的速度勻速吊高4米。求：電動機對零件做的功為多少焦？ 電動機的功率至少為多少瓦？ (g取10牛/千克)
(2)已知橫梁長度為L，零件質量為m，電動機吊著零件從 M點出發并開始計時，以水平速度v勻速運動到N點，橫梁對軌道A的壓力F與時間t的關系式為：F＝________。
解析:(1)F＝G＝mg＝600 千克×10 牛/千克＝6 000 牛
W＝Fs＝Gh＝6 000 牛×4米＝2.4×104焦
電動機功率計算
解法一：t＝＝＝10 秒
P＝＝＝2 400 瓦
解法二：F＝ G＝×6 000 牛＝2 000 牛
P＝Fv＝2 000 牛×(3×0.4)米/秒＝2 400 瓦
(2)mg－　解析:橫梁對軌道A的壓力F和軌道A對橫梁的支持力是一對相互作用力，把MN看作一根杠桿，B為支點，A端對橫梁的支持力為動力，零件的重力為阻力(其他重力和摩擦力不計)；由v＝可得，t時間內AD段的長度：LAD＝vt，則零件重力的力臂：LG＝L－LAD＝L－vt，軌道A對橫梁支持力的力臂為L，由杠桿的平衡條件可得：F支持·L＝G·(L－vt)，
則F支持＝＝G－＝mg－，由相互作用力的特點可知，橫梁對軌道A的壓力F與時間t的關系式：F＝F支持＝mg－。
答案:mg－
1.如圖所示，在輕質桿OB的中點A處，懸掛有重為G的物體M，在端點B施加方向始終跟桿垂直的拉力F，桿從圖示位置沿順時針方向勻速轉至虛線位置的過程中，下列敘述中正確的是---（ ）
A. 拉力F逐漸變大 B. 拉力F跟它力臂的乘積變小
C. 拉力F始終大于1/2G、小于G，該杠桿是省力杠桿 D. 以上說法均不正確
解析:桿從圖示位置沿順時針方向勻速轉至虛線位置的過程中，桿重、動力臂不變，阻力臂減小，利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析。
A.如圖，物體M的重為G不變，動力F的方向始終跟桿垂直（動力臂LOB不變），
由于桿勻速轉動（處于平衡狀態），則F×LOB=G×LOC ， 由于桿從圖示位置沿順時針方向勻速轉至虛線位置的過程中，阻力臂LOC逐漸減小，所以拉力F逐漸變小，故A錯誤；
B.由于阻力臂LOC逐漸變小，物體M的重為G不變，則根據F×LOB=G×LOC可得：FLOB的大小（拉力F跟它力臂的乘積）逐漸變小，故B正確；
C.根據F×LOB=G×LOC可得：；則該杠桿是省力杠桿，故C錯誤;
D.B選項是正確的，故D錯誤。
答案: B
2.如圖是中國自主研制的世界上最大起重機“宏海號”龍門吊，它可吊起22000噸的重物。它主要由主梁和支架構成，可以提升和平移重物，下圖左是其工作示意圖。在重物由主梁右端緩慢移到左端的過程中，右支架對主梁的支持力F與重物移動距離s的關系圖象是(梁自重不計) ---（ ）

A. B. C. D.
解析:根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析即可。在重物由主梁右端緩慢移到左端的過程中，以左側的支柱為支點，右支架對主梁的支持力F為動力，重物對杠桿的拉力為重力，大小等于物體的重力G，動力臂為整個主梁的長度，設為L，阻力臂為L-s，
根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2得到：
FL=G（L-s）； 解得： ，
由關系式知：右支架對主梁的支持力F與重物移動距離s成一次函數關系，且拉力隨s的增大而減小，故B符合題意，A、C、D不合題意。
答案: B
3.如圖是吊車起吊貨物的示意圖，伸縮撐桿為圓弧狀，工作時它對吊臂的支持力始終與吊臂垂直，使吊臂繞 O 點緩慢轉動，從而將貨物提起。下列說法正確的是---（ ）
A. 吊臂是一個省力杠桿，但要費距離
B. 吊臂是一個費力杠桿，但可以省功
C. 勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力的力臂變小
D. 勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力逐漸變小
解析:（1）（2）比較動力臂和阻力臂的大小，從而確定杠桿的分類和特點；
（3）（4）主要分析動力臂的大小變化，根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析判斷。
根據圖片可知，貨物對吊臂產生阻力，而伸縮撐桿對吊臂產生動力，此時動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，此時它費力但是省距離，但是肯定不能省功，故A、B錯誤；
勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力的力臂保持不變，故C錯誤；
勻速頂起吊臂的過程中，動力臂保持不變，阻力保持不變，但是阻力臂逐漸減小，根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，支持力逐漸減小，故D正確。
答案: D
4.三個和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能詳。如圖所示，甲圖和尚們商量出新的挑水方案 ：胖和尚一人挑兩小桶，瘦和尚和小和尚兩人合抬一大桶，以下說法中正確的是---（ ）
A. 乙圖中水桶向后傾，為保持水平平衡，胖和尚可以將他的肩往前移動一點距離
B. 乙圖中水桶向后傾，為保持水平平衡，胖和尚可以將后面水桶往后移動一點距離
C. 丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以讓瘦和尚往前移動一點距離
D. 丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以將水桶往前移動一點距離
解析:根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析即可。 根據乙圖可知，右邊的水桶下沉，此時需要減小右邊水桶的力臂，即縮小右邊水桶到肩膀的距離，要么肩膀向右邊移動一點，要么右邊水桶向前移動一些，故A、B錯誤；
丙圖中，小和尚要減輕瘦和尚的負擔，即減小瘦和尚受到的壓力，需要增大水桶到他的距離，即瘦和尚向前移動一些，故C正確；
丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，即減小瘦和尚受到的壓力，需要增大水桶到他的距離，即可以將水桶往后移動一點距離，故D錯誤。
答案: C
5.小科通過微信公眾號“勝哥課程”學習了關于杠桿的課程后，對相關知識有了深刻的理解。下列說法正確的是---（ ）
A. 力臂一定是杠桿上的一部分
B. 力臂就是從支點到力的作用線的距離
C. 只有在費力情況時才能省功
D. 杠桿平衡時，動力+動力臂與阻力+阻力臂總是相等的
解析:（1）（2）根據力臂的定義判斷；（3）根據功的原理判斷； （4）根據杠桿的平衡條件判斷。力臂是從杠桿的支點到力的作用線的垂直距離，與杠桿本身沒有關系，故A錯誤，B正確；
無論使用什么機械，都不能省功 ，這是功的原理，故C錯誤；
答案: B
6. 如圖是研究杠桿平衡條件的實驗裝置，要使杠桿在水平位置平衡，B處應掛與A處同樣大小的鉤碼個數為---(　　)
A．6個　　　B．4個　　　C．3個　　　D．2個
解析:設每個鉤碼的重力是G，杠桿每格的長度是L，由圖示可知，動力F動＝4G，動力臂l動＝3L，阻力臂l阻＝2L，由杠桿平衡條件得：F動×l動＝F阻×l阻，即4G×3L＝F阻×2L，所以F阻＝6G，則在B處應掛6個鉤碼。故選A。
答案:A
7.如圖所示，“勝哥”沿著傾角為30°的斜面向上拉物體，從斜面底端勻速拉到斜面的頂端，已知物體所受重力為G，斜面的機械效率為75%，若物體受到的拉力和摩擦力分別用F和f表示，則---（　　）
A．F=G f=G B．F=G f=G C．F=G f=G D．F=G f=G
解析:有用功：W有用=Gh，拉力做的功為總功：W總=FL；由傾角為30°的斜面可得L=2h，斜面的機械效率：η====，代入數據，75%=，解得F=G；額外功就是克服摩擦所做的功：W額=W總﹣W有用=FL﹣Gh=fL=FL﹣G×=fL，由FL﹣G×=fL，約去L，所以可得；f=F﹣=G﹣=G，選B。
答案:B
8.如圖為吸盤式掛桿，將吸盤壓在瓷磚上排盡其中的空氣，掛桿就能被固定在瓷磚上，掛有平底鍋的掛鉤沿光滑水平橫桿從P點開始向吸盤B移動，若吸盤與橫桿的重力、吸盤大小均忽略不計，設掛鉤與吸盤A的距離為L，則吸盤B受到的摩擦力F的大小與L的關系圖象為---（　　）
解析:以吸盤A為支點，設掛鉤與吸盤A的距離為L，根據杠桿的平衡條件可得，G×L=F×AB，F=，AB、G不變，L不為零，故吸盤B受到的摩擦力F的大小與L的關系圖象為D。故選：D。
答案:D
9.如圖所示，O為杠桿的支點，杠桿右端掛有重為10牛的物體，杠桿在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠桿仍在水平位置保持平衡，下列關系中正確的是---（　　）
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F2＜10牛 D．F1=10牛
解析:AB、設動力臂為L2，杠桿長為L（即阻力臂為L）；由圖可知，F2與杠桿垂直，因此其力臂為最長的動力臂，由杠桿平衡條件可知F2為最小的動力，則F1＞F2，故A錯誤，B正確；CD、用力F2使杠桿在水平位置保持平衡時，由杠桿平衡條件可得：F2 L2=10牛×L，由圖知L2＜L，所以F2＞10牛；故C錯誤；因為F1＞F2，F2＞10牛，所以F1＞F2＞10牛，故D錯誤。故選：B。
答案:B
10.如圖是塔式起重機上的滑輪組，在將210 N的重物勻速提高2 m的過程中，作用在繩端的拉力為100 N，則有用功是________ J，該滑輪組的機械效率是________。
解析:有用功為： W有用＝Gh＝210 N×2m＝420 J；該滑輪組的機械效率為：η＝×100%＝×100%＝×100%＝70%。
答案:420　70%
11.往車上裝重物時，常常用長木板搭個斜面，把重物沿斜面推上去。如圖所示，工人用3 m長的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假設斜面很光滑，則需要施加的推力為________；若實際用力為500 N，斜面的機械效率為________，重物受到的摩擦力為________。(g取10 N/kg)
解析:假設斜面很光滑，沒有摩擦，則工人沒有做額外功，總功等于有用功，即FL＝Gh，F×3 m＝120 kg×10 N/kg×1 m，F＝400 N；若實際用力為500 N，斜面的機械效率為η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；由于額外功W額＝W總－W有用＝F實L－Gh＝500 N×3 m－120 kg×10 N/kg×1 m＝300 J，則摩擦力f＝＝＝100 N。
答案:400 N　 80%　100 N
12. “勝哥”用動滑輪提升貨物A。如圖所示意圖，在豎直向上的拉力F的作用下，使重450N的貨物A在50s的時間里，勻速豎直上升了10m。在這個過程中，拉力F做的功為5000J．求：
（1）有用功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）動滑輪的機械效率η。
解析:（1）有用功：W有=Gh=450N×10m=4500J；
（2）已知拉力F做的功為5000J，即W總=5000J，
拉力做功的功率：P===100W；
（3）動滑輪的機械效率：η==×100%=90%。
答案：（1）有用功為4500J；
（2）拉力F的功率為100W；
（3）動滑輪的機械效率為90%。
1.（2021·金華）生活中處處有科學。下列日常工作，在使用時屬于費力杠桿的是---（ ）
A. 獨輪車 B. 開瓶器
C. 釣魚竿 D. 大鍘刀
解析：比較動力臂和阻力臂的大小，從而確定杠桿的分類。
A.使用獨輪車時，車輪為支點，重力為阻力，作用在重心上，動力作用在手柄上，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故A不合題意；
B.使用開瓶器時，它與瓶蓋上表面的接觸點為支點，阻力作用在瓶蓋下面，動力作用在手柄上，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故B不合題意；
C.使用釣魚竿時，靠近胸口的手所在的位置為支點，動力作用在魚竿的中間，而阻力作用在魚竿的頂端，此時動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，故C符合題意；
D.使用大鍘刀時，刀片頂端的轉軸為支點，阻力作用在刀口中間，動力作用在手柄上，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故D不合題意。
答案：C
2.（2021·衢州）如圖所示，物塊在拉力F的作用下沿斜面向上做勻速直線運動。物塊的相關科學量隨時間變化規律的圖像正確的是---（ ）
A. B. C. D.
解析：（1）根據勻速直線運動的定義判斷；
（2）動能的大小與質量和速度大小有關；
（3）重力勢能的大小與質量和高度有關；
（4）機械能=動能+重力勢能，據此分析判斷。
A.物體沿斜面做勻速直線運動，則v不變，根據s=vt可知，它通過的路程與時間成正比，圖像為一條通過坐標原點的斜線，故A錯誤；
B.物塊的速度不變，質量不變，那么它的動能不變，故B正確；
C.物塊的高度增大，質量不變，那么它的重力勢能增大，故C錯誤；
D.根據機械能=動能+重力勢能可知，物塊的機械能不斷增大，故D錯誤。
答案：B
3.（2021·溫州）停放自行車時，若要從如圖四點中選擇一點施加豎直向上的力，將后輪略微提起。其中最省力的點是---（ ）
A. A點 B. B點 C. C點 D. D點
解析：根據杠桿的平衡條件分析判斷。
根據圖片可知，將后輪提起時，前面的車輪相當于杠桿的支點，阻力為自行車的重力，動力為手提的力。根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂不變的情況下，D點的動力臂最長，則此時最省力，故D正確，而A、B、C錯誤。
答案：D
4.（2020·寧波）現有一根形變不計、長為L的鐵條AB和兩根橫截面積相同、長度分別為La、Lb的鋁條a、b。將鋁條a疊在鐵條AB上，并使它們的右端對齊，然后把它們放置在三角形支架O上，AB水平平衡，此時OB的距離恰好為La ， 如圖所示。取下鋁條a后，將鋁條b按上述操作方法使鐵條AB再次水平平衡，此時OB的距離為Lx。下列判斷正確的是---（ ）
A. 若La 成立
C. 若Lb 解析：當把鋁條a放在鐵條上時，鐵條的重力G鐵為阻力，作用在中點，那么阻力臂為：；動力為鋁條a的重力Ga ， 作用在它的中點處，動力臂為 ，
根據杠桿的平衡條件得到： ①；
當把鋁條b放在鐵條上時，鐵條的重力G鐵為阻力，作用在中點，那么阻力臂為：；動力為鋁條a的重力Ga ， 作用在它的中點處，動力臂為 ，
根據杠桿的平衡條件得到：②；
①÷②得到：
③；
因為鋁條a和b橫截面積相等，根據公式G=ρVg=ρShg可知，鋁條的重力與長度成正比，
即：；
將其袋入③得到：；
因為La所以；
那么；
化簡得到：；
整理得到：；
即：；
那么：。
如果支點O不動，因為Lb>La ， 所以肯定后有一部分在O點左側。與原來相比可知，此時左邊重力增大，為了維持平衡，必須減小阻力臂，增大動力臂，即支點向左移動，那么La故A正確，B錯誤；
若Lb La ， 故C、D錯誤。
答案： A
5.如圖，甲、乙實驗可以得出“定滑輪不能省力”這一結論，小敏想通過一次實驗既得出結論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側加上一個相同的彈簧測力計(彈簧測力計重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計)，下列四套裝置中能實現的是---（ ）
A. B. C. D.
解析：使用滑輪時，軸的位置固定不動的滑輪稱為定滑輪。定滑輪不省力，但是可以改變力的方向。屬于滑輪原理的應用，和機械功的討論。實質上是動力臂等于阻力臂的杠桿。控制變量在進行科學實驗的概念，是指那些除了實驗因素(自變量)以外的所有影響實驗結果的變量，這些變量不是本實驗所要研究的變量，所以又稱無關變量、無關因子、非實驗因素或非實驗因子。
AC、由四套裝置圖可知，在定滑輪的兩側各安裝一個彈簧測力計，然后分別測量出鉤碼的重力和拉力；測量鉤碼重力的彈簧測力計應上方固定，所以AC不符合題意；
BD、為了控制變量，所以彈簧測力計應都是固定上方，下方可動，故B錯誤；D正確；
答案： D
6. （2021湖北荊州） 2022年冬季奧林匹克運動會主辦城市是北京，北京成為第一個舉辦過夏季奧林匹克運動會和冬季奧林匹克運動會以及亞洲運動會三項國際賽事的城市。在某場館建設中，采用如圖所示的裝置，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，使物體A在5s內勻速上升了1m．已知物體A重400N，該工人重500N，兩個滑輪質量相等，不計滑輪組的繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為80%．關于該過程，下列說法正確的是---（　　）
A. 水平地面對工人的支持力為300N
B. 動滑輪重為50N
C. 人對繩子拉力的功率為120W
D. 支架受到滑輪組的拉力為850N
解析：AB．設動滑輪的重力為，則有
解得
人對繩子的拉力
水平地面對工人的支持力為 故AB錯誤；
C．繩子自由端上升的速度
人對繩子拉力的功率為 故C錯誤；
D．支架受到滑輪組的拉力為850N
故D正確。
答案：D
7.（2021湖北荊州） 2021年1月30日，荊州沙市機場正式通航，為荊州640萬人口出行帶來極大便利。某游客來機場乘機，他所用的拉桿旅行箱示意圖如圖所示。裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，O為支點，B為重心，A為拉桿的端點。在A點沿圖示方向施加拉力F使旅行箱保持靜止。下列說法中正確的是---（　　）
A. 旅行箱受到的重力與水平地面對它的支持力是一對平衡力
B. 其它條件不變時，僅縮短拉桿的長度，拉力F減小
C. 其它條件不變時，使拉力F的方向沿順時針改變10°，拉力F增大
D. 箱內物體下滑，重心位置由B變至B′，拉力F增大
解析：A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三個力平衡，故A錯誤；B．其它條件不變時，僅縮短拉桿的長度，支點到力的距離變小，即力臂變小，而阻力和阻力臂的乘積不變，故拉力的大小變大，故B錯誤；C．其它條件不變時，使拉力F的方向沿順時針改變10°，力臂變短，作用力F變大，故C正確；D．箱內物體下滑，重心位置由B變至B′，阻力臂變小，故阻力臂和阻力的乘積變小，動力臂不變，故拉力的大小變小，故D錯誤。
答案：C
8.（2021河南）如圖工人師傅正在使用一根硬棒撬動石頭，使用此硬棒---（　　）
A. 省力且省距離 B. 省力但費距離
C. 費力且費距離 D. 費力但省距離
解析：CD．一根硬棒撬動石頭，動力臂大于阻力臂，故是省力杠桿，故CD錯誤；
AB．省力但是費距離，故A錯誤；B正確。
答案：B
9.（2021·衢州）“認真觀察和仔細分析”是科學研究的基本要求。
（1）如圖甲，在靜止指向南北方向的小磁針上方平行地放一根直導線。閉合開關，原來靜止的小磁針發生轉動，原來靜止的直導線仍然未動。
①小磁針發生轉動，可以說明它一定受到力的作用，因為________。
②直導線仍然未動，此時偏轉的小磁針對直導線________(填“有”或“沒有")力的作用。
（2）如圖乙是某飲水器水龍頭的結構示意圖，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根連接在閥門上的桿，由彈簧將它拉緊，O1是連接B、C的一根銷釘。可將手柄簡化為一根杠桿，手柄與A的接觸點O2為支點，下壓手柄，C就上升，閥門打開水流出；放手后，C自動恢復原位，水龍頭關閉。
①請在答題紙相應位置圖中畫出動力F1的力臂l1________。
②正常使用手柄取水時，手柄屬于________杠桿。
解析：（1）①根據力與運動的關系分析解答；
②根據物體間力的作用的相互性分析解答；
（2）①力臂是從杠桿的支點到力的作用線的垂線段的長度；
②比較動力臂和阻力臂的大小，從而確定杠桿的分類。
（1）①小磁針發生轉動，可以說明它一定受到力的作用，因為力是改變物體運動狀態的原因；
②物體間力的作用是相互的，雖然直導線未動，但此時偏轉的小磁針對直導線有力的作用。
（2）①通過支點O2作F1的作用線的垂線，O2到垂足之間的距離就是動力臂L1 ， 如下圖所示：
②根據圖片可知，在正常使用手柄取水時，動力臂大于阻力臂，則手柄屬于省力杠桿。
答案：（1）力是改變物體運動狀態的原因；有 （2）；省力
10.（2021·紹興）我國古代記錄傳統手工技術的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂,“橫木穿插硾頭,硾嘴為鐵,足踏其末而舂之”,如圖甲所示。若硾頭質量為20千克,不計橫木的重力和摩擦。
（1）圖乙為腳用力向下踩舂時在某一位置的示意圖,O點為支點, F2為阻力,請在圖中作出阻力臂________,此時春屬于 ________(選填“省力”、“等臂”或“費力”)杠桿。
（2）若每次硾頭上升的高度為0.6米,1分鐘撞擊臼中的谷粒20次, 則人克服硾頭重力做功的功率為________瓦。
解析：（1）力臂是從杠桿的支點到力的作用下線的距離，據此畫出阻力臂。比較動力臂和阻力臂的大小，從而確定杠桿的分類。
（2）首先根據W=Gh計算出對錘頭做的功，最后根據計算出做功的功率。
（1）從支點O做阻力F2力的作用線的垂線，從O點到垂足之間的距離就是阻力臂L2 ， 如下圖所示：
動力作用在杠桿的下端，此時動力臂小于阻力臂，為費力杠桿。
（2）克服錘頭做功W=Gh=20kg×10N/kg×（0.6m×20）=2400J；
做功的功率。
答案：（1）；費力 （2）40
11.（2021·寧波）反思是一種良好的學習品質。
（1）一根輕質硬棒AB，在力的作用下能繞固定點O轉動。現在硬棒AB上施加兩個力F1和F2 ， O點到F1和F2的作用線的距離分別為d1和d2。小寧認為，只要滿足F1×d1=F2×d2 ， 則硬棒AB一定保持靜止狀態或勻速轉動。你認為小寧的想法正確嗎？請說出你的理由。
（2）在“動滑輪”實驗中，小寧通過如圖所示裝置進行實驗，得到結論：使用動滑輪勻速提升物體，豎直向上的拉力F小于物重G。小寧思考后認為，即使不計摩擦和繩重，上述結論要成立，物重G和動滑輪重G動之間也必須滿足一定條件。請你說出這一條件，并予以證明。
解析：（1）力的作用效果與力的大小、作用點和方向有關。在杠桿中，杠桿平衡需要滿足的條件：①力和力臂的乘積相等；②兩個力使杠桿的轉動方向相反，據此分析解答。
（2）在動滑輪上，承擔重力的繩子有2段，那么自由端的拉力為 ，然后再結合“拉力小于物重”列出不等式計算出即可。
答案：（1）小寧的想法不正確
如果硬棒AB在F1的作用下繞固定點O發生轉動的方向，與在F2的作用下繞固定點O發生轉動的方向相同，那么即使F1×d1=F2×d2成立，硬棒AB也不可能保持靜止狀態或勻速轉動。
（2）條件：物重G大于動滑輪重G動(G>G動)
證明過程：在不計繩重和摩擦的情況下，F=
因為FG動
12.（2021·杭州）已知一根質量分布均勻的圓柱體木料質量為60kg，體積為0.1m3。問：
（1）此木料的密度為多少
（2）如圖所示，甲、乙兩人分別在A點和B點共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=BC，O為木料的中點。求此時乙對木料的作用力大小。
（3）若在(2)中當乙的作用點從B點向O點靠近時，請列式分析此過程中甲對木料作用力大小變化情況。
解析：（1）已知質量和體積，根據公式 計算木料的密度；
（2）首先根據G=mg計算出木料的重力，然后將A看做杠桿的支點，木料的重力看做阻力，阻力臂為AO，B點的支持力為動力，動力臂為AB，然后根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2計算乙對木料的作用力。
（3）當乙的作用點向O點靠近時，乙的動力臂逐漸減小，根據杠桿的平衡條件 F1×l1=F2×l2 分析乙對木料作用力的變化，最后根據二力平衡F乙+F甲=G判斷甲對木料作用力的大小即可。
答案：（1）解：ρ= =600 Kg/m3
（2）解：G=mg=60kg×10N/kg=600N
以A為支點，根據杠桿平衡條件F1×l1=F2×l2
得F乙×AB=G
即F乙= =0.5G=300N
（3）解：當乙的作用點向O點靠近時，此時作用點記為B’
以A為支點，根據杠桿平衡條件： F1×l1=F2×l2
得：F×AB’= G×AO
即F乙=G×AO /AB’
因為AB’減小，而G×AO不變，所以F乙變大
而F乙+F甲=G，所以F甲變小
13.（2021·嘉興）健康的生活既要注意平衡膳食，還要積極參加體育鍛煉，如圖所示為可調式握力器，可用于鍛煉手部肌肉。鍛煉時只要抓住左手柄，用力抓緊使其碰觸右手柄上的計數按鈕，即算完成一個握力動作。
（1）握力器的力度可以通過使用調節器移動彈簧下端的位置來改變。現在需要將力度調小，則應該將彈簧下端向________(選填“左”或“右”)移。
（2）小嘉用平均大小為500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移動6厘米完成一個握力動作，則做功多少焦
（3）小嘉飲用一罐凈含量為330毫升的可樂后，獲得的能量為540千焦。若獲得能量的10%用于握力做功，則消耗這些能量需要完成多少個題(2)中的握力動作
解析：（1）根據杠桿的平衡條件分析；
（2）根據W=Fs計算一個握力動作所做的功；
（3）首先用獲得的能量×10%得到握力做的總功，再用握力做的總功除以一次握力做的功得到次數。
（1）根據圖片可知，O點為支點，彈簧對杠桿施加阻力，手對杠桿施加動力。根據F1L1=F2L2可知，在彈簧拉力F2和動力臂L1不變的情況下，要減小動力F1就必須減小阻力臂L2 ， 即將彈簧下端向右移動。
（2）完成一個握力動作做功：W=Fs=500N×0.06m=30J；
（3）消耗這些能量需要完成題(2)中的握力動作的個數： 。
答案： （1）右 （2）解：W=Fs=500N×0.06m=30J
答：完成一個握手動作做功30J
（3）解：
答：飲用可樂后獲得的能量相當于完成握手動作1800次的能量
14.（2021·臺州）是某簡易吊裝機、其簡化結構如圖乙所示。
（1）吊裝機工作時，頂端定滑輪的作用是________。
（2）吊裝機總重為1500牛，其重力作用線通過A點。結合乙圖數據計算，當吊裝機勻速吊起重物時，為防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊裝機在使用時，通常在一定位置壓上配重防止翻倒。將同一配重分別放在圖中D，E，F處時，能達到最佳防翻效果的是________。
（4）電動機的額定功率是1200瓦，正常工作時消耗的電能有75%轉化為重物的機械能。當吊裝機配重足夠時，可在10秒內使重物勻速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
解析: (1)根據定滑輪的特點解答;
(2)當所掛物體較重時,吊裝機會向左繞B(C)點傾斜,此時可以把整個吊裝機看做一根杠桿。 B(C)點為支點,動力為所吊物體重，根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L 2列式計算即可。
(3)配重對杠桿施加阻力,且阻力和阻力臂的乘積越大,防翻效果越好,據此分析判斷;
(4)根據W=ηPt計算出計算出電動機轉化成的機械能,再根據W=Gh計算機械能,二者的大小相等,據此列出方程計算即可。
(1)吊裝機工作時,頂端定滑輪的作用是改變力的方向。
(2)設物體重為G ,動力臂L1=1.25m ,阻力為吊裝機總重, F2=1500N ,阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m.
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到: GL1=F2L2，
G×1.25m=1500×0.25m
解得: G=300N。
(3)根據杠桿的平衡條件可知,所加配置為阻力,當阻力臂越大的時候,吊裝機越不容易傾倒,故選F ;
(4)電機工作產生的機械能全部用來抬升物體，
所以W物=G物h=ηW電;
G物h=ηPt;
G物× 3m=75%×1200W×10s ; 代入數據即可解得: G物=3000N。
答案: (1)改變力的方向 (2)300N (3) F (4)3000N
15.（2021·麗水）桿秤(如圖甲)是我國古老的衡量工具，現今人們仍然在使用。某興趣小組在老師的指導下，動手制作量程為20克的桿秤(如圖乙)。
[制作步驟]
①做秤桿：選取一根筷子，在筷子左端選擇兩點依次標上“A”、“B”。
②掛秤盤：取一個小紙杯，剪去上部四分之三，系上細繩，固定在秤桿的“A"處；
③系秤紐：在秤桿的“B"處系上繩子：
④標零線：將5克的砝碼系上細繩制成秤砣，掛到秤紐的右邊，手提秤紐，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上“0”；
⑤定刻度……
[交流評價]
（1）桿秤是一種測量________的工具：
（2）當在秤盤上放置物體稱量時，秤砣應從“0”刻度向________側移動：
（3）步驟④標零線的目的是________；
（4）根據杠桿平衡條件可知，桿秤的刻度是均勻的。定刻度時，小科和小思采用不同的方法，你認為________的方法更合理。
小科：先在秤盤上放1克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上1；然后在秤盤上放2克物體……按上述方法直到標出所有刻度。
小息：在秤盤上放20克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上20，0和20之間分為20等份。依次標上相應刻度。
解析：（1）根據桿秤上面標注的物理量的單位分析解答；
（2）根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析動力臂的長度變化即可；
（3）桿秤自身也有重力，它也會對杠桿的平衡產生影響。步驟④中標注零線，可以將自身重力對稱量的影響平衡掉，從而保證測量結果的準確性。
（4）可從標注的準確性和快捷性等角度分析判斷。
（1）根據題目可知，桿秤的量程為20g，而“g”是質量單位，所以桿秤是一種稱量質量的工具。
（2）當在秤盤上放置物體稱量時，左盤的質量會增大，根據杠桿的平衡條件：G左×L2=G秤砣×L1可知，秤砣的力臂L1會增大，則秤砣應該從“0”刻度向右側移動。
（3）步驟④標零線的目的是避免桿秤自身重力對稱量的干擾；
（4）小思的方法只需測量1次，然后就能利用刻度尺標注刻度，方便快捷；采用平均法標注刻度，還可以保證刻度的均勻性，減小測量的誤差，因此我認為小思的方法更合理。
答案:（1）質量 （2）右 （3）避免桿秤 自身重力對稱量的干擾 （4）小思
16.（2021·衢州）將酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的體積百分比)會變化嗎？小科認為：只要確定酒的密度是否變化就能作出判斷。于是利用身邊的物品，動手制作“密度秤”米測量酒的密度。
步驟Ⅰ：按圖甲制作好秤桿，提起提紐，移動秤砣(小螺母)，當秤桿水平平衡時用筆將此時秤砣的懸掛點B標記為“0”刻度(單位：g/cm3)。
步驟Ⅱ：按圖乙所示，將大螺母浸沒在水中(大螺母必須浸沒且不碰底)，提起提紐，移動秤砣，當秤桿水平平衡時用筆將此時秤砣的懸掛點C標記為“1”刻度。再將BC兩刻度之間
分為10等份。
步驟Ⅲ：測量酒的密度。
（1）應用：小科，用該密度秤分別測出瓶蓋剛打開和敞口一段時間后酒的密度約為0.92g/cm3和0.96g/cm3 ， 已知酒精密度為0.8g/cm3 ， 應用密度知識可判斷出其酒精度________(填“變大”“不變”或“變小")。
（2）反思：在制作和測量過程中，大螺母必須浸沒的目的是________。
（3）拓展：小科若要測量食鹽水的密度，他應先在密度秤上增加大于1的刻度，請你寫出利用直尺和筆標定刻度的過程：________ 。
解析：（1）白酒其實是酒精和水的混合液，因為水的密度大于酒精的密度，所以水越多，白酒的密度越大；酒精越多，白酒的密度越小；
（2）大螺母受到浮力的大小直接影響所測液體的密度，而浮力受到液體密度和排開液體體積的影響，根據控制變量法的要求可知，探究浮力的大小與液體密度的關系時，必須控制排開液體的體積相同；
（3）根據圖片可知，液體的密度越大，刻度值越靠左，且液體的密度與刻度值成正比。B點為0，C點為1，可以根據BC的長度在C點左側量取得到D點，這就是刻度2的位置，將CD之間平均分成10份每份就是0.1，據此刻度標注完成。也可以將CB之間平均分成10份，得到0.1的長度，據此在C點左側依次畫出對應的刻度值即可。
（1）敞口一段時間后，白酒溶液的密度增大了，說明其中的酒精減小，而水相對增多了，故酒精度變小。
（2）反思：在制作和測量過程中，大螺母必須浸沒的目的是：控制排開的液體體積相同。
（3）利用直尺和筆標定刻度的過程：
方法一：先測出BC的長度，以C點為起點向左畫出與BC等長的CD，再把CD長度十等分；
方法二：先測每小格的長度，以C點為起點向左畫出與前面每小格等距的刻度。
答案:（1）變小 （2）控制排開的液體體積相同 （3）方法一：先測出BC的長度，以C點為起點向左畫出與BC等長的CD，再把CD長度十等分 方法二：先測每小格的長度，以C點為起點向左畫出與前面每小格等距的刻度
17.（2021·湖州）下列是某科學研究小組探究杠桿平衡條件的實驗過程：(本實驗均使用輕質杠桿)實驗1：在直杠桿水平平衡時(如圖甲所示) 進行實驗， 記錄多組數據。得出：F1×s1=F2× s2(注：s1和s2分別表示支點到F1和F2的作用點的距離)。在直杠桿傾斜平衡時(如圖乙所示)進行實驗，也得到了同樣的結論。該結論適用于所有平衡時的杠桿嗎
實驗2：科學研究小組用一側彎曲的杠桿進行如圖丙所示的實驗，移動鉤碼，改變鉤碼數量，
記錄數據如表，分析表格數據發現上述結論并不成立，但發現一個新的等量關系，即：(待填)。s和l(支點到力的作用線的距離)這兩個量在研究杠桿平衡條件時，哪個量才是有價值的呢 研究小組的同學觀察到：支點到F的作用點的距離(s1)與支點到F1的作用線的距離(l1)是相等的。研究小組的同學又進行了實驗。
實驗3：
實驗次數 F1/N S1/cm F2/N S2/cm L2/cm
1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1
2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8
3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0
①移動鉤碼，使杠桿________，并使杠桿處于平衡狀態。
②記錄F1、s1、l1和F2、s2、l2。
③改變鉤碼數量，移動鉤碼，記錄杠桿處于平衡時的多組F1、s1、l1和F2、s2、l2。。
④分析實驗數據，得出彎杠桿的平衡條件。最后，通過科學思維，得出所有杠桿的平衡條件都是：F1×l1=F2×l2。杠桿的平衡條件可用于解釋許多杠桿應用，如用圖1方式提升物體比用圖2方式省力，就可用杠桿的平衡條件作出合理解釋。請回答：
（1）在研究一側彎曲的杠桿時，發現的一個新的等量關系是________。
（2）將實驗3中的①填寫完整________。
（3）“支點到力的作用線的距離”在科學上被稱為________。通過探究杠桿平衡條件的實驗，使我們深深認識到建立這一科學量的價值。
（4）用圖1方式提升物體比用圖2方式省力的原因是________。
解析：（1）分別計算出每組中F1與s1的乘積，以及F2與L2的乘積，然后比較乘積的大小；
（2）如果杠桿勻速轉動或處于靜止狀態，此時杠桿就處于平衡狀態；
（3）根據力臂的定義解答；
（4）將滑輪看作特殊的杠桿，比較它們動力臂的大小即可。
（1）三組數據中，F1與s1的乘積以及F2與L2的乘積依次為：10、30和60，則在研究一側彎曲的杠桿時，發現的一個新的等量關系是：F1 ×s1=F2 ×l2。
（2）實驗3中：移動鉤碼，使杠桿傾斜或轉動，并使杠桿處于平衡狀態。
（3）“支點到力的作用線的距離”在科學上被稱為力臂；
（4）根據圖1可知，使用動滑輪時，可以將左側繩子與滑輪的接觸點看作杠桿的支點，阻力臂等于半徑，動力臂等于直徑；
根據圖2可知，使用定滑輪時，滑輪的軸心為杠桿的支點，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。
則：用圖1方式提升物體比用圖2方式省力的原因是：圖1的動力臂大于阻力臂而圖2的動力臂等于阻力臂。
答案: （1）F1 ×s1=F2 ×l2 （2）傾斜或轉動 （3）力臂 （4）圖1的動力臂大于阻力臂而圖2的動力臂等于阻力臂
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第25講 簡單機械
考點 常見題型 考點分值
1．識別杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂 選擇、填空 2～4分
2．繪制杠桿的動力臂和阻力臂圖示 選擇(綜合型)、填空 2～4分
3．概述杠桿的平衡條件 選擇(綜合型)、填空 2～4分
4．應用杠桿平衡條件解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
識別人體中的杠桿 選擇、填空 2～4分
知道動滑輪和定滑輪的特點 選擇(綜合型)、填空 2～4分
知道滑輪組的特點（限于兩個滑輪的滑輪組） 選擇(綜合型)、填空 2～4分
使用滑輪組（限于兩個滑輪的滑輪組）解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解有用功、額外功及總功的含義 選擇、填空 2～4分
理解總功=有用功+額外功的表述方式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解機械效率的含義及表達式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
會應用機械效率的表達式進行有關計算 選擇(綜合型)、填空 2～4分
一、杠桿
1．杠桿的五要素
(1)定義：在力的作用下能繞著______轉動的一根硬棒。
(2)圖示：
(3)杠桿的五要素
支點：杠桿可以繞其轉動的點Ｏ
動力：使杠桿轉動的力F１
阻力： 杠桿轉動的力F2
動力臂：從支點O到 作用線的距離l1
阻力臂：從支點O到 作用線的距離l2
2．杠桿的平衡條件
（1）杠桿平衡定義：杠桿在______力和______力的作用下，保持_______或_________狀態，我們就說杠桿處于平衡。
（2）杠桿的平衡條件描述：動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：_____________________________
符號公式：_____________________________
3．探究杠桿平衡條件的實驗
①實驗器材［帶有刻度的杠桿、鐵架臺、鉤碼（1 N）、彈簧測力計］
②實驗裝置
（1）將杠桿支點設在中間的目的（減少杠桿自重對杠桿平衡的影響）；
（2）實驗前通過調節____________使杠桿平衡（左高左調，右高右調）；
（3）使杠桿在_____位置平衡的目的（方便力臂的測量）；
（4）杠桿的平衡狀態（杠桿在阻力和動力的作用下，保持靜止或勻速轉動狀態）。
③實驗數據分析
④根據數據可以得出杠桿的平衡條件_____________________________。
⑤交流與分析
（1）某次實驗時將一組鉤碼換成彈簧測力計，彈簧測力計豎直拉動時使杠桿保持平衡，然后改變拉力的方向（如圖所示），測力計的示數會______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。原因是斜拉時，拉力的力臂變小）。
（2）本實驗多次測量的目的_____________________ 。
4.人體中的杠桿：
骨——一根硬棒；
肌肉收縮——_________的來源；
兩根骨之間可以活動的關節——_________；
移動肢體或物體——_________的來源。
5. 杠桿的實際應用
種類 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
示意圖
力臂的關系 l1____l2 l1____l2 l1____l2
力的關系 F1____F2 F1____F2 F1____F2
特點 _____距離 _____距離 不省距離也不費距離
應用 撬棒、鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鋼絲鉗等 釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪刀、縫紉機腳踏板等 天平、蹺蹺板等
二、滑輪
1.滑輪的定義：一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子。
2.分類：_______滑輪和_______滑輪。
3.定滑輪、動滑輪、滑輪組的特點
定滑輪 動滑輪 滑輪組
圖示
實質 ____杠桿 動力臂是阻力臂___倍的省力杠桿 /
F與G的關系(忽略滑輪重及摩擦) F1=____ F2=____ F3=____
特點 改變力的方向，但不省力 省力但_____改變力的方向 既可以省力，又可以改變力的方向
s與h 的關系 s=______ s=______ s=______
三、機械效率
1.有用功、額外功、總功
（1）有用功：必須要做的功，用______表示。
（2）額外功（或無用功）：并非人們需要，但又不得不 額外做的功，用______表示。
（3）總功定義：有用功與額外功之和，用______表示。由于存在額外功，因此，總功必定大于有用功。
2.機械效率
（1）定義:科學上把_______跟_______的比值叫做機械效率。
（2）表達式：_________________ 。
（3）因W總＞W有用，所以機械效率總_______ 1，即機械效率不可能達到100％。
（4）提高滑輪組機械效率的方法：增大物重，減小滑輪組的重力，減小摩擦。
知識點1：杠桿類型判斷
例1：我國古代記錄傳統手工技術的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂,“橫木穿插硾頭,硾嘴為鐵,足踏其末而舂之”,如圖甲所示。若硾頭質量為20千克,不計橫木的重力和摩擦。
圖乙為腳用力向下踩舂時在某一位置的示意圖,O點為支點, F2為阻力,請在圖中作出阻力臂 ,此時春屬于 (選填“省力”、“等臂”或“費力”)杠桿。
◆變式訓練
1.看到一輛汽車不小心陷進泥潭后，熱心的“勝哥”按如圖所示的兩種設計方法幫司機拉車（不計繩子與滑輪間的摩擦及滑輪自重），下列說法正確的是---（ ）
A. 甲、乙都省力 B. 甲省力，乙不省力
C. 甲不省力，乙省力 D. 甲、乙都不省力
知識點2：杠桿的平衡
例2：“勝哥”將長為0.6米、質量可忽略不計的木棒擱在肩上，棒的后端A掛一個40牛的物體，肩上支點O離后端A為0.2米，他用手壓住前端B使木棒保持水平平衡，如圖所示，“勝哥”的質量為60千克，則此時手壓木棒的力大小為__________牛，肩對木棒的支持力大小為______牛，人對地面的壓力大小為__________牛(g＝10牛/千克)。
◆變式訓練
1. 下列杠桿能平衡的是(桿重和摩擦均不計)---(　　)
2.如圖甲是制作面團的情景，把竹竿的一端固定在繩扣中，人在另一端施加一個向下的大小為F的力，面團被不斷擠壓后變得更有韌性，圖乙為壓面團原理圖。關于壓面團過程的敘述正確的是---(　　)
A. 面團對桿的作用力方向向下
B. 面團對桿的作用力大小等于F
C. 面團被壓扁說明力能使物體發生形變
D. A點向下移動的距離小于B點向下移動的距離
3.如圖所示，杠桿OAB能繞O點轉動，在A點掛一重物G，為保持杠桿在水平位置平衡，在B點分別作用的四個力中最小的是---(　　)　
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
知識點3：探究杠桿的平衡條件
例3：“勝哥”在探究杠桿平衡條件的實驗中：
(1) “勝哥”安裝好杠桿，調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；把鉤碼掛在杠桿A點如圖甲，為方便直接從杠桿上讀出力臂，應在B點沿著____________的方向拉動彈簧測力計，使杠桿在水平位置平衡。
(2)如圖乙，當彈簧測力計由位置1轉至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡，測力計示數將____________________。
◆變式訓練
1. 如圖所示，杠桿始終處于水平平衡狀態，改變彈簧測力計拉力的方向，使其從位置①到位置②，再到位置③。此過程中，彈簧測力計的示數將---( )
A. 逐漸變大 B. 逐漸變小 C. 先變大后變小 D. 先變小后變大
2.小科在測量某鐵塊的重力時，發現鐵塊的重力超出了彈簧測力計的量程，一時又找不到其他測量工具，為了測出該鐵塊的重力，他找來木棒、細鐵絲等物品進行如下改進：
步驟一：將細線系在木棒的A位置，在木棒的左端繞上適量細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡，如圖甲；
步驟二：用手指勾住彈簧測力計的B處，對彈簧測力計進行調零，如圖乙；
步驟三：在木棒左端掛上鐵塊，右端用彈簧測力計豎直向下拉，如圖丙。
(1)步驟一中“在木棒左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡”是為了防止______________對測量結果的影響。
(2)步驟三中，當木棒處于水平位置平衡時，彈簧測力計的示數如圖丁所示，則該鐵塊的重力________N。
知識點4：滑輪、滑輪組的特點
例4：“勝哥”用如圖所示的裝置，將重150N的木塊在10s內豎直向上勻速提升4m，此裝置是 滑輪（選填“定”或“動”），“勝哥”拉力的功率為 W（滑輪和繩的重力、摩擦均不計）。
◆變式訓練
1.如圖所示，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關系正確的是---(　　)　　
A. F1＝F2 B. F3＝F4 C. F1＝F3 D. F2＝F4
知識點5：滑輪相關計算
例5：用如圖所示的滑輪組將重480N的物體G勻速提升3m，所用的拉力F為200N，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）在繩子承受范圍內，此滑輪組機械效率最大90%，當物體以0.3m/s速度向上運動時，拉力的功率最大1800W，則滑輪組能提升的最大物重是多少N？
答：在繩子承受范圍內，滑輪組能提升的最大物重為5400N。
◆變式訓練
1.橋式起重機在工業生產上有廣泛應用。如圖是某橋式起重機的示意圖，水平橫梁 MN架在軌道A和B上，電動機D可沿橫梁左右移動。橫梁、電動機、掛鉤、滑輪、鋼索、導線的質量以及滑輪上的摩擦均不計。
(1)電動機通過滑輪組，將質量為600千克的零件，以 0.4米/秒的速度勻速吊高4米。求：電動機對零件做的功為多少焦？ 電動機的功率至少為多少瓦？ (g取10牛/千克)
(2)已知橫梁長度為L，零件質量為m，電動機吊著零件從 M點出發并開始計時，以水平速度v勻速運動到N點，橫梁對軌道A的壓力F與時間t的關系式為：F＝________。
1.如圖所示，在輕質桿OB的中點A處，懸掛有重為G的物體M，在端點B施加方向始終跟桿垂直的拉力F，桿從圖示位置沿順時針方向勻速轉至虛線位置的過程中，下列敘述中正確的是---（ ）
A. 拉力F逐漸變大 B. 拉力F跟它力臂的乘積變小
C. 拉力F始終大于1/2G、小于G，該杠桿是省力杠桿 D. 以上說法均不正確
2.如圖是中國自主研制的世界上最大起重機“宏海號”龍門吊，它可吊起22000噸的重物。它主要由主梁和支架構成，可以提升和平移重物，下圖左是其工作示意圖。在重物由主梁右端緩慢移到左端的過程中，右支架對主梁的支持力F與重物移動距離s的關系圖象是(梁自重不計) ---（ ）

A. B. C. D.
3.如圖是吊車起吊貨物的示意圖，伸縮撐桿為圓弧狀，工作時它對吊臂的支持力始終與吊臂垂直，使吊臂繞 O 點緩慢轉動，從而將貨物提起。下列說法正確的是---（ ）
A. 吊臂是一個省力杠桿，但要費距離
B. 吊臂是一個費力杠桿，但可以省功
C. 勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力的力臂變小
D. 勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力逐漸變小
4.三個和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能詳。如圖所示，甲圖和尚們商量出新的挑水方案 ：胖和尚一人挑兩小桶，瘦和尚和小和尚兩人合抬一大桶，以下說法中正確的是---（ ）
A. 乙圖中水桶向后傾，為保持水平平衡，胖和尚可以將他的肩往前移動一點距離
B. 乙圖中水桶向后傾，為保持水平平衡，胖和尚可以將后面水桶往后移動一點距離
C. 丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以讓瘦和尚往前移動一點距離
D. 丙圖中小和尚為減輕瘦和尚的負擔，可以將水桶往前移動一點距離
5.小科通過微信公眾號“勝哥課程”學習了關于杠桿的課程后，對相關知識有了深刻的理解。下列說法正確的是---（ ）
A. 力臂一定是杠桿上的一部分
B. 力臂就是從支點到力的作用線的距離
C. 只有在費力情況時才能省功
D. 杠桿平衡時，動力+動力臂與阻力+阻力臂總是相等的
6. 如圖是研究杠桿平衡條件的實驗裝置，要使杠桿在水平位置平衡，B處應掛與A處同樣大小的鉤碼個數為---(　　)
A．6個　　　B．4個　　　C．3個　　　D．2個
7.如圖所示，“勝哥”沿著傾角為30°的斜面向上拉物體，從斜面底端勻速拉到斜面的頂端，已知物體所受重力為G，斜面的機械效率為75%，若物體受到的拉力和摩擦力分別用F和f表示，則---（　　）
A．F=G f=G B．F=G f=G C．F=G f=G D．F=G f=G
8.如圖為吸盤式掛桿，將吸盤壓在瓷磚上排盡其中的空氣，掛桿就能被固定在瓷磚上，掛有平底鍋的掛鉤沿光滑水平橫桿從P點開始向吸盤B移動，若吸盤與橫桿的重力、吸盤大小均忽略不計，設掛鉤與吸盤A的距離為L，則吸盤B受到的摩擦力F的大小與L的關系圖象為---（　　）
9.如圖所示，O為杠桿的支點，杠桿右端掛有重為10牛的物體，杠桿在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠桿仍在水平位置保持平衡，下列關系中正確的是---（　　）
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F2＜10牛 D．F1=10牛
10.如圖是塔式起重機上的滑輪組，在將210 N的重物勻速提高2 m的過程中，作用在繩端的拉力為100 N，則有用功是________ J，該滑輪組的機械效率是________。
11.往車上裝重物時，常常用長木板搭個斜面，把重物沿斜面推上去。如圖所示，工人用3 m長的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假設斜面很光滑，則需要施加的推力為________；若實際用力為500 N，斜面的機械效率為________，重物受到的摩擦力為________。(g取10 N/kg)
12. “勝哥”用動滑輪提升貨物A。如圖所示意圖，在豎直向上的拉力F的作用下，使重450N的貨物A在50s的時間里，勻速豎直上升了10m。在這個過程中，拉力F做的功為5000J．求：
（1）有用功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）動滑輪的機械效率η。
1.（2021·金華）生活中處處有科學。下列日常工作，在使用時屬于費力杠桿的是---（ ）
A. 獨輪車 B. 開瓶器
C. 釣魚竿 D. 大鍘刀
2.（2021·衢州）如圖所示，物塊在拉力F的作用下沿斜面向上做勻速直線運動。物塊的相關科學量隨時間變化規律的圖像正確的是---（ ）
A. B. C. D.
3.（2021·溫州）停放自行車時，若要從如圖四點中選擇一點施加豎直向上的力，將后輪略微提起。其中最省力的點是---（ ）
A. A點 B. B點 C. C點 D. D點
4.（2020·寧波）現有一根形變不計、長為L的鐵條AB和兩根橫截面積相同、長度分別為La、Lb的鋁條a、b。將鋁條a疊在鐵條AB上，并使它們的右端對齊，然后把它們放置在三角形支架O上，AB水平平衡，此時OB的距離恰好為La ， 如圖所示。取下鋁條a后，將鋁條b按上述操作方法使鐵條AB再次水平平衡，此時OB的距離為Lx。下列判斷正確的是---（ ）
A. 若La 成立
C. 若Lb 5.如圖，甲、乙實驗可以得出“定滑輪不能省力”這一結論，小敏想通過一次實驗既得出結論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側加上一個相同的彈簧測力計(彈簧測力計重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計)，下列四套裝置中能實現的是---（ ）
A. B. C. D.
6. （2021湖北荊州） 2022年冬季奧林匹克運動會主辦城市是北京，北京成為第一個舉辦過夏季奧林匹克運動會和冬季奧林匹克運動會以及亞洲運動會三項國際賽事的城市。在某場館建設中，采用如圖所示的裝置，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，使物體A在5s內勻速上升了1m．已知物體A重400N，該工人重500N，兩個滑輪質量相等，不計滑輪組的繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為80%．關于該過程，下列說法正確的是---（　　）
A. 水平地面對工人的支持力為300N
B. 動滑輪重為50N
C. 人對繩子拉力的功率為120W
D. 支架受到滑輪組的拉力為850N
7.（2021湖北荊州） 2021年1月30日，荊州沙市機場正式通航，為荊州640萬人口出行帶來極大便利。某游客來機場乘機，他所用的拉桿旅行箱示意圖如圖所示。裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，O為支點，B為重心，A為拉桿的端點。在A點沿圖示方向施加拉力F使旅行箱保持靜止。下列說法中正確的是---（　　）
A. 旅行箱受到的重力與水平地面對它的支持力是一對平衡力
B. 其它條件不變時，僅縮短拉桿的長度，拉力F減小
C. 其它條件不變時，使拉力F的方向沿順時針改變10°，拉力F增大
D. 箱內物體下滑，重心位置由B變至B′，拉力F增大
8.（2021河南）如圖工人師傅正在使用一根硬棒撬動石頭，使用此硬棒---（　　）
A. 省力且省距離 B. 省力但費距離
C. 費力且費距離 D. 費力但省距離
9.（2021·衢州）“認真觀察和仔細分析”是科學研究的基本要求。
（1）如圖甲，在靜止指向南北方向的小磁針上方平行地放一根直導線。閉合開關，原來靜止的小磁針發生轉動，原來靜止的直導線仍然未動。
①小磁針發生轉動，可以說明它一定受到力的作用，因為________。
②直導線仍然未動，此時偏轉的小磁針對直導線________(填“有”或“沒有")力的作用。
（2）如圖乙是某飲水器水龍頭的結構示意圖，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根連接在閥門上的桿，由彈簧將它拉緊，O1是連接B、C的一根銷釘。可將手柄簡化為一根杠桿，手柄與A的接觸點O2為支點，下壓手柄，C就上升，閥門打開水流出；放手后，C自動恢復原位，水龍頭關閉。
①請在答題紙相應位置圖中畫出動力F1的力臂l1________。
②正常使用手柄取水時，手柄屬于________杠桿。
10.（2021·紹興）我國古代記錄傳統手工技術的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂,“橫木穿插硾頭,硾嘴為鐵,足踏其末而舂之”,如圖甲所示。若硾頭質量為20千克,不計橫木的重力和摩擦。
（1）圖乙為腳用力向下踩舂時在某一位置的示意圖,O點為支點, F2為阻力,請在圖中作出阻力臂________,此時春屬于 ________(選填“省力”、“等臂”或“費力”)杠桿。
（2）若每次硾頭上升的高度為0.6米,1分鐘撞擊臼中的谷粒20次, 則人克服硾頭重力做功的功率為________瓦。
11.（2021·寧波）反思是一種良好的學習品質。
（1）一根輕質硬棒AB，在力的作用下能繞固定點O轉動。現在硬棒AB上施加兩個力F1和F2 ， O點到F1和F2的作用線的距離分別為d1和d2。小寧認為，只要滿足F1×d1=F2×d2 ， 則硬棒AB一定保持靜止狀態或勻速轉動。你認為小寧的想法正確嗎？請說出你的理由。
（2）在“動滑輪”實驗中，小寧通過如圖所示裝置進行實驗，得到結論：使用動滑輪勻速提升物體，豎直向上的拉力F小于物重G。小寧思考后認為，即使不計摩擦和繩重，上述結論要成立，物重G和動滑輪重G動之間也必須滿足一定條件。請你說出這一條件，并予以證明。
12.（2021·杭州）已知一根質量分布均勻的圓柱體木料質量為60kg，體積為0.1m3。問：
（1）此木料的密度為多少
（2）如圖所示，甲、乙兩人分別在A點和B點共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=BC，O為木料的中點。求此時乙對木料的作用力大小。
（3）若在(2)中當乙的作用點從B點向O點靠近時，請列式分析此過程中甲對木料作用力大小變化情況。
13.（2021·嘉興）健康的生活既要注意平衡膳食，還要積極參加體育鍛煉，如圖所示為可調式握力器，可用于鍛煉手部肌肉。鍛煉時只要抓住左手柄，用力抓緊使其碰觸右手柄上的計數按鈕，即算完成一個握力動作。
（1）握力器的力度可以通過使用調節器移動彈簧下端的位置來改變。現在需要將力度調小，則應該將彈簧下端向________(選填“左”或“右”)移。
（2）小嘉用平均大小為500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移動6厘米完成一個握力動作，則做功多少焦
（3）小嘉飲用一罐凈含量為330毫升的可樂后，獲得的能量為540千焦。若獲得能量的10%用于握力做功，則消耗這些能量需要完成多少個題(2)中的握力動作
14.（2021·臺州）是某簡易吊裝機、其簡化結構如圖乙所示。
（1）吊裝機工作時，頂端定滑輪的作用是________。
（2）吊裝機總重為1500牛，其重力作用線通過A點。結合乙圖數據計算，當吊裝機勻速吊起重物時，為防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊裝機在使用時，通常在一定位置壓上配重防止翻倒。將同一配重分別放在圖中D，E，F處時，能達到最佳防翻效果的是________。
（4）電動機的額定功率是1200瓦，正常工作時消耗的電能有75%轉化為重物的機械能。當吊裝機配重足夠時，可在10秒內使重物勻速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
15.（2021·麗水）桿秤(如圖甲)是我國古老的衡量工具，現今人們仍然在使用。某興趣小組在老師的指導下，動手制作量程為20克的桿秤(如圖乙)。
[制作步驟]
①做秤桿：選取一根筷子，在筷子左端選擇兩點依次標上“A”、“B”。
②掛秤盤：取一個小紙杯，剪去上部四分之三，系上細繩，固定在秤桿的“A"處；
③系秤紐：在秤桿的“B"處系上繩子：
④標零線：將5克的砝碼系上細繩制成秤砣，掛到秤紐的右邊，手提秤紐，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上“0”；
⑤定刻度……
[交流評價]
（1）桿秤是一種測量________的工具：
（2）當在秤盤上放置物體稱量時，秤砣應從“0”刻度向________側移動：
（3）步驟④標零線的目的是________；
（4）根據杠桿平衡條件可知，桿秤的刻度是均勻的。定刻度時，小科和小思采用不同的方法，你認為________的方法更合理。
小科：先在秤盤上放1克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上1；然后在秤盤上放2克物體……按上述方法直到標出所有刻度。
小息：在秤盤上放20克物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上20，0和20之間分為20等份。依次標上相應刻度。
16.（2021·衢州）將酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的體積百分比)會變化嗎？小科認為：只要確定酒的密度是否變化就能作出判斷。于是利用身邊的物品，動手制作“密度秤”米測量酒的密度。
步驟Ⅰ：按圖甲制作好秤桿，提起提紐，移動秤砣(小螺母)，當秤桿水平平衡時用筆將此時秤砣的懸掛點B標記為“0”刻度(單位：g/cm3)。
步驟Ⅱ：按圖乙所示，將大螺母浸沒在水中(大螺母必須浸沒且不碰底)，提起提紐，移動秤砣，當秤桿水平平衡時用筆將此時秤砣的懸掛點C標記為“1”刻度。再將BC兩刻度之間
分為10等份。
步驟Ⅲ：測量酒的密度。
（1）應用：小科，用該密度秤分別測出瓶蓋剛打開和敞口一段時間后酒的密度約為0.92g/cm3和0.96g/cm3 ， 已知酒精密度為0.8g/cm3 ， 應用密度知識可判斷出其酒精度________(填“變大”“不變”或“變小")。
（2）反思：在制作和測量過程中，大螺母必須浸沒的目的是________。
（3）拓展：小科若要測量食鹽水的密度，他應先在密度秤上增加大于1的刻度，請你寫出利用直尺和筆標定刻度的過程：________ 。
17.（2021·湖州）下列是某科學研究小組探究杠桿平衡條件的實驗過程：(本實驗均使用輕質杠桿)實驗1：在直杠桿水平平衡時(如圖甲所示) 進行實驗， 記錄多組數據。得出：F1×s1=F2× s2(注：s1和s2分別表示支點到F1和F2的作用點的距離)。在直杠桿傾斜平衡時(如圖乙所示)進行實驗，也得到了同樣的結論。該結論適用于所有平衡時的杠桿嗎
實驗2：科學研究小組用一側彎曲的杠桿進行如圖丙所示的實驗，移動鉤碼，改變鉤碼數量，
記錄數據如表，分析表格數據發現上述結論并不成立，但發現一個新的等量關系，即：(待填)。s和l(支點到力的作用線的距離)這兩個量在研究杠桿平衡條件時，哪個量才是有價值的呢 研究小組的同學觀察到：支點到F的作用點的距離(s1)與支點到F1的作用線的距離(l1)是相等的。研究小組的同學又進行了實驗。
實驗3：
實驗次數 F1/N S1/cm F2/N S2/cm L2/cm
1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1
2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8
3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0
①移動鉤碼，使杠桿________，并使杠桿處于平衡狀態。
②記錄F1、s1、l1和F2、s2、l2。
③改變鉤碼數量，移動鉤碼，記錄杠桿處于平衡時的多組F1、s1、l1和F2、s2、l2。。
④分析實驗數據，得出彎杠桿的平衡條件。最后，通過科學思維，得出所有杠桿的平衡條件都是：F1×l1=F2×l2。杠桿的平衡條件可用于解釋許多杠桿應用，如用圖1方式提升物體比用圖2方式省力，就可用杠桿的平衡條件作出合理解釋。請回答：
（1）在研究一側彎曲的杠桿時，發現的一個新的等量關系是________。
（2）將實驗3中的①填寫完整________。
（3）“支點到力的作用線的距離”在科學上被稱為________。通過探究杠桿平衡條件的實驗，使我們深深認識到建立這一科學量的價值。
（4）用圖1方式提升物體比用圖2方式省力的原因是________。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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