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模块二 力
专题 05 机械能和简单机械
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
考点一 功和功率
【真题研析】
►考法01 功和功率的概念和比较
►考法02 功和功率的计算
【核心精讲】
►知识点一 功
►知识点二 功率
【命题预测】
考点二 机械能
【真题研析】
►考法01 动能和势能的影响因素及变化
►考法02 动能和势能的转化
►考法03 机械能守恒的应用
►考法04 动能和势能相关实验
【核心精讲】
►知识点一 动能和势能
►知识点二 机械能转化及守恒
【命题预测】
考点三 简单机械
【真题研析】
►考法01 杠杆的平衡条件及应用
►考法02 生活中的杠杆
►考法03 滑轮的特点及计算
►考法04 斜面和轮轴
►考法05 简单机械相关作图
►考法06 探究杠杆平衡条件
【核心精讲】
►知识点一 杠杆
►知识点二 滑轮、斜面及轮轴
►知识点三 杠杆、滑轮作图
【命题预测】
考点四 机械效率
【真题研析】
►考法01 计算机械功、功率及机械效率
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►考法02 测量机械效率
【核心精讲】
►知识点一 机械效率
【命题预测】
考点要求 课标要求 命题预测
3.1.3结合实例，认识功的概
功和功率的考点常以填空题、选择题、计
念。知道做功的过程就是能量转化或
算题、综合题的形式进行考查。主要考查的命
转移的过程。
功和功率 题点有：功的概念、功的简单计算、功率及其计
3.2.1 知道动能、势能和机械
算等。需要注意的是功、功率的计算通常与简单
能。通过实验，了解动能和势能的相
机械、机械效率和热机效率综合考查。
互转化。举例说明机械能和其他形式
能量的相互转化。
机械能考点常以填空题、选择题、综合
3.2.2知道机械功和功率。用
题、实验探究题的形式进行考查。考查的命题
生活中的实例说明机械功和功率的含
机械能
义。 点有：动能和势能、动能和势能之间的转化、机
2.2.6 知道简单机械。探究并 械能守恒等。
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简单机械考点常以填空题、选择题、计算
题、作图题、综合题的形式出现。考查的命题
简单机械 点有：杠杆作图、杠杆平衡条件的应用、杠杆的
动态平衡、探究杠杆的平衡条件、滑轮与滑轮
组、滑轮组的应用与计算、斜面、轮轴等。
了解杠杆的平衡条件。 机械效率考点常以选择题、填空题、实验
3.2.4 能说出人类使用的一些
探究题、综合计算题的形式出现。考查的命题
机械效率 机械。了解机械的使用对社会发展的 点有：认识有用功、额外功和总功、机械效率的
作用。
概念及影响机械效率的因素、机械效率的简单计
3.2.3 知道机械效率。了解提
算、测量滑轮组的机械效率等。
高机械效率的意义和途径。
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考点一 功和功率
考法 01 功和功率的概念和比较
1．（2024·江苏常州）起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停6s，起重机对重物做功情
况是（ ）
A．提升过程做了功，悬停过程做了功 B．提升过程不做功，悬停过程不做功
C．提升过程不做功，悬停过程做了功 D．提升过程做了功，悬停过程不做功
2．（2024·山东济宁）下列与数据有关的说法正确的是（ ）
A．频率为 的电磁波一定比 的电磁波的传播速度快
B．功率为 的机械一定比 的机械做的功多
C．热值为 的燃料一定比 的燃料放热多
D．质量为 的物体一定比 的物体的惯性大
3．（2024·江苏连云港）如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，将不同质量的物体在
不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为 ，功率的大小分别为
，关于它们之间的大小关系说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
考法 02 功和功率的计算
4．（2024·上海）塔吊吊起重物，在竖直方向匀速上升时，若以地面为参照物，则此重物是 ，的
（选填“运动”或“静止”）；若拉力为1×104N，重物上升的距离为40m，重物上升所用的时间为50s，
则拉力做功为 焦，功率为 瓦。
5. （2024·广西）一艘货轮在长江某河段行驶，50s内匀速通过200m的路程，其牵引力为5×105N，求：
（1）货轮行驶的速度；
（2）牵引力做的功；
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（3）牵引力的功率。
6．（2024·云南）AI机器人逐渐改变了我们的生活，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65m，质量
55kg。某次测试中该机器人用100N竖直向上的力将箱子在2s内匀速抬高1m。求：
（1）机器人所受的重力；
（2）2s内机器人对箱子所做的功；
（3）2s内机器人对箱子做功的功率。
知识点一 功
1.功
（1）定义：如果一个 作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段 ，就说这个力对
物体做了功。
（2）做功的两个必要因素：一个是作用在物体上的 ；另一个是物体在力的 上移动的距离。
（3）三种不做功的情况：有距离无 （不劳无功）；有力无 （劳而无功）；力与移动方
向 （垂直无功）。
2.功的计算
（1）概念：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 。
（2）公式： ，F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。
变形式：求力 ；求距离 。
（3）单位： ，简称 ，符号 。1J= N·m。
知识点二 功率
1.功率
（1）定义： 与做功所用 之比叫做功率。
（2）表达式： 。变形式： ， 。
（3）单位及换算： ，简称 ，符号 ，1W= J/s。常用单位有kW，1kW= W。
（4）拓展公式：当物体在力F的作用下，沿力F的方向以速度v做匀速直线运动，可得功率计算公式
。其中速度的单位必须是m/s。
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1．小华用50N的水平推力，推放在水平地面上重100N的物体，使其做匀速直线运动。若该物体在10s内
移动5m，小华水平推力做的功是 J，重力做功功率是 W。
2．【新情境】
如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再
从B点匀速运动到C点，且 ，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化。则（ ）
A．AB段重力做的功小于BC段重力做的功
B．AB段重力做的功大于BC段重力做的功
C．AB段重力做功的功率等于AC段重力做功的功率
D．AB段重力做功的功率大于AC段重力做功的功率
3．【新情境】物理与体育运动结合
如图所示是每0.3s拍摄一次的频闪照片，它记录了极限跳伞运动员从悬崖跳下到打开降落伞之前的运动过
程。若空气阻力忽略不计，在ab段运动员所受重力做功为W，做功功率为P；在cd段重力做功为W，
1 1 2
做功功率为P，下列判断正确的是（ ）
2
A．W=W P=P B．W>W P=P
1 2 1 2 1 2 1 2
C．W<W P<P D．W<W P =P
1 2 1 2 1 2 1 2
4．【新考法】与图像结合
某物体在水平拉力F的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程s与时间t的关系如图乙所示。下列说法
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中正确的是（ ）
A．0～12s内的速度小于12～24s内的速度
B．0～12s内的拉力大于12～24s内的拉力
C．0～12s内拉力做的功大于12～24s内拉力做的功
D．0～12s内拉力做功的功率小于12～24s内拉力做功的功率
5．如图甲所示，物体A在大小不变的水平拉力F的作用下，先后在粗糙程度不同的表面DE和HG上做直
线运动，图乙为物体在DE和HG两段运动过程中距离和时间关系的图像。F在DE段所做的功为W，功率
1
为P，受到的摩擦力为f；在HG段所做的功为W，功率为P，受到的摩擦力为f。则下列说法正确的是
1 1 2 3 2
（ ）
A．W>W B．F=f C．P>P D．f=f
1 2 1 1 2 1 2
6．【新情境】物理与体育运动结合
北京冬奥会上，一运动员从斜坡上A点沿直线滑到C点过程中，拍摄的频闪照片如图所示，若相机每隔
0.2s闪拍一次，运动员在AB和BC间，重力做功分别为W、W，重力做功的功率分别为P、P，则下列
1 2 1 2
说法正确的是（ ）
A．W=W，P=P B．W=W，P<P C．W<W，P<P D．W<W，P>P
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
7．【新情境】新能源汽车
图示为某公司研发的一款太阳能辅助电动汽车，车身上部铺满了太阳能电池薄膜，可实现太阳能和充电桩
两种充电模式。使用前对该车进行测试，在其匀速直线行驶阶段，有关测试数据如下表所示。已知该车行
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驶过程所受的摩擦力为整车重力的0.03倍。（g取10N/kg）求该车本次测试过程中：
整车重
8000N
力
行驶路
54km
程
行驶时
0.5h
间
(1)牵引力所做的功；
(2)牵引力做功的功率。
考点二 机械能
考法 01 动能和势能的影响因素及变化
1．（2024·重庆）如图所示是火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空的壮丽情境。此过程中，嫦娥六号的重力
势能 ，以地面为参照物，嫦娥六号是 的。
2．（2024·江苏盐城）掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力，投掷后的实心球在上升过程中
（ ）
A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小
C．动能变小，重力势能变大 D．动能变大，重力势能变小
3．（2024·江苏连云港）2024年4月25日，我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。
载人飞船离开地面加速上升的过程中（ ）
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A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大
C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大
考法 02 动能和势能的转化
4．（2024·甘肃白银）适量运动是健康的生活方式．下列日常运动情景中说法正确的是（ ）
A．用力将足球踢出，说明力可以改变物体的运动状态
B．篮球离手后能继续向前运动，是由于受到惯性的作用
C．离开蹦床后人还能继续上升，是重力势能转化为动能
D．竖直向上运动到最高点时的排球，受平衡力的作用
5．（2024·四川宜宾）如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当卫星从近地点向远地点运动的
过程中（ ）
A．速度增大 B．动能转化为重力势能
C．机械能增大 D．重力势能减小
6. （2024·湖北武汉）如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从A点静止释放，小球会在A、C两
点之间来回摆动，最终静止下来。下列说法正确的是（ ）
A. 小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能
B. 小球能从B点摆动到C点是由于受到惯性
C. 小球每次经过B点，其动能都比上一次小
D. 小球最终静止在A点
考法 03 机械能守恒的应用
7. （2024·江苏无锡）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球
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到达B点时动能为______J；摆球从A点到O点的过程中，______能转化为动能。整个过程中，摆球的机
械能大小______（选填“不变”或“减小”）。
8. （2024·甘肃临夏）某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子，从瓶口以下约 处截断，将截断处
用胶水黏合在一起，再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约 的细木棒，用两条悬线拴住木棒的两端，将
悬线固定在支架上，就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为
________能；滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能________（选填“变大”“变小”或“不
变”）。
9．（2024·山东潍坊）（多选）弹簧置于光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所
示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直
方向运动，第一次小球到达的最高点为a，第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小
球所受空气阻力忽略不计，则先后两次（ ）
A．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大
B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能
C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等
D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等
考法 04 动能和势能相关实验
10．（2023·辽宁盘锦·中考真题）小萌在水平路面上骑自行车时发现这样的现象：①车速度越大，停止蹬
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车后滑行距离越远；②车在滑行时，地面越光滑滑行的距离越远。
（1）根据现象①，小萌做了如图甲的探究实验：让小车从斜面上由静止下滑，撞击置于水平木板上的物
块，观察物块被撞后移动的距离。以下 、 两种操作，你认为正确的是 （填写字母）；
A．用质量相同的小车从斜面的不同高度自由滑下
B．用质量不同的小车从斜面的相同高度自由滑下
（2）在图甲中画出小车在斜面上所受重力的示意图。
（3）由实验可以得出的结论是：动能大小与 有关；
（4）物块被撞击后在做减速运动的过程中，其所受摩擦力 （选填“变大”、“变小”或
“不变” ）；
（5）根据现象②，小萌又做了如图乙的探究实验：让小车从斜面的相同位置由静止滑下，观察小车在毛
巾、棉布、木板三种平面上滑行的距离。分析图乙可知：阻力越小，小车速度减小的越 。在
滑行的整个过程中，小车在毛巾和木板表面克服摩擦力做功分别为 和 ，则 （选填
“ ”、“ ”或“ ” ）。
11．（2023·山东威海·中考真题）小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。
（1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度，整个过程涉及的能量转
化情况为 ；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的
重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度 （ ）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为
（ ），则你能得出的结论是 。
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或
“D”）；你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。
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知识点一 动能和势能
1. 动能和势能
势能
动能
重力势能 弹性势能
物体由于 而具有的 体由于受到 并处在一定 物体由于发生
定义
能 时所具有的能 而具有的能
速度：质量相同时，运动 高度：质量相同时，位置越 ，
速度越大，动能越 重力势能越大 物体的 越
影响因素
质量：运动速度相同时， 质量：高度相同时，质量越 ， 大，具有的弹性势能越大
质量越大，动能越 重力势能越大
受到重力的物体都具有重力势能
运动的物体具有动能，速 发生弹性形变的物体具有
判断有无 （因为任何物体的高度都是相对
度为零时动能为 弹性势能，反之则无
的）
知识点二 机械能转化及守恒
1．机械能转化
2．机械能守恒
大量研究结果表明，如果只有 和 相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势
能的总和 ，或者说，机械能是 的。
1．（2024·四川内江·中考真题）如图所示，熟透了的苹果从树上落下，在加速下落过程中，苹果的动能
（选填“增加”“减少”或“不变”），以地面为参照物，苹果是 （选填“运动”或“静止”）
的。
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2．【新考法】
甲、乙是两个完全相同的皮球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，乙
球竖直向上抛出，不计空气阻力。刚抛出时两球机械能 （相等/不相等）；乙球在上升过程中的动能
（增大/不变/减小），刚到地面时甲、乙两球的速度：v v （=/＜/＞）。
甲 乙
3．（2024·江苏扬州·中考真题）“嫦娥六号”月球探测器经过近月制动减速后进入环月轨道，于2024年6
月2日落月开展采样工作，最后返回地球。下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥六号”制动后动能减小 B．样品到达地球后质量变小
C．“嫦娥六号”近月制动利用空气阻力减速 D．“嫦娥六号”利用的太阳能属于非清洁能源
4．（2024·四川自贡·中考真题）很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是（ ）
A．秋千荡到最低点时只有动能
B．秋千荡到最高点时有重力势能和动能
C．从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
D．从最高点荡到最低点的过程中动能增大，重力势能减少
5．【新情境】物理与体育运动结合
（2024·四川成都·中考真题）2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。图是我
国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是（ ）
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A．助跑过程中，动能保持不变
B．助跑过程中，机械能总量保持不变
C．起跳后的上升过程中，重力势能增大
D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
6．【新情境】
（2024·江苏苏州·中考真题）为了提高环境质量，经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。喷雾车作
业时保持匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．喷雾的目的是为了清洁地面
B．喷出的水雾是水蒸气液化形成的
C．喷雾车的动能不变
D．喷雾车的重力势能变小
7．【新情境】航空航天成就
北京时间2024年10月22日8时10分，中国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭，成功将天平三
号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。运载火箭加速升空过程中，下列说法
正确的是（ ）
A．动能减小、重力势能增大 B．动能不变，重力势能增大
C．动能增大，重力势能减小 D．动能增大，机械能增大
8．【新考法】与图像结合
抛出后的实心球在空中的运动轨迹如图所示，忽略空气阻力，球从离手到落地前的过程中，下列关于其动
能、重力势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线，正确的是（ ）
A． B．
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C． D．
9．【新情境】
据统计，今年国庆节期间，有“天下一绝”、“世界梯田原乡”之称的龙胜龙脊梯田景区接待国内外游客
12.15万人次。图为游客乘坐缆车观赏梯田的情景，当游客乘坐缆车匀速上升时，关于缆车的能量变化，
下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能减小，机械能不变
C．动能增大，势能不变，机械能增大
D．动能减小，势能增大，机械能不变
10．【新情境】
小李为研究动能大小与哪些因素有关，设计了如图所示的实验装置。让小球从斜面上由静止释放后与固定
在右端的弹簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，实验数据如表所示: （弹簧原长为L，弹簧长度L为小
0
球碰撞弹簧后弹簧的最短长度，L>L>L>L）
0 1 2 3
实验次数 小球释放的高度h/cm 小球质量m/g 弹簧长度L/cm
1 4 10 L
1
2 4 20 L
2
3 6 20 L
3
(1)实验中通过 反映小球动能的大小；实验中小球压缩弹簧至最短的过程是将 能转化为 能；
(2)比较实验2和实验3，可以探究小球的动能与 的关系；
(3)小李在实验基础上进行推理，接触面越光滑小球被弹回得越高，如果接触面绝对光滑，那么小球将 ；
A．上升到初始高度后静止 B．能上升到初始高度，并在斜面和弹簧之间往复运动
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C．沿着斜面做匀速直线运动 D．不能上升到初始高度，最终静止在平面上
(4)在（3）中用到一种科学方法，与下列哪个定律或原理的得出用到的方法相同 。
A．阿基米德原理 B．惯性定律 C．杠杆原理
11．为了探究物体的动能大小与哪些因素有关，王铭设计了如下实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由
静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中
， ，不考虑空气阻力。
(1)实验中通过观察木块运动距离的长短来判断 （选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用来研究
超载安全隐患时，我们应选择 两图所示实验来进行比较；
(2)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能 （选填“>”、“<”或
“=”）木块克服摩擦力所做的功；
(3)善于思考的王铭同学实验完成后，意犹未尽，他又尝试改用如图丁所示装置“探究物体动能大小与物体
质量是否有关？”实验方案：用两个质量不同的钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出
去撞击放在离小球相同距离的同一木块，这样做 （选填“能”或“不能”）探究动能与质量的关
系。
考点三 简单机械
考法 01 杠杆的平衡条件及应用
1.（2024·安徽）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为
如图乙所示的杠杆，若F=20N，l=10cm，l=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F 的大小为 N。
1 1 2 2
2．（2024·黑龙江哈尔滨）杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。如图所示，已测得刺五加
药材质量是120g，其中OB=3OA，若不计杆秤自重，则秤砣的质量约为 g。接下来要测30g的
人参片需要将秤砣向B点的 （选填“左”或“右”）侧移动。
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3．（2024·四川广安）桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎可以不
用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知A点所挂拗石重力为100N， ，两侧悬挂的绳
子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力（ ）。下列说法错误的是（ ）
A．桔槔平衡时，桶内水的体积为
B．桔槔是杠杆装置
C．桔槔平衡时，A、B两点所受的拉力之比为1∶2
D．要想一次提取更多的水，可以将悬挂点A向远离O点方向移动
考法 02 生活中的杠杆
4．（2024·山东临沂）2023年9月24日，中国组合邹佳琪/邱秀萍在赛艇女子轻量级双人双桨决赛中夺
冠，斩获杭州亚运会首金。如图所示，赛艇的桨可视为杠杆，下列工具正常使用时，与桨属于同类杠杆的
是（ ）
A． 筷子 B． 瓶起子
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C． 核桃夹 D． 榨汁器
5．（2024·山东烟台）骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵
引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是（ ）
A．图甲：手托重物时，可视为省力杠杆
B．图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力
C．图乙：踮脚时，可视为费力杠杆
D．图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力
6. （2024·广东）如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是（
）
A. 省力 B. 费力 C. 省功 D. 省距离
考法 03 滑轮的特点及计算
7. （2024·天津）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶
部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（ ）
A. 它是动滑轮 B. 利用它可以省力
C. 利用它可以省距离 D. 利用它可以改变力的方向
8．（2024·云南）如图所示，美丽乡村建设的工地上，工人使用一个 （选填“定”或“动”）滑轮
匀速提升重300N的建筑材料（不计绳重和摩擦），则人的拉力为 N。
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9．（2024·甘肃白银）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重 ，B重
，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水
平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
考法 04 斜面和轮轴
10．（2023·内蒙古赤峰·中考真题）如图所示，将重5N的物体分别沿光滑的两个斜面由底端匀速拉到顶端，
F=2.1N，F=3.5N。根据实验数据，写出斜面的一条特点： 。
1 2
11．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图，斜面长L=5m，高h=2m。小华用平行于斜面向上的拉力F，用
10s将重为150N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为
20N。则拉力所做的功为 J，拉力的功率为 W。
考法 05 简单机械相关作图
12．（2024·四川眉山）同学们在体育课上做下压运动训练，静止不动时人体可以看成杠杆模型，O为支
点，肌肉的拉力 为动力，如图所示。请你在图中画出：
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（1）动力 的力臂 ；
（2）A点，脚对地而压力F的示意图。
13．（2024·四川成都）如图甲，小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示，灯头
OAB可视做绕O点转动的杠杆，A点是灯头的重心，小孟用拉力F将灯头拉至图示位置。请在图乙中画
出：①灯头受到的重力G的示意图；②拉力F的力臂l。
14．（2024·江苏盐城）如图所示，画出用起子撬图钉的动力 的力臂 。
考法 06 探究杠杆平衡条件
15．（2024·新疆）“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）
侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填
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“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡；
（2）实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠
杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为 时，弹簧测力计的示数
如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角 为 度；
（3）上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力
计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为 ，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）
N。
16．（2024·江苏宿迁）在“探究杠杆平衡条件”的活动中，实验选用的钩码重均为0.5N。
(1)实验前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将 向 调节，把铅垂线放置于 点，从正前方观
察，当零刻度线与铅垂线 （选填“重合”或“垂直”）时，即杠杆在水平位置平衡；
(2)如图乙所示，需要在 点挂上 个钩码，杠杆将在水平位置平衡；再次在其两边各加上一个钩码，
杠杆 侧会下降；
(3)多次实验，记录的数据如下表，可得 、 、 、 之间的关系是： 。
实验序 阻力
动力 动力臂 阻力臂
号
1 1.0 6.0 2.0 3.0
2 1.5 4.0 3.0 2.0
3 2.0 2.0 4.0 1.0
(4)下列实验中多次测量的目的与本次探究不同的是___________。
A．测量铅笔长度
B．探究重力与质量关系
C．探究反射角与入射角关系
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知识点一 杠杆
1. 杠杆：
（1）定义：一根硬棒，在 的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。
（2）杠杆五要素
支点 杠杆绕着转动的固定点，用字母O表示
动力
使杠杆转动的力，用字母 表示
五要
阻力
阻碍杠杆转动的力，用字母 表示
素
动力臂
支点到 的距离，用字母 表示
阻力臂
支点到 的距离，用字母 表示
2. 杠杆的平衡条件
（1）杠杆的平衡：当杠杆处于 或绕支点 转动时，我们就说杠杆平衡了。
（2）杠杆的平衡条件： 。用字母表示： ，这个平衡条件
就是阿基米德发现的杠杆原理。
3.探究杠杆的平衡条件常考考向
（1）支点位置选择：杠杆的 ；以避免 对实验产生影响
（2）使用前调节杠杆平衡,使其在水平位置静止的方法：调节 ，左高 调，右高
调（实验过程中不能调平衡螺母）
（3）调节杠杆在水平位置平衡的原因：可以在杠杆上直接
（4）杠杆平衡的判断：杠杆 或 转动
（5）用弹簧测力计代替钩码提供动力的好处：可以直接测出 的大小；可以提供 的力
（6）弹簧测力计从竖直拉变成斜着拉,弹簧测力计示数的变化：
（7）多次实验的目的：
3. 生活中的杠杆
名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
图示
力臂关系
力的关系
特点 省力但费 费力但省 不省力不费距离
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铡刀、瓶起子，手推车、钢 钓鱼竿、镊子、筷子、理发
应用举例 天平、跷跷板、定滑轮
丝钳、羊角锤、撬棒等 剪子、扫帚、船桨等
知识点二 滑轮、斜面及轮轴
1.定滑轮、动滑轮、滑轮组（忽略绳重、轮重及摩擦）
名称 定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定义 轴固定不动 轴可以随被吊物体一起运动 定滑轮和动滑轮组合
实质 杠杆 动力臂为阻力臂2倍的
杠杆
特点 不能省力，但是能改变动力 能省一半的力，但不能改变 既能省力又能改变动力的方
的方向 动力的方向 向
力臂关系
= = 2
力的关系 =
= =
距离关系 = = =
2.其他简单机械
（1）斜面：斜面是一种省力、费距离的简单机械。例如：盘山公路、螺丝钉。
（2）轮轴：由具有公共转轴的轮和轴组成，轮轴也可以看成是杠杆的变形。例如：门把手、方向盘、
扳手。
知识点三 杠杆、滑轮作图
1. 杠杆力臂作图
（1）画力臂的方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签
① 找支点O；②画动力和阻力的作用线（虚线）；③画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；
④做标注（用字母注明动力臂或阻力臂）。
（2）杠杆最小力作图
要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件 可知，
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，因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。如图乙所示，当力的
作用点在B点，且力垂直于OB，方向向上时，动力臂最大，动力最小。
在求解最小力问题时，我们不能受思维定式的影响，只想到 F要作用在AO段，出现如图丙所示的错
误。实际上，在讨论杠杆中的最小力问题时，如果力的作用点没有预先设定，可以在杠杆上任意处选择。
2. 滑轮组的组装
（1）确定绳子的段数：根据省力情况，用 来求，或根据移动距离的关系，用 来求。当n
不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
（2）滑轮组的绕绳方法：①动滑轮和定滑轮个数相同时，滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当
承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑
轮上。
②动滑轮和定滑轮个数不相同时，最省力的绕线方法：从个数少的滑轮为起点。
1．【新考法】生活场景
（2024·广西·中考真题）2024 年六五环境日国家主场活动在南宁举行。期间，小明利用垃圾钳捡垃圾，并
进行分类，如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．保护环境，人人有责 B．垃圾钳是省力杠杆
C．可利用垃圾来发电 D．垃圾钳是费力杠杆
2．（2024·四川南充·中考真题）下图是我国古代劳动人民运送巨木的场景，通过杠杆、支架、悬绳、石块
等，将巨木一端抬起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是（ ）
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A．支架下垫的底面积较大的石块是为增大对地面的压强
B．横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，费力省距离
C．当巨木太重无法抬起时，可以让杠杆右端的人远离支架，增大动力臂
D．当巨木太重无法抬起时，可以增大横杆上悬绳与支架间的距离
3．【新考法】跨学科实践
（2024·重庆·中考真题）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤
盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、
秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列
说法正确的是（ ）
A．自制杆秤的每一格约表示2.08g
B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
4．如图所示，手用F 的力直接将物体B匀速竖直提升h，F 做功为180J；若借助滑轮组把B匀速提升相
1 1
同高度，滑轮组机械效率是30%，则（ ）
A．F<F
1 2
B．F 方向上，绳端移动的距离等于h
2
C．F 做功为180J
2
D．此滑轮组省力，却费距离
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5．【新情境】学科实践
如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣
架升降。假设在升降过程中衣架和杆保持水平，动滑轮、衣架与杆总重是 ，现晾衣架上晾有 的衣
服，晾衣架上升 ，用时10s。 取 ，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．图中天花板上四个滑轮的作用是省力
B．摇柄处绳子拉力为
C．该过程中衣服上升的速度为
D．该过程中手摇升降晾衣架的功率为
6．如图所示是甲、乙两种提升货物的方式，平台高度为h，搬运工在相同时间内把质量相等的货物匀速提
升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列关于此过程说法正确的是（ ）
A．甲方式做总功的功率大 B．甲、乙绳子自由端移动距离均为
C．乙方式不可以改变力的方向 D．甲、乙两种方式做的有用功不相同
7．【新考法】人体中的杠杆
（2024·江苏扬州·中考真题）如图所示，小明坐在座椅上，伸小腿时，小腿绕膝关节上固定点O转动，股
四头肌群收缩提供动力 。
（1）请在图中画出动力臂 。
（2）小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力臂的变化情况是 ，动力的变化情况是
。
8．（2024·宁夏·中考真题）如图为用螺丝刀撬图钉的示意图，在图中画出动力F 的力臂l。
1 1
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9．（2024·广东深圳·中考真题）图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型，用S表示飞
鸟，用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出：
（1）飞鸟S经水面反射形成的虚像S'
（2）拉力F对应的力臂l（O是支点）
10．作图题：
(1)如图甲所示，请画出滑轮组的绕法，实现既省力又改变力的方向。
(2)如图乙所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆
AOB压住入水口，停止上水。请在图中的A点画出动力 的示意图及动力 的力臂 。
11．【新考法】跨学科实践
探究杠杆的平衡条件：
(1)安装好杠杆（支点与杠杆重心不重合），小明观察到杠杆静止在如图甲所示的位置，为使杠杆处于水平
位置平衡，可只将杠杆左端螺母向 （选填“左”或“右”）边旋一些；
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(2)经过3次正确的实验后得到的实验数据如表所示：
实验次数 左侧动力F/N 动力臂l/cm 右侧阻力F/N 阻力臂l/cm
1 1 2 2
1 1.0 10 2.0 5
2 1.5 5 0.5 15
3 2.0 15 1.5 20
分析上表中的实验数据，得到杠杆的平衡条件是 （用物理量符号表示）；
(3)细心的小明发现，杠杆的支点在杠杆中心位置偏上如图丙，图甲位置杠杆的重心和支点 （选填
“在”或“不在”）同一竖直线上；如果实验前杠杆处于图甲位置，小明就直接按图乙在B处用弹簧测力
计进行试验，小明所测弹簧弹簧测力计的示数将 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）；
(4)杆秤是利用杠杆平衡条件制成的测量工具，某杆秤的示意图如图丁所示，C处是秤钩、位置各有一个提
纽。若提起B处提纽，秤钩不挂物体，将秤砣移至D点，杆秤恰好水平平衡，那么以B为提纽时其零刻度
线应该在 位置；若要提高称量的精确程度，应选用 处提纽；若秤砣有缺损，则杆秤所示的质
量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）被测物的真实质量值。
12．如图，某同学用滑轮组提升重物，已知拉力为40N，在6s内将重90N的物体匀速提升3m，不计绳重
和摩擦。在此过程中，则：
(1)拉力F做的有用功是多少？
(2)该滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力是45N，请计算说明，使用该滑轮组能否提起重110N的物体？
考点四 机械效率
考法 01 计算机械功、功率及机械效率
1．（2024·四川眉山）如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜
面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以 的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则
下列说法正确的是（ ）
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A．拉力做功为3J
B．物体受到摩擦力为1.5N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以 的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
2．（2024·江苏扬州）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，
窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：
（1）所做的有用功 ；
（2）工人所用拉力的功率P；
（3）动滑轮的机械效率 。
3．（2024·江苏苏州）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀
速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取 。求
（1）克服钢板重力做的功 ；
（2）钢丝绳的拉力F；
（3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。
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考法 02 测量机械效率
4．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个
实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
机械效率
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m
η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （精确到
0.1%）；
（3）由1、2两次实验数据可得出结论： ；
（4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越
低；
（5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。
（选填“偏高”“偏低”或“不变”）
5．（2023·江苏扬州·中考真题）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械
的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计
沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
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表1
实验 钩码重 钩码上升的高 绳端拉力 绳端移动距 有用功 总功 机械效率
次数 度 离
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向
上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
动滑
实验 钩码重 绳端拉 钩码上升的 绳端移动 有用功 总功 机械效
轮个
次数 力 高度 距离 率
数
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑
轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机
械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是
。
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知识点一 机械效率
1. 三种简单机械的有用功、额外功和总功
种类 杠杆 滑轮组 斜面
图示
有用功
若不计摩擦：
额外功
若不计绳重及摩擦：
总功
三者关系
2. 三种简单机械的机械效率总结如下：
滑轮（组）
杠杆 斜面
竖直匀速提升 水平匀速拉动
图示
（理想情况）
公式
或
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（不计绳重和摩擦）
其中G为提升重
其中G为提升重 其中F为物体与水平
f
面间的摩擦力，F为拉
物的重力，h为
物的重力，h为重 其中G为提升重物的重力，h
力，s 物 斜面的高度，s
物升高的高度，F 为重物升高的高度，s为绳子 为物体移动的距离，s
说明 为斜面的长度，F
为动力，s为动力 自由端移动的距离，n为承担 为绳子自由端移动的
绳
为拉力，F为物
作用点移动的距 重物的绳子段数。 距离，n为承担摩擦力 f
体与斜面间的摩
离。 的绳子段数。
擦力。
1． 如图所示，工人师傅利用斜面将箱子从地面匀速移动至汽车上。已知斜面的长度为3m ，高度为1m
，箱子重600 N，沿斜面的推力为250 N。在此过程中，箱子与斜面的摩擦力大小为 N，使用斜面
的机械效率为 。
2．图中所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，
将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。则行车在水平移动货物的过程中，货物
重力所做的功是 J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是 J，行车滑轮组提升货物
的机械效率为 %。
3．（2024·四川泸州·中考真题）下列物理情境中，对功的理解正确的是（ ）
A．在实际生活中，利用简单机械提升重物时，可以不做额外功
B．内燃机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他冲程均不做功
C．力对物体做功可以改变物体的内能，电流做功也可以改变物体的内能
D．物体在竖直向上拉力作用下匀速上升，物体所受力中，只有拉力对物体做功
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4．如图甲所示的履带式起重机可以用来吊装重型材料，其前端滑轮组的放大图如图乙所示。某次作业中，
起重机将 的物体匀速吊起 高，绳端拉力F为 ，下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的距离为
B．起重机做的有用功为
C．滑轮组的机械效率为
D．若只让起重机做功的功率变大，其机械效率将变大
5．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重 ，杠杆（ ）重
，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（ ）
A．甲图：该装置不省力也不省距离
B．乙图：该装置的机械效率比甲图的低
C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力 逐渐变小
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高
6．小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提升物体A、B（不计绳重及摩擦）。若每个滑轮质量相同，对比两
个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
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A．若只增大甲匀速提升物体A的速度，甲的机械效率增大
B．若 ，甲更省力
C．若 ，甲的机械效率更大
D．若物体升高相同高度，乙的额外功少
7．小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：
物理量实验 钩码总重 钩码上升的高 测力计示数 测力计移动距 机械效
次数 G/N 度h/m F/N 离s/m 率η
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
(1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计，且在 读数（选
填“拉动过程中”或“静止时”）；
(2)第1次实验测得的机械效率为 ；（结果保留两位有效数字）
(3)分析表中数据可知：第2次实验是用 图做的，第4次实验是用 图做的；（选填
“a”、“b”或“c”）
(4)分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重
越重），滑轮组的机械效率 ；
(5)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 （选填“有关”或
“无关”）。
8．（2024·江苏南通·中考真题）如图，工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速
吊起3m，g取10N/kg。求：
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(1)物体上升的速度；
(2)工人做功的功率；
(3)定滑轮的机械效率。
9．如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个挡位可以调节对绳子自由端施加的拉力F
的大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关
系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小；求：
(1)0～2s拉力F所做的功是多少？
(2)2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是多少？
(3)2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是多少？
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