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专题 13 简单机械
目录
01 思维导图：呈现教材知识结构，构建学科知识体系。
02 知识梳理：甄选核心考点，重难点逐项分解。
03 易混易错：点拨易混易错知识点
04 方法技巧：总结高效学习策略，快速掌握和巩固知识
05 典例精析：针对典型题型，详细解析解题步骤，引导解题思路
06 真题赏析：通过经典真题升华教材，提炼核心方法。
简单机械一般在选择题、填空题、作图题、实验题、计算题中都可能出现，结合常见的
生活实际、生活工作中常用的工具、体育运动等考查，涉及计算公式较多，考验对公式的灵
活运用，并要按照常见的模型进行归类总结解题方法。
常考考点有：杠杆的作图、杠杆的分类、杠杆平衡条件及其应用、探究杠杆的平衡条件、
机械效率的计算（高频）、测量滑轮组的机械效率等。
1、杠杆平衡条件及其应用作为中考高频考点，多在选择、填空题中考查，主要考查杠杆状态
判断、保持杠杆平衡的做法、力的大小变化和相关计算等；
2、杠杆作图包括杠杆力及力臂作图、最小力作图，常在作图题中结合简单模型、生活实际背
景、常用工具考查；
3、机械效率相关计算作为中考高频考点，多在选择、填空、计算题中考查，主要考查水平滑
轮组、竖直滑轮组、斜面的力、距离、速度、功、功率、机械效率等相关计算。关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
考点一 杠杆
知识点01 杠杆
1、定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。
2、杠杆五要素
（1）支点：杠杆可以绕其转动的点，用“O”表示。【注】支点一定在杠杆上。
（2）动力：使杠杆转动的力，用“F”表示。
1
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F”表示。
2
（4）动力臂：从支点O到动力F 作用线的距离，用“l”表示。
1 1
（5）阻力臂：从支点O到阻力F 作用线的距离，用“l”表示。
2 2
3、对杠杆五要素的理解
（1）动力、阻力都是杠杆受到的力，作用点在杠杆上。
（2）动力和阻力使杠杆转动的方向一定是相反的。
（3）动力和阻力是相对而言的，可根据人们的需要来确定。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆
按照需要方向转动的力叫动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
知识点02 杠杆的平衡条件
1、杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动。
2、探究杠杆的平衡条件
（1）实验步骤：调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。给杠杆关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力等
于各自钩码所受的重力。测出杠杆平衡时的动力臂l 和阻力臂l。
1 2
（2）实验结论（杠杆的平衡条件）：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即FL = F L。
1 1 2 2
（3）实验考点
①杠杆在水平位置静止的目的是：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便
于直接读出力臂。
②在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。
③调节杠杆平衡时，要遵循“左高左调，右高右调”的原则。
④将钩码换成弹簧测力计的好处是可以直接测出拉力的大小，实验操作更方便。
知识点03 生活中的杠杆
1、杠杆的分类
（1）省力杠杆：l＞l。特点是省力费距离。
1 2
（2）费力杠杆：l＜l。特点是费力省距离。
1 2
（3）等臂杠杆：l＝l。特点是既不省力也不省距离，能改变力的方向。
1 2
2、生活中的杠杆
（1）省力杠杆
（2）费力杠杆
（3）等臂杠杆关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
考点二 滑轮
知识点01 定滑轮与动滑轮
定滑轮 动滑轮
定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随着被吊物体一起运动的滑轮
图示
实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆
特点 可以改变力的方向，但不能省力 不能改变力的方向，但能省力
F和G的关系
s和h的关系 s＝h（s为绳端移动距离，h为提升的高度） s＝2h
知识点02 滑轮组
1、定义：把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。
2、特点：省力费距离，也可以改变力的方向。
（1）s＝nh（n是承担物重的绳子段数）。
（2）不计绳重、动滑轮重及摩擦， ，不计绳重及摩擦， 。
3、水平滑轮组
物体在滑轮组的作用下勾速直线运动时，绳子自由端移动的距离s＝ns物 ，不计动滑轮重、绳重及滑轮
与绳之间的摩擦时 。关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
知识点03 其他简单机械
1、斜面
（1）定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面，斜面是一种省力的简单机械。
（2）一般斜面高度一定时，斜面长度越长，越省力。例如，骑自行车上坡时走“S”形线路更容易上坡。
这是坡高一定的情况下，通过增加斜面的长度达到更省力的效果。若忽略摩擦，斜面长是斜面高的几倍，
拉力就是物体所受重力的几分之一。
（3）应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹等。
2、轮轴
（1）定义：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。
（2）实质：连续转动的杠杆。
（3））应用：汽车方向盘、门把手、扳手等。
考点三 机械效率
知识点01 有用功、额外功与总功
1、有用功：我们需要的、有利用价值的、必须要做的功，用W有 表示。
2、额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额 表示。
3、总功：有用功与额外功之和，用 W总 表示。
4、三种功的关系：W总 ＝W 有 ＋ W 额 。
知识点02 机械效率关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
1、定义：有用功与总功的比值，用η表示。
2、公式： 。
3、特点：任何实际机械的机械效率，都小于1，且η是一个没有单位的量，常用百分数表示。
4、提高机械效率的方法
（1）滑轮组：改进机械结构，减小摩擦阻力；减小动滑轮重；增加物重。
（2）斜面：增大斜面的倾斜程度、减小斜面的粗糙程度。
（3）杠杆：减小杠杆自重、减小支点处的摩擦。
知识点03 测量滑轮组的机械效率
1、实验原理： 。
2、实验仪器及作用
（1）弹簧测力计的使用与读数：实验时用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子，此时拉力大小等于弹簧
测力计的示数。
（2）刻度尺测量钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离。
3、实验步骤
（1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G。
（2）竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和
绳端移动的距离s。
（3）改变钩码的数量，重复实验。换用不同的滑轮组，重复实验。
4、实验结论
（1）滑轮组的机械效率与物重有关。同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。
（2）滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。物重相同，动滑轮越轻，机械效率越高。关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
知识点04 不同机械的机械效率计算
有用功 总功 额外功 机械效率
拉力做的功
（不计绳重及摩擦）
（不计绳重及摩擦）
竖直滑轮组
拉力做的功
--
水平滑轮组
拉力做的功
斜面
易混易错点1：力臂的错误画法
力臂有时在杠杆上有时不在杠杆上。力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，
即力臂是点到线的距离，不是点到点的距离。
易混易错点2：不能正确判断杠杆是否平衡
判断杠杆是否平衡不能只比较F 和F 的大小，也不能只比较L 和L 的大小，更不能把F 和F 的大小
1 2 1 2 1 2
与L 和L 的大小分开比较。因为判断杠杆是否平衡的依据是“力和力臂的乘积大小”，乘积相等则杠杆平
1 2
衡，乘积不等则杠杆乘积大的一端下沉。
易混易错点3：滑轮中拉力方向对拉力大小的影响
（1）定滑轮：利用定滑轮拉起一个重为G的物体时，不管拉力的方向如何，所用力的大小不变，始终等
于物体重力G。
（2）动滑轮：使用动滑轮时，若拉力F不沿竖直方向，此时动滑轮将不能省一半力，如果再加上动滑轮
的自身重力，甚至会更费力。关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“小中高考-总复习”、最新试卷下载
易混易错点4：在解题时容易忽略机械效率的变化
对于同一机械，机械效率并不是固定不变的，它反映的是机械在某次做功过程中有用功跟总功的比值。
同一机械在不同的做功过程中，提起的物重不同，机械效率往往不同。在解题时要注意下一问和上一问之
间提升的物重是否发生变化，若提升的物重发生变化，则机械效率就要发生变化。计算时就不能再用原来
的机械效率了。
易混易错点5：误认为机械效率与做功多少、快慢有关
机械效率与做功多少、功率大小没有必然的联系。机械效率越高，说明这个机械的性能越好，但这个
机械做的功不一定多，也不一定快（功率不一定大）。
方法技巧1：力臂的画法
第一步：先确定支点O和动力F 、阻力F 的方向；如图所示。
1 2
第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、
阻力的作用线，如图所示。
第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力
臂与阻力臂的符号“l”、“l”，如图所示。
1 2
方法技巧2：找最长动力臂的方法（杠杆平衡时最小动力的）
根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。
（1）如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；
（2）如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距
离即为可作出的最长的动力臂
方法技巧3：杠杆动态平衡的分析方法
（1）动力F 始终垂直杠杆：L 不变，L 变小，由杠杆的平衡条件可得 ，故F 变小。
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（2）F 始终水平向右时：L 变小，L 变大，由杠杆的平衡条件可得 ，F 变大。
1 1 2 1
（3）F 始终竖直向上时： L 变大，L 变大，直接代入杠杆平衡条件无法判断，须转化：由
1 1 2
△OAC∽△OBD得： ，代入杠杆平衡条件得： ，故F 不变。
1
方法技巧4：确定承担物重绳子段数n的方法
在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，将两者隔离开，数出与动滑轮相连的绳子的段数就可以得到 n的
数值。
方法技巧5滑轮的特殊用法
（1） ， ， 。 （2） ， ， 。
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高频命题点1 杠杆的作图
【例1】【画最小动力】如图所示，以O为支点用撬棒撬石头，画出作用在A点的最小动力F的示意图。
【答案】见解析
【解析】根据杠杆平衡条件，以AO为力臂时，力臂最大，所以此时动力最小，过A点作垂直于动力臂OA
向下的力F即为最小动力。如图所示：
【例2】【画最小动力】生活中我们要节约用水，用完水后要记得及时关闭水龙头。如图是关闭水龙头的
情景，水龙头手柄可视为一根杠杆（O为支点），请你画出施加在A点的最小动力F。
1
【答案】见解析
【解析】动力最小，即动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，
以OA为动力臂时动力臂最长，动力最小，过A点作OA向下的垂线就得到在A点施加的最小动力F，如
1
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图所示：
【例3】按要求作图：如图所示，画出杠杆所受力F、F 的力臂l、l。
1 2 1 2
【答案】见解析
【解析】过支点O作与F、F 作用线垂直的垂线段，即为杠杆的力臂l、l，如图所示：
1 2 1 2
【例4】如图所示，一绕着O点可旋转的杠杆在力F的作用下吊着重物静止不动，请画出力F的力臂。
【答案】见解析
【解析】图中O为支点，先反向延长F的作用线，从O点作F作用线的垂线，垂线段为其力臂L，如图所
1
示:
高频命题点2 杠杆的分类
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【例1】有①理发剪刀，②镊子，③道钉撬，④钓鱼杆，⑤瓶盖起子，⑥定滑轮，⑦动滑轮，⑧天平，⑨
老虎钳等工具。在它们工作时，其中属于省力杠杆的有 ，属于费力杠杆的有 ，属于等臂杠杆的有
。
【答案】③⑤⑦⑨ ①②④ ⑥⑧
【解析】[1]道钉撬、瓶盖起子、老虎钳使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，动滑轮本质是一个动
力臂是阻力臂二倍的省力杠杆，所以，属于省力杠杆的有③⑤⑦⑨。
[2]理发剪刀、镊子、钓鱼杆用用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，所以，属于费力杠杆的有①②④。
[3]定滑轮本质是一个等臂杠杆，天平使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，所以，属于等臂杠杆的
有⑥⑧。
【例2】筷子发源于中国，是华夏饮食文化的标志之一。如图所示，使用筷子时虽然费力但省距离，下列
工具在使用中也能省距离的是（ ）
A． 用托盘天平称质量 B． 用核桃夹夹核桃
C． 用瓶盖起子开瓶盖 D． 用食品夹夹鸡蛋
【答案】D
【解析】A．用托盘天平称质量的过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不能省距离，故A不符合题
意；
B．用核桃夹夹核桃的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故B不符合题意；
C．用瓶盖起子开瓶盖的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故C不符合题意；
D． 用食品夹夹鸡蛋的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故D符合题意。
故选D。
高频命题点3 杠杆平衡条件及其应用
【例1】如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点
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倾翻。已知AB长40cm，AC长30cm。室外机的重力为300N，正好处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉
力为 N（支架重力不计）。为了安全，室外机的位置应尽量 （填“靠近”或“远离”）墙壁。
【答案】200 靠近
【解析】[1]图示中，三角支架ABC可看成杠杆，支点为C，阻力为室外机对支架的作用力，大小等于室外
机的重力为300N，作用点为AB的中点，则阻力臂为
l=20cm
2
动力臂为AC，据杠杆的平衡条件有
F×0.3m=300N×0.2m
解得，A处螺钉的水平拉力F=200N。
[2]为了安全，应让支架A点螺钉的拉力尽量小，则可将室外机的位置尽量靠近墙壁，这样可在动力臂和阻
力不变时，减小阻力臂，从而减小动力。
【例2】【杠杆的动态分析】如图所示，轻质杠杆的B点处悬挂一重物，在杠杆的A端施加动力F，忽略
阻力，以下说法正确的是（ ）
①若保持杠杆静止，将F从竖直方向顺时针缓慢转动至水平方向过程中，F逐渐变大
②若F始终与杠杆垂直，将杠杆缓慢拉至水平位置过程中，F逐渐变大
③若F始终保持竖直，将杠杆缓慢拉至水平位置过程中，F逐渐变大
④若F始终保持水平，将杠杆缓慢拉至接近水平位置过程中，F逐渐变大
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
【答案】D
【解析】①若保持杠杆静止，将F从竖直方向顺时针缓慢转动至水平方向过程中， 对应的力臂先变大后
变小，而阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知 先变小后变大；
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②若F始终与杠杆垂直，将杠杆缓慢拉至水平位置过程中， 对应的力臂不变，阻力不变，阻力臂变大，
根据杠杆平衡条件可知F逐渐变大；
③若F始终保持竖直，将杠杆缓慢拉至水平位置过程中，阻力不变，根据数学相似知识可知力臂之比不变，
根据杠杆平衡条件可知 不变；
④若F始终保持水平，将杠杆缓慢拉至接近水平位置过程中， 对应的力臂变小，阻力不变，阻力不变，
根据杠杆平衡条件可知F逐渐变大。
故ABC错误，D正确。
故选D。
【例3】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，B点所挂桶重为20N， ，假设
两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆重、绳重及摩擦，下列说法错误的是（ ）
A．放下空桶和从井中提水时，桔槔始终是省力杠杆
B．担水时，桔槔平衡时，桶内水的重力约为180N
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
【答案】A
【解析】A．向下拉绳放下空桶时，B端的力为动力，A端的力为阻力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，
故A错误，符合题意；
B．桔槔平衡时
F×OA=F ×OB
A B
所以有
即
G +G =F =200N
桶 水 B
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因为G 为20N，所以
桶
G =200N-G =200N-20N=180N
水 桶
故B正确，不符合题意；
C．桔槔平衡时
F×OA=F ×OB
A B
所以有
故C正确，不符合题意；
D．把石头的拉力看成动力，悬挂点A向远离O点方向移动，可以增大动力臂，动力与动力臂的乘积变大，
根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂的乘积也变大，而阻力臂不变，所以阻力变大，提取更多的水，故D正
确，不符合题意。
故选A。
高频命题点4 探究杠杆的平衡条件
【例1】小华在做“探究杠杆平衡条件”的实验，实验装置如图甲所示，所用钩码每个重力均为1N，杠杆
上相邻刻度线之间的距离为5cm 。
（1）实验前，杠杆未挂钩码时需要向右调节平衡螺母才能使杠杆在水平位置平衡，说明调节前杠杆的
（选填“左”或“右”）端翘起。
（2）小华在杠杆左右两端加挂钩码并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图甲所示，随后他改变钩码
个数及其位置又重复完成了两次实验，记录数据如下表所示，根据实验数据可得出杠杆平衡的条件是
（用F、l、F、l 表示）。
1 1 2 2
实验次
动力 F₁/N 动力臂l₁/ cm 阻力F₂/N 阻力臂l₂/ cm
数
1 3 10 2 15
2 1 20 1 20
3 1 30 2 15
（3）实验过程中，使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于 ，此时 （选填
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“能”或“不能”）调节平衡螺母。
（4）如图乙所示，在A处挂2个钩码，在B处用弹簧测力计竖直向下拉，也可使杠杆在水平位置平衡，此
时弹簧测力计的示数为 N；若保持杠杆在水平位置平衡，转动弹簧测力计到虚线位置的过程中，
弹簧测力计的示数将 （选填“逐渐变大”“不变”或“逐渐变小”）。
【答案】（1）右 （2） （3）测量力臂 不能 （4）4 逐渐变大
【解析】（1）实验前，杠杆未挂钩码时需要向右调节平衡螺母才能使杠杆在水平位置平衡，说明杠杆左
端偏重，即左端下沉，调节前杠杆的右端翘起。
（2）由表中三组数据可得
由计算结果可得出杠杆平衡的条件是：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，即 。
（3）[1][2]实验过程中，使杠杆在水平位置平衡，此时的力臂在杠杆上，目的是为了便于测量力臂；在进
行试验前应先调节杠杆在水平位置平衡，是杠杆的重心在支点位置，实验时不能调节平衡螺母，避免杠杆
自身重力对实验产生影响。
（4）[1]如图乙，杠杆左端砝码的重力为2N，力臂为
杠杆右侧的力臂
根据杠杆平衡条件 可得
解得 ，此时弹簧测力计的示数为4N。
[2]若保持杠杆在水平位置平衡，转动弹簧测力计到虚线位置的过程中，杠杆左端力和力臂不变，右侧力臂
l2减小，根据杠杆平衡条件 可知，弹簧测力计的示数将逐渐变大。
【例2】【创新实验】杆秤是前些年我们家中常用的测量重量的工具，小刚所在的实践创新小组对家中的
杆秤进行观察，并准备动手制作一个杆秤。
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（1）如图甲所示是我们家中常用的杆秤，这个杆秤有两个提纽，当小刚使用提纽1时杆秤最大能称量
20kg的物体，当他使用提纽2时杆秤能称量物体的最大重量会 （选填“大于”、“小于”或
“等于”）20kg。使用这两个提纽时，零刻度线的位置 （选填“相同”或“不相同”）。
（2）已知杆秤粗细不均匀，小刚通过分析可知，杆秤的刻度是 （选填“均匀”或“不均
匀”）的；若某次称量时小刚只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，
第二次秤砣在杆秤上的位置会 （选填“靠近”或“远离”）提纽的位置。
（3）如图乙所示，小刚用一根长为1m、分度值为1cm、质量不计的粗细均匀的直尺来制作杆秤，制作过
程如下：
①他分别在直尺上5cm和10cm刻度处钻了一个小孔，各穿了一根细绳作为秤钩和提纽（秤钩和提纽的质
量均忽略不计）；
②接着他又找来一个质量为1kg的钩码挂在细绳上作为秤砣，可以在秤杆上移动；
当小刚用这个自制的杆秤称量物体时，这个杠杆的支点是 （选填“提纽”或“秤钩”）所在
的位置，当在秤钩上挂一重物时，秤砣的位置在如图乙所示位置，则秤钩上挂的重物的质量为
kg。
【答案】（1）小于 不相同 （2）均匀 靠近 （3）提纽 8
【解析】（1）[1]杆秤利用了杠杆原理，由杠杆的平衡条件 可知： ，由图
可知，将秤砣置于最远处，由使用提纽1改为使用提纽2时，l 增大而l 减小，G 不变，G 不变，G 对
1 2 砣 杆 杆
应的力臂l 变小，由于秤杆自身重力和力臂的变化很小，则此时G 变小，即使用提纽2时杆秤能称量物
杆 物
体的最大重量会小于20kg。
[2]零刻度线的位置可理解为秤砣平衡杆秤自身重力的悬挂点，使用不同提纽时秤杆自身重力的力臂大小发
生变化，而G 和杆秤自身重力不变，因此秤砣的力臂也会变化，可知使用不同提纽时零刻度线位置不相
砣
同。
（2）[1]由 可知，当G 均匀增大时，因 、 、 和 大小不变，当 均匀变
物
化时，l 均匀变大，故杆秤的刻度是均匀的。
2
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[2]若某次称量时小刚只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，由
知， 减小，即第二次秤砣在杆秤上的位置会靠近提纽的位置。
（3）[1]自制的杆秤相当于杠杆，当小刚用这个自制的杆秤称量物体时，杠杆可绕提纽转动，这个杠杆的
支点是提纽。
[2]如图乙，提纽到秤钩的力臂 ，提纽到秤砣的力臂 ，由杠杆平衡条件 可得
由 可知，上式可写成
秤钩上挂的重物的质量为
高频命题点5 机械效率的计算
【例1】【水平】如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了
1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的速度为1m/s
B．拉力的功率为75W
C．物体克服重力做的功为300J
D．该滑轮组的机械效率为50%
【答案】B
【解析】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，绳子自由端移动的距离
s=ns =3×1m=3m
物
绳端移动的速度
故A错误；
B．拉力F=50N，拉力做功的功率
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P=Fv=50N×1.5m/s=75W
故B正确；
C．由于物体在水平地面上匀速运动，而重力方向在竖直方向上，即物体没有在重力方向上移动距离，由
做功的两个必要因素可知，物体没有克服重力做功，故C错误；
D．滑轮组的机械效率
故D错误。
故选B。
【例2】【竖直】如图所示的滑轮组提升160N的重物，两个滑轮的重力均为20N，小婷拉动绳子5s将重
物提升1m，不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是（ ）
A．自由端拉力F为80N B．该滑轮组的机械效率约86.7%
C．绳子自由端移动的速度为0.2m/s D．拉力的功率是36W
【答案】D
【解析】A．由图可知承担物重的绳子的股数n=3，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率
故B错误；
C．绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动的速度
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故C错误；
D．拉力做功的功率
故D正确。
故选D。
【例3】【特殊用法】如图装置中，物体A重120N，物体B重12N，在物体B的作用下，物体A在水平
面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的效率为 %（结果保留
一位小数）。
【答案】66.7%
【解析】物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则物体A受到的
摩擦力
f=0.2G =0.2×120N=24N
A
滑轮组的动滑轮绕3段绳，绳端的拉力
F =G =12N
拉 B
滑轮组的机械效率
【例4】【斜面】搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀
速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是
（ ）
A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用
B．推力所做的功是2500J
C．斜面的机械效率为80%
D．物体受到斜面的摩擦力为100N
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【答案】A
【解析】A．物体在斜面上运动的过程中，受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的
推力、沿斜面向下的摩擦力，共4个力的作用，故A错误，符合题意；
B．推力所做的功是
故B正确，不符合题意；
C．推动物体在斜面运动的过程中做的有用功为
斜面的机械效率为
故C正确，不符合题意；
D．物体在斜面上运动过程中克服摩擦力做的功是额外功，则额外功为
物体受到斜面的摩擦力为
故D正确，不符合题意。
故选A。
高频命题点6 测量滑轮组的机械效率
【例1】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数
据记录如表：
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次
钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/%
数
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30 ②
3 6 10 2.2 30 90.9
（1）表格中①处应填写的内容为 ，②处数据应为 （结果保留一位小数）；
（2）分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 有关；
（3）小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，额外功越大，请用所学知识进行解释： ；
（4）另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。
分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力_________。
A．大于8N B．等于8N C．小于8N
【答案】（1）弹簧测力计示数（拉力）/N 88.9 （2）钩码（物）重
（3）因为滑轮的轮与轴之间存在摩擦 （4）A
【解析】（1）[1]根据
可知实验中需要用弹簧测力计测量拉力， 故 为弹簧测力计示数（拉力）/N。
[2]第二次的机械效率为 ①
（2）分析表格数据可知，三次实验机械效率不同是由于钩码（物）重力不同造成的。所以，同一滑轮组
的机械效率与钩码（物）重有关。
（3）小明进一步分析三次实验发现， 钩码重力越大， 滑轮的轮与轴（轮与绳）之间存在摩擦越大， 额
外功越大。
（4）若忽略绳重和摩擦， 滑轮组的机械效率为
即
所以，被提升物体所受的重力：G=8N；但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据
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可知，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物体的重力会大于8N，故A
符合题意，BC不符合题意。
故选A。
【例2】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，
测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
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 机械效率
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，弹簧测力计的示数如图1所示，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：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越 。
（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。
【答案】（1）匀速 （2）74.1% （3）高； （4）2、3
【解析】（1）实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数。
（2）图示弹簧测力计分度值为0.2N；指针所指示的刻度值为1.8N，第一次实验机械效率
（3）纵向比较1、2两次实验数据可知，使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高。
（4）第1、2次实验绳子的有效段数为
且第2次实验钩码重力为8N，故第2次实验所用装置为乙，第3次实验绳子的有效段数为
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故第3次实验所用装置为丙（实验钩码重力为8N），比较第2、3次实验数据可得出结论：使用不同的滑
轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
1．（2024·陕西）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（ ）
A． 钓鱼竿 B． 开瓶器
C． 核桃夹 D． 钢丝钳
【答案】A
【解析】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；
B．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
2．（2024·四川巴中）如图所示，小王站在水平地面上，将长为0.6米，质量可忽略不计的木棒搁在肩上，
支点O距离后端A处为0.2米，A处挂一个重40N的物体，他用手竖直压住前端B处使木棒保持水平平衡。
若小王的质量为50kg，双脚与地面的总接触面积约为400cm2，下列说法正确的是（ ）
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A．手对木棒的压力大小为40N B．肩对木棒的支持力大小为80N
C．地面对人的支持力大小为560N D．人对地面的压强大小约为1.35×104Pa
【答案】D
【解析】A．由杠杆平衡条件可得
即
解得手压木棒的压力F=20N，故A错误；
B．木棒对肩膀的压力
由于力的作用是相互的，所以肩对木棒的支持力 大小等于木棒对肩膀的压力，大小为60N，故B错误；
C．人的重力
人对地面的压力大小等于人的重力加上物体的重力，大小为
力的作用是相互的，则地面对人的支持力为540N，故C错误；
D．人对地面的压力大小F=540N，由公式 可得，人对地面的压强为
故D正确。
故选D。
3．（2024·山东青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头
肌的牵引下绕着时关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作．下列说法正确的是（ ）
A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力
C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离
【答案】C
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【解析】A．支点是杠杆绕其转动的点，由图可知，手臂是绕C点进行转动的，因此支点为C点，故A错
误；
BCD．杠杆的动力是肱二头肌收缩，动力作用点在A点，动力臂近似为AC的长度，阻力是手臂和哑铃的
总重力，力臂近似为桡骨的长度，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，在锻炼时肱二头肌的收缩距离小于
哑铃的移动距离，故C正确，BD错误。
故选C。
4．（2024·内蒙古通辽）小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘
星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度
读出物体质量。下列说法正确的是（ ）
A．定盘星是秤杆的支点
B．杆秤是一种等臂杠杆
C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡
D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小
【答案】C
【解析】A．秤纽与秤杆的连接点是秤杆绕着转动的点，是支点，故A错误；
B．杆秤使用时，动力臂不等于阻力臂，不是等臂杠杆，故B错误；
C．根据杠杆平衡条件则有 ， 、 不变，所挂物体加重时， 变大，即秤砣向右移，秤杆
才能再次水平平衡，故C正确；
D．使用已磨损的秤砣测量时，即 变小， 、 、 不变，所以 变大，则测量值比真实值偏大，故
D错误。
故选C。
5．（2024·山东东营）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20N，杠
杆（OB=2OA）重10N，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（ ）
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A．甲图：该装置不省力也不省距离
B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的
C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F 逐渐变小
3
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高
【答案】C
【解析】A．甲图中，该滑轮的位置是固定的，是定滑轮，使用定滑轮时不省力也不省距离，但可以改变
力的方向，故A正确，不符合题意；
B．根据
可知，忽略绳重及摩擦，甲图中不用克服摩擦和滑轮做额外功，该装置的机械效率最高；乙图中克服动滑
轮的重力做的功为额外功，机械效率为
丙图中，克服杠杆的重力做的功为额外功，当物体被提升h时，根据数学的相似三角形知识可知，拉力端
移动2h，杠杆的重心上升h，则该装置的机械效率为
可知 ，可得：乙装置的机械效率是三者中最低的，故B正确，不符合题意；
C．丙图中，根据杠杆平衡条件可得
则
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在匀速拉动物体上升的过程中，物重和杠杆重不变，阻力臂变小，动力臂也变小，根据数学的相似三角形
知识可知，阻力臂与动力臂的比值是一个定值，所以拉力F 不变，故C错误，符合题意；
3
D．若提升的物体越重，根据
以及
可知，乙、丙的机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．（2024·山东德州）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖
直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，
不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360J
C．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W
【答案】C
【解析】A．滑轮组省力费距离，由图乙可知， 内，物体匀速提高 ，绳子自由端匀速移动 ，则
绳子自由端移动的速度
故A错误；
B．物体提高 ，绳子自由端移动 ，则动滑轮上承担物重的绳子段数
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不计绳重和摩擦，由 可得，物体的重力
工人做的有用功
故B错误；
C．工人做的总功
该滑轮组的机械效率
故C正确；
D．拉力 的功率
故D错误。
故选C。
7．（2024·黑龙江哈尔滨）小聪想搬起地面上重350N的石块，但未搬起；小明用重50N的动滑轮在6s内
将此石块匀速竖直提升3m，如图所示（不计绳重和滑轮摩擦），下列说法不正确的是（ ）
A．搬石块时，小聪没有对石块做功 B．绳子自由端的拉力为200N
C．动滑轮的机械效率为87.5% D．拉力的功率为100W
【答案】D
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【解析】A．搬石块时，但未搬起，有力无距离，所以小聪没有对石块做功，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，n＝2，绳子自由端的拉力为
故B正确，不符合题意；
C动滑轮的机械效率为
故C正确，不符合题意；
D．拉力的功率为
故D错误，符合题意。
故选D。
8．（2024·内蒙古）如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个
重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（ ）
A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N
C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70%
【答案】C
【解析】A．根据题意，对物体做的有用功为
故A不符合题意；
B．总功为
则额外功为
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则物体受的摩擦力为
故B不符合题意；
C．拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．斜面的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
9．（2024·江苏宿迁）如图所示的小型起重机，某次吊起重为 的物体，电动机的拉力为 ，
用时 ，使物体上升了 。则通过动滑轮（ ）
A．做的有用功为 B．拉力功率为
C．做的总功为 D．机械效率为
【答案】B
【解析】ACD．拉力做的有用功为
拉力做的总功为
动滑轮的机械效率为
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故ACD不符合题意；
B．拉力功率为
故B符合题意。
故选B。
10．（2024·山东聊城）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面
8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是
（ ）
A．工人做的总功为2400J
B．工人拉力的功率为60W
C．此过程中该装置的机械效率约为88%
D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率
【答案】C
【解析】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力
绳子自由端移动的距离
s=nh=2×8m=16m
工人做的总功
W =Fs=170N×16m=2720J
总
故A错误；
B．工人拉力的功率为
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故B错误；
C．工人做的有用功为克服建材重力做的功，有用功
W =Gh=300N×8m=2400J
有
此过程中该装置的机械效率
故C正确；
D．增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。
故选C。
11．（2024·山东枣庄）如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子
的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500J
C．拉力F做功的功率为25W D．滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【解析】A．由图可知，n=2，由 可知，动滑轮的重力为
G =nF-G=2×250N-400N=100N
动
故A错误；
B．滑轮组做的有用功为
W =Gh=400N×2m=800J
有
故B错误；
C．拉力F做功为
W =Fs=Fnh=250N×2×2m=1000J
总
功率为
故C错误；
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D．滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
12．（2024·河南）如图，甲、乙两人用不同的装置，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。下列说法正确的是（ ）
A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小
【答案】C
【解析】A．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，有用功
，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误；
BCD．图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s =2h；图乙使用的是定滑轮，拉力端移动距离s =h，不计
甲 乙
绳重和摩擦，使用甲动滑轮时，拉力
拉力做功
使用乙定滑轮时，拉力F =G，所以拉力做功
乙
在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲做的总功多，乙做的总功少，根据 知，甲
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做总功的功率大；由A选项解析知有用一样多，但甲的总功多，根据 知，乙所用装置的机械
效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。
故选C。
13．（2024·山东泰安）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为 ，牵引力 为
，对绳子的拉力 为 ；物体的重力为 ，物体匀速上升的速度始终为 ，汽车受到
的摩擦力为汽车重力的0.05倍， 取 。下列说法中（ ）
①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为
③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为
A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确
【答案】B
【解析】②汽车受到的摩擦力为
①由图可知，滑轮组有效绳子段数 ，则滑轮组的机械效率为
④汽车速度为
汽车牵引力的功率为
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③汽车牵引力在4s内做的功为
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
14．（2024·重庆）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
【答案】B
【解析】A．在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，则共计50格，则每一格代表的质量为
即自制杆秤的每一格约表示2g，故A错误；
B．称中药时B端翘起说明 ，此时可以减少中药即减小 恢复水平平衡，故B正确；
C．如果秤砣磨损，根据杠杆平衡条件 ， 实际质量偏小，则 长度偏大，则测量结
果会比真实质量偏大，故C错误；
D．若将提纽移到O点右侧，则 增大， 减小，则 变小，则杆秤的量程减小，故D错误。
故选B。
15．（2024·山东日照）（多选）某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图如图所示，货物在钢丝绳
的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为 ，钢丝绳的拉力F为 ，货物上升的速度为
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0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为 B．有用功的功率为
C．动滑轮所受的重力为 D．滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】ABD
【解析】A．由图可知，货物和动滑轮由3段绳子承担，n=3，拉力F做功的功率
故A正确；
B．有用功的功率
故B正确；
C．若不计绳重和摩擦
动滑轮的重力
但题中绳重和摩擦不可忽略，故动滑轮重应小于3×103N，故C错误；
D．滑轮组的机械效率
故D正确。
故选ABD。
16．（2024·山东青岛）（多选）如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个
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质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力 ，下列说法
正确的是（ ）
A．物体的速度之比 B．有用功之比
C．总功之比 D．机械效率之比
【答案】BCD
【解析】A．由图可知，甲为定滑轮， ，乙为动滑轮，动滑轮上有效绳子段数为2。则 。绳
端在相同时间内移动的距离相等，即 ，则 ，根据 可知，
故A错误；
B．物体质量相等，则有用功之比为
故B正确；
C．总功之比为
故C正确；
D．机械效率之比为
故D正确。
故选BCD。
17．（2024·四川成都）（多选）小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测
得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖
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直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W
B．滑轮组的机械效率为80%
C．克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J
D．若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
【答案】AC
【解析】A．由图可知，n=3，绳子自由端移动的距离
s=nh=3×20cm=60cm=0.6m
拉力所做的功为
W =Fs=0.5N×0.6m=0.3J
总
拉力的功率为
故A正确；
B．钩码的重力为
G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N
滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．所做有用功为
W =Gh=1N×0.2m=0.2J
有
克服动滑轮所做额外功为
W =G h=0.25N×0.2m=0.05J
额1 动
因此克服绳重和摩擦做的额外功为
W =W -W -W =0.3J-0.2J-0.05J=0.05J
额2 总 有 额1
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故C正确；
D．若增大提升钩码的质量，则有用功增大，额外功不变，因此滑轮组的机械效率将变大，故D错误。
故选AC。
18．（2024·江苏徐州）如图所示，工人用动滑轮提起木箱，使用动滑轮可以 。如果木箱重
600N，工人用400N的力，将木箱匀速提高3m，则有用功为 J，动滑轮的机械效率为
。
【答案】省力 1800 75%
【解析】[1]图中所示的动滑轮相当于一个省力杠杆，可以省力但是费距离。
[2]因为木箱提升了3m，所以可知做的有用功为
W =Gh=600N×3m=1800J
有用
由图可知绳子段数为2，则木箱提高3m时，绳子自由端提高的距离为
s=2×3m=6m
则可得拉力做的功为
W=Fs=400N×6m=2400J
该动滑轮的机械效率为
19．（2024·江苏淮安）如图所示，小明用 的拉力平行于斜坡将重 的木箱从斜坡底端匀速拉到顶
端，斜坡长 ，高 ，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的
摩擦力为 N。
【答案】800 75% 100
【解析】[1]拉力做的总功为
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[2]有用功的大小为
斜坡的机械效率为
[3]额外功的大小为
摩擦力的大小为
20．（2024·江苏无锡）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一
根直的硬棒，支点为 、 ，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一
端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加
在B位置。 长为0.6m， 长为1m， 长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取 ）
（1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为 kg；若A点系上质
量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装 kg的水；
（2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水
做的功为 J，人做功的功率为 W。
【答案】60 60 1200 120
【解析】（1）[1]桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，支点为O，由杠杆平衡条件得到
1
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[2]若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，支点为O，由杠杆平衡条件得到
2
桶中最多可装水
m =m -m =70kg-10kg=60kg
水 桶水 桶
（2）[3]桶对水做的功为
[4]总功
人做功的功率
21．（2024·四川泸州）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受
到水平向左的恒力 ，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F 。当绳子自由端的拉力 为60N时，
绳
物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力
为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力
F，改变绳子自由端拉力 的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。
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【答案】20 60 75%
【解析】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，当绳子自由端的拉力
为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，所以绳子自由端拉力
G =20N
动
[2]当绳子自由端拉力 为90N时，物体水平向右匀速运动，物体受到向右的拉力
F=2F-G =2×90N-20N=160N
2 1 动
物体受到水平向左的恒力 ，物体水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，
物体与桌面之间的滑动摩擦力为
f=F-F=160N-100N=60N
2
[3]撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力 的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，压力和接触面
的粗糙程度不变，摩擦力不变，滑轮组下端挂钩处拉力
F=f=60N
3
绳子自由端拉力
滑轮组的机械效率为
22．（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
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，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）
【答案】20 40
【解析】[1]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀
速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的
力是一对平衡力，即
f=F =2G =2×10N=20N
拉 B
[2]若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力
2G ， 水平向右的摩擦力20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力
B
F=f+F =f+2G =20N+2×10N=40N
拉 B
23．（2024·山东德州）如图是古代劳动人民用桔槔汲水的简化图，请画出杠杆上A点受到的拉力F 及其
1
力臂 。
【答案】见解析
【解析】杠杆上A点受到的拉力 方向沿绳的方向向下，因此从A点沿绳向下画一条带箭头的线段，并标
上“ ”。从支点向拉力 的作用线作垂线，垂线段的长度就是力臂 ，如图所示
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24．（2024·山东日照）甲图是使用核桃夹的情形，乙图是把核桃夹上臂简化成的杠杆，A为大拇指的作用
点，B为核桃的作用点。请在答题卡的乙图中画出作用在核桃夹上臂的动力 、动力臂 和阻力 。
【答案】见详解
【解析】由题意知，B为核桃的作用点，B点受到的核桃的弹力为阻力F，其方向大致过B点向上；A为
2
大拇指的作用点，由于阻力使得杠杆逆时针转动，则动力F 使得杠杆顺时针转动，故动力方向向下，从支
1
点O向动力F 的作用线作垂线，支点到垂线的距离为动力臂l，如图所示：
1 1
25．（2024·山东泰安）如图所示， 为杠杆支点，请画出 的力臂并用字母 表示。
【答案】见解析
【解析】由支点O向F 的作用线作垂线，垂线段的长度为F 的力臂，图如下所示：
1 1
26．（2024·甘肃临夏）俯卧撑是一种健身运动，能够锻炼上肢、腰部及腹部的肌肉，是简单易行却十分有
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效的力量训练手段。如图是某同学做俯卧撑的示意图。此过程中，他的身体可视为杠杆，O点为支点，A
点为重心，请画出重力对应的力臂l。
【答案】见解析
【解析】先在A点画出竖直向下的重力示意图，再过支点O作重力G作用线的垂线段即为力臂l。作图如
下：
27．（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“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。
【答案】（1）左 右 （2）3 30 （3）3.1
【解析】（1）[1] 实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，左端下沉，说明左端重，则杠杆的重心位于支点
O的左侧。
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[2] 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，即仍然左端重，则应再将左端的螺母
向右调节，给左端减重，直至杠杆在水平位置平衡。
（2）[1] 如图丙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为3N，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为3N。
[2] 设杠杆上一格的长度为l，根据杠杆平衡条件 ，则有
解得拉力的力臂 。根据数学三角函数知识可知夹角 为30度。
（3）若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，左端下沉，说明杠杆左端偏重，相当于左侧的阻力
变大，当杠杆在水平位置平衡时，根据杠杆平衡条件可知，需要的拉力变大，则弹簧测力计的示数可能为
3.1N。
28．（2024·河北）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小明使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆，
以及多个重为0.5N的钩码进行了以下操作：
（1）不挂钩码时，杠杆在图中所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略
向下倾斜，此时小明应向 （选填“左”或“右”）调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，
达到平衡状态；
（2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F，左侧钩码对杠杆施的力为阻
1
力F；测出杠杆水平平衡时的动力臂 和阻力臂 ；多次实验并把数据填入下表；
2
实验次
动力F/N 动力臂 /m 阻力F/N 阻力臂 /m
数 1 2
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 0.1 3.0 2.0 0.15
4 2.0 0.15 1.5 0.2
…
小明分析表格中的数据发现，第 次实验数据有误，剔除这一组数据后，初步得出杠杆的平衡条
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件：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
（3）第4次实验结束后，小明撤去右侧钩码，改用弹簧测力计继续实验。如图所示，他在左侧A点悬挂三
个钩码，再用弹簧测力计（未画出）在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数可能
为 （选填序号）。
①2.0N ②2.5N ③3.0N ④3.5N
（4）筷子是中国传统餐具，体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时，所属的杠杆类型与第
次实验时的杠杆类型相同；
（5）小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时，用一根筷子把另一根筷子MN
水平托起来，图为筷子稳定时的俯视图，筷子MN的重心在O′点，此时 （选填“MO′”或
“O′N”）段更重一些；
【答案】左 3 ②③④ 4 O′N 11
【解析】（1）[1]由图可知，杠杆在图中所示的位置静止，则左端下沉。将杠杆左边的螺母调至最左端，
发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应继续向左调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状
态。
（2）[2]根据表格数据可知，钩码的重力均为0.5N，而第三次的动力大小为0.1N，故第3次实验数据有误。
（3）[3]当拉力的方向为竖直向上方向时，拉力的力臂最大，拉力的大小最小，为
当拉力不在竖直方向时，拉力的力臂变短，拉力将变大，故②③④符合题意，①不符合题意。
故选②③④。
（4）[4]用筷子夹东西时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，根据表格数据可知，第4次实验中，动力
臂小于阻力臂，故所属的杠杆类型与第4次实验时的杠杆类型相同。
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（5）[5]由图可知，MO′比O′N更长，MO′侧重心的位置更远，O′N侧重心的位置更近，则根据 可
知，O′N段更重一些。
29．（2024·湖南）小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验，实验室提供了如下图所示杠杆（支点
为 ）、支架、10个钩码（每个重 ）。
（1）如图甲所示，实验开始前，应向 端调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；挂上钩码后，每次
都要让杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于直接读取 ；
（2）小明取2个钩码，挂在支点左侧某处，再取4个钩码挂在支点的 侧进行实验，使杠杆在水平
位置平衡后，记录下数据；
（3）完成三次实验后分析数据，他们得出了杠杆的平衡条件。下表主要呈现了第3次实验数据。
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
小明在第3次实验的基础上，在支点左侧 处继续加钩码直到 为3.5N，如图乙所示，但发现此时
用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成 为 的第4次
实验，她应该通过 ，使杠杆再次在水平位置平衡（请结合具体数据进行说明，可保留一位小数）。
【答案】右 力臂的大小 右 见解析
【解析】（1）[1]杠杆的左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，故应将平衡螺母向右调节，直到杠杆在
水平位置平衡。
[2]在挂上钩码后，每次都要让杠杆在水平位置平衡，这样做的目的主要是为了方便测量力臂的大小。当杠
杆在水平位置平衡时，支点到力的作用点的距离就是力臂，这个距离可以直接从杠杆上读取出来。
（2）[3]由于钩码的重力方向是竖直向下，小明取2个钩码，挂在支点左侧某处时，为了使杠杆在水平位
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置平衡，则取4个钩码应挂在支点的右侧进行实验。
（3）[4]根据题意可知，第四次实验动力为 ，若动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，用剩下的
钩码即使是一个钩码或者两个钩码都无法使得杠杆在水平位置平衡，从而完成不了实验；由此可知，需要
改变动力臂的大小，由于第三次实验的阻力臂是25.0cm，所以第四次实验的阻力臂可为25.0cm，阻力为
时，根据杠杆平衡条件可得
即
解得此时的动力臂为 ，即她应该通过调节左侧钩码的位置大约为10.7cm，右侧钩码数量为3个，
右侧钩码的位置为25.0cm时，可使杠杆再次在水平位置平衡。
30．（2024·湖北武汉）某同学利用若干个质量为50g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并 ，达到平衡状态，如图所示。
（2）在杠杆左侧15cm刻度线处挂上4个钩码，在杠杆右侧挂上6个钩码，移动右侧钩码到 cm刻度
线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是 （填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉
力”或“杠杆对钩码的拉力”）。
（3）保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变，取下右侧钩码，改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平
衡，当弹簧测力计的示数为3N时，该拉力的作用点可能在杠杆 （填序号）刻度线处。
①左侧10cm ②右侧5cm ③右侧15cm
【答案】静止 10 钩码对杠杆的拉力 ①③
【解析】（1）[1]杠杆静止时处于平衡状态，杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，杠杆处于水平平衡状
态，便于测量力臂。
（2）[2]设一个钩码的重力为G，根据杠杆平衡条件
解得
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L=10cm
则移动右侧钩码到10cm刻度线处时，杠杆重新在水平位置平衡。
[3]动力或阻力是作用在杠杆上使杠杆转动的力，则动力或阻力是钩码对杠杆的拉力。
（3）[4]一个钩码的重力
若使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件
代入数据后有
解得拉力力臂
若竖直使用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡，此时力臂等于该拉力的作用点到支点的距离，故①
符合题意，若弹簧测力计倾斜，力臂小于该拉力的作用点到支点的距离，则③符合题意，则符合条件的为
①③。
31．（2024·青海）“权衡”一词，在古代分别指秤砣和秤杆，现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。
在学习杠杆相关知识后，“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究：
活动一：了解杆秤的构造及物理原理：
如图甲所示，杆秤由秤盘（放置待称量的物体）、秤砣、秤杆（标有刻度，可读取被称物体质量）、提纽
组成；
（1）参照图乙，图甲中提纽相当于杠杆的 ，结合“秤砣虽小压千斤”这句话，此时杆秤相当于
杠杆；
活动二：自制简易杆秤：
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中：秤砣质量为200g，A点为秤盘挂绳位置，B点为提纽挂绳位置，
C点为0刻度线位置；
（2）由图甲可知，利用该杆秤最多可称量 g的物体，D点处的刻度数为 g；
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（3）忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响，用 表示秤砣质量， 表示物体和秤盘质量， 表示B、C
之间的距离， 表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件，当秤砣在C点处平衡时，将满足 （用
上述物理量表示），由此可得，秤盘的质量为 g；
（4）若想测量质量更大的物体，你可采取的办法是 （只写一条即可）。
【答案】支点 省力 1000 400 160 增加秤砣的质量
【解析】（1）[1] 图甲中杆秤使用时绕提纽转动，提纽相当于杠杆的支点。
[2] “秤砣虽小压千斤”说明杆秤相当于省力杠杆，起到省力的作用。
（2）[3][4] 由图甲可知，该杆秤量程为 ，利用该杆秤最多可称量1000g的物体，D点处的刻度数
为400g。
（3）[5] 根据杠杆平衡条件，当秤砣在C点处平衡时，则有
化简得 。
[6] 当秤盘上不放物体时，秤砣零刻度线处，根据杠杆平衡条件，则有
则秤盘的质量为
（4）[7] 若想测量质量更大的物体，根据（3）中 ，可以增加秤砣的质量，在力臂不变时，物体
和秤盘质量 更大，即测量的物体质量更大。
32．（2024·青海西宁）如图是小宁同学利用健身器材进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖
直平面内转动，OA长1m，OB长0.6m，在杆的A端用绳子悬挂质量为15kg的配重，他在B端施加竖直向
下的拉力 时，杆AB在水平位置平衡。已知小宁重为450N，两只脚与地面接触的总面积为 ，不计
杆重与绳重，g取10N/kg。求此时：
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（1）配重的重力；
（2）拉力 ；
（3）小宁同学对地面的压强。
【答案】（1） （2） （3）5000Pa
【解析】（1）配重的重力为
（2）杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件则有
则拉力 为
（3）拉力 ，根据相互作用力，小宁同学受到杆的B端对其向上的力 ，小宁处于静止状
态，受力分析可得
力的作用是相互的，则小宁对地面的压力等于支持力为
则小宁同学对地面的压强为
33．（2024·四川巴中）图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备，其结构可简化为图乙所示的滑轮组模
型。已知物体质量为300kg，在绳子自由端施加1250N拉力，物体以0.5m/s的速度匀速上升10s。求：
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（1）绳子拉力端移动的距离；
（2）拉力的功率；
（3）在此过程中滑轮组的机械效率。
【答案】（1）15m （2）1875W （3）80%
【解析】（1）图中绳子股数n=3，绳子拉力端移动的速度
移动的距离
（2）拉力F的功率
（3）拉力所做的功
有用功为
机械效率
34．（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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【答案】（1） ；（2） ；（3）84.7%
【解析】解：（1）克服钢板重力做的功为
（2）起重机的滑轮组做的总功为
由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为
（3）起重机的滑轮组做的额外功为
动滑轮的重力为
滑轮组满载时的机械效率为
答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J；
（2）钢丝绳的拉力为1.125×104N；
（3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。
35．（2024·西藏）建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s
内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求：
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（1）物体上升的速度；
（2）滑轮组的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）0.25m/s （2）1520J （3）76%
【解析】（1）由于物体在8s内竖直匀速上升了2m，所以物体上升的速度
（2）滑轮组的有用功
（3）滑轮组的额外功
滑轮组的机械效率
7
