文档内容
专题 08 机械能和简单机械
考情分析................................................................................................................................................2
知识建构................................................................................................................................................3
考点一 功和功率................................................................................................................................4
【真题研析·规律探寻】 .....................................................................................................................4
考法01 功.............................................................................................................................................4
考法02 功率.........................................................................................................................................5
【核心提炼·考向探究】 .....................................................................................................................7
【题型特训·命题预测】 .....................................................................................................................7
考点二 机械能..................................................................................................................................13
【真题研析·规律探寻】 ...................................................................................................................13
考法01 动能和势能........................................................................................................................13
考法02 机械能及其转化................................................................................................................14
【核心提炼·考向探究】 ...................................................................................................................16
【题型特训·命题预测】 ...................................................................................................................16
考点三 杠杆......................................................................................................................................22
【真题研析·规律探寻】 ...............................................................................................................22
考法01 杠杆的概念........................................................................................................................22
考法02 杠杆作图题........................................................................................................................23
考法03 探究杠杆的平衡条件........................................................................................................24
【核心提炼·考向探究】.....................................................................................................................26
【题型特训·命题预测】 ...................................................................................................................27
考点四 滑轮......................................................................................................................................33
【真题研析·规律探寻】 ...................................................................................................................33
【核心提炼·考向探究】.....................................................................................................................36
【题型特训·命题预测】 ...................................................................................................................36
考点五 机械效率..............................................................................................................................43
【真题研析·规律探寻】 ...............................................................................................................43
考法01 机械效率............................................................................................................................43
考法02 测量滑轮组的机械效率....................................................................................................44
【核心提炼·考向探究】.....................................................................................................................47
【题型特训·命题预测】 ...................................................................................................................48考点
课标要求 命题预测
要求
①命题点：做功的两个必要因素、功、功率的计算和应用等。
②解读：做功的两个必要因素是中考考查的重点，主要判断对物体是否
功 做功，难度较小，常见题型为选择题。
和
功的计算常与功率、简单机械、机械效率综合起来一起考查，难度较
功
率
小，常见题型有选择题、填空题、计算题。
功率的计算和应用常结合速度、功、二力平衡进行比较功率的大小或计
3.2.1 知道动 算，难度较小，常见题型有选择题、填空题、计算题。
能、势能和机
①命题点：动能、重力势能、弹性势能的概念；探究影响动能、重力势
械能。通过实
能、弹性势能大小的因素；机械能的转化与守恒等。
验，了解动能
②解读：动能、重力势能、弹性势能的定义及大小变化的判断；探究动
机
械 和势能的相互 能、重力势能、弹性势能大小与哪些因素有关是中考考查的热点，常结合
能
转化。举例说
实例进行考查，常见题型有选择题、填空题、实验探究题。
明机械能和其
机械能的转化与守恒是中考的热点，难度中等，常见题型有选择题、填
他形式能量的
空题、简答题等。
相互转化。
①命题点：力和力臂的作图、探究杠杆的平衡条件、杠杆的分类与应用
等。
2.2.6 知道简
②解读：力和力臂的作图是中考的热点，主要考查画力的示意图、作动
杠
单机械。探究
力臂或阻力臂、作最小动力，难度中等，常见题型是作图题。
杆
并了解杠杆的
探究杠杆的平衡条件是中考热点，常与压强、浮力知识综合起来考
平衡条件。
查，难度中等偏上，题型有选择题、填空题、实验探究题、计算题等。
杠杆的应用是考查的热点，难度较小，题型有选择题、填空题。
3.2.3 知道机
①命题点：定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点等，
械效率。了解
②解读：定滑轮、动滑轮和滑轮组是中考考查的重点，难度较小，常见
滑
提高机械效率
题型是选择题、填空题。
轮
的意义和途
滑轮组主要考查滑轮组的绕绳、滑轮组的省力情况、绳子自由端移动的
径。
距离的计算，难度中等，常见题型有选择题、填空题、作图题。
①命题点：滑轮组和斜面机械效率的计算、测量滑轮组的机械效率等。
②解读：滑轮组和斜面机械效率的计算是中考考查的热点，往往结合功
机
械 和功率、压强和浮力等知识，涉及计一些综合性强的题目作为压轴题，难
效
度较大，常见题型有选择题、填空题、计算题。
率
测量滑轮组的机械效率主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评
估等环节，难度中等，常见题型有选择题、实验探究题。考点一 功和功率考法01 功
1. （2023·四川乐山·中考真题）2022年2月6日，不服输、敢拼搏、懂团结的中国女足第9次捧起
亚洲杯冠军奖杯。如图所示是比赛中的场景，下列说法正确的是（ ）
A．足球在空中飞行是因为受到惯性的作用
B．足球能被头顶飞，说明力能改变物体的运动状态
C．足球在空中飞行时，如果外力全部消失，足球将保持静止
D．足球在空中飞行时，运动员一直对足球做功
【答案】B
【详解】A．足球在空中飞行是因为足球具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故A
错误；
B．足球能被头顶飞，足球的运动状态发生改变，说明力能改变物体的运动状态，故B正确；
C．足球在空中飞行时，如果外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，足球将做匀速直线运动，故
C错误；
D．足球在空中飞行时，运动员没有对足球施加了，运动员对足球不做功，故D错误。
故选B。
2. （2023·江苏镇江·中考真题）小华参加校外劳动时，经历了如下过程：①她用力搬一筐玉米，
未能搬起；②她又用力推筐，仍未推动；③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；
④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则（ ）
A．①中小华对这筐玉米做了功 B．②中小华对这筐玉米做了功
C．③中他们对这筐玉米做了功 D．④中他们对手推车没有做功
【答案】C
【详解】做功的两个必要因素：有力且物体在这个力的方向上移动了一段距离。
A．①中她用力搬一筐玉米，未能搬起，有力但是物体没有移动距离，未做功，故A不符合题意；
B．②中她又用力推筐，仍未推动，有力但是物体没有移动距离，未做功，故B不符合题意；
C．③中在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上，有力，且这筐玉米在托举力的方
向上移动了距离，他们对这筐玉米做了功，故C符合题意；
D．④中接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库，手推车在推力的作用下移动了距离，
他们对手推车做了功，故D不符合题意。
故选C。
考法02 功率1.（2023·广东广州·统考中考真题）物体A重5N，如图1，A在水平拉力F 作用下，在水平面从
1
M匀速直线运动到N用时3s；如图2，在A上放置一个钩码，A在水平拉力F 作用下，在另一水平面
2
从Р匀速直线运动到Q用时2s。
（1）在MN，PQ段，A的速度分别为v、v，A所受摩擦力分别为f、f，则v v，f f；
1 2 1 2 1 2 1 2
（均选填“>”、“=”或“<”）
（2）A从M运动到N，F 做的功为 J、功率为 W，A所受重力做的功为 J。
1
【答案】 ＜ ＞ 0.3 0.1 0
【详解】（1）在MN段，A的速度为
在PQ段，A的速度为
则v＜v。
1 2
A在水平拉力F 作用下做匀速直线运动，由二力平衡可知f =F =1N
1 1 1
A在水平拉力F 作用下做匀速直线运动，由二力平衡可知f =F =1N
2 2 2
则f＞f。
1 2
（2）F 做的功为 W =F s =1N×0.3m=0.3J
1 1 1 1
F 的功率为P =F v =1N×0.1m/s=0.1W
1 1 1 1
A只在水平方向运动发生距离，竖直方向没有发生距离，所以A所受重力做的功为0J。
2. （2023·山东东营·统考中考真题）2023年5月，世界智能大会在天津的成功举办，将进一步推
动我国人工智能技术的研发和应用。图甲为某款智能机器人，质量为30kg，底部轮与地面接触总面积
为150cm2，它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示。（g取10N/
kg）
（1）求智能机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强；
（2）求智能机器人在0~6s内行走的距离和0~10s内的平均速度；
（3）在0~6s内，智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍，求此段时间内智能机器人牵引力
做功的功率。【答案】（1）2×104Pa；（2）7.2m，1.12m/s；（3）18W
【详解】（1）智能机器人静止在水平地面上时对地面产生的压力
F=G=mg=30kg×10N/kg=300N
智能机器人静止在水平地面上时对地面产生的压强
F 300N
p= = =2×104Pa
S 150×10-4m2
（2）由图像可知，0~6s机器人匀速运动的速度v=1.2m/s，则在0~6s内行走的距离
1
s =v t =1.2m/s×0.6s=7.2m
1 1 1
由图像知，6~10s内物体匀速运动的速度v=1.0m/s，则在6~10s内行走的距离
2
s =v t =1.0m/s×4s=4m
2 2 2
0~10s内的平均速度
（3）在0~6s内机器人受到的阻力
f=0.05G=0.05×300N=15N
机器人匀速直线运动时，水平方向上牵引力和阻力是一对平衡力，则此过程机器人牵引力
F'=f=15N
此段时间内牵引力做功的功率
P=F'v =15N×1.2m/s=18W
1
答：（1）智能机器人对地面产生的压强为2×104Pa；
（2）智能机器人在0~6s内行走的距离为7.2m，0~10s内的平均速度为1.12m/s；
（3）在0~6s内智能机器人牵引力做功的功率为18W。
知识 概念 理解（1）做功的两个必要因素： 关于克服阻力做功
一是作用在物体上的力；二是物体在这个力 物体在力的作用下发生运动，
功 的方向上移动了距离。 如果运动的方向与一个力（阻
（2）计算公式： W = Fs 力）的方向相反，我们就说物
（3）单位：焦耳（J） 体克服这个力做功。
（1）物理意义：表示物体做功的快慢。
（2）定义：
如果力F作用在物体上，物体
功与完成这些功所用时间之比叫做功率。
沿力的方向以速度v做匀速直线
功率 （3）公式：功率=功/时间P=W/t
运动，则力F的功率：
（4）单位：W、kW，1kW=1000W
P=W/t=Fs/t =Fv
（4）功率的测量
测量人爬楼梯、引体向上的功率等。
1．体育课上，老师通过改变音乐的节奏来控制同学们完成20个仰卧起坐的快慢。调节后改变了
同学们做仰卧起坐时（ ）
A．功率的大小 B．做功的多少 C．所需力的大小 D．重心上升的高度
【答案】A
【详解】A．在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，老师通过改变音乐的节奏来控制仰卧起
坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。故A正确；
B．在仰卧起坐过程中，做功的多少不变，故B错误；
C．在仰卧起坐过程中，所需力的大小不变，故C错误；
D．在仰卧起坐过程中，重心上升的高度，故D错误。故选A。
2. 如图甲所示，物体在恒为10N的水平拉力作用下经过A、B、C三个粗糙程度不同的区域，且三
个区域的距离均为3m，物体的速度随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．拉力在B区不做功 B．拉力在C区所做的功为20J
C．拉力在A区做功的功率为30W D．拉力在A、C区做功的功率相同
【答案】D
【详解】A．根据做功的必要条件知，拉力在B区受到恒为10N的水平拉力且沿着力的方向移动
了3m，所以做功，故A错误；
B．根据W=Fs可知，拉力在C区所做的功为W=Fs=10N×3m=30J，故B错误；
C．由图可知，0到2秒，物体做加速运动，运动时间是2s，根据P=W/t可知，拉力在A区做功的
功率为故C错误；
D．根据题意可知，物体在恒为10N的水平拉力作用下经过A、B、C三个粗糙程度不同的区域，
且三个区域的距离均为3m，所以拉力在A、C区做功相同，由图乙可知，在A、C区的运动时间相同，
所以功率相同，故D正确。故选D。
3. 小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过A、B
两点，如图所示。从A到B的过程中，下列数据可能正确的是（ ）
篮球位置 A B
动能/J a b
重力势能/J 6 10
A．a=4，b=0 B．a=5，b=2 C．a=6，b=0 D．a=7，b=2
【答案】D
【详解】由表中数据可知，篮球在B点之后，速度不为0，同一篮球的质量不变，所以在B点的动
能可能是b=2
从A到B的过程中，重力势能变化了4J，动能在转化过程中，会有一部分转化为内能，所以，动
能的转化大于4J，篮球在运动的过程中克服摩擦力做功，机械能一部分转化为内能（机械能等于动能
加势能）所以A点的机械能应大于B点的机械能，所以A点的动能可能是a=7
故D正确，ABC错误。故选D。
4. 2022年北京成功举办了冬奥会，图为冬奥会的部分比赛项目。下列说法正确的是（ ）
A B C D
A． 运动员用力向后蹬地才能前进，说明运动需要力来维持
B． 运动员在空中下落的过程中，运动员受到的重力不做功
C． 打出去的冰球仍能继续向前运动，是因为冰球具有惯性
D． 运动员在冰面上沿曲线向前滑行时，其运动状态未改变
【答案】C
【详解】A．运动员用力向后蹬地才能前进，说明力可以改变物体的运动状态，故A错误；
B．运动员在空中下落的过程中，运动员受到的重力的作用，在重力的方向上移动了距离，因此重
力做功，故B错误；
C．打出去的冰球仍能继续向前运动，是因为冰球具有惯性，仍要保持原来的运动状态，故C正确；D．运动员在冰面上沿曲线向前滑行时，其运动方向发生变化，运动状态改变，故D错误。
故选C。
5. 2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历
史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的队员一定（ ）
A．做功越多 B．功率越大 C．做功越快 D．功率越小
【答案】A
【详解】体重越大，则重力越大，从山脚下到峰顶的过程中，上升的高度相同，则克服重力做功
越多，由于不知道做功时间长短，所以无法比较做功的快慢程度和功率的大小，故A符合题意，BCD
不符合题意。故选A。
6. （2023·山东德州·统考中考真题）如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先
后以速度v 和v 沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且v＞v，则第一次木块所受的摩擦力
1 2 1 2
第二次木块所受的摩擦力；第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小
于”或“等于”）
【答案】 等于 等于
【详解】由于木块对水平木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力不变，
即f=f
1 2。
而木块两次沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，木块受平衡力作用，所以两次木块受到的
拉力和摩擦力大小相等，则两次木块受到的拉力相等，即F=F，由W=Fs可得，第一次拉力做的功和
1 2
第二次拉力做的功相等。
7. 如图是引体向上的示意图，小云同学在半分钟内做了12个规范的引体向上。已知小云的质量为
60kg，每次引体向上他能将自身重心提高0.4m，则小云每做一次引体向上所做的功为 J，整个
过程中的平均功率为 W。（g取10N/kg）
【答案】 240，96。【详解】小云的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N
小云每一次引体向上所做的功W=Gh=600N×0.4m=240J
小云半分钟做的总功W =240J×12=2880J
总
小云做功的平均功率
8. 如图所示是大刚同学两手做俯卧撑时的示意图，他的身体可视为杠杆，如图乙所示，O点为支
点，A点为重心，已知每只手所受的支持力大小为200N，该同学的质量为 kg，若他在10s内做了
10个“俯卧撑”每次肩膀上升的高度为40cm。该同学10s内做功的功率为 W（g=10N/kg）。
【答案】60，160。
【详解】由杠杆平衡条件知F×l=Ｇ×l 即400 N×1.5m＝G×1 m
1 2
解得该同学的重力G＝600 N，则该同学的质量
G 600N
m= = =60kg
g 10N/kg
设每次重心上升的高度为h
h 100cm
＝
40cm 100cm+50cm
80
解得h＝ cm，做1个“俯卧撑”做的功
3
80
W=Gh＝600N× ×10-2m＝160J
3
该同学10s内做功的功率为
W 160J×10
P= = =160W
t 10s
9．（2023·江苏宿迁·中考真题）如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、
下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时
与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时
1min。（g取10N/kg）求：
（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。
（3）爬绳机对工人做功的功率大小。【答案】（1）0.2m/s；（2）1000Pa；（3）140W
【详解】（1）爬绳机上升的速度v=h/t=12m/60s=0.2m/s
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压力F =G=mg=10kg×10N/kg=100N
压
静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2，则对地面的压强
（3）爬绳机对工人的作用力F=G =m g=70kg×10N/kg=700N
工人 工人
由于工人与爬绳机相对静止，故爬升的速度相同，所以爬绳机对工人做功的功率
答：（1）爬绳机上升的速度为0.2m/s；
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强为1000Pa；
（3）爬绳机对工人做功的功率为140W。
10. 智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主
要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，
也可以拖地。小强同学在面积为S=27m²的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。
1
（1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？
（2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S=1.8×10-2m2的抹布固定在转盘O、O 上，在
2 1 2
升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，
两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？
（3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图
示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为
d=0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C
处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F=20N，牵引力的功率为3W。忽略
墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，
求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？
【答案】（1）24W；（2）3.33×102Pa；（3）598s
【详解】（1）由题意知，机器人在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率
（2）由题意知，两块面积均为S=1.8×10-2m2，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，则两块抹布对
2瓷砖地面的压强
（3）根据P=Fv可得，机器人拖地时的速度
机器人每次在AB方向运动需要时间
机器人每次在BC方向运动0.3m需要时间
机器人沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次需要时间
t =t×15+t×14=38s×15+2s×14=598s
总 1 2
答：（1）机器人做功的功率为24W；
（2）两块抹布对瓷砖地面的压强是3.33×102Pa；
（3）机器人需要598s时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次。
考点二 机械能
考法01 动能和势能
1．（2023·四川绵阳·中考真题）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功。在飞船从发射
塔加速上升的过程中，第四次执行任务的航天员景海鹏的（ ）
A．动能增大，重力势能增大 B．动能增大，重力势能不变
C．动能不变，重力势能减小 D．动能不变，重力势能不变
【答案】A
【详解】航天员景海鹏随飞船加速上升时，质量不变，速度增大，他的动能增大，他的高度增大，
他的重力势能增大，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．（2023·辽宁抚顺·中考真题）如图是国产防火救灾无人机TB001携灭火弹起飞的情景。请回答：（1）无人机的机翼形状上凸下平，使飞机获得升力，其原理是什么？
（2）执行投放灭火弹任务时，保持匀速飞行的无人机投弹前后的动能怎样变化？为什么？
【答案】见解析
【详解】（1）机翼的形状上凸下平，机翼上方空气流速大压强小，机翼下方空气流速小压强大，
故产生向上的压强差，因而产生向上的压力差，即飞机的升力。
（2）无人机的动能变小；动能由质量和速度决定，因为无人机的速度不变，但投弹后质量减小，
所以动能变小。
3.（2023·辽宁盘锦·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
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A、B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W 和W，则W W（选填
1 2 1 2
“ ”、“ ”或“ ” ）。
【答案】（1）A；（2）见下图；（3）速度；（4）不变；（5）慢，=
【详解】（1）研究滑行距离与速度的关系，要改变速度大小，控制质量不变，故用质量相同的小
车从斜面的不同高度自由滑下，故选A。
（2）小车在斜面上所受重力的方向竖直向下，作用点在物体的重心。
（3）物块被撞后移动的距离越大，说明小车下滑到水平面的速度越大，由实验可以得出的结论是：
动能大小与速度有关。（4）物块被撞击后在做减速运动，因压力大小和接触面粗糙程度不变，故其所受摩擦力不变。
（5）木板表面最光滑，小车受到的阻力最小，通过的距离最长，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，小车速度减小的越慢，滑行的越远。
在滑行的整个过程中，因初速度相同，而最终的速度为0，动能变化量相同，故小车在毛巾和木板
表面克服摩擦力做功分别为W 和W，则W=W。
1 2 1 2
考法02 机械能及其转化
1. （2023·泰安·中考题）北京时间2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载
火箭，在我国文昌航天发射中心成功发射。天舟六号“快递员”给空间站携带了各类补给物资，是世
界现役的上行载货能力最强的货运飞船。在火箭发射升空的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．以火箭为参照物，飞船是运动的 B．飞船携带的各类补给物资质量变小
C．飞船的重力势能变大 D．飞船的机械能不变
【答案】C
【详解】A．运载火箭搭载飞船上升过程中，以火箭为参照物，飞船的位置没有发生变化，是静止
的，故A错误；
B．质量是物体本身的一种属性，与状态和所处位置以及形状无关，故天舟六号货运飞船升空后，
其内部携带的物体总质量不变，故B错误；
C．火箭升空的过程中，飞船高度不断增加，其重力势能增大，故C正确；
D．发射过程中，飞船的质量不变，速度和高度增加，动能和势能均增大，机械能增大，C错误。
故选C。
2．（多选题）（2023·山东日照·中考真题）2022年8月14日，山东省第二十五届运动会跳水决赛
在日照市游泳中心跳水馆完美收官，为助推我市体育事业的发展注入了强大动力。如图所示，某次跳
水比赛中，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点
B处后自由下落，至C点落入水中。关于上述运动过程运动员腾空后的机械能，下列分析正确的是
（不计空气阻力）（ ）
A．运动员在C点时，动能最大、重力势能最小
B．运动员从A点运动到C点的过程中，机械能守恒
C．运动员从A点运动到B点的过程中，动能逐渐增大
D．运动员从B点运动到C点的过程中，重力势能逐渐增大【答案】AB
【详解】AB．运动员从A点运动到C点的过程中，只有重力做功，因此机械能守恒；从A点运动
到C点的过程中，运动员的质量不变，高度减小，重力势能减少；速度增大，动能增大，重力势能转
化为动能。因此在C点时，运动员的动能最大、重力势能最小。故AB正确；
C．运动员从A点运动到B点的过程中，运动员的质量不变，高度增加，重力势能增大；速度减小，
动能减少。故C错误；
D．运动员从B点运动到C点的过程中，运动员的质量不变，高度逐渐减小，重力势能逐渐减少。
故D错误。
故选AB。
知识 概念 理解
（1）动能：物体由于运动而具有的能量。大小
跟速度、质量有关。
（2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受
（1）物体具有能量不一
到重力并处在一定高度时所具有的能。大小跟高
定做功。
度、质量有关。
（2）一个物体具有的机
（3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有
械能是动能和势能之和。
机械能 的能。弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
（3）机械能守恒的条件
（4）机械能：动能、重力势能和弹性势能统称
只有动能和势能的相互
为机械能。
转化，而没有机械能与其
（5）机械能守恒
他形式的能的相互转化。
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能
的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机
械能是守恒的。
1. 【新情境】在刚刚结束的杭州第19届亚洲运动会赛艇女子轻量级双人双桨决赛中，中国组合邹
佳琪/邱秀萍率先冲过终点线，如愿获得冠军，这是杭州亚运会诞生的首枚金牌。下列与本项赛事有关
的说法不正确的是（ ）A．漂浮的赛艇受到浮力的作用
B．运动的赛艇具有动能
C．摇动双桨时，手对桨没有做功
D．冲刺阶段，赛艇变快，赛艇的机械能变大
【答案】C
【详解】A．赛艇在水面上处于漂浮状态，受到浮力的作用，受到的浮力等于赛艇与运动员总重力，
故A正确，不符合题意；
B．运动的赛艇具有一定的速度，具有动能，故B正确，不符合题意；
C．摇动双桨，手对桨用力，浆在力的方向上通过了距离，手对桨做功，C错误，符合题意；
D．冲刺阶段，赛艇变快，动能变大，重力势能不变，赛艇的机械能变大，故D正确，不符合题意。
故选C。
2. 【跨学科】小华到家乡某区域进行跨学科主题学习，如图为该区域等高线地形示意图。若在该
河段开展野外漂流活动，皮划艇从A点行驶到C点时，其重力势能将（ ）
A．不变 B．变大 C．变小 D．先变大后变小
【答案】C
【详解】由图可知，皮划艇从A点行驶到C点时，高度逐渐减小，又因为皮划艇的质量不变，所
以其重力势能将变小。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
3. 【新科技】一小球从某高度由静止释放后，利用安装在手机中具有录音和显示声音波形的APP
（软件），记录小球碰撞地面发出的声音随时间变化的波形如图所示。则小球（ ）
A．每次下落过程重力做功均相同 B．每次弹起时的动能逐渐减小
C．每次碰撞的最大形变程度逐渐增大 D．下落过程中重力势能全部转化为动能
【答案】B
【详解】A．根据图像知，乒乓球每次发声的时间逐渐变短，这说明乒乓球在空中运动的时间变短，乒乓球上升的高度逐渐变小，根据W=Gh可知，每次下落过程重力做功不相同，故A不符题意；
BCD．根据波形图可知，乒乓球每次发声时的振幅变小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度
变小，这说明弹性势能是减小的；此过程中乒乓球的动能和重力势能转化为弹性势能，弹性势能减小，
说明机械能逐渐变小；乒乓球的弹性势能变小，转化为的动能逐渐变小；下落过程中，乒乓球克服阻
力做功，机械能逐渐减小，所以，下落过程中重力势能没有全部转化为动能，故B符合题意，CD不符
合题意。故选B。
4. 我国是世界上水资源最丰富的国家之一，下列关于水能的说法中，不正确的是（ ）
A．诗句“不尽长江滚滚来”，描述的是长江水具有动能
B．诗句“黄河之水天上来”，描述的是黄河水具有重力势能
C．水力发电时建造拦河大坝是为了防止水流太急冲坏发电机组
D．利用水能发电时，从上游奔腾而下的水既具有动能又具有重力势能
【答案】C
【详解】A．诗句“不尽长江滚滚来”，说明水有一定的速度和质量，描述的是长江水具有动能，
故A正确，不符合题意；
B．诗句“黄河之水天上来”，说明水有一定的高度和质量，描述的是黄河水具有重力势能，故B
正确，不符合题意；
C．水力发电时建造拦河大坝，是为了提高水的高度，使水具有较大的重力势能，不是为了防止水
流太急冲坏发电机组，故C错误，符合题意；
D．利用水能发电时，从上游奔腾而下的水，有一定的速度、质量、高度，既具有动能又具有重力
势能，故D正确，不符合题意。
故选C。
5. 2023年5月30日9时31分，搭载“神舟十六号”载人飞船的“长征二号F遥十六”运载火箭
在酒泉卫星发射中心成功发射，如图所示。由景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员组成的全新飞行乘
组，将与“神舟十五号”乘组在空间站胜利会师。火箭发射过程中，下列说法正确的是（ ）
A．以火箭为参照物，“神舟十六号”飞船是运动的
B．火箭在加速上升过程中，运动状态发生了变化
C．火箭飞行方向改变时，受到平衡力的作用
D．加速上升过程中，“神舟十六号”飞船动能保持不变
【答案】B
【详解】Ａ．以火箭为参照物，“神舟十六号”飞船与获奖之间没有位置的变化，所以飞船是静
止的，故A错误；
B．火箭在加速上升过程中，速度变大，所以运动状态发生了变化，故B正确；C．火箭受到平衡力的作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态，故火箭飞行方向改变时，处于
非平衡状态，故C错误；
D．飞船加速上升过程中，质量不变，速度变大，则动能变大，故D错误。
故选B。
6. 【新科技】（多选题）小昕用手机APP模拟频闪拍摄，每隔相同时间记录小球竖直下落时所在
位置，如题图能正确描述小球下落过程中物理量变化的是（ ）
【答案】BD
【详解】A．由图可知，小球沿竖直方向匀速下落，速度不变，高度越来越低，小球的动能不变，
重力势能减小，因此机械能不守恒，图中描述小球下落过程中机械能不变，故A不符合题意；
B．小球下落过程中，高度越来越低，重力势能减小，故B符合题意；
C．小球沿竖直方向匀速下落，因此路程与时间成正比，故C不符合题意；
D．小球匀速下落，时间越长下落的高度越大，高度越来越低，重力势能减小，故D符合题意。
故选BD。
A B C D
7.【传统文化】《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓（duì），如图所示。
水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势能 （选填“增大”“减
小”或“不变”），然后石锤落下， 能增大，再对下方臼中的稻米做功。
【答案】 增大 动
【详解】石锤被抬高时，质量不变，高度增大，石锤的重力势能增大。
石锤落下时，重力势能转化为动能，动能增大。
8. 北京冬奥会的赛场上，中国选手谷爱凌在自由式滑雪U型场地比赛中获得95.25分，刷新了U
型场地技巧比赛的历史最高纪录。如图所示，若把运动员和滑板当做一个整体，用“小方块”表示。
当运动员沿着U形赛道斜面向上滑时，在图中作出“小方块”所受的支持力和摩擦力的示意图 。
运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，动能 ，重力势能 ，机械能 。（以
上三空均选填：“变大”“变小”“不变”）【答案】见右图，变小，变大，变小。
【详解】运动员沿着U形赛道斜面向上滑时，摩擦力方向沿斜面向下，支持力方向垂直于斜面向
上，两个力都等效作用在物体重心上。
运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，速度减小，则动能减小。
运动员从U形赛道的最低端向上滑的过程中，高度变大，则重力势能增加。
运动员在滑动过程中会受到摩擦阻力的作用，一部分机械能转化为内能，则机械能减小。
9．【探究名称】排球被垫起的高度与哪些因素有关？
【猜想与假设】
猜想一：可能与排球的材质有关。 猜想二：可能与垫球的力度有关。
猜想三：可能与球内的气压有关。 猜想四：可能与 有关。
【实验器材】排球若干，打气筒，球类专用气压、标有刻度的长杆等。
【进行实验】
（1）为了探究猜想三，准备三个完全相同（球内气压可调节）的排球，分别标①、②、③号，如
图甲所示。
（2）实验前应使三个排球的 不同。
（3）实验时用 （选填“相同”或“不同”）的力度竖直向上垫球，测量排球被垫起的
高度，并记录h、h、h。
1 2 3
【分析论证】若h、h、h 不相等，则可得出的初步结论是： 。
1 2 3
【交流与评估】
（1）本实验中存在的不足之处是： 。
（2）源源同学对本实验进行了改进，并自制了如图乙所示的器材。在探究猜想二的实验过程中，
他应该多次将同一排球下压至 （选填“相同”或“不同”）高度，然后静止释放，再测量
每次球被弹起的高度进行对比，从而得出结论。
【拓展】排球上升至最高点时，速度为零，此时排球受到 （选填“非平衡力”或“平衡
力”）作用。
【答案】 垫球方向 气压 相同 在其他条件相同时，排球被垫起的高度与球内气压
有关 不便控制垫球的力度相同 不同 非平衡力【详解】猜想四：可能与垫球方向有关。
（2）根据控制变量法，实验前应使三个排球的气压不同。
（3）实验时采用控制变量法，要用相同的力度竖直向上垫球，测量排球被垫起的高度。
若h、h、h 不相等，则可得出的初步结论是：在垫球力度相同时，相同的排球被垫起的高度与球
1 2 3
内的气压有关。
（1）本实验中存在的不足之处是：排球被垫起的高度不方便测量。
（2）小林同学对本实验进行了改进，并自制了如图乙所示的器材。在探究猜想二的实验过程中，
由于要改变排球受到弹簧弹力的大小，他应该多次将同一排球下压至不同高度，然后静止释放，再测
量每次球被弹起的高度进行对比，从而得出结论。
排球上升至最高点时，虽然速度为0，但还是受到重力的作用，即此时排球受到非平衡力作用。
10. 如图所示是“探究影响动能大小因素”的实验情景。小球从同一斜面上由静止释放，撞击同一
木块，已知 。
（1）实验中小球的动能由 能转化而来；
（2）分析可知， 图中的小球刚到达水平面时的动能最大；
（3）比较甲乙两图可探究 与 的关系；
（4）根据甲丙两图得到的结论，请对汽车驾驶员说一句安全警语 。
【答案】 重力势 乙 物体动能大小 速度 严禁超载
【详解】（1）小球从高处加速下滑，重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能。
（2）实验中采用转换法，小球与木块撞击后，其动能大小是通过木块移动距离来反映的。由图可
知，乙图中木块移动距离最远，所以乙图中的小球刚到达水平面时的动能最大。
（3）甲乙两图中只有小球释放的高度不同，到达水平面的速度不同。根据控制变量法，可以探究
物体动能大小与速度的关系。
（4）比较甲、丙两图可知，小球释放的高度相同，到达水平面的速度相同，丙中小球质量更大，则
木块移动距离较远。说明速度相同时，质量越大，物体的动能越大。所以应劝诫驾驶员严禁超载。考点三 杠杆
考法01 杠杆的概念
1.（2023·山东日照·统考中考真题）“劳则思，思则善心生”，劳动的过程就是一种学习。某学校
劳动教育课堂上，以下劳动场景中，利用了费力杠杆的是（ ）
A B C D
A． 利用撬棒撬大石块 B． 用手拿石块
C． 用钢丝钳剪铁丝 D． 用羊角锤拔钉子
【答案】B
【详解】A．利用撬棒撬大石块、用钢丝钳剪铁丝、用羊角锤拔钉子时，动力臂大于阻力臂，为省
力杠杆，故ACD不符合题意；
B．用手拿石块时，若把前臂看成杠杆，支点在肘关节的位置，肱二头肌收缩抬起前臂是动力，石
块作用在手上产生的力是阻力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B符合题意。
故选B。
2．（2023·攀枝花·中考题）图甲是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，
图乙为两水平杠杆AOB、DCO 组合的示意图。已知桶盖重5N，重心位于DC中点的正上方，
1 2
AO=30cm，OB=20cm，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示，脚踏杆AOB和竖直连接杆BC的质量不计。
1 1 1
（1）杠杆AOB是 （选填“省力”或“费力”）杠杆；
1
（2）若要把桶盖翻开，脚对踏板A处的压力至少为 N。
【答案】 省力 20
【详解】（1）杠杆AOB支点为O，动力在A点处，阻力在B点处，作用力在竖直方向上，此时
1 1动力臂大于阻力臂，故此杠杆为省力杠杆。
（2）如图所示，在杠杆DCO 中，阻力臂为
2
动力臂为L=5cm，根据杠杆平衡条件可得C点处作用力为
2
若要把桶盖翻开，根据杠杆平衡条件，在杠杆AOB中，脚对踏板A处的压力至少为
1
3．（2023·江苏镇江·中考真题）图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所
示：O为轻质杠杆AB的转轴，OA∶OB=1∶3，物块用轻质细绳系在A端，工人在B端施加竖直向下的
拉力F，此时杠杆水平平衡、物块重1200N，底面积为0.25m2，不计转轴摩擦。
（1）图1中，横杆属于 杠杆，垫上石块的目的是为了减小 ；
（2）为将图2中物块恰好拉离地面，求工人所用的拉力；
（3）剪断图2中A端细绳，求物块静止时对水平地面的压强。
【答案】 省力 压强 400N 4800pa
【详解】（1）杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，由图可知，横杆在使用的过程中，动力
臂大于阻力臂，为省力杠杆。
（1）支架下面垫有面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。
（2）件根据杠杆平衡条件FL=FL 可知G×OA=F×OB，为将图2中物块恰好拉离地面，工人所用
1 1 2 2
的拉力为
（3）在水平面上，物体对地面的压力为F =G=1200N
压
物块静止时对水平地面的压强为
考法02 杠杆的作图题
1.（2023·鞍山·中考题）图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示
牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。【答案】见下图。
【详解】要将指示牌扶起，支点为C，根据杠杆平衡条件可知，动力臂越长，动力越小，AC为最
长动力臂L 时，动力最小，从A点作垂直于AC向上的线段F 的示意图，如图所示。
1 1
2．（2023·辽宁本溪·中考真题）如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意
图。请在乙图中作出：
（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，
作出该点所受到的拉力F；
2
（2）晾晒架A点受到的支持力F 及其力臂l。
1 1
【答案】见右图。
【详解】（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，动力臂和阻力一定时，
阻力臂越小，动力越小；应选择离支点最近的B施加阻力F。
2
（2）对A的支持力垂直于墙壁向右，从O画出到支持力F 的垂线即动力臂l，如图所示：
1 1
考法03 探究杠杆的平衡条件
1.（2023·山东青岛·统考中考真题）天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权
衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。关于杠杆的平衡条件，小海用图甲所示装置进行探究，其中杠杆
的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。
（1）实验中，杠杆在 位置平衡最便于测量力臂；
（2）如图乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动
5cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 和力臂有关；（3）小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部
分数据已填入表中，其中图丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中；
实验次数 动力F/N 动力臂l/m 阻力F/N 阻力臂l/m
1 1 2 2
1 1.0 0.20 2.0 0.10
2 2.0 0.15 2.0 0.15
3 2.0 0.15 1.5 0.20
4 1.5 0.10 （ ） 0.15
分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是Fl Fl；
11 22
（4）小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧
测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象？于是他们共同进行了如图丁的探究。
①画出图丁中F 的动力臂l；（ ）
1 1
②多次改变拉力F 的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，Fl 都是大于Fl，其原
1 11 22
因可能是 。
【答案】（1）水平；（2）大小；（3）1.0，=；（4）见详解
【详解】（1）实验中，由于作用力是竖直方向上的，如果杠杆在水平位置平衡则力臂刚好在杠杆
上，最便于测量力臂。
（2）杠杆已经平衡，如果在左侧钩码下增加一个钩码会改变杠杆受力的大小，杠杆失去平衡，表
明与力的大小有关，如果将左侧钩码向右移动5cm，力臂会变小，杠杆失去平衡，表明杠杆平衡与力臂大小有关。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的大小和力臂有关。
（3）如图所示，阻力相当2个钩码重力，每个钩码重0.5N，所以阻力为1N。
分析第1次实验数据得 Fl=1.0N×0.20m=0.2N⋅m Fl=2.0N×0.10m=0.2N⋅m
11 22
可知Fl=Fl，同理计算其它3次实验的数据，获得相同的结论，可归纳出杠杆的平衡条件是动力
11 22
×动力臂=阻力×阻力臂，即Fl=Fl。
11 22
（4）①力臂是支点到力的作用线的垂线段，如图所示
②由于支点不在中点处，杠杆自重会产生一个向下的作用力，则F 需要比原来更大才能使杠杆平
1
衡，故其它条件不变，杠杆平衡时，Fl 都是大于Fl。
11 22
知识 概念 理解
（1）描述杠杆特征的五个要素：
支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。
（2）杠杆的平衡条件
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
杠
杆 公式表示：F 1 L 1 =F 2 L 2
（3）生活中的杠杆
①若l＞l，则F＜F，为省力杠杆； 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的
1 2 1 2
②若l= l，则F=F，为等臂杠杆； 乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着
1 2 1 2
③若l＜l，则F＞F，为费力杠杆。 乘积大的那端转动。
1 2 1 2
1．【新科技】如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机
械臂属于同类型杠杆的是（ ）A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手
【答案】A
【详解】我国天宫空间站的机械臂是动力臂比阻力臂短的杠杆，是费力杠杆。
A．夹起食物的筷子的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故A符合题意；
BCD．拔钉子的羊角锤、剪铁丝的钢丝钳、起瓶盖的开瓶扳手的动力臂比阻力臂长，属于省力杠
杆，故BCD不符合题意。故选A。
2．【传统文化】如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一
根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，
OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质
量忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆
B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N
C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆
D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N
【答案】D
【详解】A．向下拉绳放下空桶时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；
B．向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知
G ·OA=（G +F）·OB
石 桶
即40N×1.2m=（20N+F）×0.6m
解之可得：F=60N，故B错误；
C．向上拉绳提起装满水的桶时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D．向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知：
G ·OA=（G +G -Fˊ）·OB
石 桶 水
即40N×1.2m=（20N+100N-Fˊ）×0.6m
解得Fˊ=40N，故D正确。
故选D。3．【传统文化】图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所示，则下列杠杆
中与之同类的是（ ）
A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．托盘天平 D．钓鱼竿
【答案】B
【详解】由图知道，横杆在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
AD．夹起食物的筷子、钓鱼竿的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故AD不符合题意；
B．拔钉子的羊角锤动力臂比阻力臂长，属于省力杠杆，故B符合题意；
C．托盘天平使用时动力臂等于阻力臂是等臂杠杆，故C不合题意。
故选B。
4. 下列属于费力杠杆的是（ ）
A．汽车方向盘 B． 门把手 C．小白同学家的水龙头 D．雨刮器
【答案】D
【详解】ABC．汽车方向盘、门把手、水龙头属于轮轴，是轮转动带动轴转动，动力臂大于阻力臂，
相当于省力杠杆，故ABC不符合题意；
D．雨刮器属于轮轴，是轴转动带轮转动，故阻力臂大于动力臂，相当于费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
5. 用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情
况下，最省力的是（ ）
A B C D
【答案】B
【详解】A图是动滑轮，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即F=G/2如选项B中图，根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由Gh=FL得
如选项C中图，设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为
3
30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即 L。根据杠杆平衡条件F L =F L 可得
2 1 1 2 2
如选项D中图，定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则F=G。综上所述，通过比较得知，B
2
选项中F= G最小，即在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是斜面，故B符合题意，ACD不
5
符合题意。故选B。
6. 如图所示，一轻质杠杆在水平位置平衡，其中 OB=4OA，物体C重为100N，则动力F=
N，这是 杠杆。
【答案】 25 省力
【详解】由题意可知，O为支点，且 OB=4OA G=100N
根据杠杆平衡条件可知G×OA=F×OB
则动力F为
由题知，O为支点，OA为阻力臂，OB动力臂，因为OB=4OA
动力臂大于阻力臂，此杠杆为省力杠杆。
7．（2023·湖南株洲·统考中考真题）图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从
而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长
为0.8m，OD长为2m，F 为人划桨的力，F 为水对浆的作用力。
1 2
（1）划桨时，桨对水的作用力大小 （填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力
大小；
（2）桨为 （填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆： ；（3）已知图乙中F 为200N，F 与CD的夹角 =30 ，F、F 均与AB平行。要划动桨，F 至少多
2 1 1 2 1
大？（sin30 =0.5，不考虑桨的重力）
【答案】 等于 费力 夹菜的筷子 500
【详解】（1）因为物体间力的作用是相互的，所以划桨时，桨对水的作用力等于水对桨的作用力。
（2）先根据题意作出动力臂和阻力臂如下图所示：
因为动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，所以这个杠杆是费力杠杆；此外，我们平时吃饭时夹
菜的筷子也是费力杠杆。
（3）如图，OC=0.8m，OD=2m，F 与CD的夹角θ=30 ，sin30 =0.5，则动力臂的长为
1
同理可得阻力臂的长为l=OD×sin30°=2m×0.5=1m
2
已知图乙中F 为200N，根据杠杆平衡条件可得动力F 为
2 1
8．如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F 的示意图。
1
【答案】见右图。
【详解】根据杠杆的平衡条件 Fl=Fl 知，力F 的力臂最大时，力F 最小，先确定该力的作用点
11 22 1 1
在杠杆上离支点最远的B点，连接OB，以这条线段为该力的力臂时，力臂最长，所以过B点作OB的
垂线即该力的作用线，要使杠杆保持平衡，则力F 应沿力的作用线向上，如图所示：
1
9. 天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探
讨。小新利用如图所示装置进行“探究杠杆的平衡条件”。实验。次数 动力F/N 动力臂l/cm 阻力F/N 阻力臂l/cm
1 1 2 2
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（1） 如图甲所示已静止的杠杆，将平衡螺母向 调节，使其在水平位置平衡；
（2） 多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡，如图乙所示，得到如下实验数据。
分析数据可总结出杠杆的平衡条件是 （以符号表示）；
（3）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是 ；
（4） 如图丙所示的园艺剪，工人师傅用该剪刀修剪树枝时，应把树枝放在剪刀的 位置，
树枝最容易被剪断（选填“A” “B”或“C”）；
（5）如图丁是小芳根据所学杠杆知识制作的杆秤示意图，使用时，将待称量的物体挂在秤钩上，
用手提起 B或C处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置D，使秤杆达到水平平衡时即可读出待称物体的
质量。此杆秤秤砣质量为400g，秤砣最远可移至E点（秤杆和秤钩的质量忽略不计），AB、BC、BE
的长度如图所示。则杆秤的最大称量是 kg。
【答案】 左 Fl=Fl 见解析 C 10
11 22
【详解】（1）图甲中，杠杆右端下沉，说明右端杠杆的重心向右偏，应向左调节平衡螺母，才能
让杠杆在水平位置平衡。
（2）由表格数据，每组动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，所以有Fl=Fl。
11 22
（3）为了避免实验的偶然性，多次改变力和力臂的大小，以寻找具有普遍性的实验结论。
（4）图丙中，树枝对剪刀的阻力不变，阻力臂越小，阻力与阻力臂的乘积越小，则动力与动力臂
的乘积也越小，动力臂不变时，动力越小，所以树枝在C最容易被剪断。
（5）秤砣的重力G=mg=0.4kg×10N/kg=4N
图丁中，用手提起B处的秤纽，则动力臂较大，动力一定，阻力臂一定，据杠杆平衡条件知，阻
力较大，则有4N×0.5m=G×0.02m 解得，F=100N，最大称量质量
110. 人类在漫长的历史长河中，创造了各种各样的工具，以无穷的智慧弥补了人类有限的力量，使
工作更省力、更便捷，这些工具统称为机械。杠杆便是其中最简单的机械之一。如图所示，AB是一根
长为1.6m的不计质量的杠杆，可以绕O点转动，在距O点0.4m的B端悬挂一质量为90kg，边长为
30cm的匀质正方体合金块M，杠杆恰好在水平位置平衡。求：
（1）合金块M的密度为多少 ；
（2）A端施加的竖直向下拉力F 的大小。
A
【答案】（1） ；（2）300N
【详解】（1）合金块M的体积为V=30cm3=2.7×10-2m3
合金块M的密度为
（2）由题意可知，杠杆AB长1.6m，OB长0.4m，因此AO长1.2m，由杠杆平衡条件可知
即
解得F =300N
A
答：（1）合金块M的密度为 ；
（2）A端施加的竖直向下拉力F 的大小为300N。
A
考点四 滑轮
1.（2023·湖南常德·统考中考真题）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G
=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（ ）
物
A．F =200N，并向上移动4m B．F =100N，并向上移动2m
甲 甲C．F =200N，并向上移动1m D．F =400N，并向上移动lm
乙 乙
【答案】D
【详解】AB．不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一
半的力，所以
拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m，故AB错误；
CD．不计绳重、轮重和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力F =2G =400N
乙 物
拉力端移动的距离为
故C错误，D正确。
故选D。
2.（2023·常州·中考题）用如图所示的动滑轮和定滑轮提升重物，请画出最省力的绳子绕行方式。
【答案】见右图。
【详解】图示两个滑轮，绳子固定在定滑轮上，逐一绕线时，承重绳子为2根；绳子固定在动滑
轮上，逐一绕线时，承重绳子为3根，所以把绳子固定在动滑轮上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮，最
省力，如图所示。
3.（2023·四川乐山·中考真题）中国目前已成为世界基建强国，如图1所示的塔吊是基建的常用设
备，其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120kg，动滑轮的重为300N，在绳子
自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和一切阻力，g取10N/kg。求：
（1）物体上升的速度；
（2）10s内拉力F的功率；
（3）滑轮组的机械效率η。【答案】（1）0.5m/s；（2）750W；（3）80%
【详解】（1）物体上升的速度为
（2）物体的重力为G=mg=120kg×10N/kg=1200N
由图知，通过动滑轮绳子的段数n=3
不计绳重和一切阻力，绳子自由端拉力
绳子自由端移动的距离s=nh=3×5m=15m
拉力所做的功W =Fs=500N×15m=7500J
总
拉力F的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）物体上升的速度为 ；
（2） 内拉力 的功率为 ；
（3）滑轮组的机械效率 为 。
4．（2022·内蒙古赤峰·中考真题）小李同学在利用图示装置研究动滑轮特点时，猜想：如果忽略
绳重与摩擦，绳端拉力F 可能与被提升木块所受的重力、木块上升的高度、动滑轮所受的重力、动滑
轮的直径这些因素有关。（1）若小李探究绳端拉力F与动滑轮直径的关系，请将实验步骤补充完整；
步骤一：按图安装动滑轮；
步骤二：匀速拉动弹簧测力计，使木块升高，读出拉力F的值并记录；
步骤三：换用 的动滑轮，使同一木块匀速上升相同的高度，读出拉力F的值并记录；
步骤四：重复步骤三，多做几次实验；
（2）步骤四的目的是： ；
（3）若小李五次实验测得F分别为：1. 8N、1. 8N、1. 8N、1. 8N、1. 8N，则初步得到的结论是：
在其他因素相同时，
【答案】 不同直径 避免实验偶然性，使结论更具有普遍性 绳端拉力大小与动滑轮直
径大小无关
【详解】（1）本实验探究绳端拉力F与动滑轮直径的关系，从步骤一到步骤二都没有更换不同直
径的动滑轮来进行实验，所以第三步应该更换不同的动滑轮直径。
（2）重复实验步骤，进行多次实验，其目的主要是避免实验的偶然性，使实验结论更具普遍性。
（3）更换不同直径的动滑轮进行多次实验，得到的绳端拉力都为1.8N，所以可以得出：在其他因
素相同时，绳端拉力F与动滑轮直径无关。
知识 概念 理解（1）定滑轮：使用时，轴固定不动的
滑轮叫定滑轮。
（2）动滑轮：使用时，轴随着物体移 定滑轮实质上是一个等臂杠杆；动滑
动的滑轮叫动滑轮。 轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的
（3）定滑轮和动滑轮的特点 省力杠杆。
使用定滑轮不省力，也不省距离，但
滑 可以改变力的方向。使用动滑轮可以省
轮
力，但不能改变力的方向，且费距离。
（4）滑轮组
①使用滑轮组时，既可以省力，也可
以改变施力的方向。
②使用滑轮组提起重物时，动滑轮上
有n段绳子承担物重，提起物体的力
F=G，拉力移动的距离s=nh
1．如图所示，取两根光滑木棍，将绳子的一端系在其中一根棍上，再按图示的绕法依次绕过两根
木棍，缓慢拉动绳子，两根棍靠拢。若想用更小的力也能让木棍靠拢，则下列说法中可行的是（
）
A．将木棍的表面变得粗糙些 B．将绳子在木棍上多绕几圈
C．沿竖直方向匀速拉动绳子 D．缩短木棍的长度，使其质量变小
【答案】B
【详解】将绳子的一头系在一棍上，然后如图所示，在棍子的中部绕几圈，它的实质是一个滑轮
组，根据滑轮组的特点可知，滑轮组有几段绳子，绳端的拉力就是作用在棍上拉力的几分之一，滑轮
组上绳子的段数越多越省力，所以想用更小的力也能让木棍靠拢，可以将绳子在木棍上多绕几圈，故
B正确，ACD错误。故选B。
2. （2022·山东淄博·中考真题）如图是某小区使用的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把
就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。下列说法正确的是（ ）
A．装置中的滑轮是动滑轮
B．装置中的滑轮改变了力的方向
C．绳子拉起桶盖时，桶盖可视为费力杠杆
D．蓝色垃圾桶看起来是蓝色，是因为它吸收蓝光【答案】B
【详解】AB．由图可知，垃圾桶盖使用过程中，两个滑轮的轴固定不动，所以该装置中的滑轮为
定滑轮；定滑轮虽不省力，可以改变力的方向，故A错误，B正确；
C．由图可知，桶盖可视为杠杆，阻力为桶盖的重力，垃圾桶盖使用过程中，动力臂大于阻力臂，
属于省力杠杆，故C错误；
D．不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的，蓝色垃圾桶只能反射太阳光中的蓝色光，其它颜
色的光被吸收了，看起来是蓝色，故D错误。
故选B。
3．（多选题）工人使用如图的装置提升重物，不计滑轮与绳重、绳与滑轮间的摩擦，下列关于滑
轮与力的大小关系说法正确的是（ ）
A．甲是定滑轮，拉力等于物重 B．甲是定滑轮，拉力小于物重
C．乙是动滑轮，拉力等于物重 D．乙是动滑轮，拉力小于物重
【答案】AD
【详解】定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可
以改变作用力方向；动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动，动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，
省力费距离。
AB．图甲为定滑轮，拉力等于物重，故A正确，B错误；
CD．图乙为动滑轮，拉力小于物重，故C错误，D正确。
故选AD。
4.（多选题）（2022·山东潍坊·统考中考真题）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙
的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名
工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和
摩擦，关于该过程的分析正确的是（ ）A．吊篮的动能不变 B．吊篮的机械能守恒
C．电动机对绳子的拉力为800N D．电动机拉动绳子的功率为480W
【答案】AD
【详解】AB．吊篮匀速上升的过程，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能
变大，机械能变大，机械能不守恒，故A正确，B错误；
C．由图示知，承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时，电动机对绳子的拉力
故C错误；
D．绳子在30s内移动的距离s=4h=4×6m=24m
绳子移动的速度
电动机拉动绳子的功率
P=Fv=600N×0.8m/s=480W，故D正确。
故选AD。
5．小明用如图装置提升重为G的物体，不计摩擦和机械自重，其中A滑轮的作用是 ，小
明对绳的拉力为 。
【答案】 改变力的方向 G/2
【详解】由图可知，A滑轮固定不动，是定滑轮，可以改变力的方向。
由图可知，承担重物绳子的段数n=2，不计摩擦和机械自重，小明对绳的拉力为F= G/2
6. 技馆中安装有升降座椅，同学们坐在椅子上拉动绳子的自由端就可以将自己和座椅一起提起，
如图甲所示。请在升降座椅的简图图乙中画出绳子的绕线情况。
【答案】见下图。
【详解】由题意知，同学们坐在椅子上拉动绳子的自由端就可以将自己和座椅一起提起，则拉力
的方向向下，图中滑轮组由一个动滑轮和两个定滑轮组成，则绳子的有效股数n＝3，故绳子首先系在定滑轮上面的挂钩上，然后依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮、上面的第二个定滑轮，最后回到
同学们的手上，如图所示。
7．（2023·宁夏·统考中考真题）某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所
示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选
取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。
（1）图乙的两个滑轮为 作用是 模型所受拉力是 N（忽略沉重和摩擦）；
（2）探究过程如图丙所示，t 时刻重物开始下落，t 时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运
0 1
动过程中所受液体阻力较 ；
（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 。
【答案】 定滑轮 改变力的方向 5 小 转换法
【详解】（1）图乙中两个滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，作用是改变力的方向；使
用定滑轮不省力，因此模型所受拉力是
F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N
（2）所挂重物的质量相等，模型所受拉力相等，重物同时开始下落，一段时间后发现模型B运动
较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较小。
（3）实验中液体阻力大小不易直接测量，是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方
法叫做转换法。
8．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30N，B重5N，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匀速向左运动，则拉力F=
N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）【答案】 10 20
【详解】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A重30N，B重
5N，物体B恰好匀速下降，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
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10N，所以，水平刚好使A匀速向左运动，则拉力F
B
9. 如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，
每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦，g取10N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升
杠铃片的过程中，求：
（1）杠铃片在0.5s内上升0.2m，杠铃片的速度；
（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。
【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J
【详解】（1）杠铃片上升的速度
（2）由图可知，动滑轮由两段绳子承担，即n=2,当动滑轮下挂两个杠铃片，不计绳重和摩擦，握
杆对绳子的拉力
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力所做的功
答：（1）杠铃片的速度为0.4m/s；（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小为125N；
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力做的功为45J。
10．自南阳加快建设省域副中心城市以来，各种大项目陆续开工建设。如图甲所示是某建筑工地
上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，如
图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该装置
吊起重8×103N的物体C，若不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，g取10N/kg，请完成以下问
题。
（1）滑车B中定滑轮的作用是 ；这一过程中电机对钢绳的拉力为 N；
（2）若悬挂重物C的钢绳与动滑轮下挂钩的接触面积为5cm2，则挂钩承受的压强为多少？
（3）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？
（4）若电机在25s内将物体C竖直向上吊起10m，则电机克服物体C重力做功的功率为多少？
【答案】 改变动力的方向 4×103N 1.6×107pa 25m 3200W
【详解】（1）定滑轮的作用：改变拉力方向，不省力；滑车B中定滑轮的作用是改变拉力方向。
滑车B相当于动滑轮，动滑轮省一半力，不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，这一过程
中电机对钢绳的拉力为
（2）挂钩承受的压强
（3）配重箱的重力相当于动力，即F=G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N
1
重物的重力相当于阻力F，根据杠杆平衡条件可知Fl=Fl
2 11 22
滑车B可向右移动的最远距离为
（4）电机克服物体C重力做功W=G h=8×103N×10m =8×104J
C
电机克服物体重力做功的功率考点五 机械效率
考法01 机械效率
1.（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）如图所示，工人用滑轮组将重为200N的货物10s内匀速提
升6m，拉力为150N。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是1.8m/s B．该滑轮组的机械效率为80%
C．拉力做功的功率是90W D．该滑轮组的动滑轮重为100N
【答案】D【详解】A．货物10s内匀速提升6m，货物上升的速度为
s 6m
v = 物 = =0.6m/s
物 t 10s
物
由题图可知，滑轮组绳子承重股数为n=2，绳子自由端移动的速度是
v =nv =2×0.6m/s=1.2m/s，故A错误；
绳 物
BC．拉力做的总功为W =Fs=Fnh=150N×2×6m=1800J
总
拉力做功的功率为
拉力做的有用功为W =Gh =200N×6m=1200J
有
该滑轮组的机械效率为
故BC错误；
D．忽略绳重及摩擦，根据
可得，该滑轮组的动滑轮重为G =nF-G =2×150N-200N=100N
动 物
故D正确。故选D。
2.（2023·陕西·统考中考真题）如图，小明用沿斜面向上150N的推力，将总重为500N的小车匀速
推到斜面顶端，用时20s。已知斜面高1.2m，长5m。此过程中小车移动的速度为 m/s，小明推
小车的功率为 W，他做的有用功为 J，该斜面的机械效率为 。
【答案】 0.25 37.5 600 80%
【详解】此过程中小车移动的速度为v=s/t=5m/20s=0.25m/s
小明推小车做的功W =Fs=150N×5m=750J
总
推小车的功率为
他做的有用功为W =Gh=500N×1.2m=600J
有
该斜面的机械效率为
考法02 测量滑轮组的机械效率
1.（2023·湖南湘潭·中考真题）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码
上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s；
（2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %；
实验 钩码重 钩码上升高 绳子自由端 机械效率
拉力 F/N
次数 力G/N 度h/cm 移动距离s/cm η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
（3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填
“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩
码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度
【答案】 匀速直线 0.05 0.3 80 大 无关 A
【详解】（1）实验中为使弹簧测力计读数平稳，需要使钩码做匀速直线运动。
第 1次实验中，绳子3s钟的时间，移动的距离为15cm，则绳子移动的速度为
s 15×10-2m
v= = =0.05m/s
t 3s
（2）第4次实验时所做的有用功为W =Gh=6N×5×10-2 m=0.3J
有
第4次实验做的总功为第4次实验滑轮组的机械效率为
（3）根据1、2、4次实验的数据可知，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。
2、3两次实验中，钩码的重力相同，只改变钩码上升的高度，滑轮组的机械效率不变，可知轮组
的机械效率与钩码上升的高度无关。
（4）根据效率公式 可知，提高机械效率的方法一为：额外功一定时，增加有用
功，即增加物重；二为：有用功一定时减少额外功，即换用轻质滑轮，故A符合题意，B不符题意。
故选A。
4．（2023·山东威海·中考真题）五一假期，小明和爸爸自驾到海边游玩，小轿车不慎陷入水平沙
滩无法行驶，请来救援车帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出
沙滩。若小轿车的质量为1.2t，轮胎底部与沙滩接触的总面积为0.2m2，整个拉动过程中小轿车移动的
速度随时间变化的图象如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F恒为2×103 N。
（g=10N/kg）求：
（1）小轿车静止时对沙滩的压强是多少？
（2）小轿车被匀速拉动通过的路程是多少？在此过程中滑轮的机械效率为90%，则小轿车受到的
拉力做功的功率是多少？（滑轮轮轴处摩擦不可忽略）
【答案】（1） ；（2）5m，1800W
【详解】（1）小轿车静止时对沙滩的压力为
小轿车静止时对沙滩的压强为
（2）如图乙所示， 2s ~12s小轿车被匀速拉动通过的路程是
s=vt=0.5m/s×10s=5m
1
绳子自由端移动的距离为s=2 s=10m
2 1
拉力做的总功为
有用功为小轿车受到的拉力做功的功率
答：（1）小轿车静止时对沙滩的压强是 ；
（2）小轿车被匀速拉动通过的路程是5m；小轿车受到的拉力做功的功率是1800W。
知识 概念 理解
机械效率总是小于1。机械效
（1）将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
率的高低与是否省力、做功多
（2）计算公式：η＝
少、物体提升的高度等因素无
（3）滑轮组的机械效率
关。
机械效率：η＝＝＝
不计绳重、摩擦力时，机械效率
η＝＝＝＝
机
（4）斜面的机械效率
械
效 η＝＝＝
率
（5）杠杆的机械效率
η＝＝机
械
效
率
的
测
量
1．【传统文化】据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。如图，人们借助辘轳从井中汲水。转动摇
把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（
）
A．增大水桶的重力 B．增大桶内的水量 C．增大转动的速度 D．增大轴筒的直径
【答案】B
【详解】A．增大水桶的重力，在水的重力不变的情况下，有用功不变，额外功变大，根据
可知，机械效率会变小，故A不符合题意；
B．增大桶内的水量，有用功会变大，桶的重力不变，额外功不变，根据
可知，机械效率会变大，故B符合题意；CD．根据
可知，增大转动的速度、增大轴筒的直径都不会改变机械效率的大小，故CD不符合题意。
故选B。
2．如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀速拉动1.2m时，作用在绳子自由端的拉力
F为1000N，绳子自由端移动的速度为0.6m/s，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是（
）
A．汽车移动的速度为0.4m/s
B．拉力F做的功为1200J
C．汽车受到的摩擦力大小为2000N
D．拉力F所做的有用功的功率为480W
【答案】D
【详解】A．由题意可知，绳子自由端移动的速度为v=0.6m/s，且动滑轮上有两股绳子承重，故可
得汽车移动的速度为
B．汽车移动的距离为s=1.2m，故绳子自由端移动的距离为
0
s=2s=2×1.2m=2.4m
0
绳子自由端的拉力为F=1000N，故由W=Fs可得，拉力F做的功为
W =Fs=1000N×2.4m=2400J，故B错误；
总
C．因滑轮组的机械效率为80%，故可得滑轮组所做的有用功为
由W=Fs可得，汽车受到绳子的拉力为
因汽车在水平方向上受到向左的绳子拉力F 和向右的摩擦力f，由力的平衡可得，汽车受到的摩擦
0
力为f=F=1600N，故C错误；
0
D．由P=Fv可得，拉力F所做的有用功的功率为
P =Fv=1600N×0.3m/s=480W
有 0 0
故D正确。故选D。
3. 小刚用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.5m，已知动滑轮重2N，不计绳重和
摩擦，下列说法正确的是（ ）A．拉力F为5N B．有用功为10J
C．绳子自由端移动的距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】D
【详解】A．由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端的拉力为
故A错误；
B．物体提升的高度为h=0.5m，故由W=Gh可得，所做的有用功为
W =Gh=10N×0.5m=5J，故B错误；
有
C．因动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端移动的距离为
s=2h=2×0.5m=1m，故C错误；
D．由图中可知，该滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
4. 利用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直匀速提升3m，若滑轮组的机械效率为80%，不计
绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为 ，拉力 N。增大重物的重力，滑轮组的机
械效率将会 （选填“提高”、“降低”或“不变”）。
【答案】 9 100 提高
【详解】由图可知，滑轮组绳子的有效段数n=3，则绳子自由端移动的距离
s=nh=3×3m=9m
根据题意知滑轮组的机械效率为80%，根据
W
η= 有用
W
总解得F=100N。
增加重物的重力时，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功
中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将提高。
5. 在旧房改造工地，工人师傅利用如图所示的装置拉升建筑材料。顶端的滑轮属于 （选
填“定”或“动”）滑轮；工人师傅用此装置是为了 （选填“省力”或“省功”）。某次，
工人师傅在50s内用大小为500N的拉力F将重为800N的建筑材料从斜面底端拉到顶端，不计绳轮摩
擦。则此装置的机械效率为 ；建筑材料在斜面上运动时受到的摩擦力是 N。
【答案】 定 省力 80% 100
【详解】顶端的滑轮固定在斜面，不随物体一起运动，故为定滑轮。
使用的装置是定滑轮和斜面，斜面可以省力，任何机械都不能省功。
斜面倾角为30°，则斜面长为l=2h=2×4m=8m
则拉力做的总功为W=Fs=500N×8m=4000J
对物体做的有用功为W =Gh=800N×4m=3200J
有
该装置的机械效率为
此过程中克服摩擦力做功为
则摩擦力大小为
6. 某兴趣小组为探究同一滑轮组的机械效率与什么因素有关，设计了如图所示的实验装置，其中
动滑轮的重力为20N，实验数据如下表所示（不考虑绳重和轴摩擦）。
实验次数 拉力F/N 物体的重力G/N 机械效率η
1 40 60 75%
2 60 100 83.3%3 80 140 87.5%
4 100 180
根据表中记录的实验数据计算第4次实验中滑轮组的机械效率是 %，同一滑轮组的机
械效率与 有关。
【答案】 90 物重
【详解】由题图可知，有两段绳子承担物重和滑轮重，故s=2h，则滑轮组的机械效率
W G h 180N×h
η= 有 ×100%= 物 ×100%== ×100%=90%
W F s 100N×2h
总 拉
从实验数据分析得出：使用同一滑轮组匀速提升不同重物，重物越重，机械效率越高。
7．如图甲所示，用滑轮组拉重物体A沿水平方向匀速运动，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的
0.5倍，滑轮组的机械效率随物体重力变化的图像如图乙所示。滑轮组的机械效率为80%时，物体A以
0.2m/s的速度匀速运动，人对地面的压强为 Pa。不计绳重、滑轮轴处摩擦，绕滑轮组的绳子承
受最大力为600N，人双脚与地的接触面积为300cm2。求：
（1）动滑轮的重力；
（2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率；
（3）该滑轮组的最大机械效率。
【答案】（1）50N；（2）50W；（3）95%
【详解】（1）由乙图可知，当物重为400N时，滑轮组的机械效率为80%，物体A受到地面的摩
擦阻力为物重的0.5倍，则摩擦力f=0.5G=0.5×400N=200N
根据力的作用是相互的，滑轮组对物体A的拉力F =f=200N
拉
由
可知，动滑轮重力为
（2）由图可知，滑轮组承重绳子n=2，绳子自由端的速度为
绳子自由端的拉力为则拉力的功率为
（3）当拉力F=125N时，此时人对地面的压力
人对水平地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，所以
人受到重力、支持力和拉力的作用，处于静止状态，则人的重力
人的重力小于绳子承受最大力600N，故人能施加的最大拉力 ，根据
得，重物体A受到的最大拉力
由同一个滑轮组，机械效率随重物重力的增大而增大可知，当拉力 时，滑轮组的机械
效率最大，则该滑轮组的最大机械效率
答：（1）动滑轮的重力为50N；
（2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率为50W；
（3）该滑轮组的最大机械效率为95%。
8．如图所示，小明设计了“探究滑轮组的机械效率”的实验，小明选用了几乎没有摩擦的滑轮组，
他先用弹簧测力计测出物块的重力G，然后用弹簧测力计缓慢竖直向下拉动绳子的自由端，示数记为
F，同时记下提升物块的高度h和绳子自由端移动的距离s。数据记录及运算结果如表。
物块的 提升的 有用功 绳端移动 总功
次数 拉力F/N 机械效率η
重力G/N 高度h/m W /J 的距离s/m W /J
有 总1 2 0.20 0.4 1.0 0.80 0.8 50%
2 6 0.20 1.2 2.0 0.80 1.6 75%
3 8 0.20 2.0
请将表中空白部分补充完整。
【答案】 1.6 2.5 0.80 80%
【详解】第3次实验的有用功为W =Gh=8N×0.20m=1.6J
有
绳子的有效股数n=4，绳端移动的距离为s=4×0.20m=0.80m
拉力为
机械效率为
9. 将重力为1680N的建筑材料放在工地的水平地面上，与地面的接触面积为 。用如图所示
的滑轮组将建筑材料匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是84%。试求：
（1）将建筑材料放在地面上时，对地面的压强是多少？
（2）滑轮组做的有用功是多少？
（3）电动机对钢丝绳的拉力F是多少？
【答案】（1）4200Pa；（2）5040J；（3）1000N
【详解】（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压力F =G=1680N
压
建筑材料放在地面上时，对地面的压强
（2）滑轮组做的有用功W =Gh=1680N×3m=5040J
有
（3）总功
由图可知，钢丝绳的股数n=2，钢丝绳端通过的距离s=nh=2×3m=6m
电动机对钢丝绳的拉力答：（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是4200Pa；
（2）滑轮组做的有用功是5040J；
（3）电动机对钢丝绳的拉力F是1000N。
10．【传统文化】早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。
如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉
着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取
10N/kg。求此次取水的过程中
（1）人做的有用功为多少？
（2）辘轳的机械效率多大？
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J
【详解】（1）根据题意，人做的有用功为
（2）根据题意可知
（3）根据题意可知
克服水斗做的功为
克服井绳重力及摩擦力做的功为
答：（1）人做的有用功为400J；
（2）辘轳的机械效率为80%；
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。
