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第 11 讲—简单机械
2023 年中考物理一轮复习讲练测
一、思维导图
二、考点精讲
考点1 杠杆
1. 杠杆
(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
(2)杠杆的五要素：
①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；
②动力：使杠杆转动的力(F )；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F )；
1 2
④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l )；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l )。
1 2
2. 杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我
们说杠杆平衡。
(2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F l =F l
1 1 2 2
(3)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为 0；
给杠杆两端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，目的是方
便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理
规律。
3. 杠杆的应用
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。
4. 三种类型杠杆的相关比较
名称 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
图示
力臂的大小关系 l < l l > l l＝l
1 2 1 2 1 2
力的大小关系 F > F F < F F = F
1 2 1 2 1 2
既不省力也不省距离，
特点 省力但费距离 费力但省距离
既不费力也不费距离
铡刀、启瓶器、手推车、钢 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、
应用 定滑轮、托盘天平等
丝钳等 缝纫机脚踏板等
考点2 滑轮
1. 定滑轮
(1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。
(2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。
2. 动滑轮
(1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相
切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。
(2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。
3. 滑轮组
(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。
(2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。
(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。
拉力 F= G+G ' ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。
n4. 轮轴和斜面
(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴
上的力是阻力 F ，作用在轮上的力是动力 F ，轴半径 r，轮半径 R，则有 F R=F r，因为
2 1 1 2
R>r，所以F <F 。
1 2
(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。
5. 区分定滑轮、动滑轮和滑轮组
滑轮种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
轴可以随被吊物体一起运动 把定滑轮和动滑轮组合
定义 使用时轴固定不动的滑轮
的滑轮 在一起，构成滑轮组
实质 等臂 杠杆 省力 杠杆 —
可以改变力的方向，但不省 可以省力，但不能改变力的 既可以省力，又可以改
特点
力 方向，且费距离 变力的方向
拉力F移动
的距离(s)和
重力G移动 S=h S=2h S=3h
的距离(h)的
关系
拉力(F)和重
力(G)的关系
F=G 2F=G 3F=G
(忽略滑轮重
及摩擦)
应用 旗杆顶部的定滑轮 电动起重机的动滑轮 常使用滑轮组提升重物
【方法指导】滑轮组承担物重绳子段数n的判断
如图所示在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮，就有几段绳子承担物重．如图甲、乙所示，图甲有3段绳子通过动滑轮，图乙有2段绳子通过动滑轮，所以图甲有3段绳子承担物重，
即n＝3；图乙有2段绳子承担物重，即n＝2.
滑轮组绕线作图
1. 绕线方法
(1)首先确定承担物重的绳子股(段)数n；
(2)若n为奇数，那么绕线从动滑轮出发，若n为偶数，那么绕线从定滑轮出发，且绕线由内向外进
行；简称“奇动偶定”．
2. 最省力作图：保证动滑轮上连接的绳子股数最多，即绳子承担物重的股数n最大即可．
考点3 机械效率
1. 有用功—W ：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。
有用
也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W =Gh。
有用
2. 额外功—W
额外
(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源：
①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
3. 总功—W ：
总
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：
W = W + W 。
总 有用 额外
(2)若人对机械的动力为F，则：W =F•s
总
4. 机械效率—η
(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。
(2)公式：η= W / W 。
有用 总
(3)机械效率总是小于1。
(4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良
好的状态。
(5)功率与机械效率的区别：
①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。
②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高
的机械，功率也不一定大。
5．滑轮组、斜面的机械效率的相关计算
提高机械
额外
机械类型 有用功 总功 机械效率 效率的方法
功
(考虑摩擦)W ＝Fs＝W ＋W
总 有
＝Gh＋G h，F 增加物重；
额 动
W
额
是拉力，s是拉力移 η＝＝＝＝或η＝ 减小动滑轮
W ＝Gh ＝G
有
动的距离，s＝nh， ＝＝ 重，减小绳
h
动
n为承担物重的绳 子摩擦
子段数
(拉动物
体上升h)
W ＝Fs＝Gh＋fs， 增大斜面倾
总
W
额
W ＝Gh F是拉力，s是拉力 η＝＝或η＝＝ 斜程度；减
有
＝fs
(拉动物体 移动的距离 小摩擦
上升h)
W ＝Fns，F是拉
总
力，ns为拉力移动 减小绳子摩
W ＝fs — η＝＝＝
有
的距离，n为动滑 擦
(拉动物
轮连接绳子的段数
体前进s)
三、例题精析
1．如图所示工具，在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A． 天平
B． 瓶盖起子
C． 门把手
D． 食品夹【答案】D
【详解】A．天平在使用时动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故A不符合题意；
B．瓶盖起子在使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；
C．门把手在使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．食品夹在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
2．如图所示的四个实例中，属于费力杠杆的是
A． 瓶盖起子
B． 钓鱼竿
C． 核桃夹D． 羊角锤
【答案】B
【详解】A．瓶盖起子使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
B．钓鱼竿使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆；
C．核桃夹使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
D．羊角锤使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆．
3．如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面
上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N．若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，
则下列说法中正确的有
A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
B．滑轮移动的速度为0.4m/s
C．绳子拉物体A的功率为1W
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数为6N
【答案】C
【分析】根据平衡力的知识结合动滑轮的特点进行分析：A在水平方向：向右受绳子的拉力，
向左受地面的摩擦力和B的摩擦力；B在水平方向：向右受A的摩擦力，向左受测力计的拉
力．
【详解】A. 物体B静止，处于平衡状态，水平方向上受到向左的拉力和A给它的右向的摩
擦力的作用，由平衡条件得：B受到的摩擦力f=F=3N，方向水平向右，故A错误；
B. 由图可知，F作用在动滑轮上，所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一，物体
A的移动速度为0.2m/s，所以动滑轮的移动速度为0.1m/s，故B错误；C. 由图可知，滑轮为动滑轮，绳子拉力为F的一半，是 10N 5N，P= = =
=5N×0.2m/s=1W，故C正确；
D. 测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，在运动过程中，若拉力增大到
12N，由于B和A之间的摩擦力不变，所以测力计的示数不变，仍为3N，故D错误．
故选C.
4．如图，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为125N的物体由斜
面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功，斜面的机械效率为
________；推力F的大小为________N．
【答案】83.3%；60
【详解】已知：s=10m，h=4m，重力G=125N，额外功W =100J
额
求：（1）机械效率η=？；（2）推力F=？
解：（1）有用功W =Gh=125N×4m=500J，
有用
总功W =W +W =500J+100J=600J，
总 有用 额
机械效率η= ×100%= ×100%≈83.3%；
（2）∵W=Fs
∴推力F= = =60N．
答：83.3%；60．
考点：斜面的机械效率．
专题：功、功率、机械效率．
分析：（1）根据W=Gh求出有用功，再求出总功，根据η= 求出机械效率；
（2）根据W=Fs求出推力大小．
点评：此题主要考查的是学生对有用功、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题
目．5．杠杆可以分为 __________杠杆，_________杠杆， __________杠杆，下列根据中属于费力杠
杆有___________ ．（填序号）①老虎钳②钓鱼杆③定滑轮
【答案】 省力 费力 等臂 ②
【详解】考点：杠杆的分类．
专题：应用题．
分析：（1）根据动力臂和阻力臂的大小关系，可将杠杆分为以下几种：
①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等
于阻力臂．
（2）结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是
属于哪种类型的杠杆．
解答：解：（1）杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆．
（2）①老虎钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
②钓鱼杆在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
③定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆．
故答案为省力；费力；等臂；②．
6．在学习简单机械知识后，我们知道利用机械工作时可以省力，那么能不能省功呢？如图，
利用长为L的光滑斜面将重为G的物体匀速拉到高度h处，拉力F对物体所做的功
W =______（用字母表示）；若直接将重为G的物体提升到高度h处，需要克服重力所做的
1
功W =______（用字母表示）。实验数据表明，W =W ，即使用机械工作时可以省力但不能
2 1 2
______。
【答案】 FL Gh 省功
【详解】[1]将物体沿着斜面拉到高度h处，力的大小为F，在力的方向上通过的距离为L，
故拉力F做的功为
W =FL
1
[2]克服重力所做的功为重力乘以竖直方向上的距离，即
W =Gh
2[3]实验数据表明
W =W
1 2
即
FL=Gh
又
L h
故
>
F G
由此可知使用斜面的好处是可以省力，但是不能省功。
<
7．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，
杠杆可绕 O 点在竖直平面内转动，且 AC=BC=OA；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是___________ ；
（2）他将重为G的钩码悬挂在A点，在 B点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F ，测
1
得 A、B 两点上升的高度分别为 h 、h ，则此次杠杆的机械效率为η =___________（用物理
1 2 1
量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C 点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同
的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数 F ___________F ，杠杆的机械效率
1 2
η ___________η （均选填“>”或“<”或“=”）；
2 1
（4）若保持钩码挂在A点位置不变，仅将弹簧测力计由B点移动到C，缓慢拉动弹簧测力
计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），杠杆的机械效率为η ，则η ___________η 。（选填
3 3 1
“>”或“<”或“=”）
【答案】 克服杠杆重力做额外功 > < =
【详解】（1）[1]因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即实验中杠杆所做
的额外功主要是克服杠杆自重做额外功。
（2）[2]拉力做的功为总功，大小为W =F h ，杠杆对重物做的功为有用功，大小为W
总 1 2 有
=Gh ，则杠杆的机械效率为
1（3）[3]悬挂点移至C点，从图中可以看出，拉力的力臂不变，钩码的重力不变，钩码的重
力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数变大，即F >F 。
2 1
[4]悬挂点移至C点时，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，有用功不变，但杠杆
提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计
做的功将小于第一次做的功，根据 可知，机械效率变大，即η <η 。
1 2
（4）[5]不计摩擦，杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重力做额外功，并且W
总
=W +W ；设杠杆重心升高的距离为h，则有
有 额
Gh +G h=Fh
1 杆 2
而G不变，h 不变，G 不变，弹簧测力计从点到C点，钩码升高相同的高度，杠杆升高的
1 杆
距离h不变，所以Gh +G h不变，所以Fh 也不变，由 得，杠杆的机械效率
1 杆 2
不变，即η =η 。
1 3
8．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所
示：
钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m
甲 0.98 0.2 0.98 0.2
乙 0.98 0.2 1.02 0.2丙 0.98 0.2 0.55 0.4
（1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是______；
（2）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用
动滑轮______，所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选
择滑轮组______；
（3）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。______
【答案】 可省力 要多移动距离 （d）
【详解】（1）[1]根据表中数据可知，图（a）中，测力计示数为0.98N，即钩码的重力为
0.98N，图（b）中测力计示数为1.02N，在图（c）中，测力计示数为0.55N，因拉力
F=0.55N<G=0.98N
故使用动滑轮的好处是可省力。
（2）[2]由表中数据，把钩码升高的高度均为0.2m，（b）和（c）中测力计移动的距离分别
为0.2m和0.4m，因把钩码升高的高度0.2m小于0.4m，可知：使用动滑轮要多移动离。
[3]所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，既省力也要改变力的
方向，则应选择由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组（d）。
（3）[4]由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，绳子的有效段数可为2或3，要求画出
最省力的绕线方式，故绳子的有效段数为3，绳子的一端先从动滑轮的挂钩上连起，如下所
示：
9．小明利用如图甲所示的滑轮组，将放置在水平地面上重为G=80N的重物提升到高处。拉
力F随时间t变化的图像如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图像如图丙所示，在
2s~4s内，重物上升1m。不计绳重和摩擦，求：
（1）在0~6s内，重物上升的平均速度；（2）在4s~6s内，滑轮组的机械效率；
（3）在0~2s内，重物对地面的压力大小。
【答案】（1）0.5m/s ；（2）80%；（3）40N
【详解】解：（1）重物4-6s内上升的高度为
重物0到6s内上升的高度为
在0~6s内，重物上升的平均速度为
（2）由图可知4到6s内绳子自由端所受的拉力为50N，拉着动滑轮绳子的段数为2，滑轮
组的机械效率为
（3）不计绳重和摩擦时动滑轮的重力为
0~2s内，物体所受拉力为
地面所受压力和物体所受支持力是相互作用力，大小相等，地面所受压力为
答：（1）在0~6s内，重物上升的平均速度为0.5m/s。
（2）在4s~6s内，滑轮组的机械效率为80%。
（3）在0~2s内，重物对地面的压力大小为40N。10．如图所示是锅炉上的安全阀示意图，当阀门受到蒸汽的压力超过安全值时，阀门就会被
顶开，让蒸汽放掉一些，使锅炉气压减小。图中OC为轻质杠杆且可绕O点转动，阀门质量
不计。OA长10cm，OB长80cm，B端所挂重物重为50N。
（1）如果蒸汽刚好把阀门顶起，求A处受到阀门竖直向上顶的力为多少？
（2）当A处受到阀门竖直向上顶的力为300N时阀门就开启， 求重锤应该挂在距A点多远
处？
【答案】（1）400N；（2）50cm
【详解】解：（1）由杠杆平衡条件可得
F×OA=G×OB
A
A处受到阀门竖直向上顶的力为
（2）由杠杆平衡条件可得
F′×OA=G×OB′
A
重锤离O点的距离
重锤与A点的距离
AB′=OB′-OA=60cm-10cm=50cm
答：（1）如果蒸汽刚好把阀门顶起，A处受到阀门竖直向上顶的力为400N；
（2）当A处受到阀门竖直向上顶的力为300牛时阀门就开启，重锤应该挂在距A点50cm
处。
11．质量为2.5kg的圆柱体，其横截面的半径为0.5m；放置在水平地面上，与高为0.2m的
台阶接触，接触部位足够粗糙，情景如图所示。现欲在圆柱体上施加一作用力，使它下部刚
好脱离地面。
(1)求此作用力的最小值；(2)要使此圆柱体在10s内运动到台阶上，则功率至少为多少？
【答案】(1)10N；(2)0.5W
【详解】(1)此圆柱体绕接触点转动时，可视为杠杆。根据杠杆的平衡条件可知“当阻力、阻
力臂一定时，动力臂最大，则所施加的动力最小”，即动力臂为过支点和圆心的直径，如图
所示。
解得
(2)此圆柱体在10s内运动到台阶上，当所做的功仅仅为克服物重时，所需的功率最小。
即
答：(1)求此作用力的最小值为10N。
(2)要使此圆柱体在10s内运动到台阶上，则功率至少为0.5W。
