（2年中考1年模擬）備戰(zhàn)2020年中考物理 專題12 簡(jiǎn)單機(jī)械（含解析）

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1、專題12 簡(jiǎn)單機(jī)械 本專題中考考點(diǎn)和要求（“▲”表示該標(biāo)準(zhǔn)要求屬于評(píng)價(jià)水平這一層次） 評(píng)價(jià)目標(biāo)和評(píng)價(jià)水平 課標(biāo)要求 知識(shí)目標(biāo) 技能 體驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 了 解 認(rèn) 識(shí) 理 解 獨(dú)立 操作 經(jīng) 歷 認(rèn) 同 內(nèi) 化 1.知道簡(jiǎn)單機(jī)械。通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件。 ▲ ▲ 2.知道機(jī)械效率。了解提高機(jī)械效率的途徑和意義。 ▲ 3.了解人類使用機(jī)械的歷史發(fā)展過程。了解機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。 ▲

2、 ▲ 規(guī)律總結(jié)1：杠桿作圖題技巧 學(xué)習(xí)杠桿的關(guān)鍵點(diǎn)是知道杠桿的五要素。五要素包括支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力和阻力臂。組成杠桿的示意圖如下。 （1）支點(diǎn)用字母O 表示，是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，同一根杠桿使用方法不同，支點(diǎn)的位置可能不同，要能根據(jù)具體情況區(qū)分支點(diǎn)。 （2）畫動(dòng)力（用字母 F1 表示）或阻力（用字母 F2 表示）時(shí)應(yīng)注意力的作用點(diǎn)和方向。動(dòng)力和阻力都是杠桿受到的力，其作用點(diǎn)都在杠桿上。有同學(xué)認(rèn)為同一根杠桿上動(dòng)力和阻力的方向一定相同，有同學(xué)認(rèn)為一定不同，這都是錯(cuò)誤的。正確的認(rèn)識(shí)是：動(dòng)力和阻力能使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向一定是相反的。即一個(gè)力能使杠桿向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則另

3、一個(gè)力一定是能使杠桿向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 （3）動(dòng)力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。力臂不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，而是支點(diǎn)到力的作用線的距離。借用幾何用語，力臂不是點(diǎn)到點(diǎn)的距離，而是點(diǎn)到直線的距離。 （4）畫力臂方法：一找支點(diǎn)、二畫線、三連距離、四標(biāo)簽.即找支點(diǎn)O；畫力的作用線（虛 線）；畫力臂（虛線，過支點(diǎn)垂直力的作用線作垂線）；標(biāo)力臂（大括號(hào)）。 3.與動(dòng)滑輪連接的繩子能分擔(dān)物體的重力，所以與動(dòng)滑輪相連的繩子的股數(shù)越多越省力，但還要注意對(duì)拉力方向的要求。要根據(jù)題中要求確定開始是從定滑輪還是動(dòng)滑輪掛鉤系線。 規(guī)律總結(jié)2：利用杠桿平衡條件的計(jì)算類問題解題思路 1．杠桿的平衡

4、條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂 即 F1L1＝F2L2 2.能根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行力與力臂的求解 （1）利用F1 L1= F2L2進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。先根據(jù)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，找出動(dòng)力和阻力； （2）再根據(jù)支點(diǎn)的位置，確定每個(gè)力的力臂； （3）最后根據(jù)杠桿的平衡條件，代入數(shù)據(jù)計(jì)算出結(jié)果。 規(guī)律總結(jié)3：求解機(jī)械效率有關(guān)的計(jì)算題解題策略 1.有用功W有用=Gh 2.總功W總= Fs 3.額外功W額外=W總—W有用 4.機(jī)械效率公式：η＝（W有用/W總）×100％　 對(duì)于杠桿、滑輪組、斜面不同的簡(jiǎn)單機(jī)械，以上公式中s、h物理意義不同。 規(guī)律總結(jié)4：解決幾個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械方面的實(shí)驗(yàn)思路

5、 1.杠桿平衡條件的探究命題點(diǎn) （1）讓支點(diǎn)處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。 （2）杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)、右高右調(diào)。 （3）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測(cè)量力臂。 （4）本實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量的目的是避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出普遍規(guī)律。 （5）用彈簧測(cè)力計(jì)代替杠桿一側(cè)所掛鉤碼，當(dāng)測(cè)力計(jì)由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)變大，是因?yàn)槔Φ牧Ρ圩冃　? （6）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。 （7）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2) 2.解決杠桿平衡條件的探究問題基本要領(lǐng)是： （1）知道杠桿平衡是指杠桿靜止

6、或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上量出力臂。 （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件是動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1＝F2l2。 （3）還可以利用動(dòng)力乘以動(dòng)力臂是否等于阻力乘以阻力臂來判斷杠桿平衡與否。 3.探究滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn) （1）原理：η=W有/W總 （2）應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S （3）器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需 刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。 （4）注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。 （5）結(jié)論：影響滑輪組機(jī)

7、械效率高低的主要因素有： 1）動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。 2）提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。 3）摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。 4.探究斜面的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn) L h F （1）原理：η=W有/W總 （2）應(yīng)測(cè)物理量：拉力F、斜面長(zhǎng)度L、物體重力G、斜面的高h(yuǎn)。 （3）器材：刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。 （4）注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使物體從斜面底端勻速到達(dá)頂端。目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。 （5）結(jié)論：影響斜面機(jī)械效率高低的主要因素有：摩擦力、斜面傾斜角。 【例題1】（2018鎮(zhèn)江）如圖是一種活塞式抽水機(jī)的示意圖。其中手柄AOB是一個(gè)杠

8、桿，杠桿在動(dòng)力F1的作用下繞O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出杠桿在B點(diǎn)受到阻力的示意圖和F1的力臂。 【答案】如圖所示。 【解析】由圖知，此時(shí)向上提起杠桿的左端，杠桿會(huì)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則B點(diǎn)會(huì)受到下面連桿向上的支持力，即阻力的方向豎直向上，過B點(diǎn)作豎直向上的阻力F2；反向延長(zhǎng)力F1畫出力的作用線，過支點(diǎn)O作動(dòng)力作用線的垂線段，即動(dòng)力臂L1． 【例題2】（2019攀枝花）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)诟軛U中的A端畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖（要求保留作圖痕跡）。 【答案】如圖所示。 【解析】此題是求杠桿最小力的問題，已知點(diǎn)O是動(dòng)力作用點(diǎn)，那么只需

9、找出最長(zhǎng)動(dòng)力臂即可，可根據(jù)這個(gè)思路進(jìn)行求解。 O為支點(diǎn)，所以力作用在杠桿的最右端A點(diǎn)，并且力臂是OA時(shí)，力臂最長(zhǎng)，此時(shí)的力最小。確定出力臂然后做力臂的垂線即為力F． 【例題3】（2018沈陽）如圖是人抬獨(dú)輪車車把時(shí)的簡(jiǎn)化示意圖，此時(shí)獨(dú)輪車相當(dāng)于一個(gè)　　杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力”）；若動(dòng)力臂是阻力臂的3倍，物體和車總重G為1200N，抬起車把的力F為　　N． 【答案】省力，400． 【解析】（1）由示意圖可知，獨(dú)輪車在使用時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，所以它屬于省力杠桿． （2）由杠桿的平衡條件：F1?l1=F2?l2得： F1= 又∵動(dòng)力臂是阻力臂的3倍 ∴F1===400N．

10、 【例題4】（2019山西）如圖，一輕桿AB懸于O點(diǎn)，其左端掛一重物，右端施加一個(gè)與水平方向成30°的力F，此時(shí)輕桿水平平衡。若重物質(zhì)量m＝3kg，BO＝3AO，g取10N/kg。則力F的大小為________N。 【答案】 20 【解析】反向延長(zhǎng)力F的作用線，過支點(diǎn)O作力F作用線的垂線即為F的力臂L1 ， 因?yàn)橛叶耸┘右粋€(gè)與水平方向成30°的力F，則由幾何知識(shí)可知L1＝OB/2 已知BO＝3AO，重物質(zhì)量m＝3kg，則物體重力G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N， 由杠桿平衡條件得：G×L2＝F×L1 ， 即G×OA＝F× OB/2 代入

11、數(shù)據(jù)可得，30N×OA＝F×3OA/2， 解得F＝20N。 【例題5】（2018山東濟(jì)南）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N．下列說法正確的是（　　） A．物體A受到的摩擦力為10N B．拉力F的功率為1.5W C．滑輪組的機(jī)械效率為80% D．拉力F增大到15N時(shí)，物體B開始向左運(yùn)動(dòng) 【答案】C 【解析】A.物體B靜止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力、地面對(duì)它向左的摩擦力和物體A對(duì)它向左的摩擦力，所以兩個(gè)摩擦力

12、之和為12N，即fAB+4N＝12N，則fAB＝8N；根據(jù)相互作用力的知識(shí)可知，物體A受到的摩擦力為f＝fAB＝8N；故A錯(cuò)誤； B.由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動(dòng)速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s， 則拉力做功的功率：P＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W；故B錯(cuò)誤； C.滑輪組的機(jī)械效率：η＝f/nF×100%＝80%，故C正確； D.若拉力F增大到15N時(shí)，A在運(yùn)動(dòng)過程中，A對(duì)B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，即物體B仍然靜止，不會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。 【例題6】（2019湖南衡陽）如圖所示，司機(jī)師傅

13、利用滑輪組把汽車從泥坑里拖出來（泥坑可近似看成水平面），在此過程中汽車勻速移動(dòng)了1m，共用時(shí)5s，已知 汽車所受阻力為1200N，司機(jī)師傅的拉力功率為300W，在考慮滑輪組摩擦阻力影響因素條件下，求： （1）司機(jī)師傅的拉力為多大？（2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？ 【答案】（1）500N；（2）80%． 【解析】使用滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，若物體移動(dòng)s，承擔(dān)汽車與水平面間的摩擦力的繩的股數(shù)是n股，則繩自由端移動(dòng)的距離s′=ns，動(dòng)力作用的繩端移動(dòng)的速度是物體移動(dòng)速度的n倍。 （1）繩子自由端移動(dòng)的距離s=ns汽車=3×1m=3m， 繩子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m

14、/s， 由P===Fv得，工人的拉力：F===500N； （2）拉力所做總功：W總=Fs=500N×3m=1500J； 工人所做有用功：W有用=fs汽車=1200N×1m=1200J， 滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%． 【2019年題組】 一、填空題 1．（2019綏化）如圖所示的杠桿（自重和摩擦不計(jì)），O是支點(diǎn)，A處掛一重為50N的物體，為保證杠桿在水平位置平衡，在中點(diǎn)B處沿　?。ㄟx填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，為　　N。 【答案】F2；100。 【解析】為使拉力最小，動(dòng)力臂要最長(zhǎng)，拉力F的方向應(yīng)該垂直杠桿向上，即豎直向上

15、（F2），動(dòng)力臂為OB最長(zhǎng)， 杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件： F2×OB=G×OA，由于OA是OB的二倍，所以：F=2G=100N。 2．（2019撫順）如圖是某建筑工地上提升建筑材料用的滑輪組示意圖，其動(dòng)滑輪質(zhì)量15kg，某次提升材料質(zhì)量240kg，材料在空中靜止時(shí)，不計(jì)繩重和繩與滑輪間摩擦，則豎著向上的拉力F=　　N；豎著向上勻速提升材料，摩擦影響較大，實(shí)際所用的拉力大小是1000N，并將材料提升了10m高．則滑輪組的機(jī)械效率是　　．（取g=10N/kg） 【答案】850；80%． 【解析】從圖上可以看出，圖中有定滑和一個(gè)動(dòng)滑輪，已知質(zhì)量，根據(jù)G=mg計(jì)算出重力再利

16、用動(dòng)滑輪的特點(diǎn)分析；使用動(dòng)滑輪省一半的力，要費(fèi)一倍的距離，即F移動(dòng)的距離是20m，根據(jù)W=Fs計(jì)算；上一步計(jì)算出來的是總功，物體升高10m做的功是有用功，根據(jù)W有=Gh求出有用功，再利用η=W有用/W總×100%可求滑輪組機(jī)械效率． （1）由圖可知，承擔(dān)動(dòng)滑輪和物體總的重力的繩子的股數(shù)n=3， 物體和動(dòng)滑輪的總重力：G=（m輪+m材料）g=（15kg+240kg）×10N/kg=2550N， 不考慮繩重和摩擦，則豎著向上的拉力： F=G/3=2550N/3=850N （2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg×10N/kg×10m=24000J 拉力移動(dòng)的距離：s=3h

17、=3×10m=30m 實(shí)際拉力為1000N，則拉力做的總功：W總=F′s=1000N×30m=30000J 滑輪組的機(jī)械效率：η=W有用/W總×100%=80%． 二、選擇題 3．（2019海南）如圖所示，在處于水平平衡的杠桿上A點(diǎn)，掛上4個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為50g），若使杠桿在水平位置保持平衡，作用在杠桿B點(diǎn)的力量最小為（g取10N/kg）（　?。? A．15N B．6N C．3N D．1.5N 【答案】D． 【解析】設(shè)杠桿的一個(gè)小格為L(zhǎng)，則OA=3L，OB=4L， 根據(jù)杠桿平衡條件可得：F1×OB=F2×OA， 則F1===1.5N． 4．（2019蘭

18、州）如圖所示，工人用150N的拉力通過滑輪組吊起質(zhì)量為20kg的箱子。若箱子被勻速豎直提升了2m，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，則（　　） A．箱子的重力勢(shì)能增大 B．動(dòng)滑輪的重力為100 N C．工人施加的拉力做的功為300 J D．滑輪組的機(jī)械效率為66.7% 【答案】ABD。 【解析】（1）重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大；(2)知道箱子的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用F=（G+G動(dòng)）/n求出動(dòng)滑輪的重力；（3）由圖可知繩子的有效股數(shù)為2，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，根據(jù)

19、W=Fs求出工人做的總功；（4）根據(jù)W=Gh求出有用功，然后根據(jù)η=W有用/W總求出此滑輪組的機(jī)械效率。 A．箱子被勻速提升，高度增加，質(zhì)量不變，重力勢(shì)能增加，故A正確； B．箱子受到的重力： G=mg=20kg×10N/kg=200N； 由圖可知，n=2，則由F=（G+G動(dòng)）/n可得動(dòng)滑輪的重力： G動(dòng)=nF﹣G=2×150N﹣200N=100N；故B正確； C．由圖可知，n=2，繩端移動(dòng)的距離s=nh=2×2m=4m， 工人做的總功：W總=Fs=150N×4m=600J；故C錯(cuò)誤； D．有用功：W有=Gh=200N×2m=400J 滑輪組的機(jī)械效率：η=η=W有用/W總

20、≈66.7%．故D正確。 三、作圖題 5．（2019江西）如圖所示為釣魚竿釣魚的示意圖，O為支點(diǎn)，請(qǐng)畫出F1、F2的力臂L1和L2． 【答案】如圖所示． 【解析】力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，由由支點(diǎn)向力作用線或方向延長(zhǎng)線作垂線，支點(diǎn)和垂足之間的長(zhǎng)度即為力臂．將F1作用線方向延長(zhǎng)，由支點(diǎn)O分別向F1作用線方向延長(zhǎng)線和F2的作用線作垂線，支點(diǎn)和垂足之間的長(zhǎng)度即為力臂。 6．（2019湘潭）如圖所示，杠桿OA在動(dòng)力F1作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)你畫出阻力F2及阻力臂L2. 【答案】如圖所示。 【解析】由題意分析出阻力的方向，再由支點(diǎn)向阻力的作用線作垂線即可。

21、 如圖，阻力為由于物體的重而產(chǎn)生的拉力，所以從B點(diǎn)豎直向下畫出F2； 力臂為支點(diǎn)到力的作用線的距離，所以從O點(diǎn)向F2作垂線，垂線段即為力臂L2，如圖。 四、實(shí)驗(yàn)題 7．（2019湖北荊州）小明同學(xué)在“研究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中： （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在 位置平衡，若出現(xiàn)圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的螺母向 （選填“左”或“右”）調(diào)。 （2）杠桿平衡后，小明在圖乙所示的A位置掛上3個(gè)鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時(shí)應(yīng)在B位置掛上 個(gè)鉤碼。 （3） 下表是該組某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄杠桿平衡的部分?jǐn)?shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) F1（N） l1 (cm) F2 (

22、 N) l2( cm) 1 2 5 △ 10 2 3 10 2 15 3 2 30 3 ☆ 上表中空格處所缺的數(shù)據(jù)是：△＝ ，☆＝ ； （4）分析上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是 。 【答案】（1）水平 左 （2）4 （3）1 20 （4）F1l1＝F2l2 (動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂) 【解析】解答該題的要點(diǎn)是（1）閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，知道本實(shí)驗(yàn)考查哪些知識(shí)點(diǎn)；（2）回顧杠桿的調(diào)節(jié)與使用辦法以及注意事項(xiàng)；（3）要善于利用杠桿平衡條件處理核心問題，對(duì)于判定杠桿是否平衡的問題，也要看與平衡條件

23、有關(guān)的力與力臂。解本題需要會(huì)調(diào)節(jié)杠桿平衡；知道實(shí)驗(yàn)裝置存在哪些不足，如何改進(jìn)；依據(jù)杠桿的平衡條件，在理解力與力臂乘積是一個(gè)常量后，判斷力臂和相應(yīng)的力的反比例關(guān)系。 （1）杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。裝置甲處于傾斜狀態(tài)，要使它平衡，可以將杠桿的螺母向左調(diào)，這樣做：保持左端平衡螺母不動(dòng)，讓右端平衡螺母向左調(diào)節(jié)；也可以保持右端平衡螺母不動(dòng)，讓左端平衡螺母向左調(diào)節(jié)；還可以讓左端右端平衡螺母同時(shí)向左調(diào)節(jié)，根據(jù)題意確定。 （2）在B位置掛上幾個(gè)鉤碼，需要根據(jù)動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂來確定。

24、 （3）根據(jù)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)2的數(shù)據(jù)來看，滿足3×10＝2×15 ， 對(duì)于實(shí)驗(yàn)次數(shù)1而然2×5＝△×10，所以△＝1，同理☆＝20 （4）根據(jù)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)2的數(shù)據(jù)來看，滿足3×10＝2×15，用數(shù)學(xué)表達(dá)式就是F1l1＝F2l2 8．（2019成都）某小組同學(xué)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)步驟有： （i）按照如圖所示安裝滑輪組，測(cè)鉤碼重力G并記鉤碼和繩端的位置 （ii）用彈簧測(cè)力計(jì)緩慢拉動(dòng)繩端，使鉤碼上升，讀出拉力F的值，并測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s； （iii）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中（表格略）； （iv）多次改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)； （v）用動(dòng)滑輪質(zhì)量不同的兩個(gè)

25、滑輪組吊相同的鉤碼，分別測(cè)機(jī)械效率； （vi）分析測(cè)量結(jié)果，討論影響機(jī)械效率的因素 回答以下問題： （1）除了如圖所示器材和彈簧測(cè)力計(jì)外，還需要的器材是 。 （2）滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算公式是η= （用直接測(cè)得的物理量符號(hào)表示）。 （3）關(guān)于影響滑輪組機(jī)械效率的因素，該小組同學(xué)討論后得到以下認(rèn)識(shí)，你認(rèn)為正確的有 （填序號(hào)，可能不止一項(xiàng)正確）。 A．在相同情況下，摩擦越大，機(jī)械效率越小 B．在相同情況下，摩擦越大，機(jī)械效率越大 C．忽略摩擦，定滑輪質(zhì)量相同，則機(jī)械效率相同 D．忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，則機(jī)械效率相同 E．忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量

26、相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機(jī)械效率越大 F．忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機(jī)械效率越小 【答案】（1）刻度尺；（2）Gh/Fs；（3）ADE。 【解析】（1）由圖可知，除了滑輪，彈簧測(cè)力計(jì)外，還需要測(cè)量高度的刻度尺； （2）由滑輪組的圖上可知，n=3 滑輪組做的有用功為W有=Gh，總功為W總=Fs， 機(jī)械效率的表達(dá)式為η= W有/W總=Gh/Fs； （3）AB、在相同情況下，摩擦越大，所做的額外公功越多，機(jī)械效率越小，故A正確，B錯(cuò)誤； CD、忽略摩擦，滑輪組的機(jī)械效率，與定滑輪的質(zhì)量無關(guān)，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，重力相同，額外功相同，則機(jī)械效率相同，故C錯(cuò)誤、D

27、正確； EF、忽略摩擦，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，所做的有用功越多，則機(jī)械效率越大。故E正確、F錯(cuò)誤。故選ADE。 9．（2019大慶）物理學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)們利用如下圖所示的裝置探究了斜面的機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)。下表是他們?cè)谕恍泵嫔涎匦泵胬瓌?dòng)木塊勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)得到的數(shù)據(jù)和根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出的機(jī)械效率，請(qǐng)你利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算和回答下列問題。 L h F 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 木塊粗糙程度相同 木塊重力 G/N 木塊上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 木塊移動(dòng)的距離L/m 斜面的機(jī)械效率η 1 木塊1 2.0 0.3 1.6 1 38% 2 木塊2

28、2.0 0.5 1.9 1 53% 3 木塊3 2.0 0.5 3.8 1 （1）若第1次實(shí)驗(yàn)中木塊由斜面底端勻速移動(dòng)到頂端，移動(dòng)1m的距離所用的時(shí)間為5s，求木塊移動(dòng)的速度及拉力對(duì)木塊做功的功率； （2）計(jì)算第3次實(shí)驗(yàn)斜面的機(jī)械效率； （3）比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：在接觸面粗糙程度和木塊沿斜面移動(dòng)的距離相同的情況下，影響斜面機(jī)械效率的因素是________________________。 【答案】（1）0.2m/s 0.32W（2）53%（3）斜面的傾斜度等 【解析】本實(shí)驗(yàn)屬于收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析論證。 （1）v=s/t=1m/5s=0.2m/s

29、P=Fv=1.6N× 0.2m/s=0.32W （2）有用功W有用=Gh W總=Fs η=W有用/W總= Gh / Fs=2N×0.5m/ 3.8N× 1m=26.3% （3）在接觸面粗糙程度和木塊沿斜面移動(dòng)的距離相同的情況下，影響斜面機(jī)械效率的因素是斜面的傾斜度。 五、綜合計(jì)算題 10．（2019山東濰坊）如圖所示，用甲、乙兩種滑輪組，分別勻速豎直向上提升同一重物，從相同位置開始提升至同一高度處，求： （1）若不計(jì)繩重，滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比； （2）若不計(jì)繩重及摩擦，重物質(zhì)量為400g，動(dòng)滑輪質(zhì)量為100g，勻速拉動(dòng)過程中甲、乙兩裝置的機(jī)械效率。

30、【答案】（1）若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦，兩次拉力F1和F2之比為3：2； （2）若不計(jì)繩重及摩擦，甲、乙兩裝置的機(jī)械效率都是80%。 【解析】（1）由圖知，甲圖中，n1=2；乙圖中，n2=3， 若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦，則拉力F=G/n， 兩次拉力F1和F2之比： F1：F2=G/n1：G/n2=3：2； （2） 利用G=mg求重物重力、動(dòng)滑輪重力，因?yàn)椴挥?jì)繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率 η=W有用/W總=G/(G+G輪) ，所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率相同，利用η=G/(G+G輪)計(jì)算。 重物的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N， 動(dòng)滑輪的重力：G輪=m輪g=

31、0.1kg×10N/kg=1N， 不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率η=W有用/W總=G/(G+G輪) 由于兩裝置中物重和動(dòng)滑輪重均相同， 所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率： η1=η2=G/(G+G輪)=80%。 【2018年題組】 一、填空題 1．（2018重慶）如圖所示的杠桿重；不計(jì)，O為支點(diǎn)，AO＝0.2m，當(dāng)在A點(diǎn)懸吊一重6N的物體，繩子的拉力F＝3N時(shí)，杠桿在水平位置平衡，在圖中畫出拉力礦的力臂l2，力臂l2為_____m． 　　　 【答案】力臂l2如圖，l2為0.4m 【解析】如圖，畫出杠桿OAB示意圖，找到支點(diǎn)O，BC為力的作用線，畫出力臂l2． 根據(jù)杠桿

32、的平衡條件：G·OA＝Fl2 代入數(shù)值：6N×0.2m＝3N×l2 l2＝2×0.2 m＝0.4 m 2．（2018綏化）如圖所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內(nèi)將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個(gè)過程中拉力做的功是 J，滑輪組的機(jī)械效率是 ，若勻速提升重為80N的物體，則這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率將 （變大/變小/不變）。 【答案】100；80%；變大 【解析】（1）由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2， 繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=2×2m=4m； 則在這個(gè)過程中拉力做的功：W總=Fs=25N×4m=1

33、00J； （2）拉力做的有用功：W有=Gh=40N×2m=80J， 則滑輪組的機(jī)械效率：η=W有/W總×100%=80J/100J×100%=80%； （3）由η=W有/W總×100%=W有/(W有+W額)×100%= G/(G+G動(dòng))×100%可知， 滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重和物體重有關(guān)，動(dòng)滑輪重力不變，物體重力變大，機(jī)械效率將變大。 二、選擇題 3．（2018廣西柳州）如圖所示，某人用扁擔(dān)擔(dān)起兩筐質(zhì)量為m1，m2的貨物，當(dāng)他的肩處于O點(diǎn)時(shí)，扁擔(dān)水平平衡，已知I1＞I2，扁擔(dān)和筐的重力不計(jì)．若將兩筐的懸掛點(diǎn)向O點(diǎn)移近相同的距離△I，則（　　） A．扁擔(dān)左端向下傾斜 B．

34、扁擔(dān)右端向下傾斜 C．要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為（m2﹣m1） D．要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為（m2﹣m1） 【答案】AC． 【解析】根據(jù)杠桿原來平衡，設(shè)移動(dòng)的距離為L(zhǎng)，再比較F1（L1﹣L）和F2（L2﹣L）即可作出判斷． （1）原來平衡時(shí)，mg1L1=m2gL2， 由圖知，L1＞L2，所以m1＜m2， 設(shè)移動(dòng)相同的距離L，則左邊：m1g（L1﹣△L）=m1gL1﹣m1g△L， 右邊：m2g（L2﹣△L）=m2gL2﹣m2g△L， 因?yàn)閙1＜m2，所以m1△Lg＜m2△Lg，m1（L1﹣△L）g＞m2（L2﹣△L）g，則杠

35、桿的左端向下傾斜．故A正確，B錯(cuò)誤； （2）因?yàn)閙1（L1﹣△L）g＞m2（L2﹣△L）g，故往右邊加入貨物后杠桿平衡即m1（L1﹣△L）g=（m2+mg）（L2﹣△L），且mg1L1=m2gL2， 得m=（m2﹣m1），故C正確，D錯(cuò)誤． 4．（2018齊齊哈爾）用兩個(gè)相同的滑輪組成的滑輪組固定在天花板上，如圖所示，當(dāng)勻速提升物體時(shí)，繩子自由端的拉力F＝20 N，物體移動(dòng)的速度為0.1 m/s，每個(gè)滑輪重10 N，忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是 ( ) A．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3 m/s B．物體的重力為40 N C．該滑輪組的機(jī)械效率為66.67 %

36、D．拉力F的功率為2 W 【答案】A 【解析】用滑輪組提升物體時(shí)，物體重由幾段繩子承擔(dān)，外力作用點(diǎn)的移動(dòng)速度就是物體速度的幾倍。 如圖可知，滑輪組的繩子段數(shù)n=3，?物體移動(dòng)的速度v物=0.1m/s， 繩子自由端移動(dòng)的速度v繩=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s，選項(xiàng)A正確，符合題意； 忽略繩重和摩擦?xí)r， F拉=（G物+G動(dòng)）/n，G物=n?F拉-G動(dòng)=3×20N-10N=50N，選項(xiàng)B不正確，不符合題意； 該滑輪組的機(jī)械效率：η= W有/ W總×100%= G物/ n?F拉×100%=50N/3×20N×100%=83．3% 選項(xiàng)C不正確，不符合題意； 拉力的功率：

37、P= W總/t=FS/t=FV繩=20N×0．3m/s=6W 選項(xiàng)D不正確，不符合題意。故選A。 三、作圖題 5．（2018咸陽）在圖中畫出力F對(duì)支點(diǎn)O的力臂。 【答案】如圖所示。 【解析】本題考查力臂的畫法。力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離，畫力臂時(shí)應(yīng)由支點(diǎn)向力的作用線做垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為力臂。 6．（2018濟(jì)寧）過去農(nóng)村用的舂米工具是一個(gè)杠桿，如圖所示是它的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，在A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高，抬起腳，石球會(huì)落下打擊稻谷。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力F1的力臂和石球所受重力G的示意圖。 【答案】如圖所示。 【解析】（1）石球的重

38、心在球心，過重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段，在線段的末端標(biāo)上箭頭和符號(hào)G，即為石球所受重力的示意圖； （2）從支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是F的力臂L． 四、實(shí)驗(yàn)題 7．（2018揚(yáng)州）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中 （1）杠桿的平衡狀態(tài)是指杠桿處于________或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是______________。 （2）實(shí)驗(yàn)中，用裝置A的方式懸掛鉤碼，杠桿也能水平平衡（杠桿上每格等距），但老師建議同學(xué)不宜采用這種方式，該種方式的不足主要是因?yàn)? （ ） A.一個(gè)人無法獨(dú)

39、立操作　　　　 B.力臂與杠桿不重合 C.力和力臂數(shù)目過多，不易得出結(jié)論 D.杠桿受力不平衡 裝置A 裝置B （3）若用裝置B進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是____N；將彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來的位置平衡，此時(shí)拉力的力臂將_____,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將____(均選填“變大”、“變小”或“不變”)。 【答案】（1）靜止?fàn)顟B(tài) 便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響（只答便于測(cè)量力臂也給分）（2）C（3

40、）1.8 變小 變大 【解析】杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前沒有掛鉤碼時(shí)，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，其主要目的是便于測(cè)量力臂和避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。利用裝置A力和力臂數(shù)目過多，計(jì)算麻煩，不易得出結(jié)論。將彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉，仍然使杠桿在原來的位置平衡，支點(diǎn)到力臂的距離小了，也就是拉力的力臂將變小,根據(jù)杠桿平衡條件知道彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大。 8．（2018桂林）如圖甲是某學(xué)習(xí)小組“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉動(dòng)繩子自由端，將重為4.5N的物體從A位置提升到A′位置，同時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)從圖中的B位置上升到B′位置，在這個(gè)過程中，彈簧測(cè)

41、力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。請(qǐng)你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成下列問題： （1）物體提升的高度是 cm，拉力是 N，該滑輪組的機(jī)械效率η= ； （2）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)動(dòng)滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升同一物體，則滑輪組的機(jī)械效率 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。 【答案】（1）5.0； 2；75%；（2）變小。 【解析】（1）測(cè)力計(jì)B位置勻速提升到B'位置，測(cè)力計(jì)上升的高度為：s=15.0cm；由圖可知，有3段繩子拉著動(dòng)滑輪，則物體上的高度為：h=s/3=1/3×15.0cm=5.0cm； 由圖可知，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N； 該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率：

42、η=η= W有/W總=Gh/Fs=75%； （3）若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)動(dòng)滑輪，此時(shí)有用功不變，克服動(dòng)滑輪重力所做的額外功變大，故機(jī)械效率變小。 9．（2018吉林）在探究“斜面機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)記錄如表，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： （1）你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越______． （2）你對(duì)斜面機(jī)械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：______． （3）你認(rèn)為在完成本實(shí)驗(yàn)過程中，主要的困難是______；由以上的數(shù)據(jù)，小慧還發(fā)現(xiàn)木塊受到木塊的摩擦力與斜面的傾斜程度有關(guān)，你認(rèn)為兩者的關(guān)系是：______ （4）若要驗(yàn)證斜面的機(jī)械效率跟物體的重力的關(guān)系，應(yīng)控

43、制斜面的長(zhǎng)、斜面的傾斜程度和斜面粗糙程度不改變，這時(shí)應(yīng)用的物理科學(xué)方法是______． 【答案】（1）費(fèi)力；（2）當(dāng)斜面長(zhǎng)和斜面粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越陡，斜面的機(jī)械效率越高；（3）拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；斜面越陡，摩擦力越??；（4）控制變量法． 【解析】（1）提升物體重力相同，拉力越大越費(fèi)力，拉力越小越省力，從第1次到第3次，斜面傾斜程度逐漸變大，拉力也逐漸變大，說明斜面越陡，越費(fèi)力． （2）這三次實(shí)驗(yàn)選用的是同一斜面，粗糙程度是一定的，提升的物重也是一樣的，從第1次到第3次可以看出，當(dāng)斜面的粗糙程度相同時(shí)，用斜面提升相同的重物，斜面越陡，機(jī)械效率越高． （3）此實(shí)驗(yàn)需要保持

44、物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出斜面越陡，摩擦力越小； （4）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證斜面的機(jī)械效率跟物體重力關(guān)系，應(yīng)該控制斜面的長(zhǎng)、傾斜程度和粗糙程度一致，改變物體重力大小，觀察測(cè)力計(jì)示數(shù)，此實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法． 五、綜合計(jì)算題 10.（2018湖南婁底）一輛重2×104N的四輛卡車，開進(jìn)了一段泥濘的道路，不能繼續(xù)行駛．司機(jī)找來一輛小型拖拉機(jī)、繩子、動(dòng)滑輪，采用如圖所示裝置，拖拉機(jī)在繩端用3750N的水平拉力，將汽車以0.2m/s的速度水平勻速拉出泥濘路段，用時(shí)10s．若每個(gè)車輪與地面接觸的面積為0.05m2． （1）求汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)． （2）求拉力F做的功和功率． （3）若動(dòng)滑輪

45、的機(jī)械效率為80%，求汽車所受的阻力． 【答案】（1）1×105Pa．（2）1.5×104J；1.5×103W．（3）6000N． 【解析】（1）輪胎與地面的接觸面積S=4×0.05m2=0.2m2 汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)：p=F/s=G/s= 2×104 N/0.2 m2=1×105Pa； （2）由v=s/t得， 汽車前進(jìn)的距離：s1=vt=0.2m/s×10s=2m， 繩子移動(dòng)的距離： s2=2×2m=4m， 拉力F做的功：W 總=F s2=3750N×4m=1.5×104J 拉力F的功率：P= W總/t=1.5×104J /10s=1.5×103W； （3）因?yàn)棣? W有

46、/ W總， 所以W有=ηW總=1.5×104J×80%=1.2×104J， 因?yàn)閃有=F1s1，所以摩擦力f= F1=6000N． 【2020年模擬壓軸題組】 一、填空題 1．（2020齊齊哈爾三中模擬）一位泰山挑山工用一根長(zhǎng)1.8m的扁擔(dān)挑起貨物，如圖為扁擔(dān)示意圖，若在扁擔(dān)的A端掛200N的物體，B端掛300N的物體，挑起重物時(shí)使扁擔(dān)水平平衡，則挑山工肩膀需頂在距A端　 　m遠(yuǎn)的位置（不計(jì)扁擔(dān)的重力）。 【答案】1.08。 【解析】設(shè)支點(diǎn)為O，由圖可知，肩到扁擔(dān)左端的距離為OA，則肩到右端距離為 OB＝1.8m﹣OA， 扁擔(dān)平衡，由杠桿的平衡條件可得：G1OA＝

47、G2OB， 代入數(shù)據(jù)：200N×OA＝300N×（1.8m﹣OA）， 解得：OA＝1.08m 2．（2020河南模擬）小明用如圖所示的動(dòng)滑輪提起140N的水桶，動(dòng)滑輪重20N (不計(jì)繩重和摩擦)，小明拉繩子的動(dòng)力為______N;如果向水桶內(nèi)再加入40N的水，提起時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率___ (選填“變大”、“變小”或“不變”)。 【答案】80；變大。 【解析】不計(jì)繩重和摩擦，人拉繩子自由端的拉力F=（G+G動(dòng)）；用同一個(gè)滑輪組提升物體時(shí)，物重越大，效率越高。由圖可知，該滑輪為動(dòng)滑輪，有兩段繩子拉著動(dòng)滑輪， 不計(jì)繩重和摩擦，則拉繩子的動(dòng)力：F=（G+G動(dòng)）/n=（140N+20N

48、）/n=80N； 使用同一滑輪組，在提升高度相同時(shí)，所做的額外功不變，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在總功中所占的比例變大，機(jī)械效率會(huì)變大。 二、選擇題 3．（2020大興安嶺呼中模擬）杠桿OA在力FA、FB的作用下保持水平靜止?fàn)顟B(tài)，如圖（a）．杠桿的自重不計(jì)，O為杠桿的支點(diǎn)，F(xiàn)B的方向與OA垂直，則下列關(guān)系式中一定正確的是?。ā　。? 　　　　 （a）　　　　　　　　　 A．FA·OA＝FB·OB　　B．FA·OA＜FB·OB C．＝　　　　　D．FA＞ 【答案】D 【解析】此題是考查學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件的理解和能否正確地找出力臂． 如圖，畫出力FA的力臂為lA，

49、FA和OA的夾角為θ。 根據(jù)杠桿的平衡條件：FA·lA＝FB·OB FA·OA sinθ＝FB·OB． 從圖中看出：0°＜θ＜90°　　∴　sinθ＜1 要保持杠桿平衡：FA·OA＞FB·OB，推得FA＞ 三、作圖題 4．（2020武漢模擬）試畫出力F1、F2的力臂。 【答案】從支點(diǎn)向F1、F2的作用線引垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為力臂L1、L2，如圖所示 【解析】本題考查杠桿五要素中動(dòng)力臂和阻力臂的畫法。畫力臂時(shí)必須注意力臂是“支點(diǎn)到力的作用線的距離”，而不是“支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離”。力的作用線是通過力的作用點(diǎn)并沿力的方向所畫的直線。 5．（2020沈陽模擬）輕質(zhì)杠桿O

50、ABC能夠繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知OA＝BC＝20cm，AB＝30cm，在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛重為100N的物體G，為了使杠桿在如圖所示的位置平衡，請(qǐng)?jiān)诟軛U上作出所施加最小動(dòng)力的圖示（不要求寫出計(jì)算過程）。 【答案】如圖所示。 【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件，要使力最小，則動(dòng)力臂應(yīng)最長(zhǎng)，即連接OC為最長(zhǎng)的力臂，力的方向與OC垂直且向上， 根據(jù)勾股定理和全等三角形定理可得，動(dòng)力臂OC＝50cm， 故根據(jù)杠桿平衡條件可得：F1×OC＝G×OA， 代入數(shù)值可得：F1×50cm＝100N×20cm， 解得F1＝40N， 選取標(biāo)度為20N，過C點(diǎn)作出最小動(dòng)力，使線段長(zhǎng)度為標(biāo)度的2倍。 四、實(shí)驗(yàn)題

51、 6．（2020河北石家莊模擬）用如圖所示的器材探究杠桿的平衡條件。 (1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿上的________使杠桿在不掛鉤碼時(shí),保持水平并靜止,這是為了_______。 (2)在已經(jīng)平衡的杠桿的左側(cè)鉤碼下加掛鉤碼,為了使杠桿盡快平衡,下列做法正確且合理的是_______ A.只把右側(cè)鉤碼向右移 B.只把左側(cè)鉤碼向左移 C.把左右兩側(cè)鉤碼同時(shí)向左移動(dòng) D.把左右兩側(cè)鉤碼同時(shí)向右移動(dòng) (3)杠桿在兩個(gè)力的作用下平衡時(shí),F1l1=F2l2,此時(shí)動(dòng)力作用的效果與阻力作用的效果互相抵消。據(jù)此,如果杠桿受到動(dòng)力F1、F2和阻力F3三個(gè)力的作用,杠桿的平衡條件是什么呢?請(qǐng)你提出猜想:__

52、_____(用公式表達(dá))。 【答案】(1). 螺母 (2). 便于實(shí)驗(yàn)時(shí)能從杠桿上直接讀出力臂 (3). A (4). 見解析 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿上的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持水平并靜止，這是為了忽略杠桿的自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，便于實(shí)驗(yàn)時(shí)能從杠桿上直接讀出力臂；因?yàn)楦軛U在水平位置平衡時(shí)，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來； （2）在已經(jīng)平衡的杠桿的左側(cè)鉤碼下加掛鉤碼，就會(huì)由于左側(cè)力×力臂的值大于右側(cè)而下沉，所以為了使杠桿盡快平衡，應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)兩側(cè)鉤碼，使左側(cè)左側(cè)力×力臂的值減小的同時(shí)，使右側(cè)左側(cè)力×力臂的值增大，所以應(yīng)把左右兩側(cè)鉤碼同時(shí)向右移動(dòng)，故正確且合

53、理的是D。 （3）根據(jù)杠桿平衡條件知道，若杠桿的動(dòng)力與動(dòng)力臂乘積之和（F1 L1 +F2 L2）與杠桿阻力與阻力臂的乘積F1 L1相等，則杠桿應(yīng)平衡，所以猜想杠桿受到動(dòng)力F1、F2和阻力F3三個(gè)力的作用的平衡條件是F3 L3 +F2 L2 =F1 L1。 7．（2020青島模擬）物理實(shí)驗(yàn)興趣小組間開展競(jìng)賽活動(dòng)，甲組出題乙組用實(shí)驗(yàn)的方法解答。甲組用布簾將一個(gè)滑輪組遮蔽（如圖），乙組同學(xué)通過測(cè)量：滑輪組下方所掛重物重力為G，重物被勻速提升的高度為H，乙組同學(xué)施加在滑輪組繞繩的自由端的拉力為F，該自由端移動(dòng)的距離為h；通過3組實(shí)驗(yàn)（數(shù)據(jù)見下表）乙組同學(xué)探究出“布簾背后的秘密”。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1

54、 2 3 G/N 5.0 8.0 11.0 F/N 2.0 3.0 4.1 H/cm 10.0 15.0 20.0 h/cm 30.1 45.1 60.2 假設(shè)你是乙組成員請(qǐng)判斷：動(dòng)滑輪實(shí)際被使用的個(gè)數(shù)是　 ?。ㄟx填“一個(gè)”或“兩個(gè)”）；滑輪組中所有動(dòng)滑輪（及動(dòng)滑輪間的連接物）總重力約為　 ?。ㄟx填“1N”、“2N”或“3N”）；當(dāng)提升重物重力為G＝4.0N時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率最接近　 ?。ㄟx填“80%”、“33%”或“25%”）；乙組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不像“理想模型”那樣完美，請(qǐng)你提出一條產(chǎn)生誤差的原因：　 　。 【答案】一個(gè)；1；

55、80%；繩與輪之間存在摩擦。 【解析】（1）繩子的有效段數(shù)：n＝＝≈3，故動(dòng)滑輪實(shí)際被使用的個(gè)數(shù)是一個(gè)（若是兩個(gè)，有效段數(shù)為4或5）； （2）若不考慮摩擦，則F＝，滑輪組中所有動(dòng)滑輪（及動(dòng)滑輪間的連接物）總重力約為： G動(dòng)＝3F﹣G＝2N×3﹣5N＝1N；即滑輪組中所有動(dòng)滑輪（及動(dòng)滑輪間的連接物）總重力約為1N； （3）由表中數(shù)據(jù)知，第1次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為： η＝＝＝≈83.1%， 因機(jī)械效率隨提升物重的減小而變小，當(dāng)提升重物重力為G＝4.0N時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)略小于83.1%，故最接近80%； （4）乙組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不像“理想模型”那樣完美，產(chǎn)生誤差的原因：繩與輪之間

56、存在摩擦。 8．（2020哈爾濱秋實(shí)模擬）如圖是某一學(xué)習(xí)小組探究“斜面的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： （1）沿斜面拉動(dòng)木塊時(shí)，為使測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊做______運(yùn)動(dòng)． （2）比較表中“物塊重”和“______”兩欄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，可知斜面是一種______（選填“省力”或“費(fèi)力”）的簡(jiǎn)單機(jī)械． （3）本實(shí)驗(yàn)研究了______對(duì)斜面機(jī)械效率的影響，其影響規(guī)律是______． （4）分析第1次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，斜面的有用功為______J，總功為______J，斜面對(duì)物體摩擦力為______N． 【答案】（1）勻速；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面的傾斜程度；

57、其它條件不變時(shí)，斜面的傾斜程度越大機(jī)械效率越高；（4）1，5，4． 【解析】（1）沿斜面拉動(dòng)木塊時(shí)，為使測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)． （2）比較表中“物塊重”和“沿斜面的拉力”兩欄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在同一次實(shí)驗(yàn)中，拉力總是小于重力，由此可知斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械． （3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)控制了斜面長(zhǎng)度不變而高度不斷變化，斜面的傾斜程度不斷變化，實(shí)驗(yàn)研究的是斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：斜面長(zhǎng)度不變時(shí)，斜面越高，斜面的效率越大； （4）第1次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，斜面的有用功為： W有=Gh=10N×0.1m=1J；W總=Fs=5

58、.0N×1m=5J； 則額外功W外=W總-W有=5J-1J=4J， 因此摩擦力f=W外/s =4J/1m=4N． 五、綜合計(jì)算題 9．（2020重慶模擬）如圖所示，有一質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)杠桿，左端可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿上系有一懸掛重物的輕繩，重物質(zhì)量為m，輕繩可在桿上自由滑動(dòng)，桿的右端用一豎直向上的動(dòng)力F拉著。當(dāng)輕繩向右勻速滑動(dòng)時(shí)，輕質(zhì)杠桿始終在水平位置保持靜止。 （1）在圖中作出杠桿所受阻力F阻、動(dòng)力的力臂L及阻力的力臂L阻； （2）設(shè)懸掛重物的輕繩從桿的最左端水平向右勻速滑動(dòng)，試推導(dǎo)說明動(dòng)力F與滑動(dòng)時(shí)間t成正比。 【答案】見解析。 【解析】杠桿所受阻力為重物對(duì)杠桿的拉力，過支點(diǎn)做

59、拉力的作用線的垂線段即為其力臂；根據(jù)杠桿平衡條件分析解答。 （1）如圖所示 （2）由杠桿的平衡條件可知FL＝F阻L阻； 又因?yàn)镕阻＝G＝mg， 由v＝可得，阻力臂：L阻＝vt， 所以FL＝mgvt， 解得F＝t， 由于是定值，所以F與t成正比。 10.（2020牡丹江一模）質(zhì)量為8t的某載重汽車，額定功率為240kw，車上裝有12t的砂石．汽車先以36km/h的速度，220kw的功率，在平直的路面上勻速行駛了5min，然后又以額定功率用了2min的時(shí)間，把砂石從山坡腳下送到了60m高的坡頂施工場(chǎng)地．求： （1）汽車在平直路面上勻速行駛的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功和汽車受到的阻

60、力． （2）汽車從坡底向坡頂運(yùn)送砂石的機(jī)械效率． 【答案】（1）2×104N；（2）25%． 【解析】（1）汽車勻速行駛過程中做的功為W=Pt=2×105W×300s=6×107J； 汽車行駛的路程為S=vt=10m/s×300s=3000m； 汽車水平行駛過程中受到的阻力為f=F=W/s=6×107J/3000m =2×104N （2）爬坡時(shí)，汽車做的有用功為W有用=Gh=mgh=1.2×104kg×10N/kg×60m=7.2×106J 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做的總功為W總=P額t=2.4×105W×120s=2.88×107J； 汽車向坡頂運(yùn)送砂石的效率為η=W有用/W總=7.2×1

61、06J/2.88×107J =25% 11.（2020北京清華附中模擬）在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，利用一滑輪組勻速提升物體，下表是在利用該滑輪組將一物體勻速提升到一定高度時(shí)采集到的信息。 物體所受重力 G/N 作用在繩子自由端的拉力 F/N 滑輪組做的有用功 W有用/J 拉力做的總功 W總/J 500 200 1000 1200 (1)通過計(jì)算確定該滑輪組提起物體的繩子段數(shù)，并在圖中虛線框中畫出該滑輪組的組裝示意圖。（如右圖所示） (2)用該滑輪組將重為800 N的物體勻速提升1 m時(shí)，拉力做的總功為多少？ 【答案】（1）n=3 （2）W總

62、=900J 【解析】關(guān)于滑輪組的問題，在判斷繩子股數(shù)時(shí)容易出錯(cuò)，以及自由端和物體上升高度容易混淆。判斷股數(shù)應(yīng)該把定、動(dòng)滑輪分開，數(shù)一數(shù)承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的繩子的股數(shù)。解答這部分知識(shí)最基本的公式是F=（G+G動(dòng)）/n，從而根據(jù)已知條件推導(dǎo)出相關(guān)物理量。 (1)物體升高的高度：h= W有用/F=1000J/500N=2m 拉力的作用點(diǎn)通過的距離：S= W總/ F=6m6m 滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù)：n=s/h=3 (2)動(dòng)滑輪的重力：G總/=（W總- W有用）/h= （1200J-1000J）/2m=100N 物重為800 N，升高1 m所做的總功：W=(G′+ G輪)×h′=(800 N+100 N)×1 m=900 J。