专题12 简单机械-3大模块知识清单+5个易混易错+5种方法技巧+典例真题精析-【口袋书】2024年中考物理一轮复习知识清单（解析版）

专题12简单机械考点一杠杆知识点一：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(F1)；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。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：F1l1=F2l2(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。注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。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。知识点二：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)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。注意：在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。考点二滑轮知识点一：定滑轮、动滑轮、滑轮组1.滑轮：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。2.定滑轮（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（2）实质：是个等臂杠杆。轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。（3）特点：不省力，但可改变力的方向。所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）3.动滑轮1.定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。2.实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。3.特点：省一半力，但不能改变力的方向。4.动力移动的距离是重物移动距离的2倍。对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。4.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 ，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。5.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F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1<F2。(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。考点三机械效率知识点一：机械效率1.有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。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有用=Gh。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总=W有用+W额外。(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s4.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有用/W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。易混易错点一：杠杆的五要素理解易错？（1）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。（2）动力和阻力都是杠杆受到的力，作用点都在杠杆上。（3）动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。（4）力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。（5）如果力的作用线恰好通过支点，则其力臂为零。易混易错点二：三类杠杆的特点及应用辨别易错？类型力臂关系力的关系特点应用举例省力杠杆l1＞l2F1＜F2省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆l1＜l2F1＞F2费力、省距离缝纫机踏板、起重臂

人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆l1=l2F1=F2既不省力也不省距离，既不费力也不费距离天平，定滑轮易混易错点三：动滑轮和定滑轮的相关概念理解易错。名称定滑轮动滑轮作用力的关系物重GG拉力大小F＝G拉力方向与物体运动方向相反与物体运动方向相同移动距离的关系物体移动的距离hh拉力移动的距离s＝hs＝2h特点不省力但可以改变力的方向省一半的力，但不能改变力的方向实质等臂杠杆动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆易混易错点四：滑轮组绳子的绕法易错。（1）确定绕过动滑轮的绳子的根数：首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。（2）确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。（3）示例：易混易错点五：几种简单机械的机械效率易错。技巧一、杠杆作图技巧?（1）根据题意先确定支点O；（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；甲乙丙技巧二、三类杠杆的对比分析?名称省力杠杆费力杠杆等臂杠杆图示力臂的大小关系l1<l2l1>l2l1＝l2力的大小关系F1>F2F1<F2F1=F2特点省力但费距离费力但省距离既不省力也不省距离，既不费力也不费距离应用铡刀、启瓶器、手推车、钢丝钳等钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等定滑轮、托盘天平等技巧三、定滑轮、动滑轮和滑轮组的理解?滑轮种类定滑轮动滑轮滑轮组图示定义使用时轴固定不动的滑轮轴可以随被吊物体一起运动的滑轮把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组实质等臂杠杆省力杠杆—特点可以改变力的方向，但不省力可以省力，但不能改变力的方向，且费距离既可以省力，又可以改变力的方向拉力F移动的距离(s)和重力G移动的距离(h)的关系S=hS=2hS=3h拉力(F)和重力(G)的关系(忽略滑轮重及摩擦)F=G2F=G3F=G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技巧四、滑轮组承担重物绳子段数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．技巧五、滑轮组、斜面的机械效率计算?机械类型有用功额外功总功机械效率提高机械效率的方法(考虑摩擦)(拉动物体上升h)W有＝GhW额＝G动hW总＝Fs＝W有＋W额＝Gh＋G动h，F是拉力，s是拉力移动的距离，s＝nh，n为承担物重的绳子段数η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(Gh,Fnh)＝eq\f(G,nF)或η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Gh＋G动h)＝eq\f(G,G＋G动)增加物重；减小动滑轮重，减小绳子摩擦(拉动物体上升h)W有＝GhW额＝fsW总＝Fs＝Gh＋fs，F是拉力，s是拉力移动的距离η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Fs)或η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Gh,Gh＋fs)增大斜面倾斜程度；减小摩擦(拉动物体前进s)W有＝fs—W总＝Fns，F是拉力，ns为拉力移动的距离，n为动滑轮连接绳子的段数η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(Fs,Fns)＝eq\f(f,nF)减小绳子摩擦考向一：杠杆【例题1】关于杠杆，下列说法中正确的是（）A．从支点到力的作用点的距离称为力臂B．作用在杠杆上的动力和阻力，方向有可能是相同的C．支点总是处在动力作用点和阻力作用点之间的某一位置D．人们在生产劳动中使用杠杆的目的都是为了省力【提示】：根据杠杆的五要素的概念进行分析，即杠杆绕固定点转动的点为支点，使杠杆转动的力为动力，阻碍杠杆转动的力为阻力，支点到力的作用线的距离为力臂。【解析】：A、力臂是指从支点到力的作用线的距离，故A错误；B、作用在杠杆上的动力和阻力方向可以相同，如：天平平衡时，物体和砝码对秤盘的压力都是竖直向下的，故B正确；C、支点是杠杆绕某固定点转动的点，支点不一定处在动力作用点和阻力作用点之间的某一位置，如使用钓鱼竿时，支点处在动力作用点和阻力作用点之外的某一位置，所以C错误；D、杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，所以使用杠杆不一定都是为了省力，故D错误。故选：B。考向二：滑轮【例题2】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（）A.甲是动滑轮，使用时不能省力 B.乙是动滑轮，使用时可以省力C.甲是定滑轮，使用时可以省力 D.乙是定滑轮，使用时不能省力【答案】B【解析】：根据定滑轮和动滑轮的特点可知：甲是定滑轮，不省力，但能改变力的方向；乙是动滑轮，能省一半的力，但不能改变力的方向。故选：B。考向三：机械效率【例题3】下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（）A．做功越慢的机械，功率一定越小 B．越省力的机械，其机械效率一定越高 C．做有用功越多的机械，其机械效率越高 D．功率不同的机器，做的功一定不相等【提示】：（1）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；（2）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；（3）机械效率与做功功率和机械的省力情况无关。【解析】：A、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小说明做功慢。故A正确；B、机械效率是有用功与总功的比值，与机械的省力情况无关。故B错误；C、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故C错误；D、功率不同的机械，做的功有可能相等。如功率为5000W的机械60s做的功与功率为1000W的机械300s做的功相同。故D错误。故选：A。1．（2023·湖北十堰·统考中考真题）下列生产生活实例中，主要应用压强知识的是（

）A．公交车上的破窗锤 B．铅垂线C．滚动轴承 D．撬石头【答案】A【详解】A．公交车上的破窗锤，通过减小受力面积增大压强，故用了压强的知识，故A符合题意；B．铅垂线应用了重力的方向竖直向下，故B不符合题意；C．滚动轴承是用滚动代替滑动减小摩擦，故C不符合题意；D．撬石头的撬棒是利用省力杠杆，故D不符合题意。故选A。2．（2023·海南·统考中考真题）用下列简单机械提升同一重物，忽略机械自重和摩擦，最省力的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】A．分别用如图四种机械提起同一重物，忽略机械自重和摩擦，则根据杠杆平衡条件可得则B．由图可知，该滑轮组由1股绳子承担物重，拉力等于物重G，即F=G；C．由图可知，该滑轮组由2股绳子承担物重，拉力为物重的二分之一，即；D．由图可知，该滑轮组由2股绳子承担物重，拉力为物重的二分之一，即；综上分析可知，最省力的是A，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3．（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物=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（）

A．F甲=200N，并向上移动4mB．F甲=100N，并向上移动2mC．F乙=200N，并向上移动1mD．F乙=400N，并向上移动lm【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乙=2G物=400N拉力端移动的距离为故C错误，D正确。故选D。4．（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/sB．该滑轮组的机械效率为80%C．拉力做功的功率是90WD．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故A错误；BC．拉力做的总功为拉力做功的功率为拉力做的有用功为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故D正确。故选D。5．（2023·四川攀枝花·统考中考真题）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AO1B、DCO2组合的示意图。已知桶盖重5N，重心位于DC中点的正上方，，，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示，脚踏杆AO1B和竖直连接杆的质量不计。（1）杠杆AO1B是（选填“省力”或“费力”）杠杆；（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）[1]杠杆AO1B支点为O1，动力在A点处，阻力在B点处，作用力在竖直方向上，此时动力臂大于阻力臂，故此杠杆为省力杠杆。（2）[2]如图所示，在杠杆DCO2中，阻力臂为动力臂为，根据杠杆平衡条件可得C点处作用力为若要把桶盖翻开，根据杠杆平衡条件，在杠杆AO1B中，脚对踏板A处的压力至少为6．（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，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较；（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）[1][2][3]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）[4]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）[5]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。7．（2023·湖北十堰·统考中考真题）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮（选填“A”或“B”）能省力，某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为。【答案】A电梯对人的支持30.6%【详解】[1]由图可知，A是动滑轮可以省力，B是定滑轮不能省力。[2]依题意人被匀速提升，则人所受的重力与电梯对人的支持力是一对平衡力。[3]依题意，绳子承重段数n=2，则绳子自由端速度为绳子自由端受到的拉力为人的重力为则电梯的机械效率为8．（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】0.2537.560080%【详解】[1]此过程中小车移动的速度为[2]小明推小车做的功W总=Fs=150N×5m=750J推小车的功率为[3]他做的有用功为W有=Gh=500N×1.2m=600J[4]该斜面的机械效率为9．（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F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.00.202.00.1022.00.152.00.1532.00.151.50.2041.50.10()0.15分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1F2l2；（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