2026年人教版新九年级物理上册 专题05 简单机械（暑假复习讲义）

专题05\o"第12章简单机械"简单机械内容导航01复习目标→明考向、知权重、晓关联、以目标导学，以考向定标02知识重构

→系统讲解核心知识，重构整合形成体系脉络重构：快速扫描高频考点，定位薄区典例破题：精选例题，呈现思路点拨+规范解答+方法提炼巩固提升：趁热打铁练一练，强化巩固所学03综合通关

→综合演练，梯度设题；查漏补缺，闭环收官

04错题留痕

→预留固定区域，记录错题题号、错因与正解常考考点命题风向1.杠杆的五要素2.杠杆的平衡条件(F1L1=F2L2)3.杠杆的分类及生活应用4.探究杠杆平衡条件的实验5.定滑轮、动滑轮的特点及实质6.滑轮组的绕线方法与拉力、绳子段数的计算7.有用功、额外功、总功的概念与区分8.机械效率的计算与影响因素9.跨学科实践：制作简易杆秤1.杠杆的基础应用，结合生活实例（如撬棍、筷子、天平）考查杠杆的分类，区分省力、费力、等臂杠杆的特点。2.杠杆平衡条件的应用，考查力臂的画法、利用公式(F1L1=F2L2)进行计算，结合实际场景（如杆秤、跷跷板）考查杠杆的平衡问题。3.探究杠杆平衡条件的实验，考查实验器材选择、调节方法、多次实验的目的及数据处理。4.滑轮的特点与应用，考查定滑轮、动滑轮的实质和作用，滑轮组的绕线方法、拉力与物重的关系、绳子段数的判断。5.机械效率的计算，考查有用功、额外功、总功的区分，利用公式计算滑轮组、斜面的机械效率，分析影响机械效率的因素。6.跨学科实践题，考查简易杆秤的制作原理，结合杠杆平衡条件分析杆秤的刻度与使用。考情解码：“简单机械”是八年级力学板块的收官内容，承接“功和机械能”的功的计算知识，是力学知识体系的综合应用。本专题涉及的概念、规律和探究实验，是力学知识在实际机械中的延伸与应用。试题注重从生活情境、实验探究出发，考查学生的受力分析能力、科学推理能力以及运用简单机械知识解决实际问题的能力。简单机械的综合题常与力、功、功率等知识结合，体现力学知识的内在联系与实际应用价值。脉脉｜络｜重｜构考考｜点｜精｜讲\o"12.1杠杆"知识点一杠杆【课标要求】能识别杠杆五要素；通过实验探究杠杆平衡条件；会区分省力、费力、等臂杠杆。1、杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

（1）杠杆可直可曲，形状任意。

（2）有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。

2、杠杆五要素（1）支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。

（2）动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。

（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母l1表示。

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示。3、杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。（1）杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式的表达式为F1l1=F2l2。公式变形：，公式的表达式为。（2）杠杆动态平衡：指构成杠杆的某些要素发生变化，而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态，分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论。4、探究杠杆的平衡条件（1）实验目的：探究杠杆平衡的条件。（2）实验步骤步骤①把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（目的：便于测量力臂大小）。步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡，分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值，并将实验数据记录在表格中。步骤③把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点。步骤④整理实验器材。（3）实验结论及应用：根据实验记录数据，探究结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，可写作F1L1=F2L2。5、杠杆中最小力的问题：求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题：找最长力臂，一般分两种情况：（1）在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂。（2）在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。6、力臂的画法（1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。

（2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。

（3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。7、杠杆的分类类型力臂的大小关系力的大小关系特点应用省力杠杆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【典例破题1】小明在探究杠杆的平衡条件时，用到了铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码重0.5N）等实验器材。(1)实验操作中，为了便于测量，常把杠杆调至水平位置平衡，若调节时发现杠杆的右端下落，则应将平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）调节。(2)杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，改变所挂钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，如图甲所示，多次实验并记录数据，如下表所示，多次实验的目的是_______。分析表中实验数据可以得出杠杆的平衡条件是______（用公式表示）。实验次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.0151.51021.5101.51032.050.520…(3)如图乙所示，在A点挂2个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置再次平衡，若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中，其示数将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。(4)如图丙，用手提起重物时，从生物学的角度，可认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕肘关节转动。从物理学的角度，此时前臂相当于______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。【答案】(1)左(2)得出具有普遍性的规律(3)变大(4)费力【详解】（1）调节杠杆平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节。杠杆右端下落说明左端偏高，因此平衡螺母向左调节。（2）本实验探究杠杆的平衡规律，多次实验的目的是避免单次实验的偶然性，得到普遍适用的规律；分析表格数据可得，杠杆平衡时满足：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即。（3）弹簧测力计从竖直a转向斜向下b的过程中，阻力和阻力臂保持不变，拉力的力臂逐渐变小，根据杠杆平衡条件可知，拉力会变大，因此弹簧测力计示数变大。（4）前臂杠杆的支点为肘关节，动力臂小于阻力臂，因此属于费力杠杆。【命题解读】考查知识杠杆五要素、杠杆平衡条件F1L1=F2L2、三类杠杆辨析、最小力画法命题解读命题意图：以生活撬棍、筷子、羊角锤等用具为背景，考查力臂画法；利用平衡条件计算力或力臂；根据动力臂、阻力臂大小判断杠杆类型；寻找杠杆上最小动力。解题思路。解题思路：画力臂先找支点，作支点到力作用线的垂线段；计算严格套用F1L1=F2L2；找最小力：连接支点与杠杆最远端点作为最大力臂，对应作用力垂直于此连线。【巩固提升1】剪纸被列入第一批国家级非物质文化遗产名录，下图是小李用剪刀和大红纸剪窗花的图片，下列说法正确的是（）A．大红纸吸收红色光 B．剪纸用的剪刀是省力杠杆C．剪刀的刀刃做的很薄是为了增大压力 D．纸张被剪成镂空说明物体间力的作用是相互的【答案】B【详解】A．不透明物体的颜色由它反射的色光决定，大红纸呈现红色，是因为它反射红色光，吸收其他颜色的光，故A错误；B．剪刀的支点在转轴处，剪纸时动力臂大于阻力臂，即支点到人手动力作用点的距离大于支点到纸张阻力作用点的距离，因此剪纸剪刀属于省力杠杆，故B正确；C．刀刃做的很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，并没有增大压力，故C错误；D．纸张被剪成镂空，说明力可以改变物体的形状，不能说明物体间力的作用是相互的，故D错误。故选B。【巩固提升2】如图所示，是工人用撬棒撬起石头的示意图，其中，，图中的撬棒属于______杠杆，如果石头重力为900N，则工人至少需要______N的力才能撬动石头。【答案】省力300【详解】图中，即动力臂大于阻力臂，所以图中的撬棒属于省力杠杆；根据杠杆平衡条件则有解得工人撬动石头至少所需的力【巩固提升3】图甲是液压汽车起重机，其吊臂提升重物时，可视作绕O点转动的杠杆，图乙是其简化图。请在图乙中画出动力的力臂和阻力的示意图。【答案】【详解】阻力是阻碍杠杆转动的力，本题中重物向下拉动吊臂（杠杆），因此阻力是重物对杠杆的拉力，方向竖直向下，作用点在杠杆上，在杠杆（吊臂）右端悬挂重物的位置，画一个竖直向下的带箭头线段，标注为即可；力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离，因此从支点向动力作用线作垂线段，即可得到动力臂，故先用虚线延长动力的作用线，再从支点向的作用线作垂线段，标出垂直符号，标注该垂线段为。【易错警示】1、力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是支点到作用点的线段。2、杠杆平衡不一定水平静止，匀速转动也属于平衡状态。3、省力杠杆费距离，费力杠杆省距离，不存在既省力又省距离的杠杆。\o"12.2跨学科实践：制作简易杆秤"知识点二跨学科实践：制作简易杆秤【课标要求】结合杠杆平衡原理制作杆秤，利用杠杆规律标定刻度、测量物体质量。1、杆秤的工作原理：杆秤根据杠杆平衡原理‌。即一个杠杆在平衡状态下，两端的力矩相等。具体来说，杆秤的支点位于提纽处，当物体挂在秤杆一端（阻力端），秤砣挂在另一端（动力端）时，通过移动秤砣的位置，直到秤杆达到平衡状态，此时秤砣所在位置的刻度即为物体的重量。这是因为秤钩离提扭比较近，相当于阻力臂比较短，而秤砣到提扭的距离相当于动力臂，可以自由调节。因此，可以用比较小的秤砣来平衡比它质量大得多的重物。‌2、制作简易杆秤（1）制作材料：一根长度约为40cm的木制筷子，一个小盆，一个20g钩码，一个100g砝码，细线若干，一把刻度尺，一支记号笔等。（2）开始制作①在筷子的一端刻一个槽A，在距离槽A稍近处再刻一个槽B。把小盆挂在槽A处作为秤盘，在槽B处系一根细线作为提纽。②用细线系一个20g的钩码，作为秤砣。调节秤砣的位置使秤杆平衡，这时细线在秤杆上的位置为秤的定盘星0,用记号笔标记此位置。③在秤盘中放100g砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆平衡。此时，标记秤砣细线在秤杆上的位置C，并记为100g。在定盘星0到C之间均匀地画上49条刻度线，每一格就表示2g。3、展示交流用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较。比一比谁制作的杆秤称量最准确。想一想，怎样提高称量的精度?你能改变提纽的位置和秤砣的质量，制作一个可以称量更大质量的杆秤吗?试试看。【典例破题2】杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用，杆秤是利用________原理制成。如图所示，已测得刺五加药材质量是120g，其中OB=3OA，若不计杆秤自重，则秤砣的质量约为________g。接下来要测30g的人参片需要将秤砣向B点的________（选填“左”或“右”）侧移动。【答案】杠杆平衡40右【详解】[1][2][3]杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具，如图，O为支点，由杠杆平衡条件可得G砣×OB=G药×OA，即m砣g×OB=m药g×OA代入数据得m砣×3OA＝120g×OA解得秤砣的质量约为m砣=40g接下来要测30g的人参片，即药材的质量减小，在OA、m砣一定时，要使杠杆重新水平平衡，应减小OB的长度，即将秤砣向B点右侧移动。【命题解读】考查知识杠杆平衡条件应用、杆秤刻度规律、秤砣磨损/秤杆配重误差分析命题解读命题意图：依托杆秤制作实操，考查用G物L阻=G砣L动分析称量问题；分析秤砣缺损、提纽更换对称量结果的影响。解题思路：秤砣自重不变，被测物体越重，秤砣离提纽越远；更换靠近秤钩的提纽，量程变大。【巩固提升4】如图甲所示，在立夏时节，有的地方会给孩子称体重，希望孩子健康成长，俗称“立夏秤人”。如图乙所示，小孩和篮子的总质量为，调整秤砣的位置，使秤杆处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），此时，。下列说法正确的是（

）A．该杆秤的支点是B．该秤砣的质量为C．要使该杆秤的称量范围变大，可以换用质量更大的秤砣D．若换称质量较大的孩子，当秤杆水平平衡后，秤砣的悬挂点在点左边【答案】C【详解】A．该杆秤称量时，绕着O点转动，该杆秤的悬挂点O是称量时的支点，故A错误；B．由杠杆平衡条件得该秤砣的重力为由得，秤砣的质量为故B错误；C．杆秤的最大称量对应秤砣在杆最右端，即最大动力臂不变，阻力臂也不变。根据杠杆平衡条件，当动力臂、阻力臂不变时，秤砣质量越大，能平衡的被测总重力越大，可称量的最大质量越大，称量范围变大，故C正确；D．换称质量更大的孩子，总重力变大，秤砣重力不变，阻力臂不变，根据，可得动力臂需要变大，因此秤砣悬挂点应在点的右侧，故D错误。故选C。【巩固提升5】为探究杠杆平衡条件，小明进行了如下实验。(1)如图甲，实验前，将杠杆中点作为支点，并调至水平平衡，目的是________；(2)杠杆挂上钩码后出现如图乙所示现象，要使杠杆恢复水平平衡，可进行的操作是________；(3)多次实验后，实验数据记录如下表所示：实验次数动力动力臂阻力阻力臂10.5161822418338212分析表中数据，可初步得出杠杆平衡条件：________；(4)如图丙所示，是药师用小杆秤称量药材时的情景。若药材质量增大，秤砣应向________（选填“左”或“右”）移动；若秤砣因长期使用而磨损，会导致读数比实际质量偏________（选填“大”或“小”）。【答案】(1)消除杠杆自身重力对实验的影响，且便于测量力臂(2)将左侧钩码向左移动(3)(4)右大【详解】（1）实验前调杠杆水平平衡，一是杠杆重心落在支点上，消除了杠杆自重对平衡实验的影响；二是此时力臂与杠杆的一部分重合，可直接从杠杆上读取力臂长度，方便测量力臂。（2）图乙杠杆右端下沉，说明右侧力和力臂的乘积更大，根据杠杆平衡条件可知，可以将左侧钩码向左移动，增大左侧力臂，或将右侧钩码向左移动减小右侧力臂，都可以让杠杆恢复平衡。（3）由表格中数据可知，杠杆平衡时可初步得出杠杆平衡条件为（4）杆秤以提纽为支点，平衡时满足：药材质量增大，变大，、不变，因此力臂需要变大，即秤砣向右移动；若秤砣磨损，变小，和不变，杆秤平衡时会比正常称量更大，因此读数比实际质量偏大。【易错警示】1、秤砣磨损变小，称量读数偏大；秤砣沾重物，称量读数偏小。2、杆秤零刻度（定盘星）在不放重物时秤砣的悬挂位置。\o"12.3滑轮"知识点三滑轮【课标要求】知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点；会计算滑轮组拉力与绳子移动距离。1、滑轮定义：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；滑轮分为定滑轮和动滑轮。2、定滑轮工作特点：（1）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。（2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。（3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。3、动滑轮工作特点：（1）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12（2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。（3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。4、动滑轮与定滑轮的区别：

（1）轴的位置不同：定滑轮的轴的位置是固定不动的，动滑轮轴的位置则会与被拉物品一起运动。

（2）性质不同：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；动滑轮实质上是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力不省功。

（3）作用不同：定滑轮的作用是改变力的方向，动滑轮的作用则是省力。5、滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。（1）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n若忽略滑轮重，则有（2）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。6、动滑轮的计算：（1）动滑轮的重力：使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的n分之一（忽略绳重及各处的摩擦力），考虑滑轮的重力，则有F=G物+G动n；变形得：G动=nF-G（2）绳子自由端移动的速度：使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的n分之一（忽略绳重及各处的摩擦力），绳子自由端移动的速度v拉与物体移动的速度v物的关系是v拉=nv物。（3）水平滑轮组的相关计算：水平放置的滑轮组对物体的拉力F拉并不等于物体的重力G。当物体在水平面上以匀速直线运动被滑轮组拉动时，拉力F拉的大小等于物体所受的摩擦力f。其他计算公式与竖直放置时相似，但存在一些差异。7、滑轮组的设计第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N=n2；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数N=n−1第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为n+12；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为

n−12．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为n28、滑轮组绳子的绕法第一步：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=G物2+G动第二步：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。9、轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。（1）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。（2）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。（3）轮轴的公式：F1R=F2r。10、斜面（1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。【典例破题3】如图甲，工人师傅乘坐吊篮高空粉刷楼体外墙，吊篮在电动机作用下升降，简化结构原理如图乙。吊篮、工人和工具总质量280kg，某次吊升时，吊篮30s匀速上升6m。此过程中，工人重力势能______（选填“增大”、“减小”或“不变”），不计滑轮重、绳重和摩擦，电动机拉动绳子的功率为______W。【答案】增大560【详解】重力势能大小与质量和高度有关，工人质量不变，吊升过程中高度增加，因此重力势能增大；总重力由图乙可知，共有4段绳子承担总重力，不计滑轮重、绳重和摩擦，拉力吊篮上升，电动机拉绳子移动的距离拉力做功的功率【命题解读】考查知识定/动滑轮实质、滑轮组F=G总、绳距s=nh、n的判断命题解读命题意图：结合滑轮装置图命题，考查滑轮省力特点；数承担物重绳子段数n，计算拉力、绳子移动距离；辨析竖直/水平滑轮组计算公式。解题思路：n只数直接连在动滑轮上的绳段；竖直滑轮G总=G物+G动；水平滑轮拉力克服摩擦力，F=f。【巩固提升6】建筑工地上，工人常使用滑轮组提升重物。如图所示，分别用甲、乙、丙、丁四种方式匀速提升同一重物G（不计绳重、动滑轮重及摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，则下列关系式正确的是（

）A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F4＜F2=F3＜F1C．F1＜F4＜F3＜F2 D．F4＞F2=F3＞F1【答案】B【详解】若不计绳重、动滑轮重及摩擦，甲图，用F1的力提升重物时，用的是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不省力也不费力，故；乙图中，用F2的力提升重物时，用的是动滑轮，根据动滑轮能够省一半的力，故；丙图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为丁图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为综上所述，F1、F2、F3、F4的大小关系为F4＜F2=F3＜F1，故选B。【巩固提升7】在图所示两个滑轮中，其中B是______（选填“定”或“动”）滑轮；它们组合在一起构成一个滑轮组，当物体移动1m时，绳子的自由端移动距离是______m；当拉绳子的速度增大时，物体受到的摩擦力大小______（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】动3不变【详解】由图可知，A滑轮的轴固定不动，是定滑轮，B滑轮可以随物体运动，是动滑轮，它们组合在一起构成一个滑轮组；承担物体的绳子段数，绳子自由端移动的距离；当拉绳子的速度增大时，由于接触面的粗糙程度和物体对地面的压力不变，所以物体受到的摩擦力不变。【巩固提升8】如下图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。【答案】【详解】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮。【易错警示】1、定滑轮是等臂杠杆，不省力但能改变力的方向；动滑轮是省力杠杆，省一半力（不计动滑轮重）。2、公式F=（G物+G动）必须忽略绳重与摩擦，题目无说明不可省略动滑轮重力。\o"12.4机械效率"知识点四机械效率【课标要求】理解有用功、额外功、总功；能用计算机械效率；探究滑轮组、斜面的机械效率影响因素。1、有用功和额外功（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。

（3）总功：有用功与额外功的和叫总功；即动力所做的功。

（4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。

（5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。

（6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。2、机械效率的概念（1）机械效率的概念概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。

（2）机械效率的计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。

由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。3、提高机械效率的主要办法

（1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。

（2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。4、功、功率、机械效率的区别（1）功率表示做功的快慢，功率大表示做功快。

（2）功率的大小与功和做功所用的时间都有关，因此做功多，不一定做功快。

（3）机械效率反映机械做功性能的好坏，它与功、功率之间没有直接的大小关系，即机械效率高的机械不代表做的功多，不代表做功快，只能说明机械的有用功和总功的比值大，能量的利用率高。5、机械效率的大小比较（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。

（2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高；

（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高；

（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。6、机械效率的应用（1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh。

（2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs。

（3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs。

（4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额。

（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即。一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的。

（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。【典例破题4】如图所示，一辆总质量的汽车，车轮与水平地面的总接触面积。汽车通过滑轮组将重的货物匀速提升，此过程中汽车对绳子的拉力，汽车行驶的速度。不计绳重和摩擦，取。求：(1)汽车对水平地面的压强；(2)滑轮组的机械效率；(3)汽车拉绳的力做功的功率。【详解】（1）车对地面的压力汽车对地面的压强（2）由题意可知，承担物重的绳子段数，有用功总功机械效率（3）汽车拉绳的力做功的功率【命题解读】考查知识三类功辨析、效率公式计算、滑轮/斜面效率影响因素、效率取值范围命题解读命题意图：以滑轮组、斜面提升重物实验为载体，区分W有=G物h、W总=Fs、W额；分析物重、动滑轮重、斜面粗糙程度对效率的影响。解题思路：提升重物有用功永远是克服物体重力做功；额外功来源：动滑轮自重、摩擦、绳重；效率永远小于1。【巩固提升9】如图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效示意图。当用拉力竖直向上匀速提升重460N的货物时，动滑轮总重40N，不计绳重和摩擦，则（

）A．拉力F为100NB．该“车梯”承担物重的绳子有5股C．使用“车梯”可以省距离D．货物重变为600N时，“车梯”的机械效率增大【答案】D【详解】AB.滑轮组绳子的有效股数n=4，故该“车梯”承担物重的绳子有4股，拉力应为，不是100N。故AB不符合题意；C.滑轮组能够省力，但不能省距离。绳端移动距离大于物体上升距离，因此不能省距离。故C不符合题意；D.机械效率公式为动滑轮重力不变时，货物重力增大，机械效率增大。故D符合题意。故选D。【巩固提升10】如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F的大小随时间变化关系如图丙所示。由此可知：斜面的机械效率为___________%；箱子在车厢中运动时克服摩擦力做功大小为___________J。【答案】【详解】[1]由丙图可知，内，推力为，则做的有用功为斜面做的总功为所以，斜面的机械效率为[2]根据图乙可知，内，箱子在车厢内做匀速直线运动，推力的大小和摩擦力的大小相等，则由图丙可知，箱子在车厢中运动时受到的摩擦力大小为箱子在车厢中移动的距离箱子在车厢中运动时克服摩擦力做功大小为【巩固提升11】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（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η140.10.3280.13.20.383.3%380.12.00.580.0%(1)在实验中，应沿竖直向上______拉动弹簧测力计；(2)第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是______N，机械效率是______（精确到0.1%）；(3)由1、2两次实验数据可得结论：使用同一滑轮组，物体重力越______机械效率越高；(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；(5)在第三次实验操作的基础上，改变绳端拉力方向，如图丁所示，测得的滑轮组机械效率将______。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）【答案】(1)缓慢(2)1.874.1%(3)大(4)乙丙(5)偏低【详解】（1）在实验过程中，为准确测得对绳端拉力，应该缓慢拉动测力计，使物体匀速上升。（2）测力计分度值为0.2N，示数为1.8N。甲中，有用功为总功为机械效率为（3）对比这两次数据可知，提升物体的重力变大了，机械效率也变大了。（4）乙丙两次实验，提升的物体相同，但丙中动滑轮比乙多，也比乙中重，丙的机械效率比乙低。（5）丁中，如果不是竖直向上拉动绳子，则对绳端拉力要变大，甚至要大于物体的重力，所做的总功变大，在有用功不变的情况下，机械效率要变小。【巩固提升12】图示为水下考古时打捞货物的示意图。若将体积大小为0.128m3、质量为640kg的货箱提离水面后匀速拉起1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求：(1)货物的平均密度；(2)货物克服重力所做的功；(3)绳子所受的拉力。【详解】（1）货物的平均密度（2）货物的重力货物克服重力做功为有用功（3）已知滑轮组机械效率，根据，可得总功由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离根据，可得绳子拉力【易错警示】1、机械效率没有单位，百分数表示，η<1，永远达不到100%。2、同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高；提升同一重物，动滑轮越重效率越低。3、斜面效率：斜面越陡、接触面越光滑，机械效率越高。1．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景，脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，木杠的前端装有锥形石头。不断用脚踩踏木杠后端，就可以进行舂米，下列工具使用时，和它属于同一类型杠杆的是（

）A．筷子 B．核桃夹C．榨汁器 D．钢丝钳【答案】A【详解】A．脚踏碓绕O点转动，O是支点，动力作用在木杠后端，阻力作用在前端装石头的一端，动力臂小于阻力臂，因此脚踏碓属于费力杠杆。筷子支点在手握筷子的末端，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意；BCD．核桃夹、榨汁器、钢丝钳在使用时都是动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故BCD不符合题意。故选A。2．如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。下列说法正确的是（）A．筒车转速加快，其机械效率可达到100%B．竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变C．竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能D．水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功【答案】C【详解】A．使用任何机械工作时，都不可避免要克服机械自重、摩擦做额外功，有用功始终小于总功，因此机械效率一定小于100%，故A错误；B．竹筒内的水被提升过程中，水的质量不变，高度增大，重力势能增大，动能不变，机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，故B错误；C．竹筒内的水倒入水槽过程中，水的高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能，故C正确；D．水从水槽流向农田过程中，水沿竖直向下方向（重力方向）移动了距离，因此重力对水做了功，故D错误。故选C。3．如图甲所示，工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2t的飞船部件在10s内匀速提升2m，电动滑轮的机械效率为80%（g取10N/kg），下列分析正确的是（）A．飞船部件所受的重力为 B．绳子自由端移动的速度为C．电动滑轮做的总功为 D．电动滑轮的功率为【答案】D【详解】A．飞船部件所受的重力为故A错误；B．承担物重的绳子有2段，绳自由端移动的距离绳子自由端移动的速度故B错误；C．有用功根据得，电动滑轮做的总功故C错误；D．电动滑轮的功率为故D正确。故选D。4．图甲是《墨经》中记载的我国古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。若利用此“车梯”使80kg的重物在10s内匀速竖直上升2m，所用的拉力为300N，g取10N/kg。下列说法中不正确的是（

）A．使用“车梯”时做的有用功为1600J B．使用“车梯”时人做功的功率为200WC．使用“车梯”时人拉绳的速度为0.2m/s D．“车梯”的机械效率约为66.7%【答案】BC【详解】A．重物受到的重力克服物重做的有用功故A正确，不符合题意；B．由图可知，动滑轮上的绳子段数为，绳子自由端移动的距离人做的总功人做功的功率故B错误，符合题意；C．人拉绳的速度故C错误，符合题意；D．“车梯”的机械效率故D正确，不符合题意。故选BC。5．塔吊是工程建设中经常采用的起重装置，图甲是根据塔吊抽象出来的部分物理模型。某次施工中，将重为500N的重物竖直匀速提升，整个过程用时30s，重物被吊起的高度h与时间t的关系如图乙所示，滑轮组自由端绳子的拉力F与时间t的关系如图丙所示，不计绳重及摩擦，下列分析正确的是（

）A．此模型为动滑轮B．0~20s内重物做加速运动C．动滑轮对重物的拉力为30ND．该装置的机械效率约为83.3%【答案】D【详解】A．由图甲可知，该装置由1个定滑轮和1个动滑轮组成，属于滑轮组，故A错误；B．由图乙可知，0~20s内重物上升高度与时间成正比，说明重物做匀速直线运动，故B错误；C．重物竖直匀速提升，受力平衡，动滑轮对重物的拉力等于重物重力，即，故C错误；D．由图甲得承担物重的绳子段数，由图丙得拉力，滑轮组机械效率为故D正确。故选D。6．我国民俗活动丰富多彩，在立夏时节，有的地区有给孩子称体重的习俗（如图甲），祈求孩子快速成长。如图乙所示的杆秤，秤砣的质量为3kg。将孩子放在篮子内，调整秤砣的位置，使秤杆水平位置平衡，不计绳重杆重，此时。下列说法正确的是（

）A．换成质量较大的孩子，若秤砣悬挂的位置不变，则杆秤的左端将上升B．若换成质量较大的孩子，当秤杆水平平衡后，秤砣的悬挂点应在B点左侧C．要使杆秤的量程变大，应该使用质量更大的秤砣D．图乙中小孩和篮子的总质量为12kg【答案】C【分析】根据杠杆的平衡条件进行分析。【详解】AB．设人和篮子总重为G，根据杠杆平衡可得，，秤砣悬挂的位置不变，动力与动力臂大小不变，换成质量较大的孩子，总重变大，则阻力变大，阻力臂不变，故大于，则杆秤的左端将下降，要使秤杆水平平衡，秤砣重力不变，则应该增大动力臂，故秤砣应该向B点右端移动，故AB错误；C．根据，，可得，故m与秤砣的重力成正比，篮子的重力不变，故要使杆秤的量程变大，应该使用质量更大的秤砣，故C正确；D．根据杠杆平衡条件求出小孩和篮子的总质量，故D错误。故选C。7．如图生活中常用瓶盖起子打开罐头瓶盖，其工作原理可看作杠杆。它是以___________（选填“瓶盖边缘”或“起子顶端”）为支点的省力杠杆，手握住起子的___________（选填“末端”或“靠近瓶盖处”）向上抬时会更省力。【答案】起子顶端末端【详解】用瓶盖起子开罐头时，起子绕着起子顶端转动，因此支点是起子顶端（图中标记为O点）。根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越长，越省力。手握住起子的末端时，动力臂最大，因此向上抬时更省力。8．如图所示，是根据历史资料制作的抛石机模型。O为支点，A为重物，在B端放上“石弹”，松开绳索，“石弹”被抛出，重物A的________能是“石弹”被抛出的能量来源；若想增大“石弹”的射程，可以尝试________（写出一种改进方法）。【答案】重力势减小“石弹”自身的重力【详解】松开绳索后，重物A下降，重力势能转化为石弹的动能；“石弹”射程不够远，除了调整动力臂长度之外，还可以增大重物的重力，使杠杆对“石弹”做功增大，从而增大射程，或者在杠杆对“石弹”做功不变时，减小“石弹”自身重力，增大射程。9．如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是__________%，物体所受摩擦力是___________N。（g=10N/kg）【答案】6040【详解】拉力做的总功为拉力做的有用功为斜面的机械效率为拉力做的额外功为物体所受摩擦力是10．在跨学科实践学习中，小华制作了一把杆秤，如图所示，由秤盘、提纽、秤杆、以及100g的秤砣构成。当不挂秤砣、且秤盘中不放重物时，提起提纽，秤杆水平平衡。当在秤盘中放入一物体时，将秤砣移至B点时，秤杆水平平衡，经过测量可知AO为，BO为，则物体的质量为________g。如果秤盘中再加50g的物体，秤砣需要从B点向________（“左”或“右”）移动________才能维持秤杆水平平衡。【答案】200左5【详解】O为支点，根据杠杆平衡条件可知则此时物体的质量为增加物体后，右侧杠杆受到的拉力与力臂的乘积变大，为了再次平衡需要增大左侧杠杆受到的拉力与力臂的乘积。因为秤砣重力不变，需要增大秤砣到O点的距离，即秤砣需要向左移动。新增物体质量，设移动距离为，同理根据杠杆平衡则向左移动的距离为11．《墨经》中记载了一种斜面引重车，可将重物通过绳子从斜面的底端匀速拉到顶端。该定滑轮的作用是________；若斜面长为2m，高为0.5m，重物重力为3000N后轮施加在绳子上的拉力大小为1000N（不计绳重、轴处的摩擦），拉力做功为________J，斜面的机械效率为________。【答案】改变力的方向2000/【详解】定滑轮的物理特点是不省力，作用是改变力的方向。拉力做的总功提升重物做的有用功斜面的机械效率为12．(1)如图1所示，压力传感器上支架质量不计，均匀细木棒OAB可绕O点自由转动，当支架支撑在A点时，调节O点高度，使木棒水平平衡，此时压力传感器示数如图1所示，已知OA:OB＝2:3，则细木棒的自重为_________N。(2)现在B点施加竖直向上的拉力FB，直到压力传感器示数为0，此时的细木棒可以看成_____（省力/等臂/费力）杠杆，此过程压力传感器示数与FB的关系图像为图2中的①若将支架从A点移至C点，压力传感器示数与FB的关系图像将变为图2中的________（填数字序号）。【答案】(1)2(2)省力④【详解】（1）设细木棒自重为，均匀木棒的重心在中点处。已知，设，则，木棒重心到点的距离为。压力传感器示数为，即支架对木棒的支持力，根据杠杆平衡条件代入，约去，解得。（2）[1]当压力传感器示数为时，支点为，阻力为木棒自重，阻力臂为；动力为，动力臂为。由于动力臂大于阻力臂，此时木棒为省力杠杆。[2]当支架从点移至点时，（即支点到支撑点的距离减小），设压力传感器示数为，根据杠杆平衡条件初始时（），，因，故初始比①的初始值更大；当时，，与①的终点相同。因此，图像的起点更高，终点不变，对应图2中的④。13．周末，小军在家进行大扫除，如图甲所示，为小军竖直向上施力抬起沙发时的情景。请在图乙中画出小军对沙发施加F1的动力臂l1（O为支点）。【答案】【详解】沿竖直方向反向延长动力，得到动力的作用线；过支点向的作用线作垂线段，标注该垂线段为，并标出垂直符号，据此作图。14．第十六届科技节中“马德堡半球”拔河实验的队员们采用后仰的姿势，如图所示，此时可以将人体看作一个以脚底点为支点的杠杆，请在图中A点画出人受到绳子的力及其力臂。【答案】【详解】绳子对人的拉力作用点在A点，方向沿绳子水平向右，沿该方向画带箭头的线段，标注为F。从O点向F的作用线作垂线，所得垂线段就是力臂，标注为L，并标出垂直符号即可。据此作图。15．如图甲所示是《天工开物》中记载的踏碓（duì）舂米的情景。用脚反复向下踩踏和松开碓后端，就可以舂米。小景通过观察后认为“舂米碓”可看作杠杆模型，为判断它是省力杠杆还是费力杠杆，她开启了杠杆平衡条件的实验研究。(1)小景将杠杆悬挂在铁架台上，静止时如图乙所示，此时杠杆处于________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。她应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置上平衡，其目的是便于测量________。(2)调节杠杆平衡后，小景同学将不同数量的钩码挂在杠杆的两侧，移动钩码的位置使杠杆重新在水平位置平衡，实验数据如下表所示，分析实验数据可得出杠杆的平衡条件是________（用公式表示）。实验次数动力动力臂阻力动力臂12.00.044.00.0221.00.020.50.0434.50.021.50.06(3)如图丙所示，用弹簧测力计拉杠杆的点，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆始终在水平位置平衡，测力计的示数将____________（选填“一直变大”“一直变小”“先变大后变小”“先变小后变大”或“不变”）。(4)如图丁所示是小景同学画的“舂米碓”的示意图，根据实验结论可判断它是一种________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。(5)小景同学发现“舂米碓”在舂米时，把米粒压碎了，为了在舂米时保持米粒的完整，请你提出一条改进措施：______________。(6)小景探究得出杠杆的平衡条件后，利用身边的材料制作了如图戊所示的杆秤，当不挂秤砣且秤盘不放物体时，在点提起提纽，秤杆水平平衡，该杆秤的测量范围为，若想增大该杆秤的测量范围，下列方案可行的是________。（选填字母）A．将提纽向右移 B．将提纽向左移C．增大秤砣质量 D．减小秤砣质量【答案】(1)非平衡右力臂(2)(3)先变小后变大(4)费力(5)减小“舂米碓”的自重或减小“舂米碓”提升的高度（合理即可）(6)BC【分析】根据杠杆的平衡定律进行动态分析，注意探究杠杆平衡条件的实验步骤和数据分析。【详解】（1）如图乙所示，此时杠杆右端上翘，左端下沉，说明杠杆处于非平衡状态，为了便于测量力臂，应将平衡螺母向右调节使杠杆在水平位置上平衡。（2）根据表中实验数据可知，杠杆的平衡条件是（3）杠杆始终在水平位置平衡，则右端力臂和力的乘积不变，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，右端力臂先增加后减小，所以测力计的示数将先变小后变大。（4）如图丁所示，阻力臂比动力臂大，所需动力比阻力大，可判断此杠杆是一种费力杠杆。（5）为了在舂米时保持米粒的完整，应减少碓头对米粒的压强，可以通过减小“舂米碓”的自重或减小“舂米碓”提升的高度来改善。（6）将提纽向左移，可以减少阻力臂，增大动力臂，在秤砣重力不变的情况下，增大该杆秤的测量范围；增大秤砣质量，可以在阻力臂和动力臂不变的情况下，增大该杆秤的测量范围。故选BC。16．在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，同学们提出以下猜想：猜想一：斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关；猜想二：斜面的机械效率可能跟斜面的粗