中考物理一轮专题复习--第十五讲简单机械..

（十五）——简单机械（附答案）一．考点扫描◎知识结构简单机械⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧杠杆⎩⎪⎨⎪⎧定义平衡条件分类滑轮⎩⎪⎨⎪⎧定滑轮⎩⎪⎨⎪⎧ 实质特点动滑轮⎩⎪⎨⎪⎧ 实质特点滑轮组⎩⎪⎨⎪⎧ 省力情况绕制方法轮轴和斜面考点一 杠杆1．在力的作用下，能绕着________转动的硬棒叫杠杆．力臂是_____到___________的距离，而不是支点到力的作用点的距离．2．杠杆处于_____状态或__________状态，称为杠杆平衡．杠杆平衡条件为： __________ ，即 。

3．杠杆的分类：(1)省力杠杆：动力臂_____阻力臂，特点是_____但_______。

如：撬棒，起子． (2)费力杠杆：动力臂_____阻力臂，特点是_____但_______。

如：船桨，镊子． (3)等臂杠杆：动力臂_____阻力臂，特点是既不省力也不费力．如：天平． 4．力臂的画法：要正确画出杠杆上各力的力臂，明确力臂的概念是关键．画法可按以下几步完成： (1)首先在杠杆的示意图上，确定支点O.(2)画出动力作用线和阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长． (3)过支点向力的作用线作垂线即从支点到力的作用线的距离就是力臂． 考点二 滑轮5．定滑轮的实质是____杠杆，特点是不能_____，但能改变_________。

6．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂_____的杠杆，特点是能_________，但不能_____________ ，费_____的距离．7．使用滑轮组时，物体和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的__________，即_________________；绳子移动的距离就是物体上升高度的几倍，即s ＝ ____。

温馨提示确定承担物重绳子的股数n 的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线,将它们分开!有几段绳子绕在动滑,股数就是.8．拧螺丝钉的螺丝刀是一个轮轴，手把部分相当于_____，螺丝钉部分相当于_____。

利用斜面可以省力，斜面坡度越_____ ，越省力．二．经典例题例1. （2011·北京）如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是()解析：撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂均大于阻力臂，是省力杠杆，而食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，因此D选择项正确．答案：D例2. （2011·聊城）请在图中画出力F的力臂和物体所受重力的示意图．解析：从支点O到力F的作用线作垂线，支点O到垂足之间的距离就是力F的力臂；作重力的示意图时，作用点作用在重心，方向竖直向下．答案：例3. （2010·兰州)如下图所示，将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠杆的两端，杠杆处于平衡状态．若将两个物体G1、G2同时浸没在水中，则()A．杠杆仍能保持平衡B．杠杆不能平衡，A端下沉C．杠杆不能平衡，B端下沉D．无法确定杠杆的状态解析：杠杆此时处于平衡状态，根据平衡条件有G1l1＝G2l2，由图知l1＞l2.因为G1和G2体积相等，所以受到的浮力有F1＝F2，杠杆减小的力和力臂的乘积左边为F1l1，右边为F2l2，则G1l1－F1l1＜G2l2－F2l2，所以杠杆不平衡，B端下沉，故选C.答案：C例4. (2010·南昌)如图所示，在竖直向上大小为10 N的力F的作用下，重物A 沿竖直方向匀速上升．已知物体A 上升的速度为0.2 m/s ，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )A ．20 N 0.4 m/sB ．20 N 0.1 m/sC ．5 N 0.4 m/sD ．5 N 0.1 m/s解析：滑轮在拉力作用下，随重物一起上升，说明该滑轮为动滑轮，根据动滑轮的特点有：F ＝2G A ，则G A ＝F 2＝10 N 2＝5 N ，v 滑＝12v A ＝12×0.2 m/s ＝0.1 m/s ，故选D.答案：D三．课堂练习1. 如图所示是生活中的几种工具，其中属于省力杠杆的是( )2. 如图所示，轻质杠杆两端悬挂同种材料制成的大小不同的金属球，杠杆平衡，把它们同时浸没在水中，杠杆仍然平衡，则( )A ．两球都是实心的B ．大球实心，小球空心C ．大球空心，小球实心D ．两球都空心，且空心部分体积相同3. 下图中，为使杠杆OA 保持静止，画出在A 点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2.4. （2010·南昌）如图所示，在竖直向上大小为10 N 的力F 的作用 下，重物A 沿竖直方向匀速上升．已知物体A 上升的速度为0.2 m/s ，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )A ．20 N 0.4 m/sB ．20 N 0.1 m/sC ．5 N 0.4 m/sD ．5 N 0.1 m/s5. 如图所示，把重20 N 的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的示数为 12 N ，若不计摩擦，则拉力F 和动滑轮的重力分别是( )A．10 N 4 N B．12 N 24 N C．12 N 4 N D．24 N 12 N6.（2010·临沂）下列说法正确的是( )A．杠杆一定能够省力 B．定滑轮既能省力又能改变力的方向C．动滑轮既能省力又能改变力的方向 D．滑轮组既能省力又能改变力的方向7. （2011·武汉）工人们为了搬运一台笨重的机器，设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面)，其中最省力的方案是( )8. 如图所示，物体A重200 N，物体B重50 N，此时物体B匀速下降，若不计动滑轮和绳重及绳子与滑轮的摩擦，则物体A所受水平面的摩擦力为( )A．50 N B．25 N C．200 N D．100 N9. 如下图所示的滑轮组提升物体，已知物体重200 N，物体匀速上升1 m，不计滑轮组重及摩擦，则( )A．拉力为80 N B．拉力为40 N C．绳的自由端拉出4 m D．绳子自由端拉出1 m10. （2011·烟台）如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为60 N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是________．保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将________(填“变大”“变小”或“不变”)．四．专题训练一、选择题1．(2011·温州)如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升．下列滑轮属于动滑轮的是()A．甲B．乙C．丙D．丁2．(2011·济宁)下列工具按下图所示使用时，属于费力杠杆的是()3．(2010中考变式题)如下图所示，在用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时，拉力分别为F甲、F 乙、F丙、F丁，比较它们的大小(不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦)，正确的是()A．F甲＞F乙B．F乙＝F丙C．F丙＜F丁D．一样大4．(2011·桂林)在日常生活中，用10 N的拉力不能提起重15 N的物体的简单机械是()A．一个定滑轮B．一个动滑轮C．杠杆D．斜面5．(2010中考变式题)如图所示，某同学用重力为10 N的动滑轮匀速提升重为50 N的物体．不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是()A．20 N B．25 N C．30 N D．35 N6．(2012中考预测题)学校国旗的旗杆上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，正确的是()A．这是一个动滑轮，可省力B．这是一个定滑轮，可省力C．这是一个动滑轮，可改变力的方向D．这是一个定滑轮，可改变力的方向7．(2012中考预测题)下列关于简单机械的理解，正确的是()A．吃饭时，筷子是个省力杠杆B．滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关C．使用杠杆，就是为了省力D．使用定滑轮不省力，但可以省距离8．(2011·江西)三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是()A．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离B．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离9．(2012中考预测题)如图所示，动滑轮重0.5 N，物体重3.5 N，当OA＝2OB时，为使轻质杠杆保持水平平衡，在A端所加的力应为(不计摩擦)()A．4 N B．2 N C．1 N D．0.5 N10．(2012中考预测题)如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中()A．变大B．变小C．不变D．先变大后变小11．(2012中考预测题)如图所示，每个动滑轮的重均为20 N，横杆重不计，滑轮和轴之间的摩擦不考虑，现用此滑轮组匀速提重G＝760 N的物体，那么需要施加的动力F是()A．200 N B．180 N C．190 N D．170 N12. (2010·黄冈)如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是()13. (2012中考预测题)如下图所示，不属于轮轴的是()14. ．(2012中考预测题)如图所示，杠杆挂上砝码恰好平衡，每个砝码质量相同．在下列各种情况下杠杆还能保持平衡的是()A．左右砝码各向支点移一格 B．左右砝码各减少一个C．左右砝码各减少一半 D．左右砝码各增加15. (2010中考变式题)如上图所示，杠杆AOB的A端挂重为G A的物体，B端挂重为G B的物体，杠杆平衡时AO处于水平位置，若AO＝BO，杠杆自重不计，则G A和GB的大小关系是()A．G A＞G B B．G A＝G B C．G A＜G B D．无法比较二、填空题16．(2011·新疆)某同学骑车在水平路面行进，当自行车两个脚踏板转到________位置时，用力最小，这是因为这个位置的________最大．17. (2010中考变式题)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个________(填“省”或“费”)力杠杆；若箱和物品共重100 N，动力臂是阻力臂的5倍，则抬起拉杆的力至少为________N.18．(2010中考变式题)在探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可将左侧的平衡螺母向__________调节，使其在水平位置平衡．如图所示，在支点左侧20 cm刻度处挂3个重均为0.5 N的钩码，在支点右侧15 cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡．要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿__________方向，此时读数为__________N.19．(2011·兰州)如图所示，质量为60 kg的人，站在质量为30 kg的吊篮内，他至少用________N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止．(g取10 N/kg)20．(2011·株洲)如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，取下晒干的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能．图中动滑轮有________个，此装置________(填“能”或“不能”)改变动力的方向．21．(2010中考变式题)如图所示，AOB为一机械设备的简化示意图，我们可以把它看成杠杆(自重不计)，已知AO＝2OB.固定O点，使OB处于水平位置，此时B端挂一重为40 N的物体，要使杠杆不发生转动，至少需在A端施加F＝________N的力，在图上画出此时力F的方向．22. (2010中考变式题)如图所示，物体做匀速直线运动，拉力F＝60 N，则物体受到的摩擦力是________N.23.(202中考预测题)建筑工地上常用如右图所示的装置搬运建筑材料，使用的滑轮组由A、B、C、D四个滑轮组成，其中属于定滑轮的有________，属于动滑轮的有________(填字母)，如果滑车和建材共重900 N，每个滑轮重120 N，不计绳重及摩擦，匀速提起滑车所用的拉力F＝________N.三、作图实验题24. (2010中考变式题)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶，请在图中画出滑轮组绳子的绕法．25. ．(2010·扬州)在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______调节，小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是________________、________________.(2)如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码______个．(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)，其原因是_______________________________．(1)写出分析处理实验数据的具体过程及验证的结果．(2)杠杆在生活中有很多应用．如图所示，现欲使静止的跷跷板发生转动，可采取的做法是________，并说出能驱使跷跷板发生转动的条件______________________________________．四、推证题27．(2010中考变式题)定滑轮在使用时相当于一个杠杆．如图所示，某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G.(1)请在图中标出这个“杠杆”的支点O，画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂(保留作图痕迹)；(2)若不计摩擦、滑轮重和绳重，请用杠杆平衡条件推证：F＝G.附：1. 《课堂练习》参考答案1.答案：B2.答案：A3. 答案：4.答案：D5.答案：C6.答案：D7.答案：D8.答案：B9.答案：C10. 答案：30 N 不变2．《专题训练》参考答案一、选择题1．解析：动滑轮的特点是在转动的过程中，还随物体一起运动，参与了两个运动，从升降晾衣架的结构上看，与横梁固定的两个滑轮为动滑轮．答案：D2．解析：根据费力杠杆和省力杠杆的判断标准知：主要是比较它们力臂的关系．由题知镊子的支点在顶端，阻力在另一端，动力作用点在中间，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆．答案：C3．解析：甲和丁是动滑轮，甲的拉力方向沿水平向左，能省一半的力，丁的拉力不沿水平方向，不能省一半的力，所以F 甲＜F 丁＜f ；而乙和丙是定滑轮，定滑轮不能省力但可以改变拉力的方向，使用定滑轮时无论拉力朝哪个方向，力的大小都相同，故F 乙＝F 丙＝f ，故四个拉力的关系是：F 甲＜F 丁＜F 乙＝F 丙，只有B 选项符合题意．答案：B4．解析：使用定滑轮不能省力．所以使用它用10 N 的拉力不能提起重15 N 的物体，其他三种机械在合理使用时都可以省力，故选A.答案：A5．解析：在不计摩擦的情况下，用动滑轮竖直提起重物时，所用拉力为物体和动滑轮总重的一半，在本题中所用的拉力不是竖直的，因此拉力会变大，故选D.答案：D6． 解析：旗杆顶端是一个定滑轮，利用它来改变力的方向，从而在升旗时往下拉动绳子，旗子就能上升． 答案：D7．解析：筷子是一个费力杠杆，使用时可以省距离，故A 错；动滑轮重力越大，滑轮组的机械效率越低，B 项正确；使用机械有时为了省力，有时为了省距离，故C 错；使用定滑轮既不省力，也不省距离，故D 错．本题应选B.答案：B8．解析：胖和尚挑水时，将挑水的扁担看做一个杠杆，其支点是扁担与肩的接触点，水桶B 向下沉，说明水桶B 对扁担的拉力与其力臂的乘积大于水桶A 对扁担的拉力与其力臂的乘积，要保持水平平衡，由于桶和水的重力不变，对扁担的拉力不变，故要减小桶到肩膀的距离，因此需将支点后移或将水桶B 前移，即胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离或将后面水桶B 往前移动一点距离，即选项A 与选项B 正确；丙图中两个和尚抬水时，将小和尚的肩膀与扁担的接触点作为支点，桶和水的重力为阻力且不变，小和尚为减轻瘦和尚的负担，即减小对瘦和尚肩膀的压力，需要增大瘦和尚的力臂或减小阻力臂，即让瘦和尚往前移动一点距离或将水桶往后移动一点距离，故选项C 正确、选项D 错 误．答案：D9．解析：这是一个组合机械，使用动滑轮能省一半力，所以B 点的拉力F B ＝12(G ＋G 动)＝12×(3.5 N ＋0.5 N)＝2 N ；杠杆的动力臂是阻力臂的2倍，所以作用在A 点的力F ＝12F B ＝12×2 N ＝1 N.答案：C10．解析：在杠杆移动过程中，阻力等于G ，方向始终是竖直向下，阻力臂逐渐变大，动力F 始终与OA 垂直，所以其力臂就是OA ，大小不变，整个过程中杠杆处于平衡状态，FOA ＝ Gl ，因l 变大所以F 变大，故选A.答案：A11．解析：题目中“每个滑轮的重均为20 N ”，在此滑轮组中，只有两个为动滑轮，定滑轮重不用考虑，物重和两个动滑轮重由4股绳子所承担，则4F ＝G ＋G 动＝760 N ＋20 N ×2＝800 N ，则F ＝200 N.答案：A12. 解析：图A中斜面高是斜面长的一半，所用拉力为物体重的一半；图B中物体的重由3段绳子承担，所用拉力为物体重的三分之一；图C中外力作用在动滑轮的轴上，所用拉力为物体重的2倍；图D中杠杆的动力臂是阻力臂的4倍，所用拉力为物体重的四分之一，可见D正确．答案：D13. 解析：根据轮轴的定义，A、B、C属于轮轴，D是杠杆．答案：D14. 解析：判断杠杆是否平衡，要看两侧力和力臂的乘积是否相等，A项的做法会使左侧下降；B项的做法会使右侧下降；D项做法会使左侧下降；只有C项的做法两侧力和力臂的乘积仍相等，杠杆平衡，故应选C.答案：C15. 解析：杠杆处于平衡状态：所以G A l A＝G B l B，G A的力臂为OA，G B的力臂小于OB，则G A OA＜G B OB，因为OA＝OB，所以G A＜G B，故选C.答案：C二、填空题16．解析：脚踏板可以看作是一个杠杆，因脚向下用力，当自行车的两个脚踏板转到水平位置时，动力臂最大，所以此时所用的动力最小．答案：水平动力臂17. 答案：省2018．解析：杠杆平衡调节与天平调节相同，“哪端高平衡螺母向哪端调”，根据题意知应向右调；要使弹簧测力计的示数最小，其力臂应大，则应沿竖直方向，向下拉．答案：右竖直方向 219．解析：如图所示，设人拉绳子所用的力为F，由图知F1＝F，对下面滑轮进行受力分析，滑轮受向上的拉力F2，向下的拉力F、F1，由于滑轮组处于静止状态，则F2＝F＋F1＝2F，由图知F3＝F2＝2F，因此人和吊篮受到的向上的拉力为4F，由于人和吊篮在空中保持静止，人和吊篮受到向下的重力与绳对人和吊篮的拉力是一对平衡力，重力大小为G＝mg＝(60 kg＋30 kg)×10 N/kg＝900 N，拉力为4F，依据平衡条件可知4F＝900 N，则F＝225 N.答案：22520．解析：从题图示装置可以看出，固定不动的滑轮，即定滑轮是在天花板上的两个，而在上下可移动的杆上的两个滑轮为动滑轮，由于向下用力时，杆能向上移动，所以此装置能够改变动力的方向．答案：2能21．解析：根据杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2，阻力和阻力臂乘积一定，要使F1最小，则应使l1最大．动力作用在A点，且与OA垂直时以OA为力臂时最小．答案：2022. 解析：由图可知，和动滑轮相连的绳子有3段，因此动滑轮对物体的拉力F′＝3F＝3×60 N＝180 N，物体做匀速直线运动，所以摩擦力f＝F′＝180 N.答案：18023.解析：B、C、D三个滑轮在移动物体时不随物体移动是定滑轮，滑轮A随物体一起移动是动滑轮．由图知滑轮组绳子股数为3，3F＝G物＋G动＝900 N＋120 N＝1 020 N, 则F＝340 N.答案：B、C、D A340三、作图实验题24. 解析：和一个动滑轮相连的绳子最多有三段，人站在地上把物体提起来，要求绳子的自由端与定滑轮相连，这样才能改变力的方向，绳子的绕法如图所示．答案：如图所示：25. 答案：(1)左消除杠杆的重力对实验的影响(使杠杆的重力的力臂为0)便于测量力臂(2)3(3)变大该力的力臂变短了(此时的力臂不是OC了)26．解析：在验证杠杆的平衡条件时，要计算出每一次的动力×动力臂与阻力×阻力臂，进行比较；由图可知，此时甲对杠杆的力与力臂的乘积等于乙对杠杆的力与力臂的乘积，要使杠杆发生转动，则需要减小甲对杠杆力与力臂的乘积，或增大乙对杠杆力与力臂的乘积，或两者同时进行，使杠杆转动的条件是力与力臂的乘积的大小不相等．答案：(1)过程：分别计算出动力×动力臂(或F1 L1)，分别计算出阻力×阻力臂(或F2L2)第一组 1 N×15 cm＝15 N·cm 1.5 N×10 cm＝15 N·cm第二组 2 N×25 cm＝50 N·cm 2.5 N×20 cm＝50 N·cm第三组 3 N×20 cm＝60 N·cm 4 N×15 cm＝60 N·cm经过比较每一组的动力和动力臂乘积与阻力和阻力臂乘积都相等验证的结果：经验证可得出杠杆平衡时满足：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1L1＝F2L2)(2)做法：甲不动，乙向远离支点的方向移动(或乙不动，甲向靠近支点方向移动)条件：使跷跷板顺时针或逆时针方向转动的力和力臂的乘积不相等(或动力×动力臂≠阻力×阻力臂或F1L1≠F2L2)四、推证题27．答案：(1)如图(2)由几何知识知：l1＝l2＝R(R为滑轮半径) 根据平衡条件：F1l1＝F2l2即Fl1＝Gl2得F＝G。