中考物理总复习：简单机械(提高)知识讲解及答案

中考总复习：简单机械（提升）
【考大纲求】
1、知道杠杆定义及杠杆的五因素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂；
2、会画力臂理解杠杆均衡条件，并能差别本质生活中的省力、费劲及等臂杠杆；
3、理解定滑轮、动滑轮本质，理解滑轮组。

【知识网络】
【考点梳理】
考点一、杠杆
1、杠杆的观点：一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。

杠杆的五因素是：支点、
动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆能够是直的硬棒，如撬棒等；也能够是弯的，如羊角锤。

2、杠杆的五因素
（1）支点（ O）：杠杆绕着转动的点。

（2）动力（ F1）：使杠杆转动的力，必定是其余物体施给杠杆的力。

（3）阻力（ F2）：阻挡杠杆转动的力。

必定是其余物体施给杠杆的力。

（4）动力臂（ L1）：从支点到动力作用线的距离。

（5）阻力臂（ L2）：从支点到阻力作用线的距离。

3、杠杆的均衡条件：
（ 1）杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动，杠杆就处于均衡状态。

（ 2）杠杆的均衡条件是动力×动力臂 =阻力×阻力臂，用公式表示为 F1L 1= F2L 2重点解说：杠杆的均衡不是独自由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来决定的。

4、杠杆分类：
（1）省力杠杆：L 1＞ L 2， F1＜ F2。

这种杠杆的特色是动力臂 L 1大于阻力臂 L 2，均衡时动力 F1小于阻力 F2，即用较小的动力就能够战胜较
大的阻力。

可是本质工作是动力挪动的距离却比阻力挪动的距离大，即要费距离。

如撬起重物的撬
棒，开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等，都属于这一类杠杆。

（2）费劲杠杆：L 1＜ L 2， F1＞ F2。

这种杠杆的特色是动力臂L 1小于阻力臂 L 2，均衡时动力 F1大于阻力 F2，即要用较大的动力才能克
服阻力达成工作，但它的长处是杠杆工作时，动力挪动较小的距离就能使阻力挪动较大的距离。

使工作
方便，也就是省了距离。

如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳，这些杠杆都是费劲杠杆。

（3）等臂杠杆： L 1=L 2， F1=F2。

这种杠杆的动力臂 L 1
等于阻力臂212
L ，均衡时动力 F 等于阻力 F ，工作时既不省力也不费劲，如天平、定滑轮就是等臂杠杆。

考点二、滑轮
1、定滑轮：以以下图甲所示，我们可把一条直径当作杠杆，圆心就是杠杆的支点，所以，定滑轮实质是等臂杠杆。

定滑轮的特色是它的转轴（支点）不随货物上下挪动。

2、动滑轮： 以以下图乙所示，特色是它的转动轴会随物体上下挪动，它
本质 是动力臂为阻力臂 2 倍
的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。

3、定滑轮和动滑轮的作用
使用定滑轮固然不可以省力，但能够改变使劲方向，给工作带来方便。

使用动滑轮能够省力，但要多挪动距离。

4、滑轮组 ：由定滑轮和动滑轮组装起来的，既可省力又能够改变使劲方向，但费距离。

所使劲 F 与物重关系为 F
1
G 物 G 动 （ n 为肩负吊着物体的绳索段数） ，物体高升 h 时，绳索自由端移
n
动的距离为 s ，则 s=nh 。

绳索自由端挪动的速度距离为 v ，则 V 自 =nV 物 。

我们能够在知道或算出滑
轮组肩负重物的绳索段数的状况下组装滑轮组，能够依据“奇动偶定”的原则先确立绳索的一端是挂在动滑轮或定滑轮的钩上，再由里向外按序绕线。

【典型例题】
种类一、杠杆
1、在研究杠杆均衡条件的实验中，假如杠杆右边高左边低，则可将左边的均衡螺母向 使其在水平地点均衡。

以下图，在支点左边 20cm 刻度处挂 3 个重均为 0.5N 的钩码，在支点右边 刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水均匀衡。

要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿
向，此时读数为
N 。

调理， 15cm
方
30
20
10
10
20
30
【思路点拨】（ 1）实验前杠杆右边高左边低，原由是右边的力和力臂乘积小于左边的力和力臂乘积，依据杠杆的均衡条件可知，可将左边的均衡螺母向右调理，减小左边的力和力臂乘积，使杠杆在水平地点
均衡；
（ 2）当把支点到作用点的连线作为动力臂（施力方向与连线垂直）时，动力臂最长、最省力（弹簧测力计示数最小） ；
（ 3）知道阻力、阻力臂和动力臂，利用杠杆的均衡条件求动力。

【答案】 右；竖直（或竖直向下） ；
2
【分析】 杠杆在调理过程中右边高，左边低，可将左边的均衡螺母向右调；在阻力和阻力臂及动力作用
点必定的条件下，力的作用方向与杠杆垂直时，力臂最大，所使劲最小，依据杠杆均衡条件可得
F=2N 。

【总结升华】本题考察研究杠杆均衡条件的实验，要修业平生常重视实验能力的培育，重视自己着手实
验，要学会利用杠杆均衡条件解决简单的本质问题。

贯通融会：
【变式】在研究杠杆均衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主假如为了（）
A．减小摩擦B．使每组数据更正确
C．多次丈量取均匀值减小偏差D．获得多组实验数据概括出物理规律
【答案】 D
2、用一条长2m 的扁担挑物件，前后两头分别挂有300N 和 200N 的箱子。

要使扁担保持水均匀衡，
肩应离扁担前端多远？
【思路点拨】人在担水时以肩为支点，两边水桶形成杠杆的均衡，由均衡的条件可求得答案。

【答案与分析】
要使两边均衡则有：G1L1=G2L2--------①
由题意知： L1+L2=2m--------------②
联立解得： L1=0.8m
【总结升华】扁担是杠杆均衡一典型应用，应明确其原理。

贯通融会：
【变式】以下图一根质地不均匀的木棒横放在地上，重心为O 点，抬起它的左端需要200N，抬起它的右端需要300N ，则（ 1）木棒的OA 段重仍是 OB 段重？（ 2）木棒自己重多少N？
【答案与分析】
由已知 F1＝ 200N ，如图应作用在 A 点 F2＝ 300N，如图应作用在 B 点，设木棒重为 G，作用在 O 点则抬左端
F1· AB ＝G·OB①
抬右端
F2· AB ＝G·OA②
F1OB200N2
由此
F2OA300N3
故 OA＞ OB ，应是 OB 段重
由①、②式， G(OB ＋ OA) ＝ (F1＋ F2)·AB
又 OB＋OA ＝AB
故 G＝F1＋ F2＝ 500N 。

种类二、滑轮
3、以下图，用水平方向的力 F 拉绳索的一端P，使物体 A 以 2m/s 的速度向左匀速运动，此时弹
簧测力计的示数为8N。

不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则物体 A 与水平面的摩擦力及 2 秒内 P 端挪动的距离分别为（）
A． 8N， 4m B．8N，8m C．16N，4m D． 16N， 8m
【思路点拨】要解决本题需要搞清此滑轮的种类，是动滑轮。

动滑轮由两段绳索肩负摩擦力，所以绳端挪动距离是物体挪动距离的 2 倍，绳端拉力是物体与地面摩擦
力的一半。

在本题中还要用到公式s=vt 。

【答案】 D
【分析】物体 A 挪动的距离为： s 物 =v 物 t=2m/s ×2s= 4m，
由图知，这是动滑轮，所以P物=2×4m=8m
P 挪动的距离为 S =2s
物体与地面之间的摩擦力为： f=2F=2×8N=16N。

【总结升华】本题主要考察了动滑轮的特色，与过去不一样的是使用动滑轮不是战胜物体的重力，而是克
服物体与地面之间的摩擦。

但一直要明确一点，使用动滑轮时，绳端挪动距离是物体挪动距离的 2 倍，但绳端的拉力是作用在动滑轮上的拉力的一半。

贯通融会：
【变式】以下图，使劲 F 将重物匀速提起，滑轮重不计，则重物重力G与力 F 的关系是（）
A． F=G B．F=2G C．F= G/2D．没法确立【答案】 B
4、以下图，经过滑轮组用100N的拉力在20s 内将重为240N 的物体匀速提升2m，（不计绳重和摩擦），求：
（ 1）绳索自由端的挪动速度为多大？
（2）动滑轮重力多大？
（3）若重物再增添 120N，要使重物匀速上涨，作用在绳索自由端的拉力起码多大？
【思路点拨】（ 1）由图告知，动滑轮和物体重由 3 股绳索肩负着，故物体挪
动
2m，绳索自由端挪动6m；而后由速度公式求出绳索自由端的速度。

（2）由拉力大小和物体重，由均衡条件求出动滑轮的重。

（3）由物体的重、动滑轮重、由均衡条件能够求出重物增添时拉力的大小。

【答案】作用在绳索自由端的拉力起码 140N。

【分析】（ 1）绳索自由端挪动的距离：s 绳 =nh=3×2m=6m，
绳索自由端挪动的速度：
S6m
v0.3m / s, t20s
答：绳索自由端的挪动速度是0.3m/s 。

（2）物体匀速运动，处于均衡状态，
动滑轮重： G动=nF-G 物=3×100N-240N=60N，
答：动滑轮重力60N。

（3）物体的重力： G′物=G物 +△G=240N+120N=360N，
G动G物60N 360N 绳索自由端的拉力： F
n 140N
3
【总结升华】计算拉力时要考虑到动滑轮自己的重力，弄清物体重由几股绳索肩负是重点。

种类三、知识运用
5、以下图，质量不计的不等臂杠杆两头分别挂上实心铁球A、B 时，恰巧能使杠杆在水平地点平衡。

若将 A 和 B 同时淹没在水中，则杠杆的状态是（）
A．右端下沉B．左端下沉C．仍旧均衡D．不可以判断
【思路点拨】（1）要解决本题，第一要掌握杠杆的均衡条件：F1L1=F2L2
（ 2）同时要掌握阿基米德原理，知道 F 浮 =ρ液 gV 排
【答案】 C
【分析】∵分别挂上实心铁球A、B 时，恰巧能使杠杆在水平地点均衡。

依据杠杆的均衡条件：ρ铁 V A g?OA=ρ铁 V B g?OB，所以V A?OA=V B?OB
若将 A 和 B 同时淹没在水中，则左端 =（ρ铁 V A g- ρ水 V A g）?OA=ρ铁 V A g?OA- ρ水 V A g?OA
右端 =（ρ铁 V B g- ρ水 V B g）?OB=ρ铁 V B g?OB- ρ水 V B g?OB
又 G A?OA=G B?OB，所以ρ水 V A g?OA=ρ水 V B g?OB，
所以ρ铁 V A g?OA- ρ水 V A g?OA=ρ铁 V B g?OB- ρ水 V B g?OB
所以杠杆仍旧均衡。

【总结升华】本题主要经过判断杠杆的均衡状况，考察了对杠杆均衡条件的应用和阿基米德原理的应用，第一要掌握杠杆的均衡条件和浮力的计算公式，分别计算出杠杆两头力和力臂的乘积，依据乘积的大小
关系判断杠杆的均衡状况。

贯通融会：
【变式】等臂杠杆的两头各悬挂一个质量相等的实心铜球和铁球，杠杆保持均衡，以下图。

若将两球
同时没入水中，杠杆将（ρ铜 >ρ铁）
A. 仍保持均衡
B. 挂铁球的一端降落
C. 挂铜球的一端降落
D. 没法确立
【答案】 C
6、杆秤是称量物体质量的工具，因为存在很多缺点不利于公正交易，我国经贸部门已明令严禁在
商品交易中使用杆秤，假如物体的本质质量为M ，杆秤测得的质量为m，杆秤重 G，秤砣重 G0，杆秤头、尾铜皮的质量分别为m1， m2。

以下图，试用杠杆原理剖析以下状况中M 与 m 的大小关系。

（1）断尾秤（尾部被截短）；
（2）挖掉秤砣中的配重铅块；
（3）用大秤砣 G0′替代小秤砣 G0；
（4）减小刻度间距。

【思路点拨】第一明确变化的是什么，而后依据杠杆均衡条件进行剖析，要注意题目隐含的条件：所测
物体的重力和力臂不变。

【答案与分析】
（1）断尾秤：尾部 m2被去掉，杆秤重量变轻，要使杆秤均衡，只有增大秤砣与转轴的间距（秤砣向
右移）进而使示重 m增大， m>M；
（2）秤砣中的配重铅块被挖掉后，秤砣变轻，要使杆秤均衡，只有秤砣向右移，即示重m 增大，
m>M；
（3）用大秤砣G0′替代小秤砣G0后，为使杆秤均衡只好将秤砣左移，则示重m减小， m<M；
（4）减小刻度间距后，会使示重m增大， m>M。

【总结升华】杆秤上能自由挪动秤砣的地点，秤砣右移，使其力臂加长，增添秤杆顺时针转动的作用，
示重加大；反之秤砣左移，示重变小。

贯通融会：
【变式】密度秤是一种丈量液体密度的仪器，外形跟杆秤差不多，丈量时，只需把 B 端的铁块淹没在
待测液体中，挪动提纽右边的秤砣，即可在秤杆上直接读出液体密度，以下说法错误的选项是（秤砣放在A 处时，铁块在空气中，秤恰巧均衡）（）
A 、密度秤的零点在 A 点
B、秤杆上较大的刻度在较小刻度左边
C、密度秤的刻度都在 A 点的右边
【答案与分析】
在空气中，秤砣放在 A 点秤杆恰巧均衡，那么G 铁 OB=G 砣 OA ，或许OA G铁
OB ，（以下图）G砣
浸在待测液体中时，设砣挂在A' 点均衡，则（ G 铁 -ρgV排）OB=G 砣 OA' ，则OA G铁
gV
排OB，
G砣
比较 OA 和 OA ′，有 OA ′ <OA ，故 A ′点在 A 点左边，所以零刻度在 A ，全部刻度都在 A 点左边，选项 A 是对的。

自然，待测密度越大，OA ′比 OA 小得越多，即在左边离 A 点更远处。

所以选项 B 也是对的，选项 C 错。

7、如图是小刚设计的一个经过简单机械自动拉开开关的装置表示图。

该装置主要由
滑轮组、配重C、 D 以及杠杆AB构成，配重 C 经过细绳
与动滑轮相连，配重C、 D 分别经过支架固连在杠杆AB
两头，支架与杠杆垂直。

杠杆的 B 端放在水平台面上，
杠杆能够绕支点Ｏ在竖直平面内逆时针转动，开关被拉
开前，杠杆在水平地点均衡。

已知动滑轮P 的质量 m P为
0.2kg ，OA:OB＝ 3:1 ，配重 D的质量 m D为 1.5kg, 作用在 D 上的
竖直向下的压力 F 为 75N，恰巧拉开开关所需的拉力T 为 6Ｎ。

杠杆、支架和细绳的质量均忽视不计，滑轮与轴的摩擦、杠杆与
轴的摩擦均忽视不计，ｇ取 10N/kg 。

求：配重 C 的质量 m C等于多少千克，开关恰巧能被拉开？
【思路点拨】以杠杆为研究对象，因为杠杆均衡，依据杠杆的均衡条件得出两边受力的大小关系；
左边受力依据动滑轮的特色和同向来线上力的合成求得；
右边受力依据同向来线上同方向力的合成求得；
最后依据两边受力大小关系求配重 C 的质量 m C。

【答案与分析】
【总结升华】这是北京中考物理的一个压轴题，题目难度较大，需要综合剖析。