人教版八年級物理下冊同步精品講義12.4第十二章簡單機械復(fù)習(xí)總結(jié)同步練習(xí)(學(xué)生版+解析)

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課時12.4 第十二章 簡單機械復(fù)習(xí)總結(jié)（幫課堂）（原卷版） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.理解：杠桿的平衡條件及其杠桿的應(yīng)用；定滑輪、動滑輪和滑輪組的工作特點；什么是有用功、額外功和總功；機械效率的概念； 2.會：認識杠桿；畫杠桿的示意圖（動力與動力臂、阻力與阻力臂）；認識定滑輪、動滑輪和滑輪組；進行有關(guān)滑輪計算；進行有關(guān)機械效率的計算； 3.掌握：通過實驗探究理解滑輪中力與距離特點； 4.了解：生活中常見功率值；能量和動能的概念；影響彈性勢能大小的因素；機械能守恒定律； 5.能：從常見的工具中與簡單機械中識別出杠桿；利用杠桿平衡條件進行簡單計算；分析滑輪的應(yīng)用實例；通過測量滑輪組機械效率加強對機械效率的理解。 【知識導(dǎo)圖】 【專題復(fù)習(xí)】 專題一：杠桿及其分類 ※專題概述 1.杠桿 （1）定義：在物理學(xué)中，將在力的作用下可繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱為杠桿； （2）杠桿五要素：支點、動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2。 2.杠桿分類 （1）省力杠桿：，如鍘刀等； （2）費力杠桿：，如鑷子等； （3）等臂杠桿：，如托盤天平。 典例一如圖所示工具中，屬于費力杠桿的是（　?。?。 A．鑷子 B．瓶起子 C．天平 D．鉗子 典例二如圖廚房用具中，屬于省力杠桿的是（ ）。 A. 食品夾 B. 碗夾 C. 筷子 D. 開瓶器 專題二：簡單機械作圖 ※專題概述 1.關(guān)于杠桿作圖 （1）杠桿力臂作圖“四步法”： （2）求最小動力的技巧 ①動力作用點要選在杠桿上距支點最遠處； ②連接動力作用點和支點(用實線)； ③以動力作用點為垂足，作動力作用點與支點連線的垂線段； ④根據(jù)動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反確定動力的方向。 （3）力臂作圖規(guī)范 ①作圖必須用直尺，所作線要直； ②在作力或力臂時，要畫出垂足直角符號； ③力臂用實線，并在兩端加箭頭表示，旁邊需標(biāo)上字母。 2.關(guān)于滑輪組的繞繩方法 (1)確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)，在不計動滑輪重、繩重和摩擦?xí)r， ，。 (2)確定繩子固定端位置：滑輪組繞繩，遵循“奇動偶定”原則。 ①當(dāng)n為奇數(shù)時，繩子的起始端應(yīng)先固定在動滑輪上，然后依次繞過滑輪； ②當(dāng)n為偶數(shù)時，繩子的起始端應(yīng)先固定在定滑輪上，然后依次繞過滑輪。 典例一如圖，輕質(zhì)杠桿平衡，請作出動力F1的力臂l1和杠桿所受阻力F2的示意圖。 典例二用一根鋼棒撬動地面上的一塊大石頭，如圖所示，請你在圖中作出最省力時的動力方向F并標(biāo)出相應(yīng)支點O的位置。 典例三如圖所示，一輛汽車不慎陷入泥坑難以脫困，司機找來了兩個滑輪和一根足夠長的繩子，請你用筆代替繩子在圖中畫出最省力的繞法拉動車輛。 典例四如圖所示，畫出滑輪組提起重物最省力時繩子的繞法。（______） 專題三：杠桿平衡條件及應(yīng)用 ※專題概述 運用杠桿的平衡條件進行計算時，要從復(fù)雜的機械裝置中抽象出杠桿模型，明確五個要素，再將題中條件代入杠桿平衡條件的數(shù)學(xué)表達式，進行求解.常見的題型有三種： (1)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知其中的三個量，求另一個量，可以用F?l? = F?l?進行求解。 (2)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知兩個力臂的比值和其中的一個力，求另一個力，可以用進行求解。 (3)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知兩個力和兩個力臂之和l，求支點的位置，可以用(l-l? )表示l?,用F?l? = F?(l-l?)進行求解。 典例一如圖所示，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的輕質(zhì)杠桿AOB，AB＝4OA，物體C重240N，底面積為200cm2，在杠桿A端與物體的上端中點用一根輕質(zhì)硬棒連接，當(dāng)在B端用120N的動力F豎直向上拉時，杠桿AOB在水平位置平衡，該杠桿為 　 　杠桿（選填“省力”、“等臂”或“費力”），此時物體C對水平地面的壓強是 　 　Pa。 典例二如圖所示，將質(zhì)量為6kg，邊長為0.1m的正方體合金塊，用細線掛在輕質(zhì)杠桿A點處，在B點施加與杠桿垂直的力F1時，杠桿在水平位置平衡，其中OB＝3OA（g取10N/kg）求： （1）合金塊的重力； （2）合金塊的密度； （3）拉力F1的大小。 專題四：簡單機械綜合考查 ※專題概述 杠桿與滑輪是常見的簡單機械，使用杠桿時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。 使用定滑輪不省力，使用一個動滑輪可以省一半的力；使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子承擔(dān)物重，提起物體所用的力就是物體重力的幾分之一。 典例一某建設(shè)工地，有一“塔吊”正在準備起吊一底面積為0.8m2、質(zhì)量為2400kg的圓柱形重物；如圖所示，A為塔吊的配重，OB為塔吊的起重臂，C為能在起重臂上移動的載重小車，載重小車下掛有滑輪組，OB＝25m。當(dāng)載重小車在B點時，能安全起吊重物的最大質(zhì)量是1200kg。現(xiàn)在載重小車從距離O點為10m的載重臂上，準備起吊該圓柱形重物（不計掛鉤、滑輪組和鋼絲繩重及摩擦．g＝10N/kg）問： （1）起吊后，當(dāng)重物勻速上升時，載重小車下每段鋼絲繩的拉力為多大？ （2）如果將重物勻速提升20m，則拉力做功多少？ （3）塔吊將重物從起吊點提升20m后，載重小車最多能向B點方向再平移多少米，才能保證安全工作？ 典例二學(xué)校旁老舊小區(qū)正在改造施工。工人用如圖所示的裝置將質(zhì)量為120的建筑材料勻速提升了6m，用時10s。在此過程中，電動機對繩子的拉力為F，滑輪組的機械效率為80%，g取10，求： （1）滑輪組做的有用功；（________） （2）拉力F的大??；（________） （3）根據(jù)已知條件，以下物理量：①滑輪組做的額外功，②拉力F的功率，③動滑輪的重力，能求出的有___________（填寫番號）。 典例三如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個斜面。他通過這個斜面，用F=600N的力，把一個大木廂從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N。求： （1）小張推木箱做了多少功? （2）這個過程中，斜面的機械效率是多少?（結(jié)果保留一位小數(shù)） 專題五：實驗專題 ※專題概述 1.探究杠桿的平衡條件 關(guān)于探究杠桿平衡條件的實驗，應(yīng)注意以下幾點： (1)調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡，可以使杠桿的重心與支點重合，避免杠桿的重力對平衡產(chǎn)生影響，同時也便于直接從杠桿上測出力臂的大??； (2)調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡的原則是“左低右調(diào)、右低左調(diào)”，如杠桿右端下沉，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母； (3)調(diào)節(jié)平衡后，實驗過程中不能再通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿再次平衡； (4)探究時，要改變鉤碼的數(shù)量或改變懸掛鉤碼的位置進行多次實驗，以避免實驗數(shù)據(jù)的偶然性，從而得出具有普遍性的結(jié)論。 2.測量滑輪組的機械效率 典例一在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，每個鉤碼質(zhì)量都相等。 （1）如圖甲所示，杠桿在此位置靜止，這時杠桿 　 ?。ㄟx填“平衡”或“不平衡”）。 （2）調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，是為了便于測量 　 　。 （3）如圖乙所示，若在A位置掛兩個鉤碼，現(xiàn)有三個鉤碼，需掛在杠桿O點右側(cè)第 　 　格的位置，使杠桿再次在水平位置平衡。 （4）實驗時，多次換用不同數(shù)量的鉤碼，并改變鉤碼在杠桿上的位置，重復(fù)實驗。這樣做的目的是 　 　。 （5）如圖丙所示，用彈簧測力計在B位置向下拉杠桿，保持杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計由圖中a位置移至b位置時，其示數(shù) 　 ?。ㄟx填“變大”“不變”或“變小”）。 典例二生活和生產(chǎn)中，提高機械效率有著重要的意義。 （1）為了探究影響機械效率的因素，小輝選取了大小相同的滑輪，利用圖甲和圖乙裝置進行實驗，并把數(shù)據(jù)記錄在下表中。 ①比較1和2兩次實驗發(fā)現(xiàn)：在所用滑輪組一定時，提升的鉤碼___________，機械效率越高。 ②比較___________兩次實驗發(fā)現(xiàn)：在所用滑輪組一定時，機械效率與提升鉤碼的高度無關(guān)。 ③第5次實驗是利用圖___________的裝置完成的。 ④利用圖甲的裝置，把重6N的物體用2.5N的拉力勻速拉起，滑輪組的機械效率為___________?？梢娙绻麤]有刻度尺，只有測力計，也可以測量出滑輪組的機械效率。 （2）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功：進一步推理得出：假如沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械都不省功。你所學(xué)物理知識中運用了這種研究方法得出的物理規(guī)律是___________。 專題六：功、功率、機械效率的綜合計算 ※專題概述 典例一汽車通過如圖所示裝置將物體從10 m深的井底勻速拉至井口用了40 s。已知物重為2.8×103N，其底面積為400cm2，汽車重2×104N，若繩重以及繩和滑輪間的摩擦不計，汽車與地面間的阻力為車重的0.05倍且不變，勻速提升物體時汽車對繩子的拉力為1.6×103N。求： （1）提升物體過程中滑輪組的機械效率。 （2）提升物體過程中汽車的牽引力。 （3）當(dāng)汽車對繩子的拉力為800N時，物體對地面的壓強。 典例二如圖所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重為1000N的物體從斜面底部勻速推到頂部（不計物體本身大小）。已知斜面長L=5m，高h=2m。 （1）若該過程中斜面的效率為80%，求此時物體受到的摩擦力； （2）若斜面光滑沒有摩擦，請分析推理說明隨著斜面傾斜角度的增大，推力F的變化情況。 典例三如圖甲所示，是某打撈船所用起重裝置的示意圖。在某次打撈作業(yè)中，物體在不可伸長的輕繩作用下，從水底以0.5m/s的速度豎直向上勻速運動至離開水面高度3m的位置，此打撈過程中物體受到輕繩的拉力F隨時間變化的圖象如圖乙所示，物體離開水面后勻速上升3m的過程中，與電動機連接的繩子所受的拉力為 ．已知水的密度為 ，取g＝10N/kg。不計水和空氣的阻力。求： 甲： 乙： （1）物體的體積及浸沒在水中所受的浮力。 （2）物體的質(zhì)量和密度。 （3）水底的深度及水對水底的壓強。 （4）物體離開水面后勻速上升3m的過程中，滑輪組的機械效率（結(jié)果保留一位小數(shù)）。 典例四如圖所示，工人用斜面向上、大小為500N的推力，將重800N的貨物從A點勻速推至B點；再用100N的水平推力使其沿水平臺面勻速運動5s，到達C點。已知AB長3m，BC長1.2m，距地面高1.5m。試問： （1）利用斜面搬運貨物主要是為了 ； （2）貨物在水平面上運動的速度為多少？ （3）水平推力做功的功率為多少？ （4）斜面的機械效率為多少？ 【真題演練】 一、選擇題 1. （2022·株洲）如圖為運動員手持鉛球（圖中未畫出）時的情景。此時，手臂受力時可簡化為橈骨在肱二頭肌的牽引下繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的模型。關(guān)于這個物理模型，下列選項正確的是（ ）。 A. l1、l2分別表示F1和F2的力臂； B. l1、l2分別表示F1和F2的力臂； C. 手臂是個省力杠桿； D. 手臂是個費力杠桿 2. （2022·湘潭）如圖所示，一均勻杠桿可以繞中點O自由轉(zhuǎn)動，杠桿上垂直粘有A、B兩根粗細相同的蠟燭且剛好在水平位置平衡，兩蠟燭所處位置到O點的水平距離lAO＝2lBO，現(xiàn)同時點燃蠟燭，經(jīng)時間t，它們減少了相等的質(zhì)量，下列說法正確的是（ ）。 A. 點燃前A、B蠟燭重力之比1∶2； B. 經(jīng)時間t，杠桿右端下沉； C. 經(jīng)時間t，杠桿左端下沉； D. 經(jīng)時間t，杠桿繼續(xù)保持水平平衡 3. （2022·撫順、葫蘆島）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）。 A. 滑輪組的機械效率為50%； B. 動滑輪重為100N； C. 繩子自由端拉力的功率為20W； D. 增大物重機械效率不變 4. （2022·濟南）小強開啟飲料時，瓶起子可視為一個杠桿，如圖所示。下列各圖能正確表示其工作原理的是（ ）。 A. B. C. D. 5. （2022·菏澤）如圖所示，在快遞倉庫內(nèi)工人把重為600N的貨物用滑輪組以0.2m/s的速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過程中滑輪組的機械效率為80%，則（ ）。 A. 工人所用的拉力為200N； B. 動滑輪的重力為100N； C. 拉力的功率為150W； D. 提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率不變 6. （2022·濰坊）圖甲所示為工人師傅乘坐吊籃在高空粉刷樓體外墻的情景，吊籃可在電動機的作用下實現(xiàn)升降，其簡化結(jié)構(gòu)原理如圖乙所示。吊籃的質(zhì)量為，兩名工人及工具的總質(zhì)量為，某次吊升過程中，吊籃在內(nèi)勻速上升了。不計滑輪重、繩重和摩擦，關(guān)于該過程的分析正確的是（ ）。 A. 吊籃的動能不變 B. 吊籃的機械能守恒 C. 電動機對繩子的拉力為 D. 電動機拉動繩子的功率為 7. （2022·煙臺）如圖所示的杠桿在使用過程中，屬于費力杠桿的是（ ）。 A. 用羊角錘起釘子 B. 用鉗子夾導(dǎo)線 C. 用起子起瓶蓋 D. 用鑷子夾取砝碼 8. （2022·威海）如圖所示，為了把兩件相同貨物搬運到汽車上，工人用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個斜面，用沿斜面向上的力將其中一件貨物從斜面的底端勻速推到頂端，另一件貨物用同樣的方法沿斜面搬運。下列說法正確的是（ ）。 A. 沿斜面推動更省力； B. 沿斜面推動，工人克服貨物重力做的功更多； C. 無論利用哪個斜面，工人克服貨物重力做功的功率一定相同； D. 沿斜面推動貨物的過程中，貨物的機械能增大 9. （2022·撫順、葫蘆島）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）。 A. 滑輪組的機械效率為50%； B. 動滑輪重為100N； C. 繩子自由端拉力的功率為20W； D. 增大物重機械效率不變 10. （2022·菏澤）如圖所示，在快遞倉庫內(nèi)工人把重為600N的貨物用滑輪組以0.2m/s的速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過程中滑輪組的機械效率為80%，則（ ）。 A. 工人所用的拉力為200N； B. 動滑輪的重力為100N； C. 拉力的功率為150W； D. 提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率不變 11. （2022·青島）如圖甲所示，工人師傅利用動滑輪將重360N的貨物勻速提起，拉力F＝200N，貨物上升的高度h與所用時間t關(guān)系的圖像如圖乙所示，不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（ ）。 A. 動滑輪的重力 B. 貨物上升的速度v＝0.4m/s C. 拉力F的功率P＝80W D. 動滑輪的機械效率 二、填空題 12. （2022·淄博）工人用如圖所示的滑輪組來提升貨物，已知貨物重400N，每個滑輪重50N，若物體在10s內(nèi)被提升了6m，不計繩重和摩擦，則拉力F是___________N，繩自由端移動的距離是 ___________m，物體上升的速度是___________m/s，滑輪組的機械效率是___________（精確到1%）。 13. （2022·攀枝花）如圖所示的滑輪組，將一重510N的箱子在10s內(nèi)勻速提升5m，拉力F為200N，動滑輪重50N。拉力F的功率為______W，滑輪組的機械效率為______。 14. （2022·金昌）如圖所示，現(xiàn)在很多地方設(shè)有輪椅專用通道，為殘疾人通行提供方便。它實際上就是簡單機械中的 ______（選填“杠桿”、“滑輪”或“斜面”）；屬于 ______（選填“省力”、“費力”或“省功”）機械。 15. （2022·鎮(zhèn)江）如圖1所示，輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動，A點懸掛一重為12N的物體M，B點受到電子測力計豎直向上的拉力F，杠桿水平靜止，已知OA=AB=BC，則F為 ___________N。保持杠桿水平靜止，將F作用點從B移至C，此過程中F方向保持不變，F(xiàn)的力臂記為l，則F的大小變 ___________，F(xiàn)與（）的關(guān)系圖線為圖2中的①；將M從A移至B，再重復(fù)上述步驟，F(xiàn)與（）的關(guān)系圖線為圖2中的 ___________（選填數(shù)字序號）。 16. （2022·朝陽）如圖所示，用滑輪組提升重900N的物體A，使它在10s內(nèi)勻速上升1m，此時滑輪組的機械效率為75%，則在提升重物的過程中（不計繩重及摩擦），動滑輪的重力為__________N，拉力做功的功率為__________W。 17. （2022·淄博）工人用如圖所示的滑輪組來提升貨物，已知貨物重400N，每個滑輪重50N，若物體在10s內(nèi)被提升了6m，不計繩重和摩擦，則拉力F是_______N，繩自由端移動的距離是 _______m，物體上升的速度是____m/s，滑輪組的機械效率是______（精確到1%）。 18. （2022·湘潭）如圖1，從深井中勻速提取泥土，動滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計繩重和摩擦，求： （1）當(dāng)s為10m時，由圖2可知拉力做了_______J的功，筐和泥土上升了_______m； （2）拉力為_______N，筐中泥土的重力是_______N； （3）本次利用該裝置提升泥土的機械效率_______。 三、作圖題 19. （2022·撫順、葫蘆島）圖甲是一款瓶起子。起瓶蓋時，瓶身相當(dāng)于一個繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿。圖乙是其簡化示意圖。請在圖乙中畫出： （1）瓶蓋上B點受到的阻力F2的大致方向； （2）作用在A點的最小動力F1及其力臂l1. 20. （2022·東營）如圖所示，工人用撬棒撬起石塊的情景，O是支點，請畫出動力F的力臂l。 21. （2022·金昌）如圖所示，某工人站在地面上使用由三個滑輪組成的滑輪組提升重物，請畫出最省力的繞繩方法。 四、實驗題 22. （2022·朝陽）小明利用如圖所示實驗裝置“探究杠桿的平衡條件”： （1）輕質(zhì)杠桿靜止時如圖甲所示，可將左端的平衡螺母向___________（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡，這樣操作的目的是便于測量___________； （2）小明多次實驗并記錄數(shù)據(jù)如表，總結(jié)數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件___________； （3）第2次實驗所掛鉤碼的個數(shù)和位置如圖乙所示，此時將兩側(cè)所掛的鉤碼同時向支點O靠近一格，杠桿會___________（選填“左側(cè)下降”、“右側(cè)下降”或“仍水平平衡”）； （4）如圖丙所示，用彈簧測力計在A處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，在測力計逐漸向左傾斜到虛線位置的過程中，保持杠桿在水平位置平衡，則測力計的示數(shù)將___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。 23. （2022·濰坊）許多實驗器材在物理實驗中能被重復(fù)利用，斜面就是其中之一。請完成下列利用斜面進行實驗的有關(guān)內(nèi)容: （1）圖甲所示實驗中，為便于測量小車在斜面上的運動時間，應(yīng)使斜面保持__________（選填“很大”或“很小”）的坡度； （2）圖乙所示實驗中，對于同一個球A，要改變A撞擊木塊前的動能大小，可進行的操作是_________； （3）圖丙所示實驗中，斜面傾斜角為，物體B重為。用彈簧測力計沿斜面拉動B時，應(yīng)使B做___運動，實驗中彈簧測力計示數(shù)如圖所示，則所測斜面機械效率為__________。 24. （2022·南通）用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重，實驗數(shù)據(jù)如表。 （1）每次實驗繩端移動距離為______cm； （2）第2次實驗中拉力F的示數(shù)如圖乙，讀數(shù)為______N，第2次實驗滑輪組的機械效率為______%。分析數(shù)據(jù)可知：在物重不變的情況下，動滑輪越重滑輪組的機械效率越______； （3）實驗中若僅增大繩端移動的距離，則滑輪組的機械效率將______； （4）本實驗中，在物重不變的情況下，動滑輪變重時，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例______（選填“變大”“變小”或“不變”）。 五、計算題 25. （2022·湘潭）如圖1，從深井中勻速提取泥土，動滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計繩重和摩擦，求： （1）當(dāng)s為10m時，由圖2可知拉力做了_______J的功，筐和泥土上升了_______m； （2）拉力為_______N，筐中泥土的重力是_______N； （3）本次利用該裝置提升泥土的機械效率_______。 26. （2022·濰坊）圖甲是某衛(wèi)生間馬桶水箱的進水調(diào)節(jié)裝置，圖乙為其結(jié)構(gòu)示意圖，浮臂AB可視為繞點轉(zhuǎn)動的杠桿，，，A端通過細連接桿AC與柱狀浮筒連接，浮筒質(zhì)量為，端通過細連接桿BD與圓餅狀止水閥連接，止水閥上下表面積與進水管口面積均為。當(dāng)水箱中無水或水量較少時，止水閥打開，水從進水管流進水箱。水位達到一定高度時，浮筒推動杠桿，使止水閥剛好堵住進水管，停止進水，此時AB處于水平位置，連接桿豎直，大氣壓強，進水管中水壓。除浮筒外其它裝置所受重力不計，忽略所有摩擦，g取，水的密度。剛停止進水時，求： （1）浮筒所受重力； （2）進水管中的水對止水閥的壓力； （3）連接桿BD對止水閥的壓力； （4）浮筒排開水的體積。 27. （2022·威海）為了建設(shè)精致城市，每到春天園林工人要在過街天橋上放置花草，為城市增添一抹綠色。如圖所示，工人用長木棒、滑輪、輕繩組裝提升裝置。木棒放置在天橋欄桿上始終保持水平，與欄桿M接觸點為O；用沙袋將木棒B端壓在欄桿N上，在木棒A端吊裝滑輪組。，每個沙袋重，每個滑輪重。（木棒和繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計） （1）若A點受到豎直向下的拉力為，為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置幾個沙袋？ （2）若某次工人利用滑輪組豎直向下拉繩子，將重為的花架勻速提升。求： ①滑輪組的機械效率。 ②滑輪組對繩的拉力。 【過關(guān)檢測】 一、選擇題 1．杠桿在生活中有很多應(yīng)用，如圖甲、乙兩個同學(xué)正在玩蹺蹺板，甲同學(xué)欲使靜止的蹺蹺板向下，他可采取的有效方法是（　?。? A．向后移動 B．向前移動 C．前后移動都行 D．請乙后退點 2．現(xiàn)有若干個規(guī)格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿的A點掛（　?。﹤€鉤碼。 A．1 B．2 C．3 D．4 3．如圖，工人師傅正在使用一根硬棒撬動石頭，使用此硬棒（　　）。 A．省力且省距離 B．省力但費距離 C．費力且費距離 D．費力但省距離 4．如圖所示，是我國古代《墨經(jīng)》最早記述了秤的杠桿原理，有關(guān)它的說法正確的是（　?。?。 A．“標(biāo)”、“本”表示力，“權(quán)”、“重”表示力臂； B．圖中的B點為杠桿的支點； C．“權(quán)”小于“重”時，A端一定上揚； D．增大“重”時，應(yīng)把“權(quán)”向A端移 5.用如圖所示的裝置來提升物體，既能省力又能改變施力方向的裝置是（ ）。 A. B. C. D. 6.使用滑輪組可以達到的目的是（ ）。 A. 省力而且一定能改變力的方向 B. 省力但不可能改變力的方向 C. 省力而且能省距離 D. 能省力而且也可以改變力的方向 7.利用如圖所示的動滑輪（重0.4N）提升鉤碼時，不能證明使用動滑輪能省力的操作是（ ）。 A. 豎直勻速提升的鉤碼 B. 豎直勻速提升的鉤碼 C. 豎直勻速提升的鉤碼 D. 豎直勻速提升的鉤碼 8.用如圖所示的四個裝置提起同一物體靜置不動，其中，忽略裝置自身的重力和摩擦，所需拉力F最小的是（ ）。 A. B. C. D. 9.如圖所示，物體重置于水平桌面上，物體重恰能拉著向右勻速運動；現(xiàn)用水平向左的拉力作用于物體上，使物體在內(nèi)勻速上升了不計動滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦，在此過程中下列分析正確的是（ ）。 A. 拉力為 B. 拉力的功率為 C. 物體與桌面的摩擦力為 D. 繩子拉力對物體所做的功為 10.一名體重的舉重運動員，可舉起的物體，這個人站在地面上，用如圖的裝置提升重物，滑輪重和摩擦均忽略不計，在下列四個不同重力的物體中，他能提起最重的物重是（ ）。 A. B. C. D. 11.工人用如圖所示的裝置運送砂石。下列說法正確的是（不計繩重、動滑輪重和摩擦）（ ）。 A. 滑輪組中的定滑輪只能改變力的方向； B. 圖中動滑輪相當(dāng)于一個費力杠桿； C. 繩子自由端下拉，桶上升； D. 質(zhì)量為的工人利用該滑輪組能提起的砂石 二、填空題 12．如圖所示是某簡易杠桿的示意圖，已知AOB水平，OA＝OB，物體重力G＝10N，拉力F的方向如圖所示。該杠桿是 　 　杠桿，F(xiàn)＝　 　N。 13．如圖所示，小明用撬棍向上撬石頭，由于動力臂 　 　阻力臂，所以撬棍是一個 　 ?。ㄟx填“省力”或“費力”）杠桿。 14．如圖所示，輕質(zhì)杠桿OAB上掛一物體，拉力F使杠桿在圖中位置平衡，請在圖中畫出力F的力臂L和物體所受的重力示意圖。 15.如圖所示，分別將質(zhì)量相同的物體在相同的時間內(nèi)勻速提升相同的高度。若不計繩重與摩擦，滑輪比物體輕，則所用的拉力______，機械效率______，拉力的功率______。均選填“”“”或“” 16.如圖所示，用牛的拉力勻速提起物體，不計摩擦，的重力為______牛。若物體在秒內(nèi)上升米，此過程中拉力做的功為______焦，功率為______瓦。 17.如圖，用滑輪組將重為的物體豎直向上勻速提升。每個滑輪的重力為，不計繩重和摩擦。則豎直向上的拉力______，彈簧測力計的示數(shù)為 ______。 三、實驗探究題 18.如圖甲所示是小明探究“杠桿的平衡條件”的實驗。 （1）將杠桿中點置于支架上，杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)右端下沉。此時，小明應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向______調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。 （2）接著，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件：____________。小紅認為小明這樣得出的結(jié)論不合理，理由是________。 （3）實驗結(jié)束后，小華提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與小明所得的杠桿平衡條件不相符。其原因是：___________。 （4）杠桿不處于水平位置能否平衡？小紅認為能平衡。于是她讓每次杠桿傾斜時靜止，做這個實驗也得出了杠桿平衡條件。小紅這種方案與小明讓杠桿在水平位置做實驗的方案相比較，你認為哪個實驗方案好？________實驗方案好；理由是____________。 （5）實驗中，小紅利用乙圖將杠桿提升，此時測力計的示數(shù)F為1.2N，鉤碼總重G為1.5N，則杠桿的機械效率為_____________%.請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：____________. （6）將鉤碼向右移動一格后，拉力作用點及拉力方向都不變，此時把相同的鉤碼勻速提升相同的高度，則所測機械效率將______________（變大/變小/不變）。 19.提高機械效率，能夠更充分地發(fā)揮機械設(shè)備的作用，“測量機械效率”實驗裝置如圖（每個動滑輪重相同。忽略摩擦及繩重）。 （1）實驗中應(yīng)　　拉動彈簧測力計。 （2）實驗過程中收集到a、b、c三組實驗數(shù)據(jù)如下。 計算出a組實驗的：有用功　　J，機械效率　　。 （3）比較a、b兩組的機械效率，它們的關(guān)系是：η1　　η2．若提升相同物重到相同高度，與a裝置相比，b裝置的優(yōu)勢是　　。 比較b、c滑輪組，它們機械效率的關(guān)系是：η1　　η2，影響它們機械效率高低的因素是　　。 四、綜合題 20．搬運磚頭的獨輪車，車箱和磚頭所受的總重力G＝900N，獨輪車的有關(guān)尺寸如圖所示。 （1）判斷推車時的獨輪車是省力杠桿還是費力杠桿； （2）求推車時，人手向上的力F的大小。 實驗原理操作要點彈簧測力計豎直向上勻速緩慢拉動。探究機械效率與物重的關(guān)系時，用同一滑輪組提起重力不同的重物；探究機械效率與動滑輪重的關(guān)系時，用重力不同的動滑輪提起相同的重物影響因素物體重力、動滑輪的重力（不計摩擦和繩重）。提起的重物越重，動滑輪越輕（動滑輪個數(shù)越少），滑輪組的機械效率越高注意(1)同一滑輪組的機械效率是變化的； (2)提(拉)起重物時,要使彈簧測力計沿豎直方向勻速拉動繩子； (3)運用控制變量法分析數(shù)據(jù),找出相同的量和不同的量，相同的量在表述結(jié)論時作為條件，不同的量在表述結(jié)論時作為探究的因素。實驗 次數(shù)滑輪材質(zhì)鉤碼重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力 F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率η1鋁10.10.10.60.30.1856%2鋁20.10.21.00.30.367%3鋁20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m110.120.05220.151.50.2330.051.50.1次數(shù)G物/NG動/NF/Nη/%16.00.32.290.926.01.036.01.92.969.046.03.23.458.8裝置鉤碼重/N鉤碼上升的高度/m彈簧測力計示數(shù)/N繩子自由端移動的距離/ma20.11.50.2b20.11.00.3c50.12.00.3 課時12.4 第十二章 簡單機械復(fù)習(xí)總結(jié)（幫課堂）（解析版） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.理解：杠桿的平衡條件及其杠桿的應(yīng)用；定滑輪、動滑輪和滑輪組的工作特點；什么是有用功、額外功和總功；機械效率的概念； 2.會：認識杠桿；畫杠桿的示意圖（動力與動力臂、阻力與阻力臂）；認識定滑輪、動滑輪和滑輪組；進行有關(guān)滑輪計算；進行有關(guān)機械效率的計算； 3.掌握：通過實驗探究理解滑輪中力與距離特點； 4.了解：生活中常見功率值；能量和動能的概念；影響彈性勢能大小的因素；機械能守恒定律； 5.能：從常見的工具中與簡單機械中識別出杠桿；利用杠桿平衡條件進行簡單計算；分析滑輪的應(yīng)用實例；通過測量滑輪組機械效率加強對機械效率的理解。 【知識導(dǎo)圖】 【專題復(fù)習(xí)】 專題一：杠桿及其分類 ※專題概述 1.杠桿 （1）定義：在物理學(xué)中，將在力的作用下可繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱為杠桿； （2）杠桿五要素：支點、動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2。 2.杠桿分類 （1）省力杠桿：，如鍘刀等； （2）費力杠桿：，如鑷子等； （3）等臂杠桿：，如托盤天平。 典例一如圖所示工具中，屬于費力杠桿的是（　?。?。 A．鑷子 B．瓶起子 C．天平 D．鉗子 【答案】D。 【解析】A、鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A正確； B、瓶起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤； C、天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故C錯誤； D、鉗子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D錯誤。故選：A。 典例二如圖廚房用具中，屬于省力杠桿的是（ ）。 A. 食品夾 B. 碗夾 C. 筷子 D. 開瓶器 【答案】D。 【解析】A、食品夾在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A錯誤；? B、碗夾使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故B錯誤；? C、筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故C錯誤；? D、開瓶器在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D正確。? 故選：D。? 專題二：簡單機械作圖 ※專題概述 1.關(guān)于杠桿作圖 （1）杠桿力臂作圖“四步法”： （2）求最小動力的技巧 ①動力作用點要選在杠桿上距支點最遠處； ②連接動力作用點和支點(用實線)； ③以動力作用點為垂足，作動力作用點與支點連線的垂線段； ④根據(jù)動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反確定動力的方向。 （3）力臂作圖規(guī)范 ①作圖必須用直尺，所作線要直； ②在作力或力臂時，要畫出垂足直角符號； ③力臂用實線，并在兩端加箭頭表示，旁邊需標(biāo)上字母。 2.關(guān)于滑輪組的繞繩方法 (1)確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)，在不計動滑輪重、繩重和摩擦?xí)r， ，。 (2)確定繩子固定端位置：滑輪組繞繩，遵循“奇動偶定”原則。 ①當(dāng)n為奇數(shù)時，繩子的起始端應(yīng)先固定在動滑輪上，然后依次繞過滑輪； ②當(dāng)n為偶數(shù)時，繩子的起始端應(yīng)先固定在定滑輪上，然后依次繞過滑輪。 典例一如圖，輕質(zhì)杠桿平衡，請作出動力F1的力臂l1和杠桿所受阻力F2的示意圖。 【解析】由圖可知支點是O點，從O點向動力F1的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是動力臂l1。 阻力F2是物體A對杠桿的拉力，作用點在杠桿上，方向豎直向下，如圖所示： 典例二用一根鋼棒撬動地面上的一塊大石頭，如圖所示，請你在圖中作出最省力時的動力方向F并標(biāo)出相應(yīng)支點O的位置。 【解析】由圖示可知，當(dāng)杠桿下端為支點時，OA為動力臂時最長，此時動力最小，力垂直于杠桿向上，支點O與最小作用力F如圖所示： 典例三如圖所示，一輛汽車不慎陷入泥坑難以脫困，司機找來了兩個滑輪和一根足夠長的繩子，請你用筆代替繩子在圖中畫出最省力的繞法拉動車輛。 【解析】輪的固定掛鉤上，然后繞過左邊的定滑輪，再繞過動滑輪，此時滑輪組上承擔(dān)重量的繩子股數(shù)為n=3，如果將繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后繞過右邊的動滑輪，再繞過定滑輪，此時滑輪組上承擔(dān)重量的繩子股數(shù)為n=2，更費力。所以最省力的繞法如圖所示： 典例四如圖所示，畫出滑輪組提起重物最省力時繩子的繞法。（______） 【解析】上下滑輪個數(shù)相同時，奇數(shù)股的繩子比偶數(shù)股的繩子省力，所以作出的圖應(yīng)該是3股繩子。 點睛：在畫滑輪組繞線時記住口訣：“奇動偶定”，也就是說想要奇數(shù)股的繩子就從動滑輪起筆向定滑輪上繞，想要偶數(shù)股的繩子就從定滑輪起筆向動滑輪上繞。 專題三：杠桿平衡條件及應(yīng)用 ※專題概述 運用杠桿的平衡條件進行計算時，要從復(fù)雜的機械裝置中抽象出杠桿模型，明確五個要素，再將題中條件代入杠桿平衡條件的數(shù)學(xué)表達式，進行求解.常見的題型有三種： (1)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知其中的三個量，求另一個量，可以用F?l? = F?l?進行求解。 (2)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知兩個力臂的比值和其中的一個力，求另一個力，可以用進行求解。 (3)在F?、F?、l?、l?這四個物理量中,已知兩個力和兩個力臂之和l，求支點的位置，可以用(l-l? )表示l?,用F?l? = F?(l-l?)進行求解。 典例一如圖所示，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的輕質(zhì)杠桿AOB，AB＝4OA，物體C重240N，底面積為200cm2，在杠桿A端與物體的上端中點用一根輕質(zhì)硬棒連接，當(dāng)在B端用120N的動力F豎直向上拉時，杠桿AOB在水平位置平衡，該杠桿為 　 　杠桿（選填“省力”、“等臂”或“費力”），此時物體C對水平地面的壓強是 　 　Pa。 【答案】省力；3×104。 【解析】（1）由題知，O為支點，因為AB＝4OA，所以O(shè)B＝3OA，動力臂大于阻力臂，此杠桿為省力杠桿； （2）由杠桿平衡條件可得：FB×OB＝FA×OA， 杠桿A端受到的力：FA＝＝＝360N，方向豎直向上； 由于力的作用是相互的，物體C受到硬桿的壓力：F壓＝FA＝360N， 此時物體C對水平地面的壓力：F＝G+F壓＝240N+360N＝600N， 受力面積S＝200cm2＝0.02m2， 物體C對水平地面的壓強：p＝＝＝3×104Pa。 故答案為：省力；3×104。 典例二如圖所示，將質(zhì)量為6kg，邊長為0.1m的正方體合金塊，用細線掛在輕質(zhì)杠桿A點處，在B點施加與杠桿垂直的力F1時，杠桿在水平位置平衡，其中OB＝3OA（g取10N/kg）求： （1）合金塊的重力； （2）合金塊的密度； （3）拉力F1的大小。 【解析】（1）合金塊的重力：G＝mg＝6kg×10N/kg＝60N； （2）正方體合金塊的體積：V＝L3＝（0.1m）3＝10﹣3m3； 合金塊的密度：＝＝6×103kg/m3； （3）已知OB＝3OA，F(xiàn)2＝G＝60N， 根據(jù)杠桿的平衡條件可得：F1LOB＝F2LOA， 則拉力F1的大?。篎1＝＝＝×60N＝20N。 答：（1）合金塊的重力為60N；（2）合金塊的密度為6×103kg/m3；（3）拉力F1的大小為20N。 專題四：簡單機械綜合考查 ※專題概述 杠桿與滑輪是常見的簡單機械，使用杠桿時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。 使用定滑輪不省力，使用一個動滑輪可以省一半的力；使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子承擔(dān)物重，提起物體所用的力就是物體重力的幾分之一。 典例一某建設(shè)工地，有一“塔吊”正在準備起吊一底面積為0.8m2、質(zhì)量為2400kg的圓柱形重物；如圖所示，A為塔吊的配重，OB為塔吊的起重臂，C為能在起重臂上移動的載重小車，載重小車下掛有滑輪組，OB＝25m。當(dāng)載重小車在B點時，能安全起吊重物的最大質(zhì)量是1200kg?，F(xiàn)在載重小車從距離O點為10m的載重臂上，準備起吊該圓柱形重物（不計掛鉤、滑輪組和鋼絲繩重及摩擦．g＝10N/kg）問： （1）起吊后，當(dāng)重物勻速上升時，載重小車下每段鋼絲繩的拉力為多大？ （2）如果將重物勻速提升20m，則拉力做功多少？ （3）塔吊將重物從起吊點提升20m后，載重小車最多能向B點方向再平移多少米，才能保證安全工作？ 【答案】（1）6000N；（2）4.8×105J；（3）2.5m。 【解析】（1）由圖可知，承擔(dān)重物的鋼絲繩的股數(shù)n=4，∵不計掛鉤、滑輪組和鋼絲繩重及摩擦，∴載重小車下每段鋼絲繩的拉力：F拉=G=×2.4×104N=6000N； （2）s=4h=4×20m=80m，拉力做功：W=Fs=6000N×80m=4.8×105J； （3）由題知，GA×OA=m最大g×OB；當(dāng)提升2400kg重物時，GA×OA=m物g×OC′， ∴m最大g×OB=m物g×OC′，即：1200kg×g×25m=2400kg×g×OC′， ∴OC′=12.5m，∴載重小車最多能向B點方向平移的距離：s=OC′-OC=12.5m-10m=2.5m。 典例二學(xué)校旁老舊小區(qū)正在改造施工。工人用如圖所示的裝置將質(zhì)量為120的建筑材料勻速提升了6m，用時10s。在此過程中，電動機對繩子的拉力為F，滑輪組的機械效率為80%，g取10，求： （1）滑輪組做的有用功；（________） （2）拉力F的大??；（________） （3）根據(jù)已知條件，以下物理量：①滑輪組做的額外功，②拉力F的功率，③動滑輪的重力，能求出的有___________（填寫番號）。 【答案】7200J；750N；①②。 【解析】（1）物體重力為G=mg=120kg×10N/kg=1200N 滑輪組做的有用功W有=Gh=1200N×6m=7200J （2）總功為 有兩股繩，物體上升6m，繩自由端移動 拉力為 （3）滑輪組做的額外功W額=W總-W有=9000J-7200J=1800J 拉力F的功率 因為不知道繩與滑輪摩擦力是多少，所以無法計算動滑輪的重力，故選①②。 答：（1）滑輪組做的有用功7200J；（2）拉力F的大小750N；（3）可求出①②。 典例三如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個斜面。他通過這個斜面，用F=600N的力，把一個大木廂從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N。求： （1）小張推木箱做了多少功? （2）這個過程中，斜面的機械效率是多少?（結(jié)果保留一位小數(shù)） 【答案】（1）1800J；（2）83.3%。 【解析】（1）小張推木箱的推力做功W總=Fs=600N×3m=1800J （2）對箱子做的有用功為W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J 斜面的機械效率。 答：（1）小張推木箱做了1800J功；（2）這個過程中，斜面的機械效率是83.3%。 專題五：實驗專題 ※專題概述 1.探究杠桿的平衡條件 關(guān)于探究杠桿平衡條件的實驗，應(yīng)注意以下幾點： (1)調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡，可以使杠桿的重心與支點重合，避免杠桿的重力對平衡產(chǎn)生影響，同時也便于直接從杠桿上測出力臂的大?。?(2)調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡的原則是“左低右調(diào)、右低左調(diào)”，如杠桿右端下沉，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母； (3)調(diào)節(jié)平衡后，實驗過程中不能再通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿再次平衡； (4)探究時，要改變鉤碼的數(shù)量或改變懸掛鉤碼的位置進行多次實驗，以避免實驗數(shù)據(jù)的偶然性，從而得出具有普遍性的結(jié)論。 2.測量滑輪組的機械效率 典例一在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，每個鉤碼質(zhì)量都相等。 （1）如圖甲所示，杠桿在此位置靜止，這時杠桿 　 ?。ㄟx填“平衡”或“不平衡”）。 （2）調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，是為了便于測量 　 　。 （3）如圖乙所示，若在A位置掛兩個鉤碼，現(xiàn)有三個鉤碼，需掛在杠桿O點右側(cè)第 　 　格的位置，使杠桿再次在水平位置平衡。 （4）實驗時，多次換用不同數(shù)量的鉤碼，并改變鉤碼在杠桿上的位置，重復(fù)實驗。這樣做的目的是 　 　。 （5）如圖丙所示，用彈簧測力計在B位置向下拉杠桿，保持杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計由圖中a位置移至b位置時，其示數(shù) 　 ?。ㄟx填“變大”“不變”或“變小”）。 【答案】（1）平衡；（2）力臂；（3）2；（4）尋找普遍規(guī)律；（5）變大。 【解析】（1）杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動叫杠桿的平衡，故小王把杠桿放在支架上后，在圖甲所示位置靜止，這時的杠桿處于平衡狀態(tài)； （2）杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂，因此在此實驗中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，使杠桿在水平位置平衡的目的是為了便于測量力臂； （3）設(shè)杠桿的一個小格是l，一個鉤碼重為G，根據(jù)杠桿平衡條件得，2G×3l＝3G×L2，所以L2＝2l，所以掛在杠桿O點右側(cè)第2格的位置掛3個鉤碼； （4）探究杠桿平衡的條件時進行多次實驗，多次改變掛在支點O兩邊鉤碼的質(zhì)量和懸掛位置，收集杠桿平衡時多組動力，動力臂、阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)，其目的是通過實驗數(shù)據(jù)總結(jié)實驗結(jié)論，使實驗結(jié)論具有普遍性，避免偶然性； （5）保持B點不變，若拉力F向右傾斜時，此時F的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，力變大。 故答案為：（1）平衡；（2）力臂；（3）2；（4）尋找普遍規(guī)律；（5）變大。 典例二生活和生產(chǎn)中，提高機械效率有著重要的意義。 （1）為了探究影響機械效率的因素，小輝選取了大小相同的滑輪，利用圖甲和圖乙裝置進行實驗，并把數(shù)據(jù)記錄在下表中。 ①比較1和2兩次實驗發(fā)現(xiàn)：在所用滑輪組一定時，提升的鉤碼___________，機械效率越高。 ②比較___________兩次實驗發(fā)現(xiàn)：在所用滑輪組一定時，機械效率與提升鉤碼的高度無關(guān)。 ③第5次實驗是利用圖___________的裝置完成的。 ④利用圖甲的裝置，把重6N的物體用2.5N的拉力勻速拉起，滑輪組的機械效率為___________?？梢娙绻麤]有刻度尺，只有測力計，也可以測量出滑輪組的機械效率。 （2）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功：進一步推理得出：假如沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械都不省功。你所學(xué)物理知識中運用了這種研究方法得出的物理規(guī)律是___________。 【答案】越重；2、3；乙；80%；牛頓第一定律或真空不能傳聲。 【解析】（1）①[1]比較1和2兩次實驗知道，當(dāng)提升鉤碼的高度相同，提升鉤碼重力不同時，鉤碼的重力越大，滑輪組的機械效率就越高，即所用滑輪組一定時，提升的鉤碼重力越大，機械效率越高 ②[2]比較2和3兩次實驗知道，當(dāng)提升鉤碼的重力相同，提升高度不同時，滑輪組的機械效率相同，故滑輪組的機械效率與提升鉤碼的高度無關(guān)。 ③[3]第5次實驗中提升鉤碼的高度和繩端移動的距離相等，所以 即繩子的有效段數(shù)為1，所以第5次實驗是利用了定滑輪完成的，故是利用了圖乙完成的。 ④[4]圖甲中的繩子段數(shù)n=3，根據(jù)題意知道，G物=6N，F(xiàn)拉=2.5N，則滑輪組的機械效率為 （2）[5]物理學(xué)中，常常有難以達到條件的時候，這時，我們常常需要借助將實驗想象為理想情況下來達到我們的目的，在實驗基礎(chǔ)上經(jīng)過概括、抽象、推理得出規(guī)律，這種研究問題的方法就叫科學(xué)推理法。使用任何機械不省功，即采用了理想化推理法。所學(xué)的牛頓第一定律，由于不能用實驗直接驗證，就是在實驗的基礎(chǔ)下推理得出的。 專題六：功、功率、機械效率的綜合計算 ※專題概述 典例一汽車通過如圖所示裝置將物體從10 m深的井底勻速拉至井口用了40 s。已知物重為2.8×103N，其底面積為400cm2，汽車重2×104N，若繩重以及繩和滑輪間的摩擦不計，汽車與地面間的阻力為車重的0.05倍且不變，勻速提升物體時汽車對繩子的拉力為1.6×103N。求： （1）提升物體過程中滑輪組的機械效率。 （2）提升物體過程中汽車的牽引力。 （3）當(dāng)汽車對繩子的拉力為800N時，物體對地面的壓強。 【解析】（1）提升物體過程中滑輪組的機械效率： （2）汽車與地面間的阻力為車重的0.05倍且不變，汽車的阻力為： 對汽車進行受力分析，在水平方向上受向右的牽引力，向左的阻力和向左拉力，故提升物體過程中汽車的牽引力為： （3）動滑輪重為： 當(dāng)汽車對繩子的拉力為800N時，鉤對物體的拉力為： 物體對地面的壓力為： 物體對地面的壓強為： 答：提升物體過程中滑輪組的機械效率為87.5%；故提升物體過程中汽車的牽引力 ；物體對地面的壓強為 。 典例二如圖所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重為1000N的物體從斜面底部勻速推到頂部（不計物體本身大小）。已知斜面長L=5m，高h=2m。 （1）若該過程中斜面的效率為80%，求此時物體受到的摩擦力； （2）若斜面光滑沒有摩擦，請分析推理說明隨著斜面傾斜角度的增大，推力F的變化情況。 【解析】推動物體所做的有用功為： 額外功為： 物體所受的摩擦力為： 。 （2）若斜面光滑沒有摩擦，說明沒有額外功，即總功等于有用功，則有 根據(jù)上式整理可得，拉力為： 所以當(dāng)斜面傾斜的角度越大，斜面長度和高度的比值越大，拉力F就越大。 答：物體受到的摩擦力為100N若斜面光滑沒有摩擦，隨著斜面傾斜角度的增大，推力F變大。 典例三如圖甲所示，是某打撈船所用起重裝置的示意圖。在某次打撈作業(yè)中，物體在不可伸長的輕繩作用下，從水底以0.5m/s的速度豎直向上勻速運動至離開水面高度3m的位置，此打撈過程中物體受到輕繩的拉力F隨時間變化的圖象如圖乙所示，物體離開水面后勻速上升3m的過程中，與電動機連接的繩子所受的拉力為 ．已知水的密度為 ，取g＝10N/kg。不計水和空氣的阻力。求： 甲： 乙： （1）物體的體積及浸沒在水中所受的浮力。 （2）物體的質(zhì)量和密度。 （3）水底的深度及水對水底的壓強。 （4）物體離開水面后勻速上升3m的過程中，滑輪組的機械效率（結(jié)果保留一位小數(shù)）。 【解析】（1）由圖乙可知，第13s時物體全部露出水面，此時物體受到的拉力： ， 前10s內(nèi)物體浸沒水中，此時物體受到的拉力： 則物體浸沒在水中時所受的浮力： ， 由阿基米德原理可知物體的體積： N （2）物體的質(zhì)量： ＝500kg， 物體的密度： （3）物體從水底至完全露出水面的時間t＝13s，由 可得水底的深度： ＝0.5m/s×13s＝6.5m， 則水對水底的壓強： （4）由圖甲可知，承擔(dān)動滑輪繩子的段數(shù)n＝3，繩子自由端移動的距離s是物體上升高度h的3倍，即s＝3h＝3×3m＝9m故繩子自由端拉力做的總功： ， 有用功： ， ∴ 滑輪組的機械效率： ×100%≈83.3%。 典例四如圖所示，工人用斜面向上、大小為500N的推力，將重800N的貨物從A點勻速推至B點；再用100N的水平推力使其沿水平臺面勻速運動5s，到達C點。已知AB長3m，BC長1.2m，距地面高1.5m。試問： （1）利用斜面搬運貨物主要是為了 ； （2）貨物在水平面上運動的速度為多少？ （3）水平推力做功的功率為多少？ （4）斜面的機械效率為多少？ 【解析】（1）省力 （2）在水平面上運動的速度為： （3）水平推力做功的功率： （4）有用功為：W有=Gh=800N×1.5m=1200J， 總功為：W總=F′s=500N×3m=1500J， ∴ 斜面的效率： 。 【真題演練】 一、選擇題 1. （2022·株洲）如圖為運動員手持鉛球（圖中未畫出）時的情景。此時，手臂受力時可簡化為橈骨在肱二頭肌的牽引下繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的模型。關(guān)于這個物理模型，下列選項正確的是（ ）。 A. l1、l2分別表示F1和F2的力臂； B. l1、l2分別表示F1和F2的力臂； C. 手臂是個省力杠桿； D. 手臂是個費力杠桿 【答案】BD。 【解析】AB．過支點作力的作用線的垂線段，該垂線段為力臂，A中的力臂是錯誤的，B中的兩個力臂正確，故A錯誤，B正確； CD．由圖可知，此時的動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，故C錯誤，D正確。 故選BD。 2. （2022·湘潭）如圖所示，一均勻杠桿可以繞中點O自由轉(zhuǎn)動，杠桿上垂直粘有A、B兩根粗細相同的蠟燭且剛好在水平位置平衡，兩蠟燭所處位置到O點的水平距離lAO＝2lBO，現(xiàn)同時點燃蠟燭，經(jīng)時間t，它們減少了相等的質(zhì)量，下列說法正確的是（ ）。 A. 點燃前A、B蠟燭重力之比1∶2； B. 經(jīng)時間t，杠桿右端下沉； C. 經(jīng)時間t，杠桿左端下沉； D. 經(jīng)時間t，杠桿繼續(xù)保持水平平衡 【答案】AB。 【解析】A．點燃前A、B蠟燭前，杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)杠桿的平衡條件可知GAlAO＝GBlBO 變形得 故A正確； BCD．經(jīng)時間t，蠟燭燃燒后減小的重力ΔG相同，則支點左邊力與力臂的乘積為 (GA-ΔG)lAO＝GAlAO﹣ΔGLAO 支點右邊力與力臂的乘積為(GB-ΔG)lBO＝GBlBO-ΔGlBO 由于lAO＞lBO，所以ΔGlAO＞ΔGlBO，GAlAO＝GBlBO 則有GAlAO﹣ΔGLAO＜GBlBO-ΔGlBO 所以杠桿右端下沉，故B正確，CD錯誤。 故選AB。 3. （2022·撫順、葫蘆島）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）。 A. 滑輪組的機械效率為50%； B. 動滑輪重為100N； C. 繩子自由端拉力的功率為20W； D. 增大物重機械效率不變 【答案】B。 【解析】A．物體的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N 物體受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N 則拉力F克服物體摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J 由圖可知，動滑輪用2段繩子拉物體，且彈簧測力計的示數(shù)為200N，則拉力F=200N，繩子自由端移動的距離s=2m，拉力做的總功W總=Fs=200N×2m=400J 滑輪組的效率，故A錯誤； B．由可知，動滑輪重G動=nF-f=2×200N-300N=100N，故B正確； C．拉力的功率 故C錯誤； D．若增大物重，則物體受到的摩擦力變大，物體移動相同的距離，滑輪組所做的有用功變大，而額外功不變，有用功在總功中所占的比例變大，因此機械效率會變大，故D錯誤。 故選B。 4. （2022·濟南）小強開啟飲料時，瓶起子可視為一個杠桿，如圖所示。下列各圖能正確表示其工作原理的是（ ）。 A. B. C. D. 【答案】D。 【解析】用瓶起子開瓶蓋時，瓶起子在使用過程中，支點在一端，且動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，根據(jù)杠桿平衡條件，故BCD不符合題意，A符合題意。 故選A。 5. （2022·菏澤）如圖所示，在快遞倉庫內(nèi)工人把重為600N的貨物用滑輪組以0.2m/s的速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過程中滑輪組的機械效率為80%，則（ ）。 A. 工人所用的拉力為200N； B. 動滑輪的重力為100N； C. 拉力的功率為150W； D. 提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率不變 【答案】A。 【解析】A．由圖可知繩子的有效段數(shù)n=3，滑輪組的機械效率 工人所用拉力為 故A不符合題意； B．忽略摩擦及繩重，作用在繩子自由端的拉力為 動滑輪重G動=3F-G=3×250N-600N=150N 故B不符合題意； C．拉力F的功率 即P=Fv=Fnv物=250N×3×0.2m/s=150W 故C符合題意； D．忽略摩擦及繩重，克服動滑輪的重力做的功為額外功的唯一來源，故滑輪組機械效率為 G動保持不變，提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率發(fā)生變化，故D不符合題意。 故選C。 6. （2022·濰坊）圖甲所示為工人師傅乘坐吊籃在高空粉刷樓體外墻的情景，吊籃可在電動機的作用下實現(xiàn)升降，其簡化結(jié)構(gòu)原理如圖乙所示。吊籃的質(zhì)量為，兩名工人及工具的總質(zhì)量為，某次吊升過程中，吊籃在內(nèi)勻速上升了。不計滑輪重、繩重和摩擦，關(guān)于該過程的分析正確的是（ ）。 A. 吊籃的動能不變 B. 吊籃的機械能守恒 C. 電動機對繩子的拉力為 D. 電動機拉動繩子的功率為 【答案】AD。 【解析】AB．吊籃勻速上升的過程，質(zhì)量不變，速度不變，高度升高，所以動能不變，重力勢能變大，機械能變大，機械能不守恒，故A正確，B錯誤； C．由圖示知，承重繩子為4根。不計滑輪重、繩重及摩擦?xí)r，電動機對繩子的拉力 故C錯誤； D．繩子在30s內(nèi)移動的距離s=4h=4×6m=24m 繩子移動的速度 電動機拉動繩子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W 故D正確。 故選AD。 7. （2022·煙臺）如圖所示的杠桿在使用過程中，屬于費力杠桿的是（ ）。 A. 用羊角錘起釘子 B. 用鉗子夾導(dǎo)線 C. 用起子起瓶蓋 D. 用鑷子夾取砝碼 【答案】D。 【解析】A．用羊角錘起釘子時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故A不符合題意； B．用鉗子夾導(dǎo)線時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B不符合題意； C．用起子起瓶蓋時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故C不符合題意； D．用鑷子夾取砝碼時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D符合題意。 故選D。 8. （2022·威海）如圖所示，為了把兩件相同貨物搬運到汽車上，工人用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個斜面，用沿斜面向上的力將其中一件貨物從斜面的底端勻速推到頂端，另一件貨物用同樣的方法沿斜面搬運。下列說法正確的是（ ）。 A. 沿斜面推動更省力； B. 沿斜面推動，工人克服貨物重力做的功更多； C. 無論利用哪個斜面，工人克服貨物重力做功的功率一定相同； D. 沿斜面推動貨物的過程中，貨物的機械能增大 【答案】D。 【解析】A．AB、CD兩個斜面的高度相同，CD斜面比較長，沿CD斜面推動更省力，故A錯誤； BC．AB、CD兩個斜面的高度相同，貨物的重力相同，由W=Gh可知克服貨物重力做的功相同，兩件貨物推到頂端的時間未知，由可知工人克服貨物重力做功的功率不一定相同，故BC錯誤； D．沿斜面推動貨物的過程中，速度不變，質(zhì)量不變，動能不變，高度增大，重力勢能增大，機械能等于動能和勢能之和，所以貨物的機械能增大，故D正確。 故選D。 9. （2022·撫順、葫蘆島）使用如圖所示的滑輪組，沿水平方向勻速拉動質(zhì)量為300kg的物體，彈簧測力計的示數(shù)為200N，物體在10s內(nèi)移動1m。物體所受的摩擦力為物重的0.1倍。不計繩重和滑輪組內(nèi)的摩擦，下列說法正確的是（ ）。 A. 滑輪組的機械效率為50%； B. 動滑輪重為100N； C. 繩子自由端拉力的功率為20W； D. 增大物重機械效率不變 【答案】B。 【解析】A．物體的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N 物體受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N 則拉力F克服物體摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J 由圖可知，動滑輪用2段繩子拉物體，且彈簧測力計的示數(shù)為200N，則拉力F=200N，繩子自由端移動的距離s=2m，拉力做的總功W總=Fs=200N×2m=400J 滑輪組的效率 故A錯誤； B．由可知，動滑輪重G動=nF-f=2×200N-300N=100N 故B正確； C．拉力的功率 故C錯誤； D．若增大物重，則物體受到的摩擦力變大，物體移動相同的距離，滑輪組所做的有用功變大，而額外功不變，有用功在總功中所占的比例變大，因此機械效率會變大，故D錯誤。 故選B。 10. （2022·菏澤）如圖所示，在快遞倉庫內(nèi)工人把重為600N的貨物用滑輪組以0.2m/s的速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過程中滑輪組的機械效率為80%，則（ ）。 A. 工人所用的拉力為200N； B. 動滑輪的重力為100N； C. 拉力的功率為150W； D. 提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率不變 【答案】A。 【解析】A．由圖可知繩子的有效段數(shù)n=3，滑輪組的機械效率 工人所用拉力為 故A不符合題意； B．忽略摩擦及繩重，作用在繩子自由端的拉力為 動滑輪重G動=3F-G=3×250N-600N=150N 故B不符合題意； C．拉力F的功率 即P=Fv=Fnv物=250N×3×0.2m/s=150W 故C符合題意； D．忽略摩擦及繩重，克服動滑輪的重力做的功為額外功的唯一來源，故滑輪組機械效率為 G動保持不變，提升重力不同的貨物時，此滑輪組機械效率發(fā)生變化，故D不符合題意。 故選C。 11. （2022·青島）如圖甲所示，工人師傅利用動滑輪將重360N的貨物勻速提起，拉力F＝200N，貨物上升的高度h與所用時間t關(guān)系的圖像如圖乙所示，不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（ ）。 A. 動滑輪的重力 B. 貨物上升的速度v＝0.4m/s C. 拉力F的功率P＝80W D. 動滑輪的機械效率 【答案】BD。 【解析】A．一共有2段繩子分擔(dān)動滑輪和重物的總重力，故動滑輪的重力 故A錯誤； B．由乙圖可知，貨物上升速度 故B正確； C．繩子自由端的速度為 拉力F的功率 故C錯誤； D．動滑輪的機械效率 故D正確。 故選BD。 二、填空題 12. （2022·淄博）工人用如圖所示的滑輪組來提升貨物，已知貨物重400N，每個滑輪重50N，若物體在10s內(nèi)被提升了6m，不計繩重和摩擦，則拉力F是___________N，繩自由端移動的距離是 ___________m，物體上升的速度是___________m/s，滑輪組的機械效率是___________（精確到1%）。 【答案】 ①. 225；②. 12；③. 0.6；④. 89%。 【解析】[1]由圖可知，n=2，不計繩重和摩擦，作用在繩自由端的拉力 [2]繩子自由端移動的距離 [3]重物的速度 [4]滑輪組的機械效率。 13. （2022·攀枝花）如圖所示的滑輪組，將一重510N的箱子在10s內(nèi)勻速提升5m，拉力F為200N，動滑輪重50N。拉力F的功率為______W，滑輪組的機械效率為______。 【答案】 ①. 300；②. 85%。 【解析】[1]箱子在10s內(nèi)勻速提升5m，所以箱子運動的速度 由圖可知，動滑輪上的繩子段數(shù)是3段，則繩端移動速度 拉力F的功率 [2]有用功 總功 滑輪組的機械效率。 14. （2022·金昌）如圖所示，現(xiàn)在很多地方設(shè)有輪椅專用通道，為殘疾人通行提供方便。它實際上就是簡單機械中的 ______（選填“杠桿”、“滑輪”或“斜面”）；屬于 ______（選填“省力”、“費力”或“省功”）機械。 【答案】①. 斜面；②. 省力。 【解析】[1]輪椅專用通道是一條與水平面成一定角度的傾斜平面，這樣的傾斜平面利用的就是斜面，可以省力。 [2]根據(jù)功的原理可知，使用斜面時要費距離，但同時省了力，故斜面屬于省力機械。 15. （2022·鎮(zhèn)江）如圖1所示，輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動，A點懸掛一重為12N的物體M，B點受到電子測力計豎直向上的拉力F，杠桿水平靜止，已知OA=AB=BC，則F為 ___________N。保持杠桿水平靜止，將F作用點從B移至C，此過程中F方向保持不變，F(xiàn)的力臂記為l，則F的大小變 ___________，F(xiàn)與（）的關(guān)系圖線為圖2中的①；將M從A移至B，再重復(fù)上述步驟，F(xiàn)與（）的關(guān)系圖線為圖2中的 ___________（選填數(shù)字序號）。 【答案】 ①. 6；②. ?。虎? ②。 【解析】[1]由圖1可知，O為杠桿的支點，B點拉力F的力臂 A點作用力的力臂為OA，由杠桿平衡條件可得：F×OB=G×OA， 解得 [2]由題意可知，保持杠桿水平靜止，將F作用點從B移至C，此過程中F方向保持不變，根據(jù)杠桿平衡條件可得F×l=G×OA， 解得……Ⅰ 由題意可知，此過程中物體M的重力G和力臂OA不變，拉力F的力臂l變大，則拉力F變小。 [3]將M從A移至B，由杠桿平衡條件可得F×l=G×OB，解得……Ⅱ 由數(shù)學(xué)知識可知，Ⅰ、Ⅱ兩式中拉力F與的關(guān)系圖線均為正比例函數(shù)，由圖1可知，OB>OA，則Ⅱ式的斜率大于Ⅰ式的斜率，因此將M從A移至B，F(xiàn)與的關(guān)系圖線為過原點且斜率比圖線①大的圖線②。 16. （2022·朝陽）如圖所示，用滑輪組提升重900N的物體A，使它在10s內(nèi)勻速上升1m，此時滑輪組的機械效率為75%，則在提升重物的過程中（不計繩重及摩擦），動滑輪的重力為__________N，拉力做功的功率為__________W。 【答案】 ①. 300；②. 120。 【解析】[1] 滑輪組做的有用功 滑輪組做的總功 不計繩重及摩擦，動滑輪的重力 [2]拉力做功的功率。 17. （2022·淄博）工人用如圖所示的滑輪組來提升貨物，已知貨物重400N，每個滑輪重50N，若物體在10s內(nèi)被提升了6m，不計繩重和摩擦，則拉力F是_______N，繩自由端移動的距離是 _______m，物體上升的速度是____m/s，滑輪組的機械效率是______（精確到1%）。 【答案】 ①. 225；②. 12；③. 0.6；④. 89%。 【解析】[1]由圖可知，n=2，不計繩重和摩擦，作用在繩自由端的拉力 [2]繩子自由端移動的距離 [3]重物的速度 [4]滑輪組的機械效率。 18. （2022·湘潭）如圖1，從深井中勻速提取泥土，動滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計繩重和摩擦，求： （1）當(dāng)s為10m時，由圖2可知拉力做了_______J的功，筐和泥土上升了_______m； （2）拉力為_______N，筐中泥土的重力是_______N； （3）本次利用該裝置提升泥土的機械效率_______。 【答案】 ①. 1250；②. 5；③. 125；④. 220；⑤. 88%。 【解析】（1）[1]由圖2可知，當(dāng)s為10m時，拉力做的功為總功為W總=1250J。 [2]由圖可知，滑輪組繩子有效股數(shù)n=2，由s=nh可得，筐和泥土上升的高度為 （2）[3]由W總=Fs可得，拉力為 [4]因不計繩重和摩擦，所以，由 可得，筐中泥土的重力為G泥土=nF-G動滑輪和筐=2×125N-30N=220N （3）[5]拉力做的有用功為W有=G泥土h=220N×5m=1100J 則本次利用該裝置提升泥土的機械效率為。 三、作圖題 19. （2022·撫順、葫蘆島）圖甲是一款瓶起子。起瓶蓋時，瓶身相當(dāng)于一個繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿。圖乙是其簡化示意圖。請在圖乙中畫出： （1）瓶蓋上B點受到的阻力F2的大致方向； （2）作用在A點的最小動力F1及其力臂l1. 【解析】[1]起瓶蓋時，瓶身相當(dāng)于一個以O(shè)點為支點的杠桿，阻力F2作用點在B點，方向向左上方。 [2]因為阻力和阻力臂一定，動力臂最大時，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力最小，由圖可知OA為最大動力臂，過點A垂直于OA向左下方作出最小的力F1示意圖，如圖所示： 20. （2022·東營）如圖所示，工人用撬棒撬起石塊的情景，O是支點，請畫出動力F的力臂l。 【解析】過支點O作動力F的作用線的垂線，即動力F的力臂l，如圖所示： 21. （2022·金昌）如圖所示，某工人站在地面上使用由三個滑輪組成的滑輪組提升重物，請畫出最省力的繞繩方法。 【解析】由于圖中只有一個動滑輪，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多為3段，此時最省力，其繞法如圖所示 四、實驗題 22. （2022·朝陽）小明利用如圖所示實驗裝置“探究杠桿的平衡條件”： （1）輕質(zhì)杠桿靜止時如圖甲所示，可將左端的平衡螺母向___________（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡，這樣操作的目的是便于測量___________； （2）小明多次實驗并記錄數(shù)據(jù)如表，總結(jié)數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件___________； （3）第2次實驗所掛鉤碼的個數(shù)和位置如圖乙所示，此時將兩側(cè)所掛的鉤碼同時向支點O靠近一格，杠桿會___________（選填“左側(cè)下降”、“右側(cè)下降”或“仍水平平衡”）； （4）如圖丙所示，用彈簧測力計在A處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，在測力計逐漸向左傾斜到虛線位置的過程中，保持杠桿在水平位置平衡，則測力計的示數(shù)將___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。 【答案】 ①. 右；②. 力臂；③. 動力×動力臂＝阻力×阻力臂；④. 右側(cè)下降；⑤. 變大。 【解析】（1）[1]由圖可知，杠桿左端向下傾斜，則重心應(yīng)向右移動，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)左端的平衡螺母，使其在水平位置平衡。 [2]杠桿在水平位置平衡時，動力和阻力的力臂在杠桿上，在實驗過程中便于直接讀取力臂的長度。 （2）[3]根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得，每次實驗時，動力與動力臂的乘積都等于阻力與阻力臂的乘積，所以總結(jié)數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。 （3）[4]設(shè)一個鉤碼重為G，每一小格長為L，如圖乙所示，將兩側(cè)所掛的鉤碼同時向支點O靠近一格，則左端為4G×2L=8GL 右端為3G×3L=9GL 因為8GL