第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題16簡單機械類型一杠桿及應(yīng)用 2類型二滑輪及應(yīng)用 5類型三機械效率認(rèn)識 9【方法歸納】1.力臂是支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。2.杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，稱為杠桿平衡。杠桿平衡的條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：F1l1＝F2l2(或eq\f(F2,F1)＝eq\f(l1,l2))。若F1l1≠F2l2，則杠桿的平衡被破壞。若F1l1＞F2l2，則杠桿向F1的方向轉(zhuǎn)動，反之則向F2的方向轉(zhuǎn)動。3.根據(jù)動力臂和阻力臂的不同，可以把杠桿分成三類項目省力杠桿費力杠桿等臂杠桿圖示力臂動力臂大于阻力臂若l1>l2，則F1<F2動力臂小于阻力臂若l1<l2，則F1>F2動力臂等于阻力臂若l1＝l2，則F1＝F2力省力費力不省也不費距離費距離省距離不省也不費應(yīng)用開瓶器、羊角錘、鍘刀、撬棒、鋼絲鉗、動滑輪等船槳、理發(fā)剪刀、釣魚竿、鑷子、掃帚、食品夾、船槳、筷子等天平、定滑輪等注意：杠桿可以省力，也可以省距離，但不能兩者兼?zhèn)洌锤軛U不能省功。4.人體中的手臂、頭、腿、腳等都可以看作杠桿。人體杠桿系統(tǒng)都有四個基本組成部分：骨——一根硬棒；肌肉收縮——動力的來源；兩根骨之間可以活動的關(guān)節(jié)——支點；移動肢體或物體——阻力的來源。5.使用定滑輪提升物體時，繩子自由端移動的距離s等于物體升高的高度h，即s＝h，繩子自由端移動的速度v端也等于物體升高的速度v物，即v端＝v物。使用動滑輪提升物體時，繩子自由端移動的距離s是物體升高的高度h的2倍，即s＝2h，繩子自由端移動的速度v端也是物體上升速度v物的2倍，即v端＝2v物。6.滑輪組是由定滑輪和動滑輪組合而成的。它不但可以省力，而且可以改變力的方向。使用滑輪組時，重物和動滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一。在使用滑輪組時，若繩子的段數(shù)為n，則動力移動的距離s等于重物上升高度h的n倍，即s＝nh。同樣，動力移動的速度v1與重物上升的速度v2的關(guān)系為v1＝nv2。注意：滑輪組的省力(或費距離)的情況不能機械地根據(jù)有幾個定滑輪及動滑輪的省力特點來判斷，要根據(jù)承擔(dān)阻力的繩子的股數(shù)來確定。判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾.如圖甲、乙所示.7.有用功跟總功的比值叫做機械效率，公式為η=W有W總，機械效率沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示，機械效率是表示機械做功性能好壞的物理量，機械效率越高，表示機械做的有用功占它所做的總功的比例越大，這個機械的性能越好；機械效率越低，表示機械做的有用功占它所做的總功的比例越小，這個機械的性能越劣。【常考題型】類型一杠桿及應(yīng)用1.如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，則F的力臂是()A．OAB．OCC．ODD．FD1題圖2題圖3題圖2．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3．如圖是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是()A．支點不動，腳在桿上的位置前移B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移D．將支點遠(yuǎn)離人，同時腳在桿上的位置后移4.如圖所示是鋼絲鉗工作時的狀態(tài)。圖中給出了四名同學(xué)在鋼絲鉗單側(cè)鉗柄及其相連部分上所畫出的動力F1、動力臂l1、阻力F2的示意圖，其中正確的是()5.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()個鉤碼。A．1B．2C．3D．45題圖6題圖7題圖6.如圖為工地搬運磚頭的獨輪車，人抬起車把時，車體可以看成一個杠桿，關(guān)于這個杠桿，下列說法正確的是()A．手握的位置靠近把手末端時更費力B．磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時抬起更省力C．輪子的中心是杠桿的支點D．圖中拉力F大于重力G7.小華發(fā)現(xiàn)一只蟲子在長為50cm、質(zhì)量為10g的刻度尺上向右爬行，她將刻度尺右端伸出水平課桌邊沿23cm，如圖所示，當(dāng)蟲子爬行到距刻度尺右端3cm處時，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)，由此計算出蟲子的質(zhì)量約為(g取10N/kg，刻度尺質(zhì)量分布均勻，不考慮蟲子的長度)()A．1gB．3gC．7gD．10g8.如圖甲所示，輕桿(不計杠桿重力)O為支點，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法正確的是()A．該杠桿與鑷子類型相同B．圖甲位置時，拉力大小為15NC．圖甲位置時，若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為3：1D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變8題圖9題圖9.如圖所示，一根重木棒在水平動力(拉力)F的作用下以O(shè)點為軸，由豎直位置逆時針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，若動力臂為l，動力與動力臂的乘積為M，則()A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l減小，M減小C．F增大，l減小，M增大D．F減小，l增大，M增大10.如圖是三種類型剪刀的示意圖，請你為鐵匠師傅選擇一把剪鐵皮的剪刀，你會選擇________(填“A”“B”或“C”)剪刀，這樣選擇的目的是為了省________。11.圖甲是自行車手閘，其中AOC部分可視為杠桿，O為支點，剎車線對A點的拉力為阻力F2，其簡化示意圖如圖乙。請在圖乙中畫出：(1)阻力的力臂l2。(2)剎車時，作用在杠桿AOC上的最小動力F1。12.采用如圖所示站姿鍛煉手臂力量：雙腳并攏，腳尖O觸地，腳后跟踮起，手臂水平，手掌支撐在豎直墻壁上的A點，B為人體重心所在位置。鍛煉時，軀體保持伸直，手臂彎曲、伸直交替進(jìn)行。(人體可視為杠桿，O點為支點)。(1)在圖中畫出人所受重力的示意圖。(2)畫出墻壁對手掌的支持力F的力臂。(3)鍛煉時，腳尖離墻壁越遠(yuǎn)，手掌對墻壁的壓力就越______(填“大”或“小”)。13.工人用扳手?jǐn)Q一個螺栓。無論怎么使勁拉扳手柄的上端，都沒能成功，如圖甲所示。于是他想出了一個新點子：在其他條件不變的情況下，取來一根繩子，將繩的一端拴在扳手柄的上端，再次使出渾身力氣拉繩的另一端，如圖乙所示。可還是沒能扳動螺栓，這是為什么呢？請完成：(1)在圖丙的示意圖中，螺栓中心為支點，畫出繩端拉力的力臂；(2)簡要說明用繩也拉不動的原因。14．如圖，固定的斜面長s＝1.2m，高h(yuǎn)＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s內(nèi)把一個重16N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為______W，斜面的機械效率為______。14題圖15題圖15．如圖是過去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可使石球升高，抬起腳，石球會落下去擊打稻谷。石球重50N，不計摩擦和桿重。(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1，才能將石球抬起。F1的力臂為_______m，此時舂米工具是一個_______(填“省力”或“費力”)杠桿。(2)腳豎直向下至少用力F2為________N，才能將石球抬起。F2和F1的大小關(guān)系為F2________F1。16．1949年以前，我國經(jīng)濟很落后，一些地區(qū)過著極其原始的生活。如圖所示，就是為了解決飲水問題，需要到很遠(yuǎn)的地方挑水的示意圖。為了防止道路不好水濺出桶外，在水面上覆蓋木板。若一個木板質(zhì)量為500g，密度為0.8×103kg/m3，每個桶內(nèi)水深30cm，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：(1)桶底受到的水產(chǎn)生的壓強。(2)一個木板受到的浮力及靜止時露出水面的體積。(3)扁擔(dān)與繩質(zhì)量忽略不計，扁擔(dān)長度為1.5m，每桶水總重力為180N，扁擔(dān)與肩膀接觸點距離扁擔(dān)右端55cm，支撐手距離扁擔(dān)左端也是55cm，則支撐手受到扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是多少？類型二滑輪及應(yīng)用1.如圖為家庭手搖升降晾衣架結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)搖動手柄時，橫梁可上升或下降，下列滑輪屬于動滑輪的是()A．甲B．乙C．丙D．丁1題圖2題圖3題圖2.利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動滑輪重為10N(不計繩重與摩擦)，則拉力F的大小為()A．70NB．100NC．105ND．110N3.小柯用圖中裝置提升重為400N的物體，不計摩擦和滑輪自重，下列說法正確的是()A．兩個滑輪均為定滑輪B．人將繩子拉過1m，物體也上升1mC．物體勻速上升時，人對繩子的拉力為200ND．使用該裝置不能省力，但能改變力的方向4.用圖中四種方式勻速提升同一物體(不計機械自重和摩擦)，其中最費力的是()5.在野外用滑輪組拉越野車脫困時的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是()A．車對地面的壓力與車的重力是一對平衡力B．車?yán)喗M的力與滑輪組對車的拉力是一對平衡力C．脫困需要2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為1200ND．脫困需要2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為800N6.如圖所示，物體重力是500N，動滑輪重20N(不計摩擦和繩重)，要使物體勻速升高1m，那么人的拉力是________N，使用該裝置________(填“能”或“不能”)改變力的方向。6題圖7題圖8題圖7.如圖所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提升物體A，若將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端移動的距離為________m；若乙滑輪組繩子的自由端移動的速度為40cm/s，則物體A移動的速度為________m/s。8．如圖，小明想把被臺風(fēng)刮倒的樹拉正。他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，這樣做有________段繩子拉甲樹。如果不計繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則小明對繩子的拉力至少為________N。9．既可以省力，又可以改變用力方向的是__________(填“定滑輪”“動滑輪”或“滑輪組”)；利用一個機械效率為90%的杠桿做100J的總功，其中額外功是________J。10.城市電力公交車以及電氣化鐵路的輸電線常用如圖所示的方式懸掛在鋼纜上。鋼纜的A端固定在電桿上，B端通過滑輪組連接在電桿C上，滑輪組由a、b、c三個滑輪構(gòu)成，其中屬于定滑輪的是________，屬于動滑輪的是________。(均填“a”“b”或“c”)11.如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起；已知每個滑輪重20N，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，圖甲中車對繩子的拉力為________N，圖乙中人對繩子的拉力為________N。12.如圖所示，小轎車的方向盤相當(dāng)于一個輪軸，若F1＝20N，盤的半徑為20cm，軸的直徑為4cm，不計摩擦阻力，則F2＝________N。門鎖的把手是一個________(填“省力”或“費力”)輪軸。13．如圖，輕質(zhì)動滑輪處于平衡狀態(tài)。請在圖中畫出物體所受的重力(體現(xiàn)動滑輪省力)，同時標(biāo)出支點O并畫出拉力F對應(yīng)的力臂l(體現(xiàn)動滑輪省力)。14．探究定滑輪的特點。(1)在探究使用定滑輪是否省力時，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測量的物理量是_____________和__________________。(2)如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個力的大小關(guān)系是____________。(3)旗桿頂部有一個定滑輪，給我們升國旗帶來了便利。這是利用定滑輪___________________的特點。15.如圖是小海同學(xué)“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置。他按圖示方法提起鉤碼時注意保持測力計________移動，分別測得一組數(shù)據(jù)如下表所示：

鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計示數(shù)F/N測力計移動距離s/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4(1)比較測力計示數(shù)的大小，可知使用動滑輪的好處是_______。(2)比較測力計拉力的方向，可知使用定滑輪的好處是________________。(3)把鉤碼升高相同的高度，比較乙和丙實驗中測力計移動的距離，可知：使用動滑輪______________________。(4)在提升重物的過程中，如果要同時兼顧定滑輪和動滑輪的特點，則應(yīng)選擇______________________________。16．在探究“滑輪組的使用特點”的活動中，老師給同學(xué)們提出這樣的問題：某人站在地面上，用如圖所示的滑輪組裝成滑輪組把8500N的物體提升到高處，現(xiàn)有一根最大能承受2500N拉力的繩子，且每個滑輪的重均為500N。(1)請你幫助該同學(xué)組裝好這個滑輪組。(2)用這個組裝的滑輪組提升8500N的物體時，繩子自由端的實際拉力是多大？(不計繩子的重及摩擦)17．一質(zhì)量為1.5×103kg的汽車陷入一泥濘路段，司機師傅利用滑輪組和周圍條件，組裝成了如圖所示的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動8m距離，汽車在泥濘路段受到的阻力為車重力的0.1倍，滑輪組的機械效率為80%，g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中，求：(1)做的有用功。(2)作用在繩子自由端的拉力。18.如圖所示，動滑輪重4N，所吊重物B重20N，物體A重240N，此時物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降。不計繩重、繩子的伸長和滑輪組內(nèi)部的摩擦。求：(1)水平面對物體A的摩擦力是多大？(2)要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力F的功率為多大？19．如圖為吊裝工具示意圖，物體M為重5000N的配重，杠桿AB的支點為O，OA:OB＝1:2，每個滑輪重100N。當(dāng)重為700N的工人用300N的力豎直向下勻速拉動繩子時，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦均不計。求：(1)工人對地面的壓力；(2)物體M對地面的壓力。類型三機械效率認(rèn)識1.生產(chǎn)生活中常常會用到各種機械設(shè)備，下列說法中不正確的是()A．任何機械設(shè)備的效率總小于1B．減小機械內(nèi)部摩擦可以提高其效率C．提高機械設(shè)備的效率可以節(jié)能減排D．使用機械設(shè)備做功越快，其效率越高2.下列有關(guān)機械做功、功率、機械效率的說法，正確的是()A．效率越高的機械，功率越大B．做功越多的機械，功率越大C．做有用功越多的機械，效率越高D．功率越大的機械，做功越快3.利用如圖所示的滑輪在粗糙水平面上勻速拉動物體，下列敘述正確的是()A．重力做的功是有用功B．拉力F1做的功是額外功C．繩子自由端的拉力F做的功是總功D．克服物體與地面間的摩擦力做的功是額外功4.某施工工地上，技術(shù)革新小組將一個滑輪組改進(jìn)后提高了機械效率，用它把同樣的物體勻速提升同樣的高度，改進(jìn)后和改進(jìn)前相比，則()A．總功不變，有用功增加B．總功不變，額外功減小C．額外功減小，有用功不變D．額外功不變，有用功增加5.如圖是利用滑輪組幫助汽車脫困的情景。勻速拉動車的過程中，車相對樹木是________(填“靜止”或“運動”)的，動滑輪上有________段繩子承擔(dān)對車的拉力，若對車的拉力為2400N，F(xiàn)為1500N，則該滑輪組的機械效率是________。第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題16簡單機械類型一杠桿及應(yīng)用 2類型二滑輪及應(yīng)用 8類型三機械效率認(rèn)識 14【方法歸納】1.力臂是支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。2.杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，稱為杠桿平衡。杠桿平衡的條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：F1l1＝F2l2(或eq\f(F2,F1)＝eq\f(l1,l2))。若F1l1≠F2l2，則杠桿的平衡被破壞。若F1l1＞F2l2，則杠桿向F1的方向轉(zhuǎn)動，反之則向F2的方向轉(zhuǎn)動。3.根據(jù)動力臂和阻力臂的不同，可以把杠桿分成三類項目省力杠桿費力杠桿等臂杠桿圖示力臂動力臂大于阻力臂若l1>l2，則F1<F2動力臂小于阻力臂若l1<l2，則F1>F2動力臂等于阻力臂若l1＝l2，則F1＝F2力省力費力不省也不費距離費距離省距離不省也不費應(yīng)用開瓶器、羊角錘、鍘刀、撬棒、鋼絲鉗、動滑輪等船槳、理發(fā)剪刀、釣魚竿、鑷子、掃帚、食品夾、船槳、筷子等天平、定滑輪等注意：杠桿可以省力，也可以省距離，但不能兩者兼?zhèn)洌锤軛U不能省功。4.人體中的手臂、頭、腿、腳等都可以看作杠桿。人體杠桿系統(tǒng)都有四個基本組成部分：骨——一根硬棒；肌肉收縮——動力的來源；兩根骨之間可以活動的關(guān)節(jié)——支點；移動肢體或物體——阻力的來源。5.使用定滑輪提升物體時，繩子自由端移動的距離s等于物體升高的高度h，即s＝h，繩子自由端移動的速度v端也等于物體升高的速度v物，即v端＝v物。使用動滑輪提升物體時，繩子自由端移動的距離s是物體升高的高度h的2倍，即s＝2h，繩子自由端移動的速度v端也是物體上升速度v物的2倍，即v端＝2v物。6.滑輪組是由定滑輪和動滑輪組合而成的。它不但可以省力，而且可以改變力的方向。使用滑輪組時，重物和動滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一。在使用滑輪組時，若繩子的段數(shù)為n，則動力移動的距離s等于重物上升高度h的n倍，即s＝nh。同樣，動力移動的速度v1與重物上升的速度v2的關(guān)系為v1＝nv2。注意：滑輪組的省力(或費距離)的情況不能機械地根據(jù)有幾個定滑輪及動滑輪的省力特點來判斷，要根據(jù)承擔(dān)阻力的繩子的股數(shù)來確定。判斷滑輪組繩子段數(shù)n的方法：可以在定滑輪與動滑輪之間畫一條虛線，數(shù)一下與動滑輪相連的繩子的段數(shù)是幾段，則n就是幾.如圖甲、乙所示.7.有用功跟總功的比值叫做機械效率，公式為η=W有W總，機械效率沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示，機械效率是表示機械做功性能好壞的物理量，機械效率越高，表示機械做的有用功占它所做的總功的比例越大，這個機械的性能越好；機械效率越低，表示機械做的有用功占它所做的總功的比例越小，這個機械的性能越劣。【常考題型】類型一杠桿及應(yīng)用1.如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，則F的力臂是(B)A．OAB．OCC．ODD．FD1題圖2題圖3題圖【解析】力臂是從支點到力作用線的垂線段即可做出選擇。從圖中可以看出支點O到F作用線的垂線段為OC．其他線段，如OA、OD都與F的作用線不垂直，DF垂直O(jiān)D，但與F的作用線不垂直，所以只有OC符合。2．如圖，工人師傅正在使用一根硬棒撬動石頭，使用此硬棒(B)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【解析】由圖可知，使用一根硬棒撬動石頭時，動力臂大于阻力臂，由杠桿的平衡條件知道，此時動力小于阻力，即使用的是省力杠桿，由功的原理知道，使用任何機械都不省功，省力杠桿一定費距離，故B正確。3．如圖是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是(D)A．支點不動，腳在桿上的位置前移B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移D．將支點遠(yuǎn)離人，同時腳在桿上的位置后移【解析】A、支點不動，腳在桿上的位置前移，此時阻力、阻力臂不變，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故A錯誤；B、將支點靠近人，腳在桿上的位置不動，此時阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故B錯誤；C、將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移，阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故C錯誤；D、將支點遠(yuǎn)離人，同時腳在桿上的位置后移，阻力不變，阻力臂變小，動力臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變小，能省力，故D正確。4.如圖所示是鋼絲鉗工作時的狀態(tài)。圖中給出了四名同學(xué)在鋼絲鉗單側(cè)鉗柄及其相連部分上所畫出的動力F1、動力臂l1、阻力F2的示意圖，其中正確的是(C)【解析】由圖可知，向上的動力使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，而阻力阻礙杠桿順時針轉(zhuǎn)動，其方向也是向上的。5.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(C)個鉤碼。A．1B．2C．3D．45題圖6題圖7題圖【解析】由圖示求出動力臂與阻力臂，然后由杠桿平衡條件求出鉤碼的個數(shù)。設(shè)每個鉤碼重為G，杠桿每格長度為L，由杠桿平衡條件得：2G×6L=nG×4L，則n=3。6.如圖為工地搬運磚頭的獨輪車，人抬起車把時，車體可以看成一個杠桿，關(guān)于這個杠桿，下列說法正確的是(C)A．手握的位置靠近把手末端時更費力B．磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時抬起更省力C．輪子的中心是杠桿的支點D．圖中拉力F大于重力G【解析】在阻力和阻力臂不變的情況下，手握的位置靠近把手末端時，動力臂大，則動力更小，更省力，故A錯誤；磚頭的位置遠(yuǎn)離車輪時，此時動力臂和阻力大小不變，阻力臂變大，動力會變大，抬起更費力，故B錯誤；由圖可知，整個杠桿是繞輪子中心轉(zhuǎn)動，則輪子中心是杠桿的支點，故C正確；圖中的動力臂大于阻力臂，由杠桿平衡條件可知，動力小于阻力，即F小于G，故D錯誤。7.小華發(fā)現(xiàn)一只蟲子在長為50cm、質(zhì)量為10g的刻度尺上向右爬行，她將刻度尺右端伸出水平課桌邊沿23cm，如圖所示，當(dāng)蟲子爬行到距刻度尺右端3cm處時，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)，由此計算出蟲子的質(zhì)量約為(g取10N/kg，刻度尺質(zhì)量分布均勻，不考慮蟲子的長度)(A)A．1gB．3gC．7gD．10g【解析】刻度尺的重心在25cm處，刻度尺剛好翻轉(zhuǎn)時與桌沿的接觸點為支點，則刻度尺重力的力臂l1＝25cm－23cm＝2cm；蟲子對刻度尺壓力的力臂l2＝23cm－3cm＝20cm；由杠桿平衡條件F1×l1＝F2×l2得G尺×l1＝G蟲×l2，即m尺g×l1＝m蟲g×l2，則10g×2cm＝m蟲×20cm，解得m蟲＝1g。8.如圖甲所示，輕桿(不計杠桿重力)O為支點，物重為30N，OA：AB＝1：2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法正確的是(D)A．該杠桿與鑷子類型相同B．圖甲位置時，拉力大小為15NC．圖甲位置時，若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為3：1D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變8題圖9題圖【解析】由圖甲知，動力臂大于阻力臂，此杠桿為省力杠桿，而鑷子是費力杠桿，故A錯誤；物重為30N，OA：AB＝1：2；由杠桿平衡條件可得：F×OB＝G×OA，解得：F＝eq\f(G×OA,OB)＝eq\f(G×OA,OA＋AB)＝eq\f(30N×1,1＋2)＝10N，故B錯誤；圖甲位置時，若僅增加物重，則(F＋ΔF)×OB＝(G＋ΔG)×OA，eq\f(F＋ΔF,G＋ΔG)＝eq\f(OA,OB)＝eq\f(1,3)，eq\f(ΔF,ΔG)＝eq\f(1,3)，可見拉力的變化量與物重的變化量之比不等于3：1，故C錯誤；保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，其力臂如圖所示：OB′為動力臂，OA′為阻力臂，因△OA′A∽△OB′B，則OA′OB′＝OA：OB＝1：3，由杠桿平衡條件可知，F(xiàn)′×OB′＝G×OA′，F(xiàn)′＝eq\f(G×OA′,OB′)＝eq\f(30N×1,3)＝10N，由此可知保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變，故D正確。9.如圖所示，一根重木棒在水平動力(拉力)F的作用下以O(shè)點為軸，由豎直位置逆時針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，若動力臂為l，動力與動力臂的乘積為M，則(C)A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l減小，M減小C．F增大，l減小，M增大D．F減小，l增大，M增大【解析】如圖所示，l為動力臂，L為阻力臂，由杠桿的平衡條件得：Fl＝GL；木棒由豎直位置逆時針勻速轉(zhuǎn)到水平位置的過程中，l不斷減小，L逐漸增大，G不變；由杠桿的平衡條件Fl＝GL知，G不變，L增大，則GL、Fl(即M)都增大。又因為l不斷減小，F(xiàn)l不斷增大，因此F逐漸增大。10.如圖是三種類型剪刀的示意圖，請你為鐵匠師傅選擇一把剪鐵皮的剪刀，你會選擇________(填“A”“B”或“C”)剪刀，這樣選擇的目的是為了省________。【答案】C力【解析】由于剪鐵皮需要的力較大，為了省力，需要選擇省力杠桿，由圖片可知，C剪刀的動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，可用來剪鐵皮，目的是為了省力。11.圖甲是自行車手閘，其中AOC部分可視為杠桿，O為支點，剎車線對A點的拉力為阻力F2，其簡化示意圖如圖乙。請在圖乙中畫出：(1)阻力的力臂l2。(2)剎車時，作用在杠桿AOC上的最小動力F1。答圖【解析】（1）反向延長F2的作用線，從支點O作動力F2作用線的垂線，支點到垂足的距離為阻力臂L2。（2）由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小；圖中支點在O點，因此OC作為動力臂最長；動力的方向應(yīng)該垂直力臂OC向上，過點C垂直于OC向上作出最小動力F1的示意圖。【答案】如答圖所示。12.采用如圖所示站姿鍛煉手臂力量：雙腳并攏，腳尖O觸地，腳后跟踮起，手臂水平，手掌支撐在豎直墻壁上的A點，B為人體重心所在位置。鍛煉時，軀體保持伸直，手臂彎曲、伸直交替進(jìn)行。(人體可視為杠桿，O點為支點)。(1)在圖中畫出人所受重力的示意圖。(2)畫出墻壁對手掌的支持力F的力臂。(3)鍛煉時，腳尖離墻壁越遠(yuǎn)，手掌對墻壁的壓力就越______(填“大”或“小”)。答圖：【答案】（1）（2）如答圖（3）大【解析】(1)人受到的重力是豎直向下的，重力的作用點在B點，由此畫出人所受重力的示意圖。(2)延長支持力F畫出力的作用線，過支點O向力F的作用線作垂線，垂線段的長即為支持力F的力臂l。（3）鍛煉時，腳尖離開墻壁越遠(yuǎn)，支撐點會下移,則由圖可知動力臂會減小，阻力臂會增大，阻力(人的重力)大小不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知人受到的支持力會變大；由力的作用的相互性可知，手掌對墻壁的壓力會增大。13.工人用扳手?jǐn)Q一個螺栓。無論怎么使勁拉扳手柄的上端，都沒能成功，如圖甲所示。于是他想出了一個新點子：在其他條件不變的情況下，取來一根繩子，將繩的一端拴在扳手柄的上端，再次使出渾身力氣拉繩的另一端，如圖乙所示。可還是沒能扳動螺栓，這是為什么呢？請完成：【答圖】(1)在圖丙的示意圖中，螺栓中心為支點，畫出繩端拉力的力臂；(2)簡要說明用繩也拉不動的原因。【答案】（1）如圖。（2）圖乙和圖甲比較，其他條件沒變，只是用了一條長繩子，所以所用拉力不變，改變的是工人施力的作用點，但動力臂大小幾乎不變，因為阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件得出兩種方法需要用的力幾乎一樣，所以用繩也沒能扳動螺栓。14．如圖，固定的斜面長s＝1.2m，高h(yuǎn)＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s內(nèi)把一個重16N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為______W，斜面的機械效率為______。14題圖15題圖【答案】3；80%【解析】拉力所做的總功W總＝Fs＝5N×1.2m＝6J；拉力的功率P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(6J,2s)＝3W；此過程所做的有用功W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J；則斜面的機械效率η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(4.8J,6J)＝80%。15．如圖是過去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可使石球升高，抬起腳，石球會落下去擊打稻谷。石球重50N，不計摩擦和桿重。(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1，才能將石球抬起。F1的力臂為_______m，此時舂米工具是一個_______(填“省力”或“費力”)杠桿。(2)腳豎直向下至少用力F2為________N，才能將石球抬起。F2和F1的大小關(guān)系為F2________F1。【答案】(1)1省力(2)20；>【解析】(1)不計摩擦和桿重，圖中O為支點，腳沿與桿垂直方向用力F1時，力臂OB最長，OB＝1.4m－0.4m＝1m，阻力臂為OD，OB>OD，由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)1·OB＝G·OD，F(xiàn)1<G，故此時舂米工具為省力杠桿。(2)當(dāng)腳豎直向下用力時，如圖所示動力臂為OC，阻力臂為OD，如圖所示，由杠桿平衡條件得，F(xiàn)2·OC＝G·OD，F(xiàn)2＝G·eq\f(OD,OC)，由相似三角形可知，eq\f(OD,OC)＝eq\f(OA,OB)，故F2＝G·eq\f(OD,OC)＝G·eq\f(OA,OB)＝50N×eq\f(0.4m,1m)＝20N。由于阻力和阻力臂不變，動力臂由OB變成OC，動力臂變小，由杠桿平衡條件可知，動力變大，故F2＞F1。16．1949年以前，我國經(jīng)濟很落后，一些地區(qū)過著極其原始的生活。如圖所示，就是為了解決飲水問題，需要到很遠(yuǎn)的地方挑水的示意圖。為了防止道路不好水濺出桶外，在水面上覆蓋木板。若一個木板質(zhì)量為500g，密度為0.8×103kg/m3，每個桶內(nèi)水深30cm，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：(1)桶底受到的水產(chǎn)生的壓強。(2)一個木板受到的浮力及靜止時露出水面的體積。(3)扁擔(dān)與繩質(zhì)量忽略不計，扁擔(dān)長度為1.5m，每桶水總重力為180N，扁擔(dān)與肩膀接觸點距離扁擔(dān)右端55cm，支撐手距離扁擔(dān)左端也是55cm，則支撐手受到扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是多少？【解析】（1）明確水的高度，運用液體壓強公式p=ρgh可求壓強大小。（2）根據(jù)漂浮條件可求木板受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出浸入水中的體積，然后根據(jù)密度公式求出木板的條件，最后即可求出露出水面的體積；（3）以肩膀為支點，根據(jù)杠桿平衡條件得出等式即求出支撐手受到的扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力。解：(1)水的深度為h＝30cm＝0.3m；桶底受到水產(chǎn)生的壓強p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m＝3×103Pa。(2)木板質(zhì)量m＝500g＝0.5kg，木板漂浮在水面上，根據(jù)漂浮條件可知，一個木板受到的浮力F浮＝G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N，根據(jù)F浮＝ρ液gV排可得木板排開水的體積(即浸入水中的體積)V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(5N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝5×10－4m3；根據(jù)ρ＝eq\f(m,V)可得木板體積V木＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(0.5kg,0.8×103kg/m3)＝6.25×10－4m3；則靜止時露出水面的體積V露＝V木－V排＝6.25×10－4m3－5×10－4m3＝1.25×10－4m3。(3)55cm＝0.55m，以肩膀為支點，則支撐手對扁擔(dān)產(chǎn)生向上的支持力，則：l1＝1.5m－0.55m＝0.95m，l＝1.5m－0.55m－0.55m＝0.4m，l2＝0.55m，根據(jù)杠桿平衡條件得：G水l1＝G水l2＋Fl，所以，F(xiàn)＝eq\f(l1－l2,l)G水＝eq\f(0.95m－0.55m,0.4m)×180N＝180N。因支持力F與支撐手受到的扁擔(dān)產(chǎn)生的壓力是一對相互作用力，所以F壓＝F＝180N。類型二滑輪及應(yīng)用1.如圖為家庭手搖升降晾衣架結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)搖動手柄時，橫梁可上升或下降，下列滑輪屬于動滑輪的是(D)A．甲B．乙C．丙D．丁1題圖2題圖3題圖【解析】定滑輪和動滑輪的主要區(qū)別是：動滑輪會隨物體一起運動，定滑輪不隨物體運動。甲、乙、丙滑輪固定不動，是定滑輪，丁滑輪與物體一起運動，是動滑輪。2.利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動滑輪重為10N(不計繩重與摩擦)，則拉力F的大小為(C)A．70NB．100NC．105ND．110N【解析】由圖知，n＝2，不計繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝eq\f(1,2)(G＋G動)＝eq\f(1,2)×(200N＋10N)＝105N，故C正確。3.小柯用圖中裝置提升重為400N的物體，不計摩擦和滑輪自重，下列說法正確的是(C)A．兩個滑輪均為定滑輪B．人將繩子拉過1m，物體也上升1mC．物體勻速上升時，人對繩子的拉力為200ND．使用該裝置不能省力，但能改變力的方向【解析】由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，故A錯誤；由圖可知，繩子的自由端拉過1m，物體上升0.5m，故B錯誤；不計摩擦和滑輪自重，使用題圖中裝置能省一半的力，物體的重力為400N，則拉力為200N，故C正確；使用動滑輪能省力，使用定滑輪能改變力的方向，故D錯誤。4.用圖中四種方式勻速提升同一物體(不計機械自重和摩擦)，其中最費力的是(A)【解析】不計機械自重和摩擦，設(shè)物重為G，由圖知：A.使用此動滑輪時，由于動力作用在軸上，所以費一倍的力，即F1＝2G；B.此裝置是定滑輪，不能省力，所以F2＝G；C.此裝置是滑輪組，承擔(dān)物重的繩子有3股，所以F3＝eq\f(1,3)G；D.此裝置是斜面，且L＝2h，所以F4＝eq\f(1,2)G。比較可知，上述裝置中，最省力的是C，最費力的是A。5.在野外用滑輪組拉越野車脫困時的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是(C)A．車對地面的壓力與車的重力是一對平衡力B．車?yán)喗M的力與滑輪組對車的拉力是一對平衡力C．脫困需要2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為1200ND．脫困需要2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為800N【解析】由圖可知，n＝2，不計繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝eq\f(1,2)F′＝eq\f(1,2)×2400N＝1200N，因繩重和摩擦的存在，則繩索自由端的力F至少為1200N。6.如圖所示，物體重力是500N，動滑輪重20N(不計摩擦和繩重)，要使物體勻速升高1m，那么人的拉力是________N，使用該裝置________(填“能”或“不能”)改變力的方向。6題圖7題圖8題圖【答案】260能【解析】由圖知，滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n＝2，不計摩擦和繩重，拉力F＝eq\f(1,n)(G＋G動)＝eq\f(1,2)×(500N＋20N)＝260N；使用該裝置既能省力，又能改變力的方向。7.如圖所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提升物體A，若將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端移動的距離為________m；若乙滑輪組繩子的自由端移動的速度為40cm/s，則物體A移動的速度為________m/s。【答案】30.2【解析】由圖甲可知，n甲＝3，將物體A提高1m，則甲滑輪組繩子的自由端移動的距離s甲＝n甲h＝3×1m＝3m。(2)由圖乙可知，n乙＝2，物體A移動的速度vA＝eq\f(1,n乙)v繩＝eq\f(1,2)×40cm/s＝20cm/s＝0.2m/s。8．如圖，小明想把被臺風(fēng)刮倒的樹拉正。他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，這樣做有________段繩子拉甲樹。如果不計繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則小明對繩子的拉力至少為________N。【答案】2；150【解析】如圖用繩子拉甲樹時，甲相當(dāng)于一個動滑輪，此時有兩段繩子拉甲樹；不計繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則每段繩子承擔(dān)的力是300N的，所以人對繩子的拉力至少為：F=F甲=×300N=150N。9．既可以省力，又可以改變用力方向的是__________(填“定滑輪”“動滑輪”或“滑輪組”)；利用一個機械效率為90%的杠桿做100J的總功，其中額外功是________J。【答案】滑輪組；10【解析】使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向；使用動滑輪可以省力，但不可以改變力的方向；用定滑輪和動滑輪組成合適的滑輪組，既可以省力，又可以改變力的方向；由題知，使用杠桿做的總功W總＝100J，η＝90%，由η＝eq\f(W有,W總)＝90%可得做的有用功：W有＝W總×90%＝100J×90%＝90J，則利用杠桿做的額外功：W額＝W總－W有＝100J－90J＝10J。10.城市電力公交車以及電氣化鐵路的輸電線常用如圖所示的方式懸掛在鋼纜上。鋼纜的A端固定在電桿上，B端通過滑輪組連接在電桿C上，滑輪組由a、b、c三個滑輪構(gòu)成，其中屬于定滑輪的是________，屬于動滑輪的是________。(均填“a”“b”或“c”)【答案】b、c;a【解析】如圖所示，b、c滑輪的軸固定不動，為定滑輪，不省力；a為動滑輪。11.如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起；已知每個滑輪重20N，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，圖甲中車對繩子的拉力為________N，圖乙中人對繩子的拉力為________N。【答案】400210【解析】忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，由于圖甲中使用的是兩個定滑輪，則車對繩子的拉力F甲＝G＝400N；圖乙中使用的是一動一定的滑輪組，n＝2，人對繩子的拉力F乙＝eq\f(1,2)(G＋G動)＝eq\f(1,2)(400N＋20N)＝210N。12.如圖所示，小轎車的方向盤相當(dāng)于一個輪軸，若F1＝20N，盤的半徑為20cm，軸的直徑為4cm，不計摩擦阻力，則F2＝________N。門鎖的把手是一個________(填“省力”或“費力”)輪軸。【答案】200省力【解析】輪軸實質(zhì)是杠桿，F(xiàn)1＝20N，R＝20cm，r＝eq\f(d,2)＝eq\f(4cm,2)＝2cm，由杠桿的平衡條件得：F1R＝F2r，則F2＝eq\f(F1R,r)＝eq\f(20N×20cm,2cm)＝200N；門鎖的把手的輪半徑大于軸半徑，動力作用在輪上，是一個省力輪軸。13．如圖，輕質(zhì)動滑輪處于平衡狀態(tài)。請在圖中畫出物體所受的重力(體現(xiàn)動滑輪省力)，同時標(biāo)出支點O并畫出拉力F對應(yīng)的力臂l(體現(xiàn)動滑輪省力)。答圖【解析】動滑輪的支點在左邊緣，從支點O到力F作用線的距離就為F的力臂，如圖所示；物體的重力作用點在其幾何中心，由重心向下作豎直向下的有向線段，即為其重力示意圖，動滑輪的動力臂是阻力臂的兩倍，所以繩子自由端拉力F是物體重力的eq\f(1,2)，所以重力G的線段長是F的兩倍。解：如圖所示。14．探究定滑輪的特點。(1)在探究使用定滑輪是否省力時，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測量的物理量是_____________和__________________。(2)如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個力的大小關(guān)系是____________。(3)旗桿頂部有一個定滑輪，給我們升國旗帶來了便利。這是利用定滑輪___________________的特點。【答案】（1）物體的重力繩子自由端的拉力（2）F1＝F2＝F3（3）能夠改變力的方向【解析】（1）在研究使用定滑輪是否省力時，實驗中應(yīng)勻速提升重物，測量出物體的重力和拉力的大小，根據(jù)這兩個力的大小分析定滑輪是否省力；（2）如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，由于使用定滑輪不省力也不費力，所以三個力的大小關(guān)系是F1=F2=F3；（3）旗桿頂部有一個定滑輪，能夠改變拉力的方向。15.如圖是小海同學(xué)“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置。他按圖示方法提起鉤碼時注意保持測力計________移動，分別測得一組數(shù)據(jù)如下表所示：

鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計示數(shù)F/N測力計移動距離s/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4(1)比較測力計示數(shù)的大小，可知使用動滑輪的好處是_______。(2)比較測力計拉力的方向，可知使用定滑輪的好處是________________。(3)把鉤碼升高相同的高度，比較乙和丙實驗中測力計移動的距離，可知：使用動滑輪______________________。(4)在提升重物的過程中，如果要同時兼顧定滑輪和動滑輪的特點，則應(yīng)選擇______________________________。【答案】（1）能省力（2）可以改變力的方向（3）費距離(或移動更多距離)（4）由定滑輪和動滑輪組成的滑輪組【解析】（1）在丙中，拉力F=0.55N＜G=0.98N，故使用動滑輪時省力；（2）在乙中，拉力F=0.98N=G=0.98N，但是向下用力，故使定滑輪可以改變用力的方向；（3）乙的距離為0.2m,丙中的距離為0.4，故使用動滑輪費距離；（4）可以把定滑輪和動滑輪組合起來，使用滑輪組。16．在探究“滑輪組的使用特點”的活動中，老師給同學(xué)們提出這樣的問題：某人站在地面上，用如圖所示的滑輪組裝成滑輪組把8500N的物體提升到高處，現(xiàn)有一根最大能承受2500N拉力的繩子，且每個滑輪的重均為500N。(1)請你幫助該同學(xué)組裝好這個滑輪組。(2)用這個組裝的滑輪組提升8500N的物體時，繩子自由端的實際拉力是多大？(不計繩子的重及摩擦)答圖【答案】（1）如圖（2）繩子自由端的實際拉力：F＝eq\f(1,4)×(G物＋G動)＝eq\f(1,4)×(8500N＋500N＋500N)＝2375N。【解析】（1）承擔(dān)物重繩子的段數(shù)：n＝eq\f(G總,Fmax)＝eq\f(8500N＋500N＋500N,2500N)＝3.8。在不將繩子拉斷的前提下，n＝4和n＝5都能滿足要求。由于人站在地面上拉動繩子，則承擔(dān)物重的繩子段數(shù)取n＝4。17．一質(zhì)量為1.5×103kg的汽車陷入一泥濘路段，司機師傅利用滑輪組和周圍條件，組裝成了如圖所示的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動8m距離，汽車在泥濘路段受到的阻力為車重力的0.1倍，滑輪組的機械效率為80%，g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中，求：(1)做的有用功。(2)作用在繩子自由端的拉力。解：(1)汽車所受的阻力f＝0.1mg＝0.1×1.5×103kg×10N/kg＝1.5×103N，將車勻速拖離，由二力平衡得，牽引力F牽＝f＝1.5×103N，所做的有用功W有＝F牽s車＝1.5×103N×8m＝1.2×104J。(2)繩子自由端移動距離s繩＝3s車＝3×8m＝24m，由η＝eq\f(W有,W總)得，W總＝eq\f(W有,η)＝eq\f(1.2×104J,80%)＝1.5×104J，由W總＝Fs繩得，作用在繩子自由端的拉力F＝eq\f(W總,s繩)＝eq\f(1.5×104J,24m)＝625N。18.如圖所示，動滑輪重4N，所吊重物B重20N，物體A重240N，此時物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降。