主題二力專題13簡單機械（3-7分）（原卷版）目錄TOC\o"1-3"\h\u 3 4考點一杠桿 4考點二跨學科實踐：制作簡易桿秤 8考點三定滑輪動滑輪 10考點四滑輪組 11考點五斜面和輪軸 12 14題型一杠桿作圖 14題型二探究杠桿的平衡條件 14題型三杠桿平衡條件的應用 16題型四生活中的杠桿 17題型五定滑輪和動滑輪 18題型六滑輪組的分析與計算 19題型七斜面與輪軸 20

考點要求新課標要求命題預測新舊教材對比杠桿2.2.6知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。4.2.5探究杠桿的平衡條件。《簡單機械》是人類社會在生產生活中所經常使用的工具，在使用簡單機械應用于實踐中經常涉及力學和能量相關內容。對本單元的學習和考查應立足于社會實踐，同時也要清楚在使用過程中功和能的關系。因此，考題一般會從社會實踐中對這些工具的使用，以及計算功、功率計算入手。本單元常考題型有：選擇題、填空題、作圖題、實驗探究題、計算題和綜合題等。主要命題點有：杠桿作圖、杠桿平衡條件的應用、杠桿的動態平衡、探究杠桿的平衡條件、滑輪與滑輪組、滑輪組的應用與計算、斜面、輪軸等新教材新增跨學科實踐：制作簡易桿秤。跨學科實踐是生活到物理再回歸到生活的完美體現。充分展示了物理的實用性和實踐性。學生通過制作簡易桿秤，加強對杠桿的平衡條件的理解，能夠更加熟練應用物理理論知識解決生活中遇到的實際問題。跨學科實踐：制作簡易桿秤熟練應用杠桿原理，解決實際問題定滑輪和動滑輪3.2.4能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。滑輪組3.2.4能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。斜面和輪軸3.2.4能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。

考點一杠桿一、杠桿1.認識杠桿（1）定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點O轉動，這根硬棒就是杠桿。“硬棒”和“能繞著固定點轉動”是杠桿的兩個關鍵特征。“硬”的含義是指不考慮發生形變的理想情況，杠桿是一種理想模型。理想模型是人們分析物理問題的基礎。（2）杠桿五要素圖示五要素支點杠桿繞著轉動的固定點，用字母O表示動力使杠桿轉動的力，用字母表示阻力阻礙杠桿轉動的力，用字母表示動力臂支點到動力作用線的距離，用字母表示阻力臂支點到阻力作用線的距離，用字母表示2.對杠桿的理解（1）對支點的理解：①在杠桿轉動時，支點位置是固定的；②一定在杠桿上，可以在杠桿的一端，也可以在杠桿的其他位置，同一杠桿，使用方法不同，支點的位置也可能不同；③不一定與動力作用點和阻力作用點在同一直線上，也不一定在動力作用點和阻力作用點之間。（2）對動力和阻力的理解：①都是杠桿受到的力，作用點一定在杠桿上；②使杠桿轉動的方向相反，但兩個力的方向不一定相反。（3）對力臂的理解：①力臂是支點到力的作用線的距離，不是支點到力的作用點的距離；②力臂可以在杠桿上,也可以不在杠桿上；③若力的作用線通過支點，則力臂為0。3.力臂作圖（1）力臂的畫法步驟畫法圖示找支點O先假設杠桿轉動，則杠桿上相對靜止的點即為支點畫動力和阻力的作用線從動力、阻力作用點沿力的方向分別畫直線或反向延長線即動力、阻力的作用線（用虛線）畫力臂從支點向力的作用線作垂線段，在垂線段旁標注力臂的名稱二、杠桿的平衡條件1.杠桿的平衡：當杠桿處于靜止或繞支點勻速轉動時，我們就說杠桿平衡了。2.探究：杠桿的平衡條件實驗目的探究杠桿的平衡條件實驗思路探究杠桿的平衡條件，就是要找到影響杠桿平衡的各種因素并確定它們之間的關系。容易想到：杠桿支點兩側所受的動力、阻力，以及動力臂、阻力臂都會影響杠桿的平衡，所以應該找出這四個量之間的關系。我們可以先保持杠桿一側的兩個量不變，如左側的阻力和阻力臂，改變另一側的兩個量，即右側的動力和動力臂。然后再保持右側的動力和動力臂不變，改變左側的阻力和阻力臂。綜合分析后找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關系。實驗圖實驗器材彈簧測力計、杠桿、鉤碼實驗設計與分析（1）支點位置選擇：杠桿的重心；以避免杠桿自重對實驗產生影響（2）使用前調節杠桿平衡,使其在水平位置靜止的方法：調節平衡螺母，左高左調，右高右調（實驗過程中不能調平衡螺母）（3）調節杠桿在水平位置平衡的原因：可以在杠桿上直接讀出力臂的大小（4）杠桿平衡的判斷：杠桿靜止或勻速轉動（5）用彈簧測力計代替鉤碼提供動力的好處：可以直接測出動力的大小；可以提供不同方向的力（6）彈簧測力計從豎直拉變成斜著拉,彈簧測力計示數的變化：力臂減小示數增大（7）多次實驗的目的：尋找普遍規律,避免偶然性實驗結論動力×動力臂=阻力×阻力臂或3.杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：；變形式：。這個平衡條件就是阿基米德發現的杠桿原理。4.杠桿平衡條件的應用（1）杠桿的動態變化問題杠桿在動力和阻力作用處于平衡，若改變力和力臂某個條件，杠桿仍處于平衡，判斷其他條件如何變化。如輕質杠桿OA的中點懸掛一個重物，在A端施加一個拉力F，逆時針緩慢改變拉力F的方向到圖示虛線的位置，這個過程中杠桿始終在水平位置平衡。分析：拉力F從圖示位置逆時針緩慢轉動過程中，拉力F的力臂先增大后減小；由于這個過程中杠桿始終在水平位置平衡，重物的重力不變，重力力臂也不變，由杠桿的平衡條件可知，力F和它力臂的乘積始終等于重物的重力乘其力臂，所以力F的大小先變小后大。分析此類問題，關鍵抓住哪些力、力臂不變，判斷變化的情況，再根據杠桿的平衡條件作出正確判斷。（2）杠桿最小力作圖要用最小的力使得杠桿AB在如圖甲所示的位置平衡，根據杠桿平衡條件可知，，因為此時的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此時的動力臂最大，則動力就最小。如圖乙所示，當力的作用點在B點，且力垂直于OB，方向向上時，動力臂最大，動力最小。在求解最小力問題時，我們不能受思維定式的影響，只想到F要作用在AO段，出現如圖丙所示的錯誤。實際上，在討論杠桿中的最小力問題時，如果力的作用點沒有預先設定，可以在杠桿上任意處選擇。三、生活中的杠桿1.杠桿的分類：根據動力臂與阻力臂的關系，可將杠桿分為三類——省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿。不同的杠桿可以滿足人們不同的需求。名稱省力杠桿費力杠桿等臂杠桿圖示力臂關系><=力的關系<>=特點省力但費距離費力但省距離不省力不費距離應用舉例鍘刀、瓶起子，手推車、鋼絲鉗、羊角錘、撬棒等釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪子、掃帚、船槳等天平、蹺蹺板、定滑輪2.我國古代的杠桿桔槔(如下圖)是古代的取水工具。人們在井邊豎一根立木，或就地利用樹權，架上一根橫木，橫木的一端綁上大石塊，另一端系繩和水桶。不取水時，石頭位置較低；當要取水時，人借助體重向下用力將橫木系水桶的一端往下拉；另一端大石塊的位置則上升。當水桶裝滿水后，就讓另一端的大石塊下降，通過杠桿的作用，將水桶提升。踏碓是古代的春米工具，由杵臼演變而來，也運用了杠桿原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端裝一塊大石頭，用腳連續踩踏木杠的另一端，石頭就連續起落，去掉石臼中稻谷的皮。水碓的原動輪是一個大型臥式水輪，輪的軸上裝有一排互相錯開的撥板，用以撥動碓桿，碓桿的一端裝有碓頭，水輪轉動時，就使幾個碓頭相繼春米。它不僅用于糧食加工，還用于春碎香料、陶土等。1．（2024·山東德州·中考真題）如圖是古代勞動人民用桔槔汲水的簡化圖，請畫出杠桿上A點受到的拉力F1及其力臂。考點二跨學科實踐：制作簡易桿秤一、項目提出要使用天平測量質量較大的物體(比如100kg的物體)不是很方便。“秤砣雖小壓千斤”，我們的祖先很早就用桿秤解決了這樣的問題。學習了杠桿平衡條件的知識，可以制作一個簡易桿秤。二、項目分析桿秤由帶有秤星的秤桿、秤砣(砝碼)、秤盤、提紐等組成。稱量時將被稱物體放在秤盤中，移動系秤砣的掛繩使秤桿平衡，根據掛繩所處的位置就可以讀出被稱物體的質量。要制作桿秤，我們需要考慮幾個關鍵問題。應該選擇什么材料？提紐和秤盤的位置如何確定？如何確定桿秤的零刻度位置及各刻度線?…（1）材料選取：通常使用竹筷子或木筷子，選擇較直且均勻的筷子作為秤桿；（2）提扭位置確定：主要依據杠桿原理，提扭作為支點，其位置越靠近秤盤的位置，秤的最大稱重越大，反之則越小?。如果需要稱量較重的物體，應將提扭設置在靠近秤盤的位置；如果需要更精細的稱量或較小的稱重范圍，則可以將提扭設置在相對遠離秤盤的位置；（3）簡易桿秤的秤盤位置：應選在支點一側（桿較短的一側）的某個點?。這是因為桿秤是不等臂的，支點應靠近杠桿的某一端，而盤子則懸掛在支點這一側的某個點上。在制作簡易桿秤時，需要利用杠桿原理，通過合理設定支點、秤盤位置和秤砣，使得桿秤能夠準確稱量物體的重量。?（4）確定零刻度的位置?：需要將秤砣掛在桿秤的提紐處，并確保桿秤平放在一個穩定的支撐點上。此時，桿秤的平衡點即為零刻度的位置。換句話說，當不放物體時，秤砣掛在這里，桿秤剛好平衡，秤砣的作用與桿秤自身重力的作用剛好抵消，這個點就是零刻度。（5）確定各刻度線：將砝碼放在秤盤上，然后移動秤砣直到桿秤達到平衡。此時，秤砣所在的位置就對應著砝碼的重量刻度。重復這個過程，使用不同的砝碼，就可以得到一系列的刻度。這些刻度是均勻的，因為在杠桿原理下，提紐處為支點，秤砣質量乘以力臂等于物體質量乘以力臂，所以在相應的刻度線上標上對應的質量數值即可。?三、項目實施材料：一根長度約為40cm的木制筷子，一個小盆，一個20g鉤碼，一個100g砝碼，細線若干，一把刻度尺，一支記號筆等。??1.在筷子的一端刻一個槽A，在距離槽A稍近處再刻一個槽B。把小盆掛在槽A處作為秤盤，在槽B處系一根細線作為提紐。2.用細線系一個20g的鉤碼，作為秤砣。調節秤砣的位置使秤桿平衡，這時細線在秤桿上的位置為秤的定盤星0，用記號筆標記此位置。3.在秤盤中放100g砝碼，手提提紐，并調節秤砣的位置使秤桿平衡。此時，標記秤砣細線在秤桿上的位置C，并記為100g。在定盤星0到C之間均勻地畫上49條刻度線，每一格就表示2g。1．【跨學科實踐】（2024·內蒙古通遼·中考真題）小明家有一把桿秤，如圖所示，秤鉤上不掛物體時提住秤紐，將秤砣移動至定盤星處時，秤桿恰能水平平衡，當秤鉤掛上物體移動秤砣使秤桿再次水平平衡時，即可通過秤砣所對應刻度讀出物體質量。下列說法正確的是（）A．定盤星是秤桿的支點B．桿秤是一種等臂杠桿C．所掛物體加重時，秤砣向右移，秤桿才能再次水平平衡D．使用已磨損的秤砣測量時，測量值比真實值偏小考點三定滑輪動滑輪一、定滑輪和動滑輪1.定滑輪和動滑輪名稱定滑輪動滑輪示意圖定義軸固定不動軸可以隨被吊物體一起運動實質等臂杠桿動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿特點不能省力，但是能改變動力的方向能省一半的力，但不能改變動力的方向力臂關系==2力的關系==距離關系==2.幾種常見情況中的等量關系（圖中物體均做勻速直線運動，忽略繩重及摩擦）圖示表達式定滑輪，，，，（其中，為物體所受的摩擦力）動滑輪，，，，，，，，1．（2024·四川內江·中考真題）如圖所示，一根繩子繞過定滑輪，一端拴在物體上，另一端拴在彈簧測力計上，沿四個不同方向勻速拉起物體，彈簧測力計的示數分別為F1、F2、F3、F4，則它們的大小關系為（）A．F1＞F2 B．F3＞F4C．F1＜F4 D．F1=F2=F3=F4考點四滑輪組一、滑輪組1.滑輪組：定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置。使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。2.確定承擔物重繩子段數n的方法：在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計算繞在動滑輪上的繩子段數，在圖甲中，有兩段繩子吊著動滑輪，n=2，圖乙中有三段繩子吊著動滑輪，n=3。3.省力情況：使用滑輪組時，不計繩重及摩擦，則滑輪組用幾段繩子提起物體，提起物體所用的力就是物重和動滑輪重的幾分之一，即動力，若再忽略動滑輪重，則，其中n為承擔物重的繩子段數。4.費距離情況：用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費距離，滑輪組用幾段繩子提起物體，繩子自由端移動的距離就是物體升高距離的幾倍。設物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為(n表示該擔物重的繩子段數)。5.滑輪組的組裝(1)確定繩子的段數：根據省力情況，用來求，或根據移動距離的關系，用來求。當n不是整數時，要采用只入不舍的“進一法”處理小數位。(2)滑輪組的繞繩方法：①動滑輪和定滑輪個數相同時，滑輪組繞繩采用“奇動偶定”的原則.即當承重繩子的段數為奇數時，繩子的固定端在動滑輪上；當承重繩子的段數為偶數時，繩子的固定端在定滑輪上。②動滑輪和定滑輪個數不相同時，最省力的繞線方法：從個數少的滑輪為起點。1．（2024·甘肅白銀·中考真題）將物體A、B置于如圖所示的裝置中，物體B恰好勻速下降，已知A重，B重，則A所受地面的摩擦力為N；若對A施加一個水平向左的拉力F，剛好使A在原來的水平面上勻速向左運動，則拉力F大小為N。（不計繩重、滑輪重及繩子與滑輪間的摩擦）考點五斜面和輪軸一、斜面1.斜面：人們往卡車上裝載較重的貨物時，常常會在車尾斜搭一塊木板，將貨物沿著木板往上推，如圖所示，這樣比直接向上抬起重物省力很多。這塊傾斜的木板就是斜面。斜面是同水平面成一定傾斜角度的平面，也是一種簡單機械。2.特點：如圖所示，設斜面長度為l，高為h，重物重力為G，在理想情況下，不考慮斜面摩擦，即斜面是光滑的，則沿斜面向上的推力(即斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之一)，因，故。即在斜面高度一定時，斜面越長越省力。二、輪軸1.輪軸：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫作輪，小輪叫作軸。如圖所示。2.輪軸的實質：輪軸相當于一個可連續轉動的杠桿，支點在輪軸的軸線上，如圖所示。3.輪軸的平衡公式：或。即輪半徑為軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就為作用在軸上的力的幾分之一。4.輪軸的特點：當動力作用在輪上，阻力作用在軸上時，因,故,此時使用輪軸省力，費距離；當動力作用在軸上，阻力作用在輪上時，因,故,此時使用輪軸費力，但省距離。注意：不要錯誤地認為使用輪軸一定省力，關鍵要看動力是施加在輪上還是施加在軸上。1．（24-25九年級上·江蘇常州·期中）螺絲刀就是一個輪軸的實例，手柄（選填“粗”或“細”）一些的螺絲刀用起來更省力；螺絲釘上有螺紋，在我們學過的簡單機械中它屬于，螺紋（選填“密”或“稀”）一些的螺絲釘擰起來更省力。題型一杠桿作圖1.力臂的作圖（1）找到支點，確定力的作用點和方向；（2）作出力的作用線；（3）從支點向力的作用線作垂線段；（4）標出力臂。2.最小力臂作圖找最長動力臂的方法：根據杠桿平衡條件畫出最小力的實質是尋找最長力臂。（1）如果動力作用點已經給出，則支點到動力作用點的距離就是可作出的最長的動力臂；（2）如果動力作用點沒有確定，則選擇杠桿上離支點最遠的點作為動力作用點，支點到動力作用點的距離即為可作出的最長的動力臂。1．（2024·山東棗莊·中考真題）用手提起重物時，前臂可簡化為杠桿：橈骨在肱二頭肌牽引力F1的作用下，繞肘關節（支點0）轉動，如圖所示。請在圖中畫出動力F1的力臂l1和阻力F2的示意圖。2．（2024·湖南長沙·中考真題）為撬起大石頭，小明以O為支點架好撬棒，如圖所示。他在A點用最小的力撬起大石頭，請畫出這個力的示意圖。題型二探究杠桿的平衡條件3．【跨學科實踐】（2024·江蘇淮安·中考真題）在“探究杠桿平衡條件”實驗中：(1)請在圖甲中畫出的力臂；(2)的力臂為。當的大小為時，豎直向上拉杠桿，仍使杠桿在水平位置平衡，N；(3)小明學過杠桿知識后自制了一根桿秤（自重不計），如圖乙所示，要想增大桿秤的測量范圍，你有哪些方法？（寫出一種方法即可），小明猜想制作的桿秤刻度是均勻的，請你通過推理證實。（寫出推理過程，涉及的物理量用圖中字母表示）。4．【新情境】（2024·山東淄博·中考真題）同學們利用蠟燭、細鐵絲、杯子等制作了一個蠟燭“蹺蹺板”，如圖甲。一端燭油滴下時，此端就上升，兩端交替上下。為了尋找上述現象的原因，同學們用鐵架臺、杠桿（已在水平位置平衡）、質量相等的鉤碼等器材進行以下探究。(1)圖乙中杠桿水平平衡，分別改變一側鉤碼的個數或懸掛位置，發現杠桿不再平衡。小聰認為：影響杠桿平衡的因素是力的大小和支點到力的作用點的距離；小明認為：影響杠桿平衡的因素是力的大小和支點到力的作用線的距離。為判斷誰的觀點正確，同學們利用圖丙中水平平衡的杠桿（OD>OA=OC）進行實驗，保持B處懸掛鉤碼的個數和位置不變。①把A處懸掛的鉤碼改掛在C處，發現杠桿不再平衡。與A處相比，支點到力的作用點的距離（選填“變小”“不變”或“變大”）；②把A處懸掛的鉤碼改掛在D處，發現杠桿仍保持平衡，這兩種情況下的距離不變；③由此初步判斷的觀點是正確的；(2)明確影響因素后，同學們利用圖乙的器材探究杠桿平衡的條件，將實驗數據記錄在設計的表格中。實驗次數動力F1/Na阻力F2/Nb11.0102.0521.550.51532.0151.520①表格中a處應填寫的內容是；②分析表中數據，得出杠桿平衡的條件是；③若在圖乙中杠桿兩側鉤碼下端各加掛一個鉤碼，杠桿端下沉；(3)交替上下的蠟燭“蹺蹺板”，一端燭油滴下時，此端上升。原因是。題型三杠桿平衡條件的應用利用杠桿平衡條件解決實際問題的步驟：（1）轉化：分析受力情況，找出支點，然后找出動力和阻力、動力臂和阻力臂，將實際物體轉化成杠桿模型；（2）標量：畫出杠桿模型示意圖，在圖中標明動力、阻力、動力臂、阻力臂；（3）計算：根據已知條件，利用杠桿平衡條件分析求解。5．【我國古代杠桿】（2024·陜西·中考真題）如圖1，是我國春秋時期勞動人民發明的一種提水工具一桔槔，其簡化示意圖如圖2所示。該裝置工作時，可利用“墜石”的重力，幫助人們輕松地從井中提水。(1)不改變支點O的位置和“墜石”的重力，想要提水時更省力，可以將“墜石”懸掛點B適當（選填“靠近”或“遠離”）支點O；(2)若OA的長度為1m，OB的長度為1.5m，“墜石”的重力為100N，桶的重力為20N，不計杠桿AOB和豎桿自身重力、繩重和摩擦，若要豎直勻速提起180N的水，人還需要施加N的拉力，此過程中，“墜石”下降的高度為3m，則“墜石”的重力做功為J。6．【跨學科實踐】（2024·四川樂山·中考真題）從物理學角度來看，（選填“省力”或“費力”）杠桿因動力臂比阻力臂長，可以實現“四兩撥千斤”。我國傳統衡器“桿秤”是一種杠桿，要使如圖所示的秤桿在水平方向平衡端移動。題型四生活中的杠桿判斷杠桿種類的方法:(1)通過動力臂和阻力臂的大小關系判斷：對于較復雜的杠桿，關鍵是確定支點，然后再找出動力作用點和阻力作用點的位置，進而大體上確定動力臂和阻力臂的大小。(2)從應用目的上進行判斷：省力杠桿一般在阻力很大的情況下使用，以達到省力的目的，而費力杠桿在阻力不大的情況下使用，目的是省距離。7．【生活場景】（2024·陜西·中考真題）如圖所示的工具中，屬于費力杠桿的是（）A．釣魚竿 B．開瓶器C．核桃夾 D．鋼絲鉗8．【生活場景】（2024·海南·中考真題）用起子開瓶蓋，下列杠桿能正確解釋這現象的是（

）A． B．C． D．題型五定滑輪和動滑輪判斷滑輪類型的方法判斷滑輪是定滑輪還是動滑輪，關鍵看它的軸是否和被拉物體一起移動，若一起移動，則滑輪為動滑輪；若不一起移動，則為定滑輪。另外，定滑輪常常會固定在其他不動的物體上，我們也可依據這一特點來判斷滑輪是否為定滑輪。9．（24-25九年級上·安徽池州·期中）如圖所示，一滑輪下端懸吊一個重100N的物體，滑輪重2N，在拉力F的作用下使物體G在2s內上升了4m，（繩的重力和摩擦不計），滑輪上升的速度是v=m/s，拉力F所做的功W=J。10．（24-25九年級上·江蘇鎮江·階段練習）如圖所示，用不同的滑輪提升重均為100N的物體，不計滑輪的重力、繩重和摩擦，拉動B物體的滑輪相當于杠桿（選填“省力”“費力”或“等臂”），N；N。題型六滑輪組的分析與計算（1）理想狀態下滑輪組的計算：在理想狀態下滑輪組的計算中，不需要考慮繩重、動滑輪重及摩擦，可以直接使用，s=nh，進行相關計算。（2）非理想狀態下滑輪組的計算：在非理想狀態下，需要考慮動滑輪自重，計算拉力的大小時要使用，但s=