專題10簡(jiǎn)單機(jī)械

【跨學(xué)科實(shí)踐】

1.（2024·四川遂寧）遂寧大英的卓筒井被譽(yù)為“世界近代石油鉆井之父”，是手工制鹽的活化

石。從井中提取鹽鹵水是制鹽過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其裝置如甲圖所示。某科創(chuàng)小組制作了一

個(gè)模型來模擬提取過程，如乙圖所示，圖中的竹制汲鹵筒頂端開口，底部裝有硬質(zhì)單向閥門；

竹條具有韌性，對(duì)汲鹵筒可以產(chǎn)生壓力或拉力。汲鹵筒在鹽鹵水中下降時(shí)單向閥門繞O點(diǎn)

轉(zhuǎn)動(dòng)打開，鹽鹵水進(jìn)入筒中；當(dāng)汲鹵筒上升時(shí)，單向閥門繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉。已知汲鹵筒的

高2m，質(zhì)量2.4kg，密度0.6103kg/m3，鹽鹵水的密度1.1103kg/m3（汲鹵筒底和閥門厚

度及質(zhì)量不計(jì)；g取10N/kg）。求：

（1）汲鹵筒實(shí)心部分的體積；

（2）汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中時(shí)受到的浮力大小；

（3）汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中靜止時(shí)，竹條對(duì)它所施加力的大小和方向；

（4）取出裝滿鹽鹵水的汲鹵筒后，在豎直狀態(tài)下，要將閥門剛好頂開至少需用多大的力（筒

的取水口與單向閥門均看作面積為30cm2的圓形；鹽鹵水對(duì)閥門壓力的作用點(diǎn)等效在閥門圓

心處）。

【中考新考法】

2．（2024·山西）小明在成長(zhǎng)筆記中記錄了如下錯(cuò)題，請(qǐng)你幫助他找出錯(cuò)誤之處、分析錯(cuò)因

并寫出正確解答過程。

錯(cuò)題記錄錯(cuò)題改正

站立地面踏腳跟是中國(guó)傳統(tǒng)文化“八段錦”的第八式。如圖為踏腳跟時(shí)

左腳的一些相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)腳跟抬離地面時(shí)，請(qǐng)你計(jì)算小腿肌肉拉力F1

的大小。

錯(cuò)誤之處：

解：如圖將左腳看作杠桿，抬腳跟時(shí)腳繞支點(diǎn)O轉(zhuǎn)

錯(cuò)因分析：

正確解答：

動(dòng)，動(dòng)力為F1，阻力為F2。根據(jù)杠桿平衡條件F1l1F2l2得小腿肌肉拉

力

F2l2300N×0.12m

F1=900N

l10.04m

【結(jié)合生活實(shí)際】

3.（2024·安徽）如圖甲所示，用核桃鉗夾核桃時(shí)，用力握緊手柄即可夾碎核桃。將上部的

手柄ABC簡(jiǎn)化為如圖乙所示的杠桿，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠桿自身的重力，

則F2的大小為N。

【新科技新情境】

4．（2024·江蘇揚(yáng)州）如圖所示，小明坐在座椅上，伸小腿時(shí)，小腿繞膝關(guān)節(jié)上固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)

動(dòng)，股四頭肌群收縮提供動(dòng)力F1。

（1）請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力臂l1。

（2）小腿從圖示位置緩慢伸至水平位置，阻力臂的變化情況是，動(dòng)力的變化情

況是。

考點(diǎn)1杠桿

1．（2024·四川南充）下圖是我國(guó)古代勞動(dòng)人民運(yùn)送巨木的場(chǎng)景，通過杠桿、支架、懸繩、

石塊等，將巨木一端抬起，墊上圓木，將其移到其他地方。下列說法正確的是（）

A．支架下墊的底面積較大的石塊是為增大對(duì)地面的壓強(qiáng)

B．橫桿相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿，費(fèi)力省距離

C．當(dāng)巨木太重?zé)o法抬起時(shí)，可以讓杠桿右端的人遠(yuǎn)離支架，增大動(dòng)力臂

D．當(dāng)巨木太重?zé)o法抬起時(shí)，可以增大橫桿上懸繩與支架間的距離

2．（2024·山東濱州）小濱在勞動(dòng)課上學(xué)習(xí)了一些做飯的方法后，和家人共同做了豐盛的晚

餐。以下是他觀察的現(xiàn)象及給出的解釋，合理的是（）

A．在碗沿上磕破雞蛋，是因?yàn)殡u蛋受到的力大于碗受到的力

B．將柔軟的面團(tuán)壓成薄餅，面團(tuán)發(fā)生了彈性形變

C．小濱給長(zhǎng)輩們夾菜時(shí)，所使用的公筷是省力杠桿

D．用力擦去灶臺(tái)上的污漬，是通過增大壓力來增大摩擦的

3．（2024·山東臨沂）2023年9月24日，中國(guó)組合鄒佳琪/邱秀萍在賽艇女子輕量級(jí)雙人雙

槳決賽中奪冠，斬獲杭州亞運(yùn)會(huì)首金。如圖所示，賽艇的槳可視為杠桿，下列工具正常使用

時(shí)，與槳屬于同類杠桿的是（）

A．筷子B．瓶起子

C．核桃夾D．榨汁器

4．（2024·山東煙臺(tái)）骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)等構(gòu)成了人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，人體中最基本的運(yùn)動(dòng)大

多是由肌肉牽引骨骼繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的。下列關(guān)于人體中的杠桿說法正確的是（）

A．圖甲：手托重物時(shí)，可視為省力杠桿

B．圖甲：手托重物時(shí)，肱二頭肌對(duì)前臂的牽引力是阻力

C．圖乙：踮腳時(shí)，可視為費(fèi)力杠桿

D．圖乙：向上踮腳的過程中，腓腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力是動(dòng)力

5．（2024·重慶）同學(xué)們模仿中藥房的戥秤制作桿秤，用筷子做秤桿，用鉤碼做秤砣，用細(xì)

線將秤盤系在A點(diǎn)。當(dāng)不掛秤砣、且秤盤不放物體時(shí)，在O點(diǎn)提起提紐，秤桿水平平衡；

當(dāng)秤盤放100g物體、秤砣移到B點(diǎn)時(shí)，秤桿再次水平平衡，如圖所示。在O到B兩條刻線

之間均勻地畫上49條刻度線。下列說法正確的是（）

A．自制桿秤的每一格約表示2.08g

B．稱中藥時(shí)B端翹起應(yīng)減少中藥恢復(fù)水平平衡

C．如果秤砣磨損則測(cè)量結(jié)果會(huì)比真實(shí)質(zhì)量偏小

D．若將提紐移到O點(diǎn)右側(cè)可以增大桿秤的量程

6．（2024·四川廣安）桔槔是《天工開物》中記載的一種原始的汲水工具，在拗石輔助下，

人幾乎可以不用力就能將一桶水從井中提起。如圖所示，已知A點(diǎn)所掛拗石重力為100N，

OA︰OB2︰1，兩側(cè)懸掛的繩子始終保持在豎直方向，忽略橫桿和繩的重力

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（水1.010kg/m）。下列說法錯(cuò)．誤．的是（）

A．桔槔平衡時(shí)，桶內(nèi)水的體積為2102m3

B．桔槔是杠桿裝置

C．桔槔平衡時(shí)，A、B兩點(diǎn)所受的拉力之比為1∶2

D．要想一次提取更多的水，可以將懸掛點(diǎn)A向遠(yuǎn)離O點(diǎn)方向移動(dòng)

7．（2024·江蘇連云港）如圖所示是生活中幾種常見的杠桿，其中屬于費(fèi)力杠桿的是（）

A．托盤天平

B．鋼絲鉗

C．筷子

D．開瓶扳手

9．（2024·河南）人體中有很多結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為杠桿。如圖，手提起物體時(shí)，橈骨在肱二頭肌

的收縮牽引下繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，這是一種杠桿，此過程中肱二頭肌收縮的距離（填

“大于”“等于”或“小于”）手移動(dòng)的距離。

9．（2024·福建）木雕是工匠智慧和藝術(shù)修為的價(jià)值體現(xiàn)，鋸木、刨料、風(fēng)干、雕刻、開榫、

組裝、打磨、油漆，每一環(huán)節(jié)都講究科學(xué)的工藝流程。如圖，雕花時(shí)，正在挑起木屑的刻

刀屬于杠桿。刻刀要磨鋒利使用，是為了增大。

10．（2024·江蘇蘇州）健身步道上的坐式劃船訓(xùn)練器如圖所示。人坐在座板上，用始終與把

手垂直的力緩慢向后將把手拉至身體兩側(cè)，此過程中，拉力大小變化情況是。若

要增加訓(xùn)練強(qiáng)度，應(yīng)將配重盤向（a/b）端移。

11．（2024·甘肅白銀）用如圖所示的扳手?jǐn)Q螺絲時(shí)，一只手穩(wěn)住扳手的十字交叉部位，另一

只手用同樣大小和方向的力在點(diǎn)（選填“A”“B”或“C”）更容易擰動(dòng)螺絲，原因

是。

12．（2024·四川達(dá)州）如圖所示，輕質(zhì)木桿AB的O點(diǎn)用細(xì)線懸掛在天花板上并保持水平，

已知AB是OB長(zhǎng)度的4倍，AO是AC長(zhǎng)度的3倍。在桿的B點(diǎn)用細(xì)線豎直懸掛一邊長(zhǎng)為

10cm的正方體物塊甲，該物塊靜止在水平地面上；O點(diǎn)左側(cè)懸掛一可自由移動(dòng)的質(zhì)量為2kg

的物塊乙。當(dāng)乙懸掛在A點(diǎn)時(shí)，甲恰好對(duì)地面無壓力，則甲的重力為N；當(dāng)乙懸掛

在C點(diǎn)時(shí)，甲對(duì)地面的壓強(qiáng)為Pa。（g取10N/kg）

13．（2024·重慶A卷）小蘭自制了一把桿秤，由秤盤、提紐、秤桿以及200g的秤砣構(gòu)成，

如圖所示。當(dāng)不掛秤砣、秤盤中不放重物時(shí)，提起提紐，桿秤在空中恰好能水平平衡。已知

AO間距離為10cm。當(dāng)放入重物，將秤砣移至距O點(diǎn)30cm的B處時(shí)，秤桿水平平衡，則

重物質(zhì)量為g；往秤盤中再增加20g的物體，秤砣需要從B處移動(dòng)cm才能維

持秤桿水平平衡。

14．（2024·四川眉山）同學(xué)們?cè)隗w育課上做下壓運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，靜止不動(dòng)時(shí)人體可以看成杠桿模

型，O為支點(diǎn)，肌肉的拉力F1為動(dòng)力，如圖所示。請(qǐng)你在圖中畫出：

（1）動(dòng)力F1的力臂L1；

（2）A點(diǎn)，腳對(duì)地而壓力F的示意圖。

15．（2024·四川成都）如圖甲，小孟書桌上的折疊式臺(tái)燈由底座、立桿和燈頭組成。如圖乙

所示，燈頭OAB可視做繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，A點(diǎn)是燈頭的重心，小孟用拉力F將燈頭拉至

圖示位置。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出：①燈頭受到的重力G的示意圖；②拉力F的力臂l。

16．（2024·江蘇鹽城）如圖所示，畫出用起子撬圖釘?shù)膭?dòng)力F1的力臂L1。

17．（2024·四川宜賓）如圖是宜賓港一起重機(jī)正在吊起貨物的情景，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出此時(shí)動(dòng)力

F1的力臂l1和阻力F2的示意圖。

18．（2024·新疆）“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿總靜止在圖甲所示位置，則杠桿的重心位于支點(diǎn)O的（填“左”或

“右”）側(cè)，若將右端的螺母調(diào)至最右端后，發(fā)現(xiàn)杠桿仍然左端低、右端高，則應(yīng)再將左端的

螺母向（填“左”或“右”）調(diào)，直至杠桿在水平位置平衡；

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖乙所示，在B點(diǎn)懸掛4個(gè)鉤碼，每個(gè)鉤碼重為0.5N，用彈簧測(cè)力計(jì)在A

點(diǎn)斜向下拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力的方向與杠桿的夾角

為時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖丙所示，則彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力的大小為N，夾

角為度；

（3）上述實(shí)驗(yàn)過程，若實(shí)驗(yàn)前沒有調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母就開始實(shí)驗(yàn)，杠桿在水平位置平衡

時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力的方向與杠桿的夾角仍然為，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可能為

（填“2.9”或“3.1”）N。

19．（2024·湖南）小明和小潔一起做“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室提供了如下圖所示

杠桿（支點(diǎn)為O）、支架、10個(gè)鉤碼（每個(gè)重0.5N）。

（1）如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)向端調(diào)節(jié)螺母，使杠桿在水平位置平衡；掛上

鉤碼后，每次都要讓杠桿在水平位置平衡，這樣做是為了便于直接讀??；

（2）小明取2個(gè)鉤碼，掛在支點(diǎn)左側(cè)某處，再取4個(gè)鉤碼掛在支點(diǎn)的側(cè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，

使杠桿在水平位置平衡后，記錄下數(shù)據(jù)；

（3）完成三次實(shí)驗(yàn)后分析數(shù)據(jù)，他們得出了杠桿的平衡條件。下表主要呈現(xiàn)了第3次實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm

1…………

2…………

32.520.02.025.0

小明在第3次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在支點(diǎn)左側(cè)20.0cm處繼續(xù)加鉤碼直到F1為3.5N，如圖乙所示，

但發(fā)現(xiàn)此時(shí)用剩下的3個(gè)鉤碼無法讓杠桿再次在水平位置平衡。小潔想利用現(xiàn)有器材幫助小

明完成F1為3.5N的第4次實(shí)驗(yàn)，她應(yīng)該通過，使杠桿再次在水平位置平衡（請(qǐng)結(jié)

合具體數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，可保留一位小數(shù)）。

20．（2024·四川瀘州）在某屆瀘州市青少年科技創(chuàng)新大賽中，小明制作的“桿秤液體密度計(jì)”

如圖甲所示，選取了一根質(zhì)量不計(jì)的硬質(zhì)輕桿，P為提掛點(diǎn)，P點(diǎn)的左側(cè)端點(diǎn)A處懸掛透明

塑料杯，右側(cè)懸掛秤砣，不計(jì)細(xì)線質(zhì)量。將相同體積不同密度的待測(cè)液體加入杯中，根據(jù)杠

桿平衡條件可知，杠桿平衡時(shí)，秤砣懸掛點(diǎn)到P點(diǎn)的距離與待測(cè)液體的密度成一次函數(shù)關(guān)

系，即可在杠桿上均勻標(biāo)出刻度線來測(cè)量液體密度。其制作與測(cè)量過程中進(jìn)行了如下操作：

（1）距離左端點(diǎn)A處10cm的位置制作提掛點(diǎn)P；用天平稱得空塑料杯質(zhì)量如圖乙所示，

則空塑料杯質(zhì)量為g；右側(cè)秤砣采用50g鉤碼拴上細(xì)線制成；

（2）將空塑料杯懸掛在A點(diǎn)，調(diào)節(jié)右側(cè)秤砣細(xì)線位置，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)細(xì)線

位置處標(biāo)記為“0g/cm3”，此刻度線到提掛點(diǎn)P距離為cm；

（3）將100mL密度為1g/cm3的水倒入塑料杯中，在液面處作標(biāo)記，調(diào)節(jié)秤砣細(xì)線位置使

杠桿再次在水平位置平衡，并在此時(shí)秤砣細(xì)線位置處標(biāo)記為“1”，此刻度線到提掛點(diǎn)P的距

離為cm；將“0”到“1”刻度線之間均分10等份，則該密度計(jì)的分度值為

g/cm3；按該分度值在杠桿上均勻畫出刻度線，即桿秤密度計(jì)制作完成；

（4）用制作好的密度計(jì)測(cè)量某一液體密度時(shí)，將100mL的液體倒入空塑料杯中，秤砣細(xì)線

位置如圖丙所示，則待測(cè)液體密度為g/cm3；

（5）制作好的密度計(jì)不僅能夠測(cè)出液體的密度，還可以測(cè)算某些固體的密度。某次測(cè)量時(shí)，

小明將石塊放入空塑料杯中，杠桿平衡時(shí)，秤砣細(xì)線在“0.5”刻度處，再向杯中加水至100mL

標(biāo)記處（石塊浸沒），杠桿再次平衡時(shí)，秤砣細(xì)線在“1.3”刻度處，則小石塊的密度為

g/cm3。

21．（2024·云南）實(shí)驗(yàn)小組通過探究杠桿的平衡條件，來解釋桔槔的使用原理。

（1）實(shí)驗(yàn)前，杠桿水平靜止如圖甲所示，此時(shí)杠桿處于狀態(tài)（選填“平衡”或“非

平衡”）。將杠桿左下角物塊M取走后，不調(diào)節(jié)平衡螺母，杠桿保持水平位置靜止

（選填“仍能”或“不能”）；

（2）調(diào)節(jié)杠桿水平平衡，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄如下表：

次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm

1212.0124.0

225.0110.0

3310.0215.0

4312.0318.0

①分析表中的數(shù)據(jù)，歸納出杠桿的平衡條件是（用表格中的字母表示）。多次實(shí)驗(yàn)

的目的是（選填“A”或“B”）；

A．尋找普遍規(guī)律B．減小實(shí)驗(yàn)誤差

②如圖乙，此時(shí)在右側(cè)鉤碼下端加掛一個(gè)鉤碼，杠桿會(huì)（選填“左端下沉”或“右端

下沉”）；

（3）桔槔是我國(guó)古代的取水工具，如圖甲，在井邊豎一根樹權(quán)，架上一根橫木，橫木的一

端綁上大石塊，另一端系繩和水桶，簡(jiǎn)化圖如圖乙。若水桶盛滿水后，為減小人向上提水的

拉力，根據(jù)杠桿的平衡條件，可以（選填“增大”或“減小”）石塊的質(zhì)量或向

（選填“左”或“右”）移動(dòng)杠桿的支點(diǎn)；

（4）圖丙為桔棒在水平位置平衡的模型圖，A處所吊水和水桶的總質(zhì)量為m1，O處為支點(diǎn)，

杠桿的質(zhì)量為m0，重心在C處，B處所掛石塊的質(zhì)量為m2，AO=l1，OC=l0，OB=l2。請(qǐng)寫

出的表達(dá)式，l2=（用字母m0、m1、m2、l0、l1表示）。

22．（2024·河北）在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，小明使用可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)、刻度均勻

的杠桿，以及多個(gè)重為0.5N的鉤碼進(jìn)行了以下操作：

（1）不掛鉤碼時(shí)，杠桿在圖中所示的位置靜止。小明將杠桿左邊的螺母調(diào)至最左端，發(fā)現(xiàn)

杠桿右側(cè)還略向下傾斜，此時(shí)小明應(yīng)向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)杠桿右邊的螺母，

使杠桿水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)；

（2）給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，設(shè)右側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力為動(dòng)力F1，左側(cè)鉤碼對(duì)杠

桿施的力為阻力F2；測(cè)出杠桿水平平衡時(shí)的動(dòng)力臂l1和阻力臂l2；多次實(shí)驗(yàn)并把數(shù)據(jù)填入下

表；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m

10.50.21.00.1

21.00.151.50.1

30.13.02.00.15

42.00.151.50.2

…

小明分析表格中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，第次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤，剔除這一組數(shù)據(jù)后，初步得出

杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；

（3）第4次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明撤去右側(cè)鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。如圖所示，他在

左側(cè)A點(diǎn)懸掛三個(gè)鉤碼，再用彈簧測(cè)力計(jì)（未畫出）在B點(diǎn)拉杠桿。杠桿重新在水平位置

平衡時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可能為（選填序號(hào)）。

①2.0N②2.5N③3.0N④35N

（4）筷子是中國(guó)傳統(tǒng)餐具，體現(xiàn)了我國(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧。用筷子夾東西時(shí)，所屬的杠

桿類型與第次實(shí)驗(yàn)時(shí)的杠桿類型相同；

（5）小明選用質(zhì)量分布均勻但兩端粗細(xì)不同的筷子玩“托筷子”游戲時(shí)，用一根筷子把另一

根筷子MN水平托起來，圖為筷子穩(wěn)定時(shí)的俯視圖，筷子MN的重心在O′