考点12简单机械(解析版)-2022年物理中考一轮过关讲练（人教版）学案

这是一份考点12简单机械(解析版)-2022年物理中考一轮过关讲练（人教版）学案，共16页。学案主要包含了杠杆，滑轮，机械效率等内容，欢迎下载使用。

考点一、杠杆
1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。
(1)“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。(2)杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。
2.杠杆的七要素：(1)支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；(2)动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；(3)阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；(4)动力作用点：动力在杠杆上的作用点；(5)阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；(6)动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“”表示；(7)阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“”表示。
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆示意图的画法：(1)根据题意先确定支点O；(2)确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；(3)从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；
第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。
第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂。
4.杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
(2)杠杆的平衡条件实验
1)首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图(2)所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图(1)杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图(2)方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
2)在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
(3)杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
5.杠杆的应用
(1)省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力(即用较小的动力就可以克服较大的阻力)，但却费了距离(即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大)。
(2)费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力(动力大于阻力)，但却省距离(可使动力作用点比阻力作用点少移动距离)。
(3)等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
考点二、滑轮
1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮
(1)定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮
(2)实质：是个等臂杠杆。
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。
(3)特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力(图中得到使重物G上升的力)。
(4)动力移动的距离与重物移动的距离相等。
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。(不计绳重和摩擦)
3.动滑轮
(1)定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
(2)实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
(3)特点：省一半力，但不能改变力的方向。
(4)动力移动的距离是重物移动距离的2倍。
对于动滑轮来说：1)动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2)动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
(1)定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
(2)特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即(条件：不计动滑轮、绳重和摩擦)。
注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。
(3)动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。
(4)绳子端的速度与物体上升的速度关系：。
(4)滑轮组的组装：1)根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2)确定动滑轮的个数；3)根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
5.如图所示，斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。
6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力(即F越小)；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力(即F越小)；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力(即F越小)。
考点三、机械效率
１.有用功：对机械、活动有用的功。
公式：W有用＝Gh(提升重物)=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。
2.额外功：并非需要但又不得不做的功。
公式：W额= W总－W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)；斜面： W额=fL。
3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。
公式： W总=W有用＋W额=FS= W有用／η；斜面：W总= fL+Gh=FL。
4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。
5.滑轮组的机械效率(不计滑轮重以及摩擦时)
(1)滑轮组(竖直方向提升物体)：(G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。
(2)滑轮组(水平方向拉动物体)：(f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。
6.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
真题演练
一、单选题
1．（2021·广东广州·中考真题）图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．总功较大B．有用功较小C．额外功较大D．机械效率较低
【答案】B
【详解】
AB．由图可知，甲机械的有用功是1500J，所占的比例是75%，总功
W甲总==2000J
乙机械的额外功是900J，所占的比例是30%，总功
W乙总==3000J
甲的总功小，乙机械的有用功
W乙有=W乙总-W乙额=3000J-900J=2100J
甲的有用功小，故A不符合题意，B符合题意；
C．甲机械的额外功
W甲额=W甲总-W甲有=2000J-1500J=500J
乙机械的额外功是900J，甲的额外功较小，故C不符合题意；
D．由图可知，甲的机械效率是75%，乙的机械效率是70%，甲的机械效率较大，故D不符合题意。
故选B。
2．（2021·黑龙江哈尔滨·中考真题）下列有关中国古代文明中涉及的物理知识，说法正确的是（ ）
A．大小不同的编钟发声，音调相同
B．钻木取火时木头内能不变
C．小孔成像是光的直线传播现象
D．使用辘轳提水可以省功
【答案】C
【详解】
A．大小不同的编钟振动的频率不同，发出的声音音调不同，故A错误；
B．钻木取火时木头克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，所以木头内能增大，故B错误；
C．来自物体不同部位的光通过小孔沿直线传播到达光屏上成像，这就是小孔成像，原理是光的直线传播，故C正确；
D．使用机械能够省力或者省距离，但不能省功，故D错误。
故选C。
3．（2021·湖南常德·中考真题）如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．所做的有用功为6J
B．动滑轮自重4N
C．拉力F做功的功率为5W
D．该滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】D
【详解】
A．有用功为
W有=G物h=10N×1m=10J
故A错误；
B．由图可知n=2，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，可得
2F=G物+G动
故得
G动=2×6N-10N=2N
故B错误；
C．拉力F做的功为
W总=Fs=F×2h=6N×2×1m=12J
拉力F做功的功率为
故C错误；
D．该滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
4．（2021·北京·中考真题）图示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．园艺剪B．筷子
C．瓶盖起子D．核桃夹
【答案】B
【详解】
A．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．瓶盖起子使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．核桃夹使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
5．（2021·青海·中考真题）许多物理学家为人类的进步做出了巨大的贡献，下列叙述中对应关系正确的是（ ）
A．牛顿发现了杠杆平衡条件
B．伽利略最早测出了大气压强的值
C．奥斯特发现了电流的磁效应
D．阿基米德最早揭开了光的颜色之谜
【答案】C
【详解】
A．最早发现了杠杆平衡条件的是阿基米德，故A错误；
B．托里拆利最早测出了大气压强的值，故B错误；
C．奥斯特发现了电流周围存在磁场，即电流的磁效应，故C正确；
D．牛顿最早揭开了光的颜色之谜，即光的色散，故D错误。
故选C。
6．（2021·四川眉山·中考真题）小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A，不计绳重和机械之间的摩擦，每个滑轮的重力均为，与地面固定的细绳的拉力，他通过细绳用的拉力将重物A匀速提升，所用时间。下列说法中正确的是（ ）
A．物体A的重力为
B．拉力做功的功率为
C．该装置由两个定滑轮和一个动滑轮组成
D．该滑轮组在使用过程中的机械效率为
【答案】B
【详解】
A．如图所示，与地面固定的细绳的拉力，每个滑轮的重力均为，则物体A的重力为
GA=2F2-G轮=2×105N-10N=200N
故A错误；
B．拉力F1的大小为
F1=3F2+G轮=3×105N+10N=325N
重物A匀速提升，所用时间，则拉力F1的速度为
拉力F1做功的功率为
故B正确；
C．该装置中两个滑轮的轴在移动，一个滑轮的轴是固定的，由两个动滑轮和一个定滑轮组成，故C错误；
D．该滑轮组在使用过程中的机械效率为
故D错误。
故选B。
7．（2021·湖南怀化·中考真题）下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤拔钉子B．起子开瓶盖
C．镊子夹物D．钳子剪导线
【答案】C
【详解】
A．羊角锤拔钉子，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故A 不符合题意；
B．起子开瓶盖，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故B 不符合题意；
C．镊子夹物，是阻力臂大于动力臂，故是费力杠杆，故C符合题意；
D．钳子剪导线，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故D不符合题意。
故选C。
8．（2021·广西钦州·中考真题）图是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“春稻谷”的示意图。小华若要更省力，下列做法可行的是（ ）
A．支点不动，脚在杆上的位置前移
B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动
C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移
D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移
【答案】D
【详解】
由题知，阻力F2大小不变，若要更省力，即减小F1，根据杠杆平衡条件F1l1= F2l2可知，可以增大l1或减小l2或同时增大l1和减小l2。
A．支点不动，脚在杆上的位置前移，减小了l1，l2不变，F1将增大，故A错误；
B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动 ，l1减小，同时l2增大，F1将增大，故B错误；
C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移 ，l1减小，l2增大，F1将增大，故C错误；
D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移， 减小l2同时增大l1，F1将减小，故D正确。
故选D。
9．（2021·江苏泰州·中考真题）如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（ ）
A．两侧钩码同时向支点移动一格
B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码
D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格
【答案】D
【详解】
左侧2格处3个钩码，右侧3格处2个钩码，根据杠杆平衡条件，杠杆处于水平平衡；
A．两侧钩码同时向支点移动一格，即左侧3格处3个钩码，右侧4格处2个钩码
此时不平衡，故A不符合题意；
B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码，即左侧2格处4个钩码，右侧3格处3个钩码
此时不平衡，故B不符合题意；
C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码，即左侧2格处4个钩码，右侧3格处4个钩码
此时不平衡，故C不符合题意；
D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，即左侧2格处2个钩码，右侧2格处2个钩码
此时平衡，故D符合题意。
故选D。
10．（2021·山东临沂·中考真题）下列各图所示的工具，正常使用时省力的是（ ）
A．镊子B．羊角锤
C．定滑轮D．筷子
【答案】B
【详解】
AD．镊子、筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，不省力，故AD不符合题意；
B．羊角锤在撬钉子时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，故B符合题意；
C．定滑轮是等臂杠杆，不能省力，故C不符合题意。
故选B。
11．（2021·山东潍坊·中考真题）“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆，O为支点，F为阻力，分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是（ ）
A．aB．bC．cD．d
【答案】B
【详解】
根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂不变，动力的力臂最大时，动力最小，所以用力沿b方向关闭水龙头时，动力臂最大，用力最小，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
12．（2021·山东菏泽·中考真题）如图所示，用动滑轮提起一重为的物体，在内将物体匀速提高，已知动滑轮重（不计绳重和摩擦），则（ ）
A．手对绳子的拉力为B．拉力做功的功率为
C．手拉绳子移动的速度为D．该装置的机械效率为
【答案】B
【详解】
A．手对绳子的拉力为
故A不符合题意；
B．拉力做的总功为
拉力做功的功率为
故B符合题意；
C．由可知，手拉绳子移动的速度为
故C不符合题意；
D．有用功为
机械效率为
故D不符合题意。
故选B。
13．（2021·湖南衡阳·中考真题）如图所示，是我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，有关它的说法正确的是（ ）
A．“标”“本”表示力，“权”“重”表示力臂
B．图中的点为杠杆的支点
C．“权”小于“重”时，端一定上扬
D．增大“重”时，应把“权”向端移
【答案】D
【详解】
A．“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，故A错误；
B．杠杆绕着O转动，故O为支点，故B错误；
C．“权”小于“重”时，端可能上扬，因为杠杆平衡原理可知，平衡不仅与力有关还与力臂有关，故C错误；
D．增大“重”时，重与OB的乘积变大，在权不变的情况下可以增大标，故应把“权”向端移，故D正确。
故选D。
14．（2021·新疆·中考真题）如图所示，用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是（ ）
A．l阻不变，F动变大B．l阻不变，F动不变
C．l阻变大，F动变大D．l阻变大，F动不变
【答案】C
【详解】
由题意可知，在用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，剪刀与没有剪断的纸，接触位置在不断向前移动，支点是剪刀中间那个位置，那么纸对剪刀的作用力是阻力，这个力的力臂是阻力臂，从图中可以看到，阻力臂在不断变大，即l阻变大，这个阻力可以看作是大小不变，人手在剪刀上出的力是动力，对应的是动力臂，从图中可以看到，动力臂大小不变，这个缓慢剪断的过程中，可把剪刀看作处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件，可得
大小不变，在变大，大小不变，则在变大。
故选C。
15．（2021·湖北随州·中考真题）俊星家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，俊星提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式。已知柜子A的重力为740N，动滑轮的重力为60N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时lmin（不计绳重与摩擦）。俊星对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（ ）
A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为400N
B．使用该滑轮组时的机械效率为90%
C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s
D．在下降过程中，拉力的功率为80J
【答案】A
【详解】
A．有2股绳，绳子自由端的拉力为
故A正确；
B．该滑轮组时的机械效率为
故B错误；
C．在下降过程中，物体速度为
绳子自由端的移动速度为
故C错误；
D．功率单位是W，不是J，故D错误。
故选A。
图(1)
图(2)