2025年中考物理一轮复习精品课件专题12 简单机械（含答案）

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二、内容结构与思维导图
一、新课标要求（2022版）
新课标要求（2022版）
2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
1. 杠杆的概念一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
注意： ① “硬棒” 是指在力的作用不发生形变。杠杆可以是直的，也可以是弯曲的。②一根硬棒要成为杠杆，应具备两个条件：要有力的作用；能绕某一固定点转动。同时满足，缺一不可。
2. 描述杠杆特征的“五要素”（1）杠杆的“五要素”①支点：杠杆绕着转动的点O. ②动力：使杠杆转动的力F1.③阻力：阻碍杠杆转动的力F2.④动力臂：从支点到__________的距离l1.⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2.
（2）透析杠杆五要素①支点：一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。②动力与阻力：作用点都在杠杆上，分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。
③力臂：支点到____________的距离，不是支点到作用点的距离；力臂________在杠杆上（选填“一定”或“不一定”）；若力的作用线过支点，则力臂为0。
第一步：先确定支点O和动力F1 、阻力F2的方向；如图所示。第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示。第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。
1. 杠杆平衡当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。2. 杠杆的平衡条件 杠杆平衡时：动力×动力臂＝阻力×阻力臂公式表示： F1 L1=F2 L2
注意：①杠杆是否平衡，取决于力和力臂的_______；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。②应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同（cm或m）。
这就是阿基米德发现的杠杆原理.
知识二、杠杆的平衡条件
1. 杠杆的分类
2. 分析省力杠杆
如图所示，动力臂 l1大于阻力臂l2 ，动力 F1小于阻力F2，即省力。动力作用点移动的距离AAʹ大于阻力作用点阻力移动的距离BBʹ ，即费距离。
3. 分析费力杠杆
甲图所示是赛艇的船桨，乙图是船桨的杠杆模型。划船时船桨绕着支点O转动，手的作用力F1为动力，作用点为A点；水对船桨的力F2为阻力，作用点为B点。因为动力臂l1小于阻力臂l2，所以是费力杠杆，但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。
4. 分析等臂杠杆 如图所示的等臂杠杆，动力臂l1等于阻力臂l2，动力F1等于阻力F2 ；使用时，动力作用点移动的距离等于作用点阻力移动的距离，不省距离也不费距离。
【例题1】如图所示，是使用自拍杆辅助手机进行拍照的示意图，将自拍杆看作一个杠杆，请画出作用在B点的阻力F2的阻力臂l2。
延长力F2的作用线，过支点O作力F2作用线的垂线段，垂线段的长即为力F2的力臂L2；如图所示。
【例题2】如图所示器具在使用时属于省力杠杆的是（　　） A．筷子 B．食品夹 C．钢丝钳 D．镊子
A．筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
A B C D
【例题3】如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（　　）A．F的大小为物重的2倍B．物重增加5N，F的大小也增加5NC．物体悬挂点右移，拉力F会增大D．将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小
【例题4】如图所示，杆秤砣的质量为0.5kg，秤钩悬挂处A与秤纽O间的距离为6cm，挂上重物后，秤砣移至距O点24cm的B处时，秤杆正好水平，求：（1）秤砣受到的重力（g=10N/kg）；（2）被称物体的重力；（3）若秤杆长60cm，则这把秤最大能称量多少kg的物体？
1. 定滑轮（1）定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。（2）定滑轮的特点不省力F=G；不省距离s=h；能改变力的______。
知识四、定滑轮和动滑轮
（3）定滑轮的实质——等臂杠杆如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r，它实质上可以看成是能够连续转动的等臂杠杆。所以使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。
（4）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
分析：如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G。物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。
结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向.
2. 动滑轮（1）动滑轮：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。（2）动滑轮的特点： 省力F＜G；费距离s绳=2h物，不能改变力的______。（3）动滑轮的实质——动力臂是阻力臂2倍的杠杆如图所示，定滑轮O为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。
（4）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
1. 轮轴 （1）轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。（2）轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。支点在轴心0，_____R是动力臂，_______r阻力臂。
由杠杆的平衡条件得FR=Gr，因为R>r，所以 FG滑轮。使用甲图中的滑轮的目的是_________；使用乙图中滑轮的好处是可以______，机械效率更高的是___（选填“甲”或“乙”）。
【例题10】如图所示，用滑轮组将重为200N的物体匀速提升3m，所用时间为30s，绳末端施加竖直向上的拉力F为80N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）A．此过程总功为600J B．动滑轮的重力为80NC．拉力F的功率为24W D．该滑轮组机械效率约为70%
【例题11】用如图所示的滑轮组将重为300N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提升10s。（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。
（1）杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力臂和阻力臂共同决定的。为了研究其平衡条件，可以在杠杆处于平衡状态时，分别测出动力F1、阻力F2、动力臂l1和阻力臂l2，然后经过大量的数据对比，归纳出杠杆的平衡条件。（2）实验器材：杠杆、钩码、铁架台、弹簧测力计。（3）实验数据记录表格
1. 探究杠杆的平衡条件
一、探究杠杆的平衡条件
（1）把杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在_________平衡。（2）在杠杆两边挂不同数量的钩码，把支点右边的钩码对杠杆的作用力当作动力F1，支点左边的钩码对杠杆的作用力当作阻力F2。调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，将动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2的实验数据填入表中。
（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡，再做几次实验。 （4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。
注意：弹簧测力计只有沿竖直方向施加力，才可以直接读出力臂。
实验结果表明，动力臂越长，需要的力越小；动力臂越短，需要的力越大。二者之间是______关系。
杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2
（1）杠杆在水平位置静止的目的是：一是使杠杆的重心在支点，以消除杠杆自身重力对实验的影响；二是便于直接读出_______。（2）多次测量获得多组实验数据的目的是：避免偶然性，获得普遍性的结论。（3）在实验前要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。挂钩码后，不能再调节平衡螺母。（4）读数时，杠杆仍要保持处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
（5）弹簧测力计一定沿_____方向施加力。
如图甲所示，弹簧测力计沿竖直方向施加力时，力臂l1=10cm，可以直接读出。
如图乙所示，弹簧测力计不沿竖直方向施力，力臂为l2， l2 ＜l1=10cm，不能直接从杠杆上读出。
【提出问题】（1）使用定滑轮、动滑轮是否省力（或费力）? （2）使用定滑轮、动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）? （3）什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮?【设计实验】测出钩码的重力，然后使钩码分别在不使用滑轮、使用定滑轮、使用动滑轮时匀速向上运动。分别记下整个过程所用拉力的大小及方向、钩码移动的距离及方向，然后根据数据分析得出结论。
二、研究定滑轮和动滑轮的特点
【进行实验】（1）如图甲所示，用弹簧测力计直接测出钩码的重力G，并使钩码匀速上升h＝10cm。记下钩码的重力G、弹簧测力计的示数F、拉力的方向以及弹簧测力计移动的距离s。（2）如图乙所示，用绕过定滑轮的轻绳将钩码与弹簧测力计相连，并使钩码匀速上升h＝10cm。记下钩码的重力G、弹簧测力计的示数F、拉力的方向以及弹簧测力计移动的距离s。
（3）如图丙所示，将钩码挂在动滑轮的钩上，弹簧测力计与绕过动滑轮的轻绳相连，并使钩码匀速上升h＝10cm。记下钩码的重力G、弹簧测力计的示数F、拉力的方向以及弹簧测力计移动的距离s。（4）改变钩码的数量，分别重复上面的步骤，多做几次实验。
【分析论证】（1）分析表格第3列可以得出定滑轮特点：①拉力F与钩码所受重力G的大小_______；②弹簧测力计移动的距离s和钩码上升的距离h ；③拉力的方向与钩码运动的方向 ________。（2）分析表格第4列可以得出动滑轮特点：①拉力F与钩码所受重力G的关系近似为F=G；②弹簧测力计移动的距离s和钩码上升的距离h的关系是s＝__h；③拉力的方向与钩码运动的方向 _______。
【实验结论】（1）使用定滑轮的特点：使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的______。（2）使用动滑轮的特点：使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费_____。（3）想要改变用力方向时可以用______滑轮，想要省力时可以用______滑轮。
【实验注意事项】（1）实验时应匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升。（2）实验中弹簧测力计被拉动的方向应与并排的绳子平行。（3）选择质量较小的动滑轮以减小滑轮重力对实验的影响。（4）实验时应选择较光滑的绳子且要保证滑轮轴间足够润滑以减小摩擦对实验的影响。（5）需钩码的数量进行多次验以避免实验结论的偶然性，从而使实验结论更具有普遍性。
知识三、测量滑轮组的机械效率
（4）实验步骤（1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G，按照图甲所示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。（2）如图乙所示，竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
①同一装置的机械效率并不是固定不变的，与被提升的物重有关，物体重力越大，机械效率越高；②机械效率还与机械装置本身有关，与其结构、自身的重力以及润滑程度都有关系。
（1）实验时拉力的方向应尽量____________，应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。（2）确定绕线方式与承担重物绳子的段数n：与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数，如图所示，n=3，用“奇动偶定法”确定绕线方式。（3）影响滑轮组机械效率的因素：物体的 、动滑轮的________、绳子与滑轮之间的摩擦力。与绳子的绕法、绳子段数________。
【例题1】小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”：（1）轻质杠杆静止时如图甲所示，可将左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使其在水平位置平衡，这样操作的目的是便于测量________ ；
（2）小明多次实验并记录数据如表，总结数据得出杠杆的平衡条件_______________；（3）第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示，此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会__________（选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）；
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
【解析】设一个钩码重为G，一小格长为L，将两侧钩码同时向支点O靠近一格，左端为4G×2L=8GL右端为3G×3L=9GL因为8GL