一：杠桿
1.杠桿：在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，這根硬棒就叫杠桿。
（1）“硬棒”泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體。
（2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。
2.杠桿的七要素：（1）支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支點(diǎn)是相對固定；（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫動(dòng)力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力，用“F2”表示；（4）動(dòng)力作用點(diǎn)：動(dòng)力在杠桿上的作用點(diǎn)；（5）阻力作用點(diǎn)：阻力在杠桿上的作用點(diǎn)；（6）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，用“”表示；（7）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離，用“”表示。
注意：無論動(dòng)力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個(gè)力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做動(dòng)力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力。
力臂是點(diǎn)到線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。力的作用線通過支點(diǎn)的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。
3.杠桿示意圖的畫法：
（1）根據(jù)題意先確定支點(diǎn)O；
（2）確定動(dòng)力和阻力并用虛線將其作用線延長；
（3）從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動(dòng)力臂和阻力臂；
第一步：先確定支點(diǎn)，即杠桿繞著某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，用字母“O”表示。
第二步：確定動(dòng)力和阻力。人的愿望是將石頭翹起，則人應(yīng)向下用力，畫出此力即為動(dòng)力用“F1”表示。這個(gè)力F1作用效果是使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。而阻力的作用效果恰好與動(dòng)力作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應(yīng)朝著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則阻力是石頭施加給杠桿的，方向向下,用“F2”表示如圖乙所示。
第三步：畫出動(dòng)力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長，由支點(diǎn)向力的作用線作垂線，并標(biāo)明相應(yīng)的“l(fā)1”“l(fā)2”， “l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動(dòng)力臂和阻力臂，如圖丙所示。
4.杠桿的平衡條件
（1）杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我們就說杠桿平衡了。
（2）杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)
1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。如圖（5）所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂實(shí)物大小了，而圖（4）杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有圖（5）方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時(shí)，我們才能夠直接從杠桿上讀出動(dòng)力臂和阻力臂的大小，因此本實(shí)驗(yàn)要求杠桿在水平位置平衡。
2）在實(shí)驗(yàn)過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會(huì)破壞原有的平衡。
（3）杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
5.杠桿的應(yīng)用
（1）省力杠桿：動(dòng)力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＜F2，這種杠桿使用時(shí)可省力（即用較小的動(dòng)力就可以克服較大的阻力），但卻費(fèi)了距離（即動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動(dòng)的距離大）。
（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時(shí)F1＞F2，這種杠桿叫做費(fèi)力杠桿。使用費(fèi)力杠桿時(shí)雖然費(fèi)了力（動(dòng)力大于阻力），但卻省距離（可使動(dòng)力作用點(diǎn)比阻力作用點(diǎn)少移動(dòng)距離）。
（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂l1=阻力臂l2，則平衡時(shí)F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費(fèi)力，即不省距離也不費(fèi)距離。
既省力又省距離的杠桿時(shí)不存在的。
二：滑輪
1.滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子叫滑輪。因?yàn)榛喛梢赃B續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。
根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為定滑輪和動(dòng)滑輪。
2.定滑輪
（1）定義：工作時(shí)，中間的軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪。
（2）實(shí)質(zhì)：是個(gè)等臂杠桿。
軸心O點(diǎn)固定不動(dòng)為支點(diǎn)，其動(dòng)力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，因?yàn)橹匚飫蛩偕仙龝r(shí)不省力。
（3）特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。
所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個(gè)與該力方向不同的力。
（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離與重物移動(dòng)的距離相等。
對于定滑輪來說，無論朝哪個(gè)方向用力，定滑輪都是一個(gè)等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計(jì)繩重和摩擦）
3.動(dòng)滑輪
（1）定義：工作時(shí)，軸隨重物一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。
（2）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿。
（3）特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。
（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離是重物移動(dòng)距離的2倍。
對于動(dòng)滑輪來說：1）動(dòng)滑輪在移動(dòng)的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動(dòng)；2）動(dòng)滑輪省一半力的條件是：動(dòng)滑輪與重物一起勻速移動(dòng)，動(dòng)力F1的方向與并排繩子平行，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦。
4.滑輪組
（1）定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成。
（2）特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。
注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。
（3）動(dòng)力移動(dòng)的距離S和重物移動(dòng)的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的n倍，即S=nh。
（4）繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。
5.斜面是一種可以省力的簡單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。
6.當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長，越省力（即F越?。划?dāng)斜面長L相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越省力（即F越?。?；當(dāng)斜面L越長，斜面高h(yuǎn)越小時(shí)，越省力（即F越?。?br>三：機(jī)械效率
１.有用功：對機(jī)械、活動(dòng)有用的功。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總；斜面：W有用= Gh。
2.額外功：并非需要但又不得不做的功。
公式：W額= W總－W有用=G動(dòng)h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）；斜面： W額=fL。
3.總功：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功。
公式： W總=W有用＋W額=FS= W有用／η；斜面：W總= fL+Gh=FL。
4.機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：。
5.滑輪組的機(jī)械效率（不計(jì)滑輪重以及摩擦?xí)r）
（1）滑輪組（豎直方向提升物體）：（G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。
（2）滑輪組（水平方向拉動(dòng)物體）：（f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。
6.斜面的機(jī)械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)。
真題演練
一．選擇題（共10小題）
1．一個(gè)600N重的成年人和一個(gè)小孩都過一道8m寬的水渠。成人從左岸到右岸，而小孩從水渠右岸到左岸，兩岸各有一塊6m長的堅(jiān)實(shí)木板（忽略木板自身重量和木板疊交的距離），要使成年人和小孩都能平安過渠，小孩的體重至少是（ ）
A．100NB．200NC．300ND．400N
【分析】（1）可讓成年人先過水渠，只要成年人能安全過水渠，小孩也能安全過水渠；
（2）木板A′B′是一個(gè)杠桿，成年人對木板A′B′的壓力為阻力，小孩對木板A′B′的壓力為動(dòng)力，由杠桿平衡條件列方程，然后求出小孩的重力。
【解答】解：（1）因成年人較重，所以只要成年人能安全過水渠，則小孩也能安全過水渠；
小孩站在B′處讓成年人先從木板上過水渠，當(dāng)成年人到達(dá)水渠對岸后，站在B′處，然后再讓小孩過水渠如圖所示：
（2）把木板A′B′視為杠桿，O為支點(diǎn)，成年人對A′B′的壓力視為阻力F2，小孩對木板的壓力視為動(dòng)力F1，
當(dāng)成年人在A′時(shí)，阻力（成年人對A′B′的壓力）最大，為F2＝G成年人＝600N，
由題意和圖示可知：OA′＝2m，OB′＝6m﹣2m＝4m，
由杠桿平衡條件可得：F1×OB′＝F2×A′O，
則F1＝＝＝300N，
即小孩體重不能輕于300N；
故選：C。
2．小明自制的桿秤如圖所示，O為桿秤提紐，不掛重物和秤砣時(shí)，手提提紐桿秤可水平平衡。用它稱一物體，已知秤砣質(zhì)量m＝0.2kg，OA＝8cm，當(dāng)OB＝40cm時(shí)，桿秤水平平衡，則物體的質(zhì)量為（ ）
A．1.0kgB．0.8kgC．0.6kgD．0.4kg
【分析】根據(jù)杠桿的平衡條件可求出物體的質(zhì)量。
【解答】解：桿秤繞提紐O轉(zhuǎn)動(dòng)，所以點(diǎn)O是桿秤的支點(diǎn)，作用在A處的力使桿秤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于桿秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B處的力使桿秤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其力臂是OB；根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，解得m物＝1kg，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。
故選：A。
3．如圖所示，國旗桿頂部裝有一個(gè)滑輪，下列說法中正確的是（ ）
A．它是定滑輪，用它可以省力
B．它是定滑輪，用它可以改變力的方向
C．它是動(dòng)滑輪，用它可以省功
D．它是動(dòng)滑輪，用它可以省力
【分析】軸的位置固定不動(dòng)的滑輪為定滑輪，定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，使用定滑輪不省力，但可以改變用力方向。
【解答】解：
旗桿上滑輪的軸固定不動(dòng)，為定滑輪，使用定滑輪的優(yōu)點(diǎn)是可以改變力的方向，但不能省力也不能省距離，使用定滑輪不能省功，故ACD錯(cuò)、B正確。
故選：B。
4．如圖所示，三個(gè)滑輪拉同一物體在同一水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用拉力分別為F1、F2、F3，不計(jì)滑輪重及繩與滑輪間摩擦，那么這三個(gè)力的關(guān)系是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
【分析】（1）定滑輪的特點(diǎn)：使用定滑輪不省力，但能改變力的方向；
（2）動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，使用動(dòng)滑輪能省一半力，但費(fèi)距離。
【解答】解：由題意可知，滑輪的重和繩的摩擦不計(jì)，
假設(shè)物體與地面的摩擦力為f，
第一幅圖中滑輪為定滑輪，不省力，則F1＝f，
第二幅圖中滑輪為動(dòng)滑輪，省一半的力，則F2＝f，
第三幅圖中滑輪為動(dòng)滑輪，但動(dòng)力作用在動(dòng)滑輪的軸上，費(fèi)1倍的力，則F3＝2f；
所以，F(xiàn)2＜F1＜F3，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選：D。
5．如圖為七星游樂場中的一款游樂項(xiàng)目，爸爸用滑輪組將小紅升上去，若小紅重400N（不計(jì)摩擦力及椅子、橫桿和繩重），每個(gè)動(dòng)滑輪重為20N，提升過程中爸爸手中的繩子在10s內(nèi)移動(dòng)了5m，下列說法正確的是（ ）
A．小紅上升的距離為1m
B．拉力做功的功率為2.5W
C．此裝置的機(jī)械效率為80%
D．此過程所做的額外功為10J
【分析】（1）由圖可知n＝10，利用s＝nh求小紅上升的距離；
（2）利用不計(jì)摩擦力及椅子、橫桿和繩重時(shí)F＝（G+G動(dòng)）求拉力，利用W總＝Fs求拉力做的總功，利用P＝求拉力做功的功率；
（3）利用W有＝Gh求有用功，利用η＝×100%求機(jī)械效率；
（4）利用W總＝W有+W額求額外功。
【解答】解：A、由圖可知n＝10，小紅上升的距離：h＝＝＝0.5m，故A錯(cuò)誤；
B、因?yàn)椴挥?jì)摩擦力及椅子、橫桿和繩重，所以拉力：F＝（G+G動(dòng)）＝（400N+5×20N）＝50N，
拉力做的總功：W總＝Fs＝50N×5m＝250J，
拉力做功的功率：P＝＝＝25W，故B錯(cuò)誤；
C、有用功：W有＝Gh＝400N×0.5m＝200J，則裝置的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故C正確；
D、額外功：W額＝W總﹣W有＝250J﹣200J＝50J，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
6．如圖所示，物體A在拉力F的作用下，10s內(nèi)水平勻速運(yùn)動(dòng)了5m，物體A與地面間的滑動(dòng)摩擦力為270N，拉力F為150N。下列物理量計(jì)算正確的是（ ）
A．繩子自由端移動(dòng)的速度是1.5m/s
B．拉力F做功為750J
C．該滑輪組的機(jī)械效率是60%
D．拉力F的功率是150W
【分析】（1）由圖可知，n＝2，繩子自由端移動(dòng)距離s＝ns物，利用v＝求繩子自由端移動(dòng)的速度；
（2）利用W總＝Fs求拉力做的總功；
（3）利用W有＝fs物求拉力做的有用功，利用η＝×100%求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）利用P＝求出拉力的功率。
【解答】解：A、由圖可知，n＝2，繩子自由端移動(dòng)距離s＝2s物＝2×5m＝10m，繩子自由端移動(dòng)的速度v＝＝＝1m/s，故A錯(cuò)誤；
B、拉力做的總功：W總＝Fs＝150N×10m＝1500J，故B錯(cuò)誤；
C、拉力做的有用功：W有＝fs物＝270N×5m＝1350J，滑輪組的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝90%，故C錯(cuò)誤；
D、拉力F的功率：P＝＝＝150W，故D正確。
故選：D。
7．救援車工作原理如圖所示，當(dāng)車載電機(jī)對鋼繩施加的拉力F大小為2.5×103N時(shí)，小車恰能勻速緩慢地沿斜面上升。已知小車的質(zhì)量為1t，斜面高為2m，斜面長為5m（不計(jì)小車長、鋼繩重、動(dòng)滑輪重、鋼繩與滑輪間的摩擦和滑輪與軸間的摩擦，g＝10N/kg ）。在小車由斜面底端被拖上救援車的過程中，下列說法中正確的是（ ）
A．滑輪A為定滑輪，滑輪B為動(dòng)滑輪
B．拉力F移動(dòng)的距離為20m
C．該裝置的機(jī)械效率為75%
D．該斜面的摩擦力為1000N
【分析】（1）根據(jù)動(dòng)滑輪和定滑輪的特點(diǎn)區(qū)分滑輪的種類；
（2）不計(jì)車長，使用滑輪組拉力端移動(dòng)距離s＝2L；
（3）知道小車質(zhì)量，利用G＝mg求其重力，利用W＝Gh求鋼繩做的有用功，利用W＝Fs求出拉力做的總功，整個(gè)裝置的機(jī)械效率等于有用功與總功之比；
（4）根據(jù)W額＝W總﹣W有用求出額外功，再根據(jù)W額＝fL求出摩擦力的大小。
【解答】解：A、根據(jù)圖中裝置可知，物體移動(dòng)時(shí)，A滑輪隨之移動(dòng)，B滑動(dòng)固定不動(dòng)，因此A滑輪為動(dòng)滑輪，B滑輪為定滑輪，故A錯(cuò)誤；
B、不計(jì)車長、拉力端移動(dòng)距離：s＝2L＝2×5m＝10m，故B錯(cuò)誤；
C、小車質(zhì)量：m＝1t＝1000kg，
重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，
鋼繩做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，
拉力做的總功：W總＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，
整個(gè)裝置的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故C錯(cuò)誤；
D、額外功：W額＝W總﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，
由W額＝fL可得，摩擦力：f＝＝＝1000N，故D正確。
故選：D。
8．關(guān)于功率和機(jī)械效率，下列說法正確的是（ ）
A．機(jī)械的功率越大效率越高
B．機(jī)械的功率越大做功就越快，效率不一定高
C．機(jī)械的效率高說明有用功所占的百分比大，功率也大
D．機(jī)械效率高的機(jī)械一定省力，功率不一定大
【分析】利用下列知識(shí)分析判斷：
（1）單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫功率，功率是描述物體做功快慢的物理量，功率的大小與做功多少和所用時(shí)間都有關(guān)，與機(jī)械的省力情況和機(jī)械效率無關(guān)；
（2）機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，機(jī)械效率與是否省力、做功快慢沒有關(guān)系。
【解答】解：
AB、機(jī)械的功率越大，說明做過越快，但效率不一定越高，故A錯(cuò)誤、B正確；
C、機(jī)械的效率高說明有用功所占的百分比大，但做功不一定快、功率不一定大，故C錯(cuò)誤；
D、機(jī)械效率高的機(jī)械，有用功所占的百分比大，不一定省力，功率不一定大，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
9．下列工具中，在使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（ ）
A．筷子B．瓶起子
C．核桃夾D．鋼絲鉗
【分析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn)，判斷杠桿在使用過程中，動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【解答】解：A、筷子在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故A符合題意；
B、起子在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B不符合題意；
C、核桃夾在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；
D、鋼絲鉗在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意。
故選：A。
10．用如圖所示的四個(gè)裝置提起同一物體靜止不動(dòng)，其中OA＝2AB，忽略裝置自身的重力和摩擦，所需拉力F最小的是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】忽略裝置自身的重力和摩擦。
（1）圖中使用的是動(dòng)滑輪，拉力F1＝G；
（2）圖中使用的是動(dòng)滑輪，但拉力作用在軸上，費(fèi)一倍的力，則F2＝2G；
（3）求出動(dòng)力臂（OB）、阻力臂（OA）的大小關(guān)系，利用杠桿平衡條件求動(dòng)力F3的大??；
（4）求出動(dòng)力臂（OA）、阻力臂（OB）的大小關(guān)系，利用杠桿平衡條件求動(dòng)力F4的大小。
【解答】解：
由題知，忽略裝置自身的重力和摩擦。
A、該圖使用的是動(dòng)滑輪，則拉力F1＝G；
B、該圖是動(dòng)滑輪，但拉力作用在軸上，費(fèi)一倍的力，則拉力F2＝2G；
C、因?yàn)镺A＝2AB，所以拉力的力臂：OB＝OA+AB＝OA+×OA＝OA，
由杠桿的平衡條件可得F3×OB＝G×OA，所以F3＝×G＝G；
D、因?yàn)镺A＝2AB，所以阻力的力臂：OB＝OA+AB＝OA+×OA＝OA，
由杠桿的平衡條件可得F4×OA＝G×OB，所以F4＝×G＝G；
由此可知，這四個(gè)機(jī)械中A所需拉力最小。
故選：A。
二．填空題（共7小題）
11．學(xué)校升旗時(shí)，旗手向下拉繩子，國旗徐徐上升，旗桿頂部安裝了定滑輪，使用它可以 改變力的方向 ；如圖所示，某人用一個(gè)定滑輪將水平地面上一個(gè)質(zhì)量為68kg的物體向上拉，此人的質(zhì)量為60kg。當(dāng)此人用550N的拉力拉物體時(shí)，此時(shí)物體對水平地面的壓力為 130 N。（不計(jì)繩重與摩擦，g取10N/kg）
【分析】（1）定滑輪的特點(diǎn)：不省力但能改變力的方向；據(jù)此分析即可；
（2）解決此題的關(guān)鍵是要知道定滑輪兩端拉力大小相等，可對物體進(jìn)行受力分析，根據(jù)力的平衡和力作用的相互性進(jìn)行分析。
【解答】解：（1）由題可知，圖中滑輪是定滑輪，使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向；
（2）當(dāng)此人用550 N的拉力拉物體時(shí)，繩子上的拉力為550N，
物體的重力為：G＝mg＝68kg×10N/kg＝680N，
拉力小于重力，故物體不能被拉上來，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體此時(shí)受到的繩子對物體向上拉力、地面對物體向上的支持力和物體本身向下的重力互相平衡，所以F+N＝G，
故地面對物體的支持力為：N＝G﹣F＝680N﹣550N＝130N，
物體對水平地面的壓力與地面對物體的支持力是一對相互作用力，大小相等，
所以物體對水平地面的壓力為：F壓＝N＝130N。
故答案為：改變力的方向；130。
12．如圖甲所示是某排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。系統(tǒng)由井蓋、左右兩個(gè)相同杠桿（AOB是其中之一?？衫@A、O、B三點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)）、支桿、容器等組成，井蓋上表面有排水孔，水從排水孔流入下方容器中，再從容器底部排水孔流入下水道。當(dāng)下暴雨容器中積水過多時(shí)，容器會(huì)帶動(dòng)杠桿，將井蓋頂起，使水從井蓋與支持面間的空隙快速流下（如圖乙）。已知井蓋質(zhì)量為36kg，容器重力為40N，AB長30cm，AO長12cm，不計(jì)杠桿、支桿質(zhì)量及各處摩擦。當(dāng)容器中沒有積水時(shí)，井蓋的重力為 360 N，轉(zhuǎn)軸O受到的力為 50 N；當(dāng)容器中水量達(dá)到 20 kg時(shí)，井蓋會(huì)自動(dòng)抬起。
【分析】（1）當(dāng)容器中沒有積水時(shí)，由G＝mg計(jì)算井蓋的重力；
（2）井蓋對兩個(gè)相同杠桿的A端施加的壓力等于自身重力，每個(gè)杠桿的A端受到的壓力相當(dāng)于井蓋重力的一半；利用杠桿平衡條件可計(jì)算出B端對杠桿的拉力；進(jìn)而計(jì)算出頂起井蓋時(shí)，容器中水的重力，再計(jì)算水的質(zhì)量。
【解答】解：（1）井蓋的重力為：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N；
（2）當(dāng)容器中沒有積水時(shí)，杠桿AOB的B端受到的拉力：
FB＝G容＝×40N＝20N，
根據(jù)杠桿平衡條件可得：FA×AO＝FB×（AB﹣AO），
FA×12cm＝20N×（30cm﹣12cm），
解得杠桿AOB的A端受到的壓力：
FA＝30N，
故一個(gè)轉(zhuǎn)軸O受到的力：FO＝FA+FB＝30N+20N＝50N；
井蓋剛好被頂起時(shí)，杠桿AOB的A端受到的壓力為：FA′＝G＝×360N＝180N，
此時(shí)杠桿AOB的支點(diǎn)為O；
由杠桿平衡條件有：FA′×OA＝FB′×OB＝FB′×（AB﹣AO），
容器對杠桿B端的拉力：FB′＝＝＝120N，
由題意知，G水+G容＝2FB′，
所以容器中水的重力：G水＝2FB′﹣G容＝2×120N﹣40N＝200N，
所以向容器中注水的質(zhì)量：m水＝＝＝20kg。
故答案為：360；50；20。
13．如圖甲所示，當(dāng)人曲臂將重物托起時(shí)，人的前臂可以看作一個(gè)杠桿，其示意圖如圖乙所示，肱二頭肌對前臂A處的收縮力（拉力）為動(dòng)力F1，B處握著的重物對手臂向下的壓力是阻力F2。已知OA＝5cm，AB＝15cm，F(xiàn)1的方向與水平面的夾角為30°，當(dāng)水平托住質(zhì)量為2kg的重物時(shí)，肱二頭肌產(chǎn)生的收縮力F1為 160N
【分析】（1）要解決此題，必須掌握力臂的概念，知道力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離。
（2）2kg物體的重力即為阻力F2，利用杠桿的平衡條件求肱二頭肌的收縮力。
【解答】解：從支點(diǎn)O向F1作垂線，垂線段的長度L1是F1的力臂。如圖所示：
；
重物的重力為：G物＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，OB＝AB+OA＝5cm+12cm＝20cm＝0.2m；
F1的方向與水平面的夾角為30°，則F1的力臂為：L1＝OA＝×0.05m＝0.025m；
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2，
即F1×0.025m＝20N×0.2m，解得F1＝160N。
故答案為：160N。
14．如圖所示是一種塔式起重機(jī)上的滑輪組，它既可以 省力 ，又可以改變施力的方向?，F(xiàn)將重1.5×104N的物體沿豎直方向勻速向上吊起3m，滑輪組的機(jī)械效率為75%，此過程提升重物的有用功為 4.5×104 J，繩端的拉力為 5×103 N。
【分析】（1）定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組；使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費(fèi)距離；
（2）利用W有＝Gh求有用功；
（3）由圖可知n＝4，利用η＝＝＝＝求拉力。
【解答】解：（1）由滑輪組的工作特點(diǎn)可知，使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向；
（2）此過程提升重物的有用功：
W有＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J；
（3）由圖可知n＝4，因?yàn)棣牵剑剑剑?，所以繩端的拉力：
F＝＝＝5×103N。
故答案為：省力；4.5×104；5×103。
15．如圖所示，工人用滑輪組吊起質(zhì)量為40kg的箱子，工人施加的拉力為250N，箱子10s內(nèi)被勻速豎直提升了2m。則工人拉力的功率為 100 W；該滑輪組的機(jī)械效率為 80 %。
【分析】（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動(dòng)的距離s＝nh，利用W總＝Fs求拉力做的總功，利用P＝求拉力做功的功率；
（2）利用G＝mg求箱子的重力，利用W有＝Gh求有用功，利用η＝×100%求滑輪組的機(jī)械效率。
【解答】解：（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動(dòng)的距離：
s＝nh＝2×2m＝4m，
拉力做的總功：
W總＝Fs＝250N×4m＝1000J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝100W；
（2）箱子的重力：
G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，
工人做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案為：100；80。
16．使用機(jī)械提升重物，由于存在著摩擦和機(jī)械本身受到重力作用等原因，機(jī)械效率永遠(yuǎn) 小于 1（填“大于”“等于”或“小于”）。
【分析】有用功和總功的比值叫機(jī)械效率，因?yàn)榭偣Φ扔谟杏霉宇~外功，所以機(jī)械效率總小于1。
【解答】解：機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，而總功等于有用功加額外功；
由于使用機(jī)械時(shí)，不得不提升機(jī)械、克服摩擦做額外功，所以有用功一定小于總功，則機(jī)械效率永遠(yuǎn)小于1。
故答案為：小于。
17．小宇同學(xué)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)金屬塊，他想知道它的重力和密度.但他手中只有一只量程較小的彈簧秤，當(dāng)他用此彈簧秤測量此金屬塊的重力時(shí)，發(fā)現(xiàn)已超過彈簧秤的最大量程，于是他設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置進(jìn)行測量.已知OA：OB＝1：3，用細(xì)繩把小石塊懸掛于A點(diǎn)，用彈簧秤在B點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的力，當(dāng)輕質(zhì)杠桿OB在水平位置靜止時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)為1.8N；然后向容器中加水，當(dāng)金屬塊浸沒于水中后，保持輕質(zhì)杠桿OB仍然在水平位置靜止，彈簧秤的讀數(shù)為1.2N，則金屬塊的重力為 5.4 N；金屬塊的密度是 3×103 kg/m3.（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3
【分析】（1）未浸入水時(shí)杠桿在拉力和金屬塊的重力作用下處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)，則由杠桿的平衡條件可求得金屬塊的重力；
（2）當(dāng)金屬塊浸入水中時(shí)，由杠桿的平衡條件可求得繩對A點(diǎn)的拉力，而繩對重物的拉力與重物對繩子的拉力為作用力與反作用力，故可知金屬塊所受拉力，則由力的合成可求得浮力；
（3）由浮力公式F?。溅岩篻V排可求得金屬塊排開水的體積，即可得金屬塊的體積，由重力公式可求得金屬塊的質(zhì)量，則由密度公式可求得金屬塊的密度。
【解答】解：（1）杠桿在彈簧秤的拉力及重物對A的拉力作用下而處于水平平衡狀態(tài)，則由杠桿的平衡條件可知：F1?OB＝FG?OA；
則FG＝F1?＝1.8N×＝5.4N；
因金屬塊受重力和拉力而處于平衡狀態(tài)，故此金屬塊的重力G＝FG＝5.4N；
（2）浸沒水中后，杠桿平衡，由杠桿的平衡條件可知：F2?OB＝F′OA；
F′＝F2?＝1.2N×＝3.6N；
金屬塊此時(shí)受重力G、浮力F浮及拉力F′而處于平衡狀態(tài)，故有：G＝F浮+F′；
則浮力F浮＝G﹣F′＝5.4N﹣3.6N＝1.8N；
（3）由F?。溅岩篻V排得，排開的水的體積即金屬塊的體積為：
V＝V排＝＝＝1.8×10﹣4m3；
金屬塊質(zhì)量m＝＝＝0.54kg；
則金屬塊的密度ρ＝＝＝3×103kg/m3。
故答案為：5.4；3×103。
三．解答題（共2小題）
18．如圖所示，用輕質(zhì)杠桿（自身重力忽略不計(jì)）兩種規(guī)格的空桶（100mL和200mL）質(zhì)量為m的物體A、細(xì)線，自制的測量液體密度的杠桿密度計(jì)。由杠桿上的刻度值，可直接讀出液體的密度。
（1）將杠桿在O點(diǎn)懸掛起來，空桶懸掛在B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物體A懸掛在C點(diǎn)時(shí)，杠桿水平平衡。測得B點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為L，C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為L0，此時(shí)C點(diǎn)的密度刻度線應(yīng)標(biāo)注為 0 ，空桶的質(zhì)量m桶＝ m （用m、L、L0表示）。
（2）B點(diǎn)空桶容積為V桶中注滿液體，移動(dòng)物體A至C1位置，杠桿在水平位置平衡C1點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為L1，C1點(diǎn)的密度值應(yīng)標(biāo)注為 （用題中字母表示）。
（3）密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3，刻度線與零刻度線之間的距離為 3.2 cm。
（4）要提高杠桿密度計(jì)的測量精度，應(yīng)選擇 200mL 規(guī)格的空桶（選填“100mL”或“200mL”）；杠桿密度計(jì)的測量精度與物體A的質(zhì)量關(guān)系是 物體A的質(zhì)量越大，杠桿密度計(jì)的測量精度變小 。
【分析】（1）由于空桶懸掛在B點(diǎn)，物體A懸掛在C點(diǎn)杠桿水平平衡時(shí)桶里沒有任何的液體，所以此時(shí)液體密度應(yīng)為零；根據(jù)杠桿的平衡條件求出空桶的質(zhì)量；
（2）首先根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2分析得出在B點(diǎn)懸掛空桶時(shí)空桶、物體A的重力和力臂的關(guān)系表達(dá)式；
空桶內(nèi)注滿液體時(shí)，根據(jù)G＝mg＝ρVg求出液體的重力，然后根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2分析得出空桶內(nèi)注滿液體時(shí)，空桶和液體、物體A的重力和力臂的關(guān)系表達(dá)式；
最后聯(lián)立即可求出液體密度。
（3）空桶時(shí)根據(jù)杠桿平衡列出等式；空桶倒?jié)M密度為1.0×103kg/m3的液體時(shí)根據(jù)杠桿平衡列出等式；空桶倒?jié)M密度為0.8×103kg/m3的液體時(shí)根據(jù)杠桿平衡列出等式；
通過三次杠桿平衡利用改革平衡條件確定秤砣的位置即可判斷；
（4）根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2分析即可。
【解答】解：（1）將杠桿在O點(diǎn)懸掛起來，空桶懸掛在B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物體A懸掛在C點(diǎn)時(shí)，杠桿水平平衡，此時(shí)桶中沒有放液體，即液體的密度為0；
根據(jù)杠桿的平衡條件可得：G桶?L＝GA?L0，m桶gL＝mAgL0，則：m桶＝m；
（2）在B點(diǎn)懸掛空桶時(shí)，杠桿平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：
G桶?L＝GA?L0，即：G桶?L＝mg?L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在B點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿液體，空桶容積為V，則液體的重力G液＝m液g＝ρ液Vg，
由于此時(shí)移動(dòng)物體A至C1位置，杠桿在水平位置平衡，則根據(jù)杠桿的平衡條件可得：
（G桶+G液）?L＝GA?L1，即：（G桶+ρ液Vg）?L＝mg?L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：ρ液＝。
（3）當(dāng)測量密度為1.0×103kg/m3的液體時(shí)，由于1.0×103kg/m3的刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，即此時(shí)的物體A的力臂為：L′＝L0+4cm，
根據(jù)杠桿的平衡條件可得：（G桶+G′）?L＝GA?L′ ，
即：（G桶+1.0×103kg/m3×Vg）?L＝mg?（L0+4cm）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
當(dāng)測量密度為0.8×103kg/m3的液體時(shí)，即此時(shí)的物體A的力臂為L″＝L0+△L，
根據(jù)杠桿的平衡條件可得：（G桶+G″）?L＝GA?L″，
即：（G桶+0.8×103kg/m3×Vg）?L＝mg?（L0+ΔL）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
解①③④可得：ΔL＝3.2cm。
（4）設(shè)物體A對桿秤的力為動(dòng)力，則液體和桶對桿秤的力為阻力，根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2可得：L1＝，在動(dòng)力F1和阻力臂L2不變的情況下，“增大液體的重力，即通過增大空桶的容積”，則L1變大，即該密度秤的精確度會(huì)增大，所以，應(yīng)選擇 200mL規(guī)格的空桶；
物體A的質(zhì)量越大，重力越大，動(dòng)力越大，在阻力臂、動(dòng)力臂不變的情況下，動(dòng)力越大，阻力越大，則杠桿密度計(jì)的測量精度會(huì)變小。
故答案為：（1）0；m；（2）；（3）3.2；（4）200mL；物體A的質(zhì)量越大，杠桿密度計(jì)的測量精度變小。
19．反思是一種良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。
（1）一根輕質(zhì)硬棒AB，在力的作用下能繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)在硬棒AB上施加兩個(gè)力F1和F2，O點(diǎn)到F1和F2的作用線的距離分別為d1和d2。小寧認(rèn)為，只要滿足F1×d1＝F2×d2，則硬棒AB一定保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。你認(rèn)為小寧的想法正確嗎？請說出你的理由。
（2）在“動(dòng)滑輪”實(shí)驗(yàn)中，小寧通過如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)論：使用動(dòng)滑輪勻速提升物體，豎直向上的拉力F小于物重G。小寧思考后認(rèn)為，即使不計(jì)摩擦和繩重，上述結(jié)論要成立，物重G和動(dòng)滑輪重G動(dòng)之間也必須滿足一定條件。請你說出這一條件，并予以證明。
【分析】（1）根據(jù)杠桿各要素的物理意義分析判斷，知道F1是使杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，F(xiàn)2是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力；當(dāng)滿足F1L1＝F2L2的條件杠桿才平衡；
（2）不計(jì)摩擦和繩重，則拉力F＝（G物+G動(dòng)），據(jù)此分析即可。
【解答】解：（1）F1與F2必須是一個(gè)為使杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，另一個(gè)為阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，然后滿足F1L1＝F2L2的條件杠桿才平衡，則杠桿一定保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；硬棒AB上施加兩個(gè)力F1和F2使杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，那么即使?jié)M足F1×d1＝F2×d2，則硬棒AB也不能保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）使用動(dòng)滑輪勻速提升物體時(shí)，不計(jì)摩擦和繩重，拉力：F＝（G+G動(dòng)），
若拉力F＜G，即：（G+G動(dòng)）＜G，
所以，G＞G動(dòng)，
即：使用動(dòng)滑輪勻速提升物體，滿足豎直向上的拉力F小于物重G的條件是：物重G大于動(dòng)滑輪重G動(dòng)。
答：（1）小寧的想法不正確。若硬棒AB上施加兩個(gè)力F1和F2使杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同，那么即使?jié)M足F1×d1＝F2×d2，則硬棒AB也不能保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）條件：物重G大于動(dòng)滑輪重G動(dòng)。
使用動(dòng)滑輪勻速提升物體時(shí)，不計(jì)摩擦和繩重，拉力：F＝（G+G動(dòng)），
若拉力F＜G，即：（G+G動(dòng)）＜G，所以，G＞G動(dòng)。甲
乙
丙
圖（4）
圖（5）

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