初中物理中考復(fù)習(xí) 專題14 簡單機械（講練）（解析版）-2022年中考一輪復(fù)習(xí)講練測

這是一份初中物理中考復(fù)習(xí) 專題14 簡單機械（講練）（解析版）-2022年中考一輪復(fù)習(xí)講練測，共46頁。試卷主要包含了了解，理解，掌握，認識，5N的物體M、刻度尺、細線等內(nèi)容，歡迎下載使用。
?專題14 簡單機械（講練）（解析版）

1.了解：杠桿的基本概念；滑輪的概念；斜面的簡單應(yīng)用與計算；
2.會：畫杠桿示意圖；分析杠桿類型；進行滑輪組的常規(guī)計算；
3.理解：杠桿平衡條件；定滑輪和動滑輪的特點；滑輪組的利用；
4.掌握：杠桿平衡條件實驗探究；有用功、總功和機械效率的計算；
5.認識：生活中常用杠桿。

一、思維導(dǎo)圖

二、知識梳理
知識點一：杠桿
1.杠桿：在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，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.杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，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)動時，支點是相對固定；（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力，用“F2”表示；（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。
注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個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)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力。
力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。
3.杠桿示意圖的畫法：
（1）根據(jù)題意先確定支點O；
（2）確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；
（3）從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂；
第一步：先確定支點，即杠桿繞著某點轉(zhuǎn)動，用字母“O”表示。
第二步：確定動力和阻力。人的愿望是將石頭翹起，則人應(yīng)向下用力，畫出此力即為動力用“F1”表示。這個力F1作用效果是使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動。而阻力的作用效果恰好與動力作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應(yīng)朝著順時針方向轉(zhuǎn)動，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：畫出動力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長，由支點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”分別表示動力臂和阻力臂，如圖丙所示。



甲
乙
丙
4.杠桿的平衡條件
（1）杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。
（2）杠桿的平衡條件實驗


圖（4）
圖（5）
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，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂實物大小了，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，我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小，因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡。
2）在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。
（3）杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
要點詮釋：
（1）省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。
（2）費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。
（3）等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。
既省力又省距離的杠桿時不存在的。
知識點二：滑輪
1.滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。因為滑輪可以連續(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滑輪。
2.定滑輪
（1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪。
（2）實質(zhì)：是個等臂杠桿。
軸心O點固定不動為支點，其動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，因為重物勻速上升時不省力。
（3）特點：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與該力方向不同的力。
（4）動力移動的距離與重物移動的距離相等。
對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計繩重和摩擦）
3.動滑輪
（1）定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪。
（2）實質(zhì)：是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿。
（3）特點：省一半力，但不能改變力的方向。
（4）動力移動的距離是重物移動距離的2倍。
對于動滑輪來說：1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動，動力F1的方向與并排繩子平行，不計動滑輪重、繩重和摩擦。
4.滑輪組
（1）定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。
（2）特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，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：不計動滑輪、繩重和摩擦）。
注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。
（3）動力移動的距離S和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的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械，但卻費距離。
6.當(dāng)斜面高度h一定時，斜面L越長，越省力（即F越小）；當(dāng)斜面長L相同時，斜面高h越小，越省力（即F越小）；當(dāng)斜面L越長，斜面高h越小時，越省力（即F越小）。
知識點三：機械效率
１.有用功：對機械、活動有用的功。
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h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）；斜面： W額=fL。
3.總功：有用功加額外功或動力所做的功。
公式： W總=W有用＋W額=FS= W有用／η；斜面：W總= fL+Gh=FL。
4.機械效率：有用功跟總功的比值。機械效率計算公式：。?
　　5.滑輪組的機械效率（不計滑輪重以及摩擦?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（水平方向拉動物體）：（f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。?
6.斜面的機械效率：(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)。

考點一：杠桿的概念與分類
【備考方略】
1.杠桿屬于主要知識點，同時也是中考中經(jīng)?？荚嚨膬?nèi)容。對杠桿的概念考查主要集中在對杠桿的理解、杠桿平衡條件上。在內(nèi)容中，主要知識點有杠桿的五要素、杠桿平衡條件、杠桿的示意圖和杠桿的應(yīng)用。
杠桿在中考中出現(xiàn)的概率很高，主要題型以選擇題為主，填空題、作圖題、實驗探究題和計算題也有出現(xiàn)，但出現(xiàn)概率較選擇題要低。選擇題以判斷杠桿類型、杠桿應(yīng)用和杠桿平衡條件居多；填空題以考查杠桿基本概念居多；作圖題一般情況下和其他作圖題結(jié)合，一般考查杠桿七要素居多。
2.對杠桿的分類的考題主要是根據(jù)動力臂和阻力臂判斷屬于哪種類型的杠桿。
（1）省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。
（2）費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。
（3）等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。
既省力又省距離的杠桿時不存在的。
【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）下列杠桿中屬于費力杠桿的是（ ）。
A．撬石頭 B．船槳
C．小推車 D．修樹剪刀
【答案】B。
【解析】A．從圖中可以看到，撬石頭時，支點是木棒與中間石頭的接觸點，左邊石頭對木棒的壓力是阻力，右邊的人對木棒的壓力是動力，很明顯看到動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故A不符合題意；
B．從圖中可以看到，船槳劃船時，支點是船槳與船的接觸點，人劃船時出的力是動力，水對船槳的推力是阻力，人手對船槳的作用點距離支點較近，水對船槳的作用點距離支點較遠，動力臂小于阻力臂，則它屬于費力杠桿，故B符合題意；
C．從圖中可以看到，工人使用小推車工作時，支點是小推車的下面車輪中間點，人手往上抬的力是動力，小推車自身的重力是阻力，人手對小推車的作用點距離支點較遠，小推車自身的重力作用點距離支點較近，動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故C不符合題意；
D．從圖中可以看到，修樹剪刀使用時，剪刀中間點作為支點，人手出的力是動力，剪刀受到樹木的力是阻力，人手對剪刀的作用點距離支點較遠，樹木對剪刀的作用點距離支點較近，動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故D不符合題意。故選B。
【舉一反三】
1．（2021·廣西賀州市）現(xiàn)有若干個規(guī)格相同的鉤碼，如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在杠桿的A點掛幾個鉤碼（ ）。

A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】C。
【解析】設(shè)每個鉤碼為G，每個小格的長度為L，則右側(cè)力與力臂的乘積：2G×6L=12GL
左側(cè)A點的力臂為4L，根據(jù)杠桿平衡條件可知，A點所掛鉤碼的重力：=3G
即應(yīng)在杠桿的A點掛3個鉤碼。故ABD錯誤，C正確。故選C。
2．（2021·河南中考真題）如圖工人師傅正在使用一根硬棒撬動石頭，使用此硬棒（ ）。

A．省力且省距離 B．省力但費距離
C．費力且費距離 D．費力但省距離
【答案】B。
【解析】CD．一根硬棒撬動石頭，動力臂大于阻力臂，故是省力杠桿，故CD錯誤；
AB．省力但是費距離，故A錯誤；B正確。故選B。
3．（2021·北京中考真題）圖示的四種工具中，正常使用時屬于費力杠桿的是（ ）。
A．園藝剪 B．筷子
C．瓶蓋起子 D．核桃夾
【答案】B。
【解析】A．園藝剪在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；
B．筷子使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故B符合題意；
C．瓶蓋起子使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；
D．核桃夾使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意。故選B。
考點二：杠桿作圖
【備考方略】
杠桿示意圖的畫法：（1）根據(jù)題意先確定支點O；（2）確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；（3）從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂；畫出動力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長，由支點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”分別表示動力臂和阻力臂。
【經(jīng)典例題】（2021·遼寧中考真題）如圖甲所示為搬花神器，用它把花盆抬起時，相當(dāng)于一個繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿。其簡化示意圖如圖乙所示，請在乙圖中畫出：
（1）花盆所受重力的示意圖（O'為其重心）；
（2）杠桿平衡時作用在A點的最小動力F1及其力臂l1。

【解析】（1）花盆所受重力的方向豎直向下，重力的作用點在其重心，花盆所受重力G示意圖如下圖所示：
（2）阻力F2為花盆所受重力G，其大小一定，阻力臂也為一定值，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)動力臂最大時，動力最小，故連接OA，為使OA為動力臂，過A點作OA的垂線，因阻力有使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動的趨勢，故動力臂有使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，故最小動力的方向垂直O(jiān)A斜向下，如下圖所示：

【舉一反三】
1．（2021·內(nèi)蒙古通遼市）如圖所示是一種抽水馬桶水箱自動上水裝置的示意圖。當(dāng)水箱內(nèi)的水達到一定高度時，浮標(biāo)帶動杠桿AOB壓住入水口，停止上水。請在圖中畫出動力、阻力和動力臂。

【解析】杠桿AOB的B點受到豎直向上的動力作用，浮標(biāo)在A點給杠桿豎直向上的阻力作用，動力臂為動力作用線到支點O的距離，如下圖所示：

2．（2021·青海中考真題）在圖中，畫出杠桿平衡時施加在杠桿上的最小動力F1的作用點和方向，并畫出所掛重物的繩子對杠桿拉力的力臂L2。

【解析】要找到讓杠桿平衡的最小力，先確定力的作用點，作用點一定是在杠桿上離支點最遠的點，這樣才可能找到最長力臂最小力，然后連接支點到力的作用點，以這條連線作為該力的力臂時，力臂最長，力最小，再過力的作用點作該連線的垂線即可確定使杠桿平衡的最小力的方向。繩子對杠桿的拉力豎直向下，將拉力的示意圖反向延長得到該力的作用線，再過支點作該力作用線的垂線即拉力的力臂。如圖所示：

3．（2021·四川眉山市）如圖所示，利用杠桿AOB撬動重物M，O為杠桿支點，為杠桿的動力臂，現(xiàn)杠桿處于水平位置平衡。
（1）作出杠桿動力的示意圖；
（2）作出重物M對杠桿壓力的示意圖。

【解析】由圖可知，杠桿AOB的O為杠桿支點，已知杠桿的動力臂L1，要讓杠桿在水平位置平衡，則F1的方向應(yīng)向下，且動力臂和動力要垂直且作用在杠桿上，故可以作出動力F1；重物M對杠桿壓力作用在杠桿上且垂直于杠桿向下，如圖所示：

考點三：杠桿應(yīng)用
【備考方略】
（1）最小力問題
此類問題中“阻力×阻力臂”為一定值，要使動力最小，根據(jù)杠桿平衡條件，必須使動力臂最大。要使動力臂最大需要做到：在杠桿上找一點(動力作用點)，使這點到支點的距離最遠；動力方向應(yīng)該是過該點且與該連線垂直的方向，如圖（1）所示，最小力應(yīng)該是F3。
解決杠桿平衡時動力最小問題:此類問題中阻力×阻力臂為一定值，要使動力最小，必須使動力臂最大，要使動力臂最大需要做到①在杠桿上找一點，使這點到支點的距離最遠;②動力方向應(yīng)該是過該點且和該連線垂直的方向。

圖（1）
（2）力與力臂的變化問題
此問題是在力與力臂變化時，如何利用杠桿平衡條件和控制變量法，分析變量之間的關(guān)系。如圖（2）所示，在探究杠桿平衡條件實驗時，當(dāng)拉緊的彈簧測力計向左轉(zhuǎn)動時，拉力會逐漸減小。

圖（2） 圖（3）
（3）再平衡問題
杠桿再平衡的問題，實際上就是判斷杠桿在發(fā)生變化前后，力和力臂的乘積是否相等，乘積大的一端下降，乘積小的一端上升。
如圖（3）所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，如果將物體A和B同時向靠近支點的方向移動相同的距離，杠桿將失去平衡，右端下沉。
解題指導(dǎo):分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖;弄清受力與方向和力臂大小;然后根據(jù)具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。(如:杠桿轉(zhuǎn)動時施加的動力如何變化，沿什么方向施力最小等。)
【經(jīng)典例題】（2021·湖北荊州市）2021年1月30日，荊州沙市機場正式通航，為荊州640萬人口出行帶來極大便利。某游客來機場乘機，他所用的拉桿旅行箱示意圖如圖所示。裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，O為支點，B為重心，A為拉桿的端點。在A點沿圖示方向施加拉力F使旅行箱保持靜止。下列說法中正確的是（ ）。
A．旅行箱受到的重力與水平地面對它的支持力是一對平衡力；
B．其它條件不變時，僅縮短拉桿的長度，拉力F減小；
C．其它條件不變時，使拉力F的方向沿順時針改變10°，拉力F增大；
D．箱內(nèi)物體下滑，重心位置由B變至B′，拉力F增大

【答案】C。
【解析】A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三個力平衡，故A錯誤；
B．其它條件不變時，僅縮短拉桿的長度，支點到力的距離變小，即力臂變小，而阻力和阻力臂的乘積不變，故拉力的大小變大，故B錯誤；
C．其它條件不變時，使拉力F的方向沿順時針改變10°，力臂變短，作用力F變大，故C正確；
D．箱內(nèi)物體下滑，重心位置由B變至B′，阻力臂變小，故阻力臂和阻力的乘積變小，動力臂不變，故拉力的大小變小，故D錯誤。故選C。
【舉一反三】
1．（2021·廣西南寧市）圖是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“春稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是（ ）。

A．支點不動，腳在桿上的位置前移；
B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動；
C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移；
D．將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移
【答案】D。
【解析】由題知，阻力F2大小不變，若要更省力，即減小F1，根據(jù)杠桿平衡條件F1l1= F2l2可知，可以增大l1或減小l2或同時增大l1和減小l2。
A．支點不動，腳在桿上的位置前移，減小了l1，l2不變，F(xiàn)1將增大，故A錯誤；
B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動 ，l1減小，同時l2增大，F(xiàn)1將增大，故B錯誤；
C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移 ，l1減小，l2增大，F(xiàn)1將增大，故C錯誤；
D．將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移， 減小l2同時增大l1，F(xiàn)1將減小，故D正確。故選D。
2．（2021·遼寧中考真題）如圖是小明用一根木棒撬動水平地面上石頭的情景，為了更省力，小明應(yīng)沿______（填“豎直”或“垂直木棒”）方向向下壓木棒。若想省更多的力，小明可以將作為支點的石塊O向______（填“左”或“右”）適當(dāng)移動。

【答案】垂直木棒；右。
【解析】[1] 垂直木棒方向壓，因為這樣動力臂最長，動力才最小，最省力。
[2]若想省更多的力，減小阻力臂，增大動力臂，故將支點向右適當(dāng)移動。
3．（2021·黑龍江中考真題）如圖所示，OAB為一可繞O點自由轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，OA垂直于AB，且OA長度為40cm，AB長度為30cm，在OA中點C處掛一質(zhì)量為1kg的物塊，要求在端點B處施加一個最小的力F，使杠桿在圖示位置平衡，則力F的力臂應(yīng)是______cm，最小的力F是______N。

【答案】50；4。
【解析】[1]連接OB，以這條線段作為該力的力臂時，力臂最長力最小，
所以力F的力臂就是圖中的OB，根據(jù)直角三角形的性質(zhì)，
直角邊OA為40cm，AB為30cm，則斜邊OB為50cm。
[2]物體的重力
根據(jù)杠桿的平衡條件可知
即
解得。
考點四：探究杠桿平衡條件
【備考方略】
1.實驗內(nèi)容
【實驗?zāi)康摹扛軛U平衡條件實驗驗證。
【實驗器材】鐵架臺、帶刻度的杠桿、鉤碼。
【實驗原理】動力×動力臂=阻力×阻力臂?。
【實驗步驟】一、組裝、調(diào)節(jié)杠桿，使橫梁平衡（調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母）。

二、用細線在左右兩端懸掛數(shù)量不同的鉤碼，左為動力，右為阻力。固定動力臂和動力不變，選取適當(dāng)?shù)淖枇Γㄣ^碼個數(shù)），移動阻力位置，直至杠桿平衡。分別記錄動力、動力臂和阻力、阻力臂，并計入表格。
三、重復(fù)上述步驟兩次（要求每次必須改變動力和動力臂），并計入表格。
四、分別計算每次試驗的動力×動力臂和阻力×阻力臂，填入表格。
五、實驗表格
次數(shù)
動力
動力臂
動力×動力臂
阻力
阻力臂
阻力×阻力臂
1






2






3






六、整理器材。
【實驗結(jié)論】動力×動力臂=阻力×阻力臂。
2.考查內(nèi)容
考查方向
解答思路
試驗前杠桿不平衡應(yīng)如何調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)兩端平衡螺母
橫梁不在水平位置，左端翹起
平衡螺母左移
杠桿的支點在中間位置目的
為了消除杠桿自重影響
兩側(cè)掛上鉤碼后判斷是否平衡
根據(jù)平衡條件判斷
力或力臂的計算
根據(jù)杠桿平衡條件進行計算
【經(jīng)典例題】（2021·貴州黔東南苗族侗族自治州）某實驗小組在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：

次數(shù)
F1/N
L1/m
F2/N
L2/m
1
2.0
0.05

0.10
2
3.0
0.10
2.0
0.15
3
2.0
0.30
3.0

（1）實驗時應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在______位置平衡，若出現(xiàn)如圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；
（2）杠桿平衡后，他們在圖乙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應(yīng)在B位置掛上______個相同的鉤碼；
（3）上表是該小組在實驗中記錄杠桿平衡的部分數(shù)據(jù)，空格處所缺的數(shù)據(jù)：△=______，☆=______；
【答案】水平；左；4；1.0；0.20。
【解析】（1）[1]在“研究杠桿平衡條件”的實驗中，為了便于直接讀出力臂，實驗時應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。
[2]如圖甲所示，杠桿的左端高，右端低，為了使杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)該向左調(diào)節(jié)平衡螺母。
（2）[3]假設(shè)杠桿上一格為L，一個鉤碼重為G，則杠桿左端
根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿右端B位置應(yīng)該掛上的鉤碼個數(shù)
（3）[4][5]根據(jù)杠桿的平衡條件
由第1次實驗的數(shù)據(jù)可知有
則
由第3次實驗的數(shù)據(jù)可知有
則m。
【舉一反三】
1．（2021·江蘇泰州市）如圖，在均勻杠桿的A處掛3個鉤碼，B處掛2個鉤碼，杠桿恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠桿在水平位置平衡的是（所用鉤碼均相同）（ ）。

A．兩側(cè)鉤碼同時向支點移動一格；
B．兩側(cè)鉤碼下方同時加掛一個鉤碼；
C．左側(cè)加掛一個鉤碼，右側(cè)加掛兩個鉤碼；
D．左側(cè)拿去一個鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動一格
【答案】D。
【解析】左側(cè)2格處3個鉤碼，右側(cè)3格處2個鉤碼，根據(jù)杠桿平衡條件，杠桿處于水平平衡；
A．兩側(cè)鉤碼同時向支點移動一格，即左側(cè)3格處3個鉤碼，右側(cè)4格處2個鉤碼

此時不平衡，故A不符合題意；
B．兩側(cè)鉤碼下方同時加掛一個鉤碼，即左側(cè)2格處4個鉤碼，右側(cè)3格處3個鉤碼

此時不平衡，故B不符合題意；
C．左側(cè)加掛一個鉤碼，右側(cè)加掛兩個鉤碼，即左側(cè)2格處4個鉤碼，右側(cè)3格處4個鉤碼

此時不平衡，故C不符合題意；
D．左側(cè)拿去一個鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動一格，即左側(cè)2格處2個鉤碼，右側(cè)2格處2個鉤碼

此時平衡，故D符合題意。故選D。
2．（2021·海南中考真題）如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件測量某種液體的密度，所用器材：輕質(zhì)杠桿（自身重力忽略不計）、容積為100mL的空桶、重為0.5N的物體M、刻度尺、細線。
（1）如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向__________調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是__________。
（2）把空桶懸掛在A點，物體M懸掛在B點時，杠桿再次在水平位置平衡，測得OA的長度為10cm，OB的長度為20cm，則空桶重為__________N。

（3）若此時，往A點的空桶內(nèi)注滿某種液體，調(diào)節(jié)物體M到C點時，杠桿在水平位置重新平衡，測得OC的長度為42cm，則桶內(nèi)液體的密度為__________kg/m3。
【答案】左；便于測量力臂的大??；1；1.1×103。
【解析】（1）[1][2]杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點右側(cè)，要使其在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿平衡螺母向左調(diào)節(jié)，杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，直接讀出力臂的長度，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿重對杠桿平衡的影響。
（2）[3]根據(jù)杠桿平衡條件可得G0×OA=GM×OB
可得
（3）[4]根據(jù)杠桿平衡條件可得G×OA=GM×OC
可得
所以液體質(zhì)量
桶內(nèi)液體的密度為。
3．（2021·天津中考真題）在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：
（1）實驗前，若使如圖所示的杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將右端的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；

（2）實驗時，在已調(diào)平衡的杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，三次實驗獲得的數(shù)據(jù)如下表所示。分析可得杠桿的平衡條件是______；
次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
（3）為了進一步驗證實驗結(jié)論，又做了圖所示的實驗，在杠桿水平平衡時；
①已知每個鉤碼的質(zhì)量均為50g，則此次實驗中阻力F2大小為______N，阻力臂l2為______cm；（g取10N/kg）
②請你在圖中畫出動力F1的力臂。（____）

【答案】右；F1l1=F2l2（動力×動力臂=阻力×阻力臂）；1；10.0。

【解析】（1）[1]如圖所示，實驗前，杠桿靜止時，向左偏，應(yīng)該將右端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)。
（2）[2]由表格內(nèi)的三組數(shù)據(jù)可知，杠桿平衡的條件為F1l1=F2l2（動力×動力臂=阻力×阻力臂）。
（3）①[3] 已知每個鉤碼的質(zhì)量均為50g，由圖可知，杠桿下方掛2個鉤碼，總質(zhì)量為100g，則阻力F2大小為F2=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
[4]由圖可知，阻力臂l2為10.0cm。
②[5]首先作力F1的力的作用線，過支點O作力作用線的垂線，標(biāo)上垂直符號以及力臂l1，如圖所示：

考點五：杠桿綜合應(yīng)用
【備考方略】
杠桿綜合應(yīng)用題指的是杠桿與其他內(nèi)容相結(jié)合的綜合計算題。如：壓強、浮力、功和功率與杠桿的綜合計算；動態(tài)電路與杠桿相結(jié)合的綜合計算等。
運用數(shù)學(xué)工具解決物理問題，是物理解題的重要手段。許多設(shè)計、推理的應(yīng)用題，都是建立在計算的基礎(chǔ)上。主要考查學(xué)生運用物理公式、規(guī)律進行解題的能力。例如有兩個未知物理量，我們可以根據(jù)題目的數(shù)據(jù)建立兩個方程，然后求解未知量。
此類綜合計算題，在涉及到杠桿應(yīng)用上，大都是利用杠桿平衡條件計算出所需要的物理量，然后再結(jié)合相關(guān)知識進行綜合計算。其基本步驟如下：
第一步：認真審題。明確現(xiàn)象和過程，確定給出的條件或題目中隱含的條件。
第二步：找關(guān)系。也就是針對題目內(nèi)容分析、綜合，確定解決問題的方向，選擇適合的規(guī)律和公式，找準(zhǔn)相關(guān)物理量之間的關(guān)系。
第三步：列出表達式。這一步是在明確了各個已知量、未知量及某個物理量在題目中敘述的物理現(xiàn)象或物理過程變化時存在的關(guān)系，根據(jù)公式或規(guī)律列出相應(yīng)的表達式，并推導(dǎo)出待求物理量的計算式。
第四步：代入數(shù)據(jù)求解。這一步是把所用到的已知物理量的單位統(tǒng)一后，把已知量的數(shù)據(jù)代人計算式中，通過正確運算，得出答案。同時對答案進行合理化驗證，最后確定正確答案。
【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）深圳地鐵崗廈北綜合交通樞紐工程工地上，一線施工人員正在緊張忙碌，進行架橋機鋼梁吊裝等施工作業(yè)。（g取10N/kg）
（1）圖2為圖1中起重機的簡圖，請畫出阻力F2的力臂l2；
（2）圖3為架橋機的裝置圖，已知箱梁的質(zhì)量為5×105kg，體積為200m3，架橋機滑輪組總拉力為4×105N， 自由端移動距離為25m，將箱梁提升1m。求：
①箱梁的密度；
②架橋機在此過程中的有用功；
③架橋機在此過程中的機械效率。

【答案】（1）如圖；（2）①2.5×103kg/m3；②.5×106J；③50。
【解析】（1）力臂是支點到力的作用線之間的距離，如下圖所示

（2）箱梁的密度；
箱梁的重力；
架橋機在此過程中的有用功；
架橋機在此過程中的總功；
架橋機在此過程中的機械效率。
答：（1）見解析；（2）①箱梁的密度為2.5×103kg/m3；②架橋機在此過程中的有用功為5×106J；③架橋機在此過程中的機械效率為50%。
【舉一反三】
1．（2021·貴州中考真題）如圖所示，一個質(zhì)量為2kg，密度為2×103kg/m3的實心正方體M，懸掛在輕質(zhì)杠桿B端，OB：OA=5：4，當(dāng)M的一半體積浸在液體中時，A端豎直向下的拉力為20N，杠桿在水平位置平衡。（g=10N/kg）求：
（1）M的體積；
（2）液體的密度；
（3）若剪斷細線，M在液體中靜止時，M對容器底部的壓強。

【答案】（1）1×10-3m3；（2）0.8×103kg/m3；（3）1200Pa。
【解析】（1）由ρ=可得M的體積V===1×10-3m3
即M的體積為1×10-3m3。
（2）杠桿在水平位置平衡，則FB?OB=FA?OA，由此可得M對杠桿的拉力
FB=? FA =20N=16N
根據(jù)力作用的相互性，M受到的拉力F拉= FB=16N，分析M受力可知，M共受三個力，拉力、重力和浮力，
M的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N
由此M所受浮力F浮=G-F拉 =20N -16N=4N
M的一半體積浸在液體中，所以V排=V=×1×10-3m3=5×10-4m3
由F浮=ρ液gV排得液體的密度ρ液===0.8×103kg/m3
即液體的密度為0.8×103kg/m3。
（3）剪斷細線后，M沉在容器底部，M共受三個力，重力、浮力和支持力，此時M排開液體的體積增加1倍，則所受浮力也增加1倍，即F′浮=2 F浮=2×4N=8N
M所受支持力F支=G- F′浮=20N-8N=12N
M對容器底部的壓力等于M所受支持力，即F壓= F支=12N
正方體M的邊長a===0.1m
M的底面積S=a2=(0.1m)2=0.01m2
M對容器底部的壓強p===1200Pa
即M對容器底部的壓強為1200Pa。
答：（1）M的體積為1×10-3m3；（2）液體的密度為0.8×103kg/m3；（3）若剪斷細線，M在水中靜止時，M對容器底部的壓強為1200Pa。
2．（2021·四川攀枝花市）如圖所示，站在水平地面上的小林想通過杠桿AB和動滑輪拉起同樣站在水平地面上的小新。杠桿AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，且OA:OB=1:2，小林的質(zhì)量m1=50kg。小新的質(zhì)量m2=48kg小新雙腳與地面接觸面積S=400cm2，當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時，小新未被拉動，此時小新對地面的壓強p=2.5×103Pa，小林對地面的壓強為p1；當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時，小新剛好被拉起，小林對地面的壓強為p2，且p1:p2=16:15。不計繩重，杠桿重力和一切摩擦，g取10N/kg。求:
（1）小林施加拉力F1時，小新對地面的壓力FN；
（2）動滑輪重力G動。

【答案】（1）100N；（2）20N。
【解析】（1）小林施加拉力F1時，小新對地面的壓力為
（2）小新的重力為
小林的重力為
當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時，小新受到的拉力為
當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時，小新剛好被拉起，此時小新受到的拉力為

設(shè)小新受到的拉力為F拉，杠桿A端所受的拉力為
根據(jù)杠桿平衡的條件可得，小林給杠桿的拉力為

小林對地面的壓力等于小林受到的支持力，則
小林對地面的壓強為
當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F1時，壓強為

當(dāng)小林施加豎直向下的拉力F2時，壓強為

兩次壓強之比為。
根據(jù)上式可解得動滑輪的重力為20N。
答：（1）小林施加拉力F1時，小新對地面的壓力為100N。（2）動滑輪重力為20N。
3．（2021·甘肅中考真題）如圖甲所示的輕質(zhì)杠桿，O為支點，用細線將質(zhì)量為4kg、密度為4.0g/cm3的物體P懸掛在A點，同時在B點施加豎直向下的力F使杠桿水平平衡，OA:OB=1:2。撤去力F，用細線將密度為3.0g/cm3的物體Q懸掛在支點O的左側(cè)，再將P、Q分別浸沒在水和某種未知液體中，調(diào)節(jié)細線在杠桿上的懸掛點使杠桿再次水平平衡，如圖乙所示，測得杠桿左、右兩側(cè)的力臂大小分別為L1和L2。然后將物體P、Q取出擦干后左右對調(diào)，再次將P、Q分別浸沒在該未知液體和水中，重新調(diào)節(jié)使杠桿仍能水平平衡，測得杠桿左、右兩側(cè)的力臂大小分別為L1′和L2′。已知水=1.0g/cm3，g=10N/kg，L1L1′=3L2L2′，杠桿足夠長，在調(diào)節(jié)過程中P、Q始終未露出液面，也未與容器壁和底接觸。求：
（1）力F的大小；
（2）物體P浸沒在水中時受到的浮力；
（3）未知液體的密度。

【答案】（1）20N；（2）10N；（3）2.0g/cm3。
【解析】（1）由題意知，物體P的重力G1=m1g=4kg×10N/kg=40N
施加豎直向下的力F，杠桿水平平衡，則有F·OB=G1·OA
即F·2=40N·1，解得F=20N；
（2）物體P的體積
它浸沒在水中時受到的浮力：F浮=ρ水gV1=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
（3）P浸沒在水中、Q浸沒在液體后，對杠桿的作用力分別為
FP=G1-F浮=ρ1gV1-ρ水gV1=(ρ1-ρ水)gV1，F(xiàn)Q=G2-F液=ρ2V2g-ρ液gV2=(ρ2-ρ液)gV2
對調(diào)后，P浸沒在液體中、Q浸沒在水中，對杠桿的作用力分別為
FP′=G1-F浮′=ρ1gV1-ρ液gV1=(ρ1-ρ液)gV1，F(xiàn)Q′=G2-F水=ρ2V2g-ρ水gV2=(ρ2-ρ水)gV2
據(jù)杠桿的平衡條件有FPL2=FQL1，F(xiàn)p′L1′=FQ′L2′
則
而L1L1′=3L2L2′
所以3(ρ2-ρ液)( ρ1-ρ液)=( ρ1-ρ水)( ρ2-ρ水)
即有3(3.0g/cm3-ρ液)(4g/cm3-ρ液)=(4.0g/cm3-1.0g/cm3)(3.0g/cm3-1.0g/cm3)
解得ρ液=2.0g/cm3
答：（1）力F的大小為20N；（2）物體P浸沒在水中時受到的浮力為10N；（3）未知液體的密度為2.0g/cm3。
考點六：定滑輪與動滑輪
【備考方略】
滑輪有兩種：定滑輪和動滑輪。
1.定滑輪：使用時，滑輪的位置固定不變；定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向。
定滑輪的特點：使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會給工作帶來方便。
定滑輪的原理：定滑輪實質(zhì)是個等臂杠桿，動力L1阻力L2臂都等于滑輪半徑。根據(jù)杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。定滑輪在工作時，滑輪的軸固定不動，使定滑輪吊起物體時，只是為了改變力的作用方向，使達到操作方便的目的。
2.動滑輪：使用時，滑輪隨重物一起移動；動滑輪實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省1/2力多費1倍距離。
動滑輪的特點：使用動滑輪能省一半力，費距離。這是因為使用動滑輪時，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔(dān)鉤碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力，但是動力移動的距離大于鉤碼升高的距離，即費了距離。動滑輪向上提繩子可以將重物和掛著重物的動滑輪一起提到最高處。相比于所提升的重物動滑輪通常很輕，其所受重力可以忽略
動滑輪的原理：動滑輪實質(zhì)是個動力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿。
【經(jīng)典例題】（2021·內(nèi)蒙古中考真題）升國旗時，旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會徐徐上升，如圖所示，關(guān)于旗桿上端定滑輪的作用，說法正確的是（ ）。

A．省力 B．省功 C．費力 D．改變力的方向
【答案】D。
【解析】ACD．旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會徐徐上升，故旗桿上端定滑輪的作用是改變力的方向；使用定滑輪不能省力，但不是為了費力，故D正確，AC錯誤；
B．使用任何機械都不省功，故使用定滑輪不能省功，故B錯誤。故選D。
【舉一反三】
1．（2021·山東菏澤市）如圖所示，用動滑輪提起一重為80N的物體，在10s內(nèi)將物體勻速提高5m，已知動滑輪重20N（不計繩重和摩擦），則（ ）。

A．手對繩子的拉力為40N B．拉力做功的功率為50W
C．手拉繩子移動的速度為0.5m/s D．該裝置的機械效率為60%
【答案】B。
【解析】A．手對繩子的拉力為
故A不符合題意；
B．拉力做的總功為
拉力做功的功率為
故B符合題意；
C．由可知，手拉繩子移動的速度為
故C不符合題意；
D．有用功為
機械效率為
故D不符合題意。故選B。
2．（2021·湖南岳陽市）A中的杠桿和物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，B、C、D中的物體被勻速吊起，所有物體重力均為G，不計動滑輪重力、繩重和一切摩擦，則所用拉力F最小的是（ ）。
A． B．C． D．
【答案】D。
【解析】A．根據(jù)杠桿的平衡條件可知杠桿平衡時,故拉力；
B．圖B中為定滑輪提升物體，不能省力，只能改變力的方向，繩端拉力；
C．圖C中使用滑輪組提升物體，動滑輪上有2段繩子承載，自由端拉力；
D．圖D中使用滑輪組提升物體，動滑輪上有3段繩子承載，自由端拉力；其中D圖中自由端拉力最小。故選D。
3．（2021·湖北恩施土家族苗族自治州）如圖，有人利用該滑輪將G=100N的物體勻速提升了20cm（不計繩重G和摩擦），此過程克服物體重力做的功為______J，若動滑輪重10N，則F=______N。

【答案】20；210。
【解析】[1]此過程克服物體重力做的功為
[2]若動滑輪重10N，則。
考點七：滑輪組簡單計算
【備考方略】
1.對機械效率的認識
（1）根據(jù)人們使用機械的不同，有用功的計算也不盡相同。例如：若使用機械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功就是有用功。
（2）如果有用功不變，我們可以通過減小額外功(減少機械自重、減少機械的摩擦)來增大機械效率；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機械效率；（例如，在研究滑輪組的機械效率時，我們會發(fā)現(xiàn)同一個滑輪組，提起的重物越重，機械效率越高，就是這個道理）；當(dāng)然了，如果能在增大有用功的同時，減小額外功更好。
（3）滑輪組機械效率影響因素：影響滑輪組機械效率的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個重量遠遠大于動滑輪的重物，你都需要把動滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠遠大于有用功，其機械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機械效率就越高。
主要因素：物體重力一定時，動滑輪越重，機械效率越低，動滑輪重一定時，物體重力越大，機械效率越高。
（4）機械效率是反映機械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。總功等于有用功與額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機械對總功的利用率就越高，機械的性能就越好。
2.知識支撐
（1）機械效率計算公式：。?
　　（2）滑輪組的機械效率
1）滑輪組（豎直方向提升物體）：（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（水平方向拉動物體）：（f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。?
（3）斜面的機械效率：(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)。
【經(jīng)典例題】（2021·廣東深圳市）如圖，兩個滑輪組，提升一個重為17N的物體A（每個滑輪重相同），使物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，拉力如圖所示，下列說法正確的是（ ）。

A．甲中，繩端移動的距離為60cm B．乙中，拉力的功率為1.7W
C．甲中，動滑輪由兩根繩子吊著 D．乙中，動滑輪的重力為2N
【答案】A。
【解析】AC．從甲圖可以看到，在動滑輪與定滑輪的中間畫一條虛線，虛線往下，有三條繩子吊著動滑輪，即甲中，動滑輪由三根繩子吊著，故C錯誤；再由題意可知，物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，三條繩子吊著動滑輪，則甲圖中的繩端移動的距離是物體A上升的高度三倍，即
甲中，繩端移動的距離為60cm，故A正確；
B．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動滑輪，則乙圖中的繩端移動的距離是物體A上升的高度兩倍，即
相同的時間2s，那么乙圖中繩端移動的速度
根據(jù)可知，乙中拉力的功率
乙中拉力的功率是1.8W；故B錯誤；
D．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動滑輪，設(shè)動滑輪的重力，物體A的重力是17N，則
代入數(shù)據(jù)可得
解得
乙中，動滑輪的重力為1N；故D錯誤。故選A。
【舉一反三】
1．（2021·廣西南寧市）圖是利用滑輪組幫助汽車脫困的情景。勻速拉動車的過程中，車相對樹木是______（選填“靜止”或“運動”）的，動滑輪上有______段繩子承擔(dān)對車的拉力，若對車的拉力為2400N，F(xiàn)為1500N，則該滑輪組的機械效率是______。

【答案】運動；2；80%。
【解析】[1]勻速拉動車的過程中，車相對樹木的位置發(fā)生了變化，以樹木為參照物，車是運動的。
[2]由圖可知，隨車一起運動的是動滑輪，左側(cè)是動滑輪，動滑輪上由2段繩子承擔(dān)對車的拉力。
[3]該滑輪組的機械效率是
。
2．（2021·湖北荊州市）2022年冬季奧林匹克運動會主辦城市是北京，北京成為第一個舉辦過夏季奧林匹克運動會和冬季奧林匹克運動會以及亞洲運動會三項國際賽事的城市。在某場館建設(shè)中，采用如圖所示的裝置，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，使物體A在5s內(nèi)勻速上升了1m。已知物體A重400N，該工人重500N，兩個滑輪質(zhì)量相等，不計滑輪組的繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為80%。關(guān)于該過程，下列說法正確的是（ ）。

A．水平地面對工人的支持力為300N；
B．動滑輪重為50N；
C．人對繩子拉力的功率為120W；
D．支架受到滑輪組的拉力為850N
【答案】D。
【解析】AB．設(shè)動滑輪的重力為G動，則有；
解得；
人對繩子的拉力；
水平地面對工人的支持力為；
故AB錯誤；
C．繩子自由端上升的速度；
人對繩子拉力的功率為；
故C錯誤；
D．支架受到滑輪組的拉力為850N；
故D正確。故選D。
3．（2021·四川涼山彝族自治州）如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪勻速拉動水平地面上重300N的A物體，使A物體在10s內(nèi)向右移動了2m，若A物體受到的摩擦力大小為20N，拉力F大小為50N，則：彈簧測力計的示數(shù)為______；水平拉力F所做的功為______，功率為______；滑輪的機械效率為_______。

【答案】20N；50J；5W；80%。
【解析】[1]對A進行受力分析，其受到了繩子向右的拉力和摩擦力，因做勻速運動，繩子拉力與摩擦力是平衡力，故繩子拉力等于摩擦力等于20N，由于同一根繩子拉力處處相同，故彈簧測力計的示數(shù)為20N。
[2]拉力F移動的距離是物體的移動距離的一半，故拉力F移動的距離為1m，故拉力做功為
故拉力做功為；
[3] 拉力的功率為
拉力的功率為；
[4] 滑輪的機械效率為
滑輪的機械效率為。
考點八：機械效率相關(guān)計算
【備考方略】
1.機械效率是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點和難點，它把簡單機械和功緊密地聯(lián)系起來，綜合性較強，學(xué)生較難理解。
根據(jù)人們使用機械的不同，有用功的計算也不盡相同。例如：若使用機械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功就是有用功。
2.如果有用功不變，我們可以通過減小額外功(減少機械自重、減少機械的摩擦)來增大機械效率；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機械效率；（例如，在研究滑輪組的機械效率時，我們會發(fā)現(xiàn)同一個滑輪組，提起的重物越重，機械效率越高，就是這個道理）；當(dāng)然了，如果能在增大有用功的同時，減小額外功更好。
3.滑輪組機械效率影響因素：影響滑輪組機械效率的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個重量遠遠大于動滑輪的重物，你都需要把動滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠遠大于有用功，其機械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機械效率就越高。
主要因素：物體重力一定時，動滑輪越重，機械效率越低，動滑輪重一定時，物體重力越大，機械效率越高。
機械效率是反映機械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。總功等于有用功與額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機械對總功的利用率就越高，機械的性能就越好。
【經(jīng)典例題】（2021·湖北宜昌市）下列有關(guān)機械做功、功率、機械效率的說法，正確的是（ ）。
A．效率越高的機械，功率越大 B．做功越多的機械，功率越大
C．做有用功越多的機械，效率越高 D．功率越大的機械，做功越快
【答案】D。
【解析】A．功率指做功的快慢，取決于做功的多少和做這些功所用的時間；效率是有用功與總功之比。兩者沒有必然的聯(lián)系，故A錯誤；
B．功率是由做功的多少和做這些功所用的時間共同決定的，做功多的機械，功率不一定大，故B錯誤；
C．效率的高低取決于有用功占總功的比例，做有用功多的機械，效率不一定高，故C錯誤；
D．功率就是表示機械做功的快慢，功率越大，表示機械做功越快，故D正確。
故選D。
【舉一反三】
1．（2021·內(nèi)蒙古通遼市）如圖所示，重為800N的物體在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左勻速直線運動了20s，滑輪組的機械效率為60%，在此過程中，下列說法正確的是（ ）。

A．繩子自由端移動距離為4m；
B．物體與地面間的滑動摩擦力大小為120N；
C．額外功的功率為12W；
D．若物體的重力和運動速度不變，只增大水平地面的粗糙程度，則滑輪組的機械效率會降低
【答案】C。
【解析】A．物體移動距離s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由圖知，n=3，則繩子自由端移動的距離s=3s物=3×2m=6m
故A錯誤；
B．拉力做功為W總=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功W有用=ηW總=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物體與地面間的滑動摩擦力f===180N
故B錯誤；
C．拉力做的額外功W額=W總-W有用=600J-360J=240J
額外功的功率P===12W
故C正確；
D．如果增大接觸面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而額外功幾乎不變，有用功與總功的比值變大，機械效率變大，故D錯誤。故選C。
2．（2021·貴州黔東南苗族侗族自治州）如圖所示，用滑輪組提升重物時，5s將重90N的物體勻速提升了2m。已知動滑輪重為10N（不計繩重和摩擦），則提升重物的過程中正確的是（ ）。

A．繩子自由端拉力F的大小為90N；
B．提升物體的過程中，拉力F做的有用功為200J；
C．繩子自由端拉力F的功率為36W；
D．此滑輪組的機械效率為90%
【答案】D。
【解析】A．由題意可知，不計繩重和摩擦，物體重是90N，動滑輪重為10N，從圖中可以看到，兩條繩子托著動滑輪，那么
代入數(shù)據(jù)可知
解得，繩子自由端拉力F的大小是50N，故A錯誤；
B．提升物體的過程中，拉力F做的有用功即是重物克服自身的重力所做的功，那么

拉力F做的有用功是180J，故B錯誤；
C．5s將重90N的物體勻速提升了2m，兩條繩子托著動滑輪，則繩子自由端移動的距離

都是經(jīng)歷了5s時間，那么繩子自由端移動的速度
繩子自由端移動的速度是0.8m/s，由A解析可知繩子自由端拉力F的大小是50N，根據(jù)可知，繩子自由端拉力F的功率
繩子自由端拉力F的功率是40W，故C錯誤；
D．由B解析可知拉力F做的有用功是180J，由C解析可知繩子自由端拉力F的功率是40W，這個過程經(jīng)歷的時間是5s，繩子自由端拉力F做的功是總功，這個總功
這個總功是200J；此滑輪組的機械效率
此滑輪組的機械效率是90%，故D正確。故選D。
3．（2021·遼寧中考真題）國家為了改善居民的居住條件，對老舊小區(qū)進行改造。建筑工人用如圖裝置將建材勻速運送到樓頂，已知建材重為4500N，建材提升15m用時1min，繩端的粒力F為2000N（忽略繩重）下列計算結(jié)果正確的是（ ）。

A．繩端拉力的功率為1125W；
B．繩端移動的速度為0.25m/s；
C．該裝置的機械效率為75%；
D．該裝置所做的有用功為3×104J
【答案】C。
【解析】B．物體移動的速度
如圖由3股繩子拉著動滑輪，繩端移動的速度為
故B錯誤；
A．繩端拉力的功率為
故A錯誤；
C．該裝置的機械效率為75%：
故C正確；
D．該裝置所做的有用功；故D錯誤。故選C。
考點九：測定滑輪組機械效率
【備考方略】
【實驗?zāi)康摹繒y量滑輪組的機械效率。
【實驗原理】
【待測數(shù)據(jù)】物重G、拉力F、重物上升的距離h、彈簧測力計移動的距離S。
【實驗器材】鉤碼、滑輪組、鐵架臺、細線、彈簧測力計、刻度尺。
【實驗步驟】

①用所給器材組裝如圖１所示滑輪組。
②將鉤碼掛在滑輪組下方，記錄下所掛鉤碼的重力，用彈簧測力計豎直拉住繩子自由端。
③將刻度尺放在如圖所示的位置，分別記錄下鉤碼和繩子自由端的起始位置。
④用彈簧測力計勻速拉動繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測力計的讀數(shù)，并記錄物體上升后所達到的末位置以及繩子自由端上升到的末位置。
⑤根據(jù)測量數(shù)據(jù)，分別計算出鉤碼上升的距離ｈ和繩子自由端移動的距離ｓ，然后根據(jù)Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ總＝Ｆｓ計算出有用功和總功，按 計算該滑輪組的機械效率。
⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實驗步驟。
⑦鉤碼重力不變，改變動滑輪個數(shù)重復(fù)上述實驗步驟。

次數(shù)
鉤碼重/N
鉤碼上升高度/cm
滑輪組有用功/J
彈簧測力計示數(shù)/N
彈簧測力計移動距離/cm
滑輪組總功/J
機械效率%
單滑輪組
1
4
10

1.6
30


2
6
10

2.6
30


雙滑輪組
1
4
10

1.1
50


2
6
10

1.4
50


【實驗結(jié)論】：
①滑輪組機械效率與物體重力和動滑輪的個數(shù)有關(guān)；
②同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機械效率越高；
③不同的滑輪組機械效率不同，且在物重相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低
【考點方向】
1.步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。
2.結(jié)論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：
A.動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。
B.提升重物越重，做的有用功相對就多。
C. 摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。
3.同一滑輪組： 繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。
4.測量機械效率時為什么不能使彈簧測力計靜止？機械效率會怎樣？
答：當(dāng)彈簧測力計靜止時，繩子和滑輪之間沒有摩擦力，拉力示數(shù)會變小，有用功在總功中占的比例增大，滑輪組的機械效率偏大。
【經(jīng)典例題】（2020?湘潭）測量如圖所示滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。
實驗次數(shù)
鉤碼重力G/N
鉤碼上升高度h/cm
拉力F/N
繩端移動距離s/cm
機械效率η
1
1.0
5

15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15

3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）實驗過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做　 　運動。第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為　 　N。
（2）第2次實驗時所做的有用功為　 　J，滑輪組的機械效率是　 　。
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越　 ?。ㄟx填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高；分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度 （選填“有關(guān)“或“無關(guān)”）。
（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是　 　。
A．增大繩重
B．減輕動滑輪重
C．加快物體提升的速度

【答案】（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。
【解析】（1）實驗過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動。測力計分度值為0.1N，第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為0.6N；
（2）第2次實驗時所做的有用功為：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑輪組的機械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越大，滑輪組的機械效率越高；
分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；
（4）A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機械效率變小；
B．減輕動滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機械效率大；
C．由（3）知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v＝，機械效率與物體提升的速度無關(guān)，故選B。
故答案為：（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。
【舉一反三】
1．（2020?長沙）某實驗小組用下圖的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如表所示。
（1）實驗中應(yīng)盡量豎直向上　 　拉動彈簧測力計；
（2）第一次實驗中測得滑輪組的機械效率為　 　%；
（3）分析以上數(shù)據(jù)可知，使用同一個滑輪組提升重物時，被提升物體的重力越　 　，滑輪組的機械效率越高。
實驗次數(shù)
物理量
1
2
3
4
鉤碼重G物/N
0.5
1.0
1.5
2.0
鉤碼上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
0.1
繩端拉力F/N
0.3
0.5
0.7
0.9
繩端移動距離s/m
0.3
0.3
0.3
0.3
機械效率η

67%
71%
74%

【答案】（1）勻速；（2）56；（3）大。
【解析】（1）要正確測量繩端拉力，需豎直向上勻速拉動測力計。
（2）第1次實驗測得的機械效率為：
η＝＝＝≈56%；
（3）分析以上數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機械效率。
故答案為：（1）勻速；（2）56；（3）大。
2．（2020?天津）在探究影響滑輪組機械效率的因素時，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑輪組機械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)
猜想二：滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)
為了驗證猜想，準(zhǔn)備的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。
小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進行了三次實驗，數(shù)據(jù)如表所示：
實驗次數(shù)
鉤碼所受的重力G/Ν
提升高度h/m
拉力F/Ν
繩端移動的距離s/m
機械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3

請你解答如下問題：
（1）表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為　 ?。桓鶕?jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫出該滑輪組的繞線方式；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機械效率　 　（選填“越高”“越低”或“不變”）；
（3）為了驗證猜想二，還需增加的實驗器材是　 　。

【答案】（1）80%；如圖所示；（2）越高；（3）幾個自重不同的滑輪。
【解析】（1）表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為：η＝＝＝＝80%；
由s＝nh可得繩子的有效段數(shù)：n＝＝＝3，該滑輪組的繞線方式如下圖所示：

（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機械效率越高；
（3）為了驗證猜想二，滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)，要改變動滑輪的重力，故還需增加的實驗器材是幾個自重不同的滑輪。
故答案為：（1）80%；如圖所示；（2）越高；（3）幾個自重不同的滑輪。
3.（2020·湘潭）測量如圖所示滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。
實驗次數(shù)
鉤碼重力G/N
鉤碼上升高度h/cm
拉力F/N
繩端移動距離s/cm
機械效率η
1
1.0
5

15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15

3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）實驗過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做　 　運動。第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為　 　N。
（2）第2次實驗時所做的有用功為　 　J，滑輪組的機械效率是　 　。
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越　 ?。ㄟx填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高；分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度　 　（選填“有關(guān)“或“無關(guān)”）。
（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是　 　。
A．增大繩重
B．減輕動滑輪重
C．加快物體提升的速度

【答案】（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。
【解析】（1）實驗過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動。測力計分度值為0.1N，第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為0.6N；
（2）第2次實驗時所做的有用功為：W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑輪組的機械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越，滑輪組的機械效率越高；
分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；
（4）A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機械效率變小；
B．減輕動滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機械效率大；
C．由（3）知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v＝，機械效率與物體提升的速度無關(guān)，故選B。
故答案為：（1）勻速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；無關(guān)；（4）B。
考點十：滑輪組綜合計算
【備考方略】
1.滑輪組：滑輪組是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成，可以達到既省力又改變力作用方向的目的。使用中，省力多少和繩子的繞法有關(guān)，決定于滑輪組的使用效果。
2.滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。
使用滑輪組雖然省了力，但費了距離，動力移動的距離大于重物移動的距離。
3.滑輪組的用途：為了既節(jié)省又能改變動力的方向，可以把定滑輪和動滑輪組合成滑輪組。
4.幾個關(guān)系（滑輪組豎直放置時）：（1）s=nh ；(2)F=G總 /n（不計摩擦）；其中 s：繩端移動的距離，h：物體上升的高度，G總：物體和動滑輪的總重力，F(xiàn)：繩端所施加的力 n：拉重物的繩子的段數(shù)（F=1/n×（G物+G動））。
在繞時遵循：奇動（滑輪）偶定（滑輪）的原則：根據(jù)F=(1/n)G可知，不考慮摩擦及滑輪重，要使2400N的力變?yōu)?00N需六段繩子，再根據(jù)偶定奇動原則，有偶數(shù)段繩子，故繩子開端應(yīng)從定滑輪開始，因為要六段繩子，所以需要三個并列的整體動滑輪，對應(yīng)的，也需要三個并列的定滑輪，從定滑輪組底部的勾勾處繞起，順次繞過第一個動滑輪，第一個定滑輪，第二個…直到最后一段繩子繞過第三個定滑輪，此時繩子方向即向下，且會使拉力為400N（不考慮摩擦與滑輪重）。
【經(jīng)典例題】（2021·江蘇蘇州市）如圖是工人師傅用滑輪組提升建筑材料的示意圖，在400N的拉力作用下，使質(zhì)量為70kg的建筑材料在10s的時間里，勻速豎直上升了2m。不計繩子重力和摩擦，g取10N/kg，求：
（1）拉力的功率P；
（2）滑輪組的機械效率η；
（3）動滑輪的重力G動。

【答案】（1）160W；（2）；（3）。
【解析】（1）由圖可知，滑輪組承重繩子根數(shù)為2，繩子端移動的距離

繩子端所做的總功
拉力的功率
或者：繩子端的移動速度
拉力的功率
（2）建筑材料的重力
提升建筑材料所做的有用功
滑輪組的機械效率
（3）據(jù)滑輪組的特點，有
動滑輪的重力
或者：滑輪組所做的額外功
不計繩子重力和摩擦，據(jù)得
答：（1）拉力的功率P為160W；（2）滑輪組的機械效率η為87.5%；（3）動滑輪的重力G動為100N。
【舉一反三】
1．（2021·湖南張家界市）黨的十九大報告提出，要建設(shè)生態(tài)宜居、生活富裕的新農(nóng)村。某興趣小組在社會實踐中來到某鄉(xiāng)村建筑工地，建筑工地工人們用如圖甲所示的滑輪組來提升重物，不計繩重和摩擦。
（1）一個工人質(zhì)量為60kg，豎直向上勻速拉動700N的重物時，繩上拉力為400N，將重物提升2m用時20s，滑輪組的機械效率為多少？
（2）在這20s的時間內(nèi)拉力的功率為多少？
（3）該工人能夠提升的最重的物體約為多少kg？
（4）請你設(shè)計另一種最省力的繞線方式，并畫于圖乙中。
（5）利用最省力的方式，提升800N的重物，求繩上拉力的大小？
（6）利用最省力的方式，豎直向上以0.15m/s的速度勻速拉動繩子，求20s物體上升的距離？

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）如圖；（5）；（6）3m。
【解析】（1）滑輪組的機械效率為

（2）20s的時間內(nèi)拉力的功率為
（3）由人的體重可知，最大的拉力為人的體重，即為

動滑輪的重力為
則最大的物重為
該工人能夠提升的最重的物體約為
（4）一個定滑輪和一個動滑輪，最省力的是繩子的固定端從動滑輪起始，繞到定滑輪、動滑輪最后至小紅的手中，故如下圖所示：

（5）最省力的方式，提升800N的重物，繩上拉力的大小
（6）物體上升的速度為
20s物體上升的距離。
答：（1）滑輪組的機械效率為；（2）20s的時間內(nèi)拉力的功率為；（3）該工人能夠提升的最重的物體約為110kg；（4）見解析；（5）最省力的方式，提升800N的重物，繩上拉力的大小為300N；（6）20s物體上升的距離3m。
2．（2021·湖北中考真題）如圖所示，工人用300N的拉力，把一重為500N的貨物G用滑輪組提升了3m （忽略摩擦及繩重）。求∶
（1）工人做的有用功；
（2）滑輪組的機械效率（結(jié)果保留一位小數(shù)）；
（3）動滑輪重。

【答案】（1）1500J；（2）83.3%；（3）100N。
【解析】（1）工人做的有用功為W有用=Gh=500N×3m=1500J；
（2）由圖可知，繩子的股數(shù)為2，總功為W總=Fs=Fnh=300N×2×3m=1800J；
滑輪組的機械效率為；
（3）根據(jù)公式，可得動滑輪的重力為：G動=nF-G物=2×300N-500N=100N。
答：（1）工人做的有用功為1500J；（2）滑輪組的機械效率為83.3%；（3）動滑輪重為100N。
3．（2021·河北中考真題）圖甲是一輛起重車的圖片，起重車的質(zhì)量為9.6t，有四個支撐腳，每個支撐腳的面積為0.3m2，起重時汽車輪胎離開地面。圖乙是起重車吊臂上的滑輪組在某次作業(yè)中將質(zhì)量為1200kg的貨物勻速提升，滑輪組上鋼絲繩的拉力F為5000N，貨物上升過程中的s-t圖像如圖丙所示。（不考慮繩重，g取10N/kg），求：
（1）提升貨物過程中起重車對水平地面的壓強；
（2）拉力F的功率；
（3）提升貨物過程中滑輪組的機械效率。

【答案】（1）；（2）3750W；（3）。
【解析】（1）提升貨物過程中起重車的總重為

提升重物時，受力面積為
提升貨物過程中起重車對水平地面的壓強：；
（2）物體的速度為；
繩子的速度為；
拉力F的功率；
（3）提升貨物過程中滑輪組的機械效率
答：（1）提升貨物過程中起重車對水平地面的壓強為；（2）拉力F的功率為；（3）提升貨物過程中滑輪組的機械效率。