\l "_Tc28221" 題型二 杠桿平衡條件探究
\l "_Tc13468" 題型三 杠桿分類
\l "_Tc15835" 題型四 定滑輪與動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
\l "_Tc3258" 題型五 滑輪組的計(jì)算
\l "_Tc8505" 題型六 機(jī)械效率的概念與比較
\l "_Tc8505" 題型七 機(jī)械效率的計(jì)算
\l "_Tc8505" 題型八 實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
課標(biāo)要求
命題預(yù)測(cè)
重難點(diǎn)
1.了解機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用，知道簡(jiǎn)單機(jī)械，
《簡(jiǎn)單機(jī)械》是中考?？純?nèi)容?？碱}往往以選擇題（一般2分）、填空題（一般2分）、作圖題（一般2~3分）、實(shí)驗(yàn)題（一般2~6分）、計(jì)算題（一般8~12分）的形式出現(xiàn)?？疾榍榫肮烙?jì)既注重基礎(chǔ)知識(shí)的考察，又強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力和綜合分析能力的培養(yǎng)。因此，學(xué)生在備考過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解，多做練習(xí)題以提高解題能力和應(yīng)試技巧。
1、知道如何在杠桿示意圖上確定支點(diǎn)、畫出動(dòng)力作線和阻力作線，并從支點(diǎn)向力的作線引垂線以作出力臂。
2、能根據(jù)題目條件計(jì)算出承擔(dān)物重所需繩子段數(shù)，并確定繩子固定端的位置和繩子的繞法。
3、會(huì)區(qū)分有用功、額外功和總功，理解機(jī)械效率的物理意義及計(jì)算公式，能夠分析影響機(jī)械效率的因素并提出提高機(jī)械效率的方法。
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究并了解杠桿的平衡條件
3.了解提高機(jī)械效率的意義和途徑
4.測(cè)量某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率
【典型例題剖析】
【例1】（2024·山東德州·中考真題）如圖是古代勞動(dòng)人民用桔槔汲水的簡(jiǎn)化圖，請(qǐng)畫出杠桿上A點(diǎn)受到的拉力F1及其力臂。
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、杠桿及其五要素
（1）杠桿定義：在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。
①杠桿可直可曲，形狀任意。
②有些情況下，可將杠桿實(shí)際轉(zhuǎn)一下，來(lái)幫助確定支點(diǎn)。如：魚桿、鐵鍬。
（2）杠桿五要素：
①支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用字母O表示。
②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F1表示。
③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F2表示。
動(dòng)力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點(diǎn)在杠桿上。
動(dòng)力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。
④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離．用字母l1表示。
⑤阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離．用字母l2表示。
2、力臂的畫法
（1）首先在杠桿的示意圖上，確定支點(diǎn)O。
（2）畫好動(dòng)力作用線及阻力作用線，畫的時(shí)候要用虛線將力的作用線適當(dāng)延長(zhǎng)。
（3）在從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線，在垂足處畫出直角，從支點(diǎn)到垂足的距離就是力臂，用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另一條直角邊通過(guò)交點(diǎn)，從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線，作出動(dòng)力臂和阻力臂，在旁邊標(biāo)上字母，l1和l2分別表示動(dòng)力臂和阻力臂。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式1-1】（2024·山東日照·中考真題）甲圖是使用核桃夾的情形，乙圖是把核桃夾上臂簡(jiǎn)化成的杠桿，A為大拇指的作用點(diǎn)，B為核桃的作用點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的乙圖中畫出作用在核桃夾上臂的動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力。
【變式1-2】（2024·山東泰安·中考真題）如圖所示，為杠桿支點(diǎn)，請(qǐng)畫出的力臂并用字母表示。
【變式1-3】（2024·山東棗莊·中考真題）用手提起重物時(shí)，前臂可簡(jiǎn)化為杠桿：橈骨在肱二頭肌牽引力F1的作用下，繞肘關(guān)節(jié)（支點(diǎn)0）轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力F1的力臂l1和阻力F2的示意圖。
畫杠桿示意圖時(shí)應(yīng)注意
（1）阻力作用點(diǎn)應(yīng)畫在杠桿上：有部分同學(xué)認(rèn)為阻力由石頭的重力產(chǎn)生，所以阻力作用點(diǎn)應(yīng)畫在石頭重心上，這是錯(cuò)誤的。
（2）確定阻力方向：當(dāng)動(dòng)力使杠桿繞支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，阻力一定使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
（3）力臂不一定在杠桿上：力臂可用虛線畫出并用大括號(hào)標(biāo)明，也可用實(shí)線畫出。
【典型例題剖析】
【例2】（2024·新疆·中考真題）“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(guò)程，若實(shí)驗(yàn)前沒(méi)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。
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、實(shí)驗(yàn)前要調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母使其在水平位置平衡，其目的是使杠桿的重心落在支點(diǎn)上，從而消除杠桿的重力對(duì)平衡的影響。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不允許再旋動(dòng)兩端的螺母。
2、在已調(diào)節(jié)平衡的杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿平衡，支點(diǎn)兩邊的鉤碼重力分別是動(dòng)力F1和阻力F2，用刻度尺量出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂L1和阻力臂L2。改變力和力臂的數(shù)值，多次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。
3、注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)中使杠桿在水平位置平衡是為了方便測(cè)力臂。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，可寫作F1L1=F2L2。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式2-1】小東利用已調(diào)水平平衡的杠桿，進(jìn)行如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)，且每次實(shí)驗(yàn)杠桿都保持水平平衡。已知杠桿上相鄰刻度線之間的距離相等，所用鉤碼的質(zhì)量均相等。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．實(shí)驗(yàn)前，在調(diào)節(jié)杠桿水平平衡時(shí)，若發(fā)現(xiàn)杠桿靜止時(shí)左端向下傾斜，則應(yīng)該把杠桿右端的平衡螺母向左移
B．圖甲中，若將掛在A、B兩處的鉤碼各去掉一個(gè)，則杠桿左端下沉
C．圖甲中，若將掛在A、B兩處的鉤碼均向支點(diǎn)O移近1格，則杠桿左端下沉
D．圖乙中，若將彈簧測(cè)力計(jì)由豎直向上拉改為沿圖中虛線方向斜向上拉，且保持杠桿水平平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小
【變式2-2】在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向 移動(dòng)。如圖乙所示，在左側(cè)刻度線“2”處掛4個(gè)鉤碼，則在右側(cè)刻度線“4”處需掛 個(gè)鉤碼，杠桿才能平衡。根據(jù)這一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出杠桿的平衡條件，這種做法的不足是： 。
【變式2-3】（2024·江蘇宿遷·中考真題）在“探究杠桿平衡條件”的活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)選用的鉤碼重均為0.5N。
1.利用科學(xué)探究的要素（提出問(wèn)題；猜想與假設(shè)；制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；分析與論證；評(píng)估；交流與合作．）去探究。
2.杠桿平衡：杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡。
(1)實(shí)驗(yàn)前，杠桿靜止在如圖甲所示位置，應(yīng)將 向 調(diào)節(jié)，把鉛垂線放置于點(diǎn)，從正前方觀察，當(dāng)零刻度線與鉛垂線 （選填“重合”或“垂直”）時(shí)，即杠桿在水平位置平衡；
(2)如圖乙所示，需要在點(diǎn)掛上 個(gè)鉤碼，杠桿將在水平位置平衡；再次在其兩邊各加上一個(gè)鉤碼，杠桿 側(cè)會(huì)下降；
(3)多次實(shí)驗(yàn)，記錄的數(shù)據(jù)如下表，可得、、、之間的關(guān)系是： 。
(4)下列實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的與本次探究不同的是___________。
A．測(cè)量鉛筆長(zhǎng)度
B．探究重力與質(zhì)量關(guān)系
C．探究反射角與入射角關(guān)系
【典型例題剖析】
【例3】（2024·黑龍江齊齊哈爾·中考真題）端午節(jié)時(shí)，同學(xué)們外出游玩。購(gòu)買飲料時(shí)，售貨員用啟瓶器開啟飲料瓶的情景如圖所示。啟瓶器在正常使用時(shí)，屬于 （選填“省力”、“等臂”或“費(fèi)力”）杠桿。開啟后的瓶蓋中間出現(xiàn)了凹陷，說(shuō)明力可以使物體發(fā)生 。
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
動(dòng)力
動(dòng)力臂
阻力
阻力臂
1
1.0
6.0
2.0
3.0
2
1.5
4.0
3.0
2.0
3
2.0
2.0
4.0
1.0
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式3-1】（2024·山東青島·中考真題）如圖所示，小明用手提起啞鈴，這一動(dòng)作從生物學(xué)的視角，可以認(rèn)為橈骨在肱二頭肌的牽引下繞著時(shí)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；從物理學(xué)的視角，可以認(rèn)為是一個(gè)杠桿在工作．下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．此杠桿的支點(diǎn)為A點(diǎn)B．此杠桿的阻力是啞鈴受到的重力
C．此杠桿是一個(gè)費(fèi)力杠桿D．肱二頭肌的收縮距離大于啞鈴的移動(dòng)距離
【變式3-2】（2024·陜西·中考真題）如圖所示的工具中，屬于費(fèi)力杠桿的是（ ）
類型
力臂的大小關(guān)系
力的大小關(guān)系
特點(diǎn)
應(yīng)用
省力杠桿
l1＞l2
F1＜F2
省力、費(fèi)距離
撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗
費(fèi)力杠桿
l1＜l2
F1＞F2
費(fèi)力、省距離
縫紉機(jī)踏板、起重臂
人的前臂、理發(fā)剪刀
等臂杠桿
l1=l2
F1=F2
不省力、不省距離；不費(fèi)力、不費(fèi)距離
天平，定滑輪
解題的關(guān)鍵是要看動(dòng)力臂與阻力臂之間的大小關(guān)系．要與生活實(shí)際相聯(lián)系，例如上面的例題由于人的前臂相當(dāng)于杠桿，動(dòng)力臂和阻力臂已經(jīng)固定，且阻力臂大于動(dòng)力臂，是一個(gè)費(fèi)力杠桿．根據(jù)杠桿平衡條件可知：在動(dòng)力臂和阻力臂確定的情況下，手托起的物體越重，肌肉提供的動(dòng)力越大，感覺越累。
A．釣魚竿B．開瓶器
C．核桃夾D．鋼絲鉗
【變式3-3】（2024·天津·中考真題）利用如圖所示的“搬重物利器”搬運(yùn)大件家具時(shí)，先用金屬棒撬起家具，再將帶有滾輪的底座放入家具底部，便可以輕松移動(dòng)家具。其中，金屬棒是 （選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿，底座裝有滾輪是為了減小 。
【典型例題剖析】
【例4】（2024·天津·中考真題）高高的旗桿矗立在操場(chǎng)上。旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升。這是因?yàn)槠鞐U頂部有一個(gè)滑輪，關(guān)于該滑輪的說(shuō)法正確的是（ ）
A．它是動(dòng)滑輪B．利用它可以省力
C．利用它可以省距離D．利用它可以改變力的方向
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、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(lái)分析。
（2）滑輪分類：定滑輪和動(dòng)滑輪。
2、定滑輪工作特點(diǎn)
（1）定滑輪使用時(shí)，滑輪的位置固定不變；定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向。
（2）定滑輪的特點(diǎn)：通過(guò)定滑輪來(lái)拉鉤碼并不省力，通過(guò)或不通過(guò)定滑輪，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是一樣的，可見，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(huì)給工作帶來(lái)方便。
（3）定滑輪的原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。
3、動(dòng)滑輪工作特點(diǎn)
（1）動(dòng)滑輪使用時(shí)，滑輪隨重物一起移動(dòng)；動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，省力，多費(fèi)1倍距離。
（2）動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半力，費(fèi)距離；這是因?yàn)槭褂脛?dòng)滑輪時(shí)，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(dòng)滑輪雖然省了力，但是動(dòng)力移動(dòng)的距離大于鉤碼升高的距離，即費(fèi)了距離。
（3）動(dòng)滑輪的原理：動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動(dòng)力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式4-1】（2024·四川內(nèi)江·中考真題）如圖所示，一根繩子繞過(guò)定滑輪，一端拴在物體上，另一端拴在彈簧測(cè)力計(jì)上，沿四個(gè)不同方向勻速拉起物體，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為F1、F2、F3、F4，則它們的大小關(guān)系為（）
A．F1＞F2B．F3＞F4
C．F1＜F4D．F1=F2=F3=F4
【變式4-2】（2024·甘肅臨夏·中考真題）如圖是我國(guó)古代勞動(dòng)人民利用自制的工具汲水的場(chǎng)景。圖中裝置頂端的輪子相當(dāng)于現(xiàn)代人們所使用的定滑輪，其作用是可以改變力的 ，但不能省力。圖中的扁擔(dān)做得較寬，主要是為了增大受力面積， （選填“增大”或“減小”）壓強(qiáng)。
1.定滑輪的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：軸的位置固定不動(dòng)、不省力、可以改變力的方向、實(shí)質(zhì)上是等臂杠桿。
2.動(dòng)滑輪：特點(diǎn)：省力，不能改變動(dòng)力方向，費(fèi)距離。
【變式4-3】（2024·湖北·中考真題）如圖是漢代畫像磚上描繪的《史記》中“泗水取鼎”畫面，兩邊各有數(shù)人用繩子通過(guò)滑輪拉起掉落水中的鼎。圖中的這種滑輪 （選填“能”或“不能”）起到省力的作用；此時(shí)兩邊繩子對(duì)鼎豎直向上的拉力分別為、，鼎受到的拉力之和為 。鼎在水中上升的過(guò)程中，其底部所受水的壓強(qiáng) （選填“增大”、“減小”或“不變”）。
【典型例題剖析】
【例5】在物理項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)中，某科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的船只升降實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ＤＰ椭械拇瑤鸄和A內(nèi)所盛水的總重為5N，圓柱形浮筒B底面積為，重為18N。電路中電源電壓恒定，為定值電阻，壓敏電阻（表面絕緣，厚度不計(jì)）固定于容器C底部，上表面積為，阻值隨所受水的壓力變化關(guān)系如圖乙所示。關(guān)閉排水閥，向C中注入適量水后關(guān)閉進(jìn)水閥，裝置靜止時(shí)，測(cè)得C中水深為20cm，B浸入水中的深度為7cm（未浸沒(méi)），閉合開關(guān)S，此時(shí)電流表示數(shù)。若不計(jì)繩重和摩擦，水的密度，g取10N/kg，求：
（1）B浸入水中的深度為7cm時(shí)所受的浮力；
（2）動(dòng)滑輪的重力；
（3）C中水深為20cm時(shí)阻值。
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、滑輪組及其工作特點(diǎn)
（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）使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動(dòng)力若忽略滑輪重，則有；其中n為承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)；
（3）用滑輪組提升物體時(shí)，雖然省了力，但是費(fèi)了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動(dòng)的距離就是重物升高距離的幾倍；設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=nh（n表示承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)）。
2、滑輪組和動(dòng)滑輪繩子拉力的計(jì)算
（1）使用滑輪組時(shí)（忽略摩擦阻力）：滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動(dòng)力；若忽略滑輪重，則有；其中n為承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)。其中：F拉—拉力，G動(dòng)—?jiǎng)踊喌闹亓?，G物—被提升物體的重力，n—吊住動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)。
（2）使用動(dòng)滑輪時(shí)，條件不同，拉力的計(jì)算方法也不同
①物體在豎直方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：當(dāng)動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體重力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體和動(dòng)滑輪重力之和的n分之一；實(shí)際情況下，動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無(wú)法忽略不計(jì)，那么拉力等于物體重力除以n和機(jī)械效率的乘積。
②物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)：當(dāng)動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；實(shí)際情況下，動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無(wú)法忽略不計(jì)，那么拉力等于物體所受摩擦力除以n和機(jī)械效率的乘積（注：n為滑輪的股數(shù)）。
【解題能力提升】
1.判斷滑輪組繩子股數(shù)：根據(jù)動(dòng)滑輪來(lái)判斷，如果有一個(gè)動(dòng)滑輪，繩子的一端系在動(dòng)滑輪上，則繩子的股數(shù)是2+1=3股，如果不是系在動(dòng)滑輪上就是2股。如果有N個(gè)動(dòng)滑輪，繩子的一端系在動(dòng)滑輪上，繩子的股數(shù)就是2N+1股，如果不是系在動(dòng)滑輪上就是2N股。
2.使用滑輪組提起重物時(shí)，動(dòng)滑輪上有n段繩子承擔(dān)物重，提起物體的力就是物重的n分之一（忽略繩重
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式5-1】利用滑輪組可以事半功倍。如圖所示是工人師傅搬移木箱的簡(jiǎn)化示意圖，木箱重400N，受到的摩擦力為200N，拉動(dòng)繩的自由端使木箱在2s內(nèi)勻速直線運(yùn)動(dòng)了3m。不計(jì)繩重、滑輪重及繩與滑輪之間的摩擦，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．繩自由端的拉力大小為400NB．繩自由端的移動(dòng)速度為1.5m/s
C．繩自由端移動(dòng)了3mD．木箱移動(dòng)速度為1.5m/s
【變式5-2】（2024·甘肅白銀·中考真題）將物體A、B置于如圖所示的裝置中，物體B恰好勻速下降，已知A重，B重，則A所受地面的摩擦力為 N；若對(duì)A施加一個(gè)水平向左的拉力F，剛好使A在原來(lái)的水平面上勻速向左運(yùn)動(dòng)，則拉力F大小為 N。（不計(jì)繩重、滑輪重及繩子與滑輪間的摩擦）
【變式5-3】（2024·山東濰坊·中考真題）如圖甲所示的裝置由杠桿PQ、圓柱形物體a、b以及水箱、滑輪等組成。杠桿PQ只能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，，P端通過(guò)豎直繩連接a，a通過(guò)豎直輕桿固定在地面上；b浸沒(méi)在水中，通過(guò)細(xì)繩、滑輪與杠桿Q端相連。開始時(shí)PQ水平，打開出水口閥門，輕桿對(duì)a的作用力F的大小隨水面下降高度x變化的規(guī)律如圖乙所示。已知a、b質(zhì)量分別為、，滑輪、杠桿和繩的重力均忽略不計(jì)，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度。求：
(1)打開閥門前P端繩對(duì)a的拉力；
(2)打開閥門前b受到的浮力；
及各處的摩擦力）
繩子自由端移動(dòng)的距離s與物體上升的高度h的關(guān)系是s=nh。
(3)b的密度；
(4)當(dāng)b受到的拉力大小為8.4N時(shí)，b下表面處的液體壓強(qiáng)。
【典型例題剖析】
【例6】（2024·吉林·中考真題）《天工開物》中記載的“六槳課船”（課船：運(yùn)稅銀的船）如圖所示，關(guān)于“六槳課船”下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．船槳是一種杠桿
B．“六槳課船”只受浮力作用
C．船槳的機(jī)械效率大于100%
D．“六槳課船”浸入水中的體積與運(yùn)載稅銀的質(zhì)量無(wú)關(guān)
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、有用功和額外功
（1）有用功：利用機(jī)械做功的時(shí)候，對(duì)人們有用的功就叫做有用功。
（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。
（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。
（4）總功的計(jì)算：W總=Fs；W總=W有用+W額外
（5）有用功的計(jì)算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外
（6）額外功的計(jì)算方法：W額外=G′h，W額外=f摩s；W額外=W總-W有用
2、機(jī)械效率的概念
（1）概念：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，通常用百分?jǐn)?shù)表示。
（2）提高機(jī)械效率的主要辦法
①在有用功一定時(shí)，盡量減少額外功，采用減輕機(jī)械自身的重力和加潤(rùn)滑油來(lái)減少摩擦的措施。
②在額外功一定時(shí)，增大有用功，在機(jī)械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起重物的重力，充分發(fā)揮機(jī)械的作用。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式6-1】（2024·山東東營(yíng)·中考真題）如圖所示，用甲、乙、丙三種簡(jiǎn)單機(jī)械分別提起同一重物G，已知滑輪重20N，杠桿（OB=2OA）重10N，手的拉力始終沿豎直方向，忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．甲圖：該裝置不省力也不省距離
B．乙圖：該裝置的機(jī)械效率是三者中最低的
C．丙圖：在勻速拉動(dòng)物體上升的過(guò)程中，拉力F3逐漸變小
D．若提升的物體越重，乙、丙的機(jī)械效率就會(huì)越高
【變式6-2】滑輪是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它在日常生活中的應(yīng)用很廣泛。如圖所示是生活中使用的吊車，吊車前端懸掛重物的是 （選填“動(dòng)滑輪”或“定滑輪”），使用該機(jī)械 省功（選填“能”或“不能”）。
易錯(cuò)點(diǎn)：功率是表示物體做功快慢的物理量，與機(jī)械效率是兩個(gè)完全不同的概念。理解機(jī)械效率的定義，明確有用功、額外功和總功之間的關(guān)系是解決此類題目的關(guān)鍵。
【變式6-3】小華通過(guò)走樓梯的方式將一批教材搬到五樓，他有兩種方案：一是把所有教材一次性搬到五樓；二是先將部分教材搬到五樓，再搬剩下的教材。假設(shè)他上樓的速度相同，則方案一的上樓功率 方案二的上樓功率，方案一的機(jī)械效率 方案二的機(jī)械效率。（填“大于”“小于”“等于”）
【典型例題剖析】
【例7】（2024·西藏·中考真題）建筑工地上工人用如圖所示的裝置提升重為760N的物體。在拉力F作用下，物體在8s內(nèi)豎直勻速上升了2m。如果動(dòng)滑輪重為240N，不計(jì)繩重和摩擦。求：
(1)物體上升的速度；
(2)滑輪組的有用功；
(3)滑輪組的機(jī)械效率。
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
計(jì)算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機(jī)械效率，則：。
由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機(jī)械效率總小于1。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式7-1】（2024·山東泰安·中考真題）如圖所示，汽車通過(guò)滑輪組將物體吊起。已知汽車的質(zhì)量為，牽引力為，對(duì)繩子的拉力為；物體的重力為，物體勻速上升的速度始終為，汽車受到的摩擦力為汽車重力的0.05倍，取。下列說(shuō)法中（ ）
①滑輪組的機(jī)械效率為 ②汽車受到的摩擦力為
③汽車牽引力在4s內(nèi)做的功為 ④汽車牽引力的功率為
A．只有①正確B．只有①④正確C．只有①②正確D．只有③④正確
【變式7-2】（2024·四川瀘州·中考真題）如圖所示的滑輪組忽略繩重及繩與滑輪間的摩擦，將物體放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑輪組繩子自由端受到的拉力為F繩。當(dāng)繩子自由端的拉力為60N時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體與桌面間的摩擦力恰好為0，則動(dòng)滑輪的重力為 N；當(dāng)繩子自由端拉力為90N時(shí)，物體水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，物體與桌面之間的滑動(dòng)摩擦力為 N；撤去水平向左的恒力F，改變繩子自由端拉力的大小，仍使物體水平向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為 。
根據(jù)題目條件先分別求出有用功和總功，再運(yùn)用公式計(jì)算。
【變式7-3】（2024·四川巴中·中考真題）圖甲所示的塔吊是施工建設(shè)中最常見的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為圖乙所示的滑輪組模型。已知物體質(zhì)量為300kg，在繩子自由端施加1250N拉力，物體以0.5m/s的速度勻速上升10s。求：
(1)繩子拉力端移動(dòng)的距離；
(2)拉力的功率；
(3)在此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率。
【典型例題剖析】
【例8】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖裝置測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率，所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。
試根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成下列問(wèn)題：
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端移動(dòng)距離s/m
機(jī)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
4.0
0.1
1.1
0.5
72.7%
4
6.0
0.1
1.5
0.5
(1)表中第4次實(shí)驗(yàn)所測(cè)的機(jī)械效率是 ；
(2)分析表中第1、2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可以得到的初步結(jié)論是：用同一滑輪組提升不同的重物時(shí)，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）；
(3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）這兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可以得到的初步結(jié)論是：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪的重有關(guān)。
【中考考點(diǎn)對(duì)接】
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。
2、實(shí)驗(yàn)原理：。
3、實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、相同的鉤碼若干、鐵架臺(tái)、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺
4、實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出鉤碼的重力G。
（2）按裝置圖把滑輪組和刻度尺安裝好，并記下鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置。
（3）豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼上升，讀出其示數(shù)F，并從刻度尺上讀出鉤碼上升的距離h和繩子末端移動(dòng)的距離s。
（4）分別算出有用功W有、總功W總和機(jī)械效率η，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)填入表格。
（5）增加被提升鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟（2）（3）（4）。
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：使用同一滑輪組提升不同的重物時(shí)，重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越大。
【解題能力提升】
注意事項(xiàng)：
（l）勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，目的是保證彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F大小不變。
（2）為了便于讀數(shù)，鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置最好取整數(shù)。
（3）多次測(cè)量的目的是進(jìn)行一些必要的比較，利用不完全歸納法總結(jié)規(guī)律，而不是求平均值。
【跟蹤變式訓(xùn)練】
【變式8-1】某實(shí)驗(yàn)小組“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”，小敏測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示：
(1)實(shí)驗(yàn)中，小敏應(yīng)沿 方向向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
(2)比較第 兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：同一滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)；
(3)根據(jù)圖中彈簧測(cè)力計(jì)可知第5次實(shí)驗(yàn)編號(hào)①處數(shù)據(jù)應(yīng)為 N；根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算可知表格中編號(hào)②的數(shù)據(jù)應(yīng)為 。（結(jié)果精確至0.1%）
【變式8-2】在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，小明用同一滑輪組提升不同的物體，如圖甲乙所示，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并繪出η與G物的關(guān)系圖像，如圖丙所示。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
動(dòng)滑輪重G動(dòng)/N
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
動(dòng)力F/N
繩端移動(dòng)距離s/m
滑輪組的機(jī)械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
66.7
5
1
4
0.1
①
0.3
②
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 緩慢勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使物體升高。
(2)圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 N。
(3)圖丙中的曲線表明：同一滑輪組的機(jī)械效率η隨所掛物重G物的增大而 （選填“小”或“增大”）。
(4)若實(shí)驗(yàn)中的細(xì)繩足夠結(jié)實(shí)，滑輪組的機(jī)械效率 （選填“會(huì)”或“不會(huì)”）到100%。
【變式8-3】在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，小明用同一滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)（如圖所示），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：
(1)表格中①處應(yīng)填寫的內(nèi)容為 ，②處數(shù)據(jù)應(yīng)為 （結(jié)果保留一位小數(shù)）；
(2)分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：同一滑輪組的機(jī)械效率與 有關(guān)；
(3)小明進(jìn)一步分析三次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鉤碼重力越大，額外功越大，請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行解釋： ；
(4)另一實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)改變動(dòng)滑輪重，提升同一物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖丁的圖象。分
次數(shù)
鉤碼重/N
鉤碼上升距離/cm
①
彈簧測(cè)力計(jì)上升距離/cm
機(jī)械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
2.2
30
90.9
析圖象中的A點(diǎn)可知，此時(shí)被提升物體所受的重力_________。
A．大于8NB．等于8NC．小于8N
1．（2024·山東煙臺(tái)·中考真題）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(shuō)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(guò)程中，腓腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力是動(dòng)力
2．（2024·黑龍江齊齊哈爾·中考真題）如圖所示，小宇用動(dòng)滑輪把重400N的物體勻速提升了3m，作用在繩子自由端的拉力F為250N，方向豎直向上。不計(jì)繩重和摩擦，則下列選項(xiàng)正確的是（ ）
A．繩子自由端移動(dòng)的距離為3mB．動(dòng)滑輪受到的重力為150N
C．拉力F做的功為1200JD．該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%
3．（2024·吉林長(zhǎng)春·中考真題）如圖所示是《天工開物》中記載的南方獨(dú)輪推車。人推車前進(jìn)的過(guò)程中（ ）
A．人對(duì)車不做功B．車是定滑輪C．車是費(fèi)力杠桿D．車是省力杠桿
4．（2024·內(nèi)蒙古通遼·中考真題）小明家有一把桿秤，如圖所示，秤鉤上不掛物體時(shí)提住秤紐，將秤砣移動(dòng)至定盤星處時(shí)，秤桿恰能水平平衡，當(dāng)秤鉤掛上物體移動(dòng)秤砣使秤桿再次水平平衡時(shí)，即可通過(guò)秤砣所對(duì)應(yīng)刻度讀出物體質(zhì)量。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．定盤星是秤桿的支點(diǎn)
B．桿秤是一種等臂杠桿
C．所掛物體加重時(shí)，秤砣向右移，秤桿才能再次水平平衡
D．使用已磨損的秤砣測(cè)量時(shí)，測(cè)量值比真實(shí)值偏小
5．（2024·青海西寧·中考真題）如圖所示，虛線框內(nèi)是由兩個(gè)滑輪安裝成的滑輪組，利用該滑輪組拉動(dòng)重960N的物體M在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物體所受的摩擦力是物重的0.1倍，繩子自由端的水平拉力為40N，物體M移動(dòng)的距離為4m（不計(jì)繩重和滑輪重）。則（ ）
A．物體M所受的拉力為960NB．繩子自由端移動(dòng)的距離是8m
C．滑輪組拉動(dòng)物體M做的有用功是160JD．滑輪組的機(jī)械效率是80%
6．（2024·安徽·中考真題）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。
7．（2024·陜西·中考真題）如圖1，是我國(guó)春秋時(shí)期勞動(dòng)人民發(fā)明的一種提水工具一桔槔，其簡(jiǎn)化示意圖如圖2所示。該裝置工作時(shí)，可利用“墜石”的重力，幫助人們輕松地從井中提水。
(1)不改變支點(diǎn)O的位置和“墜石”的重力，想要提水時(shí)更省力，可以將“墜石”懸掛點(diǎn)B適當(dāng) （選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）支點(diǎn)O；
(2)若OA的長(zhǎng)度為1m，OB的長(zhǎng)度為1.5m，“墜石”的重力為100N，桶的重力為20N，不計(jì)杠桿AOB和豎桿自身重力、繩重和摩擦，若要豎直勻速提起180N的水，人還需要施加 N的拉力，此過(guò)程中，“墜石”下降的高度為3m，則“墜石”的重力做功為 J。
8．（2024·四川達(dá)州·中考真題）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(wú)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）
9．（2024·湖北武漢·中考真題）某同學(xué)利用若干個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)探究杠桿的平衡條件。
（1）調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持水平并 ，達(dá)到平衡狀態(tài)，如圖所示。
（2）在杠桿左側(cè)15cm刻度線處掛上4個(gè)鉤碼，在杠桿右側(cè)掛上6個(gè)鉤碼，移動(dòng)右側(cè)鉤碼到 cm刻度線處使杠桿重新在水平位置平衡。這時(shí)動(dòng)力或阻力是 （填“鉤碼受到的重力”“鉤碼對(duì)杠桿的拉力”或“杠桿對(duì)鉤碼的拉力”）。
（3）保持杠桿左側(cè)鉤碼的數(shù)量和位置不變，取下右側(cè)鉤碼，改用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿使杠桿在水平位置平衡，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N時(shí)，該拉力的作用點(diǎn)可能在杠桿 （填序號(hào)）刻度線處。
①左側(cè)10cm ②右側(cè)5cm ③右側(cè)15cm
10．（2024·四川遂寧·中考真題）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(guò)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(lái)模擬提取過(guò)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，鹽鹵水的密度（汲鹵筒底和閥門厚度及質(zhì)量不計(jì)；g?。?。求：
（1）汲鹵筒實(shí)心部分的體積；
（2）汲鹵筒浸沒(méi)在鹽鹵水中時(shí)受到的浮力大??；
（3）汲鹵筒浸沒(méi)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）。
11．（2024·青海西寧·中考真題）如圖是小寧同學(xué)利用健身器材進(jìn)行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA長(zhǎng)1m，OB長(zhǎng)0.6m，在桿的A端用繩子懸掛質(zhì)量為15kg的配重，他在B端施加豎直
向下的拉力時(shí)，桿AB在水平位置平衡。已知小寧重為450N，兩只腳與地面接觸的總面積為，不計(jì)桿重與繩重，g取10N/kg。求此時(shí)：
(1)配重的重力；
(2)拉力；
(3)小寧同學(xué)對(duì)地面的壓強(qiáng)。

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