第十二章简单机械
命题点一：杠杆类型的判断
【贵州近几年真题精讲练】
(2018铜仁)以下有关杠杆的应用中，属于费力杠杆的是()
A. 开啤酒瓶盖的起子
B. 用镊子夹取砝码
C. 剪铁皮的剪刀
D. 用撬棒撬石头
(2015黔东南州)如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是()
（2015黔南州）端午节期间，多地都举行了划龙舟比赛(如图)，划水时，
船桨是 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆，该杠杆的好处
是，运动员看到水下部分的船桨不是直的，是光的现
象．
【变式训练】
(2020百色)如图所示的工具，正常使用时属于费力杠杆的是()
(2017毕节模拟)如图所示简单机械中，属于省力杠杆的是()
(2016甘肃)当用镊子夹取物体时，镊子就相当于________(选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”)，它是一个________(选填“省力”或“费力”)的机械．
命题点二：杠杆的平衡条件及其应用
【贵州近几年真题精讲练】
(2016六盘水)如图所示，O是支点，在B端挂一重物，为使杠杆水平
平衡，要在A端施加一个力，下列说法正确的是( )
A.F1最小
B. F2最小
C. F3最小
D. 一样大
(2019三州联考)如图所示为某大桥的实景图，其主要航孔桥采用双塔面斜拉桥，可逐步抽象成如图所示的模型；可以看出它用到了________(选填“杠杆”或“斜面”)的物理知识．为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的情况下，可以适当________(选填“增加”或“减小”)桥塔的高度．
(2019安顺)如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机．已知
AB长40 cm，BC长50 cm.室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过AB中
点，则A处螺钉受到的水平拉力F为________N(支架重力不计)．为了安全，从力学的角
度分析，室外机的位置应尽量________(选填“靠近”或“远离”)墙壁．
【变式训练】
(2016遂宁)如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将()
A. 不变
B. 变小
C. 变大
D. 先变大后变小
(2020攀枝花)如图所示，用细线把两块石头A、B分别挂在杠杆两边，杠杆在
水平位置平衡，A的力臂L1＝12 cm，B的力臂L2＝10 cm.A的重力G A＝3 N，
则B的重力G B＝________N．若将A、B的挂点同时向支点O移动2 cm，则
挂石头________(选填“A”或“B”)的一端将会上翘．
(2016云南)如图所示，高0.8 m、重1 100 N，均匀的圆柱形木柱M，截面半
径为0.3 m，将它竖直放在水平地面上时，木柱所受的重力与地面对它的支持力是
一对________力；若要使木柱的a点离开地面，至少需要________ N的力．
命题点三：杠杆作图
【贵州近几年真题精讲练】
1.（2014黔东南）如图所示是校长为新装的空调室外设计的支架，支架可以看做杠杆，以O为支点，在支架P孔处拉一根铁线到墙上固定，要使铁线受到的拉力最小，请从P孔处画出铁线到墙的连线，并画出铁线拉力F的力臂L．
2.（2017黔东南）如图所示，硬质杠杆AOB上挂一重物G，O为支点，请你在杠杆AOB上作出使重物在图示位置静止时最小力F及力臂l。
3.（2020黔东南）如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，请你在杠杆上画出最小的动力F1及动力臂l1，使杠杆在图中位置平衡。
【变式训练】
(2020扬州)如图所示，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂L.
(2020天水)如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳对杆的拉力为F2，O为杠杆的支点．请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小力F1的示意图，并作出F2的力臂．
(2015黔南州)如图是一种活塞式抽水机示意图，请在图中画出手柄所受动力F1的力臂及阻力F2.
命题点四：实验---杠杆的平衡条件
【贵州近几年真题精讲练】
(2017黔西南州)利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”.
(1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是____________，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向________(选填“左”或“右”)调.
(2)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡，记录数据.根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是______________________________.经老师提醒后，小明继续进行实验，如图乙，若将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向移动一小格，则杠杆___________(选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”).
(3)如图丙所示，若不在B点挂钩码，可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将________.
(2014黔东南州)研究杠杆平衡条件的实验：
(1)杠杆的位置如图甲所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其向________(选填“左”或“右”)移动，使杠杆在水平位置平衡.实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处________________________________________________________________.
(2)某同学通过多次实验操作及数据分析，得出杠杆平衡的条件是：动力×动力作用点到支点的距离＝阻力×阻力作用点到支点的距离.你认为他的结论________(选填“可靠”或“不可靠”)，理由是__________________________________________________________________。
(3)如果利用图丙进行实验.每个钩码重0.5 N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为________N.如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡.其示数将________(选填“变大”、“不变”或“变小”).
【变式训练】
(2020丹东)在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为50 g.
(1)实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡．若向右调节杠杆两端的________时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆________(选填“左”或“右” )端偏低．
(2)如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂________个钩码(图中右侧钩码未画出)的时候，杠杆在水平位置平衡．此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆________(选填“左”或“右”)端将下降．
(3)如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力F作用时，杠杆在水平位置平衡．若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力F的力臂将________，拉力F的大小将________(两空都选填“变大”“变小”或“不变”)．
(2016南宁)在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
(1)如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量________．
(2)如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂____个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一个小格，则杠杆________(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡．
(3)如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将________．
(4)如图丁所示，已知每个钩码重0.5 N，杠杆上每小格长度为2 cm，当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，拉力F的力臂大小为________cm，弹簧测力计示数的大小为________N.
命题点五：滑轮、滑轮组、斜面的特点
【贵州近几年真题精讲练】
(2016毕节)简单机械与人类的生产活动息息相关.以下关于简单机械的说法中不正确的是( )
A. 指甲剪是省力杠杆
B. 定滑轮不省力，但能改变力的方向
C. 滑轮组既省力，又省距离，还省功
D. 斜面的机械效率达不到100％
(2017黔东南州)如图所示为我州某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是________滑轮，它
的作用是_______________.
【变式训练】
(2019盐城)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做()
A. 省力，不改变施力的方向
B. 不省力，改变施力的方向
C. 既省力，也改变施力的方向
D. 既不省力，也不改变施力的方向
(2016柳州)如图所示是工人提升重物的情景，若不计滑轮所受重力及摩擦力，其中最省力的是()
命题点五：滑轮组的绕线方法
【贵州近几年真题精讲练】
（2019铜仁）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法．
(2015黔东南州)一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到10 m高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法.
(2015·毕节)请在图中用笔画线，画出用滑轮组提升重物时最省力的绕法。
命题点五：滑轮组的相关计算
【贵州近几年真题精讲练】
(2014黔东南州)工人用如图所示的滑轮组将质量为20 kg的货物竖直匀速提高了2 m，他所做的
有用功是________J，已知该滑轮组的机械效率为80％，工人的拉力是________N(g=10 N/kg).
(2017六盘水)如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平桌面上以0.1 m/s
的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为60 N(不计绳重、动滑轮重及摩擦)，F及其功率的大小分别为( )
A. 20 N 2 W
B. 20 N 6 W
C. 60 N 2 W
D. 30 N 6 W
(2020铜仁)建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示．在匀速吊起重为4.8×103 N的
物体时，物体4 s内上升了6 m，在此过程中，拉力F为2×103 N．求：
(1)起重机吊起重物过程中所做的有用功；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)拉力F的功率．
(2019三州联考)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑
轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg.绳重和
摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升.(水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；
(2)在金属块未露出水面时，求人的拉力F；
(3)金属块在水中匀速上升2 m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功.
【变式训练】
(2017黔东南州)如图甲是建造大桥时所用的起吊
装置示意图，使用电动机和滑轮组(图中未画出)将
实心长方体A从长江底竖直方向匀速吊起，图乙是
钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图像，A完全
离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为1×104N，
滑轮组的机械效率为75％，已知A的重力为3×104
N，A上升的速度始终为0.1 m/s.(不计钢缆绳与滑
轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影
响)求：
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力；
(2)长方体A的体积；
(3)长方体A的密度；
(4)长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率.
(2013黔东南州)在探究斜面机械效率的实验中，如图所示，是某同学用一块长木板，一端垫高做成倾角为30°、高h为0.3 m的斜面，现将重5 N的木块用弹簧测力计匀速拉到斜面顶端h的位置.此过程中弹簧测力计示数恒为3 N，所用时间为 12 s.求：
(1)木块从底端运动到顶端过程中的速度;
(2)木块从底端运动到顶端过程中，拉力做功的功率;
(3)此斜面的机械效率.
(2019荆州)为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明．园区建设中需把重1 200 N的木箱A搬到高h＝2 m，长L ＝10 m的斜面顶端．如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50 s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80 W．求：
(1)拉力F的大小；
(2)该斜面的机械效率是多少；
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大．
(2020宜宾)在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品．现有质量M＝25 kg的木箱，长L＝5 m、高h＝3 m的固定斜面，他用F＝100 N的力拉绳，使木箱以v＝0.2 m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20 J．已知动滑轮质量m＝1 kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10 N/kg.求：
(1)木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
(2)小马同学拉力的功率；
(3)整个装置的机械效率；
(4)斜面对木箱的摩擦力大小．
命题点五：实验---滑轮组、斜面的机械效率
【贵州近几年真题精讲练】
(2018三州联考)如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图.他用弹簧测力计拉
动绳子的自由端，将质量为200 g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹
簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹
簧测力计对绳的拉力为F.请你根据这个同学做的实验完成下列问题：
(1)准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其
中多余的器材是________.
(2)如题图，由刻度尺读数可知，钩码上升的距离是________cm.
(3)若弹簧测力计的读数为1.2 N，则这个动滑轮的机械效率是________；拉力
F做功的功率是________W.
(2015黔南州)某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关.各小组利用如图所示的装置进行验证，小张那组得到的实验数据如下表：
实验
物重(N) 物体上升的高度(m) 拉力(N) 绳子自由端移动的距离(m) 机械效率η(%)
次数
1 1 0.1 0.6 0.
2 83.3
2 1 0.1 0.4 0.4 62.5
3 2 0.1 0.65 0.
4 76.9
4 1 0.2 0.6 0.4 83.3
(1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑
轮的个数越多，其机械效率越________(选填“高”或“低”)；比较第2、
3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越
________(选填“高”或“低”)；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑
轮组的机械效率与物体上升的高度______(选填“有”或“无”)关；
(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，
就让测力计处于静止时读数.该同学的读数与实际相比________(选填“偏
大”、“偏小”或“不变”)，测得的机械效率________(选填“偏高”、
“偏低”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与________________ 有
关；
(3)有两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同.原因可能是绳子与滑轮或滑轮与轴之间的____________不同，影响了测量结果.所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了________它的机械效率.
【变式训练】
(2014淄博)小亮看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到物理课上学
过的知识，提出了以下两个问题：
(1)斜面越缓越省力，是不是机械效率越高呢？
(2)对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？
为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：
实验次数斜面
倾角
物重
G/N
斜面高
度h/m
沿斜面
拉
力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效
率
η(%)
①45° 1 0.7 0.9 1 0.9 77.8
②30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4
③30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4
(2)在实验操作过程中，应沿斜面向上________拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向________(选填“左”或“右”)移动．
(3)通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越________．
(4)通过对比实验________的数据(选填实验次数)，得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉动物体的重力________．