简单机械专题练习
一、力臂及其作法
1、请在图中画出拉力F1的力臂．
2、（1）画出杠杆的动力臂和阻力臂
（2）如图2所示，请在图中作出使杠杆平衡最小的力F．
第1题图第2题图
二、杠杆的平衡条件
3、如图所示，是探究杠杆平衡条件的实验装置，已知杠杆上刻度均匀，每个钩码质量均为50g。
(1)将杠杆中点置于支架上，不挂钩码，当杠杆静止时，发现杠杆左端上翘．此时应将杠杆两端的平衡螺母向_______(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡；
(2)当凋节杠杆在水平平衡后，在A点悬挂两个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂总重为_______N的钩码；
(3)撤去B点所挂钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。若此时改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方拉，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将_______ (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
4、“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示．为使杠杆在位置平衡，应将杠杆左端螺母向边旋一些（选填“左”或“右”）．
（2）调好后，第一组按图（乙）进行实验，第二组按图（丙）进行实验．你认为第组实验更好，理由是．
（3）小组测得一组数据如表所示：
动力（F1/N）动力臂
（L1/cm）
阻力
（F2/N）
阻力臂
（L2/cm）
3 4 4 3
请你对小明的分析做出评价：．
（4）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丁所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是：．5、如图所示，OB为一轻质杠杆，O为支点，OA=0.3m，OB=0.4m，将重30N的物体悬挂在B点，当杠杆在水平位置平衡时，需要在A点施加竖直向上的拉力是多少？
6、做俯卧撑运动的人可视为杠杆．如图所示，一同学质量50kg，P点为重心，他每次将身体撑起，肩部上升0.4m．在某次测试中，他1min内完成20次俯卧撑，g=10N/kg．求：
（1）同学的体重；
（2）将身体匀速撑起，地面对双手的支持力；
（3）该同学在1min内的平均功率．
三、滑轮组的绕线
7、如图1所示，要用向下的力提升重物，请画出滑轮组绳子的绕法．
8、请在图2中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人用力往上拉绳使重物升起。
9、用滑轮组将陷在泥中汽车拉出来，试在图3中画出最省力的绕绳方法．
图1 图2 图3
四、滑轮组的机械效率
10、在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了4次测量，用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前3组数据，换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第4组数据，测得数据如表：
实验次数动滑
轮重
G动
/N
物
重
G/N
钩码上升
高度h/m
动
力
F/
N
绳端移
动距离
s/m
滑轮组的
机械效率
η/%
1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 0.5 2 0.1 1.1 0.
3 60.6
3 0.5
4 0.1 2 0.3 ①
4 1 4 0.1 ②0.3 55.6
（1）实验中应拉动弹簧测力计，使钩码缓缓上升．
（2）表格中变化①处应为；根据图中弹簧测力计示数可知②处应为N．
（3）比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率（选填“越高”、“不变”或“越低”）．
（4）比较第次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．
11、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组如图所示的同一滑轮的提升不同钩码的方向，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
次数钩码重/N 钩码上升
的距离/cm 弹簧测力计
的示数/N
弹簧测力计
上升的距离/cm
机械效率
第1次 2 5 1 15 66.7%
第2次 4 5 1.7 15 \
第3次 6 5 \ 15 83.3%
（1）在实验操作中应该使钩码（选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为（结果精确到0.1%）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为N，滑轮组做的有用功是J；（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与有关．
12、小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：
实验次数斜面倾
斜程度
物体重
量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
斜面的机
械效率η
1 较缓 5 0.1 1.5 1 0.5 1.5 33.3%
2 较陡 5 0.2 2 1 1 2 50%
3 最陡 5 0.3 2.
4 1
（1）根据表格中数据，第三次（最陡）实验的有用功是______J，总功是J，机械效率是______；（2）分析数据可知，斜面越陡，机械效率___________（选填“越高”、“越低”或“不变”）；
（3）分析实验数据还可知道，斜面越平缓越________（选填“省力”或“费力”）；
13、如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s，（不计绳重，绳与滑轮的摩擦）求：
（1）物体上升的高度；
（2）拉力F所做的功；
（3）若物重只有240N，滑轮组的机械效率．
参考答案
一、作图题
1、【考点】力臂的画法．
【分析】力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点．
②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线．
③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂．
【解答】解：从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂．如图所示
2、【考点】力臂的画法；杠杆中最小力的问题．
【分析】（1）已知支点、动力和阻力的方向，根据力臂的画法，过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即动力臂和阻力臂．
（2）根据杠杆平衡条件可知在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长动力越小．
【解答】解：（1）延长动力作用线，过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即L2和L1．如图所示：
（2）由杠杆平衡条件：F1l1=F2l2可知在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长动力越小．
连接OB即为最长动力臂，做OB的垂线即为最小力F，方向向斜下方．如图所示：
3、【考点】滑轮组的设计与组装．
【分析】滑轮组绳子的绕法有两种：
一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上，依次反复绕，这种绕法有偶数段绳子承担物重；
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮再向下，依次反复绕，这种绕法有奇数段绳子承担物重．
【解答】解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意要用向下的力提升重物可知，是有两股绕线的这种方法．如图所示：
4、
5、
二、计算题
6、解：l1=0.3m l2=0.4m F2=30N
根据F1·l1=F2·l2
=
40N
得
7、【考点】重力的计算；杠杆的平衡条件；功率的计算．
【分析】（1）知道同学的质量，利用G=mg求其重力；
（2）知道动力臂、阻力臂和阻力大小，利用杠杆的平衡条件求地面对手的支持力；
（3）根据W=Fs求出将身体撑起一次所做的功；然后求出一分钟内做的功，利用P=求出功率
【解答】解：
（1）同学的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N；
（2）如图，O为支点，
则动力臂L1=OA=OB+BA=0.9m+0.6m=1.5m，
阻力臂L2=OB=0.9m，
根据杠杠平衡条件可得：F×L1=G×L2，
所以，地面对手的支持力：
F=G×=500N×=300N；
（2）将身体撑起一次所做的功：W=Fs=300N×0.4m=120J；
1min内完成20次俯卧撑，
则1min内做功：W总=20W=20×120J=2400J，
该同学做功的功率：
P===40W．
答：（1）同学的体重为500N；
（2）将身体匀速撑起，地面对双手的支持力为300N；
（3）该同学在1min内的平均功率为40W．
三、实验,探究题
8、 (1)左(2)1.5 (3)变大
9、【考点】探究杠杆的平衡条件实验．
【分析】（1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂；
在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节；
（2）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（3）为得到普遍性的规律，应多测几组数据进行分析．
（4）支点位于动力和阻力的左侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．
【解答】解：（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节．
（2）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此乙实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂．
（3）小明同学仅根据一组实验数据就得出结论，实验结论具有偶然性，不具有普遍性，实验结论不科学；分析数据时不同单位的物理量不能采用加减法．
（4）杠杆的重心不在支点上，杠杆自身的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．
故答案为：（1）右；（2）第二组，便于测量力臂；（3）只做一次实验，实验结论具有偶然性，分析数据时不同的物理量不能采用加减法；（4）杠杆有自重．
10、【考点】滑轮（组）机械效率的测量实验．
【分析】（1）为准确地测出拉力，需竖直向上匀速拉动测力计；
（2）根据公式η=×100%=×100%计算①的机械效率；进行②的读数时，注意测力计的分度值；（3）分析机械效率的变化及前面物理量的变化得出结论，机械效率与物体被提升的高度无关；
（4）不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；在动滑轮重相同时，提起的物体越重，机械效率越高．
【解答】解：（1）实验中应匀速竖直方拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
（2）①η=×100%=×100%=×100%≈66.7%；
②由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2.4N；
（3）比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高；
（4）比较第3、4次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．
故答案为：（1）匀速竖直；（2）66.7%；2.4；（3）越高；（4）3、4．
11、（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）被提升物体的重力．
【点评】此题是测量滑轮组的机械效率，主要考查了有关机械效率的计算及影响滑轮组机械效率的因素，要理解并熟记．