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第14讲简单机械考点一杠杆1．在力的作用下，可以绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆．支点是固定点，动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离，阻力臂是支点到阻力作用线的垂直距离．2．力臂的画法：要正确画出杠杆上各力的力臂，明确力臂的概念是关键．画法可按以下几步完成：(1)首先在杠杆的示意图上，确定支点O.(2)画出动力作用线和阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长．(3)过支点向力的作用线作垂线即从支点到力的作用线的距离就是力臂．3．杠杆是生产和生活中经常使用的工具，人们把杠杆处于静止或匀速转动状态称为杠杆平衡．阿基米德首先发现了使杠杆处于平衡状态的条件，杠杆平衡条件是F1l1＝F2l2，即F1F2＝l2l1.4．杠杆的分类：(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，特点是省力但费距离．如：撬棒，起子．(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，特点是费力但省距离．如：船桨，镊子．(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，特点是既不省力也不费力．如：天平．考点二滑轮1．常用的滑轮有两种类型：定滑轮和动滑轮．使用时轴固定不动的滑轮叫做定滑轮；使用时轴随被吊物体一起运动的滑轮叫做动滑轮．2．定滑轮的实质是等臂杠杆，特点是不能省力，但能改变力的方向．3．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，特点是能省一半力，但不能改变力的方向．4．使用滑轮组时，物体和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的几分之一，即F＝1n(G物＋G动)；绳子移动的距离就是物体上升高度的几倍，即s＝nh.温馨提示：确定承担物重绳子的段数n的方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，将它们分开，有几段绳子绕在动滑轮上，段数就是几.考点三机械效率1．有用功：使用机械做功时，对人们有用必须要做的功．用W有表示．额外功：使用机械做功时，对人们无用但又不得不做的功．用W额表示．总功：有用功与额外功之和，用W总表示，即W总＝W有＋W额．2．有用功与总功的比值叫做机械效率，公式：η＝W有W总.有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1，机械效率通常用百分数表示，且无单位．3．机械效率的计算：(1)斜面：η＝W有W总＝GhFl；(2)用滑轮组提升物体时：η＝W有W总＝GhFs＝GhFnh＝GnF.(3)影响滑轮组机械效率的因素(不考虑绳重和摩擦)：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高；提升同一物体，动滑轮越重，机械效率越低．(4)用滑轮组水平拉动物体时：η＝W有W总＝fs物Fs＝fs物Fns物＝fnF(f为物体受到水平面的摩擦力)．考点一杠杆命题点：(1)力臂的作图；(2)杠杆的平衡条件；(3)杠杆的分类．例1(2014·聊城)如图所示，用起子开启瓶盖，请确定支点O的位置，画出F的力臂．解析：本题考查力臂的作图．用起子开瓶盖时，起子与瓶盖上面的接触点为支点O，先沿力F的反方向画出力的作用线，再从支点O作力F的作用线的垂线段，标出力臂符号L.答案：如下图所示方法总结：如果只要求画出已知力的力臂，则可按以下步骤：1.找到支点；2.确定并画出力的作用线；3.从支点向力的作用线作出一段垂线段；4.在垂线段与力的作用线相交处标上垂足符号；5.用字母符号标出力臂.例2(2014·济宁)小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图所示．他这样做的最终目的是()A．便于直接读出拉力的大小B．便于提供不同方向的拉力C．便于正确认识力臂D．便于测量力臂的大小解析：本题考查探究杠杆平衡条件的实验．如果在杠杆两侧挂钩码进行实验，既能直接读出拉力的大小(等于钩码的重力)，又能方便地读出力臂，所以此时实验不是为了直接读出拉力的大小，故A选项错误；利用钩码实验时杠杆所受拉力的方向与钩码所受重力的方向相同，是竖直向下的，此处用弹簧测力计斜拉杠杆，改变了拉力的方向，B选项正确；此时的力臂是支点到力的作用线的距离，直接观察不好确定，只有作图画出此时的力臂才能正确认识、测量，C、D选项均错误．故选B.答案：B考点二滑轮命题点：(1)定滑轮的特点；(2)动滑轮的特点；(3)滑轮组在生活中的应用．例3(2014·益阳)如图所示，用甲乙两个滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度，则下列说法正确的是()A．F1与F2大小相等B．甲中绳的自由端移动的距离比乙大C．F1做的总功比F2多D．甲的机械效率比乙高解析：本题考查定滑轮和动滑轮的特点．甲图中使用的是定滑轮，不能省力，钩码上升的距离与绳的自由端移动的距离相同，乙图中使用的是动滑轮，能省一半力，绳的自由端移动的距离是钩码上升的距离的2倍，故A、B选项均错误；乙图中要克服动滑轮重力多做额外功，所以F2做的总功多，机械效率低，C选项错误，D选项正确．故选D.答案：D例4(2014·泰州)如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是()A．50NB．60NC．70ND．120N解析：本题考查滑轮组的应用．物体和动滑轮的总重由几段绳子承担，所用拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一，由图可知，物体和动滑轮有2段绳子承担，因此拉力F＝G物＋G动2＝100N＋20N2＝60N，故选B.答案：B考点三机械效率命题点：(1)有用功、总功、额外功的区别；(2)机械效率的相关计算．例5(2014·安徽)工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处，假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N，则()A．拉力所做的功为750JB．机械效率为80%C．若用该滑轮提升更重的货物，机械效率将保持不变D．若采用轻质滑轮完成原任务，机械效率将保持不变解析：本题考查滑轮组机械效率的计算．使用动滑轮时拉力移动的距离是物体升高距离的2倍，即s＝2h＝2×3m＝6m，本题中拉力做的功为：W总＝Fs＝250N×6m＝1500J，A选项错误；克服物体的重力做的有用功为：W有＝Gh＝400N×3m＝1200J，该动滑轮的机械效率为：η＝W有W总＝1200J1500J＝80%，B选项正确；在不改变动滑轮的前提下，额外功不变，提升更重的物体，做的有用功增多，因此机械效率会增大，C选项错误；若采用轻质滑轮，有用功不变的前提下，可以减少额外功，因此机械效率会增大，D选项错误．故选B.答案：B1.如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起．在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则力F将(B)A．逐渐变大B．逐渐变小C．保持不变D．先变小后变大2．如图所示，健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时，图中的滑轮是(C)A．定滑轮，可省力B．动滑轮，可省力C．定滑轮，可改变力的方向D．动滑轮，可改变力的方向3．工人利用如图所示的滑轮组，将重800N的物体竖直向上匀速提升1m，工人对绳子的拉力为500N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是(D)A．W有＝500J，η＝62.5%B．W有＝500J，η＝80%C．W有＝800J，η＝62.5%D．W有＝800J，η＝80%4．如图所示，用两个完全相同的滑轮匀速提升质量相等的物体，不计轴处摩擦．其中省力的是甲装置图，机械效率高的是乙装置图．5．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，A为手握鱼竿的作用点，请在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂，最小的动力F1及其力臂．6．在探究“杠杆平衡条件”的实验中：(1)某同学将杠杆悬挂起来，发现杠杆的右端低，左端高，他应该将杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡．(2)在杠杆两端挂钩码，不断改变动力或动力臂的大小，调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在原来的位置重新平衡，记录数据如下表：根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2.(3)根据第2次实验数据有同学得出杠杆的平衡条件是：动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂．他得出此错误结论的原因是：将不同的物理量进行了加法运算．实验次序动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm12.051.01022.0102.01033.0102.0157．如图所示是迫击炮供弹车．钢缆绳以大小为100N的拉力F使炮弹匀速升高2m，若炮弹重为150N，求：(1)滑轮组提升炮弹所做的有用功；(2)拉力F做的总功；(3)滑轮组的机械效率．解：(1)W有＝Gh＝150N×2m＝300J(2)s＝nh＝2×2m＝4mW总＝Fs＝100N×4m＝400J(3)η＝W有W总＝300J400J＝75%考点训练一、选择题(每小题4分，共40分)1．“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能撬动整个地球．”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是(D)2．(2014·海南)下列工具中，使用时属于费力杠杆的是()解析：本题考查杠杆的分类．核桃夹、羊角锤、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．故选C.答案：C【点评】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．3．如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升．下列滑轮属于动滑轮的是(D)A．甲B．乙C．丙D．丁4．(2014·盐城)学校旗杆顶端装有定滑轮，这样做(C)A．既省力，也改变施力的方向B．省力，但不改变施力的方向C．不省力，但改变施力的方向D．既不省力，也不改变施力的方向解析：本题考查定滑轮的特点．定滑轮的实质是一个等臂杠杆，其特点是不省力，但可以改变力的方向．故选C.5．(2014·绥化)如图所示，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆将挂在杠杆下的重物提高，他用一个始终与杠杆垂直的力F，使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中此杠杆()A．一直是省力的B．先是省力的，后是费力的C．一直是费力的D．先是费力的，后是省力的解析：本题考查杠杆．由图可知动力F的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在l阻＜l动之前杠杆是省力杠杆，在l阻＞l动之后，杠杆变为费力杠杆．故选B.答案：B【点评】能否正确分析重力的阻力臂与拉力的动力臂的大小关系是解决此类问题的关键．6．(2014·东营)皮划艇是我国奥运优势项目之一．如图所示，比赛中运动员一手支撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨．下列说法正确的是()A．为省力，可将用力划桨的手靠近支点B．为省力，可将用力划桨的手远离支点C．为省距离，可将用力划桨的手远离支点D．将用力划桨的手靠近支点，既能省力又能省距离解析：本题考查杠杆的平衡条件．杠杆的平衡条件为F1l1＝F2l2，图中运动员的左手为支点，右手用的力为动力，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力，所以为了省力，可将用力划桨的手远离支点．B选项正确．故选B.答案：B【点评】杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂．还要明确：使用杠杆省力就费距离，费力就省距离，既省力又省距离的机械是不存在的．7．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，根据室内垃圾桶的结构示意图，可确定桶中有两个杠杆在起作用，两杠杆支点为O1、O2.则对应的杠杆分别为()A．省力杠杆省力杠杆B．省力杠杆费力杠杆C．费力杠杆费力杠杆D．费力杠杆省力杠杆解析：如图所示，用脚踩踏板时，O1点是支点，动力作用在A点，阻力作用在B点．脚踩下踏板时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；桶盖开启时，支点是O2，动力作用在C点，阻力作用在D点．在打开盖子的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆．故选B.答案：B8．下列关于机械效率的说法正确的是()A．机械效率不可能达到100%B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100%C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率解析：任何机械都不可避免地要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，A选项正确，B选项错误；当提升相同重物到相同高度时，各