专题12 简单机械-(3大模块知识清单+5个易混易错+5种方法技巧+典例真题精析）-2024年中考物理一轮复习知识清单（全国通用）

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考点一 杠杆
知识点一：杠杆
1. 杠杆
(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
(2)杠杆的五要素：
①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；
②动力：使杠杆转动的力(F1)；③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；
④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。
2. 杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。
(2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2
(3)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3. 杠杆的应用
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。
知识点二：杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。
(2)在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。
注意：在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
考点二 滑轮
知识点一：定滑轮、动滑轮、滑轮组
1.滑轮：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
2.定滑轮
（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
（2）实质：是个等臂杠杆。
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。
（3）特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
3.动滑轮
1.定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
2.实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
3.特点：省一半力，但不能改变力的方向。
4.动力移动的距离是重物移动距离的2倍。
对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。
(2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。
(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“动奇定偶”。
拉力 ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。
5.轮轴和斜面
(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。
考点三 机械效率
知识点一：机械效率
1. 有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。
也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。
2. 额外功—W额外
(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源：
①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
3. 总功—W总：
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。
(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s
4. 机械效率—η
(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。
(2)公式：η= W有用/ W总。
(3)机械效率总是小于1。
(4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良好的状态。
(5)功率与机械效率的区别：
①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。
②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。
易混易错点一：杠杆的五要素理解易错？
（1）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。
（2）动力和阻力都是杠杆受到的力，作用点都在杠杆上。
（3）动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。
（4）力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。
（5）如果力的作用线恰好通过支点，则其力臂为零。
易混易错点二：三类杠杆的特点及应用辨别易错？
易混易错点三：动滑轮和定滑轮的相关概念理解易错。
易混易错点四：滑轮组绳子的绕法易错。
（1）确定绕过动滑轮的绳子的根数：首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。
（2）确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。
（3）示例：
易混易错点五：几种简单机械的机械效率易错。
技巧一、杠杆作图技巧?
（1）根据题意先确定支点O；
（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；
（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；
技巧二、三类杠杆的对比分析?
技巧三、定滑轮、动滑轮和滑轮组的理解?
技巧四、滑轮组承担重物绳子段数n的判断?

如图所示在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮，就有几段绳子承担物重．如图甲、乙所示，图甲有3段绳子通过动滑轮，图乙有2段绳子通过动滑轮，所以图甲有3段绳子承担物重，即n＝3；图乙有2段绳子承担物重，即n＝2.
滑轮组绕线作图
1. 绕线方法
(1)首先确定承担物重的绳子股(段)数n；
(2)若n为奇数，那么绕线从动滑轮出发，若n为偶数，那么绕线从定滑轮出发，且绕线由内向外进行；简称“奇动偶定”．
2. 最省力作图：保证动滑轮上连接的绳子股数最多，即绳子承担物重的股数n最大即可．
技巧五、滑轮组、斜面的机械效率计算?
考向一：杠杆
【例题1】关于杠杆，下列说法中正确的是（ ）
A．从支点到力的作用点的距离称为力臂
B．作用在杠杆上的动力和阻力，方向有可能是相同的
C．支点总是处在动力作用点和阻力作用点之间的某一位置
D．人们在生产劳动中使用杠杆的目的都是为了省力
考向二：滑轮
【例题2】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（ ）

A. 甲是动滑轮，使用时不能省力B. 乙是动滑轮，使用时可以省力
C. 甲是定滑轮，使用时可以省力D. 乙是定滑轮，使用时不能省力
考向三：机械效率
【例题3】下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（ ）
A．做功越慢的机械，功率一定越小
B．越省力的机械，其机械效率一定越高
C．做有用功越多的机械，其机械效率越高
D．功率不同的机器，做的功一定不相等
1．（2023·湖北十堰·统考中考真题）下列生产生活实例中，主要应用压强知识的是（ ）
A．公交车上的破窗锤B．铅垂线
C．滚动轴承D．撬石头
2．（2023·海南·统考中考真题）用下列简单机械提升同一重物，忽略机械自重和摩擦，最省力的是（ ）
A．B．
C．D．
3．（2023·湖南常德·统考中考真题）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（ ）

A．F甲=200N，并向上移动4m
B．F甲=100N，并向上移动2m
C．F乙=200N，并向上移动1m
D．F乙=400N，并向上移动lm
4．（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）如图所示，工人用滑轮组将重为200N的货物10s内匀速提升6m，拉力为150N。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是1.8m/s
B．该滑轮组的机械效率为80%
C．拉力做功的功率是90W
D．该滑轮组的动滑轮重为100N
5．（2023·四川攀枝花·统考中考真题）图甲是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙为两水平杠杆AO1B、DCO2组合的示意图。已知桶盖重5N，重心位于DC中点的正上方，，，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示，脚踏杆AO1B和竖直连接杆的质量不计。
（1）杠杆AO1B是 （选填“省力”或“费力”）杠杆；
（2）若要把桶盖翻开，脚对踏板A处的压力至少为 N。

6．（2023·宁夏·统考中考真题）某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。

（1）图乙的两个滑轮为 作用是 模型所受拉力是 N（忽略沉重和摩擦）；
（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较 ；
（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 。
7．（2023·湖北十堰·统考中考真题）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮 （选填“A”或“B”）能省力，某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与 力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为 。
8．（2023·陕西·统考中考真题）如图，小明用沿斜面向上150N的推力，将总重为500N的小车匀速推到斜面顶端，用时20s。已知斜面高1.2m，长5m。此过程中小车移动的速度为 m/s，小明推小车的功率为 W，他做的有用功为 J，该斜面的机械效率为 。

9．（2023·山东青岛·统考中考真题）天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。关于杠杆的平衡条件，小海用图甲所示装置进行探究，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。
（1）实验中，杠杆在 位置平衡最便于测量力臂；
（2）如图乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动5cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 和力臂有关；

（3）小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部分数据已填入表中，其中图丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中；

分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1 F2l2；
（4）小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象？于是他们共同进行了如图丁的探究。
①画出图丁中F1的动力臂l1；( )
②多次改变拉力F1的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2，其原因可能是 。

10．（2023·山东威海·统考中考真题）五一假期，小明和爸爸自驾到海边游玩，小轿车不慎陷入水平沙滩无法行驶，请来救援车帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若小轿车的质量为，轮胎底部与沙滩接触的总面积为，整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图象如图乙所示，其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F恒为：。（）求：
（1）小轿车静止时对沙滩的压强是多少？
（2）小轿车被匀速拉动通过的路程是多少？在此过程中滑轮的机械效率为90%，则小轿车受到的拉力做功的功率是多少？（滑轮轮轴处摩擦不可忽略）

类型
力臂关系
力的关系
特点
应用举例
省力杠杆
l1＞l2
F1＜F2
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
l1＜l2
F1＞F2
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
l1=l2
F1=F2
既不省力也不省距离，既不费力也不费距离
天平，定滑轮
名称
定滑轮
动滑轮
作用力的关系
物重
G
G
拉力大小
F＝G
拉力方向
与物体运动方向相反
与物体运动方向相同
移动距离的关系
物体移动的距离
h
h
拉力移动的距离
s＝h
s＝2h
特点
不省力但可以改变力的方向
省一半的力，但不能改变力的方向
实质
等臂杠杆
动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆
甲
乙
丙
名称
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
图示
力臂的大小关系
l1 < l2
l1 > l2
l1＝l2
力的大小关系
F1 > F2
F1 < F2
F1 = F2
特点
省力但费距离
费力但省距离
既不省力也不省距离，既不费力也不费距离
应用
铡刀、启瓶器、手推车、钢丝钳等
钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、缝纫机脚踏板等
定滑轮、托盘天平等
滑轮种类
定滑轮
动滑轮
滑轮组
图示
定义
使用时轴固定不动的滑轮
轴可以随被吊物体一起运动的滑轮
把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组
实质
等臂 杠杆
省力 杠杆
—
特点
可以改变力的方向，但不省力
可以省力，但不能改变力的方向，且费距离
既可以省力，又可以改变力的方向
拉力F移动的距离(s)和重力G移动的距离(h)的关系
S=h
S=2h
S=3h
拉力(F)和重力(G)的关系(忽略滑轮重及摩擦)
F=G
2F=G
3F=G
应用
旗杆顶部的定滑轮
电动起重机的动滑轮
常使用滑轮组提升重物
机械类型
有用功
额外功
总功
机械效率
提高机械
效率的方法
(考虑摩擦)
(拉动物
体上升h)
W有＝Gh
W额＝G动h
W总＝Fs＝W有＋W额＝Gh＋G动h，F是拉力，s是拉力移动的距离，s＝nh，n为承担物重的绳子段数
η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(Gh,Fs)＝eq \f(Gh,Fnh)＝eq \f(G,nF)或η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(Gh,Gh＋G动h)＝eq \f(G,G＋G动)
增加物重；减小动滑轮重，减小绳子摩擦
(拉动物体
上升h)
W有＝Gh
W额＝fs
W总＝Fs＝Gh＋fs，F是拉力，s是拉力移动的距离
η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(Gh,Fs)或η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(Gh,Gh＋fs)
增大斜面倾斜程度；减小摩擦
(拉动物
体前进s)
W有＝fs
—
W总＝Fns，F是拉力，ns为拉力移动的距离，n为动滑轮连接绳子的段数
η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(Fs,Fns)＝eq \f(f,nF)
减小绳子摩擦
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.20
2.0
0.10
2
2.0
0.15
2.0
0.15
3
2.0
0.15
1.5
0.20
4
1.5
0.10
( )
0.15