2024年安徽中考物理
八年级物理简单机械专题讲解
专题热度 ★★★★☆
命题热点 (1)杠杆 (2)滑轮 (3)机械效率
热门方法 比值法、归纳法、转换法
热点题型 选择题、作图题
热点1 杠杆
名师点拨 1.杠杆及其五要素： （1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 杠杆的形状多样，可以是直的（比如开瓶扳手等），也可以是弯的（比如压水井把手等）;杠杆可以是单一的，也可以是几个杠杆组合起来的（比如筷子、剪刀等是双杠杆的组合）。 （2）杠杆五要素： ①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。 ②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。 ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。 注意： ①杠杆的支点一定在杠杆上，可以在杠杆的中间，也可以在杠杆的一端，还可以在杠杆的其他地方。 ②动力和阻力使杠杆转动的方向相反，但动力和阻力的方向不一定相反。当动力和阻力在支点两边时，二者方向大致相同;当动力和阻力在支点的一边时，二者方向大致相反。 ③动力和阻力都是杠杆受到的力，它们的作用点都在杠杆上。动力在杠杆上的作用点为动力作用点，阻力在杠杆上的作用点为阻力作用点。 ④力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，也不是支点到表示力的箭头的距离，下图是力臂的几种错误画法。 ⑤力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如图所示，动力的方向垂直杠杆时，力臂在杠杆上，如图中l1;动力与杠杆不垂直时，力臂不在杠杆上，如图中l1'。力的作用线恰好通过支点时力臂为零，此时这个力不能使杠杆转动。 2.杠杆的平衡条件： （1）杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。 （2）杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂。 （3）公式的表达式为：F1l1=F2l2。 3.杠杆中最小力的问题及力臂的画法： 求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题。找最长力臂，一般分两种情况： （1）在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂； （2）在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。 4.杠杆的分类及应用： 杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆； 分类示意图特点应用分类省力杠杆动力臂大于阻力臂（l1＞l2），省力费距离撬棒、刚刀、羊角锤、钢丝钳、手推车、园艺剪刀等省力杠杆费力杠杆动力臂小于阻力臂（l1＜l2），费力省距离起重臂、船奖、钓鱼竿等费力杠杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂（l1＝l2），不省力不费力，不省距离也不费距离天平、跷跷板、定滑轮（下节学）等等臂杠杆
注意： ①既省力又省距离的杠杆是不存在的。 ②判断杠杆是否省力，主要通过比较动力臂和阻力臂的大小，因此对于比较复杂的杠杆，要先找到支点、动力、阻力，然后画出动力臂和阻力臂再进行比较。 ③省力杠杆与费力杠杆的应用不同。省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，这样可以省力，比如用半角锤起钉子、推独轮车等；费力杠杆—般用在阻力不大的情况下，是为了省距离。使用起来方便，比如钓鱼竿、筷子等。
【例1】（2023秋 宿城区校级期中）如图所示，是剪头发的剪刀。下列工具使用时与这把剪刀属于同类型杠杆的是
A．夹起物体的镊子 B．拔钉子的羊角锤
C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手
【答案】
【分析】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。
【解答】解：剪头发的剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故符合题意；
、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意；
、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意；
、开瓶扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意。
故选：。
【例2】（2023 夏邑县模拟）某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！”“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实啊，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中，分析不合理的是
A．前臂杠杆的支点在肘关节处
B．肱二头肌给桡骨的力是动力
C．重物自身的重力是阻力
D．前臂是一根费力杠杆
【答案】
【分析】（1）能绕固定点转动的硬棒叫杠杆，使杠杆转动的力叫动力，阻碍杠杆转动的力叫阻力；
（2）可依据杠杆的动力臂和阻力臂的大小关系，杠杆分为三类：省力杠杆（动力臂大于阻力臂，省力费距离）、费力杠杆（动力臂小于阻力臂，费力省距离）和等臂杠杆（动力臂等于阻力臂，不省力不费力，不省距离不费距离）。
【解答】解：（1）用手向上提物体时，人的前臂相当于一个杠杆，肱二头肌给桡骨的力是动力，重物给前臂的压力是阻力，杠杆围绕肘关节转动，因此支点在肘关节处，故正确，错误；
（2）用手向上提物体时，动力臂小于阻力臂，因此前臂是一根费力杠杆，费力省距离，故正确。
故选：。
【例3】（2023 工业园区校级二模）如图是《天工开物》中记载的在井上汲水的桔槔，它的前端系一木桶，后端系一质量适当的配重物。木桶装满水后，为了减小人向上提水时所需的拉力，下列操作可行的是
A．将配重靠近支点 B．将水桶远离支点
C．适当增大配重 D．将支点远离地面
【答案】
【分析】根据杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂判断。
【解答】解：如下图所示，为支点，配重对杠杆的拉力作用在点，水桶对杠杆的拉力作用在点，且，，人的向上拉力作用在处，
如果杠杆平衡，则有，木桶盛满水后，水桶的重力不变；
．将配重靠近支点，则配重的重力力臂变小，配重的重力和力臂的乘积会变小，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故错误；
．将水桶远离支点，则水桶的重力力臂变大，水桶的重力和力臂的乘积会变大，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故错误；
．适当增大配重，则配重的重力和力臂的乘积会变大，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变小，故正确；
．将支点远离地面，则水桶的重力和力臂的乘积不变，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力不变，故错误。
故选。
【例4】（2023 长沙模拟）下图所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是
A．船桨 B．道钉撬
C．起子 D．钢丝钳
【答案】
【分析】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；费力杠杆费力，但能省距离。
【解答】解：、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力但省距离，故符合题意；
、道钉撬在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离，故不符合题意；
、起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离，故不符合题意；
、钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离，故不符合题意。
故选：。
【例5】（2023秋 高邮市期中）如图所示的几个工具在使用过程中，属于费力杠杆的是
A．镊子 B．斜面
C．动滑轮 D．羊角锤
【答案】
【分析】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。
【解答】解：、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故正确；
、斜面在使用过程中，可以省力，不属于费力杠杆，故错误；
、动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，故错误；
、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故错误。
故选：。
热点2 滑轮
名师点拨 1.滑轮定义：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，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）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。 （2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。 注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。 （3）动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。 （4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：vs=nv。 5.斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。 6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。
【例6】（2023春 泰安期末）如图所示，用滑轮沿着三个不同的方向分别匀速提起重物，则下列说法正确的是
A．甲最省力 B．乙最省力
C．丙最省力 D．三个力一样，且不省力
【答案】
【分析】根据杠杆的平衡条件分析解答，定滑轮的动力臂和阻力臂相同，则动力等于阻力。
【解答】解：由图知，定滑轮的支点是0，重物对定滑轮的拉力为阻力，大小等于重力，即，
由于三个不同方向的拉力、、的力臂都为半径，即动力臂相同，
根据知，由于动力臂和阻力臂相同，故动力都等于阻力，即三个力一样大。
故选：。
【例7】（2023春 合川区期末）分别使用如图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最费力的是
A． B． C． D．
【答案】
【分析】由题知，不计滑轮重、绳重和摩擦，先分析所用的是定滑轮、动滑轮还是滑轮组，
若是定滑轮，不省力，拉力；
若是动滑轮，省一半力，拉力；
若是滑轮组，确定承担物重的绳子股数，拉力。
【解答】解：由题知，不计滑轮重、绳重和摩擦。
、使用的是定滑轮，拉力；
、使用的是滑轮组，，；
、使用的是滑轮组，，；
、使用的是动滑轮，；
由此可知，图中最费力，。
故选：。
【例8】（2023春 东坡区校级期中）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，，，甲、乙两种情况下绳子在相等拉力作用下静止。则每个动滑轮的重力为
A． B． C． D．
【答案】
【分析】先确定使用滑轮组承担物重的绳子股数，不计绳重和摩擦力，拉力，已知拉力大小相同，据此列方程求出动滑轮的重力。
【解答】解：由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数分别为：，，
已知每个滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为，
不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：，，
由题知，
所以，，
即：，
解得动滑轮的重力：。
故选：。
【例9】（2023秋 泗洪县期中）中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一，高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图，钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，下列说法正确的是
A．滑轮为动滑轮，滑轮为定滑轮
B．该牵引装置既能省力又能省距离
C．输电线端受到的拉力大小为
D．若某段时间内坠砣串下降了，输电线端向左移动了
【答案】
【分析】（1）定滑轮是指固定不定的滑轮，它的作用是改变力的方向，不能够省力；动滑轮是指和物体一块运动的滑轮，它能够省一半力，但费距离。
（2）根据功的原理分析；
（3）钢绳上的拉力即为20个坠砣的总重力，由可求得钢绳上的拉力。
如图使用的滑轮组承担端拉力的绳子股数，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，
由，据此求输电线端受到的拉力大小。
（4）坠砣串下降高度，可求输电线端向左移动的距离。
【解答】解：、图中为定滑轮，滑轮为动滑轮，故错误；
、根据功的原理，能省力又能省距离的机械不存在，故错误；
、20个坠砣的总重力：，钢绳上的拉力，由图知，使用的滑轮组承担端拉力的绳子股数，
图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得，
则输电线端受到的拉力大小：
；故正确；
、图中坠砣挂在钢绳的自由端，且，则坠砣串下降高度，
则输电线端向左移动的距离：，故正确。
故选：。
【例10】（2023春 仁和区期末）如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是、、，其中最小的力为
A． B． C． D．一样大
【答案】
【分析】定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向；
动滑轮的特点：动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但费距离。
【解答】解：
用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，根据影响摩擦力大小的因素可知，物体受到水平面的摩擦力大小相等，设物体与水平面间的摩擦力为，
不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，
（a）图滑轮为定滑轮，由定滑轮的特点可知，拉力；
（b）图滑轮为动滑轮，作用在绳端，由动滑轮的特点可知，拉力；
（c）图滑轮为动滑轮，但作用在动滑轮的轴上，滑轮受到向左的拉力等于向右的力，即；
所以可得：，故最小的力为。
故选：。
热点3 机械效率
名师点拨 1.有用功：对机械、活动有用的功。 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。 2.额外功：并非需要但又不得不做的功。 公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W额=fL。 3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。 公式： W总=W有用＋W额=Fs= W有用/η；斜面：W总= fL+Gh=FL。 4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式： 5.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时） （1）滑轮组（竖直方向提升物体）： （G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，s为绳子自由端走的距离）。 （2）滑轮组（水平方向拉动物体）： （f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，s为绳子自由端走的距离）。 6.斜面的机械效率：
【例11】（2023春 天山区期末）甲、乙两滑轮组均由一个定滑轮和一个动滑轮组成，用两滑轮组分别提升向一重物时。不计绳重和摩擦，机械效率分别为，。则两滑轮组中动滑轮的重力为
A． B． C． D．
【答案】
【分析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：，
用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为和，由此列出2个方程，求出动滑轮重与物重的关系，据此可求甲、乙动滑轮重力之比。
【解答】解：不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：，
用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为和，则可知物重相同（都为，设两动滑轮重分别为、，
则有：①，
②，
由①可得，由②可得，
所以，甲、乙动滑轮重力之比：
。
故选：。
【例12】（2023秋 句容市期中）如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为和，机械效率分别为、，小明做功的功率分别为、，不计绳重和摩擦。则
A．，， B．，，
C．，， D．，，
【答案】
【分析】（1）机械效率有用功和总功的比值。
（2）功率是表示物体做功快慢的物理量。
【解答】解：小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力将同一物体匀速提高了相同的高度，从图示可知，，根据，可知，它们做的有用功相同，它们的机械效率，因为、和都相同，，故机械效率；因为，而的总功更小，两者的时间相同，故功率。
故选：。
【例13】（2023 宽甸县模拟）工人使用如图所示的滑轮组将重的物体匀速提升，共用了10秒，动滑轮重，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是
A．绳子自由端移动的距离是
B．提升该物体需要的力
C．工人做功的功率是
D．该滑轮组的机械效率为
【答案】
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用求出绳子自由端移动的距离；
（2）忽略绳重和摩擦，根据求出提升该物体需要的力；
（3）根据求出工人做功的功率；
（4）根据求出该滑轮组的机械效率。
【解答】解：、由图可知，，则绳子自由端移动的距离为，故错误；
、忽略绳重和摩擦，提升该物体需要的力为：
，故错误；
、工人做功的功率为：
，故正确；
、该滑轮组的机械效率为：
，故错误。
故选：。
【例14】（2023 鼓楼区校级模拟）如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为的物体缓缓上升，不计绳重和摩擦。现改变的物体的重力，则动滑轮的机械效率与物体重力的关系可能符合下列图中的
A． B．
C． D．
【答案】
【分析】动滑轮的重力不可忽略，若不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大，有用功逐渐增大，有用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到，只能接近，据此判断机械效率与物体重力的关系。
【解答】解：
动滑轮的重力不可忽略，若不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大，有用功逐渐增大，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到，只能接近，所以机械效率增大得越来越缓慢，机械效率与物体重力的关系并不成正比，故正确，错误。
故选：。
【例15】（2022秋 如皋市期末）如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重为，动滑轮的重为，此装置的机械效率为，不计绳重和摩擦。则下列表达式中不能表示工人所用拉力大小的是
A． B． C． D．
【答案】
【分析】从图中可知，，不计绳重和摩擦时，根据可知拉力大小；
绳子自由端移动的距离，根据可知拉力大小；
根据可知拉力大小。
【解答】解：从图中可知，，不计绳重和摩擦时，根据可知拉力，故正确；
绳子自由端移动的距离，根据可知，拉力，故正确；
根据可知，拉力，故正确。
故选：。
