中考物理专练重难点13 简单机械和机械效率（解析版）

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专项三力学

重难点 13 简单机械和机械效率

【知识梳理】

1.杠杆：在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体均可以看成是杠杆。这里“坚实”理论上

是指“不发生形变”；杆杆不一定是一根硬棒。一个杆杆有且只有一个支点。

（1）杠杆的“五要素”。①动力（F1）：使杠杆转动的力；②阻力（F2）：阻碍杠杆转动的

力；③支点（O）：杠杆绕着转动的支撑点；④动力臂（L1）:从支点到动力作用线的距离；⑤

阻力臂（L2）:从支点到阻力作用线的距离。力的作用线：通过力的作用点沿力的方向的直线。

（2）杠杆的平衡条件:动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂

（F1L1=F2L2）

（3）杠杆的分类。①省力杠杆：动力臂大于阻力臂或者动力小于阻力的杠杆； ②等臂杠杆：

动力臂等于阻力臂或者动力等于阻力的杠杆；③费力杠杆：动力臂小于阻力臂或者动力大于阻

力的杠杆。

2.滑轮：周边有槽，并可以绕轴转动的轮子。

（1）定滑轮：使用时，滑轮的位置固定不变的滑轮。它可以改变用力的方向，但不能省力，

也不能省距离。

（2）动滑轮：滑轮的位置跟被拉的物体一起运动的滑轮。它可以省一半的力，但不能改变用

力的方向，费一倍的距离。

（3）滑轮组：定滑轮与动滑轮的组合。它既可以改变用力的方向，又可以省力。F=

(F-拉力；G 物-用滑轮组拉起的物重；G 轮-滑轮自重、绳重、滑轮与绳间的摩擦；n-绕过动滑

轮的绳子的股数)

3.斜面：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。若不考虑摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力

或推力就是物体所受重力的几分之一，即： F= 。

4.机械效率：有用功跟总功的比值。公式：η=×100%。

【易混淆点】

1.在杠杆中，阻力与动力的方向与作用分不清楚。使杆杆转动的力，是动力，阻碍杆杆转动的

力是阻力，二者的方向不一定相反，但作用效果必须要相反。一般来说：支点在杆杆的一端，

二力方向相反；支点在中点，二力方向可相同。

2.正确理解“动滑轮省一半的力”。这里省一半的力，不是所提升的物体的重力的一半，而是

包括自身的重力及其摩擦力。

3.通常情况下，我们忽略“摩擦力”来考虑问题，使问题简化，但不要认为摩擦力本身不存在。

【典例分析】

【例 1】(2020 北京 3)如图所示，正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是（）

A. 羊角锤 B. 核桃夹 C. 园艺剪 D. 食品夹

【答案】D

【分析】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，省力杠杆，A 错。

B．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，省力杠杆，B 错。

C．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，省力杠杆，C 错。

D．食品夹在使用的过程中，阻力臂大于动力臂，费力杠杆，D 正确。选D。

【思路小结】判断杠杆的类型，一般比较力臂的大小或者动力与阻力的大小。也可以粗略的运

用这种方法来简单判断：常见的等臂杆杆是托盘天平和定滑轮；阻力较大时是省力杆杆；阻力

较小时用费力杠杆。

【例 2】(2020 滨州 14)（多选）如图所示，重的物体在水平拉力 F的作用下，以

的速度沿水平地面向左匀速直线运动了，滑轮组的机械效率为 60%。在此过程中，

下列说法正确的是（　　）

A. 拉力 F做的功为 400J

B. 物体与地面间的滑动摩擦力为 180N

C. 额外功的功率为 12W

D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低

【答案】BC

【分析】A．由图知，n=3。物体移动距离：s物=v物t=0.1m/s×20s=2m；绳子自由端移动的距

离s=3s物=3×2m=6m。拉力 F 做的功 W总=Fs=100N×6m=600J。A 错。

B．做的有用功：W有=W总η=600J×60%=360J；物体与地面间的滑动摩擦力：f= = =

180N。B 正确。

C．做的额外功：W额=W总-W有=600J-360J=240J；额外功的功率: P= = = 12W。C 正确。

D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则增大了有用功，所以在额

外功不变的情况下，滑轮组的机械效率变大，D 错误。选BC。

【思路小结】计算滑轮组的效率问题，一定要分清楚各个量的准确含义，再熟记先关公式。

滑轮组的机械效率计算主要公式

所求物理量滑轮组竖直提升重物滑轮组水平拖动重物

有用功（W有）W有=G 物h（G 物-物体的重力；h-物

体上升的高度）

W有=fs(f-物体与地面的摩擦力；S-物

体移动的距离)

总功（W总）W总=Fs(F-拉力；S-拉力移动的距

离)

W总= Fs拉(F-拉力；S拉-拉力移动的距

离)

S与h的关系 S=nh（n-绳子的股数） S=ns拉

F 与 G 物的关系 F= (忽略绳重及摩擦) F=

V物与v拉的关系 V 物=nV拉

功率 P P=FV(V-速度，单位：m/s)

机械效率 η= ×100%

η= ×100%

【例 3】(2020 甘孜 23)如图所示，某同学用完全相同的钩码验证杠杆的平衡条件。杠杆调节平

衡后，在杠杆上 A点处挂 4个钩码，为使杠杆重新平衡，应在B点处挂__________个钩码；

如果 A、B两处再各挂一个钩码，杠杆的__________（选填 “左”或“右”）端会下沉。

【答案】 6 左

【分析】设每个钩码所受重力为 G，杠杆上每一小格代表的长度为 L，由杠杆平衡条件可得：

4G×3L=nG×2L。解得：n=6。

如果

、

两处再各挂一个钩码，则杠杆的左边力与力臂的乘积为：5G×3L=15GL；杠杆右边力

与力臂的乘积为：7G×2L=14GL；因15GL＞14GL,杠杆的左端会下沉。

【思路小结】

探究杆杆的平衡条件

操作注意事项目的

杠杆放水平台上，并调节杠杆，使其在水平位

置上平衡

使重力的方向与杆杆垂直，便于测量力臂

把支点放在杠杆的中心点减小杠杆自身重力带来的实验误差

一般左右两边挂一组不同数量的钩码，不挂几

组同时实验

减小实验操作的复杂程度，简化实验操作，

多次改变所挂钩码的数量，调节平衡避免一次实验带来的偶然性，获取普遍的规律

不能猜想平衡条件为“动力+动力臂=阻力+阻

力臂”

力和力臂是两个不同的物理量，不可以相加减

【真题操练】

（2020 巴中10）如图所示，物重为 G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自

重和摩擦），拉力大小错误的是（　　）

A.F1=G B.F2=G/3 C.F3=G/2 D.F4=G/2

【答案】C

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