专题12 简单机械考点、考题与提升训练
对本章考点提炼总结，对考题进行解析
【考点提炼】
简单机械是学生学习的难点，但同时又是重点；所以，在复习时要下大力气进行系统练习。本章主要内容包括杠杆、滑轮和机械效率三节。本章常考热点有：杠杆及其应用、滑轮与滑轮组、机械效率。
1.杠杆及其应用
★本考点常考方向有：一、杠杆的分类及应用；二、杠杆平衡条件与验证；三、杠杆示意图。
（1）杠杆的分类及应用：杠杆的分类指的是杠杆是省力杠杆还是费力杠杆。要想判断杠杆的类别只需要认清杠杆的动力臂和阻力臂，动力臂大于阻力臂的为省力杠杆；动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。对于杠杆的概念备考时必须熟悉并理解什么是杠杆和杠杆的一些基本概念和物理量（也就是杠杆的七要素）。准确确定杠杆的力臂（动力臂和阻力臂）是难点也是重点，在这里需要记住的是：一、阻碍作用效果的力就是阻力，达到作用效果的力就是动力；二、动力和阻力方向到支点的垂直距离才是力臂（动力臂和阻力臂）。熟悉并掌握了这些问题，有关杠杆的分类及应用问题就不难解答了。有关杠杆的分类及应用的考题在中考出现很多，题型也比较单一，主要是选择题，填空题也有出现但很少，备考时把此考点放在选择题上。
对生活中常用杠杆机械做个初步认识对解答此考点问题大有益处。常见省力杠杆有：剪刀、羊角锤、起子、老虎钳、剪指甲刀、铡刀、铁锨、订书机、独轮车等；费力杠杆有：镊子、筷子、钓鱼竿、手臂、起重机、小船上的桨等；等臂杠杆有：天平、动滑轮、跷跷板等。
（2）杠杆的平衡条件及验证：杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。在中考中，考查杠杆的平衡条件主要是利用杠杆平衡条件分析、解答实际问题。计算类型的杠杆平衡条件考题主要是根据杠杆平衡条件进行简单计算，此类考题一般多见于填空题。
杠杆平衡条件的实验验证也是常考内容，在中考试卷的实验探究题中出现的规律很高。对解答此类实验探究题，首先要深刻理解杠杆的平衡条件和常用实验器材的特点，抓住其规律即可很好的解答此类考题。考题中经常要回答的问题有：一、如何调节杠杆（横梁）平衡；二、横梁两侧放上钩码后判断是否平衡；三、不平衡时如何使其平衡（增减钩码或移动钩码位置）；四、分析实验过程；五、填写实验表格；六、根据实验数据验证其结果；七、根据平衡条件计算动力臂或阻力臂；八、用弹簧测力计测量力的大小或者力臂大小等。
（3）杠杆示意图（作图题）：作图题也常见本考点内容，其主要问题是：让考生画出动力臂或者阻力臂，画出动力或者阻力的方向等。在解答此考点作图题时，要注意以下几点问题：一、过支点作动力或阻力方向的垂线即为动力臂或阻力臂；二、动力最小时，动力方向与支点到作用点的连线垂直；三、需要标出力的大小时，一定按大小画出力的示意长度。
★本考点考题形式有选择题、填空题、实验探究题和作图题四种形式。每种形式的考题在中考试卷中都可能出现。
选择题：选择题是此考点的常见题型。常见考试内容有：一、杠杆的杠杆及应用；二、杠杆的平衡条件；三、利用杠杆平衡条件进行简单计算等。一般情况下，一个选择题的四个选项，考查内容可以是几个知识点，也可以是单个知识点，但常见于简单机械的多个知识点；有的也会和其他章节的知识点结合共同组成一个考题。这里还需要强调的是杠杆的分类考题，多见于选择题，此类选择题属于简单概念题，一般不难解答，但需要考生多积累这方面的知识。
填空题：填空题与选择题一样，只是考题形式不同，这里只需要强调一个问题：看清填空题中的选项和单位，只有这样才能正确填入答案。
实验探究题：实验探究题以探究杠杆平衡条件为主要内容。牢固掌握杠杆平衡条件是解答此类考题的基础，对于此类考题常见的问题，上面已经做过论述，希望认真总结对待。
作图题：中考试卷中的作图题也常见于本章杠杆的作图，其主要内容是动力或阻力方向作图，或者动力臂和阻力臂作图，前面已经分析，这里不再赘述。
2.滑轮与滑轮组
滑轮是简单机械的重点内容，一直以来都是学生学习的重难点，但又是本章的重点内容。本考点中，难点较多，尤其涉及到有关计算、作图、绕线等知识点，多数考生感到头疼，有的感觉无从下手，所以较好地理解本节重点、难点和常考方向，对学习和复习具有非常重要的意义。所以，本内容的备考要下大力气并作为重难点对待。
★本考点常考方向有：一、滑轮的概念；二、滑轮应用。
（1）滑轮的概念：滑轮的概念指的是定滑轮、定滑轮和滑轮组基本内容及特点。对“滑轮”考查主要有以下几个方面：一、定滑轮及其特点：力与距离的关系；二、动滑轮及其特点：力与距离的关系，做功特点；三、滑轮组及其特点：力与距离的关系及特点，做功的计算；作图类主要涉及绕线（很少出现）；四、计算类主要是根据定滑轮和动滑轮的特点，进行分析和有关计算。
备考时要注意以下问题：一、定滑轮是个等臂杠杆，不省力但可改变力的方向，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）。二、定滑轮是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力，但不能改变力的方向，动力移动的距离是重物移动距离的2倍；对于动滑轮来说动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动。三、滑轮组由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，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）；动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：S=nh（n表示承担物重绳子的段数）；绳子端的速度与物体上升的速度关系：
。
以上考点在中考在常以选择题和填空题形式出现，多数是一个选项一个知识点。对定滑轮与动滑轮的特点的考查也较多。选择题考查概念性的问题较多；填空题考查应用性的较多，有时也会出现计算题。
滑轮的应用：滑轮的应用就是在实际使用过程中，利用滑轮（定滑轮、定滑轮或滑轮组）概念和特点分析解决实际的问题。这里常见的问题有：给出重物和滑轮，让考生分析、判断力的大小、做功多少、移动的距离、做功的效率等。选择题会让考生分析每个选项的分析是否正确；填空题会让考生根据所学知识直接填入或选择正确答案；计算题会让考生通过计算判断其理解问题和解决问题的能力。例如：是不是省力或力是多少、影响机械效率的因素、机械效率的简单计算、做功所少、做功的功率等等。在这里，考生要多选择一些真题和名校模拟题加强练习，提高自己的分析解决问题的能力。
★本考点考题形式有选择题、填空题和计算题三种类型。
选择题：此考点的选择题有概念性的问题，也有应用性的问题。选择题考查的问题基本上都是滑轮的概念及特点、滑轮的应用几个方面。难度属于简单或中等，解答此类选择题只要对这些概念、应用多做多练，理解深、透，解答不难。
填空题：填空题考查内容和注意的问题与选择题无异，只是考题形式不同，这里不再赘述。
计算题：计算题包括力的计算、做功大小的计算、功率的计算和机械效率的计算。出现最多的是功的计算和机械效率的计算。这两个方面应作为重点加以重视。计算题分为：简单计算题和大型计算题；简单计算题存在于选择题和填空题中，大型计算题存在于压轴题中。对大型计算题来说，考题不会只考查滑轮方面的知识，更多的是和其他内容结合共同组成一个考题，属于综合性考题。
3.机械效率
此考点的考查方向比较单一，都是通过对机械效率的计算，考查考生对机械效率概念的理解和掌握程度，并通过计算考查学生的分析问题和解决问题的能力。机械效率的计算常存在于选择题、填空题和大型计算题中。
在这里需要强调几个问题：一、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，（对斜面，W有用= Gh。）；二、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），对斜面（W额=fL）；三、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）；四、机械效率（有用功跟总功的比值），机械效率计算公式：
；五、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（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）。③斜面的机械效率：
(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
此考点的考题题型有选择题、填空题和计算题三个类型。其特点和备考与上述无异，这里不再赘述。
以近三年中考真题为例，呈现考点常考题型
【考点一】杠杆及应用
★典例一：（2017•德州）如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（ ）。
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A．食品夹 |
B．裁纸刀 |
C．托盘天平 |
D．瓶盖起子 |
【答案】A。
【解析】A：食品夹在使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆；故A正确。
B：裁纸刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故B错误。
C：天平在使用时，动力臂等于阻力臂，故属于等臂杠杆；故C错误。
D：瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故D错误。
★典例二：（2019·天津）如图是用撬棒撬石头的情景，下图中关于该撬棒使用时的杠杆示意图正确的是（ ）。
A. 
B. 
C. 
D. 
【答案】A。
【解析】用撬棒撬石头时，动力为人对撬棒施加的竖直向下的作用力F1，从支点O向动力F1的作用线作垂线段，即为动力臂l1；
阻力是石头对撬棒的作用力F2，方向竖直向下，反向延长F2，从支点O向阻力F2的作用线作垂线段，即为阻力臂l2；故A正确，BCD错误。故选A。
★典例三：（2017•杭州）小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则此时手压木棒的压力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）。
【答案】20、60、560。
【解析】（1）根据杠杆平衡条件求出拉力的大小；（2）肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB；（3）对人进行受力分析即可解答。
（1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA，即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m，
所以：F=20N；即手压木棒的压力大小为20N；肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；人对地面的压力大小为F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N。
★典例四：(2019·武威)如图所示是羊角锤的示意图，请画出用羊角锤撬铁钉时最小动力F1的示意图。
【解析】由杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力；由图知，O为支点，A点离支点最远，则连接支点O和羊角锤的末端A即是最长的动力臂，过A点作垂直于动力臂向右的力F1．如下图所示。
★典例五：（2019·河北）如图所示，一轻质杠杆AB．长1m，支点在它中点O．将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杆杆的B点和C点，已知OC：OB＝1：2，M的边长l＝0.1m。
（1）在图中画出N受力的示意图。
（2）求此时M对地面的压强。
（3）若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为
h的部分，然后将C点处系着N的细绳向右移动h时，M对地面的压强减小了60Pa，求h为多少。
【解析】（1）对N进行受力分析，由于N在空中处于静止状态，则N受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力，所以二力的大小相等（F＝G＝2N），方向相反；过N的重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标上力的符号及大小，注意两线段要一样长，图所示：
（2）设B端受到细绳的拉力为FB，
由杠杆平衡条件得，GN×OC＝FB×OB，已知OC：OB＝1：2，
则有：FB＝GN×
＝2N×
＝1N；
根据力的作用是相互的可知，细绳对M的拉力：F＝FB＝1N，
此时M对地面的压力：F压＝F支＝GM﹣F＝10N﹣1N＝9N，
M与地面的接触面积：S＝l2＝（0.1m）2＝0.01m2，
则此时M对地面的压强：p＝
＝
＝900Pa。
（2）若沿竖直方向将M两边各切去厚度为
h后，
剩余M的底面积：S′＝l（l﹣
h﹣
h）＝l×（l﹣h），
剩余M的体积：V′＝S′l＝l2×（l﹣h），
剩余M的密度不变，则剩余部分的重力与原来重力的比值：
＝
＝
，
所以剩余M的重力：GM′＝
×GM＝
×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
剩余的物体M对地面的压强：p′＝p﹣△p＝900Pa﹣60Pa＝840Pa，
剩余M的底面积：S′＝l×（l﹣h）＝0.1m×（0.1m﹣h），
地面对剩余的物体M的支持力：
F支′＝F压′＝p′S′＝840Pa×0.1m×（0.1m﹣h）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
沿竖直方向将M两边各切去厚度为
h后，将C点处系着N的细绳向右移动h，
设此时B端受到细绳的拉力为FB′，
由杠杆平衡条件得，GN×（OC﹣h）＝FB′×OB，
则有：FB′＝
＝
，
即细绳对剩余M的拉力：F′＝FB′＝
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
对剩余M进行受力分析，由力的平衡条件得，F支′+F′＝GM′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
将①②③式代入④式得：
840Pa×0.1m×（0.1m﹣h）+
＝
×10N，
解得：h＝0.05m。
答：（1）如上图所示；（2）此时M对地面的压强为900Pa；（3）h为0.05m。
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