【解析】举重时，身高较高的举重运动员将杠铃举的高度高，在杠铃重和举起所用时间相同的情况下，根据W＝Fs＝Gh及P＝
可知，身高较高的举重运动员对杠铃做的功多，功率大。
考点3 简单机械
1．定义：
一根硬棒，在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
2．杠杆的五要素：
支点O：
杠杆绕着转动的固定点
动力F1：
使杠杆转动的力
阻力F2：
阻碍杠杆转动的力
动力臂l1：
支点到动力作用线的距离
阻力臂l2：
支点到阻力作用线的距离
3．杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡：
杠杆处于静止或匀速转动状态。
（2）平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂即：
F1l1＝F2l2
4．杠杆的分类
（1）省力杠杆：
动力臂大于阻力臂的杠杆，它的特点是：
省力但费距离。
举例：
起子、羊角锤等。
（2）费力杠杆：
阻力臂大于动力臂的杠杆，它的特点是：
费力但省距离。
举例：
镊子、船桨等。
（3）等臂杠杆：
动力臂等于阻力臂的杠杆，它的特点是：
既不省力也不费力，也就是既不省距离也不费距离。
举例：
天平。
例1：
如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（ ）
【解析】撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂均大于阻力臂，是省力杠杆，而食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
例2：
请在图中画出力F的力臂和物体所受重力的示意图。
【解析】从支点O到力F的作用线作垂线，支点O到垂足之间的距离就是力F的力臂；作重力的示意图时，作用点作用在重心，方向竖直向下。
例3：
如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（ ）
A．变大B．变小C．不变D．先变大后变小
【解析】在杠杆移动过程中，阻力等于G，方向始终是竖直向下，阻力臂逐渐变大，动力F始终与OA垂直，所以其力臂就是OA，大小不变，整个过程中杠杆处于平衡状态，F·OA＝G·l，因l变大所以F变大。
1．定滑轮
（1）定义：
使用时，滑轮的轮轴固定不动的滑轮称为定滑轮。
（2）特点：
使用定滑轮不省力，但可以改变力的作用方向。
（3）实质：
等臂杠杆。
2．动滑轮
（1）定义：
使用时，滑轮的轮轴随物体运动的滑轮称为动滑轮。
（2）特点：
使用动滑轮可以省一半的力但不可以改变力的作用方向。
（3）实质：
动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。
1．定义：
由几个动滑轮和几个定滑轮组成的装置，叫做滑轮组。
2．特点：
使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
即：
F＝
G，此时s＝nh
3．滑轮组省力情况的判断
隔离法：
在确定滑轮组承担重物的绳子的股数时，可采用“隔离法”来判断，具体方法是：
①分清哪些是定滑轮，哪些是动滑轮；②在动滑轮和定滑轮之间画一条横线，将它们隔离开来，则横线下方与动滑轮直接相连的绳子股数即为承担重物的绳子股数。
4．滑轮组的组装
奇动偶定法：
在组装滑轮组的过程中，如果承担重物绳子的股数为奇数，则绳子的固定端在动滑轮上，如果承重绳子的股数为偶数，则绳子的固定端在定滑轮上，可简记为“奇动偶定”。
确定了绳子固定端的位置后，再按从内到外的顺序沿滑轮缠绕。
[提醒要点]使用机械有的可以省力，有的可以省距离，但使用任何机械都不能省功。
承担总量包括物体的重，动滑轮的重，以及绳子与滑轮间的摩擦力等。
例1：
利用滑轮将重物提升，若不计滑轮重量及摩擦，以下最省力的方法是（ ）
【解析】由题图可看出，在不计滑轮重量及摩擦时，用滑轮提升同一个重物，A选项中一个动滑轮省一半的力，即F＝
G；B选项中一个动滑轮一个定滑轮，两股绳子承担重物，省一半的力，即F＝
G；C选项中一个定滑轮，不省力但可以改变力的方向，F＝G；D选项中一个动滑轮一个定滑轮，三股绳子承担重物，F＝
G，最省力。
例2：
杭州市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。
施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重（如图所示）。
若工人在5s内将泥桶匀速提高2m。
求：
（1）工人使用滑轮组时做的有用功为________J。
（2）工人拉绳子的力为________N；拉力的功率为________W。
三、易错易混淆点——对力臂的认识不准确
例：
如图所示的杠杆中，动力的力臂用L表示，图中所画力臂正确的是（ ）
【解析】画力臂时必须注意力臂是“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”。
四、综合突破：
例：
如图所示是一种起重机的简图，用它把质量为4×102kg，底面积为0.5m2的货物G匀速提起（g＝10N/kg）。
求：
（1）起吊前，当货物静止在水平地面上时，它对地面的压强是多少？
（2）若把货物匀速提起12m，用了40s，则货物上升的速度是多少？
（3）起重机对货物做功的功率是多少？
（4）若OA＝12m，OB＝4m，起重机本身重力不计，吊起货物时为使起重机不翻倒，其右边至少要配质量m0为多少千克的物体？
[点拨]在水平面上时重力和压力大小相等，根据物体质量应先求出重力，再根据压强公式计算对地面的压强。
速度等于距离除以时间。
求功率应先求出所做功再求功率，杠杆的平衡条件是：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
[点评]本题主要考查重力、压力、速度、压强、功、功率和杠杆的平衡条件等知识，涉及6个公式的基本应用，综合性强，知识覆盖面广。
每个小题都具有独立性，即小题间计算结果没有连带作用，这样命题可以大大提高得分率。
变式题[2010·杭州]如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。
某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。
则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是_______J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是______J。
五、中考题举例
1．（2012·湖州）如图所示这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间。
图钉作为杠杆，其支点是（ ）
A．A点 B．B点 C．C点．D点
2．（2011·义乌）如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。
则（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的动力臂长
C．F甲＞F乙，因为乙方法的阻力臂短
D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍.
3．（2011·台州）下列杠杆中属于费力杠杆的是（ ）
4．（2010·舟山）如图所示为一种树木扶正器。
将扶正器的B端放在地面上，通过收紧带与树根部C保持一定距离。
A端固定在树干上，利用液压装置产生一个推动树干的力，那么，在扶正到如图位置时，树干A点（ ）
A．受到沿BA方向的推力.B．受到垂直于AB方向的推力
C．所受推力的力臂为ABD．所受推力的力臂为BC
5．（2012·嘉兴）如图所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是。
若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2和F3方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是。
6．（2011·宁波）2011年5月15日，在国际田联钻石联赛上海站男子110m栏比赛中，刘翔首次采用七步上栏技术，并以13.07s获得冠军，创造了该项目今年世界最好成绩！
（1）在这次比赛中，刘翔跑完110m的平均速度是m/s；（保留两位小数）
（2）若体重为87kg的刘翔在跨栏时重心上升了0.32m，则他每跨过一个栏需要克服重力做功J。
（g取10N/kg）
7．（2011·嘉兴）在科学研究中，实验设计的严密性和操作的规范性都是确保获得正确结论的前提。
如图所示，在“研究杠杆平衡条件”的实验中，每个钩码重为0.5N，弹簧测力计拉着杠杆并使之在水平位置平衡。
读数并计算后发现结果与杠杆平衡条件不符。
该实验操作的不规范之处是。
8．（2012·宁波）如图所示，用简单机械使重力都为150牛的物体处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，已知OB＝2OA。
（1）F1、F2、F3从大到小的顺序为________；
（2）求图乙中F2的大小；
（3）利用图丙的机械，小科把此物体匀速提高2m，用时10s，求拉力F3的功率。
9．（2010·杭州）如图，长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动，平板与水平地面的夹角为30°，在板上站两个小孩。
已知20千克的甲小孩位于板的中点，30千克的乙小孩位于板的左端。
现两个小孩均以0.1米/秒的速度同时向右慢慢移动，秒时间后平板开始转动；乙同学在这一过程中克服自身重力做功的功率为瓦。
（g＝10牛/千克）
10.（2012·舟山）如图是在舟山最后安装、调试后的“海洋石油981”钻井平台，远远望去，该钻井平台的四个立柱“踩”着两个船体，处于半潜状态。
（1）5月9日，“海洋石油981”钻井平台在南海荔湾6—1区域成功钻探，该地点位于舟山东南约1728千米的海面。
如果在两艘船的拖拽下，以2米/秒的速度移动，则从舟山到达钻探地至少需连续航行多少小时？
（2）钻井平台工作时，如果要将1立方米的石油从深1500米的海底抽到海面，为克服其重力需要做多少功？
（ρ石油＝0.8×103千克/米3，g＝10牛/千克）
六、模拟预测
1．如图所示，邻居大叔正吃力地把一重物送往高台，小翔看见后急忙前去帮忙，他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果轻松地把重物推到了高台上。
关于这两种方法，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙的功率是一样的B．大叔克服重力做功较多
C．两人做同样多的有用功.D．小翔做功的功率要大些
2．用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是（ ）
A．F甲>F乙.B．F甲C．F甲＝F乙D．条件不足，无法判断
3．一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（ ）
A．W14．如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。
若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是（ ）
A．变小 B．变大. C．不变 D．无法确定
5．如图所示，小丽在做“研究杠杆平衡条件”的实验，使杠杆在水平位置平衡。
如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码，则杠杆（ ）
A．仍然平衡 B．不平衡，左端下降.
C．不平衡，右端下降D．无法确定
6．下列测量工具没有利用杠杆原理的是（ ）
7．如图所示，用20N的拉力F通过滑轮组将40N的重物在2s内匀速提升1m，在此过程中，拉力做功为J，拉力的功率是W。
七、练习
一、选择题
1．（2012·金华）杠杆在生产生活中普遍使用。
下列工具在使用过程中，属于省力杠杆的是（ ）
2．（2012·台州）某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知（ ）
A．A是动滑轮
B．B是定滑轮
C．如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升.
D．电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等
3．（2011·宁波）下列所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是（ ）
4．（2011·台州）如图所示是小明玩手指顶杆游戏时的情景，杆没有倾倒是由于（ ）
A．手指对杆没有做功B．杆所受重力与支持力是一对平衡力.
C．指尖受杆挤压发生形变D．杆与手指间力的作用是相互的
5．（2011·杭州）小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃。
他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。
比赛结果应是（ ）
A．小李把小胖拉起B．小胖把小李拉起.
C．两个都拉不起D．两个都拉起
6．（2011·温州）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（ ）
A．甲B．乙C．丙D．丁.
7.如图所示，小枫骑变速自行车上坡时，要想省力，后轴的齿轮应该换用较大还是较小的？
原因是什么？
下列对这两个问题回答正确的是（ ）
A．较大的，增大动力臂B．较大的，减小阻力臂
C．较小的，增大动力臂D．较小的，减小阻力臂.
8．衣服夹是一种常用物品，如图给出了用手捏开和夹住物品时的两种情况。
下列说法中正确的是（ ）
A．当用手将其捏开时，它是费力杠杆
B．当用其夹住物品时，它是费力杠杆.
C．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力杠杆
D．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力杠杆
9．如图所示，在水平拉力F的作用下，使物体沿水平面做匀速直线运动，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，已知物体与地面间的摩擦力为5N，物体运动的速度为2m/s，则拉力做功的功率大小为（ ）
A．5WB．10W.C．15WD．20W
10．（2012·绍兴）A、B是两个粗糙程度不同的物体，弹簧测力计分别以如图甲、乙、丙三种方式，拉动物体在同一水平长木板上匀速直线运动，5s通过50cm，F1＝5N，F2＝8N。
下面是几位同学对丙图运动时状况的分析：
①A物体受到两个力
②弹簧测力计的拉力做功6.5J
③长木板对B物体的支持力和B物体所受重力是一对平衡力
④丙图弹簧测力计做功的功率大于乙图弹簧测力计做功的功率
⑤B物体在水平方向只受二个力
其中正确的是（ ）
A．①④⑤.B．②③④
C．①③⑤D．①②⑤
二、简答题
1．（2011·衢州）如图所示为钓鱼竿的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，请完成下列问题：
（1）在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；
（2）钓鱼竿属于________杠杆（填“省力”“费力”或“等臂”）。
2．（2011·金华）我们身边处处有科学。
如图所示，甲图中的餐具夹是杠杆；乙图是一种浴室防滑垫反面的示意图，其表面有许多小吸盘，这些小吸盘是利用产生较大压力使垫紧贴在地面上，从而达到防滑效果。
3．（2012·衢州）滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械。
甲同学用定滑轮进行了如图所示的三个实验。
（1）甲同学研究的问题是。
（2）研究该问题时，弹簧测力计的操作方法可以是（填序号）。
①拉着重物保持静止②匀速向下拉动重物③随意拉动重物
4．如图所示是列车上常用的手推车，车内货物均匀摆放。
车前行时需经过障碍物。
当车的前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，若手推车和货物总重200N，动力臂和阻力臂之比为2∶3，则服务员作用在扶把上的动力为N。
当后轮遇到障碍物A时，售货员竖直向上提扶把，这时支点是（填“A”“B”或“C”点），这种情况下，手推车可以视为杠杆（填“省力”或“费力”）。
5.（2012·杭州市第二中学调研）用如图所示的滑轮组匀速提升重为200N的物体，人对绳的拉力为125N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为。
如果人的体重为600N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为N。
6．（2011·杭州）如图所示，小王用两个相同的滑轮组（摩擦不计），分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中G1＞G2，则所用的拉力F1F2（填“＞”“＜”或“＝”），其机械效率η1η2。
（填“＞”“＜”或“＝”）
三、实验探究题
1．（2011·绍兴）学校新近买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱。
实验员需要把这批实验器材搬运到15米高的实验室。
（1）该实验员在搬运中，对实验器材总共做功焦；
（2）假设他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为秒（计算结果精确到0.1）。
搬运质量m/kg
10
20
30
时间t/s
40
60
70
2．（2011·绍兴）如图是小敏自制的一个电磁跷跷板。
小狗、小猫模型站在一个可绕光滑转轴的轻质杆上。
它的工作过程是：
当处于如图位置时，两触点接触，使电磁铁产生磁性，吸引衔铁，小猫端下降，两触点断开，电磁铁失去磁性，在小狗重力的作用下，小狗端下降，反复上述过程。
（1）如果小猫、小狗站立点离转轴的距离分别为7厘米和5厘米，小猫模型的质量为100克，则该跷跷板要能正常工作，小狗模型的重力应略大于牛；
（2）如该跷跷板电路连接正确、两触点接触良好，但不能正常工作，可以改进的方法是（只要写出一点即可）。
3．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调节，使杠杆在位置平衡。
（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。
（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：
。
四、分析计算题
1．（2012·湖州）校车安全不容忽视，德清县投入2000多万元购入一批“美式长鼻子”校车专门用来接送学生，如图所示。
（1）该车安装了尾气净化装置，能把氮氧化物转化为氮气和氧气。
这一净化过程属于变化。
（2）每个座位上都装有安全带，可以防止刹车时人由于具有，继续向前运动撞到前排座位而受伤。
（3）若接送过程中整车质量达到1×104千克，汽车以一定速度行驶时受到的阻力为总重力的0.01倍，按此速度行驶1000米，发动机克服阻力做功多少焦耳？
2．（2010·义乌）某科学兴趣小组利用硬棒（质量可忽略不计）、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。
如图33－13所示，在C处挂一待测物体B，当重为8牛的物体A挂在D处时，硬棒在水平位置平衡，用刻度尺测得OC为6厘米，OD为18厘米。
（1）此时物体B的重力是多少牛？
（2）保持O点位置和物体A的重力不变，在C处挂上不同重力的物体，移动物体A的位置，使硬棒在水平位置平衡，分别在OE上标出相应的重力值所对应的刻度，就制成了一根能直接读出待测物体重力的杠杆。
问该杠杆的刻度是否均匀？
请说明理由。
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