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例3 分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是()
答案
A
解析
【分析】
要判断哪个装置最省力，需先明确定滑轮、动滑轮及滑轮组的省力特点：不计滑轮重、绳重和摩擦时，定滑轮不省力；动滑轮的省力情况取决于拉力作用点，若拉力作用在轴上则费力；滑轮组的拉力大小由承担物重的绳子段数$n$决定，拉力$F=\frac{G}{n}$。接下来逐个分析每个装置的拉力大小，再比较大小即可得出最省力的装置。
【解析】
不计滑轮重、绳重和摩擦，设重物重力为$G$：
图A：滑轮组中承担物重的绳子段数$n=3$，则拉力$F_1=\frac{G}{3}$；
图B：滑轮组中承担物重的绳子段数$n=2$，则拉力$F_2=\frac{G}{2}$；
图C：定滑轮不省力，拉力$F_3=G$；
图D：动滑轮的拉力作用在轴上，此时拉力$F_4=2G$，属于费力情况。
比较拉力大小：$\frac{G}{3} ＜ \frac{G}{2} ＜ G ＜ 2G$，因此图A的装置最省力。
【答案】
A
【知识点】
滑轮省力规律
【点评】
本题重点考查不同滑轮及滑轮组的省力特性，关键是准确判断滑轮组承担物重的绳子段数，同时要注意动滑轮的特殊使用情况（拉力作用在轴上时费力），避免误判选项D。
【难度系数】
0.7
要判断哪个装置最省力，需先明确定滑轮、动滑轮及滑轮组的省力特点：不计滑轮重、绳重和摩擦时，定滑轮不省力；动滑轮的省力情况取决于拉力作用点，若拉力作用在轴上则费力；滑轮组的拉力大小由承担物重的绳子段数$n$决定，拉力$F=\frac{G}{n}$。接下来逐个分析每个装置的拉力大小，再比较大小即可得出最省力的装置。
【解析】
不计滑轮重、绳重和摩擦，设重物重力为$G$：
图A：滑轮组中承担物重的绳子段数$n=3$，则拉力$F_1=\frac{G}{3}$；
图B：滑轮组中承担物重的绳子段数$n=2$，则拉力$F_2=\frac{G}{2}$；
图C：定滑轮不省力，拉力$F_3=G$；
图D：动滑轮的拉力作用在轴上，此时拉力$F_4=2G$，属于费力情况。
比较拉力大小：$\frac{G}{3} ＜ \frac{G}{2} ＜ G ＜ 2G$，因此图A的装置最省力。
【答案】
A
【知识点】
滑轮省力规律
【点评】
本题重点考查不同滑轮及滑轮组的省力特性，关键是准确判断滑轮组承担物重的绳子段数，同时要注意动滑轮的特殊使用情况（拉力作用在轴上时费力），避免误判选项D。
【难度系数】
0.7
例4 图甲中的辘轳由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。提水时，辘轳可视为杠杆，支点是图乙中的点。某种水龙头开关如图丙所示，为了更省力，应选用开关(选填“①”或“②”)。
答案
省力
B
①
B
①
解析
【分析】
首先回忆杠杆的分类：动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。对于辘轳，它的转动轴是支点，即图乙的B点；动力作用在大轮，动力臂是大轮半径，阻力作用在小轮，阻力臂是小轮半径，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。对于水龙头开关，它属于轮轴（杠杆的变形），要更省力需要增大动力臂，轮越大动力臂越长，所以选轮更大的①。
【解析】
1. 分析辘轳的杠杆类型：辘轳的支点是共同转动轴，即图乙中的B点。使用时，动力作用在大轮上，动力臂为大轮的半径，阻力作用在小轮上，阻力臂为小轮的半径，由于动力臂大于阻力臂，因此辘轳可视为省力杠杆。
2. 分析水龙头开关：水龙头开关是轮轴，实质是杠杆，根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力。开关①的轮比②大，动力臂更长，所以为了更省力应选用开关①。
【答案】
省力；B；①
【知识点】
杠杆的分类；轮轴的应用
【点评】
本题结合生活中的辘轳、水龙头实例，考查杠杆（轮轴）的省力原理，需要明确动力臂与阻力臂的大小关系对省力情况的影响，将物理知识与生活实际结合。
【难度系数】
0.7
首先回忆杠杆的分类：动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。对于辘轳，它的转动轴是支点，即图乙的B点；动力作用在大轮，动力臂是大轮半径，阻力作用在小轮，阻力臂是小轮半径，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。对于水龙头开关，它属于轮轴（杠杆的变形），要更省力需要增大动力臂，轮越大动力臂越长，所以选轮更大的①。
【解析】
1. 分析辘轳的杠杆类型：辘轳的支点是共同转动轴，即图乙中的B点。使用时，动力作用在大轮上，动力臂为大轮的半径，阻力作用在小轮上，阻力臂为小轮的半径，由于动力臂大于阻力臂，因此辘轳可视为省力杠杆。
2. 分析水龙头开关：水龙头开关是轮轴，实质是杠杆，根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力。开关①的轮比②大，动力臂更长，所以为了更省力应选用开关①。
【答案】
省力；B；①
【知识点】
杠杆的分类；轮轴的应用
【点评】
本题结合生活中的辘轳、水龙头实例，考查杠杆（轮轴）的省力原理，需要明确动力臂与阻力臂的大小关系对省力情况的影响，将物理知识与生活实际结合。
【难度系数】
0.7
1. (内江中考)如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，忽略绳重及
摩擦。若弹簧测力计的示数分别为 $ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $ 和 $ F_4 $，则它们的大小关系为()
A. $ F_1 ＞ F_2 $
B. $ F_3 ＞ F_4 $
C. $ F_1 ＜ F_4 $
D. $ F_1 = F_2 = F_3 = F_4 $
摩擦。若弹簧测力计的示数分别为 $ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $ 和 $ F_4 $，则它们的大小关系为()
A. $ F_1 ＞ F_2 $
B. $ F_3 ＞ F_4 $
C. $ F_1 ＜ F_4 $
D. $ F_1 = F_2 = F_3 = F_4 $
答案
D
解析
【分析】
首先明确定滑轮的实质是等臂杠杆，支点在定滑轮的轴上。我们需要分析每个拉力的力臂：无论拉力方向如何改变，动力臂始终等于定滑轮的半径，阻力是物体的重力，阻力臂也等于定滑轮的半径。根据杠杆平衡条件，动力大小等于阻力大小，也就是物体的重力。所以不管沿哪个方向拉，拉力大小都相等，由此判断四个力的关系。
【解析】
定滑轮的实质是等臂杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$：
1. 这里阻力为物体的重力$G$，阻力臂$L_2$等于定滑轮的半径；
2. 无论拉力方向是$F_1$、$F_2$、$F_3$还是$F_4$，动力臂$L_1$都等于定滑轮的半径；
3. 忽略绳重及摩擦，匀速拉起物体时，由$F× L_1 = G× L_2$，且$L_1=L_2$，可得$F=G$，因此$F_1 = F_2 = F_3 = F_4$。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点
【点评】
本题考查定滑轮的工作特性，核心是理解定滑轮作为等臂杠杆，不省力也不费力，仅能改变力的方向，拉力大小与施力方向无关。
【难度系数】
0.8
首先明确定滑轮的实质是等臂杠杆，支点在定滑轮的轴上。我们需要分析每个拉力的力臂：无论拉力方向如何改变，动力臂始终等于定滑轮的半径，阻力是物体的重力，阻力臂也等于定滑轮的半径。根据杠杆平衡条件，动力大小等于阻力大小，也就是物体的重力。所以不管沿哪个方向拉，拉力大小都相等，由此判断四个力的关系。
【解析】
定滑轮的实质是等臂杠杆，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$：
1. 这里阻力为物体的重力$G$，阻力臂$L_2$等于定滑轮的半径；
2. 无论拉力方向是$F_1$、$F_2$、$F_3$还是$F_4$，动力臂$L_1$都等于定滑轮的半径；
3. 忽略绳重及摩擦，匀速拉起物体时，由$F× L_1 = G× L_2$，且$L_1=L_2$，可得$F=G$，因此$F_1 = F_2 = F_3 = F_4$。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点
【点评】
本题考查定滑轮的工作特性，核心是理解定滑轮作为等臂杠杆，不省力也不费力，仅能改变力的方向，拉力大小与施力方向无关。
【难度系数】
0.8
