初中物理力和机械实验题

探究杠杆的平衡条件：

如图所示，是小鹰和小华同学用于探究杠杆平衡条件的实验装置。

（1）实验前，小鹰和小华同学发现实验装置如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，他们应将左端的螺母向左调或将右端的螺母向

　　调。

（2）实验中，两位同学在杠杆的左右两侧加挂钩码，如图乙所示，如果两人决定只改变左侧钩码的位置，则向　　移动，才能使杠杆在水平位置重新平衡，改变钩码的个数及位置，并进行多次实验。

（3）实验后，两位同学将所得的数据分析处理，最终得到杠杆的平衡条件为　　。

天平的工作原理是　　，如图所示，此时指针静止在　　（填天平的结构名称）的中线左侧，接下来的操作是　　，使天平水平平衡。

亲爱的同学，你会正确使用下列仪器吗？

（1）如图1所示，圆筒测力计使用前要校零，看清量程和　　。使用中，测得桶重为 $G$，则该桶水重为　　 $G$；

（2）如图2所示，是小梅同学做完实验后的场景。请你帮助她完成实验器材的整理：

第一步，用镊子将砝码从托盘上取下，　　，并将小石块从托盘上取下，放在桌面上；

第二步，　　。

第三步，　　。

第四步，将天平放回包装盒。

（3）如图3所示，是一种家庭常用的温度计，又称寒暑表，它是根据　　的规律制成的，其测量范围是　　。

在测量滑动摩擦力的实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动。弹簧测力计的示如图所示，根据　　的知识，可知木块受到的滑动摩擦力是　　 $N$；如果在木块上再放一个砝码，则木块在木板上运动时受到的滑动摩擦力将　　。

某实验小组认为滑动摩擦力的大小可能与接触面积和压力的大小有关。为了检验猜想是否正确，他们用同一套器材做了如图所示的三次实验：

①用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_1$。

②改变木块与木板的接触面积，重做上述实验，弹簧测力计的示数为 $F_2$。

③在木块上加放砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_3$。

发现： $F_1=F_2<F_3$。

（1）比较　    　（填实验序号）两次实验可以初步验证滑动摩擦力的大小与压力的关系。

（2）实验结果初步表明，滑动摩擦力的大小与压力有关，与接触面积　      　。

（3）实验中，如果弹簧测力计的示数不稳定，可能的原因是　       　（填选项序号）。

$A$．木板过长

$B$．木块运动速度太大

$C$．弹簧测力计的分度值太大

$D$．木板的粗糙程度不均匀。

（1）如图是土木工程师拔钉子使用的羊角锤，沿 $\mathit{DA}$、 $\mathit{DB}$、 $\mathit{DC}$三个方向的力使钉子拔出木板。请从这三个方向中选择作用力最小的一个方向，在虚线上画出 $D$点的受力示意图。

（2）某同学用天平、量筒和烧杯测量某种液体的密度。

①如图甲所示，在调节天平横梁平衡时，将游码拨到标尺的零刻度线上，发现指针指在分度盘中线左侧，应将平衡螺母向　      　调节。

②用调好的天平测量质量时，若该同学的操作情景如图乙所示，则使用天平中的错误之处是　                。

③正确使用天平测出空烧杯的质量为 $32.2g$，用量筒量出 $30\mathit{mL}$该液体全部倒入烧杯中，并用天平测量其总质量，天平平衡后，盘中砝码和游码在标尺上的位置如图丙所示，则烧杯和液体的总质量为　      　 $g$；该液体的密度为　      　 $g/c{m}^3$．用这种方法测出的液体密度值比真实值　    　。

某实验小组为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，设计了如图甲所示的实验方案，实验操作如下：

①用弹簧测力计测出滑块的重力，滑块和钩码的总重记作 $G$；

②将放有钩码的滑块放到平板小车的水平接触面上，通过水平细线和弹簧测力计相连，向左拉动平板小车，待弹簧测力计示数稳定后读出示数 $F$；

③多次改变滑块上的钩码的个数并重复步骤②，记录相应的数据如下表所示；

④仅更换表面不同的平板小车，重复上述实验步骤。

接触面	钩码个数	滑块和钩码总重量 $G/N$	弹簧测力计示数 $F/N$
接触面一	1	1.5	0.6
	2	2.0	0.8
	3	2.5	1.0
接触面二	1	1.5	0.9
	2	2.0	1.2
	3	2.5	1.5

（1）此实验是根据　       　原理测出了滑动摩擦力的大小。

（2）根据表中的数据在图乙中画出该滑块分别在两个接触面上受到的滑动摩擦力 $f$与对应压力 $F_N$关系的图象。

（3）由图象可知，滑块对接触面的压力变大，滑块受到的滑动摩擦力将　     　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；接触面　　       （选填“一”或“二”）的表面更粗糙。

（4）此实验中是否必须匀速拉动小车？　        　（选填“是”或“否”）

如图是小宇“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。

（1）实验中，小宇用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动物块，根据　       　，可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计对物块的拉力。

（2）比较甲、乙两图，可以得出的结论是　       　

（3）乙、丙两图中铁块和木块叠放在一起的目的是　      　相同，比较乙、丙两图可得滑动摩擦力大小还与接触面的粗糙程度有关。

某同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块（不吸水）的密度。

（1）在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越　      　。

（2）如图甲所示，木块所受的重力为　     　 $N$。

（3）如图乙所示，将滑轮的轴固定在吸盘的挂钧上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在　 　的作用下被紧紧压在烧杯底部。如图丙所示，在烧杯中倒入适量的水，用细线将木块栓住，通过弹簧测力计将木块全部拉入水中，此时弹簧测力计示数为 $0.4N$，如果不计摩擦和细线重，木块受到的浮力为　    　 $N$，木块的密度为　　   $\mathit{kg}/m^3$． $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（4）如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体，重复上述实验，此时弹簧测力计示数为 $0.2N$，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中，所用的器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母，使杠杆水平平衡；实验中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量　　。

（2）实验过程中，将钩码悬挂于图中 $A$点，保持阻力、阻力臂不变，在支点 $O$右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力），使杠杆水平平衡，测出每一组动力臂 $L_1$和对应的动力 $F_1$，并记录在表中。请根据表中数据，在坐标系中绘制出 $L_1$与 $F_1$的图象，根据图象中实验数据可知，当 $L_1$为 $0.6m$时， $F_1$为　　 $N$。

次数	动力 $F_1/N$	动力臂 $L_1/m$
1	0.75	0.40
2	1.0	0.30
3	1.5	0.20
4	2.00	0.15
5	3.0	0.10

（3）实验中小明发现，保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，弹簧测力计的拉力会变大，原因是　　。

在不打破鸡蛋的前提下，如何有效判断自然状态下保存的未知产出日期的鸡蛋新鲜度？小科进行了探究。

【查阅资料】

刚产出的鸡蛋密度相近，冷却后里面内容物收缩，会在蛋的一端形成气室。一般的鸡蛋一端大（称为钝端）、一端小（称为尖端）。蛋壳主要成分是碳酸钙，其表面有很多微小气孔，以便于蛋内外的气体交换，同时蛋内水分可通过气孔排出。

【实验过程】

任选自然状态下保存的、大小相近的同一批适龄健康的母鸡于不同日期产出的鸡蛋20枚，将它们轻放在水中，观察静止后状态。

【实验现象】

（1）4枚鸡蛋漂浮在水面上，其余16枚鸡蛋沉于水底。

（2）沉于水底鸡蛋的钝端与尖端的连线与水平底面之间有一个夹角，记为 $\theta$．16枚鸡蛋的大小不一，但尖端基本上比钝端更靠近底面，如图所示是其中3枚鸡蛋在水中静止时的状态。

【思考与分析】

鸡蛋的新鲜度会影响它的气室大小、密度大小和 $\theta$大小。

（1）从实验现象可知：鸡蛋的气室位置在鸡蛋的　　（填“钝端”或“尖端” $)$附近。

（2） $\theta$大小与气室占整个鸡蛋的体积比有关，图中3枚鸡蛋气室占整个鸡蛋的体积比从高到低排序为　　。由此可以从 $\theta$大小初步判断鸡蛋的新鲜度。

（3）自然状态下，随着鸡蛋存放时间变长，鸡蛋的　　会变小，从而使鸡蛋的密度变小。可以判断，实验中漂浮在水面上的鸡蛋存放时间较久。

力能使物体的运动状态发生改变，运动状态的改变包括运动速度的改变和运动方向的改变。某科学兴趣小组为探究物体运动速度改变的快慢（单位时间内运动速度的改变量）与物体受力大小的关系，在创新实验室做了如下的实验：

如图甲所示，水平桌面上固定了一个导轨。导轨上的小车用细绳跨过定滑轮（摩擦不计）与重物相连，小车上固定一个宽为 $d=1$厘米的挡光片。在导轨上 $A$、 $B$两个位置各固定一个光电门。光电门如图乙所示。光电门内有一束光从 $N$射向 $M$、 $M$处装有光传感器，当有物体经过 $\mathit{NM}$之间把光挡住时，传感器能记录光被挡住的时间 $t$，这样就可求得挡光片经过光电门时的速度 $v_A$以和 $v_B$．两个光电门配合使用还能测出挡光片从 $A$运动到 $B$的时间 $t_{\mathit{AB}}$。

实验步骤：

①保持重物 $P$质量不变，让小车从 $\mathit{OA}$间任意点释放，分别测出挡光片经过 $A$、 $B$两位置的挡光时间 $t_A$和 $t_B$，以及挡光片从 $A$运动到 $B$的时间 $t_{\mathit{AB}}$，计算出单位时间运动速度的改变量（用 $a_1$表示），即 $a_1=\frac{v_B-v_A}{t_{\mathit{AB}}}$．重复实验。 $a_1$近似相等。

②增大重物质量且保持不变，让小车从 $\mathit{OA}$间任意点释放，按照①的操作，计算出单位时间运动速度的改变量（用 $a_2$表示）。重复实验。 $a_2$近似相等，且 $a_2>a_1$。

（1）在实验①时，某次挡光片经过 $A$位置的挡光时间 $t_A$为0.025秒，则挡光片穿过光束的速度 $v_A$为 　。

（2）该实验中为什么用重物 $P$来提供拉力？　　。

（3）由实验可得出的结论是　　。

（4）上述结论可以解释汽车在行驶过程中　　的现象。

$A$．制动力（阻力）越大，汽车越容易停下来

$B$．质量越大，汽车越难停下来

$C$．速度越大，汽车越难停下来

杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至 $O$点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度。当秤盘上放一个质量为 $2\mathit{kg}$的物体时，秤砣移到 $B$处，恰好能使杆秤水平平衡，测得 $\mathit{OA}=5\mathit{cm}$， $\mathit{OB}=10\mathit{cm}$。

（1）计算秤砣的质量。

（2）小金在 $B$处标的刻度应为　　 $\mathit{kg}$．若图中 $\mathit{OC}=2\mathit{OB}$，则 $C$处的刻度应为　　 $\mathit{kg}$。

（3）当秤盘上放一个质量为 $2\mathit{kg}$的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，其读数　　（选填“ $<$”或“ $>$” $)2\mathit{kg}$，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。

如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”和“流体压强与流速关系演示仪”。

（1）如图甲（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）， $O$为支点， $\mathit{OA}=\mathit{OD}=3\mathit{OB}=0.6$米， $\mathit{CD}=0.2$米。在做背景的白纸上作有以 $O$为圆心半径为0.2米的圆。在 $A$点挂5牛顿的重物 $G$，要使杠杆水平平衡，则作用在 $B$点竖直向下的力 $F_B$应为　　牛，撤去 $F_B$后，按图示方向分别施加 $F_C$、 $F_D$两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则 $F_C$、 $F_D$大小关系为　　。

（2）如图乙，在注射器 $A$、 $B$处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管（连接处密封），并 在管上分别系一个未充气的同规格气球（连接处不漏气）。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可观察到 $A$、 $B$两孔处气球的鼓起情况是　　（填序号）。

① $A$孔处气球大 ② $B$孔处气球大 ③两个气球一样大

小明用弹簧测力计、粗糙程度均匀的水平桌面、砝码和木块等实验器材来探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。

（1）小明用图甲所示的实验装置进行实验，要想知道滑动摩擦力的大小，应该使木块在水平桌面上做　　运动。此时滑动摩擦力大小为　　 $N$。

（2）分析本实验误差产生的原因，请写出其中1条：　　。

（3）根据图乙给出的数据点画出 $f{F}_{压}$关系图像。依据 $f{F}_{压}$关系图像，思考当 $F_{压}=6N$时如何确定滑动摩擦力的 $f$大小，在图乙中纵坐标轴上用字母 $A$标记 $f$大小的位置并留下作图痕迹。

（4）自行车刹车时，捏手刹用的力越大，车子停的越快的原因是　　。