初中物理力和机械实验题

实验探究：探究杠杆的平衡条件

数据	如图甲，利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂，测得数据如下表： 次数 动力 $F_1/N$ 动力臂 $L_1/\mathit{cm}$ 阻力 $F_2/N$ 阻力臂 $L_2/\mathit{cm}$ 1 1.0 10 2.0 5 2 1.5 5 0.5 15 3 2.0 15 1.5 20
结论 作图	①杠杆的平衡条件是　　。 ②实验进行3次的目的是　　（只有1个选项正确，填写对应字母）。 $a$．取平均值减小误差 $b$．使每组数据更准确 $c$．归纳出物理规律 ③如图乙，若用弹簧测力计的拉力作动力，进行实验，请画出其动力臂。

如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，实验所用的长木板，一面比较光滑，另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验，得出数据如下表所示：

实验序号	长木板表面	木板放置方式	拉动木块的个数	弹簧测力计实数 $/N$
①	较粗糙	平放	1	1.5
②	较粗糙	平放	2	3.0
③	较光滑	平放	2	1.6
④	较光滑	竖放	2	1.6

（1）实验时，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，根据　　的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。

（2）由实验序号　　可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关。

（3）由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的　　有关。

（4）同学们在老师的指导下对实验装置进行改进，用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中　　（选填“一定”或“不一定” $)$要匀速拉动长木板。

（5）根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法：　　。

小宇用如图甲所示的装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，小华记录的部分实验数据如下表：

序号	木块放置情况	接触面情况	接触面所受压力 $F_{压}/N$	弹簧测力计示数 $F_{拉}/N$
1	平放	木板	4	1.2
2	平放	木板	6	1.8
3	平放	木板	8	2.4
4	平放	棉布	6	2.4
5	平放	毛巾	6	2.8

（1）在实验操作中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，这样做的目的是　　；

（2）分析序号为1、2、3的三组实验数据可得：滑动摩擦力 $f$的大小与接触面所受压力 $F_{压}$大小的关系式是　　；

（3）通过分析序号为　　的三组实验数据可得：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；

（4）某次实验中拉动木块由静止到匀速直线运动的过程中，弹簧测力计对木块的拉力 $F$随时间 $t$的变化图像如图乙所示，其中 $0-3s$木块处于静止状态，分析图像可知：要使木块由静止开始运动，至少要用　　 $N$的水平拉力拉木块；如果实验时木块受的拉力是 $1.8N$，下列对木块所处状态的判断，正确的是　　；

$A$．始终静止                    $B$．始终做匀速直线运动

$C$．静止或匀速直线运动          $D$．条件不足，无法判断

（5）实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，可能的原因是　　。

小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有，刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的 $0.5N$重的钩码若干个。

（1）如图 $A$所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向　　（选填“左”或”右” $)$调节，直到杠杆在　　位置平衡，目的是便于测量　　，支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆　　对平衡的影响。

（2）小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图 $B$所示，他们记录的数据为动力 $F_1=1.5N$，动力臂 $L_1=0.1m$，阻力 $F_2=1N$，则阻力臂 $L_2=$　　 $m$。

（3）甲同学测出了一组数据后就得出了“动力 $\times$动力臂 $=$阻力 $\times$阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是　　。

（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力 $\times$支点到动力作用点的距离 $=$阻力 $\times$支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图 $C$的实验，此实验　　（选填“能”或”不能” $)$说明该结论是错误的，图 $C$实验中，已知杠杆上每个小格长度为 $5\mathit{cm}$，每个钩码重 $0.5N$，当弹簧测力计在 $A$点斜向上拉（与水平方向成 $30°$角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力 $\times$动力臂　　（选填“等于”或“不等于” $)$阻力 $\times$阻力臂。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。

（1）甲实验中木块受到的摩擦力为　　 $N$，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将　　（填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（2）比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（3）比较甲、丙两次实验数据，　　（填“能”或“不能” $)$得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是　　。

（4）小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$。

$A$．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

$B$．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

下面是岳岳探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。

（1）如图甲所示，将一个木块放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向　　拉动，根据　　原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为　　 $N$。

（2）如图乙所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作，比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与　　的关系。

（3）为了操作方便，岳岳对实验进行了如图丙所示的改进，将弹簧测力计固定，拉动木块下的毛巾，木块相对地面保持静止，这样改进后　　（填“需要”或“不需要” $)$匀速拉动毛巾。比较甲、丙两图可得出：压力相同时，　　滑动摩擦力越大。

在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为 $50g$。

（1）实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡。若向右调节杠杆两端的　　时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆　　（选填“左”或“右” $)$端偏低；

（2）如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂　　个钩码（图中右侧钩码未画出）的时候，杠杆在水平位置平衡。此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点 $O$的方向移动1个格，则杠杆　　（选填“左”或“右” $)$端将下降；

（3）如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力 $F$作用时，杠杆在水平位置平衡。若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力 $F$的力臂将　　，拉力 $F$的大小将　　（两空都选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。

（1）甲实验中木块受到的摩擦力为　　 $N$，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将　　（填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（2）比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（3）比较甲、丙两次实验数据，　　（填“能”或“不能” $)$得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是　　。

（4）小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$。

$A$．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

$B$．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

小明利用图甲所示装置，探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。

（1）实验时，小明将木块放在水平木板上，弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块做　        　运动。实验时，小明记录的部分数据如下表所示。

序号	木块放置情况	接触面情况	压力 $/N$	弹簧测力计示数 $/N$
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	棉布	6	1.8
5	平放	毛巾	6	3.0

（2）分析序号　        　三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关，滑动摩擦力 $f$与接触面所受压力 $F$的关系是　         　。

（3）小明在另一次实验中，由静止拉动木块直到木块匀速滑动的过程中得到拉力 $F$随时间 $t$变化的关系，如图乙所示，其中 $0~4s$木块处于静止状态。分析图象可知，小明用 $2.1N$的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力为　      　 $N$；若使木块由静止开始运动，至少要用　   　 $N$的水平力拉木块；若水平拉力为 $3N$，木块所受的摩擦力为　    　 $N$。

如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。

（1）如图甲，物体重　 $N$；

（2）如图乙，把物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为 $3.2N$，物体受浮力的大小为　　 $N$；

（3）分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得：物体受浮力的大小与　　有关；

（4）若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关，应选择图中　　（填字母）两个物体，并将它们浸没在同种液体中，测出其所受浮力的大小来进行比较。

弹簧测力计下悬挂一个 $0.32\mathit{kg}$的重物，把重物完全浸没在水中时，弹簧测力计的示数如图所示， $(g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）弹簧测力计的示数为　       　 $N$。

（2）重物完全浸没在水中时受到的浮力为　       　 $N$。

（3）重物的密度为　       　 $\mathit{kg}/m^3$。

如图所示，是某兴趣小组在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时设计的实验装置。长滑板放在紧靠竖直墙壁的水平实验桌上，弹簧测力计左端通过细绳连接金属物块 $P$，右端固定在墙上。在水平外力 $F$的作用下，将长滑板从物块 $P$的底下水平向左抽出。

方案一：保持物块 $P$对长滑板的压力不变，更换不同材料的长滑板，重复多次实验，得到的实验数据如表1；

方案二：保持长滑板的材料不变，在物块 $P$的上表面增减砝码，重复多次实验，得到的实验数据如表2。

表1

长滑板、 $P$材料	木块 $-$金属	金属 $-$金属	皮革 $-$金属	橡胶 $-$金属	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$		3.2	3.6	3.9	$\dots$

表2

材料	橡胶 $--$金属
物块 $P$对长滑板的压力大小 $\left(N\right)$	13	15	17	19	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$	3.9	4.5	5.1	5.7	$\dots$

根据以上数据回答以下问题：

（1）弹簧测力计对物块 $P$的拉力大小等于物块 $P$受到的滑动摩擦力，理由是　　；

（2）表1中当使用木块与金属做实验时，弹簧测力计的示数如图所示，则物块 $P$所受到的滑动摩擦力为　　 $N$；

（3）分析表1、表2中的实验数据，你能得到的结论是　　；

（4）在现实的生产与生活中，许多摩擦对我们是有用的，请你联系生活实际，试例举一个增大有用摩擦的实例，并说明是通过采取什么措施来增大摩擦的：　　。

小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：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，当杠杆静止时，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向　　（选填“左”成“右” $)$调节；

（2）小张将实验数据记录在表中：

次数	动力 $/N$	动力臂 $/\mathit{cm}$	阻力 $/N$	阻力臂 $/\mathit{cm}$
1	1	10	2	5
2	1.5	5	0.5	15
3	2	15	1.5	▲

表格中空缺的实验数据“▲”是　　。

（3）小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了　　（只有一个正确答案，选填答案序号）。

①减小摩擦 ②多次测量取平均值减小误差

③使每组数据更准确 ④获取多组实验数据归纳出物理规律。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块，测得的实验数据如下：

序号	接触面	压力 $/N$	滑动摩擦力 $/N$
1	木块与木板	4.0	0.8
2	木块与木扳	5.0	1.0
3	木块与砂纸	4.0	1.2

分析　　（选填序号）两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：

　　；

（2）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是　　（写出一种即可）。

小敏同学参加研学旅行时，在湖边捡到一块漂亮的小石块，她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度，她的测量方案如下：

①用细绳将一直杆悬挂，调节至水平位置平衡，记下细绳在直杆上的结点位置 $O$；

②将一重物悬于结点 $O$左侧的 $A$点，小石块悬于结点 $O$的右侧，调整小石块的位置，如图所示，当小石块悬于 $B$点时，直杆在水平位置平衡；

③用刻度尺测量 $\mathit{OA}$的长度为 $L_1$， $\mathit{OB}$的长度为 $L_2$；

④保持重物的悬点位置 $A$不变，将结点 $O$右侧的小石块浸没在盛水的杯中（且未与杯底、杯壁接触），调整小石块的悬点位置，当小石块悬于 $C$点时，直杆在水平位置平衡；

⑤用刻度尺测量 $\mathit{OC}$的长度为 $L_3$。

请根据她的测量方案回答以下问题

（1）实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中，第一次调节水平平衡是　　，第二次调节水平平衡是　　；（选填“ $a$”或“ $b$” $)$

$a$．消除直杆自重的影响 $b$．便于测量力臂

（2）实验中长度　　（选填“ $L_1$”、“ $L_2$”或“ $L_3$” $)$的测量是多余的；

（3） $C$点应该在 $B$点的　　（选填“左”或“右” $)$侧；

（4）小石块密度的表达式为 $\rho =$　　（选用字母 ${\rho }_{水}$、 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）。