初中物理力和机械实验题

小宇要探究"影响滑动摩擦力大小的因素"，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：

A．	接触面所受的压力大小
B．	接触面的粗糙程度
C．	物体运动的速度

接下来小宇通过如图所示的实验操作开展探究。

（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做 　     　运动；

（2）要验证猜想B，需按照 　 　两个图（选填"甲"、"乙"或"丙"）进行对比实验；

（3）比较甲，乙图的实验，得到的实验结论是 　                              　；

（4）在本次实验中运用的研究方法是转换法和 　          　；

（5）小颖发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定，于是改进了实验装置，如图丁所示。改进后长木板 　      　（选填"一定"或"不一定"）要做匀速直线运动。

在探究"杠杆的平衡条件"实验时。

（1）实验前，将杠杆置于支架上，当杠杆静止时，发现左端下沉，如图1所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向 　 　（选填"左"或"右"）调节，直至杠杆在 　 　（选填"任意"或"水平"）位置平衡；

（2）调节平衡后，在杠杆上A点处挂两个钩码，如图2所示，则在B点处应挂 　 　个钩码，才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码，则杠杆 　 　（选填"能"或"不能"）保持平衡；

（3）为了使实验结论具有 　 　（选填"普遍性"或"偶然性"），应改变钩码个数及悬挂位置，多次进行实验；

（4）实验时，不再调节平衡螺母，使杠杆的重心位置保持在O点不变，将支点换到O′点，如图3所示，发现A点处只挂1个钩码，杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N，则杠杆重力为 　 　N。由此可知，将杠杆支点位置设在 　 　（选填"O"或"O'"）点进行实验，能避免杠杆自身重力影响实验结论"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"的得出。

在探究杠杆的平衡条件的实验中，

（1）如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应该向　 　移动右端的螺母（选填“左”或“右”）。

（2）实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂3个钩码时，如图乙所示，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？（请设计两种方案）

①　          　；

②　          　。

（3）通过对实验数据进行分析处理，可得出结论：杠杆平衡条件是　          　。

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

小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究"杠杆的平衡条件"实验。

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 　 　（填"左"或"右"）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。

（2）得出杠杆的平衡条件"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F ₁和动力臂L ₁的数据，并绘制了F ₁与L ₁的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L ₁为0.1m时，F ₁为 　 　N。

小君同学在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，做了如图所示的实验：

（1）用弹簧测力计拉着木块在水平方向做匀速直线运动，根据　　的原理，可知摩擦力与拉力大小相等。

（2）小君分析甲和乙，发现 $F_{甲}$小于 $F_{乙}$，说明滑动摩擦力的大小与接触面的　　有关

（3）为了探究滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，应比较　　两图。

（4）小君在本次实验中运用的研究方法是　　和转换法。

如图为探究摩擦力大小与什么因素有关的实验。

（1）在实验过程中除要保持木块匀速直线运动外，还要注意　　；

（2）由实验甲、丙可以得到的结论是　　；

（3）实验乙中，小红逐渐增加木块的块数，读取测力计示数如下表：

物块块数	1	2	3	4	5	6
测力计示数（N）	0.5	1	1.5	2	2.5	3

请你提出一个与此有关的猜想　　。

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” $)$。

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_1\times s_1=F_2\times s_2$ （注 $:s_1$ 和 $s_2$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_1$ 和 $F_2$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即： 　　。

实验次数	$F_1/N$	$s_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$s_2/\mathit{cm}$	$l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_1$ 的作用点的距离 $\left(s_1\right)$ 与支点到 $F_1$ 的作用线的距离 $\left(l_1\right)$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3:$

①移动钩码，使杠杆 　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_1\times l_1=F_2\times l_2$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为 　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 　　。

在"探究杠杆平衡条件"的实验中：

（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 　　（选填"左"或"右" $)$ 调节。

（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 　　。

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	15.0	1.5	10.0
2	1.0	20.0	2.0	10.0
3	2.0	15.0	3.0	10.0

（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：

①已知每个钩码的质量均为 $50g$ ，则此次实验中阻力 $F_2$ 大小为 　　 $N$ ，阻力臂 $l_2$ 为 　　 $\mathit{cm}$ ； $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

②请你在图中画出动力 $F_1$ 的力臂。

小红和小华在做"探究杠杆平衡条件"实验中：

（1）实验前，把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，小红将右端的平衡螺母向右调，小华认为也可以将左端的平衡螺母向 　 　调（选填"左"或"右"），使杠杆在水平位置平衡；

（2）实验中，他多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是 　 　；

（3）如图乙所示，始终保持杠杆在水平位置平衡，小红将弹簧测力计从①位置移动到②位置时，测力计的示数将 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"）。

某实验小组在"研究杠杆平衡条件"的实验中：

（1）实验时应先调节杠杆在 　    　位置平衡，若出现如图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向 　    　（选填"左"或"右"）调节。

（2）杠杆平衡后，他们在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上 　    　个相同的钩码。

次数	F 1/N	L 1/m	F 2/N	L 2/m
1	2.0	0.05	△	0.10
2	3.0	0.10	2.0	0.15
3	2.0	0.30	3.0	☆

（3）上表是该小组在实验中记录杠杆平衡的部分数据，空格处所缺的数据：△＝ 　    　，☆＝ 　    　。

小东同学用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力。

（1）测量前观察弹簧测力计，发现指针指在图1所示的位置，他应先　　后再测量；此弹簧测力计的分度值是　　 $N$。

（2）如图2所示，测量时长木板应　　放置，用弹簧测力计平行于长木板拉着木板做　　运动，根据　　知识，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。

（3）小东在实验中还发现，用此装置按照（2）中的方式快拉或慢拉木块，弹簧测力计的示数都相同，说明滑动摩擦力的大小与　　无关。测量时，如果不小心使弹簧测力计向右上方倾斜，则木块受到的滑动摩擦力会　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后，先关闭阀门 $B$和阀门 $D$，再打开阀门　　，当闸室中水位与上游水位　　时，打开阀门 $C$，船驶入上游。

（2）如图2， $A$、 $B$两物体叠放在水平地面上静止。请画出物体 $A$的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=4:1$．放在水平地面上的物体甲的重力 $G_{甲}=125N$，底面积 $S_{甲}=1\times {10}^{-2}{m}^2$．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强 $p_{甲}=1\times {10}^4\mathit{Pa}$，则物体乙的重力 $G_{乙}=$　　。（请写出解题思路）

在探究“杠杆的平衡条件”的实验时

（1）首先，调节杠杆上的　       　，使杠杆在不挂钩码时，处于水平平衡状态，这样做是为了在实验时便于测量　        　。

（2）杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的 $A$处挂两个钩码， $B$处挂三个同样的钩码杠杆再次平衡。若在杠杆两侧的钩码下方各增挂一个相同的小金属球，如图所示，则杠杆会　 　（填“向左倾”、“向右倾”或“仍保持水平”）

（3）完成上述实验后，同学们对小金属球的密度是多少，产生了浓厚的探究兴趣。于是他们取来天平和量筒进行了如下操作：

①把天平放在水平桌面上，将　       　拨至标尺左端零刻度处，再调节天平平衡。

②用天平测小金属球的质量，天平平衡时右盘中的砝码的克数及游码的位置如图乙所示，则小金属球的质量为　     　 $g$。

③用量筒测得小金属球的体积，如图丙所示，小金属球的体积为　     　 $c{m}^3$。

④小金属球的密度是　    　 $g/c{m}^3$。