初中物理力和机械实验题

如图所示，是某实验小组用弹簧测力计、木块、砝码、长木板和毛巾探究"影响滑动摩擦力大小的因素"的实验。

（1）实验过程中，应拉着木块在木板上做 　      　运动，弹簧测力计的示数如图甲所示，则木块受到的滑动摩擦力大小为 　      　N。

（2）对比甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力的大小与 　      　的关系。在图甲中，若拉着木块以比原来更大的速度运动，木块所受摩擦力的大小将 　      　（选填"变大""变小"或"不变"）。

（3）实验小组想进一步探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，进行了如图丙所示的实验，当弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块，为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究，可采取的办法是： 　      　。

以下是小桂“探究杠杆的平衡条件”的实验。

动力F1/N	动力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
2	5	1	10

（1）实验前，杠杆静止时如图所示，接下来小桂应将平衡螺母向 　 　端调节，使杠杆处于水平平衡状态。

（2）调节好后，小桂在杠杆两边挂上不同数量的钩码，并不断调节悬挂位置直至杠杆在 　 　位置平衡，将实验数据记录在下表后，分析得出杠杆的平衡条件：　 　。

（3）小桂仅凭一组实验数据就得出结论的做法是否科学？答：　 　。

小明在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中，如图所示。

（1）根据 　     　条件，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 　     　运动时，木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小，如图甲所示。

（2）小明在图甲实验中发现较难保持木块匀速运动，弹簧测力计示数不稳定。于是，他与同学们一起改进实验，如图乙所示，固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，实验记录如表，则木块所受的滑动摩擦力大小为 　     　N。

实验次数	长木板运动情况	弹簧测力计示数/N
1	匀速	2.0
2	由慢到快	2.0
3	由快到慢	2.0

（3）写出用图乙装置的一条优点：　     　。

小华按图示的步骤进行探究浮力的实验：

①在弹簧测力计下悬挂一个金属球，如图甲所示，弹簧测力计的示数为2.6N；

②将金属球浸没在水中，弹簧测力计的示数如图乙所示；

③将金属球从水中取出并擦干水分，再将它浸没在另一种液体中，弹簧测力计示数如图丙所示。

由实验可知，金属球浸没在水中时受到的浮力大小为 　　N，图丙中液体的密度 　　（选填“大于”、“等于”或“小于”）水的密度。

在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，选择如下器材：长木板和表面固定有棉布的长木板、长方形木块（各表面粗糙程度相同）、砝码、弹簧测力计等。

（1）实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的物块，使其做 　　运动，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。

（2）如图为完成本实验设计的操作方案

得到的实验数据记录如表：

实验情景	甲	乙	丙	丁
测力计示数     $/N$	1.50	1.50	2.10	2.50

该实验设计主要运用了 　　的实验方法。

（3）比较甲、乙两次实验可知，滑动摩擦力大小与接触面积的大小 　　；比较 　　两次实验可知，在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越小，滑动摩擦力越小。

（4）拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛，这是应用了 　　两次实验得出的结论。

在探究"影响滑动摩擦力大小因素"的实验中，实验装置如图所示。选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上，其中甲、乙两图的接触面是相同的木板，丙图的接触面是棉布。

（1）实验中应该用弹簧测力计拉着木块在水平接触面上做 　　运动，根据 　　知识可知，木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。

（2）如果想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，应选择 　　两图进行实验，比较两图可得出的结论是 　　。

（3）某同学猜想：滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关。于是他将甲图中木块切去一半（如图丁所示），重复甲图的实验操作。他比较图甲和图丁的实验结果，得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他探究过程中存在的问题是 　　，改进方法是 　　。

探究杠杆的平衡条件

$[$ 猜想与假设】

猜想一：动力 $\times$ 动力臂 $=$ 阻力 $\times$ 阻力臂

猜想二：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

【设计实验与进行实验】

（1）如图甲所示，应将杠杆两端的螺母向 　　（选填"左"或"右" $)$ 调节，使杠杆在水平位置平衡。

（2）如图乙所示，小明同学挂上钩码并调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，记录的数据如表。

（3）改变钩码的 　　和钩码的位置重复上述实验两次，记录的数据如表。

实验次数		动力     $F_1/N$	$\mathit{OB}$ 间距离     $/\mathit{cm}$	阻力     $F_2/N$	$\mathit{OA}$ 间距离     $/\mathit{cm}$
小明	1	1.0	5	0.5	10
	2	1.5	10	1.0	15
	3	1.0	10	2.0	5
小红和小明	4	0.8	15	1.0	10
	5	1.4	15	1.0	10

【分析与论证】

根据小明同学的数据可验证猜想 　　（选填"一"、"二"或"一和二" $)$ 是正确的。而小红同学则认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的 　　进行实验。

于是，小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验，获得表中后两组数据。综合分析表中数据可验证猜想 　　是错误的。若要验证另一种猜想是否正确，必须添加的测量工具是 　　。

通过以上探究，小明同学真正理解了力臂是支点到 　　的距离。

用如图所示的装置做"探究影响滑动摩擦力大小的因素"实验。

（1）为了测出滑动摩擦力的大小，弹簧测力计应沿水平方向 　　拉动小木块。

（2）图中两次实验探究的是滑动摩擦力大小与 　　的关系。

以下事例中，用到以上探究结论的是 　　（填字母）。

$A.$ 鞋底的槽纹

$B.$ 机器转轴处加润滑油

$C.$ 体操运动员在手上涂镁粉

$D.$ 自行车刹车时用力捏闸

在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）此实验是根据　       　原理测出摩擦力大小的。

（2）小明刚开始拉木块时，他的水平拉力逐渐增大，但木块仍静止，木块所受的摩擦力　      　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；木块被拉动，且越来越快，小明读出某一时刻弹簧测力计的示数为 $3N$，他认为这时摩擦力的大小为 $3N$，他操作中的错误是　        　。

（3）改正错误后，小明完成了探究过程，比较乙、丙两次实验可得出的结论是　         　。

（4）在图甲、图乙实验中，假如把木板换成海绵，拿掉弹簧测力计，会发现　         　（选填“甲”或“乙”）图中海绵凹陷得更深。说明在受力面积一定时，压力作用效果与　     　有关。

如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于　     　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　     　调节，这样做的目的是　       　，并消除杠杆自重对实验的影响。

（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 $A$中，此时小桶 $A$中水的体积　       　石块的体积。

（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 $B$中，将装有水和石块的 $A$、 $B$两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶 $A$、 $B$的悬挂点距支点 $O$分别为 $13\mathit{cm}$和 $5\mathit{cm}$，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为　      　 $\mathit{kg}/m^3$；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值　       　。

如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于　     　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　     　调节，这样做的目的是　       　，并消除杠杆自重对实验的影响。

（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 $A$中，此时小桶 $A$中水的体积　       　石块的体积。

（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 $B$中，将装有水和石块的 $A$、 $B$两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶 $A$、 $B$的悬挂点距支点 $O$分别为 $13\mathit{cm}$和 $5\mathit{cm}$，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为　      　 $\mathit{kg}/m^3$；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值　       　。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

在学习影响滑动摩擦力大小的因素后，小柯还是认为：重力越大，滑动摩擦力越大。于是张老师用如图装置与他一起实验。

步骤一：将铁块放在木板上，往砂桶中加入一定量细沙，使压力传感器的示数为5.00牛，水平向左拉动木板，读出拉力传感器的示数并记录。

步骤二：换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的铁块，重复步骤一，记录结果如下表：

实验次数	质量不同的铁块	压力传感器示数（牛 $)$	拉力传感器示数（牛 $)$
1	小	5.00	2.10
2	中	5.00	2.11
3	大	5.00	2.11

请回答下列问题：

（1）第1次实验中铁块受到的摩擦力为　　牛；

（2）实验中能否用钩码代替细沙？并说明理由；

（3）通过实验得出的结论是　　；

（4）小柯认为：该实验中压力传感器的上表面要尽量光滑，否则会使拉力传感器的读数偏大，你认为他的说法是否合理，为什么？　　。

某兴趣小组在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，用如图所示的装置进行实验。

实验一：将长方体木块平放在长木板上，用力 $F$拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表一。再将木块分别侧放、竖放，重复实验。

实验二：将长方体木块平放在长木板上，用力 $F$拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表二。再分别将一个砝码、二个砝码放在木块上，重复实验。

表一

实验次数	压力大小	木块放置情况	弹簧秤示数 $/$牛
1	木块的重	平放	1.0
2	木块的重	侧放	1.0
3	木块的重	竖放	1.0

表二

实验次数	压力大小	木块放置情况	弹簧秤示数 $/$牛
1	木块的重	平放	1.0
2	木块和一个砝码的总重	平放	1.5
3	木块和二个砝码的总重	平放	2.0

（1）实验一的第3次实验时，木块与长木板之间的滑动摩擦力为　　牛；

（2）实验一探究的问题是　　；

（3）表二中的实验数据可得出的结论是　　。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦试速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）