初中物理力和机械实验题

小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：

物理量 次数	钩码总重G/N	钩码上升的高度h/m	测力计示数F/N	测力计移动距离s/m	机械效率h
1	4	0.1	1.8	0.3
2	6	0.1	2.4	0.3	83%
3	4	0.1	1.4	0.5	57%
4	4	0.2	1.4	1.0	57%

 
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_________拉动弹簧测力计，且在且___________（静止时/拉动时）读数。
（2）第1次实验测得的机械效率为_______。
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用________图做的；第4次实验是用______图做的。（选填“a”、“b”或“c”）
（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率________。
（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_________。

为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究．下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据．
表一：

甲弹簧受到的拉力/N	0	1	2	3	4	5	6
甲弹簧的长度/cm	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0	21.0	24.0

表二：

乙弹簧受到的拉力/N	0	1	2	3	4	5	6
乙弹簧的长度/cm	6.0	7.5	9.0	10.5	12.0	13.5	15.0

（1）分析表一和表二数据可知：①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧大＿＿＿（选填“大“或“小”）．
（2）分别使用甲、乙两弹簧制成如图所示的甲、乙两弹簧测力计，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同，则量程较大的是＿＿＿（选填“甲”或“乙”下同）测力计，精度较高的是＿＿＿测力计．

（3）经实验探究发现：在拉力相同的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长（弹簧不受外力时的长度）等均有关系，请设计一个简单实验，证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关。

研究定滑轮的特点。

（1）在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是　           　和　           　。

（2）如图乙所示，分别用拉力 $F_1$、 $F_2$、 $F_3$匀速提升重物，则三个力的大小关系是　      　。

（3）旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮　      　的特点。

实验小组探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如下表。

物体	质量m/kg	重力G/N
物体1	0.5	4.9
物体2	1	9.8
物体3	2	19.5

（1）实验中，所需要的测量工具有：　     和           　。
（2）根据实验测得的数据可知：物体所受重力G与物体质量m的比值为　          。
（3）分析表中数据，可得的初步结论是：　                            　。

用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速直线拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为         N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为         %．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：                                    ．
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：

次数	钩码悬挂点	钩码总重G/N	钩码移动距离h/m	拉力F/N	测力计移动距离s/m	机械效率η/%
1	A点	1.5	0.10	0.7	0.30	71.4
2	B点	2.0	0.15	1.2	0.30	83.3

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：          ；请简要说明两条理由：①                  ；②                      ．

在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，某同学按照如图所示的甲、乙、丙三种情况进行实验，其中A、B、C为同一木块，D为重物，甲和乙两图中的木板接触面相同，丙图为较粗糙的木板接触面。

（1）实验开始，该同学用较小的力拉木块，木块没动，此时摩擦力　   　拉力（填“大于”、“小于”或“等于”）；该同学要知道滑动摩擦力的大小，他应该使木块在水平木板上做　    　运动；由甲、乙两图可知，滑动摩擦力的大小与　      　有关。

（2）但此实验的不足之处恰恰是很难保证木块做这样的运动，若在甲装置中木块运动过程中速度突然变大，滑动摩擦力将　     　（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）生活中不仅有滑动摩擦，还有静摩擦等。如图丁所示，下列判断正确的是　     　

A．瓶子没有掉下来是手对瓶子的握力作用

B．当增大手对瓶的握力时，手与瓶间的摩擦力变大

C．当向瓶中装入水时，手与瓶间的摩擦力变大。

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　    　 $g/c{m}^3$。

在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：

次　数 钩码重/N 钩码上升 的距离/cm 弹簧测力计 的示数/N 弹簧测力计 上升的距离/cm 机械效率 第1次 2 5 1 15 66.7% 第2次 4 5 1.7 15 \ 第3次 6 5 \ 15 83.3%

 

（1）在实验操作中应该使钩码     （选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为        （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为     N，滑轮组做的有用功是     J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与     有关。

在探究“杠杆平衡条件”的实验中：
（1）某同学将杠杆悬挂起来，发现杠杆的右端低，左端高，为了使杠杆在水平位置平衡，他应该将杠杆两端的平衡螺母向__________调节。
（2）如左图所示，在杠杆右边B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左边A处挂__________个这样的钩码。
（3）如右图所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F__________（填“变大” 、“不变” 或“变小”），原因是__________。