初中物理力和机械实验题

红红用质量相等的木块和小车进行了以下力学实验。

（1）红红在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验中，每次她都应用弹簧测力计沿水平方向拉物体做　      　运动，测力计的示数分别如图甲所示，分析 $A$、 $B$两次实验数据可知，　       　（填“木块”或“小车”）的表面更粗糙。根据 $A$、 $C$两次实验得出：接触面粗糙程度一定时，压力越　       　，滑动摩擦力越大。

（2）在 $C$实验中，若红红将拉力增加到 $3N$（小车仍随木块一起运动），此时木块受到地面的摩擦力为　     　 $N$，小车　       　（填“不受”或“受”）摩擦力的作用。

（3）如图乙所示，红红又进行了 $D$、 $E$、 $F$三次实验。将小车在同一斜面同一高度由静止释放，分别在毛巾、棉布和木板三个表面水平运动，发现小车在木板表面运动的最远，说明阻力越　     　，速度减小的越慢。由此推论出：如果运动的物体不受力，它将　     　。

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究密度概念的建构：

表格图象	铝块 $m/g$ $V/c{m}^3$ 1 27.0 10 2 40.5 15 3 81.0 30	请利用表格中的数据，用描点法画出铝块的 $m-V$图象
结论	同种物质的质量与体积的比值是　　的。
问题讨论	小雨用天平和量筒测量饮料的密度，运用的科学方法是　　法。他的实验步骤如下：①用天平测出空烧杯的质量 $m_0$；②用量筒测出饮料的体积 $V$；③把饮料从量筒倒入空烧杯，测出烧杯和饮料的总质量 $m_1$；④代入公式 $\rho =\frac{m}{V}=$　　求出饮料的密度。测出的饮料密度值比真实值　　（填“偏大”或“偏小” $)$。

（2）探究影响滑动摩擦力大小的因素：

猜想	小雨猜想：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小和速度大小有关。
过程	叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是进行了如下实验： ①如图甲，用弹簧测力计以速度 $v_1$匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计示数为 $F_1$； ②如图乙，在木块上加放砝码，以速度 $v_1$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_2$； ③如图丙，改变拉动速度，以速度 $v_2$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_3$。 发现： $F_1<F_2=F_3$。 说明：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关，与速度大小　　。 这就证明小雨的猜想是　　。
程序	提出问题 $--$　　 $--$实验反驳 $--$得出结论。
作图	画出图甲中木块在水平方向上所受力的示意图。
问题 讨论	把一个钢笔帽竖放在静止的木块上，突然向右拉动木块，发现钢笔帽　　倾倒（填“向右”或“向左” $)$，这说明物体具有惯性。

在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示。

（1）在实验中应水平匀速直线拉动物体 $A$，根据　     　原理测出滑动摩擦力的大小。

（2）比较甲、丙两次实验可以得出结论：在　    　相同时，接触面越　    　，滑动摩擦力越大。

（3）在甲、乙两次匀速直线拉动物体的过程中，如果速度相同，甲、乙两次的拉力功率 $P_{甲}$　    　（填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $\mathrm{）}{P}_{乙}$，乙图中物体 $B$　    　（填“受”或“不受”）摩擦力。

（4）将实验进行了如图丁所示的改进：水平向左拉木板，木板相对于地面向左运动，物体 $A$相对于地面保持静止，此时弹簧测力计的示数为 $0.8N$，则物体 $A$受到的滑动摩擦力是　　 $N$，方向　     　（填“向左”或“向右”），此过程中木板　     　（填“必须”或“不必”）匀速运动。

在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中：

（1）先后用相同的力将手按在不同的接触面上滑动时，感觉受到的阻碍是不同的，由此猜想滑动摩擦力大小可能与　　有关；先后用大小不同的力将手按在同一接触面上滑动时，感觉受到的阻碍也是不同的，猜想滑动摩擦力大小还可能与　　有关。

（2）一个同学在用弹簧测力计测量滑动摩擦力时，采用了如图所示的方式，这种操作是　　的。

（3）根据　　，实验中应该　　、　　的拉滑块，滑动摩擦力的大小才　　拉力的大小。

（4）一个同学认为滑动摩擦力大小还与接触面积的大小有关，于是他设计了一个实验方案，下面是该方案中的一个环节：”将两个材质和平滑程度均相同、体积不同的木块放在同一水平桌面上，让两个木块与桌面的接触面积不同“，他对这个环节的设计是　　的，原因是　　。

如图所示，物体 $A$的长度为　　 $\mathit{cm}$，弹簧测力计的读数为　　 $N$。

港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成，工程完成后，从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。（海水密度 $\rho =1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）海底隧道长 $5.7\mathit{km}$，设计时速为 $100\mathit{km}/h$，求汽车通过隧道所用的时间（汽车长度忽略不计）。

（2）海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道，实际安装水深 $45m$，求在海底作业的工人承受的海水压强。

（3）海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成，每节沉管长 $180m$，宽 $38m$，高 $11.4m$，约 $8\times {10}^{4}t$（按 $8\times {10}^{4}t$计算），如图所示，求每节沉管受到的重力。

（4）将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难，请利用学过的浮力知识，给海水中运输沉管提出一个建议。

在“探究杠杆平衡条件“的实验中，如图甲所示：

（1）实验时，为了方便测量　     　，应先调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；

（2）在杠杆两端挂上不同数量的钩码，使杠杆在水平位置平衡，得到的据如下表：

实验序号	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2N	阻力臂L2cm
1	0.5	10	1	5
2	2	15	1.5	20
3	1.5	10	3	5

总结数据得出杠杆平衡条件：　                 　；

（3）案秤是利用杠杆原理来工作的，图乙所示的案秤是个不等臂杠杆。使用前，先将游码移至秤杆左端零刻度线处，若发现秤杆右端上翘，则调零螺丝应向　     　（选填“左”或“右”）旋动，才能使秤杆水平平衡。称量一物体质量时，将物体放在秤盘上，接着在砝码盘上放一个标识为1kg的槽码，游码仍在零度线处，秤杆恰好在水平位置平衡，测得该物体的质量为1kg。那么，这个标识为1kg的槽码真实质量　     　（选填“大于”、“小于”或“等于”）1kg。

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： 　      　。

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　    　 $g/c{m}^3$。