同学们在学完弹簧测力计的相关知识后,自制了一个"橡皮筋测力计",将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线:挂 重物时,下端对应位置标为 ;将这段距离等分为20格,每格表示 。用此测力计测量物体重力时,发现测量值不准确。为了弄清其中的原因,同学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。他们利用规格为 的螺母若干、刻度尺、橡皮筋、白板等进行了实验探究。不挂重物时,使橡皮筋下端与刻度尺的零刻度线对齐;挂不同重物时,橡皮筋下端对应不同的刻度值,作出标记,如图所示。
(1)螺母挂在橡皮筋下静止时,受到橡皮筋的拉力 (选填"大于""等于"或"小于" 它受到的重力。
(2)同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母,实验数据记录如下表。
试验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
螺母个数 个 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
螺母总重 |
0 |
0.05 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.25 |
0.30 |
0.35 |
0.40 |
0.45 |
0.50 |
0.55 |
刻度尺读数 |
0 |
5.0 |
11.0 |
20.0 |
30.0 |
45.0 |
60.0 |
75.0 |
90.0 |
110.0 |
133.0 |
158.0 |
①分析实验数据可初步得出:橡皮筋下所挂重物越重,橡皮筋的伸长越 。
②进一步分析数据发现:每增加1个螺母时,刻度尺读数的变化量总体上是不同的,但中间有部分读数的变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的 处,推测橡皮筋下所挂的物体重约为 (结果保留两位小数);若挂另一重物,静止时橡皮筋下端对应刻度尺的 处,此时 (选填"能"或"不能" 确定此物体的重。
(3)同学们根据实验数据,用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计,橡皮筋上端和刻度尺的位置保持不变。若使测力计的量程最大,零刻度线应标在刻度尺的 刻度处,此测力计的最大量程为 。
(4)同学们更换不同的橡皮筋进行探究,发现其它橡皮筋的特点均与此相似,他们由此总结出,若要用橡皮筋制作测力计,受橡皮筋材料影响,刻度均匀部分可测量范围 ,整体上测量不准确,所以橡皮筋不适合做测力计。
港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥,其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 ,体积为 .安装时,用船将密封沉管拖到预定海面上,向其水箱中灌入海水使之沉入海底,为了便于观察安装情况,沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识(如图),每条红色或白色标识的长度 均为 ,宽度 均为 。海水的密度取 .求:
(1)沉管灌水前的重力;
(2)要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力;
(3)沉管沉入海底后,两条相邻的红色标识受到海水的压力差。
小梅在物理老师的指导下,利用一个重物、细线、若干钩码及杠杆来探究“杠杆平衡的条件”。
(1)实验前,为便于力臂的测量,她应通过调节杠杆两端的 使杠杆在 位置平衡。
(2)实验时,小梅决定先保持阻力 和阻力臂 不变,探究“杠杆平衡时,动力臂和动力之间的关系”。
于是,她用细线将重物固定到杠杆左侧某一位置处;然后在杠杆右侧用细线悬挂一个钩码,移动其悬挂的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,如图所示,将动力 和动力臂 记录下来。
接下来,她要改变 并移动其悬挂的位置,多次重复前面的实验,并把相应的数据记录下来。
(3)小梅通过实验得到的实验数据如表1所示。
表一 保持阻力 和阻力臂 不变,探究杠杆平衡时动力臂和动力之间的关系
实验序号 |
动力 |
动力臂 |
1 |
0.5 |
0.20 |
2 |
1.0 |
0.10 |
3 |
1.5 |
0.07 |
4 |
2.0 |
0.05 |
5 |
2.5 |
0.04 |
分析表1中的数据,小梅得出的结论是:保持阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力臂 跟动力 成 关系。
(4)在前面实验的基础上,小梅进一步猜想:在更普遍的情况下,杠杆平衡时可能满足“动力 动力臂 阻力臂 阻力臂 ”
为了验证小梅的这个猜想,小丽通过实验得到的实验数据如表2所示
表2 探究杠杆平衡时,动力 、动力臂 和阻力 、阻力臂 之间的关系
实验次数 |
动力 |
动力臂 |
阻力 |
阻力臂 |
1 |
1.0 |
0.10 |
1.0 |
0.10 |
2 |
1.5 |
0.08 |
1.5 |
0.08 |
3 |
2.0 |
0.07 |
2.0 |
0.07 |
小梅认为,表2中小丽的实验数据缺乏普遍性,用来验证她的猜想不够充分,于是对小丽的实验和收集数据提出了具体的建议。
小梅的建议是:小丽还要在 的情况下进行实验和收集数据。
如图所示是建筑工地上常见的一种起重机的简化图,为了保证起重机吊起重物时不会翻倒,在起重机右边配有一个重物m0;已知OA=9m,OB=3m。用它把质量为3×103kg、底面积为0.5m2、高为2m的长方体物体G从空气中匀速放入水中某一位置,直到物体完全浸没在水中。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体G的密度。
(2)起吊前,物体G静止在水平地面上时,它对地面的压强。
(3)若物体G被缓慢匀速从地面上吊起,起G重机横梁始终保持水平,若起重机横梁自重不计,OA、OB的长度不变,右边的配重mo的质量是多少?
(4)当物体G从空中匀速浸没在水中,若配重mo的位置、质量都不变,起重机始终保持水平,OA的长度如何变化?变化了多少?
组合机械在工业生产中有广泛的应用,如图为某组合机械示意图,杠杆AB可绕O点转动,AO:OB=4:1,一个体重为600N的人用竖直向下的力拉绳子自由端,使动滑轮O1的上拉钩对杠杆B端产生一个竖直向下的拉力F拉,使杠杆在水平位置保持静止,杠杆自重、滑轮重、绳重及摩擦均不计。
(1)A端所挂重物的重力为300N,则人对绳子自由端的拉力是多少?
(2)作出此时人的受力示意图。
(3)若人与地面的接触面积为400cm2,则人对地面的压强是多少?
小明家新买了一台多功能LED台灯,其结构如图甲所示。S1是控制LED灯的开关,USB接口可以给手机充电。小明发现即使S1断开,USB接口也能正常使用。安全开关S2位于台灯底部的前端,当台灯倾斜,S2离开桌面时,它会自动断开,切断台灯的电源。
(1)根据以上信息,请用笔画线代替导线,将图乙中的电路元件接入电路。
(2)晓明对开关S2很感兴趣,并开始研究其功能。它将台灯点亮,并保持支架和灯头的夹角不变,试着向后调整支架的位置,当达到图丙所示的位置时,台灯虽未倾倒但底座前端刚好翘起,此时S2断开,台灯熄火。如果把台灯看做是杠杆,此时恰好平衡,则动力臂 (填“大于”、“等于”或“小于”)阻力臂。
接下来,小明向固定在底座上的笔筒中放入一支铅笔,这时台灯底座重新落回桌面,S2闭合,台灯亮起。当他再从笔筒中取出这只笔时,台灯底座前端翘起,再次熄灭。
(3)小明设想:如果利用安全开关S2,制作一个在手机充电时可以自动断电的控制装置,这样就可以避免因夜间手机充电时间过长而带来的安全隐患。
经过思考小明只借助了湿巾和少量的水,结合学过的蒸发知识便设计出了一个简易的装置。以下是小明给的设计方案,请将其补充完整。
①抽取一张湿巾放进空笔筒中,并把手机数据线插入台灯底座的USB接口,手机开始充电。
②慢慢向后调节支架,同时观察手机充电的情况,直至手机刚好 。
③保持支架和灯头的位置不变, ,使开关S2闭合。
④一段时间后,台灯底座前端自动翘起,开关S2切断电路。在不改变支架和灯头位置的前提下,若要缩短充电时间,可采用的方法是 。
(1)图中测力计示数为 。
(2)小明猜测:“图中滑轮组提升的物体越轻,机械效率越高”。设计实验检验其猜测,并填写实验报告。
①实验目的: 。
②实验步骤(若需要可补充器材) 。
③滑轮组的机械效率(用所测出的物理量表达) 。
如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平,横梁可绕轴O在竖直平面内转动,左侧为悬挂在固定位置P的置物盘,右侧所用砝码是实验室里常见的钩码,用细线挂在右侧带刻度线的横梁上.
(1)下面是小明测量物体质量的几个主要步骤,最合理的顺序是(只填写序号)
A.将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处 |
B.将天平放在水平台面上 |
C.调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记 |
D.将待测物体放在天平左侧的置物盘中 |
E.由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
F.移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
(2)调节天平至水平位置平衡后,刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时,横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的 侧(填“左”或“右”);
(3)若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处,如图乙所示,已知OP=L,OQ=d,ON=a,钩码质量为m,则待测物体的质量M= .(用所给字母表示)
如图所示,是测量滑轮组机械效率的实验装置.
(1)用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码,由图示可知拉力大小为 N,将弹簧测力计向上移动12cm,则钩码上升的高度为 cm,该滑轮组的机械效率是 (结果保留到0.1%).
(2)提高机械效率的主要办法是改进结构,使它更轻巧.若如图装置中动滑轮的重为G1,用它提升一重物,滑轮组的机械效率为75%;改用一个轻质材料制作的重为G2的动滑轮后,再提升同一重物,滑轮组的机械效率提高到了90%,则G2与G1之比为 (不计绳重及各处的摩擦).
为安全起见,妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳。妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻,小明认为妈妈的说法不对,科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小。为验证自己的说法,小明设计了如下实验:
(1)找一根轻质均匀木棍、细绳(质量忽略不计)和一块标有“净重115g”字样的新肥皂,用如图所示的方法进行测量。测量时,使木棍在____位置平衡,记下A、B的位置,用刻度尺测出OA=10cm,OB-40cm,则浮板的质量为 kg。
(2)把浮板压入装满水的桶中刚好浸没,用塑料袋(质量忽略不计)收集溢出的水,用(1)所述方法测得溢出水的质量为4. 6 kg,则浮板的体积为 m3,密度为 kg/m3;用刻度尺测肥皂的长、宽、厚,算出肥皂的密度为1.33×l03kg/m3。浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉,说明小明的说法是正确的。小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为______N。
(3)根据这个实验结果,妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上,这种说法____(选填“正确”或“不正确”)。请举例说明 .
探究杠杆的平衡条件
【提出问题】如图所示,是一种常见的杆秤.此时处于水平位置平衡.
发现一:小明在左侧挂钩上增加物体,可观察到提纽左侧下沉.他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的 来实现;
发现二;接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡。说明通过改变 的长短也可以改变杠杆的平衡.
那么,杠杆在满足什么条件时才平衡呢?
【制定计划与设计实验】
实验前,轻质杠杆处于如图所示的状态,使用时,首先应将杠杆的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好处是
【实验结论】
如图所示,他们进行了三次实验,对实验数据进行分析,得出杠杆的平衡条件是 ,
【拓展应用】如图所示,是用手托起重物的示意图,图中前臂可以看作是一个 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”),此杠杆的支点是图中的 点,假如托起6N的重物,请你根据图21所示,估算出手臂要用的动力大约是 N
小柯在测量某铁块的重力时,发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程,一时又找不到其他测量工具,为了测出该铁块的重力,他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进:
步骤一:将细线系在木棒的A位置,在木棒的左端绕上适量的细铁丝,使木棒处于水平位置平衡,如图甲。
步骤二:用手指勾住弹簧测力计的B处,对弹簧测力计进行调零,如图乙。
步骤三:在木棒左端挂上铁块,右端用弹簧测力计竖直向下拉,如图丙
(1)步骤一中,“在木棒的左端绕上适量的细铁丝,使木棒处于水平位置平衡”是为了防止 测量结果的影响。
(2)步骤三中,当木棒处于水平位置平衡时,弹簧测力如图丁所示,则该铁块的重力是 N
物理实验复习时,小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题
(1)小美先将杠杆调节至水平位置平衡,在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的 端下降.要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码总数和悬挂点位置,只需将 即可.
(2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示.小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡.你认为原因是 .
(3)他们认为(2)问中拉力是做功的.如果水平向右的拉力F大小不变,OA长L,将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中,拉力F做功为 .
在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示.
次数 |
物体的重力 G/N |
提升高度 h/m |
拉力 F/N |
绳端移动的距离s/m |
机械效率 η |
1 |
2 |
0.1 |
1 |
0.3 |
66.7% |
2 |
3 |
0.1 |
1.4 |
0.3 |
71.4% |
3 |
4 |
0.1 |
1.8 |
0.3 |
74.1% |
4 |
2 |
0.1 |
1.5 |
0.2 |
|
⑴表格内的第4次实验中应补充的数据是____(结果精确到0.1%).这次数据是用图中___(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的.
⑵分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,若要增大滑轮组的机械效率,应该_______.在第1次实验中,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,拉力F的功率为____W.
⑶某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?___________。请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据:___________________________________________________.
(7分)(1)如图所示,温度计的分度值为 ,此时的气温为 。
(2)弹簧测力计如图,弹簧测力计的量程为 ,读数为 N。
(3)小刚同学用一个弹簧测力计、一个金属块两个相同的烧杯(分别装有一定量的水
和酒精),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。下图表示探究过程及有关数据。
a.分析②、③、④,说明浮力大小跟 有关。
b.分析 ,说明浮力大小跟液体的密度有关。
c.物体完全浸没在酒精中所受的浮力是 N。
试题篮
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