初中物理力和机械实验题

如图所示，钢球从高 $h$处的斜槽上由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球 $A$碰上木块 $B$后，能将 $B$撞出一段距离 $S$．再让同一钢球从高 $1.5h$处由静止滚下，重复第一次实验。实验表明：质量相同时，钢球的速度越　　，木块 $B$被撞得越远。在两次实验中木块移动时受到的摩擦力分别为 $f_h$、 $f_{1.5h}$，则 $f_h$　　 $f_{1.5h}$（选填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$。

请你应用所学的物理知识解答下列问题。

（1）如图1所示的量筒，其测量范围是　　 $\mathit{mL}$，量筒中液体的体积为　　 $\mathit{mL}$。

（2）在一定范围内，弹簧受到的拉力越大，就被拉得　　，利用这个道理可以制成弹簧测力计。如图2甲所示，圆筒测力计下挂有一重物，其重 $G$为 $2N$，则此测力计的分度值为　　 $N$．如果用力 $F$竖直向下拉动挂钩，如图2乙所示，则拉力 $F$为　　 $N$。

（3）小莹同学测量电流时，连接好电路，闭合开关前，发现电表指针向右偏转至如图3甲所示位置，原因是　　；断开开关，纠正错误后，再闭合开关，发现指针偏至如图3乙所示位置，接下来的操作是：断开开关，　　，继续进行实验。

如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆两端的平衡螺母向      （选填“左”或“右”）调节．
（2）如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码      个．
（3）如图乙所示，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，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将      （选填“变大”、“变小”或“不变”），其原因是      ．
（4）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是：      ．

小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是    ，应改为    ；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是    ；
③由表格中的数据可知：滑轮组的机械效率与    无关．
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变    ；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率    （选填“相同”或“不相同”）．

探究杠杆的平衡条件：

如图所示，是小鹰和小华同学用于探究杠杆平衡条件的实验装置。

（1）实验前，小鹰和小华同学发现实验装置如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，他们应将左端的螺母向左调或将右端的螺母向

　　调。

（2）实验中，两位同学在杠杆的左右两侧加挂钩码，如图乙所示，如果两人决定只改变左侧钩码的位置，则向　　移动，才能使杠杆在水平位置重新平衡，改变钩码的个数及位置，并进行多次实验。

（3）实验后，两位同学将所得的数据分析处理，最终得到杠杆的平衡条件为　　。

在探究杠杆平衡条件的实验中

（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于    或匀速转动状态．实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在    平衡，其主要目的是消除杠杆自重对实验的影响．
（2）实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议学生不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为   （   ）

A．一个人无法独立操作

B．力臂与杠杆不重合

C．力和力臂数目过多，不易得出结论

D．杠杆受力不平衡

（3）若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是    N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将    ，弹簧测力计的示数将    （选填“变大”、“变小”或“不变”）．

小明同学探究杠杆平衡条件：（不考虑杠杆自重和摩擦）

（1）实验前没有挂钩码时，小明发现杠杆停止时左侧下沉，此时杠杆处于    (填“平衡”或“不平衡”)状态，则应将左端的平衡螺母向     调，使杠杆                                   。
（2）三次实验数据记录表格如下：

实验序号	动力F1（牛）	动力臂L1（厘米）	阻力F2（牛）	阻力臂L2（厘米）
1	2	4	2	4
2	4	6	3	8
3		8	4	6

①小明用如图甲所示进行第3次实验，弹簧测力计的所示如图乙所示，则动力F₁=          N
②分析三次实验数据，发现第3次实验中弹簧测力计示数偏大，检测弹簧测力计发现完好无损，原因可能是                                              。
（3）小明通过实验探究，得出了杠杆平衡条件。生活中的镊子应用了该实验中的第   次实验原理。

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"探究影响滑动摩擦力大小的因素"的实验中：

（1）小明将装有部分文具的文具盒，置于水平桌面上如图甲所示，用弹簧测力计水平方向拉动文具盒，使其做匀速直线运动，这时利用 　      　的原理测出滑动摩擦力的大小；

（2）实验过程中小明发现保持文具盒做匀速直线运动很困难，他与同组成员讨论后，改用图乙装置进行实验，将弹簧测力计水平固定，在文具盒与桌面之间垫一块表面粗糙的木板，当小明用8N的力拉出木板时，弹簧测力计示数是2N，他这样做实验的好处是 　      　；

（3）接着，小明又将橡皮、改正液等物品放入文具盒，重复上述实验，若小明仍用8N的力拉出木板时，弹簧测力计的示数为3N，则此时文具盒与本板之间的摩擦力为 　      　N。

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。

在探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”的实验中，所用装置如图所示。

（1）从弹簧测力计直接读出的是对木块的拉力大小，实验中需要让拉力与木块所受的滑动摩擦力大小相等，则应满足的主要条件是：木块放在水平面上，拉动木块时，木块应处于　　运动状态：拉力方向水平。

（2）拉动木块前，应将测力计沿　　方向放置，然后进行调零。

（3）利用如图所示的装置进行相关试验后，在木块上再叠加另一个木块来进行实验。分析叠放木块与不叠放木块两种情况对应的数据，是为了验证下列猜想中的　　。

$A$、滑动摩擦力的大小与压力的大小有关

$B$．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关

$C$、滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关

$D$、滑动摩擦力的大小与运动的速度大小有关

（4）交流评估时，某实验小组提出：实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定。可能的原因是　　。

$A$、木板的长度太长

$B$．木板的粗糙程度不均匀

$C$、弹簧测力计的分度值太大

$D$．木块与木板的接触面积太大。

天平的工作原理是　　，如图所示，此时指针静止在　　（填天平的结构名称）的中线左侧，接下来的操作是　　，使天平水平平衡。

在研究摩擦力的实验中，将木块置于水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块（如图甲所示），木块的运动状态和弹簧测力计的示数如下表所示(每次木块与桌面的接触面相同，对桌面的压力相同)。由表可知，木块受到的滑动摩擦力的大小为     N；在第一次试验中，木块受到的摩擦力的大小为    N；在这五次试验中，木块受到的摩擦力大小应该有      次是相同的。在木块上加放物块B重做刚才的试验（如图乙所示），是为了探究滑动摩擦力的大小与     的关系，某次正确操作后发现弹簧测力计的示数是1.5N，此时物块B所受摩擦力大小为     N。

试验次数	木块运动状态	弹簧测力计示数F/N
1	静止	0.5
2	静止	0.6
3	加速	0.8
4	匀速	0.7
5	减速	0

亲爱的同学，你会正确使用下列仪器吗？

（1）如图1所示，圆筒测力计使用前要校零，看清量程和　　。使用中，测得桶重为 $G$，则该桶水重为　　 $G$；

（2）如图2所示，是小梅同学做完实验后的场景。请你帮助她完成实验器材的整理：

第一步，用镊子将砝码从托盘上取下，　　，并将小石块从托盘上取下，放在桌面上；

第二步，　　。

第三步，　　。

第四步，将天平放回包装盒。

（3）如图3所示，是一种家庭常用的温度计，又称寒暑表，它是根据　　的规律制成的，其测量范围是　　。

小明同学用下列器材探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。粗糙程度均匀的长木板一块，质量相等的木块和铝块各一个，弹簧测力计一只。如图所示，实验中他用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它们在长木板上做匀速直线运动。

（1）图丙中，长木板对木块摩擦力的大小为　　 $N$，这是根据　　原理测出滑动摩擦力的，此时，铝块受到的摩擦力为　　 $N$。

（2）分析　　两次实验可以得出：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，此实验采用了常用的　　进行探究（选填“控制变量法”或“等效替代法”

（3）图乙与图丁中铝块受到的摩擦力大小　　（选填“相等”或“不相等” $)$