初中物理力和机械实验题

如图所示，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、细线和若干个钩码（每个钩码重0.5N）。

（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，使杠杆不挂钩码时在_______位置平衡．这样调节的目的是：便于在杠杆上直接测量__________。
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂2个钩码，在E点处挂_____个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明得出了杠杆的平衡条件为：F₁×L₁=F₂×L₂；他这样得出的结论是否合理？_________；（选填“合理”或“不合理”）判断的理由是（    ）（填选项）。
A．实验次数太少，不能得到普遍规律    B．单位不同的物理量不能相乘
（3）取走挂在E处的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆再一次在原位置平衡，弹簧测力计的拉力为_____N，如果改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍在原位置平衡，则测力计的读数将______（填“变大”、“变小”、“不变”）

某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。

⑴将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的_______________；
⑵如图所示，将质量为M₁的物体挂在刻度尺左边某一位置，向_____（选填“左” 或“右” ）移动刻度尺，直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡。记录物体悬挂点到支座的距离L₁和刻度尺的____________到支座的距离L₂；
⑶根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m=__________（用所给物理量表示）。

如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景，究竟谁分得的萝卜重，德州市育红中学的三位同学提出了自己的猜想：甲认为：猴子胜利了；乙认为：兔子胜利了；丙认为：猴子和兔子谁也没有沾光．到底谁的猜想正确呢？

（1）为此，同学们设计了如图所示的实验，根据该实验现象，可以判断猜想正确的同学是            （选填“甲”、“乙”或“丙”）．

（2）根据实验，同学们还得出结论：
只要满足“动力×动力作用点到支点的距离=阻力×阻力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡．
a．你认为这个结论是的          ．（选填“正确”或“错误”）
b．如何用下图的装置来验证你的观点？
答：                                                          ．

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 $F_2$和阻力臂 $l_2$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 $F_1$和动力臂 $l_1$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 $F_2$和阻力臂 $l_2$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 $F_1/N$	动力臂 $l_1/m$
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 $l_1$跟动力 $F_1$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 $F_1\times$动力臂 $l_1=$阻力臂 $F_2\times$阻力臂 $l_2$”

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 $F_1$、动力臂 $l_1$和阻力 $F_2$、阻力臂 $l_2$之间的关系

实验次数	动力 $F_1/N$	动力臂 $l_1/m$	阻力 $F_2/N$	阻力臂 $l_2/m$
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。

在物理课外小组活动中，物理老师让小明帮助将一根长弹簧截成不同长度的几段．小明在截取时惊奇地发现，在拉力相同，不同长度的弹簧的伸长量不同，弹簧的伸长与原长有什么关系呢？小明将不同长度的弹簧依次悬挂起来（如图所示），开始了探究．
请你帮助小明完成以下任务．
（1）实验室提供了一个100g的钩码，小明还必须具备一个测量工具，该工具是________．
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量．
（3）设计一个记录数据的表格．

在探究“杠杆平衡条件”的实验中：
（1）如图（a）所示，在未挂钩码时，螺母A、B的作用是                    。若实验前，没有挂钩码时，杠杆静止在图（b）所示位置，应进行的操作是                                 。

（2）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边、离支点2格的P处挂有3个钩码，如图（c）所示，为使杠杆平衡，请在杠杆右边挂上钩码（用两种方法），你的方法是①                            ；②                           。
（3）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次实验，得到三组数据并进行分析，这样做的目的是                                        。
（4）当小宇同学在拉着弹簧测力计使杠杆在如图（d）位置平衡，读出测力计的示数，并从杠杆上直接读出对应的力臂，结果发现：动力×动力臂≠阻力×阻力臂，于是小宇说，杠杆平衡条件在此种情况下不成立，你知道其中的原因吗？
                                                                             。

在探究“物体所受重力的大小跟哪些因素有关”的实验中，同学们有如下猜想：（A）重力跟质量有关；（B）重力跟位置有关；（C）重力跟形状有关．为了验证猜想C，现提供如下器材：弹簧测力计，天平，橡皮泥，三个形状不同的石块、铁块和铝块，细线，土豆，小刀．请你选择适当的器材，完成下列探究过程．

所选器材
探究步骤
分析论证	若________，则________ 若________，则________

小明和小红利用如图甲所示装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件：

(1)如图乙，为使杠杆在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向      （选填“左”或“右”）移动，将杠杆调整在水平位置的目的是为了方便测量       ；
(2)小明在实验中记录了三次实验数据如下表：这三次实验数据中有一次是错误的，错误数据的实验次数是       ，由正确实验结果可得杠杆的平衡条件是      ；
(3)小红调节好平衡后，在杠杆两端挂上钩码，杠杆的状态如图丙所示，为此，小红又调节两端的平衡螺母，使杠杆重新回到水平平衡位置，然后正确记录下钩码重、动力臂OA和阻力臂OB的值，分析实验数据后发现得不到教材中的“杠杆的平衡条件”，小红的哪一步操作导致了实验结果与教材中的结论不一致？答：      ；

(4)有同学用现有实验方案得到如下结论“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中    。

A．没有改变力的大小

B．没有改变力的方向

C．没有改变力的作用点

D．实验次数较少，结论具有偶然性

用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段．

（1）你认为________段重些，你判断的理由是：________________________________．
（2）为研究类似A、B轻重的问题，某同学在一根有等间距刻度的均匀杠杆两侧挂上每个质量都相等的钩码进行实验．杠杆静止于水平位置的三次实验情景如图所示．

①根据图的实验，可以判断________段萝卜重些．
②根据图的实验，该同学得出结论：
只要满足“阻力×阻力作用点到支点的距离＝动力×动力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡．
A．这个结论是否正确？
B．用图所示的装置，怎样通过实验来说明该结论是否正确．

学习了弹力知识后，小萱发现：给弹簧施加拉力，当拉力越大时，弹簧的伸长量就越大。于是小萱提出猜想：弹簧的伸长量跟所受拉力成正比。实验桌上已经备有如下器材：一个满足实验要求的弹簧、一个铁架台、一个刻度尺、六个质量均为50g的钩码。请你利用上述实验器材，设计一个实验探究：“弹簧的伸长量（ΔL）跟所受拉力（F）是否成正比”。要求：（1）请写出实验步骤（可画示意图辅助说明）；（2）画出实验数据记录表。

小明和小华“探究杠杆平衡的条件”，他们的研究过程如下：

① 体验：他们用螺丝刀将骑马钉撬起，发现有两种方法，如图所示。请在图（b）中的A点画出动力的示意图。__________
② 探究：他们将钩码挂在杠杆一端，如图所示，受到撬骑马钉的启发，若要使杠杆在此位置平衡，他们用力的方向有什么规律？__________
他们分别选取器材进行实验，并将动力F₁、动力臂l₁、阻力F₂、阻力臂l₂记录在下表中。

小明分析比较表一的实验数据可归纳得出的结论是：__________。
小华分析两表数据后发现实验序号__________的数据与小明的结论不符。他回顾了那次实验，发现实验数据是在弹簧测力计斜拉的情况下获得的，如图18所示。请分析小华这组数据错误的原因：当测力计斜拉时__________。

进行探究“杠杆的平衡条件”实验

(1)实验前楚旭发现杠杆右端低左端高，此时应将杠杆右端的平衡螺母向   调节，使得杠杆保持   静止；
(2)杠杆平衡后，楚旭在如图所示的B位置挂上三个钩码，可在A位置挂上   个钩码，使杠杆在水平位置平衡；由此楚旭很快得出杠杆平衡条件，你认为楚旭得出结论   （合理／不合理），理由是   ．

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m_o的质量是多少？

（4）当物体G从空中匀速浸没在水中，若配重m_o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？

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 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．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 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．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。