初中物理力和机械实验题

在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，实验装置如图所示，选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上，其中甲、乙两图的接触面是相同的木板，丙图的接触面是棉布

（1）实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做　　运动。根据　　条件可知，木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。

（2）由　　图可以探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度关系。

（3）若乙装置中，木块在运动过程中拉力突然变大，滑动摩擦力将　　（选填“不变”、“变大”或“变小” $)$。

（4）评估此实验方案的不足之处是　　。（答出一条即可）

小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：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，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向　　（选填“左”成“右” $)$调节；

（2）小张将实验数据记录在表中：

次数	动力 $/N$	动力臂 $/\mathit{cm}$	阻力 $/N$	阻力臂 $/\mathit{cm}$
1	1	10	2	5
2	1.5	5	0.5	15
3	2	15	1.5	▲

表格中空缺的实验数据“▲”是　　。

（3）小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了　　（只有一个正确答案，选填答案序号）。

①减小摩擦 ②多次测量取平均值减小误差

③使每组数据更准确 ④获取多组实验数据归纳出物理规律。

如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为 $5\times {10}^{-3}$米 ${}^3$．（滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计）

（1）用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？　　。

（2）制作该演示器中的空心金属球，用了体积为 $5\times {10}^{-5}$米 ${}^3$的金属材料求该金属材料的密度。

（3）小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为1.2千克 $/$米 ${}^3$，现通过气泵向玻璃容器内压入空气，使容器内空气密度增大到3.0千克 $/$米 ${}^3$，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛，请通过计算说明。

为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明选用以下能满足实验要求的器材做了一系列的实验：形状相同的木块和铁块、表面平整的长木板、弹簧测力计等。小明做的部分实验如表所示（实验时，长木板固定在水平桌面上） $:$

序号	实验方法	图示
1	把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数 $F_1$；
2	把铁块侧放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动铁块，使铁块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数 $F_2$；
3	木块在下，铁块在上叠放在一起后放到长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它们做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数 $F_3$．

小明发现，三次实验中弹簧测力计的示数均不相同，即 $F_1\ne F_2\ne F_3$，且 $F_1<F_3$。

（1）比较1、3两次实验，由 $F_1<F_3$得出的结论是　　；

（2）比较1、2两次实验，根据 $F_1\ne F_2$，小明认为：滑动摩擦力的大小与接触面积有关。小明得出这个错误结论的原因是　　。

（3）实验中运用了转换法，把摩擦力的大小转换为　　。为了保证转换的正确性，实验中采取的措施是　　。

（4）小明想：木块表面粗糙还是铁块表面粗糙？请你利用现有器材增加一次实验，解决小明的问题。写出实验方法和结论：方法　　；结论　　。

在探究“杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前调节杠杆在水平位置平衡，目的是　                                　。

（2）通过多次实验得出如下数据：

次数	$F_1/N$	$l_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$l_2/\mathit{cm}$
1	2	2	1	4
2	2	4	1	8
3	2	6	1	12
4	1	16	2	8
5	2	10	1	20
6	3	8	2	12

分析1、2、3次实验数据，可以发现实验中存在的问题是：没有改变　       　的大小。

（3）分析4、5、6次实验数据，得出杠杆的平衡条件是　         　（用字母表示）。

（4）如图所示是某次实验中的情形，把图中杠杆两侧的钩码各取下一个，为使杠杆再次在水平位置平衡，应将左侧钩码向　          　移动一个格，同时右侧钩码向　     　移动一个格。（均填“左”或“右”）

某兴趣小组在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，用如图所示的装置进行实验。

实验一：将长方体木块平放在长木板上，用力 $F$拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表一。再将木块分别侧放、竖放，重复实验。

实验二：将长方体木块平放在长木板上，用力 $F$拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表二。再分别将一个砝码、二个砝码放在木块上，重复实验。

表一

实验次数	压力大小	木块放置情况	弹簧秤示数 $/$牛
1	木块的重	平放	1.0
2	木块的重	侧放	1.0
3	木块的重	竖放	1.0

表二

实验次数	压力大小	木块放置情况	弹簧秤示数 $/$牛
1	木块的重	平放	1.0
2	木块和一个砝码的总重	平放	1.5
3	木块和二个砝码的总重	平放	2.0

（1）实验一的第3次实验时，木块与长木板之间的滑动摩擦力为　　牛；

（2）实验一探究的问题是　　；

（3）表二中的实验数据可得出的结论是　　。

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　    　 $g/c{m}^3$。

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“滑动摩擦力大小与压力的关系”实验中，小明选取了如下实验器材：长木板、木块、砝码、棉布、毛巾、弹簧测力计。

（1）在此实验中，运用的研究方法是　      　。

（2）开始拉木块时，水平拉力逐渐增大，但木块仍然静止，木块所受的摩擦力　    　（填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）匀速直线拉动木块，弹簧测力计的示数如图甲所示，为　     　 $N$。

（4）在木块上放上一个砝码，然后匀速直线拉动木块，弹簧测力计示数如图乙所示。通过甲、乙两次实验得出的初步结论是　                               　。

（5）根据所提供的实验器材还可探究下列哪个实验　       　

$A$．探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系

$B$．探究二力平衡的条件

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块，测得的实验数据如下：

序号	接触面	压力 $/N$	滑动摩擦力 $/N$
1	木块与木板	4.0	0.8
2	木块与木扳	5.0	1.0
3	木块与砂纸	4.0	1.2

分析　　（选填序号）两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：

　　；

（2）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是　　（写出一种即可）。

在“探究杠杆平衡条件的实验”中：

（1）如图甲所示，杠杆左端下沉，则应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$调节，直到杠杆在水平位置平衡，在水平位置平衡的目的是便于测量　　。

（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在 $A$点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在 $B$点挂　　个相同的钩码；当杠杆平衡后，将 $A$、 $B$两点下方所挂的钩码同时朝远离支点 $O$的方向各移动一小格，则杠杆的　　（选填“左”或“右” $)$端将下沉。

（3）如图丙所示，在 $A$点挂一定数量的钩码，用弹簧测力计在 $C$点斜向上拉（与水平方向成 $30°$角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数如图丙所示，已知每个钩码重 $0.4N$，则在 $A$点应挂　　个钩码。

小敏同学参加研学旅行时，在湖边捡到一块漂亮的小石块，她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度，她的测量方案如下：

①用细绳将一直杆悬挂，调节至水平位置平衡，记下细绳在直杆上的结点位置 $O$；

②将一重物悬于结点 $O$左侧的 $A$点，小石块悬于结点 $O$的右侧，调整小石块的位置，如图所示，当小石块悬于 $B$点时，直杆在水平位置平衡；

③用刻度尺测量 $\mathit{OA}$的长度为 $L_1$， $\mathit{OB}$的长度为 $L_2$；

④保持重物的悬点位置 $A$不变，将结点 $O$右侧的小石块浸没在盛水的杯中（且未与杯底、杯壁接触），调整小石块的悬点位置，当小石块悬于 $C$点时，直杆在水平位置平衡；

⑤用刻度尺测量 $\mathit{OC}$的长度为 $L_3$。

请根据她的测量方案回答以下问题

（1）实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中，第一次调节水平平衡是　　，第二次调节水平平衡是　　；（选填“ $a$”或“ $b$” $)$

$a$．消除直杆自重的影响 $b$．便于测量力臂

（2）实验中长度　　（选填“ $L_1$”、“ $L_2$”或“ $L_3$” $)$的测量是多余的；

（3） $C$点应该在 $B$点的　　（选填“左”或“右” $)$侧；

（4）小石块密度的表达式为 $\rho =$　　（选用字母 ${\rho }_{水}$、 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）。

小金同学为了制作弹簧测力计，对一根弹簧进行了探究：将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码，记录弹簧的长度与它受到的拉力之间的关系。如表所示：

拉力     $\left(N\right)$	0	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0	4.0
弹簧长度     $\left(\mathit{cm}\right)$	6.5	7.5	8.5	9.5	11.0	14.2	18.0

若用此弹簧制作弹簧测力计，请回答以下问题：

（1）从表格信息可得，它的最大称量是 　　 $N$ 。

（2）若该弹簧测力计的最小刻度为 $0.1N$ ，则相邻刻度线之间的距离为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（3）当该弹簧测力计悬挂 $75g$ 的重物时，弹簧将伸长 　　 $\mathit{cm}$ 。

小勇在探究"杠杆的平衡条件"实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。

（1）实验装置如图甲所示静止在桌上，此时杠杆 　 　（选填"是"或"不是"）平衡状态，为了调节杠杆在水平位置平衡，他应将两侧的平衡螺母向 　 　边调；

（2）小勇在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示，他应该在下列方法中选择 　 　使杠杆重新在水平位置平衡；

A.向左调节平衡螺母

B.将左侧钩码向左移动

C.增加右侧钩码个数

（3）进行正确操作后测出力和力臂记录在如下表格中。

实验次数	动力F 1/N	动力臂L 1/cm	阻力F 2/N	阻力臂L 2/cm
1	3	4	4	3
2	4	5	5	4
3	5	6	6	5

小勇根据表中记录的多次实验数据分析得出如下结论：动力+动力臂＝阻力+阻力臂。小华说他得出的结论是错误的，小华判断的依据是 　 　。

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。