初中物理力和机械实验题

在弹性限度内，弹簧受到拉力越大，弹簧越长。但是，用同样大小的力去拉两只不同的弹簧，伸长的长度却不同，这说明弹簧的伸长还与弹簧本身有关，可用刚性系数来表示，刚性系数大的弹簧不容易被拉伸。为了研究弹簧的刚性系数与下列因素的关系，通过实验取得如下数据（其中：S为金属丝横截面积，n为弹簧匝数，r为弹簧半径，A为弹簧的刚性系数)。
请回答：
（1）比较      组数据可得弹簧刚性系数与弹簧匝数的关系。
(2)如果用粗细相同的铜丝和钢丝做成匝数和半径相同的弹簧，都用1ON的力拉伸时，用      丝做成的弹簧变得更长。

组号	材料	S/m^2	n	r/m	A/(N·m^-1)
1	铜	3x10^-6	100	1x10^-2	90
2	钢	3x10^-6	100	1x10^-2	180
3	铜	3x10^-6	100	1x10^-2	360
4	钢	3x10^-6	200	1x10^-2	90
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（3）为完成整个探究还需增加一组实验（与第4组形成对照），把数据填在第5组表格内。（在答卷上作答）

请按要求完成填空。

（1）如图1所示，量筒中液体的体积为　　 $\mathit{mL}$。

（2）如图2所示，弹簧测力计的示数为　　 $N$。

（3）如图3所示，液体温度计是利用测温液体　　的性质制成。

（4）如图4所示，在利用该装置探究光的反射规律的过程中，多次改变入射角可以探究　　大小的关系。

小红在海边捡到一个精美的小石块，她想测量该石块的密度，于是利用家中的长刻度尺、两个轻质小桶（质量不计）、细线、水杯、水，设计并进行了如下试验：

（1）用细线将刻度尺悬挂在晾衣架上，调整悬挂点的位置，当刻度尺在水平位置平衡时，记下悬挂点在刻度尺上的位置 $O$ 。

（2）向水杯内倒入适量的水，在水面处做一标记，如图甲所示。

（3）将石块浸没在该水杯内的水中，不取出石块，将杯中的水缓慢倒入一个小桶中，至杯内水面下降到标记处（石块未露出水面），此时小桶中水的体积 　　（选填"大于"、"小于"或"等于" $)$ 石块的体积。

（4）将石块从水杯内取出，放入另一个小桶中，将装有石块和水的两个小桶分别挂在刻度尺的左右两端，移动小桶在刻度尺上悬挂点的位置，直到刻度尺在 　　位置恢复平衡，如图乙所示，记下这两个悬挂点到 $O$ 点的距离分别为 $l_1$ 和 $l_2$ ，则石块的密度 ${\rho }_{\mathrm{石}}=$ 　　（用 $l_1$ 、 $l_2$ 和 ${\rho }_{\mathrm{水}}$ 表示）

（5）实验结束后，小红反思自己的测量过程，由于从水杯内取出的石块沾有水，导致最后的测量结果 　　（选填"偏大"、"偏小"或"不变" $)$

（弹簧测力计测固体密度，双提法）小刚用弹簧测力计和水测金属块的密度。将金属块挂在调好的弹簧测力计的挂钩上，手提弹簧测力计，金属块静止时弹簧测力计的示数如图甲所示。手提弹簧测力计，使金属块没入水中静止时，弹簧测力计的示数如图乙所示。则金属块受到的重力是            。金属块的体积是           m³。g取10N/kg，金属块的密度是             kg/m³。

在学习摩擦力时，小强猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：

$a$．接触面所受的压力

$b$．接触面的粗糙程度

他通过如图所示实验，并记录实验数据：

（1）如图甲，在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，从而测出木块与长木板的滑动摩擦力

（2）如图乙，在木块上加一砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此情况下的滑动摩擦力。

（3）如图丙，在木板上铺上毛巾，从而改变木块与长木板的粗糙程度，保持木块上的砝码不变，测出此情况下的滑动摩擦力。

实验次数	接触面	压力	弹簧测力计的读数
1	木板面	$4N$	$0.6N$
2	木板面	$6N$	$0.9N$
3	毛巾面	$6N$	$3.0N$

①在以上实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据　　知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。在第1次实验中，滑动摩擦力为　　 $N$；若拉力增大到 $2N$，木块做加速运动时，滑动摩擦力为　　 $N$

②比较第1、2次实验得出结论：　　

③比较第2、3次实验得出结论：　　。

④如图丁所示，小强还利用以上实验器材来研究木块所受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止，木块受到木板的摩擦力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$弹簧测力计的读数，方向是　　。

探究杠杆的平衡条件：
（1）如图（a），杠杆在支架上，要使其在水平位置平衡，可将杠杆左端的平衡螺母向______调节，当杠杆在水平位置平衡时，杠杆自重的力臂为______cm．

（2）如图（b），在右边用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是_________________．若左边钩码离支点20cm，右边挂钩离支点15cm，每个钩码重为0.5N，则此时弹簧测力计示数应为_______N．
（3）如图（c），当杠杆在水平位置平衡时，与图（b）相比，弹簧测力计示数将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

（天平测液体密度，等质量法；弹簧测力计测液体密度，等V_排法/三提法）小明和小红使用不同器材分别对酒精的密度进行了测量。
（1）请将他们的实验过程补充完整。
小明利用天平、烧杯、刻度尺和水（ρ_水已知）测量酒精密度的过程如下：
①往烧杯中倒入适量的水，用调节了的天平称出烧杯和水的质量为m；
②用刻度尺测出水面到烧杯底的高度为h₁；
③将水倒出，倒入酒精，用天平称出的烧杯和酒精的质量仍为m；
④                                                           
⑤计算酒精密谋的表达式为：ρ_酒精=               。
小红利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水（ρ_水已知）测量酒精密度的过程如下：
①用细绳拴住石块，并用弹簧测力计测出石块重为G；
②将石块浸没在水中，并记录弹簧测力计的读数F₁； ③
④计算酒精密度的表达式为：ρ_酒精=         （已知：F_浮=G_排=ρ_液gV_排）。

小梦乘坐竖直升降电梯从一楼到六楼，刚上升时有一种向下沉的感觉，快到六楼时却有一种向上飘的感觉。小梦猜想这种感觉应该与人对电梯地板的压力大小有关。于是小梦把压力传感器放在电梯地板上，将一物体放在压力传感器上，探究电梯上升过程中压力传感器示数变化，每隔 $1s$ 记录一次数据，记录数据如下表所示：

时间 $t/s$	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
压力 $F/N$	10.0	11.5	11.0	10.5	10.0	10.0	10.0	10.0	9.5	9.0	8.5	10.0

（1）根据上表数据，请在图中绘制出电梯整个上升过程中压力传感器示数 $F$ 随时间 $t$ 变化的图象。

（2）分析图象可知物体的重力为 　　 $N$ ，由图象还可以获取的信息有 　　（写出一条即可）。

（弹簧测力计测液体密度，等体积法）小刚同学利用弹簧测力计等器材测量液体密度。

⑴主要步骤如下：
①把塑料杯挂在弹簧测力计的挂钩上，然后再将测力计的指针调整到零刻度线处；
②在塑料杯中装入一定体积的水后，弹簧测力计指针的位置如图23甲所示；
③将塑料杯中的水倒尽，再向塑料杯中注入体积相等的待测液体，弹簧测力计指针的位置如图23乙所示。
⑵由此可知，塑料杯中待测液体重________N；密度为________kg/m3。
⑶如果小刚同学把这个弹簧测力计面板上的物理量的单位改为“kg/m3”，他改造的这个“液体密度计”的最大测量值是________kg/m3。

（弹簧测力计+量筒测液体和固体密度）如图所示，为测量某种液体的密度，小华用弹簧测力计、量筒、小石块和细线进行了如下操作：

a、将小石块浸没在待测液体中，记下弹簧测力计示数F₁和量筒中液面对应的刻度V₁；
b、读出量筒中待测液体的体积V₂；
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计示数F₂．
（1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否指在         ．
（2）为了较准确地测量液体的密度，图中合理的操作顺序应为     （填对应字母代号）
（3）小石块浸没在待测液体中时，排开液体的重为G=        ．
（4）待测液体的密度可表示为ρ_液=         ．
（5）小华还算出了小石块的密度，其表达式为ρ_石=        ．

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：      ．

在探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”实验中，小聪以相同方式拉着同一个物体在水平地面和水平冰面上缓慢滑行，感觉在冰面上时更容易些．
（1）他猜想滑动摩擦力的大小与________有关．
（2）他根据图中的甲图的方法，做一次对比实验来验证其猜想．请你写出操作步骤并对可能出现的实验结果进行分析论证．（可根据需要适当增加器材）
（3）小明所用弹簧测力计的量程为5N，待测滑动摩擦力约为8N，水平桌面上备有乙图中的器材，请你帮他画出能测出滑动摩擦力的装置图．（弹簧测力计重、滑轮重及滑轮与轴和线之间的摩擦忽略不计）

小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装置．实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N，每个钩码的重力为0.5N．实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在预先设计好的记录表中．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
动滑轮的重力G0／N	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
所挂钩码的 重力G／N	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
弹簧测力计的示数F／N	0.8	1.0	1.3	1.5	1.8	2.0	2.3	2.5

分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G₀的关系为________；在动滑轮的重力大于或等于物体重力的条件下，使用动滑轮________．