初中物理力和机械实验题

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

小明要测量一根1m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量，通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程．于是，他想用其他方法进行测量．
现有器材：天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20cm的刻度尺和几根足量长的细绳．要求：只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案，（1）写出主要实验步骤和需测量的物理量；（2）写出木棒质量的数学表达式（用测量量表示）。

（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）　　。

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 $1N$ 重物时，下端对应位置标为 $1N$ ；将这段距离等分为20格，每格表示 $0.05N$ 。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 $0.05N$ 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     $n/$ 个	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
螺母总重     $G/N$	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     $L/\mathit{mm}$	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 $70.0\mathit{mm}$ 处，推测橡皮筋下所挂的物体重约为 　　 $N$ （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 $15.0\mathit{mm}$ 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 　　 $\mathit{mm}$ 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。

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   ．

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。

在探究弹簧的长度跟外力的变化关系时，利用了如甲图所示的实验装置。记录数据如下：
  
（1）这项研究在实际中的应用是____________.（天平/弹簧秤/压强计）
（2）分析实验数据可得到的结论是在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的_______成正比。
（3）作出乙图的三个图象中正确的是__________________.

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。

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   ．

珍珍观察到电风扇、台灯等有个大而重的底座，可使它们不易翻倒．物体的稳定程度（稳度）与哪些因素有关呢？她猜想：可能与物体所受的重力大小、重心高低及支持面的大小有关．
如何比较物体的稳度大小呢？她发现，让不同的物体倾斜相同的角度时，有的物体翻倒，有的物体不翻倒，翻倒的说明其稳度较小．于是，她将物体放在表面粗糙的水平木板上，让木板绕O点转动，通过观察物体刚好翻倒时木板转过的角度的大小（物体不滑动）来比较物体稳度的大小，如图甲所示．

在探究物体的稳度大小与物体重心高低的关系时，她制作了三块重相同、外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，如图乙中的①、②、③所示．实验时，将它们依次放在木板上，分别记下让它们刚好翻倒时，木板转过的角度的大小，实验记录如下表．

（1）物体刚好翻倒时木板转过的角度越小，间接反映了物体的稳度越_______（大／小）．
（2）在以上探究稳度大小与重心高低关系的实验中，应控制物体所受的_______和_______    不变，这种实验方法叫           法．
（3）实验现象表明，物体的重心越_______，其稳度越大．
（4）依据以上结论，卡车装货时，应把重的货物装在______（上／下）层，可使货物不易翻倒．

小阳想通过实验测出某种油的密度ρ_油。他找来一根直硬棒，用细线系在硬棒的中点O并把硬棒悬挂起来，硬棒在水平位置平衡。他将石块M挂在硬棒的右端点E、密度为r的金属块N挂在硬棒的左端点C时，硬棒在水平位置再次平衡，如图所示。当把金属块N浸没在待测密度的油中，把石块M从E点移动到D点时，硬棒第三次在水平位置平衡。如果用L₁表示O、C两点间的距离，用L₂表示O、D两点间的距离，则r_油＝_____________。

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．

在探究杠杆平衡条件的实验中：

（1）实验前小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向       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，应在杠杆的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           （变大/变小/不变），其原因是                 .