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

某同学用如图所示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且标有均匀刻度。实验前发现右端偏高，应向     端调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡；当杠杆水平平衡后，在左侧第2格上挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂     个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐     （选填“增大”、“减小”、“不变”或者“不确定”）。

(6分)探究杠杆的平衡条件，
(1)安装好杠杆，发现杠杆右端下沉.应把杠杆右端的平衡螺母向____调节，使杠杆杆在水平位置平衡，此时杠杆自身重力的力臂为     .
(2)弹簧测力计使用前指针如下图所示，则测量时，首先应该进行的操作是     ；

(3）小红在杠杆的一侧挂钩码，在杠杆的另一侧某一位置用弹簧测力计沿    方向拉住杠杆，使其在水平位置平衡，以便直接从杠杆上读出力臂.
(4)下表是小红实验得到的数据，据此分析可以发现这次实验不妥之处        。

实验次数	动力F1/N	动力臂l1/cm	阻力F2/N	阻力臂l2/cm
1	1.5	10	3.0	5
2	1.0	20	2.0	10
3	1.0	30	2.0	15

 

（1）如图所示，此圆柱体的直径是     cm。

（2）如图a所示，弹簧测力计下挂一重物，当物体静止时，弹簧测力计的示数为   N．若将此弹簧测力计、重物如图b所示进行测量，静止时测力计的示数  （“变大”、“变小”、“不变”）。

（3）现有一质地均匀，形状不规则的小石块．小明想用天平粗略测出它的密度，在调节天平平衡时，把天平放在水平桌面上，游码移至标尺零刻度线处，观察横梁指针指在分度盘中线的右侧，则他应将横梁左端的平衡螺母向     （“左”或“右”）移动．天平平衡后，小明用烧杯装满水，测出其总质量为m₁（如图a），将小石块投入装满水的烧杯中（如图b），测其总质量为m₂，此时溢出质量为m₃的水，则小石块的密度ρ_石=     。

在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______旋（选填“左“或“右”）．
（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上________个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平
（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）使用杠杆能为我们的生活带来方便．如图d所示，下列杠杆能够省距离的是（  ）

将下图中三种一起的测量结果（数值及单位）填写在下表相应的空格中。

量筒中水的体积	电压表的读数	弹簧测力计的读数

读出下图中各实验仪器的示数：

（1）金属条的长度  cm；（2）电压表示数   V；（3）弹簧测力计示数  N。

如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。

（1）若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是________N，则滑轮组的机械效率是 ________。
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

如图是利用铁架台，带有刻度均匀的匀质杠杆，细线，数量足够且每个重力均为1N的钩码等实验器材探究“杠杆平衡条件”实验。

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端较低，这时应将平衡螺母向     （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）在A点悬挂三个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂   个钩码；取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向下拉，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的拉力为    N；若弹簧测力计仍在C点，改变拉力的方向，斜向右下方（如图虚线方向）拉弹簧测力计，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将    （选填“大于”或“等于”或“小于”）1N。

为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究．下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据．表一：

甲弹簧受到的拉力／N	0	l	2	3	4	5	6
甲弹簧的长度／cm	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0	21.0	24.0

表二：

乙弹簧受到的拉力／N	0	l	2	3	4	5	6
乙弹簧的长度／cm	6.0	7.5	9.0	10.5	12.0	13.5[	15.0

⑴分析表一和表二数据可知：①在一定条件下，弹簧伸长的长度与它所受的拉力成               ；②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧      （大/小）．
⑵如图所示的A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同．则量程较大的是     （A/B）测力计，精度较高的是         （A/B）测力计．
⑶经实验探究发现：在拉力相同的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长（弹簧不受外力时的长度）等均有关系，请设计一个简单实验，证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关

小明和物理实验小组的同学们在探究物体所受重力与物体质量的关系时，实验记录如下表．

被测物体	物体质量m／kg	重力G／N	比值
物体1	0.1	0.98	9.8
物体2	0.2	1.96	9.8
物体3	0.3	2.91	9.7

(1)在实验过程中，需要的测量工具有____________和____________．
(2)分析表中实验数据，得出的结论是_____________________．
(3)在一般情况下，g为定值，但经过科学家的精确测量，各地区的g值仍有些差异，下表是小明查阅资料得到的有关g值的信息．

地 点	g值的大小	地球纬度	地 点	g值的大小	地球纬度
赤 道	9.780	0°	北 京	9.801	39°56′
广 州	9.788	23°06′	纽 约	9.803	40°41′
武 汉	9.793	30°33′	莫斯科	9.816	55°45′
上 海	9.794	31°12′	北 极	9.832	90°

通过分析上表，可以发现，g值最小和最大的地点分别是________、________．g值的变化规律是___________________________．

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
5

（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）

（1）如图所示圆筒的直径为       ；如图所示弹簧测力计的示数为________；如图所示寒暑表的示数为________；

（2）小亮观察200g冰熔化的实验，收集数据后绘制了如图所示的“温度—时间”图像。

①根据图像判断：冰在熔化时，不断吸收热量，温度      （选填“升”、“降低”或“不变”）；第20min时，物质所处的状态是          ；
②在33min~37min内，烧杯内的物质吸收的热量为         J。（不考虑热量的损耗，已知冰的比热容为2.1×10³ J/（kg·℃），水的比热容为4.2×10³ J/（kg·℃））。

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”）．

小华、小明两位同学通过实验探究杠杆平衡的条件，所用实验器材有杠杆、弹簧测力计、钩码和支架等他们分别在已调水平平衡的杠杆上施加动力F₁、阻力F₂并使杠杆在水平位置平衡，记录动力臂l₁及阻力臂l₂，小华、小明的操作情况分别如图（a）、（b）所示，表一、表二为他们记录的实验数据


（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，小华得出结论：杠杆平衡的条件是F₁＋l₁=F₂＋l₂，请判断：小华的结论是________的（选填“正确”或“错误”），依据是：_______________________
（2）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出结论：杠杆平衡的条件是_________________________
（3）得出上述杠杆平衡的条件后，小华也欲用弹簧测力计和钩码进行实验，但跟小明的操作不同的是，他准备将弹簧测力计沿竖直方向作用在杠杆上的A点，而钩码的位置不变，如图（c）所示
请判断：他_________使杠杆在水平位置平衡（选填“能”或“不能”），如果杠杆能平衡，写出需满足的条件；如果杠杆不能平衡，写出判断的理由
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