初中物理机械能实验题

某学习小组用几个相同的滑轮来探究定滑轮、动滑轮和滑轮组的机械效率，实验装置如图所示．他们将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s，并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入表：

次序	G/N	F/N	h/m	s/m	W有用/J	W总/J	η
1	2	2.1	0.1	0.1	0.2	0.21	95.2%
2	2	1.2	0.1	0.2	0.2	0.24	83.3%
3	2	0.9	0.1	0.3	0.2	0.27	★

（1）表格中数据★=         ；
（2）第1次实验中，拉力F与提升物体的重力不等，主要原因是             ；
（3）比较实验1、2，第2次的机械效率较低，主要原因是               ；
（4）比较实验2、3，这两次实验机械效率不同的主要因素是                ；
（5）在实验3的装置下再加挂一只相同的钩码，装置的机械效率将                。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：

(1)请你在图中画出本实验的绕绳方法．
(2)若用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，则：克服动滑轮的重力所做的额外功   （相同／不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变   ，滑轮组的机械效率变   ．
(3)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了   （填字母）．
A．减小摩擦
B．多次测量取平均值减小误差
C．获得多组数据归纳出物理规律
(4)由本实验   （能／不能）推断：任何机械的机械效率跟物重均有关．

如图所示，是测量滑轮组机械效率的实验装置．

（1）用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码，由图示可知拉力大小为  N，将弹簧测力计向上移动12cm，则钩码上升的高度为  cm，该滑轮组的机械效率是  （结果保留到0.1%）．
（2）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧．若如图装置中动滑轮的重为G₁，用它提升一重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G₂的动滑轮后，再提升同一重物，滑轮组的机械效率提高到了90%，则G₂与G₁之比为  （不计绳重及各处的摩擦）．

小聪利用斜面进行如下的实验。

（1）图中的数据是在测量斜面机械效率时得到的，由此可知此时斜面的机械效率η＝______。
（2）为了进一步探究斜面的特点，小聪接着做了三次实验，实验数据如下表。

①分析表中数据可知，沿斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面倾斜角度越大，机械效率越_________，拉力越_________。
②由表中第2次数据可知，此过程中铁块与斜面之间的摩擦力为______N。

体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小 $E_K=\frac{1}{2}m{v}^2$ ，重力势能大小 $E_p=\mathit{mgh}$ ，不计空气阻力， $g=10N/\mathit{kg}$ ，则：

（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是 　      　；

（2）若足球的射程 $x$ 与抛出速度、抛射角 $\theta$ 之间满足公式 $x=\frac{2v^2\sin \theta \cos \theta }{g}$ ，当足球以 $20m/s$ 的速度且与水平方向成 $45°$ 角被踢出，足球的射程是 　      　；

（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度v _x和竖直速度v _y，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10 m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是 　      　m。（小数点后保留2位数字）

小明参加科技节“掷飞机”比赛，该项目的规则是：纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知：纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明准备了以下器材进行实验研究：

发射器（如图）；秒表；剪刀；面积、质量大小和表面粗糙程度不同的两种纸 $A$、 $B$各若干张（同种纸正反面粗糙程度相同）。

（1）发射器的弹簧压缩得越短，释放后纸飞机获得的速度越大，其原因是　       　。

（2）写出本实验的主要步骤。

小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质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，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见下表）

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
动滑轮重 $G_0/N$	1.0	1.0	1.3	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
弹簧测力计示数 $F/N$	0.8	1.2	1.3	1.6	1.8	2.2	2.3	2.7

（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组　   　（选填“省力”或“不省力” $)$

（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数 $F$与被提升钩码重力 $G$以及动滑轮重力 $G_0$的关系为　　

（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为 $50N$的物块从位置 $A$匀速直线拉到位置 $B$，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为　　 $\mathit{cm}$；若此时绳自由端所用拉力为 $10N$，物块受到的摩擦力为 $18N$，该滑轮组的机械效率为　　。

用钢球、木块和带有斜槽的长木板。探究物体的动能跟哪些因素有关。

（1）如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由　　开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。

（2）如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大钢球的动能越　　。

（3）探究动能跟质量的关系时，应选择让质量　　的钢球从斜槽高度　　的位置开始运动。（选填“相同”或“不同” $)$

在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒，完成以下实验。

（1）通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近，可以得出结论：质量相同时物体

的　 　越大，动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能　     　。在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力　   　（选填“相同”或“不同”）

（2）如果做乙图实验时，硬纸盒被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成硬纸盒损坏需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，应采用以下　    　方法（填写正确选项前的字母）。

A．换用质量更小的钢球

B．给水平木板铺上毛巾

C．适当降低钢球的高度

D．换用一个较重的硬纸盒

（3）若要探究影响动能大小的另一因素，具体的操作方法是：选择两个　   　不同的钢球，从同一斜面相同高度由静止滑下。

（4）小阳在原硬纸盒的上表面粘上砝码，设计了如图丙所示实验，探究影响滑动摩擦力大小的因素，通过比较甲、丙两次实验可得出：滑动摩擦力与　            　有关。

如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。

（1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木块移动，是为了探究动能大小与　　的关系；

（2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的相关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力 $f$与压力 $F$之间的数量关系式为　　。

实验次数	1	2	3	4	5
木块对木板压力 $F/N$	2	3	4	5	6
弹簧测力计读数 $f/N$	0.6	0.9	1.2	1.5	1.8

如图所示，结合图中的实验情景，按要求回答下列问题：

（1）图甲：空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，这表明：易拉罐所受浮力的大小与　         　有关。

（2）图乙：滚摆在上、下运动的过程中，其　       　能与　       　能相互转化。

（3）图丙：向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，很快会把整杯清水染成蓝色，这一现象表明　        　。

（4）图丁：用此实验装置可研究电阻与导体　      　的关系。

在“探究影响动能大小因素”的实验中，如图所示，让小球从同一光滑斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平面上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后静止的位置。（已知h₁＜h₂＜h₃）

（1）球从斜面上滚下的过程中，小球的　     　能转化为小球的　    　能。

（2）本实验是通过　                 　比较小球动能的大小。

（3）分析图中的三次实验可以得出的结论是：物体的　     　一定时，　     　越大，它的动能越大；通过实验结论可知，开车时要注意不能　    　（“超载”或“超速”）。

“探究小球动能大小与哪些因素有关”的实验，如图所示。

（1）实验通过木块被小球推动　     　的大小，可比较出小球对木块　     　的多少，从而判断小球动能的大小，这种研究问题的方法叫　          　。

（2）要研究小球动能大小与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面相同　     　由静止滚下，其目的是使小球运动到水平面时　       　相同。

学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关，为此，实验室提供了如下器材：长木板、垫木（长宽高之比为1：2：4）、木块（带钩）、天平弹簧测力计、停表、刻度尺、细线。请根据需要选择合适的器材，完成以下题目。

（1）实验目的：　                                                      　。

（2）实验器材：　                                                      　。

（3）实验步骤：　                                                      　。

（4）分析与论证：　                                                    　。

（5）交流与评估：　                                                    　。

图甲是探究“影响动能大小因素”的实验装置。

（1）本实验中小球A的动能大小通过木块B在水平桌面上　          　来体现。若不用木块B，在桌面上铺一条毛巾，　     　（填“可以”或“不可以”）用小球A在毛巾表面滚动的距离来体现。

（2）将小球A放在同一斜面上　      　（填“相同”或“不同”）高度处由静止释放，目的是使小球在撞击木块B时速度不同，通过实验现象可以得出结论：质量相同的物体，　       　，动能越大。

（3）善于动脑的小明设计了如图乙所示的方案：用同一个钢球两次将同一弹簧压到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能　     　（填“相同”或“不同”），放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做　     　（填“能”或“不能”）验证动能与质量的关系。