第十二章 专题训练 简单机械实验探究
1.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、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。
(1)杠杆的位置如图甲所示,杠杆静止时处于______(选填“平衡”或“不平衡”)状态,此时应调节两端的平衡螺母使其向______(选填“左”或“右”)移动,使杠杆水平平衡;
(2)实验时应调节杠杆至水平位置平衡,这样做的好处是______;
(3)如图乙,杠杆已平衡,若在左右两侧各加挂一个钩码,杠杆会______(选填“保持水平平衡”“左端下沉”“右端下沉”);
(4)利用如图丙所示装置进行实验,如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,为了保证杠杆在水平位置平衡,其示数将______(选填:“变大”“不变”或“变小”)。
2.图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;要想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的螺母______(选填“左”或“右”)侧调节。
(2)在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示,要使杠杆重新在水平位置平衡,应该选择下列方法中______。
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)如图丙是一个加宽的杠杆装置,此时杠杆处于平衡状态若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点,此时杠杆______(选填“仍能”或“不能”)保持平衡。
(4)某同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图丁所示的装置进行探究,在杠杆O点处挂上2个钩码(每个钩码重0.5N),用弹簧测力计在A点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为______N。以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码处绳子拉力为阻力F2,多次改变动力作用点的位置进行实验发现:当杠杆水平平衡时,F1L1总是______(选填“大于”、“等于”或“小于”)F2L2,其原因是______。
3.同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,所用到的装置如图,实验数据记录如表所示:
实验次数 钩码重G/N 动滑轮重G动/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 1.5 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 4 1.5 0.1 1.9 0.3
3 4 2 0.1 2.1 0.3 63.5%
(1)实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计;
(2)根据表中数据计算:第2次实验的机械效率为______,第2次实验中的额外功______第1次实验中的额外功(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)通过比较2、3两次实验数据可得出:滑轮组机械效率主要还与______有关;
(4)实验中需多次测量滑轮组的机械效率,主要目的是为了______。
A.使实验过程更加熟练
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.小明在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时,还在扳手手柄上加了一个套筒,如图甲所示。于是小明设计了如图乙所示的装置,探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。
(1)测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,目的是便于______;
(2)改变动力臂,多次测量,根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像,则杠杆左端所挂重物的重力大小是______N(杠杆上每一小格长度为1cm),小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积(如图丙中阴影部分)总相等,原因是______;
(3)实验结束后,小明明白了使用扳手时在手柄上加一个套筒的原因是:通过______的办法从而更省力。
5.在“探究斜面的机械效率”的实验中,小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关,小强猜想可能跟斜面的倾斜程度有关,如图是他们设计的实验装置,下表是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。
实验序号 斜面的倾斜程度 物体的重力G/N 斜面的高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面的长度s/m 机械效率
1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1 70.6%
(1)分析表中数据,可得第一次物体受斜面的摩擦力为______N;
(2)该实验是探究______(小明/小强)的猜想;结论是:在其他条件一定时,斜面______,机械效率越高;
(3)另一位同学为探究自己的猜想,设计了如下步骤,
①用弹簧测力计沿斜面把一木块______拉上去,进行相关测量,计算出斜面的机械效率;
②保持斜面的______不变,改变斜面的______,再进行相关测量,并计算出斜面的机械效率;
③比较两次______的大小,即可验证猜想是否正确。
6.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,实验小组用如图所示的装置进行了实验,实验数据记录如表所示,第三次实验时的拉力如图所示。
实验次数 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 ②
3 6 10 ① 30
(1)实验中应 ___________拉动弹簧测力计使钩码上升;
(2)表格中编号①的数据应为 ___________ ,编号②的数据应为 ___________;
(3)比较实验数据可得出的实验结论是:使用同样的滑轮组,___________,滑轮组的机械效率越高;
(4)在第一次实验时,若忽略绳重和摩擦,则计算出动滑轮的重力为 ___________N。
7.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,实验小组用如图所示的装置进行了实验,实验数据记录如表所示;
实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力 F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率 η
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 2.2 30 90.9%
4 6 15 2.2 45 90.9%
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做______运动;
(2)如果在第一次实验时,忽略绳重和摩擦,可以计算出动滑轮的重为______N;
(3)第2次实验时所做的有用功为______J,滑轮组的机械效率是______;
(4)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物所受重力越______(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______(选填“有关”或“无关”);
(5)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是______。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
8.小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,动滑轮重1N,测得的数据如表:
实验 次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74%
2 6 0.1 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
(1)在实验中,应竖直向上______(选填“匀速”、“加速”或“静止”)拉动弹簧测力计时读出拉力;
(2)第2次测量中,测力计示数如乙图,大小为______N,第2次实验测得的机械效率为______,克服绳重与摩擦所做的额外功为______J;
(3)分析表中数据可知:第4次实验是用______(选填“甲”、“乙”或“丙”)图做的;
(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,______,滑轮组的机械效率越高;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越______;
(5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体______无关。
9.用图示装置探究“斜面机械效率”,实验记录如表。
斜面倾斜程度 木块所受重力G/N 斜面高度h/m 沿面拉力F/N 斜面长L/m 机械效率η
较缓 5 0.2 2.5 1 40%
较陡 5 0.5 3.9 1 64%
最陡 5 0.7 4.6 1 ①
(1)根据表格中的数据可知,斜面倾斜程度最陡时机械效率①为______;由实验可得初步结论:______;
(2)有同学提出“斜面越陡,拉力越大,则物体受到的摩擦力也越大”。请判断该同学的说法是否正确,并通过计算加以说明______。
10.小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重2N,测得的数据如下表所示。
实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的 高度h/m 测力计示数 F/N 测力计移动 距离s/m 机械效率
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5
4 4 0.2 1.4 1.0
(1)在实验中,测绳端拉力时,应沿竖直方向 ___________拉动弹簧测力计,且在拉动过程中读数;
(2)第1次实验测得的机械效率为 ___________;(结果保留整数)
(3)分析表中数据可知:第4次实验是用 ___________图做的;((a)(b)(c))
(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,___________可以提高滑轮组的机械效率。分析第1、3次实验数据可知:影响滑轮组的机械效率高低的因素主要是 ___________;
(5)分析第 ___________次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关;
(6)若将(a)滑轮组换一种绕绳方法,不计绳重及摩擦,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率将 ___________(选填“改变”或“不变” 。
11.如图是“探究杠杆的平衡条件”的实验装置,每个钩码重为0.5N(钩码个数若干)。
(1)将该装置置于水平桌面上,静止时处于如图1所示,此时杠杆处于___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态。为了完成探究实验应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)移。
(2)如图2所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,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___________(选填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持水平平衡”);
(3)如图3中杠杆每个小格长度均为5cm,在C点竖直悬挂4个钩码,当在D点用如图3所示动力F拉杠杆,动力F为___________N。
(4)如图4所示,用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,测力计示数变化情况是_______(选填“变小”、“变大”、“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”);
12.甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;要想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的螺母向 _______(选填“左”或“右”)侧调节;
(2)图乙是一个平衡的杠杆,此时若推动右侧钩码的悬线(如图丙所示),就会发现杠杆______(选填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”);
(3)某同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图丁所示的装置进行探究,在杠杆O点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在A点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为 _______N。以弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码处绳子拉力为阻力F2,多次改变动力作用点的位置进行实验发现:当杠杆水平平衡时,F1L1总是_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)F2L2,其原因可能是________;
(4)图丁中,弹簧测力计处在A点位置时,此杠杆属于________(选填“省力”或“费力”)杠杆,请举出它在生活生产中的一个应用实例:________。
参考答案
1.平衡 左 可消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,同时便于测量力臂的大小 左端下沉 变大
2.平衡 左 B 仍能 2.3 大于 杠杆自重对杠杆平衡有影响
3.匀速 70.2% 大于 动滑轮的重力 C
4.测量力臂 1.5N 阻力与阻力臂的乘积大小不变 减小摩擦阻力
5.3.5 小强 “越陡”或“倾斜程度越大” 匀速 倾斜程度 粗糙程度 机械效率
6.竖直向上匀速 2.2 88.9% 提升的物体越重 0.4
7.匀速 0.4 0.4 88.9% 大 无关 B
8.匀速 2.6 77% 0.08 丙 物体越重 低 被提升的高度
9.76.1% 斜面越陡,斜面的机械效率越大
10.匀速 (c) 增大物重 动滑轮的重力 3、4 不变
11.平衡 左 6 右端下沉 2 先变小后变大
12.平衡 左 左端下沉 2.3N 大于 杠杆自身有重力 费力 镊子