初中物理人教版八年级下册 第十二章简单机械专题训练简单机械实验探究(有答案)

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名称 初中物理人教版八年级下册 第十二章简单机械专题训练简单机械实验探究(有答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2022-02-10 00:00:00

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第十二章 专题训练 简单机械实验探究
1.小陈利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件:
(1)如图甲所示,若杠杆在使用前左端低、右端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的螺母向______(选填“左”或“右”)调节至平衡。
(2)下列实验步骤中:
A.将杠杆放在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
B.计算每次实验中F1L1和F2L2的大小,根据计算结果得出杠杆的平衡条件。
C.再次改变钩码的个数或位置,重复实验。
D.记下动力F1、动力臂L1、阻力F2和阻力臂L2的大小,将数据填入表格中。
E.将钩码挂在杠杆的两边,改变钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡。
正确的顺序是______(填字母)。
(3)如图乙所示,如需杠杆在水平位置平衡(OA︰OB=4︰3),这时应在右侧B点处添加______个相同的钩码;如图丙所示,弹簧测力计位置在D处时杠杆已水平平衡,此时将弹簧测力计位置改为C处,则其示数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
2.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。
3.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验(如图所示)。用相同的滑轮组提升不同数量的钩码,记录数据如表所示。
实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3 74%
2 4 0.1 1.6 0.3 83%
3 6 0.1 ① 0.3 ②
(1)观察图中测力计的示数,表格中编号①的数值是______;②的数值是______。
(2)小明通过分析表格中的数据,得到了提高滑轮组机械效率的方法,汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义,请你指出以下三种提高效率的方法中,方法______是与本实验同理的。
方法一:鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员;
方法二:汽车制造厂用新材料减轻汽车重量;
方法三:经常给汽车做保养,保持良好的润滑。
(3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系,于是他认为钩码数量一定时,无论将钩码提升多高,都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为:钩码提升的高度不同,有用功就不同,机械效率就变化了。你认为谁的看法正确,并说明理由:______,理由:______。
4.“探究杠杆平衡条件”实验。
(1)小明把杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于______(平衡/不平衡)状态。为了将杠杆调至水平位置平衡,他应将右端的平衡螺母向______(左/右)调节;
(2)如图乙,在已经调节好的杠杆左端A处挂4个相同钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,可以在杠杆右边离支点4格的B处挂______个相同的钩码,实验过程中每次都要调节使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是便于测量______(力/力臂);
(3)如图丙,在杠杆左边离支点4格的C处,将弹簧测力计由竖直方向改为与水平方向成30°角斜向上拉,也可使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)小明对原来装置进行改装如图丁。若将钩码悬挂在A点,只将弹簧测力计秤钩位置由B位置移到C点,仍将物体提升相同的高度,杠杆的机械效率将______(变大/变小/不变)。
5.在“探究影响滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测4组数据,用二个动滑轮和二个定滑轮得第5组数据,测得数据如表:
实验次数 动滑轮G动/N 物重G/N 钩码上升高度h/m 动力F/N 动力作用点移动距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 0.5 1 0.2 0.7 0.6 47.6
3 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6
4 0.5 4 0.1 2 0.3 ①
5 1 4 0.1 1.6 0.5 50
(1)请根据前四组数据,在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法:______
(2)实验中应沿竖直方向_____拉动弹簧测力计。在提升物体运动的过程中,小明发现弹簧测力计不太方便读数,于是小明在保持整个装置静止的状态时读出拉力的大小,此时的机械效率与拉动时的机械效率相比_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(3)表格中编号①处数据应为_____%(保留一位小数),分析表中第3、4组数据,同一滑轮组,_____越大,机械效率越高;
(4)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”。你认为这句话是_____的(填“正确”或“错误”)。你是用小明收集的数据中_____两组数据对比分析来判断的,从该组实验数据分析可知:提升同一物体,_____。
6.根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求,完成下列各题。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆 _____(选填“是”或“不是”)平衡状态;为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 _____调节(选填“左”或“右”)。
(2)要使图乙中杠杆在水平位置平衡,应在a处挂同样的钩码 _____个。
(3)小明同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离;与小组同学交流后,小华同学为了证明他的结论是错误的,于是做了如图丙的实验.将弹簧测力计由竖直地拉着变成倾斜地拉着,仍使杠杆在水平位置静止时,则弹簧测力计的示数将 _____(选填“变大”、“不变”或“变小”)。此实验 _____(选填“能”或”不能”)说明小明结论是错误的。
(4)而小军同学则利用图丁进行探究实验,测量出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因可能是 _____。
(5)在实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了 _____。
A.减小摩擦
B.获取多组实验数据归纳出物理规律
C.多次测量取平均值减小误差
D.使每组数据更准确
7.小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是___________。
(3)在杠杆两端挂加钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是___________。
(4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是___________。
(5)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在B点挂___________个钩码。
(6)如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,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”)。
8.小亮同学研究定滑轮的使用特点,他每次都匀速提起相同的钩码,研究过程如图所示,请仔细观察图中的操作和测量结果,根据要求填写相关内容。
①由图的研究过程可知:小亮正在研究使用定滑轮时,_________与_________的关系。
②由图的研究过程可归纳得出的初步结论:__________。
9.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
10.小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中,提出了以下猜想:
猜想A:斜面的机械效率可能与物体的重力有关;
猜想B:斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关;
猜想C:斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关。
实验次数 斜面材料 斜面倾斜 物重G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 总功W总/J 有用功W有用/J 斜面机械效率η
1 木板 30° 5 4.2 0.6 1.2 5.04 3 60%
2 木板 30° 3 2.5 0.6 1.2 3 1.8
3 玻璃 30° 3 2.2 0.6 1.2 2.64 1.8 68%
4 木板 42° 3 2.8 0.6 1.2 3.36 2.4 71%
为了验证自己的猜想,小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究,记录数据如表所示,根据实验表格,回答下列问题:
(1)在实验过程中,应沿斜面向上______拉动木块;
(2)第2次实验中斜面的机械效率η=______;
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想______(填猜想序号);对比实验______可以得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度______关;
(4)对比2、4两次实验数据,可初步出的结论是:______;
(5)如果小明要提高此实验斜面的机械效率,可以采用什么方法:______(填一种即可)。
11.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)在做实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆______(选填“平衡”或“不平衡”),下一步的操作应该将图甲右边的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节。实验时,使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了______;
(2)保持图乙中左边钩码的个数和位置不变,在右端用弹簧测力计竖直向下拉杠杆。弹簧测力计从B点向支点O移动过程中(未到O点),杠杆始终保持水平平衡,大致可以反映拉力F的大小随它的力臂l变化的关系的是:______;
A. B. C. D.
(3)如丙图所示,另一小组的小红在实验中将弹簧测力计的拉环挂在杠杆右端,用力向下拉挂钩,读出弹簧测力计的示数。进行多次实验发现都不能满足杠杆平衡条件,原因是______;
(4)某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如下图所示。所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100mL和200mL)、质量为m的物体A、细线。设计过程如下:
①将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l,C点到O点的距离为l0;
②在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1,此时C1点的密度值为______(用题中所给的字母表示);
③要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择______规格的空桶(选填“100mL”或“200mL”)。
12.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动,分别测得一组数据如下表所示
钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离S/m
甲 0.98 0.2 0.98 0.2
乙 0.98 0.2 1.02 0.2
丙 0.98 0.2 0.55 0.4
请你分析:
(1)比较测力计示数的大小,可知:使用动滑轮的好处是______;
(2)比较测力计拉力的方向,可知:使用定滑轮的好处是______;
(3)把钩码升高相同的高度,比较乙和丙实验测力计移动的距离,可知:使用动滑轮______;
13.在“再探究动滑轮”的实验中时,小明利用自重不同的两个动滑轮进行了如图1所示的三次测量,数据记录如下:
实验序号 钩码重(N) 动滑轮重(N) 拉力(N) 钩码上升的高度(m) 测力计移动的距离(m) 机械效率(%)
1 4 0.5 2.3 0.2 0.4 87.0
2 4 0.9 2.5 0.2 0.4 80.0
3 6 0.5 3.3 0.2 0.4 ①
(1)为了测量绳子自由端的拉力F,应该在弹簧测力计 ____(选填“缓慢匀速提升”或“静止”)时读数;
(2)表格中实验数据①是 ______;
(3)通过比较 ________实验数据(选填实验序号),可以初步判断:同一动滑轮,提升的钩码越重,机械效率越 ________(选填“高”或“低”);
(4)小红用重均为G0的滑轮,组装了如图2所示的甲、乙两个滑轮组,在相同时间内把重物G提升相同高度,若F1=F2,则F1、F2做功的功率P1_______P2,机械效率_______(两空均选填“>”、“=”或“<”),在不计绳重及摩擦时,G∶G0=_______。
14.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
(1)实验时,弹簧测力计挂在D点,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。(不考虑摩擦)
①实验中,将两个相同的钩码悬挂在A点,匀速将杠杆拉至图中虚线位置,弹簧测力计示数为F,每个钩码的质量为m,钩码上升高度h,弹簧测力计移动距离s,则杠杆的机械效率______。(用字母表示)
②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时,该杠杆的机械效率为,则______。(填“<”“=”或“>”)
③将同一物体分别悬挂在A、B两点,匀速使拉力移动的距离时的机械效率分别为和,则______。(填“<”“=”或“>”)
(2)若将同一物体悬挂在A点,弹簧测力计分别挂在C点和D点时,竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为和,则______。(“<”“=”或“>”)
15.在生活和生产中,简单机械有着十分重要的作用
(1)为了探究“杠杆的平衡条件”,小明用图1的装置进行实验,实验前,杠杆左端下沉,应将右端的平衡螺母向______调节(选填“左”或“右”),使杠杆在水平位置平衡;
(2)小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率,实验中用同一滑轮组提升钩码,记录数据如下表
实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 4 0.1 0.3 83.3%
3 6 0.1 2.2 0.3
①由图2可知,第2次实验中弹簧测力计示数为 ______N;
②第3次实验中,滑轮组的机械效率为______%(结果保留一位小数);
③分析实验数据可得:同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则滑轮组的机械效率 ______(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率,发现斜面的机械效率与粗糙程度和______(选填“斜面的倾斜程度”或“上升高度”)有关,某次实验测得物重G=6N、斜面长s=1m、高h=0.2m,拉力为1.5N,则物体在斜面上受到的摩擦力为______N
参考答案
1.右 AEDCB 4 变大
2.3.5 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
3.2.3 87% 一 小明
4.平衡 右 2 力臂 变大 不变
5.
匀速 偏大 66.7 被提升的物重 错误 4、5 动滑轮越重,机械效率越低
6.是 右 1 变大 能 没有考虑杠杆自身重力对实验的影响 B
7.右 便于直接在杠杆上读出力臂的长度 得到普遍规律 6 变大
8.拉力的大小 拉力的方向 使用定滑轮匀速提起同一物体,沿各个方向的拉力大小都相等
9.匀速 0.4 0.4 88.9% 大 无关 B
10.匀速 60% A 2、3 有 在物体的重力、斜面的粗糙程度相同,倾角越大,斜面的机械效率越高 让接触面变光滑或增大斜面的倾角
11.平衡 右 便于测量力臂 B 弹簧测力计自重影响了实验结论 200mL
12.省力 改变了用力的方向 费距离
13.缓慢匀速提升 90.9% 1、3 高 < > 2∶1
14. > < =
15.右 1.6 90.9 变大 倾斜程度 0.3