第十二章简单机械 实验探究(含答案)2022—2023学年人教版八年级物理下册

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名称 第十二章简单机械 实验探究(含答案)2022—2023学年人教版八年级物理下册
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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 2023-06-05 16:41:29

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专题训练 简单机械实验探究
1.小明同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时,进行了如下操作:

(1)将杠杆悬挂在支点O上,如图甲所示,这时发现杠杆左端高、右端低,他应将杠杆的平衡螺母向_____选填“左”或“右”端调节,才能使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆水平平衡后,他在A点挂三个钩码,如图乙所示,那么B点挂______个相同的钩码,可使杠杆在水平位置重新平衡。
(3)如果在C点挂上已调好的弹簧测力计,他应______选填“竖直向上”或“竖直向下”拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡。若沿虚线方向拉弹簧测力计,使杠杆水平平衡,测力计的示数将______选填“变大”“变小”或“不变”。
【拓展】图丙中的轻质杠杆全长lm,支点为杠杆的中点,小明在支点左侧某一固定位置挂一个重为G的物体,在支点右侧距离O点为L的位置施加竖直向下的力F使杠杆水平平衡,多次移动拉力位置并根据多次测量的F、L的数据,画出如图丁所示的图像。
已知当F最小的时候,F与G的比为4∶5,结合杠杆平衡条件,可求出物体悬挂点到支点的距离是____ m,物体的重力G=______N。
2.如图所示,利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、数量足够的钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前杠杆如图甲所示,为使杠杆处在 ___________平衡状态,应将杠杆右端的平衡螺母向 ___________(选填“左”或“右”)调;
(2)记录实验数据的表格如表所示,请将表头栏目、实验所记录的数据补充完整;
实验次数 ①___________ 动力臂l1/m 阻力F2/N ②___________
1 2 0.3 3 0.2
2 4 0.4 8 0.2
3 6 0.3 4 0.45
(3)在实验中,改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是 ___________(填序号);
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性,使实验结论具有普遍性
(4)第3次实验杠杆平衡时,此杠杆属于 ___________(选填“省力”或“费力”)杠杆;
(5)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.白莲镇长岭中学同学们做“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)调节杠杆水平平衡后,第一组同学按图甲进行实验,第二组同学按图乙进行实验,你认为第______(选填“一”或“二”)组实验更方便,理由是______;
(2)如图丙所示,若A位置悬挂4个钩码(每个钩码质量为50g),在C位置施加一个如图所示大小为______N的力时,杠杆保持平衡;
(3)小丽想到爸爸利用图丁的工具抬起大花盆。为了抬起花盆时更省力,他建议爸爸将支架适当向______(选填“左”或“右”)移动一些距离;
(4)小红利用杠杆原理,仅用小小的弹簧测力计就和爸爸一起测出了一头小象的质量。测量时用一根长为12m的槽钢作为杠杆,如图。吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时,弹簧测力计的示数F1为100N。测得l1为6m,l2为4cm。不计铁笼质量,小象的质量是______t。(g取10N/kg)
4.小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前杠杆静止时如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应该将杠杆的平衡螺母向___________ (选填“左”或“右”)调节。
(2)通过改变杠杆两边钩码的位置和个数使杠杆保持水平平衡,小明将实验数据记录在表中,分析数据可知,杠杆的平衡条件是___________ (用文字表述)。
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1
2
3
4
… … … … …
(3)按如图乙所示的位置悬挂钩码,松手后,杠杆的右端会___________ ,若不改变钩码的总个数和悬挂点的位置,为使杠杆重新在水平位置平衡,需进行的操作是___________。
【拓展】杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用,如图丙所示是用来捣米的舂。图丁是舂的示意图,O为支点,当劳动者在A端用力F竖直向下踩时,另一端的舂锤向上移动,请在图丁中画出力F的力臂(保留作图痕迹)________,杠杆在图丁所示位置静止时,杠杆处于___________ (选填“平衡”或“不平衡”)状态。

5.小华在探究“影响浮力大小因素”的实验后思考:同一物体浸没在不同液体中所受的浮力不同,是不是就可以用甲、乙实验装置来测量烧杯中液体的密度?他决定对弹簧测力计进行重新标度,将它改成一个密度秤。使用时,在烧杯中装不同的液体,将甲装置中的物体浸没到不同液体中,就可以测出液体的密度。
(1)该密度秤的零刻度应标在______N处,待测液体ρ液应不超过______g/cm3,该密度秤的刻度______(选填“均匀”或“不均匀);
(2)用此密度秤测量时,若物块未完全浸没,则测得液体密度值将偏______;
(3)为增大该密度秤的量程,可以做如下改进______;
A.换用质量不变、体积更大的物体
B.换用质量不变、密度更大的物体
C.换用体积更大,密度相同的物体
D.换用量程更大的弹簧测力计
(4)另一实验小组的小明想测量某品牌食用油的密度,他手边的测量工具只有刻度尺,小明利用身边的器材设计了一个实验方案,首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度的合金块B(ρB=3.68×103kg/m3)挂在硬棒的左端C处,另外找来一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图丙所示:
①用刻度尺测出OE的长度为40cm;
②把金属块B浸没在食用油中,重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡,如图丁所示,用刻度尺测出OD的长度为30cm;
③则可知ρ油=______kg/m3。
6.如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置,实验中测得数据如下表所示:
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
(a) 1 0.2 1 0.2
(b) 1 0.2 1.03 0.2
(c) 1 0.2 0.55 0.4
请你分析:
(1)研究定滑轮特点实验时,如图(b)所示,测力计的操作方法是___________;(填序号)
①随意拉动重物 ②拉着重物保持静止 ③匀速向下拉动重物
(2)比较弹簧测力计示数的大小,可知:使用动滑轮的好处是__________;
(3)比较弹簧测力计拉力的方向,可知:使用定滑轮的好处是__________;
(4)把钩码升高相同的高度,比较(b)和(c)实验弹簧测力计移动的距离,可知:使用动滑轮__________;
(5)根据(c)实验的数据可计算出动滑轮的自重为__________N(不计摩擦和绳重)。
7.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,小红用同一滑轮组,改变绳子的绕线方法,提升相同的物体,如图丙所示,实验数据记录如下:
(1)在实验中,测量绳子端拉力F时,应尽量竖直向上 ___________拉动弹簧测力计,读出乙图中弹簧测力计的示数为(①处数据) ___________N;
(2)表格中②处数据应为 ___________%;
(3)若不计摩擦及绳重,丙图中拉力F大小即表格中③处数据应为 ___________N;表格中④处数据应为 ___________m;
(4)分析1、2组实验数据可得:同一滑轮组提升的物体重力越大,机械效率 ___________(选填“越大”“越小”“不变”);
(5)分析1、3组实验数据可得:同一滑轮组的机械效率与绳子绕线 ___________(选填“有关”“无关”)。
实验次数 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率η
1 3 0.1 2.0 0.3 50%
2 6 0.1 ① 0.3 ②
3 3 0.1 ③ ④ 50%
8.如图所示,在“测算滑轮组的机械效率”实验中:
试验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有/J 绳端的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 2 0.1 0.2 1.2 0.3 0.36 74%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48
3 6 0.1 0.6 2.2 0.2 91%

(1)实验原理:________;
(2)实验中的测量工具是:__________、________;
(3)在实验操作中,拉力的方向应 _________,且 _______拉动弹簧测力计;
(4)根据第2次实验数据计算出的机械效率为 ________;
(5)表中第 _____实验数据有错误,改正后算出的总功为 __________;
(6)比较三次实验数据,分析得出:使用同一滑轮组,增大 _______可以提高滑轮组的机械效率。
9.某学习小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图,他们测得钩码重、拉力、钩码上升的髙度、测力计移动的距离,并将计算出的有用功、总功和机械效率数据一并记入下表:
实验
(1)计算出表格中A、B所缺数据___________、___________;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是___________;
(3)在实验3的装置下再加挂一只相同的钩码,装置的机械效率与实验3的数据相比会___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
10.在没有起重机的情况下,工人要将木箱搬运上汽车,常用斜面。为什么不直接将木箱抬上车呢?难道这样做可以省力吗?如果能省力,那么力的大小与斜面长度有关吗?为了探究拉力大小与斜面长度的关系,小明选用弹簧测力计、重的物体和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验,每次斜面的高度均为。测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如图甲、乙和丙所示。(假设斜面光滑,不计摩擦)

(1)初步比较图中甲、乙与丙及相关条件可知:___________;
(2)进一步综合分析比较图中甲、乙与丙及相关条件,可知拉力F与斜面长度L的关系是___________。
11.如图1所示,把物体甲从A点竖直向上匀速提升至高度为H的B点,绳的拉力为F1;用平行于斜面的拉力F2把物体甲沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点,物体甲移动距离为s。
(1)在此过程中斜面的机械效率η=______(用题目中的字母表示);小明在实验中,提出了关于斜面的机械效率与斜面倾角大小关系的猜想:斜面倾角越大,沿斜面把同一物体拉升至同一高度时,机械效率越高。请设计实验验证小明的猜想;
(2)除了图2中的器材,还需要什么测量工具:______;
(3)请写出实验步骤(可画图或文字表述):______。
12.图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他年迈的父亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究.她们从斜面底端A点沿斜面确定了距A点1m处的B点。(g取10N/kg)
(1)将刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐,正确测量B点高度,结果如图乙,为_______cm;
(2)选取车轮与轮椅轮胎材质、花纹均相同的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并_______,然后沿斜面匀速直线拉动小车,如图乙所示,弹簧测力计示数为_______ N;
③将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为 _______ J;利用斜面将小车从水平地面提升到B点的机械效率为 _______;
(3)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速直线拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1,计算出将小车从水平地面提升到B点所做的有用功W2,以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出W1和W2与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的a和b。
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重_______(选填“有关”或“无关”);
②若这位父亲的质量为70kg,所坐的轮椅质量为10kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,力的大小为_______N。
参考答案
1.左 2 竖直向上 变大 0.4 1.25
2.水平 左 动力F1/N 阻力臂L2/m C 费力 左端下沉
3.一 方便测量力臂 4 右 1.5
4.右 动力×动力臂=阻力×阻力臂 下降 右侧钩码摘下两个再挂在左侧钩码下 平衡
5.4 4 均匀 小 B 0.92×103
6.③ 省力 改变力的方向 费距离 0.1
7.匀速 3.2 62.5 3 0.2 越大 无关
8. 弹簧测力计 刻度尺 竖直向上 匀速 83% 3 0.66J 物重
9.0.2,0.27 有用功相同时,使用动滑轮做的额外功多 变大
10. 斜面高度一定,斜面越长,弹簧测力计示数越小 反比
11. 弹簧测力计和刻度尺
12.9.00 校零 0.3 0.3 60% 无关 120