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答案解析部分
一、杠杆平衡条件探究
1.【答案】 （1）D（2）错误；左边下降 （3）B
2.【答案】 （1）在T形板的槽口ab上标上刻度
（2）可以改变拉力方向，且方便测量出相应的力臂长度，使实验结论更加可靠（3）6
3.【答案】 （1）Gh1/Fh2
（2）杠杆自重
（3）变大；设杠杆重心升高的距离为h，因为总功＝有用功+额外功，所以，Gh1+G杠h=Fh2 ， G 不变，h1、G杠不变，钩码在C点升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，
所以Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小，η变大。
4.【答案】 （1）右（2）22（3）45；0.9（4）增加杠杆的长度（5）5
5.【答案】 （1）3（2）将其中一端物体悬挂的位置上移(或下移动)1格(或2格) （3）厚纸板自身重力影响
6.【答案】 （1）向右移动平衡螺母（2）B（3）杠杆本身有自重
7.【答案】 提纽；m1gl；Mgx2；(m2－m1)l/(x2－x1)
8.【答案】（1）弹簧测力计（2）右（3）3（4）2.4；0.72；104.2；杠杆自身重力
9.【答案】（1）3×104（2）消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响
10.【答案】（1）右（2）1（3）变大（4）D
11.【答案】（1）水平；0.46（2）4.6×10﹣3；0.1×103；46（3）不正确；用钢铁制成的船能漂浮在水面上
12.【答案】（1）右；水平；力臂（2）F1L1=F2L1；1（3）使结论更具有普遍性
二、滑轮原理与效率探究
13.【答案】 （1）0.2（2）拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大（3）甲
14.【答案】 （1）弹簧测力计本身有重力（2）同意；0.3
15.【答案】（1）钩码重力与弹簧测力计拉力（2）B（3）B
16.【答案】（1）甲（2）越低（3）物重越重
17.【答案】（1）匀速（2）66.7
（3）提起的物体重力；增大；有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大
18.【答案】（1）机械效率越低；机械效率越高；无关（2）偏小；偏高；运动状态（3）摩擦；提高
19.【答案】（1）匀速（2）0.6；83.3%（3）高
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浙教版9年级上册 第三章能量转化与守恒 简单机械 实验探究题（尖子生培优）
一、杠杆平衡条件探究
1.小佳同学在进行有关杠杆的实验时，遇到了以下几个场景。请你和小佳共同完成下列问题探究。
（1）在探究“杠杆的平衡条件”中，小佳所在小组在进行该实验时,有人提出了“所用的杠杆为什么通常选取中心做支点？”他们讨论后得出如下观点,你最赞同观点?????? 。
A.?可以减小实验误差??????????????????????????????????????????????B.?使力臂跟杠杆重合便于读取力臂
C.?便于使杠杆在水平位置平衡????????????????????????????????D.?杠杆自身的重力过支点,不影响杠杆平衡
（2）某同学利用身边的塑料直尺和硬币若干来验证杠杆平衡的条件,如图甲所示,当杠杆在水平位置平衡时,他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂L1和L2的大小,他测力臂的方法是________的(选填“正确”或“错误”).如果将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动的过程中,则杠杆________?(选填“仍平衡”、“左边下降”或“右边下降”)。
（3）如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆。现在拉杆端点A处施加力F。使箱体从图示位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置。若力F的大小保持不变，则力的方向应?????? 。
A.?垂直于OA??????????????????B.?竖直向上???????????????C.?沿OA向上?????????????D.?水平向左
2.在“探究杠杆平衡条件”实验中，小科用一块T形板对实验装置进行改进。如图甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通过槽口ab可以绕着杠杆的0点自由旋转并上下移动，弹簧测力计与一根质量可以忽略的碳素细棒MN相连，碳素细棒MN刚好卡入T形板的卡口cd，如图乙所示。
（1）小想认为要完成这个实验，还需要一把刻度尺，但小科认为只要在T形板上稍微进行改进，不添加器材也可完成实验。小科对T形板进行的改进方法是 ________。
（2）利用这个装置进行实验的优点为：________。
（3）小科在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当L1为5cm时，F1为________N。
3.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不B变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
（1）杠杆机械效率的表达式为η=________。(用已知或测量的物理量符号表示）
（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是： ________。
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（填“变大”“变小”“不变”）。请证明。________?。
4.某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”．其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡；在左侧离支点10cm的位罝A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器．右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。
【测量过程】将下对实验空白处补充完整：
（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向________端调节（填“左”或“右”）；测量液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位罝直接读出液体密度。
（2）当容器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距离支点O________cm。
（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处，则此种液体的质量为________g，液体的密度为________g/cm3。
（4）若此“密度天平“的量程不够大，可以采用________的方法增大量程（写出一种即可）。
（5）【拓展应用】若杠杆足够长，用此“密度天平”还可以测量固体的密度．先在容器中加满水，再将待测固体轻轻浸没在水中，溢出部分水后，调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，测出钩码离支点O的距离为56cm；用量筒测出溢出水的体枳如图乙所示，则固体的密度为________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）。
5.某兴趣小组利用厚纸板来探究杠杆的平衡条件，厚纸板上每间隔相同距离有个小扎。现用细绳将纸板悬挂起来，如图甲所示。
?
（1）实验中，小明在A点挂了1个钩码（如图乙），则需在B点挂________个钩码才能使杠杆平衡。
（2）小红认为：在力臂大小不变时，改变力的作用点到支点的距离，不会影响平衡。请分析其原因是________。
（3）小军进行如图丙实验,松手后发现杠杆不能保持水平平衡。请分析其原因是________.
6.小航同学利用如图甲所示的装置，在杠杆支点两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。
（1）他把杠杆固定在支点上后，观察到杠杆左端下沉，接下来的操作是________，使杠杆在水平位置平衡
（2）小航根据图甲做了3组实验得出如下结论：“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”。为了证明他的结论是错误的，应该进行操作是? ?
A.?去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉???B.?去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉
C.?去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉???D.?增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性
（3）实验结束后，小航同学提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是他利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平方向处于平衡状态，准确测出力与力臂大小，不能得出“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，其原因是：________.
7.在农村广泛使用的杆秤就利用了杠杆平衡的原理。下图是一根杆秤的示意图。小云设计了如下测量秤砣质量 M 的实验方案，请你将②、④两步补充完整。
①刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数 m 到提扭 O 的距离 x，并作出 m－x 关系图象， 如图所示。
②用刻度尺测量挂钩到________的距离 l；
③在 m－x 关系图象中任意读取两组数据 x1、m1 和 x2、m2；
④设杆秤自重 G0 ， 重心到提扭的距离 l0 ， 据杠杆平衡条件 Mgx1=________＋G0l0 以及________=m2gl＋G0l0 ， 两式相减得 M=________（要求用 l、x1、x2、m1、m2 表示）。
8.小明利用杠杆进行了系列实验：
（1）在“研究杠杆平衡条件”中，小明需要用到的器材有杠杆及其支架、钩码、尺、线和________。
（2）在实验过程中，未挂钩码时，需调节杠杆在水平位置平衡；调节过程中如发现杠杆左端下倾，小明应将杠杆上的平衡螺母向________端调节（选填“左”或“右”）。
（3）如果在实验中只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，如图，当在A点挂上3个钩码时，小明应将剩余的钩码挂在左侧离中点________格处才能使杠杆在水平位置平衡。
测量项目 测量值
物体重G／N 5
物体上升的高度h／cm 15
弹簧测力计的示数F／N ________
弹簧测力计移动的
竖直距离S／cm 30
有用功W有／J 0.75
总功W总／J ________
机械效率η／％ ________
（4）在“研究杠杆的平衡条件”的任务完成之后，又继续使用弹簧秤研究杠杆的机械效率。如下图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景。请在下表中把相关的数据填写完整
针对机械效率的计算结果，请给出合理的分析和解释：________。
9.某人在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的重量，在称象过程中，他用到了吊车、铁笼和一根很长的配槽钢等辅助工具，操作步骤如下：
a、如图甲所示，将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡．b、将大象引入铁笼，保持吊钩悬吊点O点和铁笼悬挂点B点的位置不变，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，如图乙所示，测得OB=6cm，OA=9m，弹簧测力计的示数为200N，根据上述数据测出了大象的重量．
（1）大象的重为________?N．
（2）设计步骤a的目的是________．
10.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衡．
（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________?．
?
11.?为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳．妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小．为验证自己的说法，小明设计了如下实验：
（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图所示的方法进行测量．测量时，使木棍在________?位置平衡，记下A、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB=40cm，则浮板的质量为 ________?kg．
（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4.6kg，则浮板的体积为 ________? m3 ， 密度为 ________? kg/m3；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l03kg/m3 ． 浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的．小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为 ________? N．
（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法________?（选填“正确”或“不正确”）．请举例说明________?．
12.如图所示，晓月利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干钩码等实验装置探究杠杆平衡条件．请你回答下列问题：
（1）在挂钩码前，晓月发现杠杆的左端低，右端高，她将杠杆两端的螺母向________调节，使杠杆在________位置平衡；其目的是：便于测量________。
（2）实验中测得的数据如表所示，根据表中的数据你得出杠杆平衡条是：________，表格中漏填的数据为________N。
（3）为什么要测量3次，这样操作目的是：________。
二、滑轮原理与效率探究
13.在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器 材都相同（摩擦力可忽略不计）。
甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图（a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图（b）、（c）所示。各小组的实验数据记录在表格中。
表一（甲小组） 表二（乙小组） 表三（两小组）
实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛）
1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8
2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6
3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3
（1）由所学知识我们知道：若不计绳重和摩擦，使用动滑轮可以省一半的力，根据以上小组的实验，请求出他们所用动滑轮的重力为 ________N。
（2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是________?。
（3）如果家里安装日光灯，你认为更合理的为________?图（填“甲”或“乙”）。
14.物理实验要遵循实事求是的原则。小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中， 完成了如图所示的实验并记录了数据。
实验次数 物重G/N 使用定滑轮时测力计的示数F1/N 使用动滑轮时测力计的示数F2/N
1 1.00 0.60 0.65
2 1.50 1.10 0.90
3 2.00 1.60 1.15
通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）在使用定滑轮时，测力计的示数总是小于物体的重力， 这与使用定滑轮不省力相矛盾，请仔细观察实验装置图， 分析造成这一现象的原因是________；
（2）在使用动滑轮提升物体时，测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故，你同意小明的猜想吗？________。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，利用小明测得的数据可求出动滑轮的重力为________?N。
15.小科、小明和小红进行探究定滑轮的特点的实验。
（1）这个探究活动中弹簧测力计需要测量的量是__ ______。
（2）小科、小明和小红分别利用如图甲、乙和丙所示方法对弹簧测力计进行调零。然后他们进行图丁的实验操作，则正确的实验操作是（ ???）
A.?甲???????????????????????????????????????B.?乙???????????????????????????????????????C.?丙???????????????????????????????????????D.?都可以
（3）本实验始终利用图丁的方式拉弹簧测力计，对下列实验探究方案的分析，最合理的是________。 A方案一：拉相同数量钩码，多次测量求平均值。
B方案二：拉不同数量钩码，各测一组数据。
物理量 实验1 实验2 实验3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3
机械效率η 74% 57% 83.3%
16.实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图（每个钩码重2N）
（1）通过表中数据可分析出实验1是用________图做的实验，
（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率________。
（3）比较实验1和实验3可得出结论：使用同一滑轮组，提升不同的重物时，________，滑轮组的机械效率越高．
17.物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．
次数 钩码所受的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 1 0.1 0.7 0.3 47.6%
2 1 0.2 0.7 0.6 47.6%
3 2 0.1 1.1 0.3 60.6%
4 4 0.1 2.0 0.3
（1）实验中应竖直向上________?拉动弹簧测力计
（2）第4次实验测得的机械效率为________? %
（3）比较 1、2两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关：比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，________?越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比________?（选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是_____ ___ ?．
实验次数 物重
（N） 物体上升的高度（m） 拉力（N） 绳子自由端移动的距离（m） 机械效率（%）
1 1 0.1 0.6 0.2 83.3
2 1 0.1 0.4 0.4 62.5
3 2 0.1 0.65 0.4 76.9
4 1 0.2 0.6 0.4 83.3
18.某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：
（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，________?；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，________?；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度____ ____ ．
（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得机械效率________（选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与________?有关．
（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子滑轮或滑轮轴之间的________不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了________?它的机械效率．
实验次数 钩码所受重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm 机械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 667%
2 4 0.1 1.7 0.3 78.4%
3 6 0.1 2.4 0.3
19.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同的钩码，分别做了三次实验，实验数据记录在图表中．
（1）在实验过程中，应沿竖直方向________拉动弹簧测力计．
（2）在第3次测量中，滑轮组做的有用功是________?J，机械效率为 ________?．
（3）分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升钩码越重，机械效率越________?（填“高”或“低”）．
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