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简单机械
1.
下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验.(每个钩码重0.5N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡.
(2)如图1所示,①在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡.
②把B点处的钩码取下,在B点处施加一个竖直向下的拉力F=N时,杠杆仍然在水平位置平衡.当拉力F向右倾斜时,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将(选填“变大”、“变小”或“不变”).原因是.
(3)如果小王又进行了如图2所示的探究,考虑杠杆的影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于N.
(4)
完成实验后,小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量
①将杠杆的B位置挂在支架上,在B的右侧挂质量为m的钩码,前后移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡(如图丙).
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和的距离L2.
③根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆=(用题目中所给物理量表示
答案:
(1)右;
(2)①6;②3;变大;F的力臂变小;(3)重力;3(4)O到B;mL1/L2
1.
“低头族”长时间低头看手机,会引起颈部肌肉损伤.当头颅为竖直状态时,颈部肌肉的拉力为零,当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力.为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系,我们可以建立一个头颅模型来模拟实验.如图甲所示,把人的颈椎简化成一个支点O,用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动,A点为头颅模型的重心,B点为肌肉拉力的作用点.将细线的一端固定在B点,用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力,头颅模型在转动过程中,细线拉力的方向始终垂直于OB,如图乙所示,让头颅模型从竖直状态开始转动,通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据,如下表:
(1)设头颅质量为8kg,当低头角度为60°时,颈部肌肉实际承受的拉力是N.
(2)在图乙中画出细线拉力的示意图.
(3)请解释:
为什么低头角度越大,颈部肌肉的拉力会越大?
答.
(4)请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议:
.
答案:
(1)200;
(2)见上图;(3)人低头的角度越大,G的力臂越大;(4)尽量减小低头的角度(或不要长时间低头做事,低头时间久了要抬头休息等等).
2.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:
杠杆:
(杠杆上每小格长为2cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于(选填“平衡”或“不平衡”)状态.
(2)实验时,使杠杆在水平位置平衡,主要是为了便于测量大小,因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往(选填“左”或“右”)调.
(3)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,做为动力F1,B点处挂上l个钩码,做为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现:
F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:
F1L1=F2L2.但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是.
(4)接着,小明提出新的探究问题:
“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?
”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,在杠杆D点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计的拉力是N.以弹簧测力计的拉力为动力F1′,钩码重力为阻力F2′,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:
F1′L1′总是大于F2′L2′,其原因主要是受作用的影响.
(5)小明将图丙中弹簧测力计拉力的作用点从C点移到E点,使杠杆仍在水平位置平衡,如图丁所示,请推算:
此时弹簧测力计的拉力是N.
答案:
(1)平衡;
(2)力臂;右;(3)没有经过多次测量就得出结论,实验没有普遍性;(4)3.3;杠杆自重;(5)1.1
1.如图1所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉.此时,应把杠杆两端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,达到水平平衡状态.
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡.于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:
.他这样得出的结论为什么不合理?
.
(3)实验结束后,小明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?
”于是小组同学利用如图2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处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.其原因是:
.
(4)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图1,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡?
(请设计一种方案);
(5)杠杆不处于水平位置能否平衡?
甲乙意见不同.甲认为能平衡.于是他让每次杠杆倾斜时静止,做这个实验也得出了杠杆平衡条件.
甲这种方案与乙让杠杆在水平位置做实验的方案相比较,你认为哪个实验方案好,并说明理由:
实验方案好;理由是.
答案:
(1)左;
(2)F1L1=F2L2;用实验来探究物理规律时,只有一次实验,实验结论具有偶然性;(3)杠杆自身重力对实验结论有影响;(4)第三格挂4个(或第四格挂3个);(5)乙;便于测量力臂.
2.某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验进行了如下实验步骤.
a.把杠杆的中点支在支架上;
b.把钩码挂在杠杆的两边,改变钩码的位置使杠杆水平平衡;
c.记下两边的钩码的重,用尺量出它们的力臂,记下实验数据;
d.改变力和力臂数值,做三次实验.
e.求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值.
(1)请你指出该同学在步操作之前漏掉了一个重要步骤,这个步骤是.
(2)如果实验中所用钩码的质量都相等,如果在如图甲图示,杠杆的B处应该挂个钩码,才能使杠杆在水平位置平衡.
(3)如果在C点改用弹簧测力计拉,为了使杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数最小,应沿方向拉.
(4)如果按如图乙图示把弹簧测力计斜拉,且拉环固定在支架上,水平平衡时要读出弹簧测力计示数,如果此时在A点的钩码下方再挂一个钩码,为了再次使杠杆平衡,且弹簧测力计示数不变,应将悬点E向(选填“上”或“下”)移动.
(5)将杠杆平衡的物理知识和研究方法用到斜拉索式大桥,如图丙所示,若将大桥结构进行简化,取其主要部分就可以抽象成如图丙所示模型,为了减少钢索承受力F,可行的方法是(写出一种即可)
答案:
(1)b;调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;
(2)4;(3)竖直向上;(4)上;
(5)提高桥塔的高度.
1.下面是小枫和小红同学在实验室探究“杠杆的平衡条件”的实验(实验中使用的每个钩码重0.5N):
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,发现杠杆在如图甲所示的位置,此时杠杆(选填“是”或“否”)处于平衡状态.小枫将左端的平衡螺母向右调,小红认为也可以将右端的平衡螺母向调(选填“右”或“左”),使杠杆在水平位置平衡.
(2)如图乙所示,若在B点处施加一个竖直向下的拉力F=N时,杠杆仍在水平位置平衡.当拉力F向右倾斜时,仍要保持杠杆水平平衡,拉力F的大小将(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)在探究过程中,在杠杆左端某一固定位置挂总重G=2.5N的钩码,在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F,保证杠杆处于水平位置平衡状态.根据多次测量的力和力臂F、L数据,画出F和1/L的图线如图丙,由图丙可得出杠杆平衡条件是:
F与L成比.根据杠杆平衡条件,可求出其重力G的力臂是m.
(4)在探究过程中,如图丁,在杠杆的右端挂重物G,在力臂为L的力F的作用下静止在图丁所示位置,请在图中做出力F的示意图.
答案:
(1)是;右;
(2)3;变大;(3)反;0.2;
2.根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求,完成下列各题:
(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示.小明通过调节杠杆右端的螺母向移动(左/右),使杠杆在水平位置平衡,然后进行下面的实验探究.
(2)要使图乙中杠杆平衡,应在a处挂个钩码(题中的每个钩码都是相同的).
(3)当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着,使杠杆在水平位置静止时,弹簧测力计的示数将(变大/不变/变小).
(4)有同学根据自己的实验数据,得到如下结论:
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.这个结论与杠杆的平衡条件不符,原因是实验过程中没有(选填序号:
①改变力的大小②改变力的方向③改变力的作用点④多次进行实验).
(5)小明对原来装置进行改装如丁图,与丙图比较,同样用竖直向上的力,将两个相同的钩码,提升相同的高度,机械效率高的是(丙/丁)图;若利用丁图,小明两次将钩码分别挂在A点和C点,使钩码上升同样的高度,那么机械效率(A/C/一样)的高
答案:
(1)右;
(2)1;(3)变大;(4)②;(5)丙;C
3.小明在探究杠杆的平衡条件的实验中,以杠杆中点为支点.
(1)在调节杠杆平衡时,小明发现杠杆右端低左端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向(左/右)调节.
(2)如图甲所示,杠杆在水平位置平衡,记录数据.根据这一次实验数据,小明立即分析得出杠杆的平衡条件,小明这种做法的不足是:
.
(3)如图乙所示,小明设计了两种实验方案:
第一种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F1;第二种弹簧测力计倾斜拉,其读数为F2.第(一/二)种实验方案更方便,理由是:
.两次弹簧测力计读数F1(</=/>)F2.
(4)杠杆不处于水平位置能否平衡?
小海和小红意见不同.小海认为能平衡,于是他每次让杠杆倾斜时静止,这样实验也得出了同样的杠杆平衡条件.小海认为杠杆平衡不一定是水平的,这种说法对吗?
(对/错),小红仔细研究后发现自己的在水平位置实验的方案比小海好,请你说出小红的理由:
.
(5)实验结束后,小明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?
”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究,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处于水平平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.其原因可能是:
1.小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置图如图所示.
(1)在探究定滑轮时,照图乙操作,觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会(“变大”、“变小”或“不变”),其理由是.
(2)在探究动滑轮时,照图丙操作,记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是.请给出一条减小此差异的建议.
答案:
(1)变小;忽略了测力计的重力;
(2)动滑轮本身有重力;将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里
1.在探究动滑轮使用特点的实验中,各小组按照图(a)中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.
①甲小组同学分析比较了实验序号1、2、3的数据和相关条件,得出动滑轮使用特点的初步结论是:
使用动滑轮匀速提起重物,.
②同学们查阅相关资料得知:
若不计动滑轮自身的重力,使用动滑轮匀速提升重物时,可以省一半力…由此,他们分析了表一中的实验数据,求出滑轮的重力为牛.
③分析比较表一、表二、表三中的实验数据和观察到的现象,初步分析甲小组、乙小组、丙小组的实验数据都不相同的原因是:
.
④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:
.
答案:
①可以省力,不能改变用力方向;②0.2;③拉力方向不同;④使用动滑轮匀速提起同一重物,可以省力,测力计与竖直方向夹角越大,拉力也越大.
2.
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.
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.
1.
在“测滑轮组机械效率”的实验中,小强按正确方法操作,如图是他实验中的情景,下表是他记录的一组数据.
(1)由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为J,人做的总功为J.
(2)对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是;结合测力计放大图,可知小强的错误是.
(3)在该次实验中,所测滑轮组的机械效率应该是%
答案:
(1)0.25;0.21;
(2)有用功大于总功;弹簧测力读数错误;(3)92.6.
2.
在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如表所示.
(1)表格内的第4次实验中应补充的数据是(结果精确到0.1%).这次数据是用图中(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的.
(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,若要增大滑轮组的机械效率,应该.在第1次实验中,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,拉力F的功率为W.
(3)某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?
.请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据:
答案:
.
(1)66.7%;
(2)增大所提物体的重力;0.3;(3)不正确;比较第1、4次实验数据可知,第1次比第4次省力,但两次的机械效率却相同.
3.小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好了如图甲所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.
(1)小红向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,测量数据准确无误,其他被测物理量和计算的数据如表所示.
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮助他们找出原因:
.
(3)该滑轮组的机械效率实际为.
(4)若提升钩码重增加到6N,则该滑轮组机械效率将.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关.根据探究目的,他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率,请你在图丙中画出下一步实验所需的绕线方式.并简要叙述实验步骤。
答案:
(1)匀速竖直;
(2)弹簧测力计提升的高度错了,应为0.5m;(3)80%;(4)变大;
4.在“测滑轮组机械效率”的实验中
(1)图甲是小强实验中的情景,下表是他记录的一组数据.
①由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为0.1J,人做的总功为J.
②对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是;结合弹簧测力计放大图,可知小强的
错误是.
(2)小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图乙所示.小红多使用一个滑轮,目的是为了改变.
(3)这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率(选填“相同”或“不相同”),理由是:
.
(4)如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升,测得滑轮组的机械效率将会(选填“偏高”、“偏低”或“不变”)
(5)如果将重大于2N的钩码挂在图甲中滑轮组下,根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在范围内.
答案:
(1)①0.06;②总功小于有用功;测力计读数错误,应为0.8N;
(2)拉力的方向;(3)相同,动滑轮重力相同,提升重物也相同;(4)偏低;(5)83.3~97.3%(测力计的最大测量值为5N)
5.
实验台上有组装好的实验装置,如图所示,其中弹簧测力计的量程为0-5N.另外还有质量均为100g的钩码若干(图中未画出).小刚利用上述实验装置和钩码设计一个物理实验,探究用动滑轮提升重物时,有用功跟总功的关系(实验时不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦).他的实验步骤:
(1)在动滑轮挂钩上挂2个钩码,用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端移动一段距离.他把2个钩码的总质量用m表示,绳子自由端所受拉力用F表示,绳子自由端移动的距离用s表示,钩码上升的高度用h表示;并将测量数据记录在表格中.
(2)保持动滑轮所挂钩码个数不变,依次改变绳子自由端移动的距离s,仿照步骤
(1)又做了5次实验,并把各次的测量数据记录在表格中.请根据以上叙述回答下列问题:
①小刚实验前的猜想是;
②小刚在对猜想探究时,他需要控制的变量是;
③小刚是通过改变来改变自变量;
④物体重G开始逐渐增加,直到绳子被拉断.每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度.此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象是
⑤请你帮助小刚设计出实验数据记录表格:
答案:
平谷二模
6.如图所示,是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置.
(1)如果钩码总重2N,每个滑轮重0.25N,不计绳重与摩擦,则钩码静止时,拉力是N.
(2)为了较准确的测出滑轮组的机械效率,应竖直向上拉动弹簧测力计使钩码上升.
下表是某同学测量滑轮组机械效率的实验记录:
(3)请你帮他完成未填写的实验数据,第一次实验测得滑轮组的机械效率为.(计算结果保留一位小数)
(4)通过实验数据及装置的分析,用同一滑轮组提升不同重物至同一高度:
克服动滑轮的重所做的额外功(选填“相同”或“不同”);提升的物重增加时,克服物重所做的有用功变(选填“多”或“少”),滑轮组的机械效率变(选填“大”或“小”).
(5)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
(6)由本实验(选填“能”或“不能”)推断:
任何机械的机械效率跟物重均有关.
(7)分析表中数据可知,F≠G动+G/3,可能的原因是:
(8)小李想到计算机械效率还可用η=Gh/(G+G动)h,于是用弹簧测力计测得动滑轮重,代入上式计算后发现比实际测得的机械效率值偏大,原因是实际测量中还包含克服做的功。
如果不计绳子的重力,则第三次实验中克服摩擦力所做的功为
答案:
(1)0.75;
(2)匀速;(3)83.3%;(4)相同;多;大;(5)C;(6)不能(7)滑轮的轮轴处存在摩擦;摩擦力
7.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,如图所示.他们将测得钩码重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数据一并记入下表:
(1)在实验操作中应竖直向上拉动弹簧测力计.表格中数据★=;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是;
(3)比较实验2、3,影响这两次实验机械效率不同的主要因素是,使用滑轮组的优点是.
(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(选填“正确”或“错误”)的.你是用实验中收集的数据两组数据对比分析来判断的.
(5)用装置3能否探究机械效率η与钩码重G的关系?
如能请简要写出实验方案.如不能请说明理由.答:
(选填“能”或“不能”),
.
答案:
(1)74.1%;
(2)动滑轮有重力;(3)摩擦;省力;(4)错误;1、3;(5)能;保持动滑轮重力相同(用同一滑轮组),提升不同重力的物体,记录弹簧测力计示数,计算出每种情况下的机械效率,分析比较得出相应的结论.
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