11满分计划-之模块综合突破力学实验简单机械

1、网络课程讲义力学实验串讲（简单机械部分）教 师：爱护环境，从我做起，提倡使用力学实验串讲（简单机械部分）一、机械效率的公式 Gh GF GnW有 W有FsFnW总W有W额GG动F G物 物G物 G动nP Fv二、以中的实验探究为基础进行变式训练是有效。 第 1 页 1如图 1 所示，甲、乙两个滑轮组匀速提起体积相同的重物 A、B。已知 A 和 B 的密度之比为 1：3，甲滑轮组中动滑轮总重为 G 甲，且 G 甲： GA1：3；乙滑轮组中动滑轮重为 G 乙，且 G 乙：GB1：2。若使用甲、乙滑轮组在相同时间内把物体 A、B 匀速高度为 hA、hB，且 hA2hB。(若不计绳重和摩擦)则甲、乙两

2、滑轮组的机械效率之比和两滑轮组的总功率之比分别为：BD 甲： 乙3：4 甲： 乙9：8P 甲：P 乙4：3P 甲：P 乙16：27图 12如图 2 甲、乙所示，为了研究分别由“两定一动和一定两动组成的滑轮组的机械效率”的情况，请你：（1）在图乙上面画出滑轮组的绕线方法（所给滑轮都用上）。（2）若不考虑绳重、轴与轮的摩擦，用两个滑轮组分别同一重物 G，测得甲图中的动滑轮重为 G 甲，且 G 甲：G1：4；测得乙图中的两个动滑轮总重为 G 乙，且 G 乙：G9：20。通过计算可知：率 甲是乙滑轮组机械效率 乙的倍。甲滑轮组的机械效（3）若甲滑轮组绳子端的拉力 Fl 为 10N，则乙滑轮组绳子端的拉

3、力 F2 为N。图 2（4）通过对甲、乙两个滑轮组的研究，你认为影响滑轮组机械效率的主要原因是：（5）若甲滑轮组的物重变为原物重的 2 倍，则甲滑轮组的机械效率可以得到提高的原因是：1.16；8.7；同一重物时，所作的额外功越少，滑轮组的机械效率越高；在额外功一定时，所作的有用功越多，滑轮组的机械效率越高。N3图 3 甲是测测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧00测力计拉动绳子端，将质量为 200g 的钩码从 A 位置匀速B11到 B 位置，同时弹簧测力计从图中的 A位置匀速竖直上升到 B位置，在这个过程簧测力计对绳的拉力为 F，22A弹簧测力计的示数如图 16 乙所示。请你根据成下列问题：弹

4、簧测力计的示数是N；1.2钩码上升的距离是cm；10拉力 F 做的功是J。0.24做的实验完33B44A55乙甲图 3 第 2 页 4.实验装置如图 4 所示，其簧测力计的量程为 05N。另外还有质量均为 100g 的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验，探究 “使用同一动滑轮物体时，动滑轮机械效率与所的物体重力大小的关系”，请写出实验步骤、画出实验数据记录表。：（1）将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材。（1 分）（2）在动滑轮下依次挂 1 个、2 个、3 个、4 个、5 个、6 个钩码，用弹簧测力计拉住绳端，依次竖直向上缓慢匀速拉动，使钩码每次匀速上移一段距离，

5、分别绳端移动距离 S 和钩码移动距离 h，并将每次所挂钩码的总质量 m 和弹簧测力计的示数 F 分别分）在表格中。（2（3）利用公式 =W 有/W 总=mgh/FS 计算出六次动滑轮的机械效率 1、2、3、4、5、6，并将数据在表格中。（1 分）实验数据表：（1 分）探究动滑轮机械效率与所的物体重力大小的关系实验数据图 4表图 55某同学测量滑轮组的机械效率时，先用弹簧测力计测出物重 G，按图 5 所示组装好器材，拉动弹簧测力计使物体匀速上升，用刻度尺分别测出物体上升的高度 h 绳端移动的距离 s，在物体时读出拉力大小 F，最后，根据公式(Gh/Fs)100%算出滑轮组的机械效率。（4 分）

6、以上操作过程中存在一处错误，请在错误的句子下面画上横线，并写出正确的操作方法：。为了提高滑轮组的机械效率，请提出两条措施：；。：（1）画线的文字为“在物体时读出拉力的大小 F”在匀速拉动物体时读出拉力的大小 F（1分）(2)减轻动滑轮和绳的自重；（1 分）减小轮和轴间的摩擦；在绳能承受的拉力范围内，增大物重。（2 分） 第 3 页 m/kgm g/NF/NS/mh/mW 总/JW 有用/J6一个质量为 70 kg 的工人，用图 6 所示的装置（包括滑轮组及装石板的托板）石板。已知托板重 200N，每块石板重 100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在 4s 内匀速10 块石板升高 2m

7、时，此装置的机械效率为 80%。那么，该工人站在地面上用此装置=10N/kg）D石板的过程中，下列有关说法错误的是（取 gA该工人10 块石板升高 2m 做的额外功一定是 500JB该工人在 4s 内10 块石板升高 2m 的有用功率一定是 500W图 6C此装置动滑轮的质量是 5 kgD此装置的机械效率最高可达到 82.1%（结果保留 1 位小数）7同学利用图 7 所示的滑轮组来研究滑轮组的机械效率，他把有关数据在下表中。（分析时不考虑绳重和摩擦，每个滑轮的质量相同。）根据表中数据，画出两滑轮组的绕绳方法。（2 分）得出表中机械效率值，依据的公式是。（1W有用分） W总（3）表中两组数据，说

8、明滑轮组的机械效率与滑轮的重有关。（1 分）1，4（填其它组也可）（4）比较表中序号得到被的物体越重，滑轮组的机械效率越高。（1 分）1，2，3（或 4，5，6） 第 4 页 实验序号钩码重G/钩码上升高度 h/cm测力计示数 F/绳端移动距离 s/cm机械效率13101.23083.3%2581.92487.7%3652.21590.9%4380.84075%5561.23083.3%6641.42085.7%图 78在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中，同学用图 8 所示的同一滑轮组进行了三次实验，实验如下表：图 8（1）实验序号 2、3 所对应的机械效率的值分别为，。（2）根据以上实验到

9、的结论是：在滑轮组的串绕绳子的方式不变时，机械效率与有关，与无关。 （4 分）：90.9，83.3，提起的物重，的速度（每空 1 分）9如图9所示装置，物体B所受重力为GB，物体A在物体B的作用下在水平桌面上向右匀速运动。用一个水平向左的力拉物体A，使物体B以速度v匀速上升，此时滑轮组的机械效率为80%；若将物体B换成物体C后，用另一个水平向左的力拉物体A，使物体C以4v的速度匀速上图 9升，此时滑轮组的机械效率为60%。不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦，则第二次水平向左拉物体A时，拉力的功率是。7.5GB10如图9所示装置，物体B所受重力为GB，物体A在物体B的作用下在水平桌面上向右匀速运动。用

10、一个水平向左的力拉物体A，使物体B以速度v匀速上升，此时滑轮组的机械效率为1；若将一个质量和体积都与物体B相同的物体C系在物块B下端，用另一个水平向左的力拉物体A，使物体B和C一起以2v的速度匀速上升，此时滑轮组的机械效率为2。1：2=4：5，不计绳重及绳与滑轮之间26的摩擦，则第二次水平向左拉物体A时，拉力的功率是。GB311利用实验探究“使用同一滑轮组不同的物体，滑轮组机械效率与所的物体重力大小的关系”，请你帮助他设计一个实验方案，探究上述问题。（1）实验桌上已备有部分实验器材，如图 10 所示，请你写出还需要的实验器材：图 10 第 5 页 B序号速度（m/s）钩码总 重 G(N)钩码上

11、升 高度 h(m)测力计拉 力 F(N)测力计移动距离 s(m)机械效率(%)10.220.10.80.383.320.230.11.10.330.420.20.80.6（2）实验步骤：弹簧测力计调零后，将滑轮组如图 10 所示组装；：质量相同的钩码 6 个；刻度尺 1 只。（1 分）实验步骤：将刻度尺竖直立于滑轮组装置的右侧（1 分）；在动滑轮下依次挂 1 个、2 个、3 个、4 个、5 个、6 个钩码，用弹簧测力计拉住绳端，依次竖直向上缓慢匀速拉动，使钩码每次匀速上移一段距离，分别每次所挂钩码的总质量 m 和弹簧测力计的示数 F 分别绳端移动距离 s 和钩码移动距离 h，并将在表格中（1

12、分）。利用公式 =W 有/W 总=mgh/Fs计算出六次不同重量的钩码，滑轮组的机械效率 1、2、36 ，并将数据在表格中。12如图 11 所示,在同一水平桌面上，有长方形的木块和铁块各一个。现在想探究木块和铁块谁的下表面更粗糙，请你只用一个弹簧测力析与结论。：猜想 1：铁块比木块下表面更粗糙猜想 2：木块比铁块下表面更粗糙实验步骤：（1）将弹簧测力计调零。计，设计一个实验来验证你的猜想。写出实验步骤 及实验分图 11（1 分）把木块放在铁块上，用弹簧测力计拉着铁块在水平桌面上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的读数 F1 （1 分）把铁块放在木块上，用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动

13、，记下弹簧测力计的读数 F2 （1 分）实验分析与结论：两次实验物块对水平桌面的压力相同，均等于木块和铁块的重力之和；两次实验均是水平匀速拉动物块，摩擦力等于拉力。若 F1F2，说明铁块比木块下表面更粗糙，即猜想 1 正确。若 F2F1，说明猜想 2 正确。（1 分）13手边有两块体积大小不同的正方体 M1 和 M2。M1 和 M2 的材料相同、表面粗糙程度也相同。用弹簧测力计沿水平方向先后拉着 M1、M2 在水平放置的长木板上做匀速直线运动时，测得弹簧测力计第一次的拉力大于第二次的拉力。于是得出“接触面的粗糙程度一定时，接触面积越大，滑动摩擦力越大”的结论。从上述实验过程看，计实验。：把 M

14、1 放在 M2 上面（1 分）的实验结论是不可靠的。请你利用上述器材，重新设用弹簧测力计沿水平方向拉 M1 和 M2 在水平放置的长木板上做匀速直线运动（1 分）计的示数（1 分）再把 M2 放在 M1 上面，重复上述过程（1 分）弹簧测力 第 6 页 14.水平桌面上有一个长方体橡胶块和一只橡胶底运动鞋（二者橡胶种类相同），一个一端带有定滑轮的长木板、一些细线和一个满足实验要求的弹簧测力计。老师希望小雪同学用实验判断长方体橡胶块和橡胶底运动鞋的底面哪个更粗糙。小雪分别用细线系住长方体橡胶块和橡胶底运动鞋，先后在长木板上匀速拉动长方体橡胶块和橡胶底运动鞋，分别如图 12 甲和乙所示，匀速拉动过

15、程中分别记下弹簧测力计的示数 F1 和 F2 。她发现 F2 F1 ，于是她得出橡胶底运动鞋底面更粗糙。老师小雪的实验方法是不正确的。请你仅利用小雪用到的实验器材，设计一个实验判断长方体橡胶块和橡胶底运动鞋的底面哪个更粗糙。写出主要实验步骤和相应的实验现象与结论。：（1）先将橡胶底运动鞋放在水平长木板上，然后将长方体橡胶块放在橡胶底运动鞋上，并固定住，细线一端系住橡胶运动鞋，细线另一端通过定滑轮与弹簧测力计相连，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动运动鞋，记下弹簧测力计的示数 F1 。（1 分）（2）再将长方体橡胶块放在水平长木板上，然后将橡胶底运动鞋放在长方体橡胶块上，并固定住，细线一端系住橡胶块，

16、细线另一端通过定滑轮与弹簧测力计相连，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动橡胶块，记下弹簧测力计的示数 F2 。（1 分）若 F1 F2 ，则橡胶底运动鞋下表面更粗糙；若 F1 F2 ，则橡胶块下表面更粗糙。（1 分）15在探究滑动摩擦力的大小与哪些有关的实验中,小军同学认为滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关。请你利用已有的器材设计一个实验，说明小军的认识是不正确的。实验器材：一端装有定滑轮的长木板、带挂钩的木块一个、细线若干、还需补充的是 弹簧测力计。（1 分）实验步骤：调节弹簧测力计使指针指零刻线。（1 分）将系好细绳的木块放在水平放置的长木板上，细绳绕过定滑轮，用弹簧测力计沿竖直方向向上匀

17、速拉动绳端，使木块在长木板上做匀速直线运动。此时，f 摩=F 拉 在表格中弹簧测力计的示数。（1 分）改变拉动木块的速度，重复步骤，共作出 3 次。（1 分）实验结论：弹簧测力计示数不变。说明小龙的认识是错误的。（1 分） 第 7 页 图 1216同学在研究杠杆的平衡条件过程中，发现：在阻力和阻力臂保持不变的条件下，当杠杆平衡时动力跟动力臂之间有一定的关系。为研究此关系，他进行了一系列的实验，并了如下表所示的实验数据。请你对表格中的数据进行分析，归纳出实验结论：。：在杠杆平衡时，阻力和阻力臂保持不变，动力跟动力臂成反比。（或在杠杆平衡时，阻力和阻力臂保持不变，动力跟动力臂的乘积不变；在杠杆平衡

18、时，阻力和阻力臂保持不变，动力臂越大，动力越小）（条件 1 分，关系 1 分）17如图 13 所示的均匀杠杆，相邻刻度线之间的距离都是相等的。使杠杆在水平位置平衡后，在杠杆的 A 刻线处挂 2 个钩码。为了使杠杆在水平位置重新平衡，应该在 B 刻线处挂个钩码。（每个钩码的质量都相等）18小阳同学用一个左右各为 12 格的杠杆如图 14 所示，一个量程为 5N，分度值为 0.2N 的弹簧测力计做动力，一个重为 6N 的重物做阻力，两段质量不计的细绳做实验，证O明“在杠杆平衡时，如果动力和阻力保持不变,则动力臂与阻力臂成正比”。 A为了力臂方便，他采用杠杆在水平位置平衡。请你根据小阳的实验完成下列

19、问题：如果用点 A 表示动力在杠杆上的作用点，用点 B 表示阻力在杠杆上的作用点，请在图 21 中的杠杆上标出 A 点和 B 点。请写出主要实验步骤。(4 分)图 14：（1）图略（图上若是 A、B 两点在杠杆同侧，且 A 点在 B 点的外侧）（1 分）（2）用细绳做成两个绳套，分别套在杠杆的 A 点和 B 点处，调节杠杆使其在水平位置平衡。将弹簧测力计的指针调节到零刻度处；（1 分）在 B 点处挂 6N 重物，在 A 点处用力竖直向上拉弹簧测力计，调节 A 点处绳套的位置,当弹簧测力计的示数为 3N，恰使杠杆在水平位置平衡。分别读出动力臂 OA1 和阻力臂 OB1 的长度，将上述数据表中；（

20、1 分）改变 B 点挂重物的位置，移动弹簧测力计的位置，使弹簧测力计的示数仍为 3N，且杠杆在水平位置平衡，分别读出动力臂 OA2 和阻力臂 OB2 的长度，将上述数据表中；重复步骤再做四次实验，分别读出各组动力臂和阻力臂 OA3、OB3；OA4、OB4；OA5、OB5；OA6、OB6的长度，将上述数据表中。（1 分） 第 8 页 图 13阻力/N222222动力/N1264321.5阻力臂/cm181818181818动力臂/cm36912182419.如图 15 甲所示：在一个已经调平衡的有刻度的杠杆左端挂一铝制圆柱体（所挂铝圆柱体的位置 A已固定，但细线长短可调），杠杆右端挂一所受重力

21、G 为 5N 的钩码（钩码位置可以在杠杆上移动），此时杠杆平衡，如图 25 乙所示，另有一个量筒、适当长度的细线和适量的水。要求利用上述实验装置和器材，探究“浸在水里的物体所受浮力大小与浸入水中的体积成正比”。请写出主要实验步骤，设计出实验数据表。AOB乙甲图 15：主要实验步骤：记下如图 25 所示杠杆平衡时 OA 的长度 L0，OB 的长度 L0 ，把量筒移到铁架台上，倒入适量的（1）水，水面对应的量筒的刻度用 V0 表示，并把数据在表格中；（1 分）（2） 调整系铝圆柱体的细线长短，使部分铝柱浸入水中，此时，水面对应的量筒的刻度用 V 表示，向左调整杠杆右端钩码位置，使杠杆重新平衡，钩码

22、到支点 O 的距离用 L 表示，并把 L、V 的测量数据在表格中；（1 分）（3） 依次改变铝圆柱体浸入水中的体积，仿照步骤 2，再做 5 次实验，并将各次 V 和 L 的数据在表格中；（1 分） GL0 ， V V0 计算出铝圆柱体各次浸入液体中的体积 V 排，根据杠杆平衡条件G铝 L0（4）根据V排L0 L),计算出各次铝圆柱体所受 F 浮（5(G L ，解得 F，并把数据在表铝浮L0格中。（1 分）（其他正确的，均可相应得分） 第 9 页 54321012345mL100 90 807060 5040 30 20 10实验数据表：（1 分）BAO C20在探究杠杆平衡条件的活动中，小阳照

23、图 16 所示的方法做了几次实验，分析得出杠杆的平衡条件是：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。老师看后，去掉 A 处的钩码，把弹簧测力计的挂钩挂在 C 点上杠杆仍然在水平位置平衡。结合实验现了前面的结论错了。(3 分)象，老师又给小阳讲解了一下，小阳图 16（1）你能说出老师是怎么做的吗？实验现象是什么？（可以语言叙述，也可以画图说明）（2）小阳在老师的指导下，得出了正确的结论，请将正确的结论写在下面。：（1）在 C 点沿不同的方向拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡 （1 分）（2）现象：力的方向改变，力的大小也发生改变。（1 分）（3）动力支点到动力作用线的距离阻力支点到

24、阻力作用线的距离（动力动力臂阻力阻力臂或 F1L1F2L2）（1 分）O21实验台上有如下实验器材：如图 17 所示，一个带支架的杠杆（杠杆 上有刻度）、一个满足实验要求的弹簧测力计、六个质量均为 100g 的钩码A和两段细绳（质量忽略不计）。利用上述实验器材设计了一个实验，证明“在杠杆水平平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，则动力跟动力臂成反比”。图 17 第 10 页 V0 /mlV/mlV排 /mlL0 /cmL0 /cmL /cmF浮 /N（1）以下是她设计的实验步骤，请你补充完整。 将弹簧测力计的指针位置。调节杠杆使其在水平位置平衡，然后用细绳做成两个绳套，将一个绳套拴牢在杠杆的 A

25、点，力臂 L 阻在表格中。阻在 A 点处挂 6 个钩码，计算出它的重力 G 阻，即为它的阻力 F 阻并在表格中，将另一个绳套拴在 B 点处，使杠杆在水平位置平衡，记下弹簧测力计的示数 F1 和动力臂 L1。仿照上述实验步骤，再做四次，分别各次的动力 F 动和各次的动力臂 L 动在表格中。（2）请你设计一个实验数据的表格。：（1）将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置 （1 分）在 B 点处竖直向上拉弹簧测力计（1 分）改变 B 点的位置再用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，再次记下弹簧测力计的示数 F2 和动力臂 L2。（1 分）（2）（3 分）在杠杆水平平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，则动力跟动力臂成反比22实验桌上有如下实验器材：如图 18 所示的一个带支架的杠杆、 一个量程为 01N 的弹簧测力计、六个质量均为 100g 的钩码和细绳（细绳质量不计）。证明“当阻力和阻力臂保持不变时，用弹簧测力计施力使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的拉力跟对应的力臂成反比”。请完成下述实验操作步骤：（1）调节杠杆，将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置。 图 18 （2）用细绳做成两个绳套，将其中一个固定在杠杆的 A 点，另一个