杠杆机械效率专题实验及答案.doc

杠杆、滑轮实验专题
一、杠杆实验
1．小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中．
（1）实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是________．
（2）杠杆平衡后，小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上________个钩码，使杠杆在水平位置平衡．
（3）他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将________（选填“大于”“等于”或“小于”）1N．

2．在探究杠杆的平衡条件的活动中：
（1）调节平衡螺母时，若发现杠杆的左端向下倾斜，则应将平衡螺母向________调；
（2）实验时要求杠杆在水平位置平衡静止，目的是________；
（3）某小组同学用弹簧测力计和钩码做该实验，当他们按照实验要求使杠杆平衡时，在杠杆上某处挂了一个重1N的钩码，弹簧测力计的指针位置如图所示，则弹簧测力计的示数为________N，钩码应挂在________处（选填“A”“B”“C”或“D”）；若弹簧测力计倾斜一些保持拉力不变，则所挂钩码应向________移动才能使杠杆仍然在水平位置平衡．

3．在探究“杠杆平衡条件”的实验中（上右图）：
（1）某同学将杠杆悬挂起来，发现杠杆的右端低，左端高，他应该将杠杆两端的平衡螺母向________调节，使杠杆在________位置平衡。
（2）如图甲所示，在杠杆右边B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左边A处挂____个相同的钩码。
（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F_____（选填“变大”、“不变”或“变小”），原因是______。
4．（6分）在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆尺、支架、细线、质量相同的钩码若干．
（1）将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向____调；
（2）某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图（甲）这一组数据得出探究结论？____（填“能”或“不能”）．理由是 ；
（3）如图（甲）所示，杠杆在水平位置平衡．如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆 （填“左”或“右”）端将下沉；
（4）如图（乙）所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉．当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，若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”），其原因是： 。

二、滑轮实验
1．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，实验测得的数据如下表所示．
次数
物体的重力
G/N
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
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.4
0.3
71.4%
3
4
0.1
1.8
0.3
74.1%
4
2
0.1
1.5
0.2

⑴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．
⑵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．
⑶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：＿＿＿＿＿＿＿＿
次数
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/m
有用功
W有/J
测力计
拉力F/N
测力计移动
距离s/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1

1.1
0.5
0.55

2．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。

（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升。
（2）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 。
（3）第3次实验的机械效率是 。
（4）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，把同一重物提升相同高度对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。

3．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，实验测得的数据如下表所示．

次数
物体的重力
G/N
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
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.4
0.3
71.4%
3
4
0.1
1.8
0.3
74.1%
4
2
0.1
1.5
0.2

⑴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．
⑵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．
⑶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：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______________________________________＿＿＿．
4．（6分）某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：

(1)请你在图中画出本实验的绕绳方法．
(2)若用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，则：克服动滑轮的重力所做的额外功 （相同／不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变 ，滑轮组的机械效率变 ．
(3)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
(4)由本实验 （能／不能）推断：任何机械的机械效率跟物重均有关．

5．小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：
物
理
量
实
验
次
序

钩码总重G／N
钩码上升的高度h／m
测力计示数F／N
测力计移动的距离s／m
机械效率
1
4
0.1
1.8
0.3

2
6
0.1
2.4
0.3
83％
3
4
0.1
1.4
0.5
57％
4
4
0.2
1.4
1.0
57％
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数．
（2）第1次实验测得的机械效率为________．（结果保留两位有效数字）
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用________装置图做的；第4次实验是用________装置图做的．（填“a”“b”或“c”）
（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率________．
（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________．

6．下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下：
实验
次数
斜面的
倾斜程度
物块重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1

2
较陡
10
0.3
6.7
1
45％
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60％
（1）小明探究的是斜面的机械效率跟 的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为 ，斜面对物体的摩擦力 ，是若拉力的作用时间是5S，则拉力的功率是 。
（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：使用斜面时 （选填“能”或“不能”）省力；斜面越陡，需要的拉力越 。
（3）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越 。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持 不变。

部分实验答案：
1．（1）便于在杠杆上直接读出力臂的大小　（2）四　（3）大于
【解析】（1）当杠杆在水平位置平衡时，力臂和杠杆重合，便于测量力臂；（2）根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在B点挂四个钩码时杠杆平衡；（3）根据杠杆平衡条件，当测力计竖直向下拉时，测力计的示数是1N，现在测力计斜向下拉，拉力的力臂变小，故拉力要变大，即大于1N．
2．（1）右　（2）便于测量力臂　（3）3　A　右
【解析】弹簧测力计的每一小格表示0.5N，故测力计的示数为3N；设杠杆的每一小格为l，弹簧测力计的拉力为动力，钩码的重力为阻力，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2得，3N×l＝1N×nl，n＝3，故钩码挂在A处．当弹簧测力计倾斜一些时，动力臂减小，而拉力和钩码重保持不变，根据杠杆平衡条件可知，要使杠杆仍在水平位置平衡，需要减小阻力臂，故需将钩码向右移动．
3．⑴左；水平位置；（2）3；（3）变大；F的力臂减小
【解析】
试题分析：（1）把杠杆支在支架上，杠杆的右端低，左端高，则应将杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，由杠杆平衡条件得，nG×2L=2G×3L，所以n=3（个），所以应在杠杆左边A处挂3个钩码；
（3）弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计逐渐向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。
考点：探究杠杠的平衡条件
点评：需要知道使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟它们的力臂成反比．动力×动力臂=阻力×阻力臂。
4．（1）左；（2）不能；实验次数太少，没有普遍性；（3）左；（4）变大；其力臂变小
【解析】
试题分析：（1）将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向左调；
（2）根据图甲这一组数据不能得出结论，实验次数太少，没有普遍性；
（3）设一个钩码的重力为G，杠杆的一个各长度为L，杠杆平衡得到：，在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，，杠杆左端下沉；
（4）乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。
考点：探究杠杆的平衡条件
点评：要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（动力和阻力）的大小跟它们的力臂成反比，动力×动力臂=阻力×阻力臂。
二、 机械效率 滑轮实验：
1．⑴ 66.7% 乙 ⑵增大所提物体的重力 0.3 ⑶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
【解析】
试题分析：（1）根据表格在数据发现真的，使用滑轮组大约省一半的力，所以，使用的是乙所示的滑轮组；第四次实验中W有=mgh=0.2J；W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J，所以，机械效率是ƞ=W有/ W总=66.7%
（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，应该增大所提物体的重力，当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时，绳子端移动的速度是0.3m/s，所以F的功率由P=Fv得P=1N×0.3m/s=0.3W
（3）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，这种想法是错误的，因为比较第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。
考点：测量滑轮组的机械效率
2.（1）匀速 （2）高（大） （3）72.7﹪ (4) 增大
【解析】
试题分析：（1）为了使滑轮组处于平衡状态，实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。（2）第二次实验提起的钩码比第一次实验的重，第二次滑轮组的机械效率比第一次高，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高（大）。（3）观察表中数据可得：，。（3）动滑轮的个数增加，克服动滑轮重力所做的额外功增大。答案：（1）匀速 （2）高（大） （3）72.7﹪ (4) 增大
考点：实验操作方法（二力平衡条件应用）；实验数据分析；机械效率计算；额外功的识别与计算。
3.．⑴ 66.7% 乙 ⑵增大所提物体的重力 0.3 ⑶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
【解析】
试题分析：（1）根据表格在数据发现真的，使用滑轮组大约省一半的力，所以，使用的是乙所示的滑轮组；第四次实验中W有=mgh=0.2J；W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J，所以，机械效率是ƞ=W有/ W总=66.7%
（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，应该增大所提物体的重力，当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时，绳子端移动的速度是0.3m/s，所以F的功率由P=Fv得P=1N×0.3m/s=0.3W
（3）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，这种想法是错误的，因为比较第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。
考点：测量滑轮组的机械效率
4．(1)如下图； (2)相同、大、大； (3) C；(4)不能

【解析】
试题分析：(1)由表中数据可知，绳子移动的距离为物体上升高度的三倍，所以，有三段绳子吊着动滑轮。绕绳方法如图．
(2)若用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，则：克服动滑轮的重力所做的额外功相同，因为克服动滑轮的重力所做的额外功只与动滑轮的重和高度有关；由实验数据可知，当物重由１Ｎ增加到２Ｎ和３Ｎ时，额外功有0.11Ｊ增加到0.13Ｊ和0.20Ｊ，机械效率由47.6％增加到60.6％和66.6％。所以，提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变大，滑轮组的机械效率变大．
(3)只有多次实验才能得到普遍规律。所以，多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了获得多组数据归纳出物理规律。
(4)由本实验不能推断：任何机械的机械效率跟物重均有关．因为没有普遍性。
考点：机械效率
5．（1）匀速　（2）74％　（3）b　c　（4）增加物重　越低　（5）无关
【解析】（1）在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动测力计．（2）η＝W有用／W总＝Gh／Fs＝4N×0.1m／（1.8N×0.3m）≈74％．（3）由数据知第2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，而被提升的物重为6N，其他3组为4N，所以第2次实验是用b图做的；第4次实验s′为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是由c图做的．（4）分析第1、2次实验，两次所用滑轮组相同，但第2次物重大于第1次，机械效率也大于第1次，所以可得使用同一滑轮组，提高物重可以提高滑轮组的机械效率．分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验的动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低．（5）第3、4次实验只是改变了物体被提升的高度，机械效率没变，所以可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关．

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