資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
專題11 運動和力、機械能、杠桿及機械效率實驗專題
目錄
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知識精講 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 題型過關 6
HYPERLINK \l _Toc19966 題型一 探究二力平衡的條件 ( javascript:void(0)" \o "探究二力平衡的條件 )實驗 6
題型二 物體的動能跟哪些因素有關 8
HYPERLINK \l _Toc31429 題型三 杠桿的平衡條件 9
HYPERLINK \l _Toc18820 題型四 測量滑輪組的機械效率 11
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 實戰訓練 13
知識點一 探究二力平衡的條件 ( javascript:void(0)" \o "探究二力平衡的條件 )實驗
【實驗目的、原理、方法】
①實驗目的：探究二力平衡的條件。
②實驗原理：力能改變物體的運動狀態。
③實驗方法：控制變量法。
【實驗器材】
小車、棉線、鉤碼、滑輪、水平桌面、小紙片。
【器材作用及圖像】
①小車：實驗主體。
②棉線：連接小車與鉤碼。
③鉤碼：提供和改變對小車的拉力。
④滑輪：改變力的方向。
【實驗步驟】
如圖甲
步驟①把小車放在光滑的水平桌面上，向掛在小車兩端的托盤里放鉤碼。這樣小車在水平方向受到兩個拉力，用力的示意圖畫出小車受到的兩個拉力。觀察小車在什么情況下保持運動狀態不變。
步驟②用手按住小車，改變兩端鉤碼數量，使兩個拉力大小不等。然后松手，觀察小車能
不能保持靜止。
步驟③用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，讓兩個力的方向相同，然后松手，觀察小車
能不能保持靜止。
步驟④用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，讓小車扭轉一個角度，然后松手，觀察小車
能不能保持靜止。
步驟⑤用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，再讓拉力方向相反，且在同一條直線上，然
后松手，觀察小車能不能保持靜止。
如圖乙
步驟⑥剪刀將硬紙片從中間剪開，觀察小車能不能保持靜止。
【實驗結論】
二力平衡的條件要求這兩個力：
1、大小相等（等大） 2、方向相反（反向）
3、同一直線（共線） 4、同一物體（同體）
知識點二 實驗探究：物體的動能跟哪些因素有關
提出問題 物體的動能跟哪些因素有關？
猜想與假設 （1）“十次車禍九次快”，猜想動能可能與物體運動的速度有關；（2）同樣速度的自行車和汽車，碰到行人后造成的傷害不同，猜想動能可能與物體的質量有關
設計實驗與制訂計劃 用如圖所示的裝置探究鋼球的動能與速度及質量的關系。實驗中，通過換用不同質量的鋼球來改變質量，讓同一鋼球從不同高度處滾下來改變速度。鋼球動能的大小由木塊被推動的距離遠近來反映（轉換法），木塊被推動的越遠，說明鋼球的動能越大。
進行實驗 讓同一鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的遠近，如圖甲、乙所示。甲 乙換用質量不同的鋼球，讓它們從斜面的同一高度處由靜止開始釋放，滾下后推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的遠近，如圖丙、丁所示。丙 丁
分析與論證 （1）同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時速度越大，木塊被推得越遠，說明物體的動能與物體的速度有關；（2）不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度相同。質量大的鋼球將木塊推得遠，說明物體的動能與物體的質量有關。
實驗結論 物體動能與物體的質量和運動的速度有關。質量相同的物體，運動速度越大，動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，動能越大。
知識點三 實驗探究：杠桿的平衡條件
實驗目的 (1)知道什么是杠桿的平衡；(2)通過實驗得出杠桿的平衡條件；(3)體驗利用歸納法得出杠桿平衡條件的過程
提出問題 在學習二力平衡時，如果作用在物體上的幾個力相互平衡，物體就處于平衡狀態。因為杠桿會轉動，所以杠桿在動力和阻力作用下靜止時，與二力平衡的情況是不同的，杠桿平衡不僅與力的大小有關，還可能與力的作用位置有關
猜想與假設 一般情況下，當杠桿靜止或勻速轉動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態，對杠桿處于平衡狀態時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在的關系，我們可作出如下猜想：A.動力+動力臂=阻力+阻力臂 B.動力-動力臂=阻力-阻力臂C. D.動力×動力臂=阻力×阻力臂
實驗設計 杠桿是否平衡是由動力、阻力、動力僻和阻力臂共同決定的。為了探究其平衡條件,可以在杠桿處于靜止狀態時,分別測出動力F 、阻力F 、動力臂l1和阻力臂l ,然后經過大量數據的對比、分析、歸納得出杠桿的平衡條件
實驗步驟 (1)調節杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置保持平衡；(2)在支點兩側掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿再一次在水平位置平衡，如圖所示。這時杠桿兩側受到的作用力分別等于兩側鉤碼所受的重力，力臂為懸掛點到支點的距離；(3)設右側鉤碼對杠桿施加的力為動力F ,左側鉤碼對杠桿施加的力為阻力F ,測出杠桿平衡時的動力臂l 和阻力臂l ,把F 、F 、l 、l 的數值填入表格中。實驗序號動力F /N動力臂l /cm動力×動力臂/(N·cm)阻力F /N阻力臂l /cm阻力×阻力臂/(N·cm)11.010100.5201022.015301.5203034.010402.02040…(4)改變鉤碼個數和位置,多做幾次實驗（避免偶然性）,將實驗得到的數據填入表格中
實驗結論 分析實驗數據，發現每次杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積總是等于阻力與阻力臂的乘積，即動力×動力臂＝阻力×阻力臂，或F l =F l
知識點四 測量滑輪組的機械效率
1.測量滑輪組的機械效率
【實驗原理】
【實驗設計】
(1)組裝一個滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機械效率；
(2)換用較重的動滑輪，組裝和(1)相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)提起相同重物時的機械效率。
【實驗器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測力計、滑輪、長約2m的細繩、鐵架臺等。
【實驗過程】
(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G并填入表格；
(2)按照圖甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置；
(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，從彈簧測力計上讀出拉力F的值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量填入表格中；
(4)利用公式計算出有用功W有、總功W總、機械效率η并填入表格中；
(5)改變鉤碼的數量，重復上面的實驗（多次實驗，消除偶然因素）；
(6)換用較重的動滑輪組成滑輪組，重復(2)~(5)步，將實驗數據記入表格。
【實驗數據】
實驗次數 鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功總J 機械效率η
1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71%
2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83%
3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88%
4 1.5 0.2 0.3 0.9 0.6 0.54 56%
5 3 0.2 0.6 1.4 0.6 0.84 71%
6 4.5 0.2 0.9 1.9 0.6 1.14 79%
【數據分析】
(1)由1、2、3三次實驗可知，使用同一滑輪組，當提升重為1.5N的鉤碼時，它的機械效率是71%；當提升重為3N的鉤碼時，它的機械效率是83%；當提升重為4.5N的鉤碼時，它的機械效率是88%；
可見，同一機械在不同做功過程中使用，其機械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機械效率越高。
(2)由1、4(2、5或3、6)兩次實驗可知，使用兩個動滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高度，做的有用功相同，動滑輪較重的所做的額外功多，機械效率低。
題型一 探究二力平衡的條件 ( javascript:void(0)" \o "探究二力平衡的條件 )實驗
1．如圖所示是探究“二力平衡條件”時的實驗情景。
（1）實驗前同學們討論圖甲和圖乙兩種實驗方案，認為更科學的是方案 　 　（選填“甲”或“乙”）。當物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態時，說明它受到的力是相互平衡的。為了方便操作，應當使物體處于 　 　狀態作為平衡狀態。
（2）經過多次實驗，發現兩邊所掛重物的質量不相等時小車運動，質量相等時小車靜止，這說明二力平衡的兩個力大小 　 　。（選填“相等”或“不相等”）
（3）保持兩邊所掛重物的質量相等，然后將小車扭轉一個角度，如圖丙所示，松手后觀察到小車 　 　（選填“能”或“不能”）保持平衡狀態。
（4）把兩個質量相等的重物掛在小車的同一側，放手后小車運動，說明：二力平衡時，兩個力的方向必須 　 　（選填“相同”或“相反”）。
2．如圖所示是甲、乙、丙三位同學探究二力平衡條件時的實驗裝置。
（1）實驗中，甲同學發現當向左盤和右盤同時加入一個等重的砝碼時，木塊處于靜止狀態。把右盤中的砝碼換成一個較重的砝碼時，發現木塊仍處于靜止狀態，出現這種現象的原因是木塊與桌面間存在 　 　。這時木塊在水平方向受到 　 　的力（選填“平衡”或“不平衡）。
（2）實驗中乙同學保持F1與F2大小相等用手將小車扭轉一個角度，松手后小車將 　 　（選填“能”或“不能”）保持靜止不動。設計該實驗步驟的目的是為了證明相互平衡的兩個力，必須要作用在 　 　。
（3）丙同學選擇小卡片的目的是 　 　（選填“考慮”或者“不考慮”）小卡片的重力，丙同學用剪刀將小卡片中間剪斷，并觀察卡片的運動情況。該操作是為了證明相互平衡的兩個力必須要作用在 　 　。
題型二 物體的動能跟哪些因素有關
3．興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他們進行了如下探究：
（提出問題）汽車的動能大小跟什么因素有關？
（1）（猜想假設）由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟 　　有關；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟 　　有關。
（2）（進行實驗）他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞得越遠，說明金屬球到達水平面時的動能就越大，實驗中探究的動能是指 　　（填序號）。
．小球在斜面上的動能
．小球撞擊木塊前瞬間的動能
．小球撞擊木塊后的動能
．木塊被小球撞擊后的動能
（3）（分析論證）分析甲、丙兩圖的實驗現象，可以初步得到的結論是：　　；
（4）（交流評估）①小球從斜面上由靜止下落，下滑過程中重力勢能轉化為 　　能。
②本實驗中水平面若絕對光滑，將 　　（選填“能”或“不能” 達到實驗探究目的。原因是 　　（5）（實踐應用）用甲、乙兩圖的實驗現象所得到的結論，可以解釋汽車 　　（選填“超載”或“超速” 行駛時危險性大的原因。
（6）（知識拓展）木塊在水平面上運動時，木塊所受的重力與水平面對木塊的支持力是 　　（選填“相互作用力”或“平衡力”
4．在探究“力與運動的關系”時，我們曾經追隨物理學家的足跡，同學們設計了如圖1所示的實驗：
（1）為了使每次實驗小車運動到水平面時的初速度相同，正確操作是：每次實驗中讓小車從同一斜面 　　由靜止開始滑下；
（2）在每次實驗中，可以觀察到：小車到達水平面后會繼續向前運動一段距離，最終會停下來。本實驗現象能直接說明 　　（選填序號）；
．牛頓第一定律
．物體的運動需要力來維持
．力可以改變物體的運動狀態
（3）小車在水平面運動時受到了 　　個力；
（4）在上面的探究后，通過合理的推理可知：當圖2中的擺球從點由靜止釋放擺到最低點時，如果擺球所受的力突然全部消失，則擺球將 　　；（選填“向右側上擺”“靜止”或“做勻速直線運動”
（5）完成實驗后，可在原有器材的基礎上增加一個木塊，米探究物體的動能與哪些因素有關，如圖3所示；
①為了探究動能與速度是否有關，可以讓一小車從斜面的 　　（先填“相同”或“不同” 高度自由滑下，通過測量 　　來比較小車動能的大小；
②若在小車中放一重物，使小車從同一高度自由滑下，還可以探究 　　對物體動能大小的影響。
題型三 杠桿的平衡條件
5．如圖是在“探究杠桿平衡條件”的實驗。
（1）沒掛鉤碼，杠桿靜止于如圖甲所示的位置，此時杠桿處于 　 　（選填“平衡”或“非平衡”）狀態。此時應將左端的平衡螺母向 　 　端調節，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是 　 　。
（2）如圖乙所示，掛上鉤碼使杠桿在水平位置平衡，記錄數據。根據這一次實驗數據，立即分析得出杠桿的平衡條件，小紅認為這樣做是不合適的，原因是 　 　。
（3）小紅實驗時用彈簧測力計設計了兩種實驗方案，如圖丙所示。第一種彈簧測力計用F1傾斜下拉；第二種彈簧測力計用F2豎直下拉。則第 　 　（選填“一”或“二”）種實驗方案更方便。兩次彈簧測力計的讀數F1　 　F2（選填“＜”“＝”或“＞”）。
（4）杠桿在生活中有很多應用，圖丁是常見垃圾桶，拖動時相當于一個 　 　杠桿。
6．天平和桿秤在古籍中常被稱為“權衡器”，《墨經》最早對權衡器的杠桿原理做了理論上的探討。小明利用實驗室的器材進行了“探究杠桿的平衡條件”的實驗。
次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（1）實驗前杠桿靜止在如圖1所示的位置，須將平衡螺母向 　 　調節，使杠桿在 　 　位置平衡。
（2）實驗時在已調平衡的杠桿兩側分別掛上不同數量的鉤碼，改變鉤碼的位置，使杠桿重新平衡，三次實驗獲得的數據如上表所示。分析可得杠桿的平衡條件是 　 　。
（3）為了進一步驗證實驗結論，又做了圖2所示的實驗，此時杠桿水平平衡。請你在圖中畫出動力F1和阻力F2的力臂。
（4）如圖3是桿秤的示意圖，使用時，將待稱量的物體掛在秤鉤上，用手提起B或C處的秤紐，移動秤砣在秤桿上的位置D，使秤桿達到水平平衡時即可讀出待稱物體的質量。此桿秤秤砣質量為400g，秤砣最遠可移至E點（秤桿和秤鉤質量忽略不計），AB、BC、BE的長度如圖所示。則該桿秤的最大稱量是 　 　kg。
題型四 測量滑輪組的機械效率
7．用如圖所示裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數據如下表：
實驗次數 鉤碼重力 鉤碼上升高度 繩端拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2.0 5 1.0 15
2 4.0 5 1.8 15
3 4.0 10 1.8 30
4 6.0 5 2.5 15
（1）實驗時應沿豎直方向 　　向上拉動彈簧測力計；
（2）第4次實驗時所做的有用功為 　　，滑輪組的機械效率　　；
（3）分析1、2、4次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越 　　（選填“大”或“小” ，滑輪組的機械效率越高；分析2、3次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度 　　（選填“有關”或“無關” ；
（4）用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是 　　。
換用更輕的動滑輪
加快提升物體的速度
8．提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，某興趣小組的同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。
次數 物體的重力 提升的高度 拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2 0.1 1 0.3
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6
（1）第3次實驗測得的機械效率是 　　（結果精確到。
（2）分析比較第1、2、3次的實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機械效率越 　　。
（3）分析比較第 　　次的實驗數據可得，機械效率與物體上升的高度無關。
1．如圖甲所示，這是小明探究二力平衡條件時的實驗情景。
（1）小明將系于小卡片（不計自重）兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向 　　（選填“相同”或“相反” ，并通過調整鉤碼個數來改變拉力大小。
（2）當小卡片平衡時，小明將小卡片扭轉過一個角度，松手后小卡片 　　（選填“能”或“不能” 平衡，由此實驗步驟可知只有作用在 　　的兩個力才能平衡。
（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小明下一步操作是 　　。
（4）本實驗不用圖乙方案而采用圖甲方案，這樣是為了減小 　　對實驗的影響。
2．物理興趣小組的同學們利用如圖所示的裝置進行“二力平衡條件”的探究：
（1）把小車放在比較光滑的水平桌面上，用手按住小車不動，在兩托盤中放入質量相等的砝碼，放手后小車靜止；在兩托盤中放入質量不相等的砝碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力 　　。小組將相同質量的砝碼放在左右兩盤后，把小車轉過一個角度，然后松手，觀察到小車轉動一定角度后恢復到靜止狀態，說明兩個力必須作用在 　　才能平衡；
（2）某次實驗中，當左盤砝碼質量大于右盤時，小車兩邊的拉力大小不相等，但小車仍處于靜止狀態。此時小車受到的 　　（選填“是”或“不是” 平衡力，產生這一現象的原因可能是小車受到 　　的影響；
（3）為盡量減少以上影響，小敏提出將甲裝置中的小車換成小卡片，如圖乙所示。為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，小敏下一步操作是 　　。
．左右各加一個鉤碼
．把卡片剪成兩半
．把卡片扭轉一個角度
3．在物理學中斜面是一個很重要的模型，在生產、生活中也有著大量的應用，如盤山公路、供輪椅通過的斜坡等等。在初中物理的學習中與斜面有關的實驗也有很多，小明利用斜面和相關器材，進行了如下探究：
（1）圖甲利用斜面和小車測量平均速度，實驗時應保持斜面的傾斜角 　　（選填“較大”或“較小” ，這是為了減小測量 　　（選填“路程”或“時間” 時造成的誤差；
（2）乙、丙實驗都有讓物體（小車或小球）從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是控制小車到達水平面的 　　相同；
（3）如圖乙所示利用斜面研究阻力對物體運動的影響，小車從同一斜面的相同高度由靜止滑下，由三次實驗可以看出，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，滑行的距離越遠，速度減小得越 　　，在此實驗基礎上通過推理可知，如果運動的小車不受力，它將做 　　；
（4）如圖丙所示是探究“物體動能大小與哪些因素有關”實驗。讓質量為小球分別從斜面上不同高度靜止滾下，小球撞擊放在水平木板上的木塊，通過實驗發現：小球滾下的高度越高，木塊被撞開的距離越遠，由此得出結論：物體動能的大小與 　　有關。
4．貴貴為研究動能大小與哪些因素有關，設計了如圖所示的實驗，讓小球靜止從斜面上滾下后與固定在右端的彈簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，請結合實驗回答下列問題：
實驗次數 小球下落高度 小球質量 彈簧長度
1 4 10
2 4 20
3 6 20
為彈簧原長，
（1）實驗中通過 　　反映小球動能的大小；實驗中小球壓縮彈簧后被彈簧彈回至彈簧恢復到原長時是 　　能轉化為 　　能；
（2）為了研究動能大小是否和物體質量有關，應該讓不同質量的小球從斜面上相同的高度滾下，這樣做的目的是 　　；
（3）比較實驗2和實驗3，可以探究小球的動能與 　　的關系；
（4）貴貴在實驗基礎上進行推理，接觸面越光滑小球被彈回的越高，如果接觸面光滑到沒有摩擦，那么小球將 　　；
沿著斜面勻速直線運動
不能上升到初始高度，最終靜止在平面上
上升到初始高度后靜止
能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動
（5）在（4）中用到一種科學方法，與下列哪個定律或原理的得出用到的方法相同 　　。
阿基米德原理
杠桿原理
牛頓第一定律
5．在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中，每個鉤碼重1N。
（1）實驗前，發現杠桿如圖﹣1所示，則應將杠桿左端平衡螺母向 　 　（選填“左”或“右”）端適當調節，使杠桿水平平衡。這樣操作的目的是便于測量 　 　。
（2）如圖﹣2所示，杠桿左側掛1個鉤碼，右側掛3個鉤碼，杠桿在水平位置保持平衡，若此時在兩邊各加一個鉤碼，杠桿 　 　（選填“左”或“右”）端將下沉。
（3）如圖﹣3所示，在杠桿左側距離支點15cm處掛3個鉤碼，在左側距支點10cm處用彈簧測力計豎直向上拉杠桿，使杠桿處于水平平衡狀態，則彈簧測力計的示數為 　 　.
6．如圖所示是小明和小劉一起“探究杠桿的平衡條件”實驗：
（1）如圖甲所示是小明安裝好杠桿后，杠桿靜止時的情景，小明接下來應將右端的平衡螺母向 　　（選填“左”或“右” 調節；
（2）如圖乙所示，杠桿水平平衡后，小明在左側懸掛4個鉤碼，保持左端所掛鉤碼的數量和位置不變，將彈簧測力計從位置緩慢轉到位置，杠桿始終保持水平平衡，在此過程中彈簧測力計的示數 　　（選填“變大”、“變小”或“不變” ；
（3）小劉也正確完成實驗，實驗數據如下表所示，但是小劉得出與小明不一樣的結論，即：動力與阻力成正比關系。你認為該結論可靠嗎？并說明理由：　　。
實驗序號 動力 動力臂 阻力 阻力臂
1 1 15 1.5 10
2 2 15 3 10
3 3 15 4.5 10
（4）如圖丙是小明以重心所在的線為界切分蘿卜，請根據本實驗最后正確結論推測，切后兩塊蘿卜質量大小關系為　　（選填“”“ ”或“” 。
7．在我們初中物理課本中，多次利用斜面進行探究實驗，如圖所示。
（1）圖甲利用斜面測量小車的平均速度，該實驗的原理是 　　；
（2）乙、丙實驗都有讓物體從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是：控制物體滑到斜面底端時 　　相同；
（3）圖丙是探究“影響動能大小因素”的實驗，動能的大小是通過 　　來反映的；
（4）圖丁測量斜面的機械效率時，彈簧測力計的讀數為 　　。
8．提高機械效率可以充分發揮機械設備的作用，對節能減排、提高經濟效益有重要的意義。某科技創新小組根據生活經驗和客觀事實，對影響滑輪組機械效率的因素作出如下猜想：
猜想1：滑輪組的機械效率與承擔動滑輪重力和物重的繩子段數有關
猜想2：提升物體所受重力越大，滑輪組的機械效率越高
根據猜想，利用電子測力計以甲、乙、丙所示的裝置進行了實驗探究，每個滑輪質量相等。
（1）為了完成猜想1，曉鵬選用甲、乙裝置進行實驗，而曉米則認為應選擇乙、丙裝置進行實驗，你認為 　　（選填“曉鵬”或“曉米” 方案錯誤，理由 　　。
2 4 6
2 4 6
0.1 0.1 0.1
0.9 1.5 2.2
0.3 0.3 0.3
（2）曉鵬在完成猜想2實驗時，測得實驗數據如上表所示，有個別數據沒有填寫完整，請你幫他補充　　根據實驗數據，可驗證猜想2是 　　（選填“正確”或“錯誤” 的。表示鉤碼所受重力，表示滑輪組對鉤碼的拉力，表示物體移動距離，表示繩端拉力，表示繩端移動距離，表示機械效率。
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專題11 運動和力、機械能、杠桿及機械效率實驗專題
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題型二 物體的動能跟哪些因素有關 9
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03、 HYPERLINK \l _Toc3011 實戰訓練 17
知識點一 探究二力平衡的條件 ( javascript:void(0)" \o "探究二力平衡的條件 )實驗
【實驗目的、原理、方法】
①實驗目的：探究二力平衡的條件。
②實驗原理：力能改變物體的運動狀態。
③實驗方法：控制變量法。
【實驗器材】
小車、棉線、鉤碼、滑輪、水平桌面、小紙片。
【器材作用及圖像】
①小車：實驗主體。
②棉線：連接小車與鉤碼。
③鉤碼：提供和改變對小車的拉力。
④滑輪：改變力的方向。
【實驗步驟】
如圖甲
步驟①把小車放在光滑的水平桌面上，向掛在小車兩端的托盤里放鉤碼。這樣小車在水平方向受到兩個拉力，用力的示意圖畫出小車受到的兩個拉力。觀察小車在什么情況下保持運動狀態不變。
步驟②用手按住小車，改變兩端鉤碼數量，使兩個拉力大小不等。然后松手，觀察小車能
不能保持靜止。
步驟③用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，讓兩個力的方向相同，然后松手，觀察小車
能不能保持靜止。
步驟④用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，讓小車扭轉一個角度，然后松手，觀察小車
能不能保持靜止。
步驟⑤用手按住小車，讓兩端鉤碼數量相等，再讓拉力方向相反，且在同一條直線上，然
后松手，觀察小車能不能保持靜止。
如圖乙
步驟⑥剪刀將硬紙片從中間剪開，觀察小車能不能保持靜止。
【實驗結論】
二力平衡的條件要求這兩個力：
1、大小相等（等大） 2、方向相反（反向）
3、同一直線（共線） 4、同一物體（同體）
知識點二 實驗探究：物體的動能跟哪些因素有關
提出問題 物體的動能跟哪些因素有關？
猜想與假設 （1）“十次車禍九次快”，猜想動能可能與物體運動的速度有關；（2）同樣速度的自行車和汽車，碰到行人后造成的傷害不同，猜想動能可能與物體的質量有關
設計實驗與制訂計劃 用如圖所示的裝置探究鋼球的動能與速度及質量的關系。實驗中，通過換用不同質量的鋼球來改變質量，讓同一鋼球從不同高度處滾下來改變速度。鋼球動能的大小由木塊被推動的距離遠近來反映（轉換法），木塊被推動的越遠，說明鋼球的動能越大。
進行實驗 讓同一鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的遠近，如圖甲、乙所示。甲 乙換用質量不同的鋼球，讓它們從斜面的同一高度處由靜止開始釋放，滾下后推動木塊移動，比較兩次木塊被推動距離的遠近，如圖丙、丁所示。丙 丁
分析與論證 （1）同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時速度越大，木塊被推得越遠，說明物體的動能與物體的速度有關；（2）不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時的速度相同。質量大的鋼球將木塊推得遠，說明物體的動能與物體的質量有關。
實驗結論 物體動能與物體的質量和運動的速度有關。質量相同的物體，運動速度越大，動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，動能越大。
知識點三 實驗探究：杠桿的平衡條件
實驗目的 (1)知道什么是杠桿的平衡；(2)通過實驗得出杠桿的平衡條件；(3)體驗利用歸納法得出杠桿平衡條件的過程
提出問題 在學習二力平衡時，如果作用在物體上的幾個力相互平衡，物體就處于平衡狀態。因為杠桿會轉動，所以杠桿在動力和阻力作用下靜止時，與二力平衡的情況是不同的，杠桿平衡不僅與力的大小有關，還可能與力的作用位置有關
猜想與假設 一般情況下，當杠桿靜止或勻速轉動時，我們就說此時杠桿處于平衡狀態，對杠桿處于平衡狀態時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在的關系，我們可作出如下猜想：A.動力+動力臂=阻力+阻力臂 B.動力-動力臂=阻力-阻力臂C. D.動力×動力臂=阻力×阻力臂
實驗設計 杠桿是否平衡是由動力、阻力、動力僻和阻力臂共同決定的。為了探究其平衡條件,可以在杠桿處于靜止狀態時,分別測出動力F 、阻力F 、動力臂l1和阻力臂l ,然后經過大量數據的對比、分析、歸納得出杠桿的平衡條件
實驗步驟 (1)調節杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在不掛鉤碼時，在水平位置保持平衡；(2)在支點兩側掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿再一次在水平位置平衡，如圖所示。這時杠桿兩側受到的作用力分別等于兩側鉤碼所受的重力，力臂為懸掛點到支點的距離；(3)設右側鉤碼對杠桿施加的力為動力F ,左側鉤碼對杠桿施加的力為阻力F ,測出杠桿平衡時的動力臂l 和阻力臂l ,把F 、F 、l 、l 的數值填入表格中。實驗序號動力F /N動力臂l /cm動力×動力臂/(N·cm)阻力F /N阻力臂l /cm阻力×阻力臂/(N·cm)11.010100.5201022.015301.5203034.010402.02040…(4)改變鉤碼個數和位置,多做幾次實驗（避免偶然性）,將實驗得到的數據填入表格中
實驗結論 分析實驗數據，發現每次杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積總是等于阻力與阻力臂的乘積，即動力×動力臂＝阻力×阻力臂，或F l =F l
知識點四 測量滑輪組的機械效率
1.測量滑輪組的機械效率
【實驗原理】
【實驗設計】
(1)組裝一個滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機械效率；
(2)換用較重的動滑輪，組裝和(1)相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)提起相同重物時的機械效率。
【實驗器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測力計、滑輪、長約2m的細繩、鐵架臺等。
【實驗過程】
(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G并填入表格；
(2)按照圖甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置；
(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，從彈簧測力計上讀出拉力F的值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量填入表格中；
(4)利用公式計算出有用功W有、總功W總、機械效率η并填入表格中；
(5)改變鉤碼的數量，重復上面的實驗（多次實驗，消除偶然因素）；
(6)換用較重的動滑輪組成滑輪組，重復(2)~(5)步，將實驗數據記入表格。
【實驗數據】
實驗次數 鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功總J 機械效率η
1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71%
2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83%
3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88%
4 1.5 0.2 0.3 0.9 0.6 0.54 56%
5 3 0.2 0.6 1.4 0.6 0.84 71%
6 4.5 0.2 0.9 1.9 0.6 1.14 79%
【數據分析】
(1)由1、2、3三次實驗可知，使用同一滑輪組，當提升重為1.5N的鉤碼時，它的機械效率是71%；當提升重為3N的鉤碼時，它的機械效率是83%；當提升重為4.5N的鉤碼時，它的機械效率是88%；
可見，同一機械在不同做功過程中使用，其機械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機械效率越高。
(2)由1、4(2、5或3、6)兩次實驗可知，使用兩個動滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高度，做的有用功相同，動滑輪較重的所做的額外功多，機械效率低。
題型一 探究二力平衡的條件 ( javascript:void(0)" \o "探究二力平衡的條件 )實驗
1．如圖所示是探究“二力平衡條件”時的實驗情景。
（1）實驗前同學們討論圖甲和圖乙兩種實驗方案，認為更科學的是方案 　乙　（選填“甲”或“乙”）。當物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態時，說明它受到的力是相互平衡的。為了方便操作，應當使物體處于 　靜止　狀態作為平衡狀態。
（2）經過多次實驗，發現兩邊所掛重物的質量不相等時小車運動，質量相等時小車靜止，這說明二力平衡的兩個力大小 　相等　。（選填“相等”或“不相等”）
（3）保持兩邊所掛重物的質量相等，然后將小車扭轉一個角度，如圖丙所示，松手后觀察到小車 　不能　（選填“能”或“不能”）保持平衡狀態。
（4）把兩個質量相等的重物掛在小車的同一側，放手后小車運動，說明：二力平衡時，兩個力的方向必須 　相反　（選填“相同”或“相反”）。
【答案】（1）乙；靜止；（2）相等；（3）不能；（4）相反
【解答】解：（1）方案甲物塊和接觸面之間的摩擦力大，方案乙小車與接觸面之間的摩擦力小，所以更科學的是方案乙；
為了方便操作，小車應處于靜止狀態；
（2）經過多次實驗，發現兩邊所掛重物的質量不相等時小車運動，質量相等時小車靜止，質量相等，說明物塊受到的兩個力大小相等；
（3）將小車扭轉一個角度，兩個力不在同一條直線上，所以小車不能保持平衡狀態；
（4）把兩個重物掛在小車的同一側，放手后小車運動，說明二力平衡時，兩個力的方向必須相反。
故答案為：（1）乙；靜止；（2）相等；（3）不能；（4）相反。
2．如圖所示是甲、乙、丙三位同學探究二力平衡條件時的實驗裝置。
（1）實驗中，甲同學發現當向左盤和右盤同時加入一個等重的砝碼時，木塊處于靜止狀態。把右盤中的砝碼換成一個較重的砝碼時，發現木塊仍處于靜止狀態，出現這種現象的原因是木塊與桌面間存在 　摩擦力　。這時木塊在水平方向受到 　平衡　的力（選填“平衡”或“不平衡）。
（2）實驗中乙同學保持F1與F2大小相等用手將小車扭轉一個角度，松手后小車將 　不能　（選填“能”或“不能”）保持靜止不動。設計該實驗步驟的目的是為了證明相互平衡的兩個力，必須要作用在 　同一條直線上　。
（3）丙同學選擇小卡片的目的是 　不考慮　（選填“考慮”或者“不考慮”）小卡片的重力，丙同學用剪刀將小卡片中間剪斷，并觀察卡片的運動情況。該操作是為了證明相互平衡的兩個力必須要作用在 　同一物體上　。
【答案】（1）摩擦力；平衡；（2）不能；同一條直線上； （3）不考慮；同一物體上。
【解答】解：（1）把右盤中的砝碼換成一個較重的砝碼時，木塊受到向右的拉力大于向左的拉力，木塊有向右運動的趨勢，木塊和桌面之間產生了向左的摩擦力的作用，此時木塊處于靜止狀態，受平衡力作用；
（2）小車受到的兩個力大小相等，用力將小車扭一個角度，兩個力在同一條直線上，小車能處于靜止狀態，要發生轉動，可以探究二力平衡二力是否必須作用在同一條直線上；
（3）小紙片重力比較小，可以忽略小卡片的重力；
實驗過程中丙同學用剪刀將小紙片從中間劈開，兩個鉤碼都落到了地上，這說明相互平衡的兩個力必須要作用在同一物體上。
故答案為：（1）摩擦力；平衡；（2）不能；同一條直線上； （3）不考慮；同一物體上。
題型二 物體的動能跟哪些因素有關
3．興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他們進行了如下探究：
（提出問題）汽車的動能大小跟什么因素有關？
（1）（猜想假設）由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟 　速度　有關；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟 　　有關。
（2）（進行實驗）他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞得越遠，說明金屬球到達水平面時的動能就越大，實驗中探究的動能是指 　　（填序號）。
．小球在斜面上的動能
．小球撞擊木塊前瞬間的動能
．小球撞擊木塊后的動能
．木塊被小球撞擊后的動能
（3）（分析論證）分析甲、丙兩圖的實驗現象，可以初步得到的結論是：　　；
（4）（交流評估）①小球從斜面上由靜止下落，下滑過程中重力勢能轉化為 　　能。
②本實驗中水平面若絕對光滑，將 　　（選填“能”或“不能” 達到實驗探究目的。原因是 　　（5）（實踐應用）用甲、乙兩圖的實驗現象所得到的結論，可以解釋汽車 　　（選填“超載”或“超速” 行駛時危險性大的原因。
（6）（知識拓展）木塊在水平面上運動時，木塊所受的重力與水平面對木塊的支持力是 　　（選填“相互作用力”或“平衡力”
【答案】（1）速度；質量；（2）；（3）質量相同時，物體的動能與速度有關；（4）動；不能；水平面若絕對光滑，木塊將在水平面上做勻速直線運動，無法通過木塊移動的距離去比較小球動能的大小；（5）超載；（6）平衡力。
【解答】解：（1）十次車禍九次快的快說的是速度，則汽車的動能可能跟速度有關。安全駕駛莫超載中的超載說的是質量，則汽車的動能可能跟質量有關。
（2）實驗中通過木塊被撞擊的距離去比較小球撞擊木塊前具有的動能的大小，故不符合題意，符合題意。
故選：。
（3）圖甲、丙中，小球的質量相同，下落高度不同，則碰撞時，小球的速度不同，物塊在水平面移動的距離不同，則說明：質量相同時，物體的動能與速度有關。
（4）小球從斜面上一定高度由靜止下落，將重力勢能轉化為動能。
本實驗中水平面若絕對光滑，木塊將在水平面上做勻速直線運動，無法通過木塊移動的距離去比較小球動能的大小。
（5）圖甲、乙中，小球下落的高度相同，則小球下滑到水平面時的速度相同，甲圖中小球的質量大于乙圖的，撞擊后，甲圖中物塊移動的距離大于乙圖的，則說明：速度一定時，物體的質量越大，物體的動能越大。則可以說明汽車超載時，危險性大。
（6）木塊運動時，木塊所受的重力與地面對木塊的支持力作用在同一物體上，大小相等、方向相反、作用在一條直線，是一對平衡力。
故答案為：（1）速度；質量；（2）；（3）質量相同時，物體的動能與速度有關；（4）動；不能；水平面若絕對光滑，木塊將在水平面上做勻速直線運動，無法通過木塊移動的距離去比較小球動能的大小；（5）超載；（6）平衡力。
4．在探究“力與運動的關系”時，我們曾經追隨物理學家的足跡，同學們設計了如圖1所示的實驗：
（1）為了使每次實驗小車運動到水平面時的初速度相同，正確操作是：每次實驗中讓小車從同一斜面 　同一高度　由靜止開始滑下；
（2）在每次實驗中，可以觀察到：小車到達水平面后會繼續向前運動一段距離，最終會停下來。本實驗現象能直接說明 　　（選填序號）；
．牛頓第一定律
．物體的運動需要力來維持
．力可以改變物體的運動狀態
（3）小車在水平面運動時受到了 　　個力；
（4）在上面的探究后，通過合理的推理可知：當圖2中的擺球從點由靜止釋放擺到最低點時，如果擺球所受的力突然全部消失，則擺球將 　　；（選填“向右側上擺”“靜止”或“做勻速直線運動”
（5）完成實驗后，可在原有器材的基礎上增加一個木塊，米探究物體的動能與哪些因素有關，如圖3所示；
①為了探究動能與速度是否有關，可以讓一小車從斜面的 　　（先填“相同”或“不同” 高度自由滑下，通過測量 　　來比較小車動能的大小；
②若在小車中放一重物，使小車從同一高度自由滑下，還可以探究 　　對物體動能大小的影響。
【答案】（1）同一高度；（2）；（3）三；（4）做勻速直線運動；（5）不同；木塊移動的距離；質量。
【解答】解：（1）本實驗需要控制小車到達水平面的速度相同，所以應使小車從斜面的同一高度由靜止開始滑下。
（2）．牛頓第一定律不能通過實驗直接得到，是通過實驗推理得出的，故不符合題意；
．物體的運動不需要力來維持，故不符合題意；
．因為小車再水平面上受到阻力，在阻力的作用下逐漸停下來，說明了力可以改變物體的運動狀態，故符合題意。
故選：。
（3）小車在水平面上受重力、支持力和水平方向的阻力三個力。
（4）小球在點時具有水平向右的速度，根據牛頓第一定律，此時當力全部消失，擺球將做勻速直線運動。
（5）①要探究動能與速度是否有關，應使小車的質量相同，速度不同，故應讓小車從斜面的不同高度自由滑下。
本實驗運用轉換法，將小車的動能轉換為木塊移動的距離。
②若在小車中放一重物，使小車從同一高度自由滑下，則速度相同，質量不同，故可探究動能大小與質量的關系。
故答案為：（1）同一高度；（2）；（3）三；（4）做勻速直線運動；（5）不同；木塊移動的距離；質量。
題型三 杠桿的平衡條件
5．如圖是在“探究杠桿平衡條件”的實驗。
（1）沒掛鉤碼，杠桿靜止于如圖甲所示的位置，此時杠桿處于 　平衡　（選填“平衡”或“非平衡”）狀態。此時應將左端的平衡螺母向 　右　端調節，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是 　便于在杠桿上直接測量力臂，消除杠桿自重對實驗的影響　。
（2）如圖乙所示，掛上鉤碼使杠桿在水平位置平衡，記錄數據。根據這一次實驗數據，立即分析得出杠桿的平衡條件，小紅認為這樣做是不合適的，原因是 　通過一組數據得出結論具有偶然性　。
（3）小紅實驗時用彈簧測力計設計了兩種實驗方案，如圖丙所示。第一種彈簧測力計用F1傾斜下拉；第二種彈簧測力計用F2豎直下拉。則第 　二　（選填“一”或“二”）種實驗方案更方便。兩次彈簧測力計的讀數F1　＞　F2（選填“＜”“＝”或“＞”）。
（4）杠桿在生活中有很多應用，圖丁是常見垃圾桶，拖動時相當于一個 　省力　杠桿。
【答案】（1）平衡；右；便于在杠桿上直接測量力臂，消除杠桿自重對實驗的影響；（2）通過一組數據得出結論具有偶然性；（3）二；＞；（4）省力。
【解答】解：（1）杠桿靜止時，就是處于平衡狀態；為使杠桿在水平位置平衡，需要使杠桿重心右移，應將平衡螺母向右調節，使杠桿在水平位置平衡便于在杠桿上直接測量力臂，消除杠桿自重對實驗的影響；
（2）只有一次實驗總結實驗結論是不合理的，一次實驗很具有偶然性，要多進行幾次實驗，避免偶然性；
（3）如圖丙所示，小紅設計了兩種實驗方案：第一種彈簧測力計傾斜拉，其讀數為F1，第二種彈簧測力計沿豎直方向拉，其讀數為F2，第二組方便測量力臂，實驗方案更方便。保持B點不變，若拉力F傾斜時，此時F的力臂變短，根據杠桿的平衡條件，力變大，在同等條件下，兩次彈簧測力計讀數F1＞F2。
（4）圖示的垃圾桶，因為是動力臂大于阻力臂的杠桿，所以是一個省力杠桿。
故答案為：（1）平衡；右；便于在杠桿上直接測量力臂，消除杠桿自重對實驗的影響；（2）通過一組數據得出結論具有偶然性；（3）二；＞；（4）省力。
6．天平和桿秤在古籍中常被稱為“權衡器”，《墨經》最早對權衡器的杠桿原理做了理論上的探討。小明利用實驗室的器材進行了“探究杠桿的平衡條件”的實驗。
次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（1）實驗前杠桿靜止在如圖1所示的位置，須將平衡螺母向 　左　調節，使杠桿在 　水平　位置平衡。
（2）實驗時在已調平衡的杠桿兩側分別掛上不同數量的鉤碼，改變鉤碼的位置，使杠桿重新平衡，三次實驗獲得的數據如上表所示。分析可得杠桿的平衡條件是 　F1l1＝F2l2　。
（3）為了進一步驗證實驗結論，又做了圖2所示的實驗，此時杠桿水平平衡。請你在圖中畫出動力F1和阻力F2的力臂。
（4）如圖3是桿秤的示意圖，使用時，將待稱量的物體掛在秤鉤上，用手提起B或C處的秤紐，移動秤砣在秤桿上的位置D，使秤桿達到水平平衡時即可讀出待稱物體的質量。此桿秤秤砣質量為400g，秤砣最遠可移至E點（秤桿和秤鉤質量忽略不計），AB、BC、BE的長度如圖所示。則該桿秤的最大稱量是 　10　kg。
【答案】（1）左；水平；（2）F1l1＝F2l2；（3）見解答；（4）10。
【解答】解：（1）圖甲中，杠桿右端下沉，說明右端杠桿的重心向右偏，應向左調節平衡螺母，才能讓杠桿在水平位置平衡；
（2）由表格數據知，每組對應的動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，所以有F1l1＝F2l2；
（3）已知支點為O，延長并畫出F1作用線，過點O分別作力F1作用線的垂線段L1、力F2作用線的垂線段L2，則L1、L2即為所求作的力臂，如圖所示：
（4）秤砣的重力G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N，圖丁中，用手提起B處的秤紐，則動力臂較大，動力一定，阻力臂一定，據杠桿平衡條件知，阻力較大，則有4N×0.5m＝G×0.02m，解得G＝×4N＝100N，則秤紐的最大稱量是m＝＝＝10kg。
故答案為：（1）左；水平；（2）F1l1＝F2l2；（3）見解答；（4）10。
題型四 測量滑輪組的機械效率
7．用如圖所示裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數據如下表：
實驗次數 鉤碼重力 鉤碼上升高度 繩端拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2.0 5 1.0 15
2 4.0 5 1.8 15
3 4.0 10 1.8 30
4 6.0 5 2.5 15
（1）實驗時應沿豎直方向 　勻速　向上拉動彈簧測力計；
（2）第4次實驗時所做的有用功為 　　，滑輪組的機械效率　　；
（3）分析1、2、4次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越 　　（選填“大”或“小” ，滑輪組的機械效率越高；分析2、3次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度 　　（選填“有關”或“無關” ；
（4）用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是 　　。
換用更輕的動滑輪
加快提升物體的速度
【答案】（1）勻速；（2）0.3；80；（3）大；無關；（4）。
【解答】解：（1）實驗過程中，緩慢豎直拉動彈簧測力計，使鉤碼向上做勻速直線運動。
（2）第4次實驗時所做的有用功為：；；滑輪組的機械效率為：。
（3）分析1、2、4次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越大，滑輪組的機械效率越高；
分析2、3次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關。
（4）．換用更輕的動滑輪，所做的額外功越少，機械效率越高，故符合題意；
．加快提升物體的速度。機械效率不變，故不符合題意。
故選：。
故答案為：（1）勻速；（2）0.3；80；（3）大；無關；（4）。
8．提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，某興趣小組的同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。
次數 物體的重力 提升的高度 拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2 0.1 1 0.3
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6
（1）第3次實驗測得的機械效率是 　　（結果精確到。
（2）分析比較第1、2、3次的實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機械效率越 　　。
（3）分析比較第 　　次的實驗數據可得，機械效率與物體上升的高度無關。
【答案】（1）；（2）高；（3）3、4。
【解答】解：（1）第3次實驗的機械效率：
；
（2）比較第1、2、3次實驗數據可知，對于同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率越高；
（3）通過分析第3、4兩次實驗數據可得出結論：使用滑輪組提升相同的重物時，滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關。
故答案為：（1）；（2）高；（3）3、4。
1．如圖甲所示，這是小明探究二力平衡條件時的實驗情景。
（1）小明將系于小卡片（不計自重）兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向 　相反　（選填“相同”或“相反” ，并通過調整鉤碼個數來改變拉力大小。
（2）當小卡片平衡時，小明將小卡片扭轉過一個角度，松手后小卡片 　　（選填“能”或“不能” 平衡，由此實驗步驟可知只有作用在 　　的兩個力才能平衡。
（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小明下一步操作是 　　。
（4）本實驗不用圖乙方案而采用圖甲方案，這樣是為了減小 　　對實驗的影響。
【答案】（1）相反；（2）不能；同一直線；（3）把卡片剪成兩半；（4）摩擦力。
【解答】解：（1）小卡片兩端通過滑輪各掛一個鉤碼，兩個鉤碼由于重力通過繩子對小卡片施加了兩個向相反方向的拉力。
（2）小卡片轉過一個角度，小卡片兩端的拉力就不在一條直線上，紙片就會轉動，說明了不在同一直線上的兩個力不能平衡，即只有作用在同一直線上的兩個力才能平衡。
（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小明下一步操作是將卡片剪斷，成為兩個物體，觀察能否平衡。
（4）將木塊放在水平桌面上，木塊和水平桌面上就會產生摩擦力，當木塊兩端的拉力相差很小時，因為受到摩擦力的作用，木塊保持平衡，就會影響實驗效果。圖乙不存在與桌面間的摩擦力，可以減小摩擦力的影響。
故答案為：（1）相反；（2）不能；同一直線；（3）把卡片剪成兩半；（4）摩擦力。
2．物理興趣小組的同學們利用如圖所示的裝置進行“二力平衡條件”的探究：
（1）把小車放在比較光滑的水平桌面上，用手按住小車不動，在兩托盤中放入質量相等的砝碼，放手后小車靜止；在兩托盤中放入質量不相等的砝碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力 　大小相等　。小組將相同質量的砝碼放在左右兩盤后，把小車轉過一個角度，然后松手，觀察到小車轉動一定角度后恢復到靜止狀態，說明兩個力必須作用在 　　才能平衡；
（2）某次實驗中，當左盤砝碼質量大于右盤時，小車兩邊的拉力大小不相等，但小車仍處于靜止狀態。此時小車受到的 　　（選填“是”或“不是” 平衡力，產生這一現象的原因可能是小車受到 　　的影響；
（3）為盡量減少以上影響，小敏提出將甲裝置中的小車換成小卡片，如圖乙所示。為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，小敏下一步操作是 　　。
．左右各加一個鉤碼
．把卡片剪成兩半
．把卡片扭轉一個角度
【答案】（1）大小相等；同一條直線上；（2）是；摩擦力；（3）。
【解答】解：（1）實驗中，在兩托盤中放入質量相等的砝碼，放手后小車靜止，小車兩邊的拉力大小相等，小車處于平衡狀態，在兩托盤中放入質量不相等的砝碼，放手后小車運動，小車處于不平衡狀態，小車兩邊的拉力大小不相等，說明相互平衡的兩個力大小相等。
其它條件不變，僅把小車轉過一個角度，然后松手，觀察到小車轉動，最后恢復到靜止狀態，根據控制變量法知，說明小車在水平方向上受到的兩個力在同一條直線上時才能平衡。
（2）實驗中，當左盤放入稍大一點的砝碼時，小車兩邊的拉力大小分別等于兩邊托盤和砝碼的總重力，兩邊托盤和砝碼的總重力不相等，所以小車兩邊的拉力大小不相等；小車仍處于靜止狀態，此時小車還受平衡力的作用，此時小車有向左運動的趨勢，桌面對小車有向右的摩擦力，即小車受到摩擦力的影響。
（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，根據控制變量法知，其它條件不變，用剪刀把小卡片剪成兩個更小的卡片，觀察兩個更小卡片是否平衡，綜上分析知，故不符合題意，符合題意。
故選：。
故答案為：（1）大小相等；同一條直線上；（2）是；摩擦力；（3）。
3．在物理學中斜面是一個很重要的模型，在生產、生活中也有著大量的應用，如盤山公路、供輪椅通過的斜坡等等。在初中物理的學習中與斜面有關的實驗也有很多，小明利用斜面和相關器材，進行了如下探究：
（1）圖甲利用斜面和小車測量平均速度，實驗時應保持斜面的傾斜角 　較小　（選填“較大”或“較小” ，這是為了減小測量 　　（選填“路程”或“時間” 時造成的誤差；
（2）乙、丙實驗都有讓物體（小車或小球）從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是控制小車到達水平面的 　　相同；
（3）如圖乙所示利用斜面研究阻力對物體運動的影響，小車從同一斜面的相同高度由靜止滑下，由三次實驗可以看出，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，滑行的距離越遠，速度減小得越 　　，在此實驗基礎上通過推理可知，如果運動的小車不受力，它將做 　　；
（4）如圖丙所示是探究“物體動能大小與哪些因素有關”實驗。讓質量為小球分別從斜面上不同高度靜止滾下，小球撞擊放在水平木板上的木塊，通過實驗發現：小球滾下的高度越高，木塊被撞開的距離越遠，由此得出結論：物體動能的大小與 　　有關。
【答案】（1）較小；時間；（2）速度；（3）慢；勻速直線運動；（4）速度。
【解答】解：（1）實驗中，應使斜面的坡度較小即傾角較小，為了增長測量時間，方便計時，以減小測量時間的誤差；
（2）探究過程中，都讓小車或小球從斜面的同一高度自由下滑，這樣做的目的是使物體到達斜面底端的速度相同；
（3）乙實驗探究阻力對物體運動的影響，由三次實驗可以看出，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，滑行的距離越遠，速度減小得越慢，由圖乙可推理當小車在水平面上所受阻力為零時，小車會做勻速直線運動；
（4）小球質量相同，到達水平面的速度不同，速度不同，木塊被推開的距離不同，故由此得出結論：物體動能的大小與速度有關。
故答案為：（1）較小；時間；（2）速度；（3）慢；勻速直線運動；（4）速度。
4．貴貴為研究動能大小與哪些因素有關，設計了如圖所示的實驗，讓小球靜止從斜面上滾下后與固定在右端的彈簧碰撞，斜面底端和水平面平滑相接，請結合實驗回答下列問題：
實驗次數 小球下落高度 小球質量 彈簧長度
1 4 10
2 4 20
3 6 20
為彈簧原長，
（1）實驗中通過 　彈簧被壓縮的程度　反映小球動能的大小；實驗中小球壓縮彈簧后被彈簧彈回至彈簧恢復到原長時是 　　能轉化為 　　能；
（2）為了研究動能大小是否和物體質量有關，應該讓不同質量的小球從斜面上相同的高度滾下，這樣做的目的是 　　；
（3）比較實驗2和實驗3，可以探究小球的動能與 　　的關系；
（4）貴貴在實驗基礎上進行推理，接觸面越光滑小球被彈回的越高，如果接觸面光滑到沒有摩擦，那么小球將 　　；
沿著斜面勻速直線運動
不能上升到初始高度，最終靜止在平面上
上升到初始高度后靜止
能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動
（5）在（4）中用到一種科學方法，與下列哪個定律或原理的得出用到的方法相同 　　。
阿基米德原理
杠桿原理
牛頓第一定律
【答案】（1）彈簧的壓縮程度；彈性勢；動；（2）使小球水平面的初速度相同；（3）速度；（4）；（5）。
【解答】（1）實驗中通過彈簧被壓縮的程度反映小球動能的大小，這是轉換法；實驗中小球壓縮彈簧后被彈簧彈回至彈簧恢復到原長時是彈性勢能轉化為動能；
（2）為了研究動能大小是否和物體質量有關，應該讓不同質量的小球從斜面上相同的高度滾下，這樣做的目的是使小球到達水平面的速度相同；
（3）比較實驗2和實驗3，小球的質量相同，下落的高度不同，到達水平面的速度不同，可以探究小球的動能與速度的關系；
（4）（5）貴貴在實驗基礎上進行推理，接觸面越光滑小球被彈回的越高，如果接觸面光滑到沒有摩擦，小球運動過程中沒有能量損耗，那么小球將能上升到初始高度，并在斜面和彈簧之間往復運動，這是推理法，故選；
牛頓第一定律無法通過實驗證明，也是通過推理法得到的，故選。
故答案為：（1）彈簧的壓縮程度；彈性勢；動；（2）使小球水平面的初速度相同；（3）速度；（4）；（5）。
5．在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中，每個鉤碼重1N。
（1）實驗前，發現杠桿如圖﹣1所示，則應將杠桿左端平衡螺母向 　右　（選填“左”或“右”）端適當調節，使杠桿水平平衡。這樣操作的目的是便于測量 　力臂　。
（2）如圖﹣2所示，杠桿左側掛1個鉤碼，右側掛3個鉤碼，杠桿在水平位置保持平衡，若此時在兩邊各加一個鉤碼，杠桿 　左　（選填“左”或“右”）端將下沉。
（3）如圖﹣3所示，在杠桿左側距離支點15cm處掛3個鉤碼，在左側距支點10cm處用彈簧測力計豎直向上拉杠桿，使杠桿處于水平平衡狀態，則彈簧測力計的示數為 　4.5N　.
【答案】（1）右；力臂；（2）左；（3）4.5N。
【解答】解：（1）發現杠桿左端低、右端高，杠桿重心應右移，應將平衡螺母（左端和右端的均可）向右調節，直至杠桿在水平位置平衡，杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂；
（2）若每個鉤碼重G，每個小格長L，杠桿左側掛1個鉤碼，右側掛3個鉤碼，杠桿在水平位置保持平衡，若此時在兩邊各加一個鉤碼，根據杠桿的平衡條件可得，2G×3L＞4G×L，所以杠桿左端下沉；
（3）用彈簧測力計豎直向上拉杠桿，使杠桿處于水平平衡狀態，由杠桿平衡條件得：3N×15cm＝F×10cm，解得F＝4.5N。
故答案為：（1）右；力臂；（2）左；（3）4.5N。
6．如圖所示是小明和小劉一起“探究杠桿的平衡條件”實驗：
（1）如圖甲所示是小明安裝好杠桿后，杠桿靜止時的情景，小明接下來應將右端的平衡螺母向 　右　（選填“左”或“右” 調節；
（2）如圖乙所示，杠桿水平平衡后，小明在左側懸掛4個鉤碼，保持左端所掛鉤碼的數量和位置不變，將彈簧測力計從位置緩慢轉到位置，杠桿始終保持水平平衡，在此過程中彈簧測力計的示數 　　（選填“變大”、“變小”或“不變” ；
（3）小劉也正確完成實驗，實驗數據如下表所示，但是小劉得出與小明不一樣的結論，即：動力與阻力成正比關系。你認為該結論可靠嗎？并說明理由：　　。
實驗序號 動力 動力臂 阻力 阻力臂
1 1 15 1.5 10
2 2 15 3 10
3 3 15 4.5 10
（4）如圖丙是小明以重心所在的線為界切分蘿卜，請根據本實驗最后正確結論推測，切后兩塊蘿卜質量大小關系為　　（選填“”“ ”或“” 。
【答案】（1）右；（2）變大；（3）不可靠；沒有同時改變力臂的大小；（4）變大；（5）。
【解答】解：（1）實驗前，杠桿靜止時如圖甲，此時杠桿處于平衡狀態；若實驗前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向右調節；
（2）保持點不變，若拉力向右傾斜時，此時的力臂變短，根據杠桿的平衡條件，左側拉力與力臂不變，力變大；
（3）某小組的實驗數據如下表所示，得到與其他組不一樣的結論：動力與阻力成正比關系。該結論不可靠，理由：沒有同時改變力臂的大小；
（4）以為支點，左端的重心在處，右端的重心在處，，即左端重力的力臂小于右端重力的力臂。
根據杠桿的平衡條件可得：，
因為，
所以，，即，
所以。
故答案為：（1）右；（2）變大；（3）不可靠；沒有同時改變力臂的大小；（4）變大；（5）。
7．在我們初中物理課本中，多次利用斜面進行探究實驗，如圖所示。
（1）圖甲利用斜面測量小車的平均速度，該實驗的原理是 　　；
（2）乙、丙實驗都有讓物體從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是：控制物體滑到斜面底端時 　　相同；
（3）圖丙是探究“影響動能大小因素”的實驗，動能的大小是通過 　　來反映的；
（4）圖丁測量斜面的機械效率時，彈簧測力計的讀數為 　　。
【答案】（1）；
（2）速度；
（3）小球推動木塊通過的距離；
（4）0.7。
【解答】解：（1）圖甲利用斜面測量小車的平均速度，該實驗的原理是；
（2）乙、丙實驗都有讓物體從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是：控制物體滑到斜面底端時速度相同；
（3）圖丙是探究“影響動能大小因素”的實驗，根據轉換法，動能的大小是通過小球推動木塊通過的距離來反映的；
（4）圖丁測量斜面的機械效率時，彈簧測力計的分度值為，讀數為。
故答案為：（1）；
（2）速度；
（3）小球推動木塊通過的距離；
（4）0.7。
8．提高機械效率可以充分發揮機械設備的作用，對節能減排、提高經濟效益有重要的意義。某科技創新小組根據生活經驗和客觀事實，對影響滑輪組機械效率的因素作出如下猜想：
猜想1：滑輪組的機械效率與承擔動滑輪重力和物重的繩子段數有關
猜想2：提升物體所受重力越大，滑輪組的機械效率越高
根據猜想，利用電子測力計以甲、乙、丙所示的裝置進行了實驗探究，每個滑輪質量相等。
（1）為了完成猜想1，曉鵬選用甲、乙裝置進行實驗，而曉米則認為應選擇乙、丙裝置進行實驗，你認為 　曉米　（選填“曉鵬”或“曉米” 方案錯誤，理由 　　。
2 4 6
2 4 6
0.1 0.1 0.1
0.9 1.5 2.2
0.3 0.3 0.3
（2）曉鵬在完成猜想2實驗時，測得實驗數據如上表所示，有個別數據沒有填寫完整，請你幫他補充　　根據實驗數據，可驗證猜想2是 　　（選填“正確”或“錯誤” 的。表示鉤碼所受重力，表示滑輪組對鉤碼的拉力，表示物體移動距離，表示繩端拉力，表示繩端移動距離，表示機械效率。
【答案】（1）曉米；沒有保持動滑輪重相同、提升物體的重力相同；（2）；正確。
【解答】解：
（1）要探究猜想一：即兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關，需要保持動滑輪重相同、提升物體的重力也相同，只改變繞線方法，所以應選擇甲、乙滑輪組進行實驗，曉米方案錯誤，理由是沒有保持動滑輪重相同、提升物體的重力相同；
若實驗測得滑輪組的機械效率大小不相等，說明機械效率與物重有關，可初步判斷猜想一是正確的；
（2）完成猜想2實驗時，機械效率：
；
滑輪組的機械效率與滑輪組提升重物的重力是否有關，需要保持動滑輪重、細線的繞法相同，只改變提升物體的物重，由數據可得提升物體所受重力越大，滑輪組的機械效率越高，故驗證猜想二正確。
故答案為：（1）曉米；沒有保持動滑輪重相同、提升物體的重力相同；（2）；正確。
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