第09講 專題 簡(jiǎn)單機(jī)械與功實(shí)驗(yàn)（解析版）

試卷第=page1212頁(yè)，總=sectionpages1313頁(yè)第09講專題簡(jiǎn)單機(jī)械與功實(shí)驗(yàn)探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)探究滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)探究斜面機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)一、探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)杠桿的平衡條件：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。杠桿的平衡條件(或杠桿原理)動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，寫成公式F1l1=F2l2杠桿平衡條件的探究讓支點(diǎn)處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)、右高右調(diào)。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測(cè)量力臂。本實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量的目的是避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出普遍規(guī)律。用彈簧測(cè)力計(jì)代替杠桿一側(cè)所掛鉤碼，當(dāng)測(cè)力計(jì)由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)變大，是因?yàn)槔Φ牧Ρ圩冃　?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)解決杠桿平衡條件的探究問題基本要領(lǐng)是：知道杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上量出力臂。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：杠桿的平衡條件是動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1＝F2l2。還可以利用動(dòng)力乘以動(dòng)力臂是否等于阻力乘以阻力臂來(lái)判斷杠桿平衡與否。要點(diǎn)二、探究滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：η=W有/W總應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。動(dòng)力移動(dòng)的距離S和重物移動(dòng)的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的n倍，即S=nh。繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。要點(diǎn)三、斜面機(jī)械效率斜面是一種可以省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長(zhǎng)，越省力(即F越小)；當(dāng)斜面長(zhǎng)L相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越省力(即F越小)；當(dāng)斜面L越長(zhǎng)，斜面高h(yuǎn)越小時(shí)，越省力(即F越小)。斜面的機(jī)械效率：(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的拉力)知識(shí)點(diǎn)一：杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)【探究重點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊軛U平衡條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、帶刻度的杠桿、鉤碼。實(shí)驗(yàn)原理：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂?。實(shí)驗(yàn)步驟：組裝、調(diào)節(jié)杠桿，使橫梁平衡(調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母)。用細(xì)線在左右兩端懸掛數(shù)量不同的鉤碼，左為動(dòng)力，右為阻力。固定動(dòng)力臂和動(dòng)力不變，選取適當(dāng)?shù)淖枇?鉤碼個(gè)數(shù))，移動(dòng)阻力位置，直至杠桿平衡。分別記錄動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力、阻力臂，并計(jì)入表格。重復(fù)上述步驟兩次(要求每次必須改變動(dòng)力和動(dòng)力臂)，并計(jì)入表格。分別計(jì)算每次試驗(yàn)的動(dòng)力×動(dòng)力臂和阻力×阻力臂，填入表格。實(shí)驗(yàn)表格次數(shù)動(dòng)力動(dòng)力臂動(dòng)力×動(dòng)力臂阻力阻力臂阻力×阻力臂123【例題精講】（2022·安徽?。┯脠D中所示的裝置探究杠桿的平衡條件，通過正確的實(shí)驗(yàn)操作，得到下表中的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m13.00.202.00.3022.00.151.531.50.201.00.30…………（1）第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中阻力臂應(yīng)為___________；（2）第3次實(shí)驗(yàn)后，用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動(dòng)右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點(diǎn)不動(dòng)），如圖乙所示，不計(jì)摩擦，杠桿___________（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是：___________?！敬鸢浮竣?.20；②不能；③見解析?！窘馕觥浚?）[1]根據(jù)杠桿平衡可知，阻力臂應(yīng)為（2）[2][3]用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動(dòng)右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點(diǎn)不動(dòng)），改變了拉力的方向，但是沒有改變拉力的大小，但是支點(diǎn)到力的作用線的距離，即力臂的長(zhǎng)短發(fā)生了變化，由可知，不變，的大小不變，但是力臂發(fā)生了變化，故杠桿不能保持平衡?！眷柟逃?xùn)練】（2022·湖南長(zhǎng)沙）為了探究杠桿的平衡條件，小慶將安裝好的器材放到水平桌面上，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。（1）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小慶在已調(diào)好的杠桿兩側(cè)掛上鉤碼后，出現(xiàn)如圖所示的情形。為了使杠桿在水平位置平衡，下列操作正確的是___________；A.將左側(cè)鉤碼向左移動(dòng)B.將右側(cè)鉤碼向右移動(dòng)C.將平衡螺母向左調(diào)節(jié)（2）正確完成實(shí)驗(yàn)后，獲得的三組數(shù)據(jù)如下表所示。次數(shù)動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂11.010.00.520.021.020.02.010.032.015.01.520.0分析數(shù)據(jù)可得杠桿的平衡條件：___________?！敬鸢浮竣貯；②動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂?！窘馕觥浚?）[1]將安裝好的器材放到水平桌面上，調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小慶在已調(diào)好的杠桿兩側(cè)掛上鉤碼后，出現(xiàn)如圖所示的情形，即右端下沉，說(shuō)明右側(cè)力與力臂之積較大，此時(shí)不能再調(diào)節(jié)平衡螺母，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將左側(cè)鉤碼向左移動(dòng)（增大左側(cè)力臂的大?。?，故A正確，BC錯(cuò)誤。故選A。（2）[2]根據(jù)表中數(shù)據(jù)有1.0N×10.0cm=0.5N×20.0cm1.0N×20.0cm=2.0N×10.0cm2.0N×15.0cm=1.5N×20.0cm故得出杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。知識(shí)點(diǎn)二：探究滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)【探究重點(diǎn)】原理：η=W有/W總應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。注意：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的是保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多?！纠}精講】（2022·江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校一模）小聰在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)中每個(gè)鉤碼重2N，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：次數(shù)鉤碼總重G/N鉤碼上升的高度h/m測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率η/%140.11.80.374.1260.12.40.3340.11.40.557.1440.21.41.057.1（1）在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)繩端拉力大小時(shí)，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上________狀態(tài)進(jìn)行讀數(shù)（選填“緩慢拉動(dòng)”或“靜止”）。（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第3次和第________次實(shí)驗(yàn)是按丙圖裝置測(cè)機(jī)械效率的，分析以上兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度________。（3）請(qǐng)你幫助小聰計(jì)算出第2次滑輪組的機(jī)械效率為________%（保留1位小數(shù)），在第2次實(shí)驗(yàn)中，拉力F所做的額外功為________J。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推測(cè)，使用圖丙滑輪組將重6N的物體勻速提升0.1m，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率可能為________（只填序號(hào)）。A．52.2%B．57.1%C．64.3%D．83.3%【答案】

緩慢拉動(dòng)

4

無(wú)關(guān)

83.3

0.12

C【解析】(1)[1]考慮變化運(yùn)動(dòng)對(duì)裝置運(yùn)行的影響，應(yīng)該在緩慢拉動(dòng)時(shí)讀數(shù)。(2)[2]丙裝置中有5段繩子與動(dòng)滑輪接觸，故其在工作時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體上升距離的5倍。讀數(shù)據(jù)表可以知道，第3次和第4次是測(cè)量丙裝置的機(jī)械效率的。[3]第3、4兩組數(shù)據(jù)，物體上升的高度不同，但滑輪組的機(jī)械效率相同，這說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與物體上升的高度無(wú)關(guān)。(3)[4]第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得的機(jī)械效率為[5]第2次實(shí)驗(yàn)拉力所做的額外功為(4)[6]AB．物重增加了，在提升高度相同的情況下，有用功增加了，故滑輪組的機(jī)械效率要增大。故AB不符合題意；CD．第2次實(shí)驗(yàn)中，同樣是把6N重的物體提升0.1m，而被提升的動(dòng)滑輪只有1個(gè)，機(jī)械效率是83.3%；而現(xiàn)在也把6N重的物體提升0.1m，被提升的動(dòng)滑輪有2個(gè)，相對(duì)來(lái)講額外功要多一些，機(jī)械效率是達(dá)不到83.3%的。故C符合題意，D不符合題意。故選C。【鞏固訓(xùn)練】(2020·湘潭)測(cè)量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/cm機(jī)械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做運(yùn)動(dòng)。第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為N。(2)第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為J，滑輪組的機(jī)械效率是。(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越(選填“大”或“小”)，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度(選填“有關(guān)“或“無(wú)關(guān)”)(4)結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是。A．增大繩重B．減輕動(dòng)滑輪重C．加快物體提升的速度【答案】(1)勻速；0.6；(2)0.075；62.5%；(3)大；無(wú)關(guān)；(4)B。【解析】(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。測(cè)力計(jì)分度值為0.1N，第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為0.6N；(2)第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為：W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；第2次做的總功：W總2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；滑輪組的機(jī)械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)；(4)A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變?。籅．減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大；C．由(3)知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)，根據(jù)v＝，機(jī)械效率與物體提升的速度無(wú)關(guān)，故選B。故答案為：(1)勻速；0.6；(2)0.075；62.5%；(3)大；無(wú)關(guān)；(4)B。知識(shí)點(diǎn)三：斜面實(shí)驗(yàn)專題【探究重點(diǎn)】斜面是一種可以省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但卻費(fèi)距離。當(dāng)斜面高度h一定時(shí)，斜面L越長(zhǎng)，越省力(即F越小)；當(dāng)斜面長(zhǎng)L相同時(shí)，斜面高h(yuǎn)越小，越省力(即F越小)；當(dāng)斜面L越長(zhǎng)，斜面高h(yuǎn)越小時(shí)，越省力(即F越【例題精講】（2022·江蘇鎮(zhèn)江·三模）斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，在生活和生產(chǎn)中使用斜面的好處是可以省力，如：______。那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢？（使用斜面的省力情況可以通過比較沿斜面拉力F與物體重力G的比值大小來(lái)判定，比值越小，越省力）小明做了如下猜想：猜想1：與斜面的表面材料有關(guān)；猜想2：與斜面的傾斜程度有關(guān)；猜想3：與物體受到的重力大小有關(guān)。小明為驗(yàn)證上述猜想，利用如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中所用的物塊材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的記錄如表。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456斜面傾角θθθθθ1（θ1＞θ）θ2（θ2＞θ1）斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物塊重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.351.522.704.051.521.70回答下列問題：(1)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)______中的數(shù)據(jù)可知，使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)；(2)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、5、6中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：在其他條件相同時(shí)，______；(3)為驗(yàn)證猜想3，小明做了實(shí)驗(yàn)______（填寫實(shí)驗(yàn)序號(hào)），分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，小明認(rèn)為這幾次實(shí)驗(yàn)省力情況相同，依據(jù)是______。【拓展】完成實(shí)驗(yàn)后，小明沿斜面用1.8N的拉力，將重為4.5N的物體從斜面底端勻速拉到了頂端。已知斜面長(zhǎng)1.2m、高0.3m，則斜面的機(jī)械效率是______%。（把重物直接提升0.3m所做的功作為有用功）【答案】盤山公路

1和2

其他條件相同時(shí)，斜面的傾斜程度越小，提升物體越省力

1、3、4

根據(jù)1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體的重力變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，拉力會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，即沿斜面的拉力F與物體的重力G的比值大小相等

62.5【解析】[1]斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，使用斜面可以省力。當(dāng)斜面的高度一定時(shí)，斜面越長(zhǎng)，則坡度越緩，則越省力；如：盤山公路。(1)[2]探究斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)時(shí)，采用的是控制變量法，實(shí)驗(yàn)中需要控制物重、傾角相同，表面材料不同，所以應(yīng)該對(duì)比1和2的數(shù)據(jù)。(2)[3]對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、5、6中的數(shù)據(jù)可知，在斜面的表面材料、物重相同的情況下，傾角越小，拉力越小，故結(jié)論是：在其他條件相同時(shí)，斜面的傾斜程度越小，提升物體越省力。(3)[4][5]探究斜面省力的情況與重力大小有關(guān)時(shí)，根據(jù)控制變量法可知，實(shí)驗(yàn)中需要控制傾角相同、表面材料相同，物體的重力不同；所以需要對(duì)比1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體的重力變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，拉力會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，即沿斜面的拉力與物體的重力G的比值大小相等。[6]有用功為W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J拉力做的總功W總＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J斜面的機(jī)械效率【鞏固訓(xùn)練】（2021·四川廣元·中考真題）小敏在利用斜面搬運(yùn)物體A的過程中，提出了一個(gè)問題：“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系？”針對(duì)這個(gè)問題，他通過在斜面上勻速直線拉動(dòng)物體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究（如圖所示），測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)斜面的傾斜程度物體重力G/N物體上升高度h/m沿斜面拉力F/N物體移動(dòng)距離s/m有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率η/%①較緩5.00.101.60.500.500.8062.5②較陡5.00.152.20.500.751.1068.2③最陡5.00.253.10.501.251.55（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可求出第③次實(shí)驗(yàn)中斜面的機(jī)械效率是___________%；（2）通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知，斜面的省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越___________；（3）通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)斜面機(jī)械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：在其他條件不變的情況下，斜面越陡，機(jī)械效率___________?！敬鸢浮?0.6

費(fèi)力

越高【解析】（1）[1]由表格數(shù)據(jù)知，第③次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率（2）[2]由表格數(shù)據(jù)知，拉動(dòng)物體的重力相同時(shí)，斜面傾斜程度越陡，所需的拉力越大，即斜面越陡，越費(fèi)力。（3）[3]分析表格數(shù)據(jù)知，當(dāng)拉動(dòng)相同重力的物體移動(dòng)相同的距離時(shí)，斜面越陡，機(jī)械效率越高。（2021·海南·中考真題）如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件測(cè)量某種液體的密度，所用器材：輕質(zhì)杠桿（自身重力忽略不計(jì)）、容積為100mL的空桶、重為0.5N的物體M、刻度尺、細(xì)線。（1）如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿右端的平衡螺母向__________調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是__________。（2）把空桶懸掛在A點(diǎn)，物體M懸掛在B點(diǎn)時(shí)，杠桿再次在水平位置平衡，測(cè)得OA的長(zhǎng)度為10cm，OB的長(zhǎng)度為20cm，則空桶重為__________N。（3）若此時(shí)，往A點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿某種液體，調(diào)節(jié)物體M到C點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置重新平衡，測(cè)得OC的長(zhǎng)度為42cm，則桶內(nèi)液體的密度為__________kg/m3?！敬鸢浮孔?/p>

便于測(cè)量力臂的大小

1

1.1×103【解析】（1）[1][2]杠桿右端下沉，說(shuō)明杠桿的重心在支點(diǎn)右側(cè)，要使其在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿平衡螺母向左調(diào)節(jié)，杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測(cè)量力臂大小，直接讀出力臂的長(zhǎng)度，同時(shí)杠桿的重心通過支點(diǎn)，消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響。（2）[3]根據(jù)杠桿平衡條件可得G0×OA=GM×OB可得（3）[4]根據(jù)杠桿平衡條件可得G×OA=GM×OC可得所以液體質(zhì)量桶內(nèi)液體的密度為(2020達(dá)州)同學(xué)們?cè)谔骄坑绊懜×Υ笮〉囊蛩貢r(shí)，發(fā)現(xiàn)手中的彈簧測(cè)力計(jì)損壞了，聰明的小強(qiáng)同學(xué)利用刻度均勻的杠桿和鉤碼(每只重0.5N)替代彈簧測(cè)力計(jì)順利地完成了該實(shí)驗(yàn)。以下是小強(qiáng)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)你幫他完善該實(shí)驗(yàn)探究。(1)將杠桿安裝在支架上，靜止時(shí)如圖1所示，應(yīng)將平衡螺母向______(選填“右”或“左”)調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；(2)如圖2甲所示，將重2N的物體G掛在A點(diǎn)，兩只鉤碼掛在B點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置平衡；(3)將物體G部分浸入水中(如圖2乙所示)，兩只鉤碼移到C點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置平衡；(4)將物體G浸沒于水中(如圖2丙所示)，兩只鉤碼移到D點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置平衡；(5)將物體G浸沒于鹽水中(如圖2丁所示)，兩只鉤碼移到E點(diǎn)時(shí)，杠桿在水平位置平衡。分析與論證：分析比較(2)、(3)、(4)可得：物體G所受浮力大小與______有關(guān)；分析比較(2)、(4)、(5)可得：物體G所受浮力大小與有______關(guān)；由題中信息計(jì)算物體G的體積V=______m3，鹽水的密度______kg/m3。(，g=10N/kg)【答案】右物體排開液體的體積液體的密度1.0×10-41.125×103【解析】[1]杠桿在如圖1位置平衡后，要使杠桿在水平位置重新平衡，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)。[2]步驟(2)、(3)、(4)是讓物體未浸入、部分浸入和浸沒于水中，而鉤碼逐漸靠近支點(diǎn)，說(shuō)明物體G所受的浮力逐漸變大，所以可得物體G所受的浮力大小與排開液體的體積有關(guān)。[3]步驟(4)(5)是讓物體G分別浸沒在水中和鹽水中，所以比較的是浮力大小與液體密度的關(guān)系。[4]由步驟(4)及杠桿的平衡條件得(G物-F浮)?4L=1N?4L，(2N-F浮)?4L=1N?4L所以F浮=1N由阿基米德原理有，物體的體積[5]由步驟(5)及杠桿的平衡條件得(2N-F?。??4L=1N?3.5L所以F?。?1.125N由阿基米德原理有，鹽水的密度(2020湘潭)測(cè)量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力鉤碼上升高度拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率11.051521.550.81532.051.01542.0101.030(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做__運(yùn)動(dòng)。第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為__N。(2)第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為__J，滑輪組的機(jī)械效率是__。(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越__(選填“大”或“小”，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度__(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”。(4)結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是__。A．增大繩重B．減輕動(dòng)滑輪重C．加快物體提升的速度【答案】勻速0.60.075大無(wú)關(guān)B【解析】(1)[1]實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。[2]測(cè)力計(jì)分度值為，第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，為。(2)[3][4]第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功第2次做的總功滑輪組的機(jī)械效率是(3)[5]分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越，滑輪組的機(jī)械效率越高。[6]分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)。(4)[7]各選項(xiàng)的分析如下：A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變小，故A不符合題意；B．減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大，故B符合題意；C．由(3)知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)，根據(jù)，機(jī)械效率與物體提升的速度無(wú)關(guān)，故C不符合題意。故選B。(2020河北)斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，在生活和生產(chǎn)中使用斜面的好處是可以省力，如：______。那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢？(使用斜面的省力情況可以通過比較沿斜面拉力F與物體重力G的比值大小來(lái)判定，比值越小，越省力)小明做了如下猜想：猜想1：與斜面的表面材料有關(guān)；猜想2：與斜面的傾斜程度有關(guān)；猜想3：與物體受到的重力大小有關(guān)。小明為驗(yàn)證上述猜想，利用如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中所用的物塊材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的記錄如表。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456斜面傾角θθθθθ1(θ1＞θ)θ2(θ2＞θ1)斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物塊重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.351.522.704.051.521.70回答下列問題：(1)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)______中的數(shù)據(jù)可知，使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)；(2)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、5、6中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：在其他條件相同時(shí)，______；(3)為驗(yàn)證猜想3，小明做了實(shí)驗(yàn)______(填寫實(shí)驗(yàn)序號(hào))，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，小明認(rèn)為這幾次實(shí)驗(yàn)省力情況相同，依據(jù)是______。(拓展)完成實(shí)驗(yàn)后，小明沿斜面用1.8N的拉力，將重為4.5N的物體從斜面底端勻速拉到了頂端。已知斜面長(zhǎng)1.2m、高0.3m，則斜面的機(jī)械效率是______%。(把重物直接提升0.3m所做的功作為有用功)【答案】盤山公路1和2其他條件相同時(shí)，斜面的傾斜程度越小，提升物體越省力1、3、4根據(jù)1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體的重力變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，拉力會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，即沿斜面的拉力F與物體的重力G的比值大小相等62.5【解析】[1]斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，使用斜面可以省力。當(dāng)斜面的高度一定時(shí)，斜面越長(zhǎng)，則坡度越緩，則越省力；如：盤山公路。(1)[2]探究斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)時(shí)，采用的是控制變量法，實(shí)驗(yàn)中需要控制物重、傾角相同，表面材料不同，所以應(yīng)該對(duì)比1和2的數(shù)據(jù)。(2)[3]對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、5、6中的數(shù)據(jù)可知，在斜面的表面材料、物重相同的情況下，傾角越小，拉力越小，故結(jié)論是：在其他條件相同時(shí)，斜面的傾斜程度越小，提升物體越省力。(3)[4][5]探究斜面省力的情況與重力大小有關(guān)時(shí)，根據(jù)控制變量法可知，實(shí)驗(yàn)中需要控制傾角相同、表面材料相同，物體的重力不同；所以需要對(duì)比1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)1、3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體的重力變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，拉力會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，即沿斜面的拉力與物體的重力G的比值大小相等。[6]有用功為W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J拉力做的總功W總＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J斜面的機(jī)械效率（2022·四川南充）某同學(xué)在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)前，發(fā)現(xiàn)杠桿如圖甲所示，則應(yīng)將杠桿左端平衡螺母向___________（選填“左”或“右”）端適當(dāng)調(diào)節(jié)，使杠水平平衡；（2）該同學(xué)通過如圖乙所示實(shí)驗(yàn)得到相關(guān)數(shù)據(jù)如下表，由表中數(shù)據(jù)推測(cè)出杠桿的平衡條件是：___________（用F1、F2、l1、l2表示）；序號(hào)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.015.01.510.021.020.01.020.033.010.02015.0……（3）若將乙圖右側(cè)鉤碼換成彈簧測(cè)力計(jì)，如圖丙所示，保持杠桿水平平衡，彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向由豎直方向a變?yōu)榉较騜后，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將___________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；（4）該同學(xué)在科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中將此裝置改裝成了一個(gè)杠桿液體密度計(jì)，該裝置可測(cè)量小桶內(nèi)液體密度，如圖丁所示，將容積為20mL的小桶掛在M點(diǎn)，調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿水平平衡，已知OM=OA=5cm，則杠桿密度計(jì)的“0刻度”線應(yīng)在___________（選填“O”或“A”）點(diǎn)，將待測(cè)液體倒?jié)M小桶，在杠桿右端掛上重物并調(diào)節(jié)至N點(diǎn)位置時(shí)，杠桿剛好水平平衡，重物質(zhì)量10g，ON=15cm，N點(diǎn)位置應(yīng)標(biāo)注的密度刻度值是___________g/cm3，改裝后杠桿右端的密度刻度線___________（選填“是”或“不是”）均勻分布的（g=10N/kg）。【答案】①右；②F1×l1=F2×l2；③增大；④O；⑤1.5；⑥是?！窘馕觥浚?）[1]由圖甲可知，此時(shí)杠桿左端重右端輕，則應(yīng)將杠桿左端平衡螺母向右端適當(dāng)調(diào)節(jié)，使杠桿水平平衡。（2）[2]由表中數(shù)據(jù)可知，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，即F1×l1=F2×l2（3）[3]保持杠桿水平平衡，彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向由豎直方向a變?yōu)榉较騜后，阻力與阻力臂不變，而動(dòng)力臂變小，故由杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力將變大，即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大。（4）[4]由題意可知，將空桶掛在M點(diǎn)時(shí)，為了使杠桿在水平位置保持平衡，調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿水平平衡，此時(shí)杠桿右端沒有懸掛重物，故可知杠桿密度計(jì)的“0刻度”線應(yīng)在O點(diǎn)。[5]將待測(cè)液體倒?jié)M小桶，在杠桿右端掛上重物并調(diào)節(jié)至N點(diǎn)位置時(shí)，杠桿剛好水平平衡，故由杠桿的平衡條件可得m液×OM=m物×ON解得此時(shí)小桶中的液體重力為由題意可知，液體的體積為V液=20mL=20cm3故由可得，液體的密度為故N點(diǎn)位置應(yīng)標(biāo)注的密度刻度值是1.5g/cm3。[6]設(shè)空桶中裝滿待測(cè)液體時(shí)，此時(shí)重物到支點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，杠桿水平平衡，故由杠桿的平衡條件可得m液×OM=m物×L解得待測(cè)液體的質(zhì)量為待測(cè)液體的體積為V，故由可得，待測(cè)液體的密度為因重物的質(zhì)量m物、OM、待測(cè)液體的體積V均不變，故可知待測(cè)液體的密度ρ液與重物到支點(diǎn)的距離L成正比，則改裝后杠桿右端的密度刻度線是均勻分布的。（2021·河南南陽(yáng)·八年級(jí)期末）在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，某組同學(xué)用滑輪安裝了如圖甲、乙所示的滑輪組，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼的重力鉤碼被提升的高度拉力繩端移動(dòng)的距離機(jī)械效率121233442（1）第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是用圖______（選填“甲”“乙”），所示的滑輪組測(cè)得的，其機(jī)械效率是______（）結(jié)果精確到0.1%）。（2）通過分析第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升重物時(shí)，鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率越______（選填“高”“低”），通過分析第_