第十二章 简单机械 实验题 章节基础复习讲义 人教版八年级下物理

第十二章简单机械实验题
2022-2023学年人教版八年级下学期物理章节基础复习讲义
第一部分：典型例题
1、如图为“探究杠杆的平衡条件”的实验，使用的钩码规格相同。

（1）挂钩码前杠杆静止在如图甲所示位置，此时杠杆处于状态。

（选填“平衡”或“不平衡”）（2）为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡，可以将右侧平衡螺母向调节。

（选填“左”或“右”）（3）实验时，在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，调节钩码位置，使其在水平位置重新平衡。

使杠杆在水平位置平衡的目的是。

收集实验数据如表所示，经分析可得出杠杆的平衡条件：。

次数动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 4.0 5.0
3 2.0 15.0 3.0 10.0
（4）为了进一步验证实验结论，又做了图乙所示的实验，现将弹簧测力计从a位置移动到b位置，在此过程中杠杆始终在水平位置平衡，弹簧测力计示数将。

（选填“变大”“不变”或“变小”）【解析】解：（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态，所以图甲中的杠杆处于平衡状态；（2）杠杆左端下沉，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节；（3）测量过程中使杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，所以使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂；
分析表格中的数据知：
1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm，1.0N×20.0cm＝4.0N×5.0cm，
2.0N×15.0cm＝
3.0N×10.0cm，
故可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；
（4）图乙中，当将弹簧测力计从a位置逆时针移动到b位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则拉力F将变大，这是因为，当拉力由垂直变成倾斜时，阻力、阻力臂不变，拉力F力臂变小，相应的力会变大，这样才能继续平衡。

故答案为：（1）平衡；（2）右；（2）便于测量力臂；动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；（4）
变大。

2、小明在超市买了一个哈密瓜，回到家用弹簧测力计测量其重力时，发现哈密瓜的重力超出了弹簧测力计的量程，身边又找不到其它合适的测量工具，于是他找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按示意图进行了改进：
步骤一：将细绳系在米尺的50cm刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。

步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。

步骤三：在米尺45cm刻度线处挂上哈密瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡，如图甲所示。

（1）小明是利用（选填“二力”或“杠杆”）平衡的条件相关知识来计算哈密瓜的重力。

（2）在步骤一中使米尺在水平位置平衡是为了避免对测量结果的影响。

（3）当小明在操作步骤三时，他父亲指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小明这样使用弹簧测力计会使测量结果（选填“偏大”或“偏小”）。

（4）小明分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为3N，最后计算出哈密瓜的重力为N。

（5）小明发现：如图乙和图丙所示，先后竖直向下和斜向下拉弹簧测力计，均使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计两次的示数分别为F和F'，你认为F F'（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

（6）如图丁所示，小明又在米尺40cm刻度线处挂了一个重力为2.5N的苹果，当杠杆再次在水平位置平衡时，弹簧测力计示数为4N。

若将弹簧测力计、系哈密瓜的细绳、系苹果的细绳对米尺的拉力分别用F1、F2、F3表示，它们的力臂分别为L1、L2、L3，于是小明猜想F1L1＝也能使杠杆平衡。

【解析】解：（1）该实验中米尺能绕悬挂点转动，则米尺可看做杠杆，所以小明是利用杠杆平衡的条件相关知识来计算哈密瓜的重力；
（2）将细绳系在米尺的50cm刻度线处，使米尺刚好能在水平位置平衡，是为了防止米尺自身重力对测量结果的影响；
（3）用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，弹簧测力计自身有一定的重力，只需较小的拉力作用在米尺的右侧就能使杠杆平衡，所以这样使用弹簧测力计会使测量结果偏小；
（4）根据杠杆平衡条件得：G×（50cm﹣45cm）＝3N×（75cm﹣50cm），解得：G＝15N；
（5）将弹簧测力计斜向下拉时，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂将变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位置平衡时，拉力变大，所以F＜F′；
（6）如图丁，将弹簧测力计、系哈密瓜的细绳、系苹果的细绳对米尺的拉力分别用F1、F2、F3表示，它们的力臂分别为L1、L2、L3，
杠杆左侧的两个拉力可看做阻力，则阻力与阻力臂乘积之和为F2L2+F3L3；杠杆右侧的拉力F1可看做动力，
则动力与动力臂的乘积为F 1L 1，所以我们可以猜想：若满足F 1L 1＝F 2L 2+F 3L 3，也能使杠杆平衡。

故答案为：（1）杠杆；（2）米尺自身重力；（3）偏小；（4）15；（5）＜；（6）F 2L 2+F 3L 3。

第二部分：考点解读 探究杠杆平衡的条件 【设计与进行实验】
1.实验器材：杠杆、钩码若干、铁架台、刻度尺；
2.实验步骤：
①把杠杆支在支架上，调节平衡螺母，使杠杆 在水平方向 平衡；
②把三个钩码挂在杠杆两侧（左边2个，右边1个），移动钩码的位置，使杠杆仍在水平方向平衡（下图）。

把支点左方的钩码对杠杆的作用力（等于钩码受的重力）当作阻力，把支点右方的钩码对杠杆的作用力当作动力，将动力F 1，动力臂L 1，阻力F 2，阻力臂L 2的数值填入表中。

③在左方钩码下再增加2个钩码，位置不变，移动右方钩码位置，使杠杆重新在水平方向平衡，将实验数据也填入表中。

④在杠杆两侧挂上个数相同的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，将测得的力和力臂记在表中。

⑤如下右图所示，把钩码挂在杠杆一侧，用弹簧测力计在同侧竖直向上拉住杠杆，使杠杆在水平位置平衡，把钩码拉杠杆的力当作阻力，把弹簧测力计拉力当作动力，将力和力臂的数据填入表中。

实验记录
【实验结论】
杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用公式表示为2211l F l F ⨯=⨯ 【交流与评估】
（1）实验前调整杠杆在水平位置平衡（第一次）： ①平衡螺母调节原则：左偏右调，右偏左调； ②在水平位置平衡的目的：方便测量力臂；
③让杠杆的重心在支点上的目的：重力的力臂为0，消除杠杆的重力对实验的影响。

（2）实验时让杠杆在水平位置平衡（第二次）的目的：方便读出力臂大小。

（2）实验应多次测量：改变钩码的质量和钩码的位置，使结论具有普遍性； （3）将一端钩码换成弹簧测力计的相关分析； ①好处：能直接读出拉力的大小，实验操作更方便； ②拉动方向：竖直向下拉动（与钩码同侧时竖直向上拉动）；
③弹簧测力计从竖直拉变为倾斜拉，拉力力臂变小，测力计示数变大；
（4）杠杆处于平衡状态的判断：静止或匀速转动状态。

（5）在杠杆支点处用弹簧测力计施加一个垂直杠杆向上的力是否会影响杠杆的平衡： 不影响，这个力的力臂为0。

（6）弹簧测力计斜拉和竖直拉方案的评估。

（7）杠杆平衡条件在生活中的应用。

（8）实验中，为了方便测量力臂，所以力臂和力都是垂直关系，容易误导得出杠杆的平衡条件是：动力×动力作用点到支点距离=阻力×阻力作用点到支点距离。

因此应该改变力的方向进行实验。

测量滑轮组的机械效率 【提出问题】
对同一滑轮组装置，机械效率是否不变 【猜想与假设】
同一滑轮组的机械效率可能与被提升物体物重有关 【设计与进行实验】
1.实验器材： 弹簧测力计 、 刻度尺 、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干；
2.实验原理：总
有W W =η；
3.实验步骤：
①安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置；
②缓慢匀速拉动弹簧测力计，使钩码G 升高，用刻度尺测量钩码上升的高度h 和绳端移动的距离s ，填入表中；
③算出有W 、总W 、η，填入表格中；
④改变钩码数量，重做两次实验，并将测量数据填入表中。

数据记录
由1、2、3次实验可知，提升的钩码重力增加时，有用功增加，额外功基本不变（克服摩擦力及动滑轮重力做的功基本不变），由额
有有
总有W W W W W +==η可知，机械效率会增大。

【实验结论】
同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，物重越大，机械效率越高。

【实验方法】 控制变量法的应用
①探究滑轮组的机械效率与所吊的重物重力之间的关系（控制绕线方式相同，改变滑轮组所吊钩码的数量）；
②探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系（控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮数量或换重力不同的动滑轮）；
③滑轮组的机械效率与物体被提升的高度的关系（控制同一滑轮组的绕线方式相同，所提钩码重力相
同，改变钩码上升的高度）。

【交流与讨论】
（1）测量拉力大小的原理：用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子目的（减小摩擦引起的误差），此时拉力大小等于弹簧测力计的示数；
（2）承担重物绳子段数的判断：与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数；
（3）滑轮组机械效率的影响因素：物体的重力、动滑轮重力、绳子与滑轮之间的摩擦力。

与绳子的绕法、绳子段数无关；
（4）提高机械效率的方法
增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦。

（5）弹簧测力计静止时读数的分析：所测拉力偏小，机械效率偏高，说明滑轮组的机械效率与物体的运动状态有关。

（6）动滑轮重力、物重相同时所测机械效率不同的可能原因：绳子与滑轮或滑轮与轴之间的摩擦不同。

第三部分：自主练习
1、学习了简单机械后，小明了解到斜面也是一种机械，于是他想探究这种机械的特点。

（1）小明用弹簧测力计测木块的重力，如图a所示，测量时应让木块保持状态，并依据条件得出木块重力的大小等于弹簧测力计的示数。

（2）他将木块放在如图b所示的斜面上，并用弹簧测力计沿斜面向上拉木块，收集到表中的实验数据：
木块重力G/N 斜面高度h/m 斜面长S/m 沿斜面拉力F/N
斜面倾
斜程度
较缓 5 0.2 1 2
较陡 5 0.3 1 2.6
①比较表中木块重力G和拉力F的大小，得出：使用斜面时（选填“能”或“不能”）省力；
斜面长度相同时，斜面高度越小越（选填“省力”或“费力”）；
②实验时，可以通过移动木块A来改变斜面的倾斜程度，要减小斜面的倾斜程度，木块A要向（选
填“左”或“右”）移；
③请举出应用斜面的一种实例：。

（写出一种即可）
2、某小组做“测量滑轮组机械效率”的实验装置如图所示，实验中得到的数据如表所示。

实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η 甲 4 0.1 2.7 0.2 74% 乙 4 0.1 1.8 0.3 74% 丙 8 0.1 3.1 0.3 86% 丁
8
0.1
2.5
0.4
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。

（2）用图丁装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请根据表中的数据将图丁的滑轮组绕绳画好。

本次实验测得的机械效率是 %。

（3）通过比较甲、乙两次实验数据可初步得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与 无关。

（4）通过比较乙、丙两次实验数据可初步得出结论：同一滑轮组提升重物时， ，滑轮组的机械效率越高。

3、利用杠杆开展相关实验探究（如图）：
（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿逆时针方向转动，如图甲所示，则应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）如图乙，在A 点挂3个重力均为0.5N 的钩码，在B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为 N ；若将弹簧测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在图示位置平衡，弹簧测力计的示数会 （选填“变大“、“变小”或“不变”）；
（3）如图丙所示，始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，此过程中，弹簧测力计拉力的力臂 （选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小 。

（4）如图丁，当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆在水平位置平衡为了使杠杆在水平位置平衡，在不更换弹簧测力计的情况下，你认为接下来的操作是 （写出一条即可）。

4、在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如表：
弹簧测力计示数不稳定，如果能在弹簧测力计静止时读数会更准确，如果这样，测量的结果将比滑轮组移动时的机械效率 ______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（2）通过上面的实验数据可得出，对同一个滑轮组，其提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 ______； （3）在甲图中画出满足第一次实验数据的滑轮组绕法______。

5、如图是小明做“测量滑轮组的机械效率”的实验装置；测得的实验数据如表；
（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 ______；（结果保留到0.1%）
（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 ______，滑轮组的机械效率越高；
（4）小芳也利用重为1N、2N、4N的物体进行了次实验，每次测得的机械效率均大于小明的测量值，则小芳的测量值偏大的原因可能是 ______（填字母）；
A．测拉力时弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C．所用动滑轮的重力小于小明所使用动滑轮重力
（5）我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了 ______（选填“增大“或“减小”）它的机械效率。