專題11 簡單的機械和功（解析版）

專題11簡單的機械和功（解析版）一．實驗探究題（共20小題）1．在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中：（1）在掛鉤碼前，杠桿左端高右端低，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)向左端調(diào)節(jié)平衡螺母；（2）調(diào)平后在A處掛兩個相同的鉤碼（每個鉤碼質(zhì)量是50g），用彈簧測力計在C處豎直向上拉，使杠桿在圖乙（水平）位置平衡時，測力計的示數(shù)為F1，在圖丙位置平衡時，測力計的示數(shù)為F2，則F1＝2N，F(xiàn)2＝F1（填“＜”、“＞”或“＝”）。實驗時，讓杠桿在圖乙位置平衡，目的是為了便于測量力臂。（g取10N/kg）【分析】（1）調(diào)節(jié)杠桿平衡的原則是螺母的調(diào)節(jié)方向是向上翹的那端調(diào)節(jié)；（2）知道動力臂、阻力、阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2求出動力，即為測力計的示數(shù)；力臂指的是支點到力的作用點的距離，杠桿平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件可解決題目；實驗時要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，使杠桿平衡的目的是便于測量力臂?！窘獯稹拷猓海?）杠桿重心右移應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，直至重心移到支點處；（2）設(shè)杠桿一個小格代表L，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2知，F(xiàn)1×2L＝2×0.05kg×10N/kg×4L，解得F1＝2N；做實驗時，如圖丙所示的杠桿已達到平衡。當杠桿由圖乙的位置變成圖丙的位置時，其動力臂、阻力臂的比值是不變的，所以在阻力不變的情況下，動力是不變的，所以F2＝F1；實驗時，施加的動力和阻力的方向都是豎直方向，此時力與力臂垂直，可從杠桿的標尺上直接讀出對應(yīng)的力臂，即這樣操作是為了便于測量力臂。故答案為：（1）左；（2）2；＝；為了便于測量力臂。2．圖甲是某實驗小組探究“杠桿的平衡條件”的實驗裝置。（1）掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，接下來應(yīng)將杠桿兩端的螺母向左側(cè)調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，為了消除杠桿重力對平衡的影響且便于測量力臂。（2）在水平平衡的杠桿兩邊掛上鉤碼后如圖乙所示，要使杠桿重新在水平位置平衡，應(yīng)該選擇下列方法中BA.向左調(diào)節(jié)平衡螺母B.將左側(cè)鉤碼向左移動C.增加右側(cè)鉤碼個數(shù)（3）如圖丙是一個加寬的杠桿裝置，此時杠桿處于平衡狀態(tài)。若只將左側(cè)的鉤碼改掛到A點正上方的B點，此時杠桿仍能（選填“仍能”或“不能”）保持平衡。（4）某同學提出，若支點不在杠桿的中點，杠桿的平衡條件是否仍然成立？于是該小組利用圖丁所示的裝置進行探究，在杠桿O點處掛上2個鉤碼（每個鉤碼重0.5N），用彈簧測力計在A點處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，此時彈簧測力計示數(shù)為2.3N。以彈簧測力計的拉力為動力F1，鉤碼處繩子拉力為阻力F2，多次改變動力作用點的位置進行實驗發(fā)現(xiàn)：當杠桿水平平衡時，F(xiàn)1L1總是大于F2L2，其原因是杠桿自重對杠桿平衡有影響?！痉治觥浚?）掛鉤碼前，調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，是為了消除杠桿重力對平衡的影響且便于測量力臂；（2）根據(jù)杠桿的平衡條件分析；（3）力臂是支點到力的作用線的距離，將左側(cè)的鉤碼改掛到A點正上方的B點，力臂是線段OA，與原來相比較力和力臂都沒有改變，所以杠桿仍能保持平衡；（4）明確測力計分度值和單位；若支點不在杠桿中心，此時杠桿的平衡會受杠桿自重的影響，根據(jù)杠桿平衡條件判斷F1L1與F2L2大小?！窘獯稹拷猓海?）掛鉤碼前，調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，是為了消除杠桿重力對平衡的影響且便于測量力臂；（2）由圖可知，杠桿不在水平位置，右端向下傾斜，左端上翹，則左側(cè)力與力臂的乘積要小于右側(cè)力與力臂的乘積；A、在實驗的過程中，不能通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，故A錯誤；B、將左側(cè)鉤碼向左移動，左側(cè)的力不變，力臂變大，則左側(cè)力與力臂的乘積變大，會使杠桿平衡，故B正確；C、增加右側(cè)鉤碼個數(shù)，右側(cè)的力臂不變，力變大，力與力臂的乘積變大，杠桿不會平衡，故C錯誤。故選：B；（3）力臂是支點到力的作用線的距離，將左側(cè)的鉤碼改掛到A點正上方的B點，力的作用線沒有變化，力臂是線段OA，與原來相比較力和力臂都沒有改變，所以杠桿仍能保持平衡；（4）分度值為0.1N，彈簧測力計示數(shù)為2.3N；圖丁中，設(shè)杠桿的重力為G，力臂為LG，當杠桿平衡時，根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2+GLG，由丁圖可知LG≠0，所以杠桿自重對杠桿平衡有影響，此時F1L1＞F2L2。故答案為：（1）消除杠桿重力對平衡的影響且便于測量力臂；（2）B；（3）仍能；（4）2.3；杠桿自重對杠桿平衡有影響。3．小明利用甲和丙的器材測量滑輪組的機械效率（忽略繩重和摩擦）：（1）當小明利用圖甲裝置進行實驗時，重物以0.1m/s的速度勻速上升，則彈簧測力計豎直向上移動的速度為0.3m/s。（2）只改變動滑輪重力，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像，分析圖像可知被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低。（3）分析圖像中的A點可知，被提升物體所受的重力為4N。（4）當甲、丙滑輪組使用相同的動滑輪提升相同的重物時，甲滑輪組的機械效率等于丙滑輪組的機械效率。（選填“大于”“等于”或“小于”）【分析】（1）由圖甲可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)v繩＝nv物求出彈簧測力計豎直向下移動的速度；（2）根據(jù)圖像得出機械效率與動滑輪重的關(guān)系，然后得出相應(yīng)的結(jié)論；（3）忽略繩重和摩擦，提升物體重力所做的功為有用功，提升物體和動滑輪重力所做的功為總功，根據(jù)η＝×100%表示出滑輪組的機械效率，然后結(jié)合A點的數(shù)據(jù)求出被提升物體的重力；（4）若忽略繩重及摩擦，則克服動滑輪重做的功為額外功的唯一來源，他們做的有用功相同，因此總功相同，由η＝×100%分析?！窘獯稹拷?；（1）由圖可知，n＝3，則彈簧測力計豎直向上移動的速度v繩＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s；（2）根據(jù)圖乙可知，被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；（3）忽略繩重和摩擦，提升物體重力所做的功為有用功，提升物體和動滑輪重力所做的功為總功，所以，滑輪組的機械效率η＝＝＝，由圖乙可知，G動＝1N，η＝80%，則80%＝，解得：G＝4N；（4）小紅同學分別使用動滑輪重相同的甲、丙滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，則克服動滑輪重做的功為額外功，額外功相同，做的有用功相同，因此總功相同，由η＝×100%，則甲、丙滑輪組的機械效率相同，甲滑輪組的機械效率等于丙滑輪組的機械效率。故答案為：（1）0.3；（2）低；（3）4；（4）等于。4．探究“杠桿的平衡條件”實驗。（1）實驗前，將杠桿置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)左端下沉，如圖甲所示，此時應(yīng)把杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平（選填“任意”或“水平”）位置平衡；（2）調(diào)節(jié)平衡后，在杠桿上A點處掛兩個鉤碼，如圖乙所示，則在B點處應(yīng)掛3個鉤碼，才能使杠桿在原位置平衡。在A、B兩點各增加3個鉤碼，則杠桿左（選填“左”或“右”）端下沉；（3）實驗時，不再調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿的重心位置保持在O點不變，將支點換到O'點，如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)A點處只掛1個鉤碼，杠桿仍然保持平衡。若每個鉤碼重為1N，則杠桿重力為0.5N。由此可知，將杠桿支點位置設(shè)在O（選填“O”或“O'”）點進行實驗，能避免杠桿自身重力影響實驗結(jié)論動力×動力臂＝阻力×阻力臂的得出；（4）為了使實驗結(jié)論具有普遍性（選填“普遍性”或“偶然性”），應(yīng)改變鉤碼個數(shù)及懸掛位置，多次進行實驗；圖乙中保持A處的鉤碼不變，將B處的彈簧測力計改換在C處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡。如圖所示，當彈簧測力計從原位置逐漸向右傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將變大（選填“變大”“變小”或“不變”）?！痉治觥浚?）當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)左端下沉，應(yīng)把杠桿的平衡螺母向相反方向調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；（2）根據(jù)杠桿平衡條件做出解答；（3）根據(jù)杠桿平衡條件得出杠桿的重力；將杠桿的中心位置掛在支架上，可避免杠桿自重的影響；（4）實驗中為得出杠桿平衡條件的普遍規(guī)律，需多測幾組數(shù)據(jù)進行分析；分析操作中引起力臂的變化，根據(jù)杠桿平衡條件分析解題。【解答】解：（1）當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)左端下沉，如圖甲所示，此時，應(yīng)把杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；（2）設(shè)一個鉤碼重為G，一格為L，根據(jù)杠桿平衡條件可知：2G×3L＝nG×2L，所以n＝3，需在B點掛3個鉤碼；在A、B兩點各增加3個鉤碼，左側(cè)變?yōu)?G×3L＝15GL，右側(cè)變?yōu)?G×2L＝12GL，故杠桿不能平衡，向左端下沉；（3）設(shè)杠桿的重力為G，每一格的長度為L.則每一格的重力為，支點O′左側(cè)的部分的杠桿重＝，力臂為L，右側(cè)部分重＝，力臂為3L，根據(jù)杠桿平衡條件可知：1N×L+×L＝×3L，解出G＝0.5N，將杠桿的中心位置掛在支架上，可避免杠桿自重的影響，故將杠桿支點位置設(shè)在O點進行實驗（4）多次改變力和力臂的大小，得到了多組實驗數(shù)據(jù)，得出了杠桿平衡條件。該實驗測多組數(shù)據(jù)的目的是為了得出的結(jié)論更具有普遍性；當彈簧測力計在原位置逐漸向右傾斜時，F(xiàn)1的力臂減小，F(xiàn)2L2乘積不變，要使杠桿仍然在水平位置平衡，彈簧測力計的拉力將增大，即彈簧測力計的示數(shù)將變大。故答案為：（1）平衡螺母；水平；（2）3；左；（4）普遍性；變大。5．小張和小劉在做“探究杠桿平衡條件”實驗中：（1）實驗前，把杠桿中心支在支架上，杠桿靜止在圖甲所示位置，小張將右端的平衡螺母向右調(diào)，小劉認為也可以將左端的平衡螺母向右調(diào)（選填“左”或“右”），使杠桿在水平位置平衡；（2）實驗中，他們多次在杠桿兩端加掛鉤碼，并調(diào)節(jié)鉤碼位置，使杠桿保持水平平衡，記錄多組數(shù)據(jù)，這樣做的目的是B；A.取平均值，減小誤差B.避免偶然性，尋找普遍規(guī)律（3）如圖乙所示，始終保持杠桿在水平位置平衡，小張將彈簧測力計從②位置緩慢移動到①位置時，測力計的示數(shù)將變?。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）。若每個鉤碼的重力為0.3N，當彈簧測力計在位置①時的讀數(shù)為2N?！痉治觥浚?）杠桿處于靜止狀態(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，杠桿處于平衡狀態(tài)；調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動。（2）只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實驗數(shù)據(jù)找普遍規(guī)律從而得出杠桿平衡條件。（3）當彈簧測力計斜著拉時，其力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件分析出答案。根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可求測力計的示數(shù)?！窘獯稹拷猓海?）如圖甲，杠桿左端下沉，杠桿的右端上翹，應(yīng)將杠桿重心向右移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；（2）探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，使結(jié)論具有普遍性，故B正確；（3）將彈簧測力計從②位置緩慢移動到①位置時，阻力和阻力臂不變，拉力F力臂變大，由杠桿平衡條件可知，測力計的示數(shù)將變小；設(shè)每個小格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，測力計在位置①時，根據(jù)杠桿平衡的條件有：4G×5L＝F×3L，解得拉力：F＝＝＝2N，即彈簧測力計在位置①時的讀數(shù)為2N。故答案為：（1）右；（2）B；（3）變??；2。6．如圖所示，在“探究滑輪組的機械效率”時，小明用一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組實驗，實驗中測得數(shù)據(jù)真實可靠，見下表：（1）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖中畫出實驗中滑輪組的繞繩方法。（2）表格中編號①處數(shù)據(jù)應(yīng)填66.7，此次實驗做的總功是0.6J。（3）由表中第1、2組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關(guān)。（4）分析表中第1、3、4組數(shù)據(jù)，你得出的本實驗結(jié)論是：同一滑輪組勻速提升重物時，機械效率隨被提升的物重的增加而增大。實驗次數(shù)物重G/N鉤碼上升高度h/m動力F/N動力作用點移動距離s/m滑輪組的機械效率η/%I10.10.70.347.6210.20.70.647.6320.1Ll0.360.6440.120.3①【分析】（1）根據(jù)h與s的關(guān)系（s＝nh）結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷承擔物重的繩子段數(shù)，然后繞線；（2）根據(jù)公式η＝×100%＝×100%計算第四次的機械效率，根據(jù)W總＝Fs可求總功；（3）分析機械效率的變化及前面物理量的變化得出結(jié)論，機械效率與物體被提升的高度無關(guān)；（4）分析3、4中機械效率和物理量的變化，得出機械效率與被提升的物重之間的關(guān)系。【解答】解：（1）由實驗數(shù)據(jù)可知，s＝3h，所以滑輪組由3段繩子承擔物重，因此繩子應(yīng)從動滑輪上面的掛鉤開始繞起，如圖所示：；（2）第4次實驗的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%；此次實驗做的總功是：W總＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；（3）由第1、2組數(shù)據(jù)可知，動滑輪重、鉤碼重均相同，鉤碼被提升的高度不同，但機械效率相同，可知同一滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關(guān)；（4）由第1、3、4組數(shù)據(jù)可知，動滑輪重、鉤碼被提升的高度相同，被提升的鉤碼重不同，機械效率不同，物重越大，機械效率越大，故結(jié)論為：同一滑輪組勻速提升重物時，機械效率隨被提升的物的增加而增大。故答案為：（1）見上圖；（2）66.7；0.6；（3）物體被提升的高度；（4）被提升的物重。7．物理實驗小組的同學利用圖中的裝置探究杠桿平衡的條件，每個鉤碼的質(zhì)量相等，杠桿上的刻度均勻。（1）實驗前，如圖甲所示，此時的杠桿是（選填“是”或“不是”）處于平衡狀態(tài)。實驗中使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于直接測量力臂。（2）他們完成一次操作后，實驗現(xiàn)象如圖乙所示，記錄的數(shù)據(jù)為動力F1＝1.5N，動力臂l1＝0.1m，阻力F2＝1N，則阻力臂l2＝0.15m。于是甲同學就得出了“動力×動力臂＝阻力×阻力臂”的結(jié)論，乙同學認為他的結(jié)論不一定科學，理由是一組實驗數(shù)據(jù)太少，具有偶然性，不能作為普遍規(guī)律。（3）他們繼續(xù)進行實驗，在杠桿平衡后，他們在圖丙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿仍在水平位置平衡，這時應(yīng)在B位置掛上4個相同的鉤碼。（4）如圖丁，用彈簧測力計代替右側(cè)鉤碼，沿與水平方向成30°角斜向下拉杠桿，保持杠桿在水平位置平衡。若把左側(cè)鉤碼的拉力作為阻力，右側(cè)彈簧測力計的拉力作為動力，此時的杠桿是費力杠桿（選填“省力”“費力”或“等臂”），請在乙圖中畫出此時拉力F的力臂l?！痉治觥浚?）杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動時都屬于平衡狀態(tài)。探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，這樣方便測量力臂，支點在杠桿的中點是為了消除杠桿的自重；（2）探究杠桿平衡條件時，一般要進行多次測量，為了使實驗結(jié)論具有普遍性，只有一次實驗得出的結(jié)論是不科學的；（3）根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2可求出鉤碼的個數(shù)；（4）動力臂大于阻力臂是省力杠桿；過支點向力的作用線作垂線，畫出此時拉力F的力臂L?！窘獯稹拷猓海?）杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動時都屬于平衡狀態(tài)，如圖杠桿是靜止狀態(tài)，此時杠桿是平衡狀態(tài)；實驗中使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是便于測量力臂；（2）只有一次實驗得出杠桿平衡的條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，這種結(jié)論很具有偶然性，不合理，要進行多次實驗，總結(jié)杠桿平衡條件；（3）設(shè)一格為L，一個鉤碼重G，則有3G×4L＝nG×3L，解得n＝4，故應(yīng)在B處掛6個鉤碼；（4）如圖乙，用彈簧測力計代替右側(cè)鉤碼，沿與水平方向成30°角斜向下拉杠桿，保持杠桿在水平位置平衡。若把左側(cè)鉤碼的拉力作為阻力，右側(cè)彈簧測力計的拉力作為動力，畫出此時拉力F的力臂L，每個小格長L0，如下圖：L＝×3L0＝1.5L0＜2L0，動力臂小于阻力臂是費力杠桿。故答案為：（1）是；力臂；（2）一組實驗數(shù)據(jù)太少，具有偶然性，不能作為普遍規(guī)律；（3）4；（4）費力；圖見解答；8．在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材如圖所示。（1）小明先把杠桿的中點掛在支架上，杠桿靜止在圖甲所示的位置時，為了把杠桿調(diào)水平，應(yīng)將左端的平衡螺母向右調(diào)。（2）調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿恰好在水平位置平衡，目的是消除杠桿自重的影響。（3）做三次實驗的目的是尋找杠桿平衡的普遍規(guī)律。三次實驗中，當杠桿在水平位置平衡后，所掛鉤碼如圖乙所示，分析可以得出實驗結(jié)論是F1L1＝F2L2。（4）同學們交流后，發(fā)現(xiàn)本實驗中杠桿的支點始終在中間，從而提出，如果杠桿的支點在一端是否也能得出同樣的結(jié)論呢？要想解決此問題，需要增加一個器材是彈簧測力計?！痉治觥浚?）杠桿傾斜時，杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端，左、右兩端的螺母（或一端的螺母）要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié)；（2）調(diào)節(jié)好以后，仍要使杠桿平衡，是為了便于測量力臂的長度；（3）初中物理用實驗探究物理問題時要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值來減小誤差；有的是多次測量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實驗結(jié)論具有普遍性；杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2；（4）如果杠桿的支點在一端，那么需要彈簧測力計向上的拉力?！窘獯稹拷猓海?）杠桿的右端上翹，左端的平衡螺母或右端的平衡螺母都向上翹的右端移動，才能使杠桿在水平位置平衡；（2）杠桿在水平位置平衡，這樣做是為了消除杠桿自重的影響；（3）改變支點兩側(cè)的鉤碼位置和個數(shù)，一般要做三次實驗，得到三組數(shù)據(jù)并進行分析，得出的實驗結(jié)論具有普遍性，避免偶然性；杠桿平衡滿足的條件是：F1L1＝F2L2；（4）本實驗中杠桿的支點始終在中間，如果杠桿的支點在一端得出同樣的結(jié)論，需要增加一個器材是彈簧測力計，向上的拉力。故答案為：（1）右；（2）消除杠桿自重的影響；（3）尋找杠桿平衡的普遍規(guī)律；F1L1＝F2L2；（4）彈簧測力計。9．某實驗小組在做“探究杠桿的平衡條件”實驗。（1）實驗前，某同學將杠桿置于支架上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，如圖甲所示，為了在實驗過程中方便測量力臂，接下來應(yīng)將平衡螺母向右移動，直至杠桿在水平位置平衡；（2）調(diào)節(jié)杠桿水平平衡后，在杠桿A點處掛3個鉤碼，如圖乙所示，則在B點處掛4個鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。若將兩端同時減少一個鉤碼，杠桿會順時針（選填“順時針”或“逆時針”）旋轉(zhuǎn)；（3）如圖丙，將彈簧測力計從第一種位置改變到第二種位置，測力計的示數(shù)將變大（選填“變大”“變小”或“不變”）；（4）某同學在實驗過程中發(fā)現(xiàn)當杠桿處于如圖丁所示的狀態(tài)時，杠桿也能保持水平平衡，此時杠桿屬于費力（選填“省力”或“費力”）杠桿，請舉出它在生活生產(chǎn)中的一個應(yīng)用實例釣魚竿。【分析】（1）當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)左端下沉，應(yīng)把杠桿的平衡螺母向相反方向調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；（2）根據(jù)杠桿平衡條件做出解答；（3）根據(jù)操作中引起力臂的變化，根據(jù)杠桿平衡條件分析解題；（4）動力臂小于阻力臂為費力杠桿?！窘獯稹拷猓海?）當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)左端下沉，如圖1所示，此時，應(yīng)把杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；（2）設(shè)一個鉤碼重力為G，杠桿每一格的長度為L，在B點處應(yīng)掛n個鉤碼，根據(jù)杠桿平衡條件可知：3G×4L＝nG×3L，所以n＝4，需在B點掛4個鉤碼；將圖乙中的杠桿兩端同時減去一個鉤碼，杠桿的左端：2G×4L＝8GL，杠桿的右端：3G×3L＝9GL，所以杠桿的右端下沉，杠桿會順時針旋轉(zhuǎn)；（3）彈簧測力計在B處豎直向下拉時，拉力的方向豎直向下與杠桿垂直，動力臂等于支點到力的作用點的距離；彈簧測力計在逐漸旋轉(zhuǎn)過程中，拉力的方向不再與杠桿垂直，動力臂變小，阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件得，動力變大，則彈簧測力計的示數(shù)變大；（4）由圖丁可知此時L1＜L2，故為費力杠桿，生活中常見的鑷子、釣魚竿等都是費力杠桿。故答案為：（1）右；（2）4；順時針；（3）變大；（4）費力；釣魚竿（或鑷子等）。10．如圖所示是小紅同學探究影響斜面機械效率因素的實驗裝置，物體在沿斜面向上的拉力F作用下勻速向上運動。實驗準備的器材有：三個質(zhì)量不同的木塊A、三個高度不同的長方體鐵塊C、刻度尺、彈簧測力計。實驗序號重物G/N彈簧測力計示數(shù)F/N重物沿斜面移動得距離L/m重物上升得高度h/m機械效率η/%12.01.510.800.4066.222.51.890.800.4066.133.02.260.800.4066.4（1）上面的表格是小紅探究斜面機械效率與物重的關(guān)系時記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，你可以得出結(jié)論是斜面的機械效率與物重無關(guān)；（2）上述實驗中，保持斜面長度不變，將斜面高度改為0.2m，把一個重3N木塊沿斜面勻速向上拉時，所需拉力為1.5N，則此過程中拉力所做的功為1.2J，物體受到的摩擦力為0.75N，此過程中木塊的機械能變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），斜面的機械效率為50%，由此可知斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；（3）選擇合適的木塊A及鐵塊C后，斜面機械效率變?yōu)?0%，此時勻速向上拉動A時，需要的拉力4N，則此時選擇的物體A重力為3N?！痉治觥浚?）分析表中數(shù)據(jù)知：斜面粗糙程度、斜面高、斜面長不變，改變物重，機械效率不變；（2）克服重力做的功為有用功W有，拉力做的功為總功W總，則W額＝W總﹣W有；根據(jù)W額＝fs求出摩擦力的大?。桓鶕?jù)η＝×100%求出斜面的機械效率；機械能等于動能和勢能的總和，動能的大小與質(zhì)量、速度有關(guān)，重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)；（3）根據(jù)機械效率公式寫出表達時，根據(jù)機械效率小于1求出重力的取值范圍?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，機械效率的數(shù)值不同，但差別極其微小，由于實驗中存在誤差，所以我們認為機械效率是相同的；由數(shù)據(jù)可知，斜面的傾斜程度和斜面的粗糙程度均相同，在改變物重時，機械效率不變，說明斜面的機械效率與物重無關(guān)；（2）保持斜面長度不變，將斜面高度改為0.2m，把一個重3N物體沿斜面勻速向上拉時，所需拉力為1.5N，則所做的有用功為：W有＝Gh＝3N×0.2m＝0.6J；拉力做的總功為：W總＝Fs＝1.5N×0.8m＝1.2J；額外功為：W額＝W總﹣W有＝1.2J﹣0.6J＝0.6J；拉動物體上升的過程中，克服斜面的摩擦力所做的功為額外功，即W額＝fs；此時物體受到的摩擦力為：f＝＝＝0.75N；勻速拉動物體上升的過程中，速度不變，動能不變，高度增大，重力勢能變大，所以物體的機械能變大；斜面的機械效率：η＝×100%＝×100%＝50%；保持斜面長度不變，將斜面高度改為0.2m，斜面的高度變小，斜面的機械效率變小，可以得到斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)；（3）斜面的機械效率：η'＝＝＝＝70%可知：＝＝＜1，所以物體重力范圍為：G＞2.8N；由表格數(shù)據(jù)可知物體重力為G＝3N。故答案為：（1）斜面的機械效率與物重無關(guān)；（2）1.2；0.75；變大；50；有關(guān)；（3）3。11．如圖所示是小明和小華探究“杠桿的平衡條件”的實驗裝置。（1）實驗前，將杠桿置于支架上，當杠桿靜止時，如圖甲所示，此時可以把右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，直至使杠桿在水平位置平衡；在后面的實驗過程中不能（選填“能”或“不能”）再進行上述操作。（2）如圖乙，小明在實驗時分別沿著豎直向下和斜向下兩個方向拉彈簧測力計，都能使杠桿在水平位置平衡。同組的小華認為，豎直向下拉動測力計操作更方便，原因是動力力臂可在杠桿上直接讀出更加方便。（3）實驗中，通過改變鉤碼和彈簧測力計的位置或鉤碼的個數(shù)來改變力臂或力的大小進行多次實驗，目的是：尋找普遍規(guī)律。（4）如圖丙，調(diào)節(jié)好杠桿后在杠桿左邊距離支點第3格處掛了4個鉤碼，每個鉤碼的重力均為0.5N，要使杠桿平衡，可以在支點右側(cè)第4格A處掛個相同的鉤碼，或在左側(cè)第2格B處豎直向拉動彈簧測力計，此時測力計的示數(shù)是3N。（杠桿上每小格等距）（5）他們繼續(xù)探究：保持鉤碼數(shù)量和位置不變，杠桿在水平位置平衡時，測出多組動力臂L1和動力F1的數(shù)據(jù)，繪制了L1﹣F1的關(guān)系圖像，如圖丁所示。請根據(jù)圖像推算，當L1為25cm時，F(xiàn)1為0.6N?！痉治觥浚?）杠桿平衡調(diào)節(jié)原則是：右低將平衡螺母左調(diào)，左低將平衡螺母右調(diào)；調(diào)節(jié)杠桿平衡后，在接下來的實驗過程中不能再通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡；（2）當拉力F向右傾斜時，分析出力臂的變化結(jié)合杠桿的平衡條件判斷力的變化；（3）通過實驗總結(jié)實驗結(jié)論時，一般要進行多次實驗，如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，因此應(yīng)獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出普遍的物理規(guī)律；（4）根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2進行解答；（5）由于保持A點鉤碼數(shù)量和力臂不變，根據(jù)F1L1＝F2L2，可知F2L2為一定值，由圖丙知求出這個不變的值求了當L1為25cm時F1大小?！窘獯稹拷猓海?）發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，應(yīng)把杠桿的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至杠桿在水平位置平衡；調(diào)節(jié)杠桿平衡后，在接下來的實驗過程中不能再通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡；（2）豎直向下拉動測力計操作更方便，原因是動力力臂可在杠桿上直接讀出更加方便；（3）通過實驗總結(jié)歸納出物理規(guī)律時，一般要進行多次實驗，獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律才具有普遍性，結(jié)論才正確，所以在探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律；（4）若杠桿上每個小格長度是L，根據(jù)杠桿的平衡條件有：4×0.5N×3L＝F×2L，解得F＝3N，所以此時測力計的示數(shù)是3N；（5）由于保持A點鉤碼數(shù)量和力臂不變，即阻力和阻力臂大小不變，根據(jù)F1L1＝F2L2，可知F2L2為一定值，由圖丁知：F1L1＝1N×0.15m＝3N×0.05m＝0.15N?m，則當L1為25cm時，拉力F1＝＝0.6N。故答案為：（1）右；不能；（2）動力力臂可在杠桿上直接讀出更加方便；（3）尋找普遍規(guī)律；（4）3N；（5）0.6N。12．利用如圖的實驗裝置探究“杠桿的平衡條件”。（1）將該裝置置于水平桌面上，靜止時如圖甲所示，此時杠桿處于平衡（平衡/非平衡）狀態(tài)，為完成實驗，應(yīng)將杠桿的左邊的平衡螺母向右調(diào)，右邊的平衡螺母應(yīng)向右調(diào)。（2）如圖乙所示，杠桿在水平位置平衡，記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)這一次實驗數(shù)據(jù)，小明立即分析得出杠桿的平衡條件，他這種做法的不足是實驗次數(shù)太少，得出的結(jié)論具有偶然性。經(jīng)老師提醒后，小明繼續(xù)進行實驗，如圖乙，若將A、B兩點下方掛的鉤碼同時朝靠近支點O方向移動一小格，則杠桿右端下沉（選填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）。（3）如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼，可改用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，當測力計從a位置轉(zhuǎn)動到b位置時，使杠桿仍在水平位置平衡，其示數(shù)大小將變大。（4）桿秤是我國古代對杠桿平衡條件的應(yīng)用．小華用硬桿自制了一個桿秤，桿的粗細不均勻，將提紐固定在O點，提起提紐，托盤中不放重物，將秤砣移至O點左側(cè)的B點，秤桿可以在水平位置平衡，如圖丁所示。已知提紐與托盤間距離OA＝10cm，OB＝2cm，秤砣質(zhì)量m＝0.5kg。關(guān)于該桿秤，以下說法正確的是C。A．秤的零刻線在O點B．因桿粗細不均勻，所以秤的刻線分布也不均勻C．秤的2kg刻度線在O點右側(cè)C處，OC＝38cmD．稱量物體質(zhì)量時，若桿秤右端上揚，可將秤砣向左側(cè)適當移動【分析】（1）杠桿靜止時或杠桿勻速轉(zhuǎn)動時，杠桿處于平衡狀態(tài)；在調(diào)節(jié)杠桿平衡時，將平衡螺母向較高的一端調(diào)節(jié)；（2）經(jīng)過一次實驗得出的實驗結(jié)論可能具有偶然性，要進行多次實驗，使實驗結(jié)論具有普遍性；根據(jù)杠桿的平衡條件計算即可；（3）當拉力F向右傾斜時，保持B點不動，彈簧測力計的方向向右傾斜，這時杠桿右側(cè)的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，使杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將變大；（4）桿秤利用的是杠桿的平衡條件，通過力臂的大小關(guān)系得出物體重和秤砣重之間的關(guān)系，進而得出物體的質(zhì)量與秤砣的質(zhì)量之間的關(guān)系，測量的是物體的質(zhì)量?！窘獯稹拷猓海?）杠桿平衡狀態(tài)是指杠桿靜止狀態(tài)或杠桿勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，圖中杠桿處于靜止狀態(tài)，因而該杠桿處于平衡狀態(tài)；杠桿不在水平位置平衡，左端向下傾斜，則重心應(yīng)向右移動，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)左端或右端的平衡螺母；（2）根據(jù)圖乙這一組數(shù)據(jù)不能得出杠桿平衡的條件的結(jié)論，因為實驗次數(shù)太少，只有一組數(shù)據(jù)，實驗具有偶然性；設(shè)杠桿一格的長度為L，每個鉤碼重為G，乙圖中杠桿恰好處于平衡狀態(tài)，若懸掛鉤碼的掛點A和B分別同時向支點O移近一格，則有：3G×L＜2G×2L，故杠桿將會右端下沉；（3）保持B點不變，若拉力F從a到b傾斜時，此時F的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，彈簧測力計示數(shù)大小將變大；（4）A、將提紐固定在O點，提起提紐，托盤中不放重物，將秤砣移至O點左側(cè)的B點，秤桿可以在水平位置平衡，因此B點應(yīng)該為零刻度線，故A錯誤；B、無論桿秤粗細是否均勻，秤的刻度線分布都是均勻的，因為無論桿秤粗細是否均勻，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知，動力臂與阻力的大小成正比，故B錯誤；C、由題意知B點為零刻度線，則OA＝10cm，OB＝2cm，利用支點左端力與力臂乘積的變化量等于右端力與力臂乘積變化量：m1g×OA﹣m2×OB＝m2g×OC，即2kg×10N/kg×10cm﹣0.5kg×10N/kg×2cm＝0.5kg×10N/kg×OC，解得：OC＝38cm，故C正確；D、秤桿右端上揚，即為左端重，應(yīng)將秤砣向右移，增加力臂使其平衡，故D錯誤。故選：C。故答案為：（1）平衡；右；右；（2）實驗次數(shù)太少，得出的結(jié)論具有偶然性；右端下沉；（3）變大；（4）C。13．某同學看到建筑工地上矗立的塔吊，是用電動機來帶動滑輪組提升重物的設(shè)備。如何可以提高滑輪組的機械效率呢？為此該同學們用如圖所示的裝置進行了實驗探究，實驗數(shù)據(jù)記錄如表所示。實驗次數(shù)鉤碼重力/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η（%）110.10.60.355.6210.20.60.655.6320.110.366.7420.10.70.557.1（1）實驗中，應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計。（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用圖丙所示裝置來完成的。（3）（多選）根據(jù)以上結(jié)論，你認為下列措施可提高機械效率的是AC。A.減輕動滑輪重B.減少繩端移動的距離C.適當增加所提物體重D.適當增加重物上升高度（4）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功。進一步推理得出：假設(shè)沒有額外功，總功等于有用功，可見使用任何機械都不省功。下列物理規(guī)律的得出運用了這種研究方法的是B。A.平面鏡成像的規(guī)律B.牛頓第一定律C.阿基米德原理【分析】（1）實驗時應(yīng)沿豎直方向勻速拉動物體；（2）由s＝nh確定n的大小，據(jù)此判斷第4次實驗是用哪個圖所示裝置來完成的；（3）根據(jù)影響滑輪組效率高低的因素分析答題；（4）物理學中，常常有難以達到條件的時候，這時，我們常常需要借助將實驗想象為理想情況下來達到我們的目的，在實驗基礎(chǔ)上經(jīng)過概括、抽象、推理得出規(guī)律，這種研究問題的方法就叫科學推理法。【解答】解：（1）為了準確測出滑輪組的機械效率，應(yīng)使彈簧測力計沿豎直方向做勻速直線運動；（2）在第四次實驗中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承擔物重的繩子股數(shù)n＝5，所以第4次實驗是用丙圖所示裝置來完成的；（3）要提高滑輪組的機械效率，可以：A、減輕動滑輪重力，在提升相同重物、提升相同高度時，減小額外功，而有用功不變，總功減小，有用功與總功的比值增大，提高了滑輪組的機械效率；故A正確；B、滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，可見滑輪組的機械效率與繩端移動的距離無關(guān)，所以，減少繩端移動的距離，不能提高滑輪組的機械效率；故B錯誤；C、適當增加所提物體重，可以增大有用功，而額外功不變，有用功與總功的比值增大，可以提高滑輪組的機械效率，故C正確；D、滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，可見滑輪組的機械效率與提升物體的高度無關(guān)，所以，增加重物上升高度，不能提高滑輪組的機械效率；故D錯誤；故選AC；（4）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功：進一步推理得出：假設(shè)沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械不省功（采用了理想化推理法）：AC、平面鏡成像的規(guī)律、阿基米德原理可通過實驗直接驗證；B、而牛頓第一定律不能用實驗直接驗證，是在實驗的基礎(chǔ)下推理得出的；故選B。故答案為：（1）豎直；勻速；（2）丙；（3）AC；（4）B。14．“探究杠桿平衡條件”的實驗中，把杠桿的中點支在支架上，杠桿停在如圖甲所示的位置，（1）為了使杠桿在水平位置平衡，可以調(diào)節(jié)右端的平衡螺母，使它向左（填“左”或“右”）移動。（2）調(diào)節(jié)好的杠桿，如圖乙，用彈簧測力向上拉動杠桿使其水平平衡，若每個鉤碼重為2N，則彈簧測力計的讀數(shù)為2.4N（3）如圖丙，當彈簧測力計由M位置傾斜至N位置時，用力使杠桿在水平位置處于平衡，彈簧測力計的示數(shù)將會變大，這是因為動力臂變小了。（4）實驗中測得的數(shù)據(jù)如表所示測量序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm①120210②2151.520③35115有的同學按現(xiàn)有方案得出如下結(jié)論“動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離?！边@個結(jié)論與杠桿平衡條件不符，原因是實驗過程中B。A．沒有改變力的大小B．沒有改變力的方向C．沒有改變力的作用點D．沒有改變平衡螺母的位置從而讓杠桿在水平位置重新平衡?！痉治觥浚?）杠桿處于靜止狀態(tài)和勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)都稱為杠桿平衡。為了使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動；（2）根據(jù)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，可求得彈簧測力計的讀數(shù)；（3）根據(jù)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，阻力和阻力臂不變，動力臂變短，動力變大；（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫動力臂；從支點到阻力作用線的垂直距離叫阻力臂?！窘獯稹拷猓海?）杠桿停在如圖甲所示的位置，左端上翹，要使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，平衡螺母向上翹的左端移動；（2）根據(jù)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，可得3×2N×2L＝F×5L，解得：F＝2.4N。（3）彈簧測力計在M位置時，力臂是紅色的線段；彈簧測力計在N位置時，力臂是綠色的線段。根據(jù)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，阻力和阻力臂都不變，動力臂變短，動力變大，故彈簧測力計示數(shù)變大。（4）“動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離”，是在杠桿在水平位置平衡且動力和阻力的方向都是豎直向下的條件下得出的，也就是實驗過程中沒有改變動力或阻力的方向。故選項A、C、D錯誤，選項B正確。故答案為：（1）左；（2）2.4；（3）大；動力臂變小了；（4）B。15．在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，小華利用杠桿、細線、鉤碼等器材進行探究：（1）在掛鉤碼前，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，從實驗的角度來講，杠桿在這個位置平衡是為了方便讀取力臂。（2）如圖甲所示，在杠桿左側(cè)的A點掛上兩個鉤碼，為了使杠桿保持平衡，在杠桿的右側(cè)掛鉤碼時，是先確定細線位置再掛鉤碼還是先掛鉤碼再確定細線的位置？先掛鉤碼再確定細線位置。理由是可以使力臂連續(xù)改變，便于調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。（3）杠桿在如圖甲所示的位置平衡。小華多次在左右兩側(cè)各加掛等量鉤碼，并保持細線位置不變，發(fā)現(xiàn)杠桿每次都能平衡。通過記錄上述實驗數(shù)據(jù)，得出杠桿的平衡條件是：“只有支點左右兩側(cè)的力臂相等和力的大小也相等時，杠桿才能平衡”。同組的小強同學分析這一過程，指出小華得出的結(jié)論不可信!理由是沒有在力臂不相等或作用力不相等的情況下進行多次試驗。（4）小強幫小華改進實驗方法后，正確得出了杠桿的平衡條件。接著他們想測量一把均勻木尺的質(zhì)量，器材有：木尺、支座、帶細線的質(zhì)量為M的鉤碼。請你根據(jù)圖示完成下列實驗。①如圖乙示，將木尺平放在支座上，左右移動木尺，使木尺在水平位置平衡，記下使木尺平衡的這個支點位置，這個位置就是木尺的重心，記為O。②如圖丙示，將質(zhì)量為M的鉤碼掛在木尺左邊某一位置，移動木尺，直到木尺能夠在支座上重新保持水平平衡，記錄鉤碼懸掛點到支座的距離L1和O點到支座的距離L2；③根據(jù)杠桿平衡的條件，可以計算出木尺的質(zhì)量m＝。【分析】（1）掛鉤碼前，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，作用力的方向與杠桿垂直，則作用力的力臂在杠桿上，便于讀取力臂的大??；（2）如甲圖所示，在左端A點掛鉤碼，為使杠桿平衡并能連續(xù)改變力臂大小，使杠桿再次平衡，則應(yīng)先掛鉤碼再移動作用線的位置確定細線位置；（3）為得出普遍的實驗結(jié)論，應(yīng)改變作用力的大小或改變力臂的大小，進行多次實驗；（4）①如圖乙所示，木尺在支座上水平平衡，則支點的位置即為木尺的重心；③根據(jù)杠桿平衡條件，計算木尺的質(zhì)量?！窘獯稹拷猓海?）掛鉤碼前，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，即作用力的方向與杠桿垂直，則作用力的力臂在杠桿上，杠桿在這個位置平衡是為了方便讀取力臂；（2）如圖甲所示，在杠桿A點掛兩個鉤碼，為使杠桿平衡，在右端掛鉤碼時，為使連續(xù)改變力臂的大小，可先掛鉤碼再確定細線的位置；（3）小華的實驗結(jié)論不可信。其理由是小華在力臂或作用力相等的情況下實驗，實驗結(jié)論不具有普遍性，應(yīng)在力臂不等或作用力不相等的情況下進行實驗；（4）①木尺在支座上水平位置平衡，則使木尺平衡的支座的位置即為木尺的重心；③根據(jù)杠桿平衡條件有：MgL1＝mgL2，則木尺的質(zhì)量m＝。故答案為：（1）力臂；（2）先掛鉤再確定細線位置；可以使力臂連續(xù)改變，便于調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；（3）沒有在力臂不相等或作用力不相等的情況下進行多次實驗；（4）①重心；③。16．在“探究杠桿平衡條件的實驗”中：（1）用圖甲所示的裝置進行實驗。實驗前，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，則應(yīng)將左端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)。實驗時，在A點掛4個鉤碼（每個鉤碼重0.5N），要使杠桿在水平位置平衡，在B點豎直向下拉的彈簧測力計示數(shù)F1為3N。若彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動某一角度，杠桿仍保持水平平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)為F2，則兩者的大小關(guān)系為：F1小于F2；（2）為幫助學生理解力臂，物理老師制作了圖乙所示的“杠桿力臂演示儀”（杠桿自身重力和摩擦不計，固定裝置未畫出），杠桿在水平位置平衡，松開螺母保持OA不動，使OB向下折一個角度后，再擰緊螺母形成一根可繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿AOB'（B'點對應(yīng)B點），保持G1位置不變，要使杠桿在圖丙位置保持平衡，則G2應(yīng)該移動到位置C（選填字母）；A．B'點處B．①點處C．②點處D．③點處（3）學以致用：小明家有個木衣架，他把書包掛在衣架A處，已知木衣架重30N，衣架受到重力的作用線經(jīng)過圓底盤的圓心，圓底盤直徑30cm，其他數(shù)據(jù)如圖，為防止木衣架倒下，書包最多重45N?！痉治觥浚?）實驗前杠桿，左端向下沉，說明這一側(cè)的力與力臂的乘積較大，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母；在A點掛4個鉤碼，得出鉤碼的總重力，若每個小格長L，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可得彈簧測力計的示數(shù)；彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動某一角度，阻力和阻力臂不變，拉力的力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿在水平位置平衡時，拉力的變化情況；（2）保持G1位置不變，即左邊的力和力臂不變，G2不變，要使杠桿在圖丙位置保持平衡，應(yīng)該使右邊的力臂不變；原來G?的力臂為OB，所以G2應(yīng)該移動到②點處；（3）衣架在即將倒下時，底盤右側(cè)與地面的接觸點為支點，阻力臂為底盤半徑，得出L2′和動力臂L′1，根據(jù)杠桿平衡條件可得動力大小，進而得出答案?！窘獯稹拷猓海?）實驗前杠桿，左端向下沉，說明這一側(cè)的力與力臂的乘積較大，故應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母，直到杠桿在水平位置平衡。在A點掛4個鉤碼，則鉤碼的總重力G總＝4×0.5N＝2N，若每個小格長L，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可得，彈簧測力計的示數(shù)F1＝＝＝3N；彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動某一角度，阻力和阻力臂不變，拉力的力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件可知，杠桿在水平位置平衡時，拉力變大，所以F1＜F2；（2）保持G1位置不變，即左邊的力和力臂不變，G2不變，要使杠桿在圖丙位置保持平衡，應(yīng)該使右邊的力臂不變；原來G?的力臂為OB，所以G2應(yīng)該移動到②點處，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。（3）衣架在即將倒下時，底盤右側(cè)與地面的接觸點為支點，阻力臂為底盤半徑，則L2′＝＝15cm＝0.15m，動力臂L′1＝L﹣L2＝25cm﹣15cm＝10cm＝0.1m，根據(jù)杠桿平衡條件可得F1′＝＝45N。即書包最多重45N。故答案為：（1）右；3；小于；（2）C；（3）45。17．在探究滑輪組機械效率的實驗中，實驗數(shù)據(jù)表格如下：序號鉤碼重G/N鉤碼升高的高度h/m測力計示數(shù)F/N繩端移動的距離s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率η第1次2①10.3②③66.7%第2次20.210.60.40.666.7%第3次40.11.60.30.40.4883.3%第1次實驗時，先用測力計測出鉤碼的重力G；在如圖，用測力計緩慢豎直拉繩端，提升鉤碼，讀出測力計示數(shù)F，記下鉤碼升高的高度和繩端移動的距離。（1）在圖甲中，畫出滑輪組最省力的繞線方式。（2）表格中的數(shù)據(jù)為：①0.1；②0.3；③0.2。（3）要驗證滑輪組機械效率與重物上升高度無關(guān)，需選哪幾次實驗數(shù)據(jù)作比較？第1次、第2次。（4）根據(jù)第1、3次實驗數(shù)據(jù)，寫出提高滑輪組機械效率的方法：增加提升物體的重力?！痉治觥浚?）承擔物重的繩子段數(shù)越多越省力；（2）根據(jù)連接動滑輪繩子的段數(shù)和繩子自由端移動的距離，根據(jù)s＝nh求出鉤碼上升的高度；根據(jù)W＝Fs求總功，根據(jù)W＝Gh求出有用功；（3）驗證滑輪組機械效率與重物上升高度是否有關(guān)時，應(yīng)采用控制變量法；（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，利用控制變量法分析?！窘獯稹拷猓海?）要使滑輪組最省力，需要承擔物重的繩子段數(shù)最多，所以要從動滑輪繞起如圖所示：；（2）根據(jù)甲中的繞線方式可知，有3段繩子拉著動滑輪，則鉤碼上升的高度為：h＝＝＝0.1m；則有用功為：W有用＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J；總功為：W總＝Fs＝1N×0.3m＝0.3J；（3）要驗證滑輪組機械效率與重物上升高度是否有關(guān)時，需要控制滑輪組的繞法相同、物體的重力相同，上升的高度不同，需選第1次、第2次實驗數(shù)據(jù)作比較；（4）根據(jù)第1、3次實驗數(shù)據(jù)可知，鉤碼上升的高度相同，鉤碼的重力不同，鉤碼重力越高，機械效率越大，故增加提升物體的重力可以提高機械效率。故答案為：（1）見解析；（2）0.1；0.3；0.2；（3）第1次、第2次；（4）增加提升物體的重力。18．在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小明用同一滑輪組進行了三次實驗（如圖所示），實驗數(shù)據(jù)記錄如表：次數(shù)鉤碼重/N鉤碼上升距離/cm彈簧測力計示數(shù)/N彈簧測力計上升距離/cm機械效率/%12100.83083.324101.530★36102.23090.9（1）實驗中要豎直向上緩慢勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼升高。（2）表格中★處數(shù)據(jù)應(yīng)為88.9（結(jié)果保留一位小數(shù)）。（3）分析以上實驗數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：同一滑輪組的機械效率與物重有關(guān)。（4）根據(jù)實驗結(jié)論推測，使用該滑輪組將重8N的物體勻速提升10cm，此時滑輪組的機械效率可能C。A.71.6%B.82.4%C.92.1%D.100%（5）另一實驗小組改變動滑輪的重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖丁的圖象。分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組機械效率越低（高/低）；分析圖象中的A點可知，此時被提升物體所受的重力A。A.一定大于12NB.等于12NC.一定小于12N【分析】（1）測滑輪組的機械效率，需要勻速拉動繩子，因為整個裝置處于平衡狀態(tài)測力計的示數(shù)等于拉力；（2）利用滑輪組的機械效率η＝%來計算；（3）研究同一滑輪組提升重物時，滑輪組機械效率與提升物體的重力的關(guān)系時，要控制其它因素相同，只改變提升物體的重力；（4）依據(jù)同一滑輪組，物重越大機械效率越高判斷；（5）依據(jù)滑輪組機械效率與動滑輪重有關(guān)進行分析；忽略繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η＝＝＝；即可求出被提升物體所受的重力?！窘獯稹浚?）測滑輪組的機械效率，需要勻速拉動繩子，并且要在拉動中讀彈簧測力計的示數(shù)此時整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力大小等于測力計示數(shù)；（2）滑輪組的機械效率η＝%＝×100%＝88.9%；（3）分析表格數(shù)據(jù)可知，三次實驗機械效率不同是由于物重不同造成的；（4）同一滑輪組，物重越大機械效率越高，故物重8N時機械效率大于物重6N時的機械效率90.9%；而任何機械的效率不可能達到100%；故選C；（5）由圖丁可知，物重一定時，動滑輪越重機械效率越低；根據(jù)圖丁可知，當動滑輪重為4N時，滑輪組的機械效率為75%；若忽略繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝＝；即：75%＝所以，被提升物體所受的重力：G＝12N；但由于繩重和摩擦力使得額外功變大，根據(jù)η＝＝知，在機械效率不變時，額外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物體的重力會大于12N，故A正確。故答案為：（1）勻速；（2）88.9；（3）物重；（4）C；（5）低；A。19．某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實驗裝置如圖所示。實驗序號鉤碼重量G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5①0.4②80%（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計，小組同學發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，你認為他的想法不正確（選填“正確”或“不正確”）。（2）用丁圖裝置進行實驗，得出表中第4次實驗數(shù)據(jù)，請將表中的兩個數(shù)據(jù)填寫完整。（3）通過比較1、2（填實驗序號）兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)無關(guān)。（4）通過比較2、3（填實驗序號）兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高。（5）完成以上實驗后，另一小組同學使用甲、乙兩個裝置（動滑輪自重一樣）分別提升重力為G1和G2的兩個物體，升高相同的高度。繩自由端施加豎直方向的拉力分別為F1和F2且F1＝F2，拉力所做的功分別為W甲、W乙，兩裝置的機械效率分別為η甲和η乙，若不計繩重與摩擦，則W甲＜W乙，η甲＜η乙。（以上兩空均選填：“＞”、“＜”或“＝”）【分析】（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速向上拉動彈簧測力計，使鉤碼上升，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測力計示數(shù)等于拉力大??；若靜止讀數(shù)，測力計沒有測量出機械之間的摩擦，測量的拉力偏??；（2）根據(jù)s＝nh求出繩子自由端移動的距離；根據(jù)η＝×100%＝×100%求出第4次實驗的機械效率；（3）研究滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系，要控制提升物體的重力相同和使用同一滑輪組，而繩子段數(shù)不同；（4）研究滑輪組的機械效率與物重的關(guān)系，要控制其它因素相同，只改變物重大小，據(jù)此分析。（5）由圖可知甲、乙兩滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s＝nh比較兩物體提升相同高度時滑輪組繩端移動的距離關(guān)系，根據(jù)W＝Fs可知F1、F2大小相等時拉力做功的關(guān)系；根據(jù)F＝（G+G動）可知F1、F2大小相等時G甲和G乙的關(guān)系，根據(jù)η＝×100%＝×100%＝×100%，比較甲、乙兩滑輪組的機械效率是否相等?！窘獯稹拷猓海?）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使物體勻速升高，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測力計示數(shù)才等于拉力大??；小組同學發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，他的想法不正確，因為他沒有考慮到繩子與輪之間的摩擦對測力計示數(shù)的影響，從而影響滑輪組的機械效率；（2）由圖丁知，繩子的有效段數(shù)n＝4，在第4次實驗中，繩端移動的距離：s＝4h＝4×0.1m＝0.4m；第4次實驗測得的機械效率為：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；（3）根據(jù)繩子自由端移動的距離與物體升高的高度的關(guān)系：s＝nh，在實驗1、2、3、4中，繩子的有效段數(shù)分別為2、3、3、