1、微专题 12-4简单机械实验 知识 解读 一、实验探究：杠杆的平衡条件 1、实验步骤 (1)调平：在挂钩码前，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平 位 置平衡。 (2)力和力臂的测量。 杠杆受到的作用力等于所挂钩码的重力。 力臂：从杠杆上读出支点到所挂钩码位置的距离就是力臂的长度。 (3)分析实验数据：计算力和相应力臂的乘积，比较其大小关系，得出实验结论。 2、要点探究 (1)为什么要调节杠杆在水平位置平衡？ 为了便于直接从杠杆上测出力臂的大小， 同时可以使杠杆的重心落在支点处， 避免杠杆的重 力对平衡产生影响。 (2)实验前，如何调节平衡螺母使其在水平方向平衡？ 按“左偏(低)右调，右偏(低
2、)左调”的原则。 (3)实验时为什么要做多次实验、收集多组数据？ 只根据一组实验数据分析得出的结论具有偶然性， 为了得到普遍性结论， 使结论更具有说服 力，应测量多组数据进行分析总结。 3、失分盲点 (1)该杠杆的动力和阻力是可以任意规定的，力的大小等于钩码的重力。 (2)平衡螺母只能在悬挂钩码前调节杠杆平衡时使用，在悬挂钩码后不可移动平衡螺母。 二、测量滑轮组的机械效率 1、实验原理：。 2、测量方法：用弹簧测力计测出钩码重 G、拉力 F，用刻度尺测出钩码上 升的高度 h、绳端移动的距离 s。 3、实验关键 (1)记位置：实验前，记下钩码和拉力的起始位置。 (2)测物理量：缓慢匀速 拉动弹簧
3、测力计，使钩码升高一定的距离，读出 拉力 F、测出钩码上升高度 h 和拉力移动距离 s，填入记录表格。 (3)计算数据：W有=Gh，W总=Fs。 4、要点探究 (1)实验中，为什么要匀速缓慢拉动弹簧测力计？ 使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力大小。 (2)在提升物体的过程中，能否待弹簧测力计静止时再读出拉力的大小？为什么？ 不能。 静止和匀速拉动时， 其绳子与滑轮间的摩擦力不一样， 所以弹簧测力计的示数不一样， 所以不能在弹簧测力计静止时读数，必须在匀速拉动的过程中读出弹簧测力计的示数。 (3)滑轮组的机械效率与钩码重有什么关系？ 同一个滑轮组，所提升的钩码越重，其机械效率越高。 (4)除物重
4、外，滑轮组的机械效率还与哪些因素有关？ 滑轮组的机械效率还与动滑轮的重、绳重、摩擦等因素有关。 典例 解读 类型一：探究杠杆的平衡条件 例 1、在探究杠杆平衡条件的实验中： (1)如图甲所示，要使杠杆在水平位置平衡，可将杠杆左端的平衡螺母向_调节。 (2)如图乙所示，调节平衡后，左侧挂上钩码，在右侧用弹簧测力计(图中未画出)拉杠杆， 使其在水平位置平衡，为便于测量力臂，应使弹簧测力计拉力的方向_。 (3)操作过程中，当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡，你认为接下来合理 的操作是_ _。(写出一条即可) (4)甲同学测出一组数据后就得出了“动力动力臂=阻力阻力臂”的结论， 乙同学认为
5、他 的做法不合理，理由是_。 【答案】(1)左；(2)竖直向下；(3)测力计拉力的位置向右移，换用量程较大的测力计，减少左侧钩码 的数量、左侧钩码的位置向右移，不使用测力计在右端直接挂钩码等，答出其中一点即可；(4)一组 实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律 【解析】本题考查探究杠杆平衡条件的实验。(1)由图可知，杠杆向右下倾斜，要使杠杆在水平位置平 衡，应将左端的平衡螺母向左调节。(2)为便于测量力臂，应使弹簧测力计拉力的方向竖直向 下，则拉力的力臂等于支点到拉力作用点的距离。(3)当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使 杠杆水平平衡时，合理的操作有多种，如测力计拉力的位置向右移，换用量程
6、较大的测力计， 减少左侧钩码的数量、 左侧钩码的位置向右移， 不使用测力计在右端直接挂钩码等均可达到目 的。(4)一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律，应多次测量，得出多组数据， 以得到具有普遍意义的结论。 类型二：测量滑轮组的机械效率 例 2、在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了 5 次测量，用一个动滑 轮和一个定滑轮测定前 4 组数据， 用二个动滑轮和二个定滑轮测得第 5 组数据， 测得数据如 表： 实验次实验次 数数 动滑轮动滑轮重重 G G 动动/N /N 物重物重 G/NG/N 钩码上升钩码上升 高度高度 h/mh/m 动力动力 F/NF/N 动力作用动力
7、作用 点移动距点移动距 离离 s/ms/m 滑轮组的机械滑轮组的机械 效率效率/%/% 10.510.10.70.347.6 20.510.20.70.647.6 30.520.11.10.360.6 40.540.120.3 5140.10.5 (1)请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法。 (2)实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计。 (3)表格中编号处数据应为_；根据图乙中弹簧测力计可知编号 数据应为_N。 (4)由表中第 1、2 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与_无关。 (5)由表中第 3、4 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和 _有关。 (6)有的同学认为： “机
8、械越省力，它的机械效率越高” 。你认为这句话 是_(选填“正确”或“错误”)的。你是用小明收集的数据中_两组数据对比分 析来判断的。 【答案】(1)(2)匀速;(3)66.71.6;(4)物体上升的高度;(5)物重;(6)错误4、5. 【解析】本题是考查滑轮组机械效率的探究实验。(1)前四组数据中，动力作用点移动的 距离 s 是钩码上升高度 h 的 3 倍，所以物重应该由 3 股绳子承担。应该从动滑 轮的小钩上开始绕线。(2)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，让钩码 匀速上升。(3)根据表中的数据可以计算此时滑轮组的机械效率：= 培优 训练 1、如图所示漫画描绘的是猴子和兔子分萝卜的情景，
9、究竟谁分得的萝卜重，德州市育红中 学的三位同学提出了自己的猜想：甲认为：猴子胜利了；乙认为：兔子胜利了；丙认为：猴 子和兔子谁也没有沾光。到底谁的猜想正确呢？ (1)为此，同学们设计了如图甲所示的实验，根据该实验现象，可以判断猜想正确的同学是 _(选填“甲”“乙”或“丙”)。 (2)根据图甲的实验， 同学们还得出结论： 只要满足“动力动力作用点到支点的距离=阻力 阻力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡。 a.你认为这个结论是_的。(选填“正确”或“错误”) b.如何用图乙的装置来验证你的观点？ 答：_。 2、研究杠杆平衡条件的实验： (1)杠杆的位置如图 a 所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其
10、向_(选填“左”或 “右”)移动，使杠杆在水平位置平衡，实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向， 这样做的好处是_。 (2)某同学通过多次实验操作及数据分析，得出杠杆平衡的条件是：动力动力作用点到支 点的距离=阻力阻力作用点到支点的距离，你认为他的结论_ (选填“可靠”或 “不可靠”)，理由是_。 (3)利用如图 c 所示装置进行实验，每个钩码重 0.5 N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 _N。如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为 了保证杠杆在水平位置平衡，其示数将_(选填“变大”“不变”或“变小”)。 3、小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中组装好如
11、图所示实验装置，他们分别记下 了钩码和弹簧测力计的位置 (1)实验时，小明_竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 10 cm，以上测量结果准确无误，其他被 测物理量和计算数据记录如表： 钩码重G/N弹簧测力计提升的高度s/m有用功W有/J总功W总/J机械 效率 10.20.10.1100% (2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为 100%，它们意识到出现了错误，请你帮他 俩找出错误的原因：_ (3)该滑轮组的机械效率实际为_(精确到 0.1%) (4)在实验中， 若将钩码的重增加到 6 N， 则该滑轮组的机械效率将_
12、(选填“变大”、 “变小”或“不变”) 4、小乐为了探究影响斜面机械效率的因素，准备了三个质量不同的木块、三条长度相同但 粗糙程度不同的长木板、刻度尺等器材。 实验一：探究斜面机械效率与物重的关系 (1)实验还需补充的器材有_。 (2)小乐利用三个质量不同的木块和同一块长木板， 设计图示的实验装置并正确完成了实验， 相关实验数据和计算结果如表所示： 测量次 数 斜面粗糙 程度 物重 G(N) 斜面高 度 h(m) 沿斜面 的拉力 F(N) 斜面 长 L(s) 有用功 W有用 (J) 总功W 总(J) 机械效 率 1较粗糙1.50.10.60.40.150.2462.5% 2较粗糙30.11.2
13、0.40.30.4862.5% 3较粗糙60.12.40.40.60.9662.5% 通过分析数据，可得到的结论是_。 实验二：探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系 请利用上述实验器材，简要写出探究的方案： _ _ _。 5、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提 升不同钩码，分别做了甲、乙、丙 3 组实验，数据记录如表： 次数 钩码重 (N) 动滑轮重 (N) 钩码上升 的距离 (cm) 弹簧测力计 的示数(N) 弹簧测力 计上升的 距离(cm) 机械效率 120.8511566.7% 240.851.715 360.8515 (1)在实验操作中应该使钩
14、码_(选填“快速”或“缓慢”)匀速上升。 (2)进行第 3 次测量时滑轮组的机械效率约_。 (3)实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F， 钩码重记为G， 动滑轮重记为 G，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关 系中正确的是_。 AGh Fs BG F C G GG D1Gh Fs 6、在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义提高机械效率，要从研究 影响机械效率的因素出发，寻求办法 甲乙丙 (1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行 实验，并把数据整理记录在表中 比较 1 和 2 两次实验发
15、现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码_，机械效率越高 比较 3 和 4 两次实验发现：滑轮组的机械效率还与_有关比较 _两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关 第 5 次实验室利用了图_的装置完成的，判断依据是_ 利用图甲的装置，把重 4 N 的物体用 2.5 N 的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为 _可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率 (2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无 关保持斜面倾斜程度不变，可以采用_的方法减小摩擦，从而提高斜面 的机械效率 (3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步
16、推理得出：假设没有额外功，总功 等于有用功； 可见使用任何机械都_ 下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 _ A. 焦耳定律B. 牛顿第一定律C. 阿基米德原理D. 欧姆定律 微专题 12-4简单机械实验 例 1、 【答案】(1)左；(2)竖直向下；(3)测力计拉力的位置向右移，换用量程较大的测力计， 减少左侧钩码的数量、左侧钩码的位置向右移，不使用测力计在右端直接挂钩码等，答出其 中一点即可；(4)一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律 【解析】本题考查探究杠杆平衡条件的实验。(1)由图可知，杠杆向右下倾斜，要使杠杆在 水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向左调节。(2)为便于测量力
17、臂，应使弹簧测力计拉力 的方向竖直向下，则拉力的力臂等于支点到拉力作用点的距离。(3)当弹簧测力计的示数达 到量程仍不能使杠杆水平平衡时，合理的操作有多种，如测力计拉力的位置向右移，换用量 程较大的测力计，减少左侧钩码的数量、左侧钩码的位置向右移，不使用测力计在右端直接 挂钩码等均可达到目的。(4)一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律，应多次 测量，得出多组数据，以得到具有普遍意义的结论。 例 2、 【答案】(1)(2)匀速;(3)66.71.6;(4)物体上升的高度;(5)物重;(6)错误 4、5. 【解析】本题是考查滑轮组机械效率的探究实验。(1)前四组数据中，动力作 用点移动的
18、距离 s 是钩码上升高度 h 的 3 倍， 所以物重应该由 3 股绳子承担。 应该从动滑轮 的小钩上开始绕线。(2)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，让钩码匀速上升。(3) 根据表中的数据可以计算此时滑轮组的机械效率：=100%=100%=66.7%。从 弹簧测力 计上可以读出拉力 F 为 1.6N。(4)第 1、2 次实验中，钩码上升的高度不同，但是 滑轮组的机械效率相等，说明滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。(5)第 3、4 次实验 中，钩码的重力不同，滑轮组的机械效率不同，说明滑轮组的机械效率与物重有关。(6)第 5 次实验中，滑轮组乙的机械效率是=100%=100%=50%。比
19、较第 4、5 两次实 验数据可知： 当物重相等时， 乙滑轮组更省力， 但乙滑轮组的机械效率反而低， 由此证明 “机 械越省力，它的机械效率越高”这句话是错误的。 培优 训练 1、(1)甲(2)a.错误b.用弹簧测力计斜向下拉，比较“动力动力作用点到支点的距离 和阻力阻力作用点到支点的距离”的大小 【解析】本题考查探究杠杆的平衡条件实验。(1)三幅图中左边钩码个数和力臂都不变，但 右边随着钩码个数的减少，力臂在变大。可得重力越大，其力臂越小。即甲同学猜想正确； (2)实验时应将弹簧测力计钩在杠杆右侧的不同位置沿倾斜方向拉， 使杠杆在水平位置平衡， 会发现： “阻力阻力作用点到支点的距离动力动力作
20、用点到支点的距离”， 可判断得 出的结论错误。 2、(1)右便于测量力臂 (2)不可靠杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻力垂直作用在杠杆上，此时动力臂和阻力 臂都在杠杆上， “动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离”成立； 当动力和阻力不垂直作用在杠杆上时，动力臂和阻力臂小于支点和作用点之间的距离， “动 力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离”不成立。 (3)2.25变大 【解析】本题考查杠杆平衡条件的探究实验。(1)杠杆左端下沉，为了使它在水平位置平衡， 应将杠杆两端的平衡螺母向右调节； 实验前先要调节杠杆在水平位置平衡， 这是为了使杠杆 所受的重力通过支点，从
21、而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响；调节好以后，仍要使杠 杆在水平位置平衡，是为了便于测量力臂的长度；(2)杠杆在水平位置平衡，并且动力和阻 力垂直作用在杠杆上， 此时动力臂和阻力臂都在杠杆上， “动力支点到动力作用点的距离= 阻力支点到阻力作用点的距离”成立；当动力和阻力不垂直作用在杠杆上时，动力臂和阻 力臂小于支点和作用点之间的距离，“动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作 用点的距离”不成立；(3)设一格的长度为 L， 杠杆在水平位置平衡，则力 F1的方向应竖 直向上，由 F1L1=F2L2得，F14L=0.5N36L，解得 F1=2.25N；从 c 图中可以看出，弹簧测 力计的
22、作用力最长的力臂为 4L，即杠杆的长度，当力的方向发生改变时，力臂将减小，因 此作用力将变大。 3、 (1)匀速(2)由图示知滑轮组承重绳子的股数n3，所以弹簧测力计提升的高度应该 为snh 30.1 m0.3 m，表中数据错误 (3)66.7% (4)变大 【解析】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于弹 簧测力计示数(2)由图所示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的股数n3；已知钩码上升高度 h0.1 m，则弹簧测力计提升的高度应为snh30.1 m0.3 m，对比表中实验数据弹 簧测力计移动距离为 0.2 m，可知弹簧测力计提升的高度计算错误，从而导致了滑轮组机
23、械 效率计算错误 (3)滑轮组的机械效率：W 有用 W总 100%Gh Fs100% 1 N0.1 m 0.5 N0.3 m100%66.7%.(4)提升 的钩码重增加到 6 N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将 变大 4、 （1）弹簧测力计（2）斜面机械效率与物重无关（3）将木块放在斜面上，用弹簧测力计 拉动木块使其迅速运动， 读出测力计示数F以及此时的斜面高和长度。 然后在斜面上分别铺 上玻璃、毛巾，用同一块木板重复以上实验(合理即可)。 5、 （1）缓慢（2）83.3%（3）A 6、 （1）重力越大动滑轮的重力2、3乙绳子的有效段数为 180%（2）减小 接触面粗糙程度（3）不省功B
