2.9 探究杠桿平衡條件、測量機械效率1（2019宿遷）以下為“探究杠桿平衡條件”實驗：O甲O乙B丙AOACB30（1）如圖甲，把杠桿放在支架上并置于水平桌面，靜止時發現杠桿左低右高，為了使杠桿在水平位置平衡，應將右端的平衡螺母向______調節。（2）如圖乙，在已經調節好的杠桿左A處掛4個鉤碼，要使杠桿仍在水平位置平衡，應在杠桿右邊離支點4格的B處掛______個相同的砝碼。（3）如圖丙，在杠桿左邊離支點4格的C處，用彈簧測力計與水平方向成30角斜向上拉，也可使杠桿在水平位置平衡，則彈簧測力計示數為______N（每個鉤碼重0.5N）。【答案】右 2 2【解析】（1）把杠桿放在支架上并置于水平桌面后，發現杠桿左低右高，為了使杠桿在水平位置平衡，應將右端平衡螺母向右調節；（2）設杠桿的一個小格為L，一個鉤碼的重為G，乙圖，設在B處懸掛鉤碼的個數為n，由杠桿平衡條件得：4G2L=nG4L，解得：n=2，即應在杠桿右邊B處掛2個鉤碼；（3）當彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30角）杠桿，此時動力臂等于OC=4L=2L；根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可得，測力計的示數：F1=2N。2（2019德陽）如圖所示是探究杠桿平衡條件的幾個實驗情景：（1）掛鉤碼前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時杠桿________（選填“達到”或“沒有達到”）平衡狀態，接下來調節杠桿兩端的螺母，使杠桿處于________。（2）如圖乙所示，A點掛有2個質量均為50g的鉤碼、為了讓杠桿在水平位置平衡，應在B點掛________個質量均為50g的鉤碼。（3）如圖丙所示，現給你一個量程為02N的彈簧測力計，若干個50g的鉤碼，鉤碼掛在C點處，現使用彈簧測力計和鉤碼使杠桿在水平位置平衡，則在C點處所掛鉤碼的最多個數為________個。【答案】達到 水平位置平衡 3 6【解析】（1）杠桿保持靜止，此時杠桿處于靜止狀態，達到平衡； 由圖中，杠桿的右端較高，平衡螺母應向右端移動使杠桿在水平位置平衡； （2）設杠桿的一個小格為L，一個鉤碼重為G，因為，F1l1=F2l2， 所以，2G3L=nG2L，所以，n=3，所以在B處掛3個鉤碼。 （3）為使拉力最小，動力臂要最長，拉力F的方向應該垂直杠桿向上，即豎直向上，動力臂為最長，F作用點在最左端， 根據杠桿的平衡條件，在C點處所掛鉤碼的最多個數： nG4L=F6L，nmg4L=F6L， 代入數據：n0.05kg10N/kg4L=2N6L， 解得，n=6。 3（2019安順）小軍同學為了探究“使用動滑輪的省力情況及滑輪組的機械效率”，使用了如圖所示的實驗裝置。實驗前，小軍用輕質彈簧測力計測得動滑輪的重力為1.0N，每個鉤碼的重力為0.5N，實驗過程中，小軍多次改變動滑輪所掛鉤碼的數量，分別記下了每次所掛鉤碼的重力及對應的輕質彈簧測力計示數（見下表）序號12345678動滑輪重G0/N1.01.01.31.01.01.01.01.0所掛鉤碼的重力G/N0.51.01.52.02.53.03.54.0彈簧測力計示數F/N0.81.21.31.61.82.22.32.7（1）分析實驗數據可以得到：在動滑輪的重力大于或等于物體的重力的條件下，使用該滑輪組 （選填“省力”或“不省力”）（2）在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，彈簧測力計的示數F與被提升鉤碼重力G以及動滑輪重力G0的關系為 （3）小軍同學又研究了滑輪組水平拉動物體的情況，用另一組滑輪組將重為50N的物塊從位置A勻速直線拉到位置B，請在圖中畫出最省力的繞線方法：物塊移動的距離為 cm；若此時繩自由端所用拉力為10N，物塊受到的摩擦力為18N，該滑輪組的機械效率為 。【答案】（1）不省力；（2）F；（3）如圖所示；3.10；60%【解析】（1）分析表中序號為1、2的兩組數據可以得到：在動滑輪的重力大于或等于物體的重力的條件下，測力計示數大于所掛鉤碼的重力G，故此時使用該滑輪組不省力；（2）由圖1可知n2，在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，彈簧測力計的示數F與被提升鉤碼重力G以及動滑輪重力G0的關系為：F；（3）用另一組滑輪組將重為50N的物塊從位置A勻速直線拉到位置B，當繩子的有效段數最多為3時，最省力，如下圖所示：由圖知，物塊移動的距離為44.10cm41.00cm3.10cm；若此時繩自由端所用拉力為10N，物塊受到的摩擦力為18N，該滑輪組的機械效率為：100%60%。4（2019綏化）如圖是智慧小組“測滑輪組的機械效率”的實驗裝置。測得的實驗數據如表。（1）實驗過程中，應豎直向上 拉動彈簧測力計。（2）第三次實驗中滑輪組的機械效率是 。（3）分析表中實驗數據可知，同一滑輪組，物重 ，滑輪組的機械效率越高。（4）若在第三次實驗中，物體上升的速度為0.1m/s，則拉力F的功率為 W（5）創新小組也利用重為1N、2N、4N的物體進行了三次實驗，每次測得的機械效率均大于智慧小組的測量值，則創新小組測量值偏大的原因可能是 。（填字母）A測拉力時，彈簧測力計未調零，指針指在零刻度線下方B彈簧測力計每次拉動物體時均加速上升C所使用的動滑輪的重力小于智慧小組【答案】（1）勻速緩慢；（2）74.1%；（3）越大；（4）0.54；（5）C【解析】（1）實驗過程中，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，系統處于平衡狀態，拉力等于測力計示數；（2）第三次實驗中滑輪組的機械效率是：74.1%；（3）縱向分析表中實驗數據可知，同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率越高；（4）若在第三次實驗中，F1.8N，物體上升的速度為0.1m/s，則繩子自由端的速度：v30.1m/s0.3m/s，則拉力F的功率為：PFv1.8N0.3m/s0.54W；（5）A、測拉力時，彈簧測力計未調零，指針指在零刻度線下方，拉力測量大了，機械效率變小，不符合題意；B、彈簧測力計每次拉動鉤碼時均加速上升，拉力變大，機械效率變小，不符合題意；C、使用的動滑輪的重力小于智慧小組，克服動滑輪做的功減小，額外功減小，機械效率變大，符合題意，故選C。5(2019淄博)在日常生活和工農業生產中，提高機械效率有著重要的意義。提高機械效率，要從研究影響機械效率的因素出發，尋求辦法。（1）為了探究影響機械效率的因素，小明選取了大小相同的滑輪，利用圖甲和圖乙裝置進行實驗，并把數據整理記錄在下表中。實驗次數滑輪材質鉤碼重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率1鋁10.10.10.60.30.1856%2鋁20.10.21.00.30.367%3鋁20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%比較1和2兩次實驗發現：在所用滑輪組一定時，提升的鉤碼 ，機械效率越高。比較3和4兩次實驗發現：滑輪組的機械效率還與 有關。比較 兩次實驗發現：在所用滑輪組一定時，機械效率與提升鉤碼的高度無關。第5次實驗室利用了圖的裝置完成的，判斷依據是 。利用圖甲的裝置，把重4N的物體用2.5N的拉力迅速拉起，滑輪組的機械效率為。可見如果沒有刻度尺，只有測力計，也可以測量出滑輪組的機械效率。（2）小明利用圖丙裝置實驗發現：斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和摩擦有關，與物重無關。保持斜面傾斜程度不變，可以采用 的方法減小摩擦，從而提高斜面的機械效率。（3）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功：進一步推理得出：假設沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械都 。下列物理規律的得出運用了這種研究方法的是。A、焦耳定律B、牛頓第一定律C、阿基米德原理D、歐姆定律【答案】（1）重力越大；動滑輪的重力；2、3；1、繩子的效段數為1；80%；（2）減小接觸面粗糙程度；（3）不省功；B【解析】（1）比較1和2兩次實驗找出相同的量和不同的量，分析得出機械效率與變化量的關系；根據GmgVg，比較3和4兩次實驗找出相同的量和不同的量，分析得出機械效率與變化量的關系；比較 2、3兩次實驗找出相同的量和不同的量，分析得出機械效率與變化量的關系；根據n確定繩子的效段數分析；根據求出滑輪組的機械效率；（2）通過減小接觸面粗糙程度的方法可減小摩擦；（3）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，在實驗基礎上經過概括、抽象、推理得出規律，這種研究問題的方法就叫科學推理法。（1）比較1和2兩次實驗發現：在所用滑輪組相同，提升物體的重力越大，機械效率越高，即所用滑輪組一定時，提升的鉤碼重力越大，機械效率越高；比較3和4兩次實驗知，提升物體的重力相同，兩滑輪的材質不同，而體積相同，根據GmgVg，兩滑輪的重力不同，發現：滑輪組的機械效率還與動滑輪的重力有關；比較 2、3兩次實驗發現：在所用滑輪組一定時，機械效率與提升鉤碼的高度無關。第5次實驗室利用了圖乙的裝置完成的，判斷依據是n1，繩子的效段數為1；利用圖甲的裝置，把重4N的物體用2.5N的拉力迅速拉起，滑輪組的機械效率為：100%80%；可見如果沒有刻度尺，只有測力計，也可以測量出滑輪組的機械效率。（2）小明利用圖丙裝置實驗發現：斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和摩擦有關，與物重無關。保持斜面傾斜程度不變，可以采用 減小接觸面粗糙程度的方法減小摩擦，從而提高斜面的機械效率。（3）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）：ACD、焦耳定律、阿基米德原理、歐姆定律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，是在實驗的基礎下推理得出的，故選B。6. (2019聊城)下面是小聰利用刻度均勻的勻質杠桿進行探究“杠桿平衡條件”的實驗。（1）實驗前為方便測量力臂，應將杠桿調節到______位置平衡，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿左端下沉，這時應將平衡螺母向______（選“左”或“右”）端調節。（2）調節平衡后，在杠桿B點處掛6個鉤碼，如圖甲所示，則在A點處應掛______個同樣的鉤碼，杠桿仍然在水平位置平衡。（3）圖乙是小聰利用彈簧測力計做的某次實驗情景，已知杠桿每格長5cm，鉤碼每個重0.5N，請將彈簧測力計的示數填入下表。實驗序號動力F1/N動力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m1______0.153.00.10上述實驗數據不符合杠桿平衡條件，出現問題的原因是______。【答案】水平 右 4 3.8 彈簧測力計沒有豎直向下拉【解析】（1）實驗前為方便測量力臂，應將杠桿調節到水平位置平衡，將杠桿的中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿左端下沉，右端偏高，這時應將平衡螺母向右端調節。 （2）如圖甲所示，在杠桿B點處掛6個鉤碼，設在則在A點處應掛n個同樣的鉤碼，杠桿仍然在水平位置平衡； 設每個鉤碼重為G，每個小格為L，根據杠桿的平衡條件F動l動=F阻l阻： 6G2L=nG3L，故n=4， 即在A點處應掛4個同樣的鉤碼，杠桿仍然在水平位置平衡。 （3）彈簧測力計每一個大格代表1N，每一個小格代表0.2N，示數為3.8N。 彈簧測力計沒有豎直向下拉，當彈簧測力計傾斜拉杠桿時，力臂變小，小于動力點到支點的距離，動力臂變小。 故答案為：（1）水平；右；（2）4；（3）3.8；彈簧測力計沒有豎直向下拉。（1）在調平杠桿平衡時，杠桿的哪端高，平衡螺母要向哪端移動； （2）根據杠桿的平衡條件求解；（3）彈簧測力計讀數時，先觀察量程，然后根據指針所在位置進行讀數。當彈簧測力計豎直動力臂等于動力點到支點的距離，當彈簧測力計傾斜拉杠桿時，力臂變小，小于動力點到支點的距離。實驗室中的杠桿上都標有刻度值，只有杠桿在水平位置平衡時，力臂的長度才可以直接通過讀刻度值得出。當力傾斜作用在杠桿上，力臂變小，這是經常考查的內容。7(2019巴彥淖爾)如圖是“利用杠桿測量石塊密度”的實驗。（水1.0103kg/m3）（1）在實驗前，杠桿靜止在圖甲所示的位置，此時杠桿處于 （選填“平衡”或“不平衡”）狀態；要使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向 調節，這樣做的目的是 ，并消除杠桿自重對實驗的影響。（2）在溢水杯中裝滿水，如圖乙所示，將石塊緩慢浸沒在水中，讓溢出的水流入小桶A中，此時小桶A中水的體積 石塊的體積。（3）將石塊從溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶B中，將裝有水和石塊的A、B兩個小桶分別掛在調好的杠桿兩端，移動小桶在杠桿上的位置，直到杠桿在水平位置回復平衡，如圖丙所示。此時小桶A、B的懸掛點距支點O分別為13cm和5cm，若不考慮小桶重力，則石塊密度的測量值為 kg/m3；若考慮小桶重力，石塊的實際密度將比上述測量值 。【答案】（1）平衡；右；便于從杠桿上測量力臂；（2）等于；（3）2.6103；偏大【解析】（1）杠桿靜止在如圖甲所示位置，杠桿處于靜止狀態，所以此時杠桿處于平衡狀態；調節杠桿在水平位置平衡，目的是便于從杠桿上測量力臂，同時是為了讓杠桿的重心在支點上，可避免杠桿自重的影響；杠桿的右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動；（2）在溢水杯中裝滿水，如圖乙所示，將石塊緩慢浸沒在水中，讓溢出的水流入小桶A中，此時小桶A中水的體積等于石塊的體積；（3）將裝有水和石塊的A、B兩個小桶分別掛在調好的杠桿兩端，移動小桶在杠桿上的位置，直到杠桿在水平位置回復平衡，如圖丙所示。此時小桶A、B的懸掛點距支點O分別為13cm和5cm，若不考慮小桶重力，根據杠桿平衡條件可知，G石L1G水L2，即m石gL1m水gL2，石V石gL1水V水gL2，石V石L1水V水L2，因為倒出的水的體積就是石塊的體積，即V石V水，則石塊的密度石 水1103kg/m32.6103kg/m3；當將石塊從水中拿出時，石片上會沾有水，因為體積沒變，質量偏大。由可知，測量結果偏大。8. (2019黃石)探究小組為探究影響滑輪組的機械效率的因素，實驗裝置如圖所示，數據如下表所示。(1)請把表格中三個未完成的空補充完整。(2)甲同學根據表格數據可以得出鉤碼重力逐漸增大，滑輪組機械效率________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。請你解釋出現這種現象的原因______________。(3)乙同學進一步研究，測出動滑輪的質量為100g，根據表格中的數據得出：總功總是大于有用功與克服動滑輪重力的功之和，即：W總W有+W額，他猜測還有______________因素影響機械效率。(答一種因素即可)(4)丙同學計算出每一組總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差值W=W總W有一W輪，通過比較第1、2和_______組的數據，發現重物的重力越大，差值W_________(選填“越大”、“越小”或“不變”)，請你利用所學知識對此作出解釋__________________。【答案】（1）如上表所示；（2）增大；動滑輪重力不變，隨著鉤碼重力增大，有用功在總功中所占的比例增大，機械效率變大；（3）繩重、各種摩擦；（4）4；越大，所掛鉤碼增多，摩擦力增大，額外功增多。【解析】（1）由表中數據，第3次實驗的有用功：W有Gh2N0.3m0.6J；繩子有效段數為2，根據snh，繩子自由端移動的距離s2h20.3m0.6m，總功：W總Fs1.7N0.6m1.02J；機械效率：59%；次數鉤碼重力（N）提升高度（cm）有用功（J）拉力（N）總功（J）機械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0300.6 1.71.02 59% 42.5401.02.01.6063%（2）縱向比較表中數據，鉤碼重力逐漸增大，滑輪組的機械效率增大；原因：動滑輪重力不變，隨著鉤碼重力增大，有用功在總功中所占的比例增大，機械效率變大。（3）實驗中，額外功為克服動滑輪重力做的功與克服繩重、各種摩擦做的功之和，即繩重、各種摩擦也會影響機械效率；（4）在計算出每一組總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差值WW總W有W輪，即克服繩重和繩子與輪之間的摩擦做的功時，要控制物體提升的高度相同，故應通過比較第1、2和4組的數據；W1W總1W有1W輪0.88J0.4JG輪h0.48JG輪h；W2W總2W有2W輪1.12J0.6JG輪h0.52JG輪h；W3W總3W有3W輪1.60J1.0JG輪h0.6JG輪h；故重物的重力越大，差值W越大，原因是：所掛鉤碼增多，摩擦力增大，額外功增多。9. (2019濟寧)請你設計兩種方案并分別在圖11中標出鉤碼的個數和位置,使杠桿在水平位置平衡。【答案】見解析【解析】設一個鉤碼重力為G，杠桿上一個格為L，杠桿左邊受到的力F14G，其力臂L13L，杠桿左邊力和力臂的乘積：F1L14G3L12GL；為使杠桿平衡，杠桿右邊力和力臂的乘積：F2L212GL；方案一：杠桿右邊受到的力F23G，其力臂L24L，杠桿右邊力和力臂的乘積：F2L23G4L12GL；方案二：杠桿右邊受到的力F24G，其力臂L23L，杠桿右邊力和力臂的乘積：F2L24G3L12GL；如圖所示：方案三：杠桿右邊受到的力F26G，其力臂L22L，杠桿右邊力和力臂的乘積：F2L26G2L12GL。10. (2019煙臺)如圖所法，按頭尾分檢理順筷子是餐館工作人員日常工作之一。工作強度雖不大，但太浪費時間。聰明的小明為工作人員設計了如圖所示的分檢操作步驟，工作效率特別高。這個方案應用到的物理知識有：_________。第一步：把雜亂無章的筷子平放在托盤上第二步：用一只筷子把平放的筷子輕輕往前推動第三部：當部分筷子一端下沉后，收起上翹筷子【答案】力可以改變物體的運動狀態和杠桿的平衡條件【解析】由操作步驟二知，用一只筷子將平放的筷子往前推，這些筷子會跟著一起運動，這是因為力可以改變物體的運動狀態；因為筷子一頭粗一頭細（一頭重一頭輕），由操作步驟三知，粗端在前的筷子會下沉，其細端會翹起，這里應用到了杠桿的平衡條件。11(2019揚州)如圖甲所示是路邊交通指示牌，通過橫桿A、B與立柱相連，細心的小明發現路邊的立柱都是空心圓柱而不是空心方柱。BA甲 乙1m4m（1）小明猜想可能是空心圓柱比空心方柱的抗壓能力強。為此設計了下面的探究活動，如圖乙所示，分別在圓紙管和方紙管上面施加壓力，觀察并記錄紙管的形變情況，如下表所示；壓力/N類型36912圓紙管完好完好完好完好方紙管完好完好輕度癟嚴重癟（2）圖甲中指示牌和立柱的總質量是300kg，長為4m，高為2.5m，AB間距離為1m。（忽略指示牌與立柱之間的距離，g取10Nkg）立柱對橫桿B的作用力的方向是，大小是N。橫桿B對立柱壓力的受力面積為400cm2，則橫桿B對立柱的壓強是Pa。立柱固定在地面上，為了增加立柱的穩定性，最好在立柱底座的（左右）側增加固定螺絲。（3）請你寫出生活中應用本實驗結論的一個實例。【答案】（1）質量；（2）水平向左；6103；1.5105；右；（3）各種管道、筆管等（合理即可）【解析】根據控制變量法，除了壓力不同，其余條件應均相同，則質量應相同；重力豎直向下，則橫桿對立柱作用水平向右，力的作用是相互的，故立柱對橫桿B的作用力水平向左，G=mg=300kg10N/kg=3103N，由F1L1=F2L2得F1m=3103N2m，解得F=6103N，橫桿B對立柱壓強：p= = 1.5105Pa，整體重心偏向左邊，有向左倒的趨勢，則應在右側加固螺絲；生活中各種管道、壁管等應用了該原理。12(2019百色)在探究“杠桿平衡的條件”實驗中，所用的實驗器材有：杠桿（每小格均等長）、鐵架臺、刻度尺、細線和若干個重力1N的鉤碼。（1）為了便于測量力臂要將如圖甲所示杠桿調節在水平位置平衡，應將平衡螺母適當往 （選填“左”或“右”）調；（2）杠桿調節好后，進行了三次實驗，實驗情景如圖乙、丙、丁所示，以兩邊鉤碼的重力分別為動力F1和阻力F2，對應的力臂為L1和L2，由此可得杠桿的平衡條件為： 。實驗中進行多次實驗的目的是 （選填“A”或“B”）；A取平均值減少誤差 B使實驗結論具有普遍性（3）將圖丁所示杠桿兩邊的鉤碼各撤掉1個，則杠桿 （選填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（4）如圖所示，用細繩豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，則拉力F為 N；保持杠桿平衡，將細繩轉到虛線位置時，拉力F大小將 （選填“變大”、“不變”或“變小”）；（5）在生活、生產中經常應用到杠桿的平衡條件，例如用天平測量物體的質量。某次用天平測量物體質量時，如圖所示，則物體的質量為 g。【答案】（1）右 （2）F1 L1= F2 L2（動力動力臂=阻力阻力臂 B （3）左端下沉 （4）1 變大 （5）72【解析】（1）由圖知，右端偏高，為使杠桿在水平位置平衡，需要將平衡螺母向右調節；（2）杠桿調節好后，進行了三次實驗，實驗情景如圖乙、丙、丁所示，以兩邊鉤碼的重力分別為動力F1和阻力F2，對應的力臂為L1和L2，分析上述數據，可得出的杠桿的平衡條件是：F1l1F2l2（或動力動力臂阻力阻力臂）；本題為探究性實驗，實驗中多次實驗，是為了得出普遍性結論，避免偶然性，故選B；（3）如圖丁所示杠桿兩邊的鉤碼各撤掉1個，左端：2G4L8GL，右端：G6L6GL，左端大于右端，故左端下沉；（4）設杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G1N，根據杠桿的平衡條件：F1L1F2L2，2G2LF4L，解得FG1N，保持杠桿平衡，將細繩轉到虛線位置時，拉力F向左傾斜時，此時F的力臂變短，根據杠桿的平衡條件，力變大；（5）在天平的標尺上，1g之間有5個小格，一個小格代表的質量是0.2g，被測物體的質量為50g+20g+2g72g。13(2019錦州)在探究“杠桿的平衡條件”的實驗時（1）首先，調節杠桿上的 ，使杠桿在不掛鉤碼時，處于水平平衡狀態，這樣做是為了在實驗時便于測量 。（2）杠桿調節水平平衡后，在杠桿上的A處掛兩個鉤碼，B處掛三個同樣的鉤碼杠桿再次平衡。若在杠桿兩側的鉤碼下方各增掛一個相同的小金屬球，如圖所示，則杠桿會 （填“向左傾”、“向右傾”或“仍保持水平”）（3）完成上述實驗后，同學們對小金屬球的密度是多少，產生了濃厚的探究興趣。于是他們取來天平和量筒進行了如下操作：把天平放在水平桌面上，將 撥至標尺左端零刻度處，再調節天平平衡。用天平測小金屬球的質量，天平平衡時右盤中的砝碼的克數及游碼的位置如圖乙所示，則小金屬球的質量為 g。用量筒測得小金屬球的體積，如圖丙所示，小金屬球的體積為 cm3。小金屬球的密度是 g/cm3。【答案】（1）平衡螺母；力臂；（2）向左傾；（3）游碼；39；5；7.8【解析】（1）實驗前先要調節杠桿上的平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，使杠桿平衡的目的有兩個：一是避免杠桿重力對杠桿轉動的影響；二是便于測量力臂的長度；（2）設一個鉤碼的重力為G，杠桿一個小格的長度為L，在杠桿上的A處掛兩個鉤碼，B處掛三個同樣的鉤碼杠桿平衡，即2G3L3G2L若在杠桿兩側的鉤碼下方各增掛一個相同的小金屬球，設金屬球的重力為G，左端：（2G+G）3L6GL+3GL，右端：（3G+G）2L6GL+2GL，左端大于右端，故左端下沉；（3）把天平放在水平桌面上，將游碼撥至標尺左端零刻度處，再調節天平平衡；小金屬球的質量為：m20g+10g+5g+4g39g。小金屬球的體積為：V30mL25mL5mL5cm3。小金屬球的密度是：7.8g/cm3。14（2019隨州）物理實驗興趣小組間開展競賽活動，甲組出題乙組用實驗的方法解答。甲組用布簾將一個滑輪組遮蔽（如圖），乙組同學通過測量：滑輪組下方所掛重物重力為G，重物被勻速提升的高度為H，乙組同學施加在滑輪組繞繩的自由端的拉力為F，該自由端移動的距離為h；通過3組實驗（數據見下表）乙組同學探究出“布簾背后的秘密”。假設你是乙組成員請判斷：動滑輪實際被使用的個數是 （選填“一個”或“兩個”）；滑輪組中所有動滑輪（及動滑輪間的連接物）總重力約為 （選填“1N”、“2N”或“3N”）；當提升重物重力為G4.0N時，該滑輪組的機械效率最接近 （選填“80%”、“33%”或“25%”）；乙組同學發現實驗數據不像“理想模型”那樣完美，請你提出一條產生誤差的原因： 。【答案】一個；1；80%；繩與輪之間存在摩擦。【解析】（1）根據n求出繩子的有效段數，據此分析；（2）若不考慮摩擦，F，據此求解；（3）由表中數據知求出第1次實驗的機械效率；因機械效率隨提升物重的減小而變小，當提升重物重力為G4.0N時，該滑輪組的機械效率應略小于第1次的機械效率；（4）從繩與輪之間存在摩擦考慮。解：（1）繩子的有效段數：n3，故動滑輪實際被使用的個數是一個（若是兩個，有效段數為4或5）；（2）若不考慮摩擦，則F，滑輪組中所有動滑輪（及動滑輪間的連接物）總重力約為：G動3FG2N35N1N；即滑輪組中所有動滑輪（及動滑輪間的連接物）總重力約為1N；（3）由表中數據知，第1次實驗的機械效率為：83.1%，因機械效率隨提升物重的減小而變小，當提升重物重力為G4.0N時，該滑輪組的機械效率應略小于83.1%，故最接近80%；（4）乙組同學發現實驗數據不像“理想模型”那樣完美，產生誤差的原因：繩與輪之間存在摩擦。15(2019自貢)小明和小強在測“滑輪組機械效率”的實驗中，一同學組裝好如圖所示實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置。（1）實驗時，小明 豎直向上拉動彈簧測力計，使鉤升高，彈簧測力計讀數為0.5N；同時小強也用刻度尺測出鉤碼被提升的高度為10cm，以上測量結果準確無誤，其他被測物理量和計算數據記錄如表：鉤碼重G/N彈簧測力計提升的高度h/m有用功W有/J總功W總/J機械效率10.20.10.1100%（2）小明和小強通過計算得出該滑輪組機械效率為100%，他們意識到出現了錯誤，請你幫他倆找出錯誤的原因： 。（3）該滑輪組的機械效率實際為 。（4）在實驗中，若將鉤碼的重增加到6N，則該滑輪組的機械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。F【答案】（1）勻速；（2）繩子自由端移動的距離應該是0.3m，不等于0.2m；（3）66.7%；（4）變大【解析】（1）小明在進行實驗時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，此時繩子的拉力等于測力計示數。（2）由圖示滑輪組可知，滑輪組承重繩子的有效股數n3；已知鉤碼上升高度h0.1m，則測力計移動距離：snh30.1m0.3m，由表中實驗數據可知，測力計移動距離為0.2m，測力計移動距離錯誤，從而導致滑輪組效率錯誤。（3）滑輪組的機械效率：100%66.7%。（4）提升的鉤碼重增加到6N，有用功增加，有用功在總功中的比重增大，則該滑輪組的機械效率將變大。16. (2019遂寧)在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，某組同學選擇了如圖所示的兩種滑輪組進行多次實驗，記錄的實驗效據如下表：實驗次數鉤碼重G/N鉤碼上升高度H/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率10.5103021.5100.83062.5%30.5100.54025.0%41.5100.74053.6%（1）根據表中數據可以判斷出第一次實驗所選擇的是______（選填“甲”或“乙”）滑輪組。（2）在第一次實驗中，當______拉動滑輪組時，彈簧測力計示數如圖丙所示，拉力F為______N；該次實驗滑輪組的機械效率是______（計算結果精確到0.1%）。（3）機械效率是機械性能好壞的重要標志結合生產生活實際，分析實驗數據可知，下列提高機械效率的措施不可行的是______（選填符號）。A增加所提物重 B減輕機械自重 C機械加潤滑油 D增加重物上升高度【答案】甲 豎直向上勻速 0.4 41.7% D【解析】（1）由表中第一次實驗數據可知，鉤碼上升的高度h=10cm，繩端移動的距離s=30cm，由s=nh可得，繩子的有效股數n= = =3，由圖可知，甲滑輪組繩子的有效股數為3，乙滑輪組繩子的有效股數為4，所以，第一次實驗所選擇的是甲滑輪組；（2）實驗時要豎直向上勻速拉動彈簧測力計的，這樣示數才會穩定，所讀出的數值才等于拉力的大小；由圖丙可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，拉力F=0.4N，該次實驗滑輪組的機械效率100%=100%41.7%；（3）A由1、2或3、4兩組數據可知，用相同的裝置提升物體的重力越大，滑輪組的機械效率越大，故A可行；B由1、3或2、4兩組數據可知，用不同的狀態提升相同的物體上升相同的高度時，機械自重越小，滑輪組機械效率越大，故B可行；C機械加潤滑油，提升重物時減小了額外功，根據=100%=100%可知，滑輪組的機械效率越大，故C可行；D由100%可知，滑輪組機械效率與物體提升的高度無關，故D不可行。故選：D。故答案為：（1）甲；（2）豎直向上勻速；0.4；41.7%；（3）D。（1）根據表中第一次實驗數據可知鉤碼上升的高度和繩端移動的距離，根據s=nh求出繩子的有效股數，然后與甲乙裝置繩子的有效股數相比較得出答案；（2）實驗中要勻速拉動彈簧測力計，這樣示數才與拉力相同，并有利于準確讀數；根據彈簧測力計的分度值讀出拉力的大小，利用100%求出該次實驗滑輪組的機械效率；（3）分析表格數據得出影響滑輪組的因素和利用=100%=100%、100%得出提高滑輪組機械效率的方法。本題考查了滑輪組機械效率的測量實驗，涉及到實驗的注意事項、彈簧測力計的讀數、機械效率的計算等，分析數據得出有用的信息是關鍵。17(2019眉山)為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系，探究小組的同學利用木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊等器材設計了如圖所示的實驗裝置。實驗測得的數據如下表：請你根據表中的數據解答下列問題：（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做______運動，該過程中木塊的機械能______（選填“變大”、“不變”或“變小”）。（2）第2次實驗中，斜面的機械效率為______，斜面對木塊的摩擦力為______N。（3）斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系是：______。（4）試列舉出生活中利用斜面的一個實例：______。【答案】勻速直線 變大 50% 0.9 斜面越陡，其機械效率越高 盤山公路【解析】（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，動能不變，因木塊高度變大，重力勢能變大，該過程中木塊的機械能變大；（2）第2次實驗中，斜面的機械效率：= 100%=50%。在第2次實驗中，有用功W有=Gh=3N0.3m=0.9J，總功W總=Fs=1.8N1m=1.8J，額外功：W額=W總W有=1.8J0.9J=0.9J，根據W額=fs可得摩擦力：f= =0.9N；（3）由表中數據可知：斜面越陡，其機械效率越高；（4）生活中利用斜面的實例：盤山公路。故答案為：（1）勻速直線；變大；（2）50%；0.9；（3）斜面越陡，其機械效率越高；（4）盤山公路。（1）實驗用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，測力計示數才恒定；動能大小與物體的質量和速度大小有關，重力勢能大小與物體的質量和舉高的高度有關，據此分析；（2）根據表中數據，由=100%求出第2次實驗中斜面的機械效率；在第2次實驗中，求出額外功，根據W額=fs可得摩擦力：（3）由表中數據得出結論；（4）生活中利用斜面的實例：盤山公路。本題為斜面機械效率的測量實驗，考查了斜面摩擦力的計算、機械效率的計算、影響機械能大小的因素及數據分析能力。18(2019濰坊)李華利用生活中常見物品巧妙地測出一石塊的密度，實驗過程如下：A取一根筷子，用細線將其懸掛，調節懸掛位置，直至筷子水平平衡，懸掛位置記為O點，如圖甲所示；B將礦泉水瓶剪成燒杯形狀，傾斜固定放置，在瓶中裝水至溢水口處，用細線系緊石塊，將石塊緩慢浸入水中，溢出的水全部裝入輕質塑料袋中，如圖乙所示；C取出石塊，擦干水分；將裝水的塑料袋和石塊分別掛于筷子上O點兩側，移動懸掛位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分別測出O點到兩懸掛點的距離l1和l2，如圖丙所示。（1）已知水的密度為水，則石塊密度石=_____（用字母