25. 新素养 科学探究 (10分)在探究杠杆平衡条件的实验中:


(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(选填“左”或“右”)移动。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格,图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据:①为____,②为____。
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:____。
(4)小组同学对实验过程交流、讨论后,认为三组数据动力和阻力的方向都是竖直方向,为了使结论更具普遍性,可采取的方法是____。
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲所示。为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(选填“左”或“右”)移动。
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格,图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据:①为____,②为____。
(3)分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:____。
(4)小组同学对实验过程交流、讨论后,认为三组数据动力和阻力的方向都是竖直方向,为了使结论更具普遍性,可采取的方法是____。
答案:
(1)右 (2)1 0.15 (3)$F_1l_1 = F_2l_2$ (4)改用弹簧测力计斜拉杠杆
26. (10分)(2025·江苏泰州期末)在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中,小明用同一动滑轮进行了3次实验,实验装置如图所示,实验数据如表所示。


(1)实验时,小明应竖直向上____拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验时,弹簧测力计的示数如图所示,此时绳端受到的拉力为____N,提升重物所做的有用功为____J,动滑轮的机械效率为____%。
(3)分析表中数据可知:用同一动滑轮匀速提升重物,在物重增加时,拉力所做的额外功占总功的比值将____;第4次实验中,减小物体提升的高度,动滑轮的机械效率____。(均选填“减小”“不变”或“增大”)
(4)另一位同学也用该装置提升重4N的钩码,测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%,与表中小明算得的83.3%有较大差别,造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中____。
A. 提升的高度比小明实验时的大得多
B. 弹簧测力计静止时读出拉力大小
C. 拉着弹簧测力计向上加速运动
D. 拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致
(1)实验时,小明应竖直向上____拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验时,弹簧测力计的示数如图所示,此时绳端受到的拉力为____N,提升重物所做的有用功为____J,动滑轮的机械效率为____%。
(3)分析表中数据可知:用同一动滑轮匀速提升重物,在物重增加时,拉力所做的额外功占总功的比值将____;第4次实验中,减小物体提升的高度,动滑轮的机械效率____。(均选填“减小”“不变”或“增大”)
(4)另一位同学也用该装置提升重4N的钩码,测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%,与表中小明算得的83.3%有较大差别,造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中____。
A. 提升的高度比小明实验时的大得多
B. 弹簧测力计静止时读出拉力大小
C. 拉着弹簧测力计向上加速运动
D. 拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致
答案:
(1)匀速 (2)1.3 0.6 76.9 (3)减小 不变 (4)B 解析:(1)实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,装置处于平衡状态,拉力等于弹簧测力计的示数。(2)由图可知,弹簧测力计的示数为1.3N,即第2次实验时绳端受到的拉力为1.3N;由表可知,第2次实验时提升重物所做的有用功$W_{有用} = Gh = 2N×0.3m = 0.6J$;拉力做的总功$W_{总} = Fs = 1.3N×0.6m = 0.78J$,则动滑轮的机械效率$η = \frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\% = \frac{0.6J}{0.78J}×100\% ≈ 76.9\%$。(3)分析表中(2)中结果和计算结果可知:用同一动滑轮匀速提升重物,物重增加时,动滑轮的机械效率提高,可知所做的额外功占总功的比值将减小。由机械效率$η = \frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\% = \frac{Gh}{Fs}×100\% = \frac{G}{2F}×100\%$可知,动滑轮的机械效率与物体被提升的高度无关,则第4次实验中,减小物体提升的高度,动滑轮的机械效率不变。(4)由机械效率$η = \frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\% = \frac{Gh}{Fs}×100\% = \frac{G}{2F}×100\%$可知,动滑轮的机械效率与物体被提升的高度无关,故A错误;用动滑轮提升重物时,要克服滑轮的轮与轴之间的摩擦,而弹簧测力计静止时,不受这部分摩擦力的影响,测力计读出的拉力偏小,计算出的总功偏小,有用功不变,则机械效率偏大,故B正确;拉着弹簧测力计向上加速运动和未沿竖直方向拉动弹簧测力计时,测出的拉力都会偏大,计算出的总功偏大,有用功不变,则动滑轮的机械效率偏小,故C、D错误。
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