1、網絡課程講義力學實驗串講（簡單機械部分）教 師：愛護環境，從我做起，提倡使用力學實驗串講（簡單機械部分）一、機械效率的公式 Gh GF GnW有 W有FsFnW總W有W額GG動F G物 物G物 G動nP Fv二、以中的實驗探究為基礎進行變式訓練是有效。 第 1 頁 1如圖 1 所示，甲、乙兩個滑輪組勻速提起體積相同的重物 A、B。已知 A 和 B 的密度之比為 1：3，甲滑輪組中動滑輪總重為 G 甲，且 G 甲： GA1：3；乙滑輪組中動滑輪重為 G 乙，且 G 乙：GB1：2。若使用甲、乙滑輪組在相同時間內把物體 A、B 勻速高度為 hA、hB，且 hA2hB。(若不計繩重和摩擦)則甲、乙兩

2、滑輪組的機械效率之比和兩滑輪組的總功率之比分別為：BD 甲： 乙3：4 甲： 乙9：8P 甲：P 乙4：3P 甲：P 乙16：27圖 12如圖 2 甲、乙所示，為了研究分別由“兩定一動和一定兩動組成的滑輪組的機械效率”的情況，請你：（1）在圖乙上面畫出滑輪組的繞線方法（所給滑輪都用上）。（2）若不考慮繩重、軸與輪的摩擦，用兩個滑輪組分別同一重物 G，測得甲圖中的動滑輪重為 G 甲，且 G 甲：G1：4；測得乙圖中的兩個動滑輪總重為 G 乙，且 G 乙：G9：20。通過計算可知：率 甲是乙滑輪組機械效率 乙的倍。甲滑輪組的機械效（3）若甲滑輪組繩子端的拉力 Fl 為 10N，則乙滑輪組繩子端的拉

3、力 F2 為N。圖 2（4）通過對甲、乙兩個滑輪組的研究，你認為影響滑輪組機械效率的主要原因是：（5）若甲滑輪組的物重變為原物重的 2 倍，則甲滑輪組的機械效率可以得到提高的原因是：1.16；8.7；同一重物時，所作的額外功越少，滑輪組的機械效率越高；在額外功一定時，所作的有用功越多，滑輪組的機械效率越高。N3圖 3 甲是測測動滑輪的機械效率的示意圖。他用彈簧00測力計拉動繩子端，將質量為 200g 的鉤碼從 A 位置勻速B11到 B 位置，同時彈簧測力計從圖中的 A位置勻速豎直上升到 B位置，在這個過程簧測力計對繩的拉力為 F，22A彈簧測力計的示數如圖 16 乙所示。請你根據成下列問題：彈

4、簧測力計的示數是N；1.2鉤碼上升的距離是cm；10拉力 F 做的功是J。0.24做的實驗完33B44A55乙甲圖 3 第 2 頁 4.實驗裝置如圖 4 所示，其簧測力計的量程為 05N。另外還有質量均為 100g 的鉤碼六個（圖中未畫出）。要求利用上述實驗裝置和鉤碼設計一個實驗，探究 “使用同一動滑輪物體時，動滑輪機械效率與所的物體重力大小的關系”，請寫出實驗步驟、畫出實驗數據記錄表。：（1）將彈簧測力計調零，按示意圖組裝實驗器材。（1 分）（2）在動滑輪下依次掛 1 個、2 個、3 個、4 個、5 個、6 個鉤碼，用彈簧測力計拉住繩端，依次豎直向上緩慢勻速拉動，使鉤碼每次勻速上移一段距離，

5、分別繩端移動距離 S 和鉤碼移動距離 h，并將每次所掛鉤碼的總質量 m 和彈簧測力計的示數 F 分別分）在表格中。（2（3）利用公式 =W 有/W 總=mgh/FS 計算出六次動滑輪的機械效率 1、2、3、4、5、6，并將數據在表格中。（1 分）實驗數據表：（1 分）探究動滑輪機械效率與所的物體重力大小的關系實驗數據圖 4表圖 55某同學測量滑輪組的機械效率時，先用彈簧測力計測出物重 G，按圖 5 所示組裝好器材，拉動彈簧測力計使物體勻速上升，用刻度尺分別測出物體上升的高度 h 繩端移動的距離 s，在物體時讀出拉力大小 F，最后，根據公式(Gh/Fs)100%算出滑輪組的機械效率。（4 分）

6、以上操作過程中存在一處錯誤，請在錯誤的句子下面畫上橫線，并寫出正確的操作方法：。為了提高滑輪組的機械效率，請提出兩條措施：；。：（1）畫線的文字為“在物體時讀出拉力的大小 F”在勻速拉動物體時讀出拉力的大小 F（1分）(2)減輕動滑輪和繩的自重；（1 分）減小輪和軸間的摩擦；在繩能承受的拉力范圍內，增大物重。（2 分） 第 3 頁 m/kgm g/NF/NS/mh/mW 總/JW 有用/J6一個質量為 70 kg 的工人，用圖 6 所示的裝置（包括滑輪組及裝石板的托板）石板。已知托板重 200N，每塊石板重 100N，滑輪的摩擦和繩重均可忽略不計，當工人在 4s 內勻速10 塊石板升高 2m

7、時，此裝置的機械效率為 80%。那么，該工人站在地面上用此裝置=10N/kg）D石板的過程中，下列有關說法錯誤的是（取 gA該工人10 塊石板升高 2m 做的額外功一定是 500JB該工人在 4s 內10 塊石板升高 2m 的有用功率一定是 500W圖 6C此裝置動滑輪的質量是 5 kgD此裝置的機械效率最高可達到 82.1%（結果保留 1 位小數）7同學利用圖 7 所示的滑輪組來研究滑輪組的機械效率，他把有關數據在下表中。（分析時不考慮繩重和摩擦，每個滑輪的質量相同。）根據表中數據，畫出兩滑輪組的繞繩方法。（2 分）得出表中機械效率值，依據的公式是。（1W有用分） W總（3）表中兩組數據，說

8、明滑輪組的機械效率與滑輪的重有關。（1 分）1，4（填其它組也可）（4）比較表中序號得到被的物體越重，滑輪組的機械效率越高。（1 分）1，2，3（或 4，5，6） 第 4 頁 實驗序號鉤碼重G/鉤碼上升高度 h/cm測力計示數 F/繩端移動距離 s/cm機械效率13101.23083.3%2581.92487.7%3652.21590.9%4380.84075%5561.23083.3%6641.42085.7%圖 78在探究“測滑輪組的機械效率”的實驗中，同學用圖 8 所示的同一滑輪組進行了三次實驗，實驗如下表：圖 8（1）實驗序號 2、3 所對應的機械效率的值分別為，。（2）根據以上實驗到

9、的結論是：在滑輪組的串繞繩子的方式不變時，機械效率與有關，與無關。 （4 分）：90.9，83.3，提起的物重，的速度（每空 1 分）9如圖9所示裝置，物體B所受重力為GB，物體A在物體B的作用下在水平桌面上向右勻速運動。用一個水平向左的力拉物體A，使物體B以速度v勻速上升，此時滑輪組的機械效率為80%；若將物體B換成物體C后，用另一個水平向左的力拉物體A，使物體C以4v的速度勻速上圖 9升，此時滑輪組的機械效率為60%。不計繩重及繩與滑輪之間的摩擦，則第二次水平向左拉物體A時，拉力的功率是。7.5GB10如圖9所示裝置，物體B所受重力為GB，物體A在物體B的作用下在水平桌面上向右勻速運動。用

10、一個水平向左的力拉物體A，使物體B以速度v勻速上升，此時滑輪組的機械效率為1；若將一個質量和體積都與物體B相同的物體C系在物塊B下端，用另一個水平向左的力拉物體A，使物體B和C一起以2v的速度勻速上升，此時滑輪組的機械效率為2。1：2=4：5，不計繩重及繩與滑輪之間26的摩擦，則第二次水平向左拉物體A時，拉力的功率是。GB311利用實驗探究“使用同一滑輪組不同的物體，滑輪組機械效率與所的物體重力大小的關系”，請你幫助他設計一個實驗方案，探究上述問題。（1）實驗桌上已備有部分實驗器材，如圖 10 所示，請你寫出還需要的實驗器材：圖 10 第 5 頁 B序號速度（m/s）鉤碼總 重 G(N)鉤碼上

11、升 高度 h(m)測力計拉 力 F(N)測力計移動距離 s(m)機械效率(%)10.220.10.80.383.320.230.11.10.330.420.20.80.6（2）實驗步驟：彈簧測力計調零后，將滑輪組如圖 10 所示組裝；：質量相同的鉤碼 6 個；刻度尺 1 只。（1 分）實驗步驟：將刻度尺豎直立于滑輪組裝置的右側（1 分）；在動滑輪下依次掛 1 個、2 個、3 個、4 個、5 個、6 個鉤碼，用彈簧測力計拉住繩端，依次豎直向上緩慢勻速拉動，使鉤碼每次勻速上移一段距離，分別每次所掛鉤碼的總質量 m 和彈簧測力計的示數 F 分別繩端移動距離 s 和鉤碼移動距離 h，并將在表格中（1

12、分）。利用公式 =W 有/W 總=mgh/Fs計算出六次不同重量的鉤碼，滑輪組的機械效率 1、2、36 ，并將數據在表格中。12如圖 11 所示,在同一水平桌面上，有長方形的木塊和鐵塊各一個。現在想探究木塊和鐵塊誰的下表面更粗糙，請你只用一個彈簧測力析與結論。：猜想 1：鐵塊比木塊下表面更粗糙猜想 2：木塊比鐵塊下表面更粗糙實驗步驟：（1）將彈簧測力計調零。計，設計一個實驗來驗證你的猜想。寫出實驗步驟 及實驗分圖 11（1 分）把木塊放在鐵塊上，用彈簧測力計拉著鐵塊在水平桌面上做勻速直線運動，記下彈簧測力計的讀數 F1 （1 分）把鐵塊放在木塊上，用彈簧測力計拉著木塊在水平桌面上做勻速直線運動

13、，記下彈簧測力計的讀數 F2 （1 分）實驗分析與結論：兩次實驗物塊對水平桌面的壓力相同，均等于木塊和鐵塊的重力之和；兩次實驗均是水平勻速拉動物塊，摩擦力等于拉力。若 F1F2，說明鐵塊比木塊下表面更粗糙，即猜想 1 正確。若 F2F1，說明猜想 2 正確。（1 分）13手邊有兩塊體積大小不同的正方體 M1 和 M2。M1 和 M2 的材料相同、表面粗糙程度也相同。用彈簧測力計沿水平方向先后拉著 M1、M2 在水平放置的長木板上做勻速直線運動時，測得彈簧測力計第一次的拉力大于第二次的拉力。于是得出“接觸面的粗糙程度一定時，接觸面積越大，滑動摩擦力越大”的結論。從上述實驗過程看，計實驗。：把 M

14、1 放在 M2 上面（1 分）的實驗結論是不可靠的。請你利用上述器材，重新設用彈簧測力計沿水平方向拉 M1 和 M2 在水平放置的長木板上做勻速直線運動（1 分）計的示數（1 分）再把 M2 放在 M1 上面，重復上述過程（1 分）彈簧測力 第 6 頁 14.水平桌面上有一個長方體橡膠塊和一只橡膠底運動鞋（二者橡膠種類相同），一個一端帶有定滑輪的長木板、一些細線和一個滿足實驗要求的彈簧測力計。老師希望小雪同學用實驗判斷長方體橡膠塊和橡膠底運動鞋的底面哪個更粗糙。小雪分別用細線系住長方體橡膠塊和橡膠底運動鞋，先后在長木板上勻速拉動長方體橡膠塊和橡膠底運動鞋，分別如圖 12 甲和乙所示，勻速拉動過

15、程中分別記下彈簧測力計的示數 F1 和 F2 。她發現 F2 F1 ，于是她得出橡膠底運動鞋底面更粗糙。老師小雪的實驗方法是不正確的。請你僅利用小雪用到的實驗器材，設計一個實驗判斷長方體橡膠塊和橡膠底運動鞋的底面哪個更粗糙。寫出主要實驗步驟和相應的實驗現象與結論。：（1）先將橡膠底運動鞋放在水平長木板上，然后將長方體橡膠塊放在橡膠底運動鞋上，并固定住，細線一端系住橡膠運動鞋，細線另一端通過定滑輪與彈簧測力計相連，用彈簧測力計豎直向上勻速拉動運動鞋，記下彈簧測力計的示數 F1 。（1 分）（2）再將長方體橡膠塊放在水平長木板上，然后將橡膠底運動鞋放在長方體橡膠塊上，并固定住，細線一端系住橡膠塊，

16、細線另一端通過定滑輪與彈簧測力計相連，用彈簧測力計豎直向上勻速拉動橡膠塊，記下彈簧測力計的示數 F2 。（1 分）若 F1 F2 ，則橡膠底運動鞋下表面更粗糙；若 F1 F2 ，則橡膠塊下表面更粗糙。（1 分）15在探究滑動摩擦力的大小與哪些有關的實驗中,小軍同學認為滑動摩擦力的大小與物體運動的速度大小有關。請你利用已有的器材設計一個實驗，說明小軍的認識是不正確的。實驗器材：一端裝有定滑輪的長木板、帶掛鉤的木塊一個、細線若干、還需補充的是 彈簧測力計。（1 分）實驗步驟：調節彈簧測力計使指針指零刻線。（1 分）將系好細繩的木塊放在水平放置的長木板上，細繩繞過定滑輪，用彈簧測力計沿豎直方向向上勻

17、速拉動繩端，使木塊在長木板上做勻速直線運動。此時，f 摩=F 拉 在表格中彈簧測力計的示數。（1 分）改變拉動木塊的速度，重復步驟，共作出 3 次。（1 分）實驗結論：彈簧測力計示數不變。說明小龍的認識是錯誤的。（1 分） 第 7 頁 圖 1216同學在研究杠桿的平衡條件過程中，發現：在阻力和阻力臂保持不變的條件下，當杠桿平衡時動力跟動力臂之間有一定的關系。為研究此關系，他進行了一系列的實驗，并了如下表所示的實驗數據。請你對表格中的數據進行分析，歸納出實驗結論：。：在杠桿平衡時，阻力和阻力臂保持不變，動力跟動力臂成反比。（或在杠桿平衡時，阻力和阻力臂保持不變，動力跟動力臂的乘積不變；在杠桿平衡

18、時，阻力和阻力臂保持不變，動力臂越大，動力越小）（條件 1 分，關系 1 分）17如圖 13 所示的均勻杠桿，相鄰刻度線之間的距離都是相等的。使杠桿在水平位置平衡后，在杠桿的 A 刻線處掛 2 個鉤碼。為了使杠桿在水平位置重新平衡，應該在 B 刻線處掛個鉤碼。（每個鉤碼的質量都相等）18小陽同學用一個左右各為 12 格的杠桿如圖 14 所示，一個量程為 5N，分度值為 0.2N 的彈簧測力計做動力，一個重為 6N 的重物做阻力，兩段質量不計的細繩做實驗，證O明“在杠桿平衡時，如果動力和阻力保持不變,則動力臂與阻力臂成正比”。 A為了力臂方便，他采用杠桿在水平位置平衡。請你根據小陽的實驗完成下列

19、問題：如果用點 A 表示動力在杠桿上的作用點，用點 B 表示阻力在杠桿上的作用點，請在圖 21 中的杠桿上標出 A 點和 B 點。請寫出主要實驗步驟。(4 分)圖 14：（1）圖略（圖上若是 A、B 兩點在杠桿同側，且 A 點在 B 點的外側）（1 分）（2）用細繩做成兩個繩套，分別套在杠桿的 A 點和 B 點處，調節杠桿使其在水平位置平衡。將彈簧測力計的指針調節到零刻度處；（1 分）在 B 點處掛 6N 重物，在 A 點處用力豎直向上拉彈簧測力計，調節 A 點處繩套的位置,當彈簧測力計的示數為 3N，恰使杠桿在水平位置平衡。分別讀出動力臂 OA1 和阻力臂 OB1 的長度，將上述數據表中；（

20、1 分）改變 B 點掛重物的位置，移動彈簧測力計的位置，使彈簧測力計的示數仍為 3N，且杠桿在水平位置平衡，分別讀出動力臂 OA2 和阻力臂 OB2 的長度，將上述數據表中；重復步驟再做四次實驗，分別讀出各組動力臂和阻力臂 OA3、OB3；OA4、OB4；OA5、OB5；OA6、OB6的長度，將上述數據表中。（1 分） 第 8 頁 圖 13阻力/N222222動力/N1264321.5阻力臂/cm181818181818動力臂/cm36912182419.如圖 15 甲所示：在一個已經調平衡的有刻度的杠桿左端掛一鋁制圓柱體（所掛鋁圓柱體的位置 A已固定，但細線長短可調），杠桿右端掛一所受重力

21、G 為 5N 的鉤碼（鉤碼位置可以在杠桿上移動），此時杠桿平衡，如圖 25 乙所示，另有一個量筒、適當長度的細線和適量的水。要求利用上述實驗裝置和器材，探究“浸在水里的物體所受浮力大小與浸入水中的體積成正比”。請寫出主要實驗步驟，設計出實驗數據表。AOB乙甲圖 15：主要實驗步驟：記下如圖 25 所示杠桿平衡時 OA 的長度 L0，OB 的長度 L0 ，把量筒移到鐵架臺上，倒入適量的（1）水，水面對應的量筒的刻度用 V0 表示，并把數據在表格中；（1 分）（2） 調整系鋁圓柱體的細線長短，使部分鋁柱浸入水中，此時，水面對應的量筒的刻度用 V 表示，向左調整杠桿右端鉤碼位置，使杠桿重新平衡，鉤碼

22、到支點 O 的距離用 L 表示，并把 L、V 的測量數據在表格中；（1 分）（3） 依次改變鋁圓柱體浸入水中的體積，仿照步驟 2，再做 5 次實驗，并將各次 V 和 L 的數據在表格中；（1 分） GL0 ， V V0 計算出鋁圓柱體各次浸入液體中的體積 V 排，根據杠桿平衡條件G鋁 L0（4）根據V排L0 L),計算出各次鋁圓柱體所受 F 浮（5(G L ，解得 F，并把數據在表鋁浮L0格中。（1 分）（其他正確的，均可相應得分） 第 9 頁 54321012345mL100 90 807060 5040 30 20 10實驗數據表：（1 分）BAO C20在探究杠桿平衡條件的活動中，小陽照

23、圖 16 所示的方法做了幾次實驗，分析得出杠桿的平衡條件是：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。老師看后，去掉 A 處的鉤碼，把彈簧測力計的掛鉤掛在 C 點上杠桿仍然在水平位置平衡。結合實驗現了前面的結論錯了。(3 分)象，老師又給小陽講解了一下，小陽圖 16（1）你能說出老師是怎么做的嗎？實驗現象是什么？（可以語言敘述，也可以畫圖說明）（2）小陽在老師的指導下，得出了正確的結論，請將正確的結論寫在下面。：（1）在 C 點沿不同的方向拉彈簧測力計，使杠桿在水平位置平衡 （1 分）（2）現象：力的方向改變，力的大小也發生改變。（1 分）（3）動力支點到動力作用線的距離阻力支點到

24、阻力作用線的距離（動力動力臂阻力阻力臂或 F1L1F2L2）（1 分）O21實驗臺上有如下實驗器材：如圖 17 所示，一個帶支架的杠桿（杠桿 上有刻度）、一個滿足實驗要求的彈簧測力計、六個質量均為 100g 的鉤碼A和兩段細繩（質量忽略不計）。利用上述實驗器材設計了一個實驗，證明“在杠桿水平平衡時，如果阻力和阻力臂保持不變，則動力跟動力臂成反比”。圖 17 第 10 頁 V0 /mlV/mlV排 /mlL0 /cmL0 /cmL /cmF浮 /N（1）以下是她設計的實驗步驟，請你補充完整。 將彈簧測力計的指針位置。調節杠桿使其在水平位置平衡，然后用細繩做成兩個繩套，將一個繩套拴牢在杠桿的 A

25、點，力臂 L 阻在表格中。阻在 A 點處掛 6 個鉤碼，計算出它的重力 G 阻，即為它的阻力 F 阻并在表格中，將另一個繩套拴在 B 點處，使杠桿在水平位置平衡，記下彈簧測力計的示數 F1 和動力臂 L1。仿照上述實驗步驟，再做四次，分別各次的動力 F 動和各次的動力臂 L 動在表格中。（2）請你設計一個實驗數據的表格。：（1）將彈簧測力計的指針調節到零刻度線位置 （1 分）在 B 點處豎直向上拉彈簧測力計（1 分）改變 B 點的位置再用彈簧測力計豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，再次記下彈簧測力計的示數 F2 和動力臂 L2。（1 分）（2）（3 分）在杠桿水平平衡時，如果阻力和阻力臂保持不變，則動力跟動力臂成反比22實驗桌上有如下實驗器材：如圖 18 所示的一個帶支架的杠桿、 一個量程為 01N 的彈簧測力計、六個質量均為 100g 的鉤碼和細繩（細繩質量不計）。證明“當阻力和阻力臂保持不變時，用彈簧測力計施力使杠桿在水平位置平衡，則彈簧測力計的拉力跟對應的力臂成反比”。請完成下述實驗操作步驟：（1）調節杠桿，將彈簧測力計的指針調節到零刻度線位置。 圖 18 （2）用細繩做成兩個繩套，將其中一個固定在杠桿的 A 點，另一個