1、专题05 机械和功一、填空题1如图7所示，健身器是人们喜爱的运动装置，图（a）装置主要由组合而成的（选填“杠杆”、“定滑轮”或“动滑轮”）。当有人用力将图（b）装置右端下方的重物拉起时，重物的重力势能将，利用此装置的目的主要是为了（选填“省力”、“省距离”或“改变用力的方向”）。【答案】杠杆；增大；改变用力方向。【解析】图（a）装置主要由杠杆组合而成的。图（b）装置上方是定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，当用力将图（b）装置右端下方的重物拉起时，重物的质量不变，高度升高，所以重力势能将增大；利用此装置（定滑轮）的目的主要是为了改变用力方向。2（2018虹口区二模）在图4中，A装置是_
2、滑轮（选填“定”或“动”）。若用5牛的拉力将国旗匀速提升10米，拉力做的功为_焦；匀速提升过程中，国旗的动能_（选填“增大”、“不变”或“减小”）。【答案】定，50，不变。【解析】旗杆上的滑轮是定滑轮，使用它不省力，不省距离，只能改变力的方向。拉力做功为W=FS=5N10m=50J匀速提升过程中，国旗的质量、速度都不变，所以动能不变。3（2019杨浦二模）如图7所示的滑轮是滑轮（选填“定”或“动”），它的实质是杠杆（选填“省力”或“等臂”），若重为10牛的物体A在力F作用下上升2米，此过程中拉力F做的功为焦。【答案】定，等臂，20。【解析】图中的滑轮是定滑轮，使用它不省力，不省距离，只能改变力
3、的方向，它的实质是等臂杠杆。拉力做功为W=FS=10N2m=20j4.（2020长宁二模）用图4所示的轻质滑轮匀速提升重力为20牛的物体，若不计摩擦，所需竖直向上的拉力为_牛。该滑轮可等效为杠杆，其动力臂是轮的_(选填“半径”或“直径”)。在匀速上升过程中，物体具有的机械能_(选填“减少”、“不变”或“增加”)。【答案】10，直径，增加。【解析】图示为动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，可以省一半的力，则图中绳子的拉力F=1/2G=1/220N=10N动滑轮其实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，其动力臂是轮的直径，阻力臂是半径。在物体匀速上升过程中，物体的质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势
4、能变大，机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能增加。5.（2020徐汇二模）如图4所示，不计滑轮重及摩擦，物体重力为20牛。图中的滑轮可以看成杠杆，当物体在力F作用下以0.5米/秒的速度匀速上升时，力F为牛。若该物体在力F2作用下以1米/秒的速度匀速上升，与以0.5米/秒的速度匀速上升时相比，木块受到的合力将(选填 “变大”“不变”或“变小”)。【答案】等臂，10，不变。【解析】图中的滑轮是定滑轮，使用它不省力，不省距离，只能改变力的方向，它的实质是等臂杠杆。当物体在力F作用下匀速上升时，受到的力为平衡力，其合力都不变，为0，与物体匀速运动的速度无关。6.（2020松江二模）如图3所示，分别
5、利用甲、乙两滑轮匀速提起两个重物，其中乙为滑轮，使用时相当于杠杆；不计滑轮重力及摩擦，若拉力F1=F2，则GAGB（选填“小于”、“等于”或“大于”）。【答案】动，省力，小于。【解析】乙滑轮随货物一起升降为动滑轮，使用时相当于省力杠杆，省一半力F21/2GB，GB2 F2；甲中滑轮不随货物升降，为定滑轮，甲滑轮的优点是改变用力方向，不省力F1GA，因为拉力F1F2，所以GA小于GB。7.（2020奉贤二模）如图7所示，是可以看作省力杠杆的滑轮（选填A或B”）。若物体受到的重力均为8牛且处于静止状态，不计摩擦和滑轮的重力，F1的大小为牛。物体上升时的重力势能（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
6、【答案】B；8；增大。【解析】（1）A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，也不费力；B是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，省一半力；（2）使用定滑轮不省力也不费力，故F1的大小为8N；（3）物体上升时，高度升高，质量不变，故它的重力势能增大。8（2018闵行二模）如图5所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛。当用力F2匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体B是的（选填“静止”或“运动”），此时力F2大小为牛。若F1和F2所做的功相等，物体A、B移动的距离之比是。【答案】静止； 10； 1:1。【解析】当用力F2匀速提升物体B时，物体B与滑轮的轴相对静止，以滑轮的轴为参照物，物体
7、B是静止的，使用动滑轮时省一半力，力F2大小为10牛；若F1和F2所做的功相等，即提高物体做的功相等，可得WA=WB，GAhA=GBhB，GA =GB，hA=hB，即物体A、B移动的距离之比是1:1。9如图6所示，不计滑轮质量及转轴处的摩擦，物体A、B重均为6牛，在水平拉力的作用下使物体A、B做匀速直线运动。若它们受到的滑动摩擦力均为2牛，则拉力F1为牛。物体B在5秒内运动了2米，则拉力F2对物体B做了焦的功，它的功率是瓦。【答案】2； 4； 0.8。【解析】物体A、B做匀速直线运动，在水平方向上受到滑动摩擦力与拉力的作用，这两个力是平衡力，大小相等。左图为定滑轮，使用时不省力，拉力的大小与滑
8、动摩擦力的大小相等，则拉力F1为2牛。右图为动滑轮，使用时省一半力，费一倍距离，所以拉力的大小等于滑动摩擦力大小的一半，拉力F2为1牛。物体B在5秒内运动了2米，拉力F2移动的距离为4米，则拉力F2对物体B做功W2=FS=1N4m=4J。功率是P=W/t=4J/5s=0.8W10.（2019嘉定二模）甲车沿直线从高处下滑，它运动的s-t图像如图5所示，则8秒内小车的速度为_米/秒，小车的动能_，重力势能_（后两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）。【答案】0.5；不变；减小。【解析】甲车做匀速直线运动，8秒内小车的速度为v=S/t=6米/12秒=0.5米/秒;小车的质量与速度都不变，所以动能
9、不变；因为小车沿直线从高处下滑，高度减小，所以重力势能减小。11. （ 2019宝山二模）跳台滑雪比赛时（如图5所示），运动员在跳台上的助滑道下滑过程中，运动员的重力势能不断转化为运动员的_能；于台端飞出后，由于运动员具有_，他会在空中继续向前飞行；同时他在空中始终受到竖直向下的_力作用，因此他最终会落在低处的雪道上。【答案】动能；惯性；重。【解析】运动员在跳台上的助滑道下滑过程中，运动员的速度越来越大，高度越来越低，是把重力势能不断转化为运动员的动能；于台端飞出后，由于运动员具有惯性，他会在空中继续向前飞行；同时他在空中始终受到竖直向下的重力作用，因此他最终会落在低处的雪道上。12（2018
10、浦东新区二模）用轻质杠杆OA匀速提升重为30牛的物体，OA=1.2米，OB=0.4米。在图4所示位置平衡时，力F的大小为牛，这是一个(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。若把力F的作用点向左移动一段距离，为使杠杆仍在图示位置平衡，则力F将(选填“变大”、“不变”或“变小”)。【答案】90；费力；变大。【解析】F2G=60牛根据杠杆平衡条件F1 l1F2l2F=F1F2l2/l1=30牛0.4米/1.2米=90牛因为FG，所以这是一个费力杠杆。若把力F的作用点向左移动一段距离，动力臂变小，阻力及阻力臂不变，根据杠杆平衡条件F1 l1F2l2可知：为使杠杆仍在图示位置平衡，则力F将变大。13（
11、2018奉贤二模）如图6所示，小徐利用滑轮匀速提升货物，若货物重100牛，在拉力F的作用下4秒内升高了1米，不计摩擦和绳的重力，则在这段时间内，拉力F做功为焦，功率为瓦。某汽车发动机的铭牌标有“78KW”字样，表明该汽车发动机正常工作时做功比小徐此时做功快倍。【答案】100，25，3120。【解析】这是定滑轮，不省力，也不费力，拉力F做功为W=FS=100N1m=100J。功率是P=W/t=100J/4s=25W汽车发动机的额定功率78KW=78000W，该汽车发动机正常工作时做功与小徐做功快的倍数之比：P1/P2 =78000W/25W=312014.（2019奉贤二模）如图6所示，当牛顿看
12、到苹果从树上掉落下来的现象后，经过思考得出下落原因是苹果受到了地球的吸引力作用且力的方向指向地球。小龙和小红同学就苹果从树上掉落下来的现象进行了讨论和交流，一致认为苹果的高度下降了且苹果的速度越来越大。请你根据所学的物理知识，对苹果的高度和速度的变化分别做出合理的解释：苹果高度下降的原因是；苹果速度越来越大的原因是。【答案】苹果受到重力作用，运动状态改变，且向下运动；苹果的重力势能转化为动能，且随着高度的下降动能越来越大或苹果受到重力作用，且作用效果越来越明显。【解析】苹果高度下降的原因是：苹果受到重力作用，运动状态改变，且向下运动；苹果速度越来越大的原因是：苹果的重力势能转化为动能，且随着高
13、度的下降动能越来越大或苹果受到重力作用，且作用效果越来越明显。15滑轮是变形的杠杆，滑轮与杠杆在实际生产、生活中使用时既有相似之处，也有不同之处。现以省力杠杆和动滑轮分别提升同一重物的过程为例，比较省力杠杆与动滑轮的使用特点。下例各项中，省力杠杆和动滑轮使用时都可以实现的：（填序号）；A 能省力；B 能改变用力的方向；C 能省距离；D 即能省力又能省距离。与动滑轮相比，说明省力杠杆使用的优劣。优势：；缺点：。【答案】A；优势：动力臂可以大于阻力臂的2倍，能更省力；可以改变用力的方向，实现既能省力又能改变用力的方向。缺点：不能连续转动，不能实现大幅度提高物体的位置。【解析】省力杠杆和动滑轮使用时
14、都可以省力，但是不能改变用力的方向，都费距离，所以选A。与动滑轮相比，省力杠杆使用的优势：动力臂可以大于阻力臂的2倍，能更省力；可以改变用力的方向，实现既能省力又能改变用力的方向。缺点：不能连续转动，不能实现大幅度提高物体的位置。16在学习了杠杆的“支点、动力和阻力”三个要素后，某小组同学进行探究杠杆平衡条件的实验，实验装置如图4所示。他们在杠杆的一侧挂上钩码，以钩码对杠杆的拉力为阻力，保持阻力大小、方向和作用点的位置不变，在杠杆的另一侧用力（视为动力）将杠杆拉到水平位置平衡。他们或改变动力作用点到支点的距离、或改变动力与杠杆的夹角（即动力的方向，已知90）。当杠杆在水平位置平衡时，动力的大小
15、如图4中测力计所示。请仔细观察实验操作和测量结果，归纳得出初步结论。分析比较图4中（a）和（b）的实验过程及相关条件可知：在阻力大小、方向和作用点位置不变的情况下，杠杆平衡时，；分析比较图4中（a）和（c）的实验过程及相关条件可知：在阻力大小、方向和作用点位置不变的情况下，杠杆平衡时，。【答案】（1）当动力的方向相同时，动力作用点到支点的距离越大，动力越小；（2）当动力作用点到支点的距离相同时，动力与杠杆的夹角越小，动力越大。【解析】分析比较图4中（a）和（b）的实验过程及相关条件可知：在阻力大小、方向和作用点位置不变的情况下，杠杆平衡时，当动力的方向相同时，动力作用点到支点的距离越大，动力越
16、小；分析比较图4中（a）和（c）的实验过程及相关条件可知：在阻力大小、方向和作用点位置不变的情况下，杠杆平衡时，当动力作用点到支点的距离相同时，动力与杠杆的夹角越小，动力越大。17某同学在研究杠杆的使用特点时，他先用弹簧测力计直接提重物A；然后在带有均匀刻度的轻质杠杆上挂重物A，他先后三次用弹簧测力计提着杠杆使其在水平位置静止，研究过程如图8所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。(1)比较图8中(a)、(b)或(a)、(c)或(a)、(d)，可知：_。(2)比较图8中(b)、(c)、(d)可知：_。【答案】（1）使用动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力。（2）使用动力臂大于阻
17、力臂的杠杆提相同重物时，动力臂与阻力臂的比值越大，越省力。【解析】(1)比较图8中(a)、(b)或(a)、(c)或(a)、(d)，可知：使用杠杆提高同一物体时比直接提高物体要省力，所以可得结论：使用动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力。(2)比较图8中(b)、(c)、(d)发现：都是使用动力臂大于阻力臂的杠杆提相同重物时，拉力越来越小，是因为动力臂与阻力臂的比值越大，所以可得出结论：使用动力臂大于阻力臂的杠杆提相同重物时，动力臂与阻力臂的比值越大，越省力。18某同学为了“探究影响动能大小的因素”，利用质量不同的实心铝块A和B、弹簧、光滑轨道等器材进行实验，并通过观察弹簧被压缩的程度来比较铝块的动能
18、大小。如图9（a）和（b）所示，他先将弹簧固定在竖直墙面上，然后让铝块A以一定的速度冲向弹簧，压缩弹簧。接着他按图9（c）、（d）所示，重新实验，其中v1 v2。请仔细观察图中铝块的运动和弹簧被压缩的程度，然后归纳得出初步结论。比较图9中的（a）、（b）和（c）实验过程及相关条件可知：。比较图9中的（a）、（b）和（d）实验过程及相关条件可知：。【答案】（1）当物体质量相同，速度大的，动能大。（2）当物体速度相同，质量大的，动能大。【解析】比较图9中的（a）、（b）和（c）实验过程及相关条件发现：物体的质量相等，速度不等，探究的是动能大小与速度的关系，可得出结论：当物体质量相同，速度大的，动能
19、大。比较图9中的（a）、（b）和（d）实验过程及相关条件发现：物体的速度相等，质量不等，探究的是动能大小与质量的关系，故可得出结论：当物体速度相同，质量大的，动能大。19为了研究发生形变后的弹簧对其他物体做功的本领，小华同学选用不同弹簧A、B和重物G进行实验，弹簧A、B原来的长度相等，一端固定，另一端与水平放置的重物G相连，如图6（a）所示。他们先后压缩弹簧A、B并将其释放，弹簧释放过程中将重物G推动的距离为S（S1S2F2P1F2P1P2。C. F1F2 P1=P2。D. F1F2P1P2。【答案】C.【解析】设物体升高h，物体重力为G。用定滑轮提升物体时，F1=G，绳子自由端移动的距离为h
20、，拉力做功为：W1=F1S=Gh，用动滑轮提升物体时，F2=0.5G，绳子自由端移动的距离为2h，拉力做功为：W2=F2S=0.5G2h=Gh，W1=W2，F1=2F2，即：F1F2又时间相同，根据功率公式P=W/t可知：P1=P2所以选C.29（2020金山二模）如图1所示，O为杠杆的支点，在A点挂一重物，图中力F1、F2、F3、F4能使杠杆在水平位置平衡的最小拉力是（）AF1 BF2CF3 DF4【答案】A.【解析】由图可知，O为支点，A点挂一重物，阻力方向向下，阻力F2及阻力臂L2的大小不变；为使杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件F1L1F2L2可知，当动力臂L1最大时，拉力最小；动力F
21、1的方向竖直向上，力臂是三个单位，该力臂最大，所以力最小。力F3与F4不能使杠杆在水平位置平衡（与阻力的转动效果相同）。综合以上分析，选项A正确。30（2018宝山区二模）一个重为600牛的大人和一个重为400牛的小孩进行登楼比赛，他们同时从底层出发，结果小孩比大人先到达六楼，那么（）A他俩做功一样多。 B小孩做功一定多。C大人功率可能大。 D小孩功率一定大。【答案】C【解析】因为他们同时出发，登楼的高度h相等，小孩比大人先到达六楼，说明小孩所用的时间短，并且小孩的体重小于大人的体重；W=FS=Gh，P=W/t大人做的功多，但是功率无法比较。所以选C。31.（2020宝山二模）小孩从滑梯上端沿
22、斜面匀速滑到底部，不变的是（）A. 内能B. 重力势能C. 动能D. 机械能【答案】C【解析】选项A小孩从滑梯上匀速滑下到底部，由于滑梯对小孩做功（摩擦生热）使得小孩内能增加，故A不符合题意；选项B与C小孩从滑梯上匀速滑下到底部，由于小孩的速度不变，所处的高度降低，所以小孩的动能不变，重力势能减小，故B不符合题意，C符合题意。D由于动能与势能之和是机械能，所以机械能减小，故D不符合题意。故选C。32（2019普陀二模）质量相同的甲、乙两物体同时同地同方向做匀速直线运动，它们的s-t图像如图2（a）、（b）所示，则下列说法中正确的是（）A甲、乙运动快慢相同B运动5秒两车相距1.5米C甲、乙的动能
23、可能都变大D甲、乙的机械能可能都变大【答案】D【解析】A.甲乙同向运动，由甲乙图象知，甲乙都在进行匀速直线运动，甲的速度：v甲=S甲/t甲=6米/6秒=1m/s，乙的速度：v乙= S乙/t乙=3米/4秒=0.75m/s，所以甲车速度大于乙车的速度，故A错；B. 由v=s/t得，s=vt，所以经过5s，甲通过的路程：s甲=v甲t=1m/s5s=5m，乙通过的路程：s乙=v乙t=0.75m/s5s=3.75m。则两车相距5m-3.75m=2.25m，故B错误；C.动能和物体的质量、运动速度大小有关，质量相同的甲、乙两物体同时同地同方向做匀速直线运动，速度大小不变，甲乙动能不变，故C错误；D.甲、乙
24、两物体质量相同，在同时同地同方向做匀速运动，高度变化可能升高，则甲、乙两物体的重力势能可能增大，所以甲、乙的机械能可能都变大，故D正确所以选D.三、计算题33.（2020宝山二模）杠杆平衡时，动力F1的大小为20牛，动力臂l1为0.3米，阻力臂l2为0.2米，求阻力F2的大小。【答案】30牛【解析】由杠杆的平衡条件F1l1 =F2l2知道，阻力的大小F2F1l1/l2=20牛0.3米/0.2米=30牛阻力F2的大小30N。34（2018闵行二模）如图12所示，一根长为1.2米的轻质杠杆OA可绕固定点O转动，C点处悬挂一重为60牛的物体。（已知AB=BC=CD=DO）（1）若在B点用竖直向上的力
25、使杠杆在水平位置平衡，求这个力的大小。（2）若在A点施加一个力使杠杆水平平衡，甲同学认为该杠杆一定是省力杠杆，乙同学认为该杠杆可能是费力杠杆。你赞同哪位同学的观点，并说明理由。【答案】（1）40牛；（2）乙同学的观点正确；当动力与竖直方向的夹角大于60度（或与水平方向的夹角小于30度）时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。【解析】（1）F2G=60牛F1F2l2/l1=60牛0.6米/0.9米=40牛（2）乙同学的观点正确；当动力与竖直方向的夹角大于60度（或与水平方向的夹角小于30度）时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。35如图11所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，杠杆长0.4米，在它的中点B处
26、挂一重20牛的物体G。若在杠杆上A端施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，求力F的大小和方向。【答案】（1）30牛；（2）300焦；（3）20瓦。【解析】FG20牛l1OA0.4米，l2OB0.2米F1l1F2l2F0.4米20牛0.2米F10牛力F的方向：竖直向上。36如图10所示，小胡同学用30牛的水平向左的力F推动重为200牛的超市购物车，购物车在15秒内沿水平方向匀速前进了10米。求：购物车所受的摩擦阻力f；推力F在这过程中所做的功W；对应的功率P。【答案】（1）30牛；（2）300焦；（3）20瓦。【解析】因为物体在水平方向只受推力和摩擦阻力作用，且保持匀速直线运动，所以这两个力是一
27、对平衡力，故f=F=30牛。（摩擦阻力的方向与推力方向相反，为水平向右。）W=FS=30牛10米=300焦； P=W/t=300焦/15秒 =20瓦。四、探究实验题37.（2019徐汇二模）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，应将杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在位置保持平衡。若在图11所示的A点悬挂钩码，并在B点用力使杠杆平衡，为顺利完成实验，则应将弹簧测力计沿方向用力拉杠杆（选填“BM”、“BN” 、“BP”或“BQ”）。【答案】水平位置；BN。【解析】在“探究杠杆平衡的条件”实验中，应使杠杆在水平位置位置保持平衡，以便直接从杠杆上读出力臂的数值。若在图11所示的A点悬挂
28、钩码，并在B点用力使杠杆平衡，为顺利完成实验，则在B点所用的力应该竖直向上，这样才能使杠杆水平平衡，且能够直接在杠杆上读出力臂，所以则应将弹簧测力计沿BN方向用力拉杠杆。38.（2020虹口二模）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为得出实验结论，需多次改变杠杆受到作用力的大小、和作用点，使杠杆始终在位置保持平衡。【答案】方向；水平位置。【解析】在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为得出普遍的实验结论，必须多次改变杠杆受到作用力的大小、方向和作用点；使杠杆始终在水平位置位置保持平衡。39（2020奉贤二模）如图14所示，弹簧测力计的量程为牛，它的示数为牛。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，如图15(a)
29、所示，为使杠杆在水平位置平衡，可调节杠杆右端的平衡螺母向移动；调节杠杆平衡后，在图15(b)的A位置挂6个钩码，则应在B位置挂个相同的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。【答案】05；4.2；左；3。【解析】弹簧测力计的量程为05牛，它的示数为4.2牛。如图15(a)所示，为使杠杆在水平位置平衡，可调节杠杆右端的平衡螺母向左移动；调节杠杆平衡后，在图15(b)的A位置挂6个钩码时，由杠杆平衡条件F1L1F2L2可知：62F24 F2=3则应在B位置挂3个相同的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。40.在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为方便得出实验结论需始终使杠杆在位置保持平衡；在图11，若测力计示数为
30、2牛，将一个重为1牛的钩码挂在杠杆的刻度处时（选填“A”、“B”、“C”、或“D”），杠杆能保持平衡。【答案】水平位置；D。【解析】在“探究杠杆平衡的条件”实验中，应使杠杆在水平位置位置保持平衡，以便直接从杠杆上读出力臂的数值。钩码挂在杠杆的右端，才有可能使杠杆平衡；由杠杆平衡条件F1L1F2L2可知：221L2 L2=4 即把钩码挂在D处。41.（2020浦东新区二模）如图所示的实验仪器称为_，此时它的示数为_牛。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，在搜集证据前，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在_位置保持平衡；本实验中，弹簧测力计对杠杆施加力的方向必须_。【答案】弹簧测力计，2.4，水平，垂直
31、于杠杆。【解析】如图所示的实验仪器有刻度盘、挂钩等，符合弹簧测力计的所有特征，所以是弹簧测力计。如图所示，该弹簧测力计的分度值是0.2N，指针所指位置为弹簧测力计的示数为2.4N。“探究杠杆平衡的条件”实验中，将杠杆放在水平桌面上，在搜集证据前，为了使杠杆在水平位置保持平衡，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置位置保持平衡，以便直接从杠杆上读出力臂的数值。为了方便测量弹簧测力计对杠杆的拉力的力臂，必须使拉力垂直于杠杆，可以直接读出力臂。42在探究“杠杆平衡条件”的实验中。挂上钩码后，杠杆的状态如图19所示，此时可以通过调节，使杠杆在位置平衡。在探究二力平衡条件时，要使物体保持状态。上述两
32、个实验都需要进行多次实验，目的是。【答案】钩码的数量或位置；水平；静止或匀速直线运动；归纳得到普遍结论。【解析】因为已经挂上钩码，所以此时不能调节平衡螺母，可以通过调节钩码的数量或位置，使杠杆在水平位置平衡。在探究二力平衡条件时，要使物体保持静止或匀速直线运动状态。上述两个实验都需要进行多次实验，目的是归纳得到普遍结论。43.（2019闵行二模）在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆两端的螺母的作用是。如图16所示，在已经调节平衡的杠杆上的A点悬挂钩码后，可以用弹簧测力计在点施加竖直向上的力使杠杆再次平衡（选填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”）。【答案】挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡；A
33、、B、C 。【解析】在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆两端的螺母的作用是挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡。如图16所示，在已经调节平衡的杠杆上的A点悬挂钩码后，阻力的方向竖直向下，因为弹簧测力计施加的力的方向竖直向上，要使杠杆平衡，动力与阻力对杠杆的转动效果是相反的，所以可以用弹簧测力计在A、B、C点施加竖直向上的力使杠杆再次平衡。44.（2019宝山二模）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，若将杠杆的中点支在支架上后，杠杆静止不动时的位置如图12所示，则应调节_，使杠杆在水平位置保持平衡；挂上钩码后，杠杆静止不动时的位置如图13所示，则应调节_，使杠杆再次在水平位置保持平衡，从而能直接从杠杆上
34、读出动力臂和阻力臂的数值。【答案】平衡螺母；钩码的数量或位置。【解析】杠杆静止不动时的位置如图12所示，则应调节平衡螺母，使杠杆在水平位置保持平衡；挂上钩码后，杠杆静止不动时的位置如图13所示，则应调节钩码的数量或位置，使杠杆再次在水平位置保持平衡，从而能直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的数值。45.（2020杨浦区二模）某小组同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起重物（重力为2牛），如图8(a)所示，再用动滑轮缓慢提起相同重物，如图8(b)所示；接着他们换了重物（重力为3牛）再做一次实验，并将实验数据记录在表格中。小明看了记录的数据后，认为第一次的数据是正确的，第二次的数据是错的
35、。小明为了说明理由，画了动滑轮工作示意图（如图9所示），并做了如下分析：你认为小明的分析和判断是否合理，请简要说明理由：。小明进一步分析第二次实验数据，发现：使用动滑轮提升重物，虽然能省力但做的功要比不用滑轮直接提升重物所做的功要多，请你分析一下，多做功的原因可能是。【答案】无法判断两组数据是否正确。若滑轮没有重力和摩擦的话，小明的分析和推导是正确的；但实际情况滑轮是有重力而且有摩擦的，所以实际情况F1应大于1/2F2。所以第一组数据是错误的，而第二组数据可能是正确的。由于动滑轮受到重力，利用滑轮把重物提升时，对动滑轮也要做功；由于动滑轮与绳子之间有摩擦，利用滑轮把重物提升时，有一部分功消耗在
36、摩擦上。【解析】小明的分析是建立在一种理想情况下，即不考虑滑轮自身的重力与滑轮与绳子间的摩擦力，所以分析是正确的。无法判断两组数据是否正确。若滑轮没有重力和摩擦的话，小明的分析和推导是正确的；但实际情况滑轮是有重力而且有摩擦的，所以实际情况F1应大于1/2F2。由于动滑轮受到重力，利用滑轮把重物提升时，对动滑轮也要做功；由于动滑轮与绳子之间有摩擦，利用滑轮把重物提升时，有一部分功消耗在摩擦上。46如图8甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，推动同一木块移动一段距离。图8乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相
37、同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的水平面上运动。请回答以下问题： 设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与的关系；设计乙实验的目的是研究小车的运动与所受的关系 甲实验是通过观察，从而间接判断钢球动能的大小；乙实验是通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动的远近，推理得出：。【答案】质量；力；木块移动的距离；物体不受力的作用，运动状态不发生改变。【解析】 质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，速度都是相同的，与球的质量无关，所以设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与质量的关系；设计乙实验的目的是研究小车的运动与所受力的关系甲实验通过观察木块移动的距离，从而间接判断钢球动能的大小；乙实验通过观
38、察小车在粗糙程度不同的水平面上运动的远近，推理得出：物体不受力的作用，运动状态不发生改变。47（2018静安二模）某小组同学在学习力臂概念之后，继续研究学习杠杆。他们以图12中的扳手拧动螺母为例，讨论“杠杆转动的效果跟哪些因素有关”的问题。小明认为，无论拧紧还是拧松螺母，同样大小的力F作用在扳手的A点处都要比作用在B点处方便。由此，小明猜想：杠杆的转动跟作用力F及其作用点到支点的距离s有关。部分同学不赞同小明的猜想。他们认为，如果作用在扳手的力F没有力臂，则力F根本不能去拧紧或拧松螺母。因此，杠杆的转动只跟作用力F及其力臂l有关，跟力的作用点到支点的距离s是无关的。请在图中扳手的A点处，用力的
39、示意图表示不能使扳手发生转动的力F。_同学们在认识到杠杆转动的效果跟力、力臂有关后，利用带刻度的均匀杠杆、钩码、弹簧测力计等器材进一步研究杠杆平衡的条件。他们按图13所示的方案实验，使杠杆处于水平位置静止，并记录动力F1、动力臂l1、阻力F2、阻力臂l2在表一中。该小组同学分析比较表一数据后，发现可以得出多个不同的结论。他们经过思考，认为图13所示的方案存在缺陷，于是调整补充了方案重新实验并得出杠杆平衡的条件。（a）你认为图13所示方案的缺陷是：_。（b）请你在图14中用简图形式调整或补充两个不同的实验方案。_【答案】体现力F过支点。（a）动力等于阻力、动力臂等于阻力臂的单一重复；（b）体现杠
40、杆两侧挂不等量的钩码；体现两个力作用在支点同侧。【解析】不能使扳手发生转动的力F一定过支点，即力臂为0；（a）图13所示方案的缺陷是：动力等于阻力、动力臂等于阻力臂的单一重复；（b）调整或补充两个不同的实验方案：体现杠杆两侧挂不等量的钩码；体现两个力作用在支点同侧。48（2018青浦区二模）为了探究滑轮在不同工作情况时的使用特点，某小组同学利用不同的滑轮将重为10牛的物体匀速提起，滑轮的工作情况和实验数据如下表所示。分析比较实验序号_可得出的初步结论是：使用定滑轮匀速提升重物时，不改变力的大小，可以改变用力方向。分析比较实验序号4、5和6可得出的初步结论是：利用动滑轮匀速提升相同的重物时，滑轮
41、越重，_；竖直向上的拉力等于_。分析比较实验序号6、7和9可以得到的结论是：_。依据第小题的结论可推断实验序号8中拉力大小的范围为_牛。【答案】1、2、3；所用的拉力越大；物体重力和滑轮重力之和的一半，使用动滑轮匀速提升重物时，重物重力不变，拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大。7.28.0。【解析】分析比较实验序号1、2、3可得出的初步结论是：使用定滑轮匀速提升重物时，不改变力的大小，可以改变用力方向。分析比较实验序号4、5和6发现：都是使用动滑轮提高重力相同的物体，滑轮的重力不同，拉力不同；可得出的初步结论是：利用动滑轮匀速提升相同的重物时，滑轮越重，所用的拉力越大；竖直向上的拉力等于物体重力
42、和滑轮重力之和的一半。分析比较实验序号6、7和9可以得到的结论是：使用动滑轮匀速提升重物时，重物重力不变，拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大。依据第小题的结论可推断实验序号8中拉力大小的范围为7.28.0牛。49小李和小红同学研究“使用动滑轮缓慢提起重物时所需竖直向上的拉力F与哪些因素有关”，他们用图16所示装置，将不同物体缓慢提起，分别测出物体所受重力G物和所需拉力F的大小，数据记录在表一中。然后，他们更换滑轮，重复实验，将相关数据记录在表二、表三中。分析比较表一、表二或表三中F与G物的变化关系及相关条件，可得出的初步结论是：。分析比较实验序号中的F与的变化关系及相关条件，可以得出的初步结论是
43、：使用动滑轮缓慢提起重物，物体的重力G物相同，滑轮的重力G滑轮越大，所需竖直向上的拉力F越大。小李同学分析比较各组数据中的大小关系及相关条件，得出结论：使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物，可以省力。小红同学认为小李同学的实验结论，不具有普遍规律，原因在于：。【答案】使用同一动滑轮缓慢提起重物，G物越大，F越大。2、5或 3、6或4、8、9，G滑轮；F与G物；只研究了G物大于G滑轮的情况，没研究G物小于等于G滑轮的情况。【解析】分析比较表一、表二或表三中F与G物的变化关系及相关条件，可得出的初步结论是：使用同一动滑轮缓慢提起重物，G物越大，F越大。分析比较实验序号2、5或 3、6或4、8、9中的F
44、与G滑轮的变化关系及相关条件，可以得出的初步结论是：使用动滑轮缓慢提起重物，物体的重力G物相同，滑轮的重力G滑轮越大，所需竖直向上的拉力F越大。小李同学分析比较各组数据中F与G物的大小关系及相关条件，得出结论：使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物，可以省力。小红同学认为小李同学的实验结论，不具有普遍规律，原因在于：只研究了G物大于G滑轮的情况，没研究G物小于等于G滑轮的情况。50某小组探究杠杆平衡条件的实验中发现，当动力臂或阻力臂发生变化时，使杠杆平衡的动力大小就要随之改变，他们为了知道使杠杆平衡的动力大小与两个力臂大小之间的关系，他们在已调水平平衡的杠杆左端悬挂等重的钩码如图18所示，将钩码对杠
45、杆的作用力定为阻力F2，在支点另一侧通过悬挂钩码施加动力F1，调节动力臂l1及阻力臂l2大小使杠杆在水平位置平衡，并将实验数据记录在表一、表二中。（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，这是在研究动力的大小与的关系，分析数据初步归纳得出的结论是：。（2）分析比较实验序号的数据中动力F1与阻力臂L2变化的关系可以归纳得出的初步结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力和动力臂相同，动力的大小与阻力臂成正比。（3）小明为了验证第（2）题中的结论，用以调节好的弹簧测力计代替钩码在支点的左侧对杠杆施加动力，当杠杆在水平位置平衡时得到的实验数据如表三，他发现这组实验数据无法验证上述结论，你认为他的实
46、验中可能存在的问题是：。（4）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出初步结论：（a）分析比较1与4、2与5、3与6的数据可初步归纳得到：，动力大小相同。（b）分析比较1、2、3或4、5、6中的数据可初步归纳得到：。【答案】（1） 动力臂；使杠杆在水平位置平衡，当阻力和阻力臂相同时，动力的大小与动力臂成反比。（2） 4、5与6。（3）弹簧测力计没有沿竖直向上方向拉杠杆。（4）（a）使杠杆在水平位置平衡，当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值相同；（b）使杠杆在水平位置平衡，当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值越大，动力越大。【解析】（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，
47、发现阻力和阻力臂相同，这是在研究动力的大小与动力臂的关系，分析数据初步归纳得出的结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力和阻力臂相同时，动力的大小与动力臂成反比。（2）分析比较实验序号4、5与6的数据中动力F1与阻力臂L2变化的关系可以归纳得出的初步结论是：使杠杆在水平位置平衡，当阻力和动力臂相同，动力的大小与阻力臂成正比。（3）用以调节好的弹簧测力计代替钩码在支点的左侧对杠杆施加动力，当杠杆在水平位置平衡时得到的实验数据如表三，他发现这组实验数据无法验证上述结论，你认为他的实验中可能存在的问题是：弹簧测力计没有沿竖直向上方向拉杠杆，当杠杆平衡时，力臂变小，动力变大。（4）进一步综合分析比较表一和
48、表二中的数据及相关条件，可归纳得出初步结论：（a）分析比较1与4、2与5、3与6的数据可初步归纳得到：使杠杆在水平位置平衡，当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值相同，动力大小相同。（b）分析比较1、2、3或4、5、6中的数据可初步归纳得到：使杠杆在水平位置平衡，当阻力相同时，阻力臂与动力臂的比值越大，动力越大。51某小组同学为了探究物体在水平面上移动的距离与哪些因素有关，设计了如图16所示的实验装置。质量为m的物体从斜面上滑下时，在水平面上移动了一段距离s。实验中，该小组同学利用位移传感器测出了物体刚到达水平面时的初始速度v、以及在水平面上移动的距离s。相关数据记录在表1中。实验中可以通过改变_
49、来改变初始速度v。根据实验数据可知：s与_无关。根据实验序号1与3与5或2与4 与6的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同一水平面上，物体在水平面上移动的距离随初始速度v的增大而_，再进一步定量分析，发现物体移动的距离与_成正比。该小组同学还想利用该实验探究物体动能大小与哪些因素有关。根据数据中质量不同的物体移动的距离相等，有同学得出了物体动能大小与质量无关的结论。请你判断：该结论是_的（选填“正确”或“错误”），理由是_。【答案】在斜面上的高度。质量m。增大，速度的平方。物体动能的大小是通过做功体现的，该实验中物体在水平面上没有对另外一个物体做功，无法比较动能的大小。【解析】实验中可以通过改变物体在斜面上的高度来改变初始速度v；高度越高，初速度越大。根据实验序号1与2或3与4或5与6数据可知：s与质量m无关。根据实验序号1与3与5或2与4 与6的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同一水平面上，物体在水平面上移动的距离随初始速度v的增大而增大，再进一步定量分析，发现物体移动的距离与速度的平方成正比。该小组同学还想利用该实验探究物体动能大小与哪些因素有关。根据数据中质量不同的物体移动的距离相等，有同学得出了物体动能大小与质量无关的结论。请你判断：该结论是错误的，理由是：物体动能的大小是通过做功体现的，该实验中物体在水平面上没有对另外一个物体做功，无法比较动能的大小。
