初中物理机械能实验题

小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如右图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面 倾斜角θ	小车重G/N	斜面高 h/m	斜面长	拉力 F/N	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率η
12°	5	0.2	1	2.1		2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5		69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3

⑴请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。
⑵分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越       ，斜面越省力，斜面的机械效率越          。
⑶实验过程中拉力的方向应与斜面          。
⑷若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持                 不变，斜面的光滑程度不变，只改变              ,这种研究问题的方法我们称之为            法。

小宇在“研究滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

实验次数	物重G／N	物体上升的高度h／cm	测力计的示数F／N	测力计移动的距离s／cm
1	6	3		9
2	6	5	2.5	15
3	6	18	2.5	54

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①第1次实验测力计示数如图甲是_________N；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是_________；
③滑轮组的机械效率与_________无关。
（2）小红在小宇实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变施力的_________；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率是_________（填“相同”或“不相同”）的。

如图所示，是某研究小组进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置示意图。实验中采用的器材有：斜面、金属球、木块、刻度尺等．

（1）实验中是通过观察         来比较金属球对木块做功的多少，从而判断金属球动能的大小。要进一步研究物体的动能跟质量的关系，就要改变物体的质量，同时控制速度不变，具体操作办法是：      ，通过实验得到的结论是：     。                  
（2）质量和速度对物体动能的影响谁较大呢？某兴趣小组进一步借助速度传感器和其他仪器得出了以下两组数据：

表一（钢球撞击时速度为v=8cm/s）		表二（钢球质量为m：100g）
序号	钢球质量m/g	木块滑行距离S/cm		序号	钢球撞击速度 v/cm．s-1	木块滑行距离S/cm
1	100	10		1	8	10
2	200	20		2	16	40
3	300	30		3	24	90

分析以上数据，可以确定                  对物体动能的影响较大。

引体向上是体能测试项目之一，引体向上是上臂的拉力使身体上升而做功．那么一个中学生完成一次引体向上所做的功及功率你能算出来吗？请你说出需要测量哪些物理量，并用符号表达各物理量，并写出最后功和功率的表达式．

如图所示，是测量滑轮组机械效率的实验装置．

（1）用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码，由图示可知拉力大小为  N，将弹簧测力计向上移动12cm，则钩码上升的高度为  cm，该滑轮组的机械效率是  （结果保留到0.1%）．
（2）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧．若如图装置中动滑轮的重为G₁，用它提升一重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G₂的动滑轮后，再提升同一重物，滑轮组的机械效率提高到了90%，则G₂与G₁之比为  （不计绳重及各处的摩擦）．

实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图：

物理量	1	2	3
钩码重G（N）	4	4	6
钩码上升高度h（m）	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F（N）	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离S（m）	0.3	0.5	0.3
机械效率η	74%

（1）通过表中数据可分析出实验1是用        （填“甲”或“乙”）图做的实验，实验2是用         （填“甲”或“乙”）图做的实验。
（2）请将表中空白处填上恰当的数据。（百分号前保留整数）
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率___________。
（4）比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，________________________，可以提高滑轮组的机械效率。

一物理兴趣小组“探究物体的动能和那些因素有关”的过程如下．

a．如图甲，让质量不同的钢球分别从同一轨道、同一高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
b．如图乙，比质里相同的钢球分别从冋一轨道、不同高度由静止开始滚下，撞击水平轨道左端的物块B，比较物块B滑行距离的远近．
c．分析实验结果，形成结论．
d．实验反思．
该小组进行了以下实验反思：
（1）让质量不同的钢球分别从同一轨道、不同高度由静止开始滚下，撞击水平轨道上同一位置处的物块B，强调三个“同一”是为了保证钢球撞击物块B时具有相同的     
（2）如果影响一个物理量的因素存在两个或两个以上，当研究这个物理量与这些因素的关系时，常采取类似本实验的做法，这种实验方法是     
（3）组内有的同学认为水平面是光滑的更有助于完成本实验，小明不同意这一观点，小明认为如果水平面是光滑的，物块B将一直运动下去，无法比较其滑行距离的远近．小明的理论依据是      （填写定律名称）
（4）如果水平面光滑，小明同学提出了解决方案，可以在水平轨道右侧固定一轻弹簧（如图丙），利用弹簧被压缩的长度反映小球动能的大小．在小球向右压缩弹簧的过程中，小球的动能和弹簧的弹性势能之和将      （填“变大”、“变小”或“不变”）

某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：

实验次数	物重 （N）	物体上升的高度 （m）	拉力（N）	绳子自由端移动的距离（m）	机械效率（%）
1	1	0.1	0.6	0.2	83.3
2	1	0.1	0.4	0.4	62.5
3	2	0.1	0.65	0.4	76.9
4	1	0.2	0.6	0.4	83. 3

（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，      ；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，      ；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度      ．
（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比      （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得机械效率      （选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与      有关．
（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子滑轮或滑轮轴之间的      不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了      它的机械效率．

下表是小明做“测量滑轮组的机械效率”实验时收集的有关数据：

实验序号	动滑轮重G动/N	物重 G/N	钩码上升的高度h/m	拉力 F/N	拉力作用点移动的距离s/m	有用功W有/J	总功W总/J	滑轮组的机械 效率η
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	★	0.21	47.6%
2	0.5	2	0.1	1.1	0.3	0.2		60.7%
3	0.5	4	0.1	2	0.3	0.4	0.6	◆

（1）请你将表格中的数据补充完整：★=      ；=      ；◆=      。
（2）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）。
（4）第一次实验中，提升钩码所用的时间为1.5s，则拉力的功率是     W。

为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。

（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出的结论是                     ；（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出结论是                 ，
（3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？         理由是                  。
（4）实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如下表：

（a）为了探究“超载”安全隐患，应选择        两个序号的实验进行比较
（b）为了探究“超速”安全隐患，应选择         两个序号的实验进行比较。
分析表格中对应的实验数据可知：      对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。

物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．

次数	钩码所受的重力G/N	钩码提升高度h/m	拉力F/N	绳端移动距离s/m	机械效率η
1	1	0.1	0.7	0.3	47.6%
2	1	0.2	0.7	0.6	47.6%
3	2	0.1	1.1	0.3	60.6%
4	4	0.1	2.0	0.3

（1）实验中应竖直向上   拉动弹簧测力计。
（2）第4次实验测得的机械效率为         %。
（3）比较           两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关：比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，          越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比 （选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是             ．

（1）如图甲，让同一小车从同一斜面的相同高度由静止开始下滑，比较小车在不同水平面上通过的_____________，进一步推理可以得出：如果水平面绝对光滑，小车将做____________运动。下列用到类似科学推理方法的实验还有______（选填序号）。

①用真空罩和闹钟探究声音的传播需要介质
②用细铁屑探究通电螺线管外部的磁场分布
③用弹簧测力计测量物体在水平方向滑动摩擦力的大小
（2）如图乙，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，木块A在相同木板上被撞得越远，说明小车的动能越______。实验表明：当_________一定时，物体的动能大小与物体的_____________有关。若木块A两次移动过程中受到的摩擦力分别为f₁、f₂，则f₁______f₂（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

小翔已知体重是G，需测定自己跑上二楼克服重力做功的功率。完成该实验必须测量的内容是：                     ，                        。

用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表。

实验次数	物体种类	物重G/N	斜面高h/cm	沿斜面的拉力F/N	斜面长s/cm	机械效率η/%
1	木块	4	15	1.1	90	60.6
2	小车	4	15		90

(1)沿斜面拉动物体时，应使其做           运动。
(2)根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为        %。由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，         越小，机械效率越大。

(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为        N。

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小谢同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_c，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题：

（1）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度    。（选填“相等”或“不相等”）
（2）小球推动小木块运动的距离越大，安全隐患   。（选填“越大”、“不变”或“越小”）
（3）用来研究超载安全隐患时，我们应选择     两个图所示实验进行比较。
（4）用来研究超速安全隐患时，我们应选择     两个图所示实验进行比较。