拓展6实验探究滑轮特点（原卷版）

实验1：探究定滑轮的特点实验目的：探究定滑轮是否省力，能否改变施力的方向，拉力移动的距离和重物升高高度的关系。实验图示实验操作：1、如图甲所示，把钩码挂在弹簧测力计下，记下钩码的重力G；2、如图乙所示，通过定滑轮用弹簧测力计拉同样的钩码，竖直向下匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s，记录在表格中；3、改变钩码的个数，多做几次实验，并把实验数据记录在表格中注意事项：利用弹簧测力计拉钩码时，要使弹簧测力计匀速运动实验记录表格实验序号钩码重G/N拉力F/N钩码上升的高度h/cm绳子自由端移动的距离s/cm钩码移动方向拉力方向1111010向上向下2221515向上向下3332020向上向下实验分析：使用定滑轮提升钩码时所用的拉力与钩码重力相等，绳子自由端移动的距离与钩码升高的高度相等，拉力的方向与钩码移动的方向相反。实验结论：使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变施力的方向。实验2探究动滑轮的特点实验目的：探究动滑轮是否省力，能否改变施力的方向，拉力移动的距离和重物升高高度的关系实验图示实验操作1、如图甲所示，把钩码挂在弹簧测力计下，记下钩码的重力G；2、如图乙所示，通过动滑轮用弹簧测力计拉同样的钩码，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s，记录在表格中；3、改变钩码的个数，多做几次实验，并把实验数据记录在表格中注意事项：利用弹簧测力计拉钩码时，要使弹簧测力计匀速且竖直向上运动实验记录表格实验序号钩码重G/N拉力F/N钩码上升的高度h/cm绳子自由端移动的距离s/cm钩码移动方向拉力方向110.6510向上向下221.11020向上向下331.61530向上向下实验分析：使用动滑轮提升钩码时所用的拉力小于钩码重力，且近似等于钩码重力的一半，绳子自由端移动的距离等于钩码升高高度的2倍，拉力的方向与钩码移动的方向相同实验结论：使用动滑轮可以省力，但不能改变施力的方向，且费距离【温馨提示】动滑轮上拉力大于物重一半的原因实验中测得动滑轮上的拉力略大于物重的一半，这是因为动滑轮的重不可忽略，另外，绳子与滑轮间、轮与轴之间存在摩擦力（若无特殊说明，一般可忽略不计），因此实际情况是拉力。1、小科同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，装置图如图所示。实验次数物重G/N测力计的示数F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑轮时，照图乙操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会（选填“变大”、“变小”或“不变”），其理由是。（2）在探究动滑轮时，照图丙操作，记录数据如上表，分析数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异，其原因是。2、同学们共同研究滑轮的特点。（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以改变。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个杠杆；（2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升4N的重物，如图乙所示。记录的数据如下表。实验序号滑轮重力/N重物重/N弹簧测力计示数/N114≈2.5224≈3.0334≈3.5①通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以省力，但不能改变；用动滑轮匀速竖直提起同一重物时，不考虑绳重、滑轮与绳子之间的摩擦力，弹簧测力计的示数等于提升重力的。在实验中测绳端拉力时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，且在（选填“静止”或“拉动”）时读数；②若还想继续研究用动滑轮匀速缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择滑轮与重力的物体来进行实验对比（均选填“相同”或“不同”）。3、如图所示是小科同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示：钩码重G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m（a）10.210.2（b）10.21.030.2（c）10.20.550.4请你分析：（1）研究定滑轮特点实验时，如图（b）所示，测力计的操作方法是；（填序号）①随意拉动重物

②拉着重物保持静止

③匀速向下拉动重物（2）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是；（3）比较弹簧测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是；（4）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮；（5）根据（c）实验的数据可计算出动滑轮的自重为N（不计摩擦和绳重）。4、某同学研究动滑轮的使用特点时，每次都匀速提起相同钩码（不计摩擦），实验步骤如图所示。（1）使用动滑轮时，可以省一半力。根据（a）（b）两图可知，实验中所用动滑轮的重力为牛；（2）分析比较（b）、（c）和（d）三图可知，使用同一动滑轮匀速提起相同重物时；（3）根据上述分析，如果家里安装日光灯，你认为图中更合理的是。（选填“甲”或“乙”）5、在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小科用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中。实验序号钩码重G/N钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳子自由端移动的距离s/cm11.020.01.020.022.020.02.020.031.020.00.740.042.020.01.240.0（1）分析第1、2次的数据，可以得出结论：使用定滑轮（选填“能”或“不能”）省距离；用图乙进行实验时，若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，拉力的大小将（选填“变大”、“不变”或“变小”）；（2）用图丙进行实验时，最好匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为；（3）在本实验中进行了多次实验，目的是。A．从多次实验中选取最准确的数据B．多次测量取平均值，减小误差C．从特殊现象中得到普遍规律D．利用控制变量法6、如图所示，是探究“动滑轮工作时的特点”实验装置。（1）实验时，应竖直拉动使钩码上升；（2）小军记录数据如表．分析数据可得：使用动滑轮可以；实验次数123钩码重/N246测力计示数/N1.12.13.1（3）小军继续实验，并作出“拉力与钩码重的比值随钩码重的变化”图象，如图所示，分析图象可知：钩码越重，拉力F与钩码重的比值就越接近（选填数值），由此他推理得出：在不计动滑轮重时，使用动滑轮可以省的力。7、同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点：（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮可以，但不可以；（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示。据此可知，使用动滑轮可以，但不可以；（3）他们组装滑轮组时，他们想：利用滑轮组提升重物能否省力呢？为此，他们进行的实验如丙图所示，物体的重力为2N，测力计的示数为0.8N，由图可知，利用滑轮组提升重物能，如果物体被提升的速度是0.2m/s，绳子自由端移动的速度是m/s。8、小李同学在利用图示装置研究动滑轮特点时，猜想：如果忽略绳重与摩擦，绳端拉力F可能与被提升木块所受的重力、木块上升的高度、动滑轮所受的重力、动滑轮的直径这些因素有关。（1）若小李探究绳端拉力F与动滑轮直径的关系，请将实验步骤补充完整；步骤一：按图安装动滑轮；步骤二：匀速拉动弹簧测力计，使木块升高，读出拉力F的值并记录；步骤三：换用的动滑轮，使同一木块匀速上升相同的高度，读出拉力F的值并记录；步骤四：重复步骤三，多做几次实验；（2）步骤四的目的是：；（3）若小李五次实验测得F分别为：1.8N、1.8N、1.8N、1.8N、1.8N，则初步得到的结论是：在其他因素相同时，。9、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。表一:G滑轮=1.0牛实验序号G物（牛）F（牛）12.01.522.51.833.02.044.02.5表二:G滑轮=2.0牛实验序号G物（牛）F（牛）52.52.363.02.573.52.884.03.0表三:G滑轮=3.0牛实验序号G物（牛）F（牛）94.03.5105.04.0116.04.5127.05.0(1)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：。(2)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: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。(3)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。(4)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：。10、小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑；（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为（选填“A”、“B”或“C”）点。实验次数物重G/N弹簧测力计示数F/N11.00.721.51.032.01.311、同学们共同研究滑轮的特点：次数物重G/N测力计的示数F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑轮时，小明照图甲操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会（“变大”、“变小”或“不变”），其理由是；他们研究定滑轮特点时，做的实验如图乙所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以改变__________；（2）在探究动滑轮时，照图丙操作测绳端拉力时，应尽量竖直向上拉动弹簧测力计，且在（选填“静止”或“拉动”）时读数；记录数据如下表，分析数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异，其原因是。请给出一条减小此差异的建议。12、为了探究动滑轮的使用特点，某小组同学用如图所示的装置进行实验，每次用测力计匀速提升钩码。（滑轮摩擦力不计）钩码重力为G，拉力为F，钩码移动的距离为L，绳子自由端移动的距离为s。实验数据记录在表格中。为了进一步研究，他们计算了每次实验中物体所受重力的变化量与对应拉力的变化量，记录在表格的最后两列中。实验序号G（牛）F（牛）L（米）s（米）（牛）（牛）110.70.050.100221.20.10.210.5331.70.050.121.0442.20.20.431.5（1）分析比较表中第二列与第三列中的数据及图中相关条件可得出动滑轮的使用特点：使用动滑轮匀速提升物体时，____________________；（2）分析比较表中第四列与第五列中的数据及相关条件，可得出初步结论：使用动滑轮匀速提升物体时，__________________________________________________；（3）由表中数据可计算出滑轮自身重力为__________牛；（4）分析比较表中最后两列的数据可得出初步结论：_______________________________________________；（5）为了得到普遍的物理规律，小组同学还将选用__________继续进行实验。13、在研究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照图（a）中所受的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计），甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码