第7课 简单机械与功实验专题（原卷版）

第7课简单机械与功实验专题学习目标学习目标探究杠杆平衡条件实验探究滑轮组机械效率实验探究斜面机械效率实验002预习导学杠杆的平衡条件杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下时，我们就说杠杆平衡了。杠杆的平衡条件：×动力臂=阻力×，或F1l1=F2l2。滑轮组计算注意点如果不忽略动滑轮的重量则：。动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的倍，即S=nh。绳子端的速度与物体上升的速度关系：。斜面特点斜面是一种可以省力的简单机械，但却费。当斜面高度h一定时，斜面L越长，越(即F越小)；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力(即F越小)；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力(即F越小)。机械效率机械效率：有用功跟总功的。机械效率计算公式：。

滑轮组的机械效率(不计滑轮重以及摩擦时)滑轮组(竖直方向提升物体)：(G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。

滑轮组(水平方向拉动物体)：(f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离)。

斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。003探究提升知识点一：杠杆平衡条件实验杠杆的平衡条件杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。杠杆的平衡条件(或杠杆原理)动力×动力臂＝阻力×阻力臂，写成公式F1l1=F2l2杠杆平衡条件的探究让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止，目的是便于测量力臂。本实验多次测量的目的是避免实验的偶然性，得出普遍规律。用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码，当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉，要使杠杆仍保持平衡，测力计的示数会变大，是因为拉力的力臂变小。实验数据分析。次数动力动力臂动力×动力臂阻力阻力臂阻力×阻力臂123实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)【探究重点】解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领是：知道杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。实验前应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上量出力臂。实验结论：杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，写成公式为F1l1＝F2l2。还可以利用动力乘以动力臂是否等于阻力乘以阻力臂来判断杠杆平衡与否。【例题精讲】(2022·广东省·中考真题)在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

(1)小明安装好杠杆后，发现其左端下沉，如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______调节。

(2)如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重0.5N，如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，当方向为______时，拉力最小，大小为______N。

(3)课后，小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图丙所示，则力臂l1：l2=______，若两边同时各取走―枚硬币，则杠杆的______端将下沉。【巩固训练】(2022·辽宁省沈阳市·中考真题)在“探究杠杆平衡条件”的实验中

(1)杠杆没挂钩码时需要向右调节杠杆两端的螺母，才能使杠杆在水平位置平衡，说明调节前杠杆的______(选填“左”或“右”)端高；

(2)小雨通过改变钩码数量并移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，多做几次实验，将得到的数据填入表中。分析表中数据，得到杠杆平衡条件是：______；次数动力F动力臂l阻力F阻力臂l10.5202.0521.0100.52031.5103.05

(3)如图甲所示先在杠杆左侧挂4个钩码，后在右侧A处挂3个钩码，根据得到的杠杆平衡条件可以判断出杠杆的______端会下沉；

(4)小雨想用撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点，F2是阻力，l2是阻力臂，如图乙所示，为了撬动石头，在B点施加的最小动力F1的方向是______知识点二：探究滑轮组的机械效率实验【探究重点】原理：η=W有/W总应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。【例题精讲】（2023·天津西青·二模）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：序号动滑轮重G动/N物重G/N物体上升的高度h/cm绳端受到的拉力F/N绳端移动的距离s/cm滑轮组的机械效率η/%10.51100.63055.620.52101.03066.730.541030（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法；______（2）第三次实验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为______N，所做的有用功为______J，滑轮组的机械效率为______%；（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，滑轮组机械效率_____（选填“变小”、“不变”或“变大”）。【巩固训练】（2021·陕西汉中·八年级期末）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验。实验数据记录如表，第3次实验时的拉力如图所示。实验次数钩码所受的重力G/N钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳自由端移动的距离s/cm机械效率12100.83024101.530②3610①30③（1）实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计使钩码上升。（2）表格中编号①的数据应为______；编号②的数据应为______，编号③的数据应为______。（后两空结果均保留到0.1%）（3）比较实验数据可得出：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越______。（4）若忽略绳重和摩擦，由第1次实验数据可得动滑轮的重力为______N。知识点三：探究斜面效率实验斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)【探究重点】斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力(即F越小)；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力(即F越小)；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力(即F越【例题精讲】（2021·河南郑州·八年级期末）小明和同学利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：实验次数斜面的倾斜程度物体重G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率1较缓5.00.101.60.500.500.8063%2较陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55（1）沿斜面拉动物体时，应使其做______运动；（2）根据表中的数据可求出第3次实验中拉力所做的有用功为______J，克服摩擦力所做的额外功为______J，斜面的机械效率是______；（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越______；（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其它条件不变的情况下，______；（5）实验完成后，小红提出了自己的猜想，斜面的机械效率还可能和斜面的______有关。【巩固训练】（2021·河南商丘·八年级期末）如图，一木箱重480N，用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处，如图甲所示。已知拉力F做的功W与木箱沿斜面运动距离s的关系如图乙所示。整个过程的额外功是240J，则拉力=______，斜面的机械效率=______。00601强化训练（2021·湖北随州·八年级期末）用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率；实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升；（1）实验中，测力计的示数F为______N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，若OC＝30cm，OC＝3OA，则杠杆的机械效率为______%；（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是______；（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。（2021·陕西榆林·八年级期末）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，其中动滑轮重0.5N，实验数据如表；实验序号物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N机械效率η①40.301.874.1%②60.302.676.9%③80.303.3（1）本实验中用到的测量工具有______和弹簧测力计；（2）实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升；（3）第③次实验中滑轮组的机械效率为______；（结果保留至0.1%）（4）在第②次实验中，做的额外功为______J；（5）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，额外功将______，机械效率将______。（均选填“增大”、“减小”或“不变”）（2021·河北沧州·八年级期末）小明同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想，斜面的机械效率跟：A斜面的倾斜程度有关；B．斜面的粗糙程度有关；C．物体受的重力有关．小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计方案并进行了探究，下表反映了他的探究过程．（参看如图，表中①、③两次实验所用斜面是相同的，设物体在斜面上做匀速直线运动）实验次数斜面斜面粗糙程度物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η（%）①37°粗糙20.61.711.21.7____②37°较光滑20.61.411.2____86③45°粗糙20.71.811.41.878（1）请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据．（2）通过对比实验①、②数据，可验证猜想_____（填写字母）．（3）通过对比实验①、③数据，可以得出的探究结论是：当斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率的值越_____．（4）若要验证猜想C，应控制斜面的倾斜程度和_____不改变．（2022·广东·佛山市南海区大沥镇许海初级中学模拟预测）小明利用实验室的器材测一块矿石的密度，他选用的器材有：天平（最大称量为200g）、量筒、烧杯、杠杆、弹簧测力计（量程为0~5N）、细线、水。（g＝10N/kg）（1）小明同学首先进行估测，他感觉矿石比一瓶500mL的矿泉水还沉，于是他没有直接用天平来测矿石的质量，他的理由是______。（2）小明用如图甲所示的方法借助杠杆来测量矿石质量：①实验前发现杠杆右端下沉，他应将平衡螺母向______调节（选填“左”或“右”），若未调节杠杆在水平位置平衡，就进行测量，则质量的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。②小明用已调节好的杠杆进行实验，读出的弹簧测力计示数为1.8N，则该矿石的质量m＝______kg。（3）接着他用如图乙所示的方法测量矿石的体积，他的做法是：①将矿石放入烧杯，往烧杯中加入适量的水，让矿石浸没，在水面到达的位置做上标记；②取出矿石，用量筒量取150mL水，倒入烧杯，直至达到标记位置为止，量筒中剩余的水如图丙所示，则矿石的体积V＝______cm3，矿石的密度ρ＝______kg/m3。（2021·内蒙古包头·八年级期末）包头市建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.370.2%440.11.30.561.5%

（1）实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计；（2）分析表中数据可知：第4次实验是用___________图所示装置来完成的；（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度___________（选填“有关”或“无关”）；（4）通过比较___________（填实验次数的序号）两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，_________越重，机械效率越小；（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有__________。A．减轻动滑轮重

B．增加所提物体重

C．机械加润滑油

D．增加重物上升高度（2021·陕西宝鸡·八年级期末）学习了机械效率知识后，某物理兴趣小组的同学对“斜面的机城效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些猜想：A．跟斜面的粗糙程度有关；B．跟斜面的倾斜程度有关；

C．跟物体的重力有关；D．跟斜面的长度有关。为了证实其中的部分猜想是否正确，小明同学设计方案并用相同材料的斜面和物块进行探究。下表反映了他的探究过程。实验次数倾角粗糙程度重力G/N高度h/m沿拉力F/N长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η/%①30°粗糙10.50.710.5A___________71②30°稍光滑10.50.610.50.683③45°粗糙10.70.910.70.9B___________（1）请你替小明在表中两个空格处填上适当的数据。（2）通过对比___________两次（填实验次数的序号）实验数据，可验证猜想A。（3）通过对比实验①③数据，可以得出的探究结论是：当其它条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效越___________。（4）若要验证猜想C，应控制不变的量是：斜面长、斜面的倾斜程度和___________，需要改变的量是___________。（2022·福建泉州·一模）小明所在的课外兴趣小组需要密度为1.15g/cm3的盐水。（1）为检验配制的盐水是否合格，小明设计了如下方案：①将天平放在水平桌面上，将游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上，发现指针的位置如图甲所示，则需将平衡螺母向______调节；②往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量为______g（如图乙所示）；③将烧杯中的部分盐水倒入量筒中，读出盐水的体积（如图丙所示）；④测出烧杯和剩余盐水的质量为15g；⑤计算出盐水的密度为______g/cm3。（2）为配制合格的盐水，需要继续向盐水中_______（选填“加盐”或“加水”）；（3）喜爱实验探究的小明巧妙利用轻质塑料袋。刻度尺以及石块（石头的密度石）测盐水的密度，实验如图所示：A．用细线将一直杆悬挂，调节至水平平衡，将一重物悬于支点O左侧的P点；B．保持重物的悬点P不变，将石块挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离l2；C．在溢水杯中装满盐水，将石块缓慢浸没盐水中，溢出的盐水全部装入轻质塑料袋中；D．保持重物的悬点P不变，将装盐水的轻质塑料袋挂在支点O的右侧并移动至直杆水平平衡，用刻度尺测得该点到O的距离l1；则盐水密度盐水=______（用字母石、L1、L2，表示）实验中，因为塑料袋本身重量，会导致测量结果偏______。（2021·河南南阳·八年级期末）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。实验次数钩码重力钩码上升高度拉力绳端移动距离机械效率11.051521.550.81532.051.01542.0101.030(1)实验过程中，应缓慢拉