1 . 图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图,为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。(g取10N/kg)
(1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并校零,然后沿斜面方向匀速拉动小车,如图乙所示,弹簧测力计示数为
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为
(2)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1;计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出W1和W2与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的线段a和b;
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重
②若这位母亲的质量为60kg,所坐的轮椅质量为20kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,力的大小为
物理量实验次数 | 物重G/N | 物体上升高度h/cm | 拉力F/N | 绳自由端上升距离s/cm | 机械效率η |
1 | 2 | 10 | 1.1 | 20 | |
2 | 4 | 10 | 2.0 | 30 |
(2)根据另一组正确的数据计算总功是
(3)实验中要竖直向上
(a)沿竖直方向匀速提升小车(图1);
(b)沿斜面方向匀速拉动同一小车(图2)。
记录数据如下表:
测力计示数(N) | 移动距离(cm) | |
竖直提升 | 10 | 30 |
沿斜面拉动 | 5.2 | 60 |
(2)分析数据可以发现:利用斜面可以
次数 | G物/N | G动/N | F/N | η/% |
1 | 6.0 | 0.3 | 2.2 | 90.9 |
2 | 6.0 | 1.0 | ________ | ________ |
3 | 6.0 | 1.9 | 2.9 | 69.0 |
4 | 6.0 | 3.2 | 3.4 | 58.8 |
(1)每次实验绳端移动距离为
(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙,读数为
(3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将
(4)第1次实验中,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关小明同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:
实验次数 | 斜面倾角 | 物块重力 | 斜面高度 | 拉力 | 斜面长 | 有用功 | 总功 | 机械效率 |
① | 5.0 | 0.6 | 4.2 | 1.2 | 3.0 | 5.0 | ||
② | 3.0 | 0.6 | 2.5 | 1.2 | 1.8 | 60% | ||
③ | 3.0 | 0.8 | 2.8 | 1.2 | 2.4 | 3.4 | 71% |
(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为
(3)通过对比实验①、②数据,可验证小华的猜想
(4)除了小明的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与斜面的
实验次数 | 物重G甲/N | 动滑轮重G动/N | 钩码上升的高度h/m | 动力F/N | 动力作用点移动的距离s/m | 滑轮组的机械效率η/% |
1 | 1 | 0.5 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 47.6 |
2 | 2 | 0.5 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 60.6 |
3 | 4 | 0.5 | 0.1 | 2 | 0.3 |
(1)该实验的原理是:
(2)小明在实验操作过程中发现:一边拉动弹簧测力计一边读数,非常不方便,为了方便读数,他让弹簧测力计保持静止时读数,同组的小华认为应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计,同时读出拉力的大小,你认为
(3)分析表中3组数据可知,同一滑轮组的机械效率与
(4)请计算出第3组实验中克服绳重和摩擦所做的额外功
实验次数 | 钩码重 | 钩码上升的高度 | 绳末端拉力 | 绳末端移动的距离 | 有用功 | 总功 | 机械效率 |
(2)第3次实验中的额外功是
(3)分析上表中的数据,他的猜想是
(4)小明又进行了如下的探究:改变滑轮的个数组成不同的滑轮组,获得数据如下:
实验次数 | 动滑轮个数 | 钩码重 | 钩码上升的高度 | 绳末端拉力 | 绳末端移动的距离 | 有用功 | 总功 | 机械效率 |
(5)如果增加动滑轮的个数继续实验,将会出现的困难是
(1)将杠杆中点置于支架上,杠杆静止时,发现右端低、左端高。此时杠杆
(2) 调节好后,小明在杠杆上 A 点处挂 4 个钩码、在 B 点处挂6个钩码,杆恰好在水平位置平衡。于是小明得出了杠杆的平衡条件:
(3)保持图甲中左边钩码的个数和位置不变,在右端用弹簧测力计竖直向下拉杠杆。弹簧测力计从 D 点向支点 O 移动过程中 (未到 O点),杠杆始终保持水平平衡,大致可以反映拉力 F的大小随它的力臂 l变化的关系的是:
A. B.
C. D.
(4)小华利用图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时,测出的拉力大小都与小明所得的杠杆平衡条件不相符。其原因是:
(5)实验中,小红利用乙图将杠杆提升,测力计竖直向上、示数为 1.2N,钩码总重为1.5N,则杠杆的机械效率为
(1)实验步骤如下:
① 刻度尺测量斜面的长s和高h;
② 将小车正放在斜面底端,用测力计沿斜面方向匀速拉动小车至斜面顶端,测量拉力计算做功;
③ 沿
④ 保持斜面高度不变,用不同的长木板改变斜面的坡度,再做1组实验,并将实验数填入表中。
实验次数 | 斜面坡度 | 斜面长度s/m | 沿斜面的拉力F/N | 沿斜面提升小车做功 W1/J | 小车重力G/N | 斜度高度h/m | B |
1 | 较缓 | 0.8 | 0.6 | A | 2.0 | 0.20 | / |
2 | 较陡 | 0.5 | 0.9 | / | 2.0 | 0.20 | / |
(3)根据实验目的,分析测量结果,利用斜面提升物体,斜面
越省力;利用斜面提升物体
实验次数 | 物重G物/N | 动滑轮重G动/N | 钩码上升高度h/m | 动力F/N | 动力作用点移动距离s/m | 滑轮组机械效率η/% |
1 | 1 | 0.5 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 47.6 |
2 | 2 | 0.5 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 60.6 |
3 | 4 | 0.5 | 0.1 | 2 | 0.3 | |
4 | 4 | 1 | 0.1 | / | 0.5 | 50.0 |
(2)由表中第
(3)由表中第3、4组数据可知,滑轮组的机械效率与摩擦和
(4)创新小组也利用一个动滑轮和一个定滑轮的滑轮组分别提起重为1N、2N、4N的物体,进行三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是
A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组的