专题十五 与简单机械相关的实验探究题-备战2023年中考物理高效提分专题训练（全国通用）

专题十五 与简单机械相关的实验探究题 知识点1：探究杠杆的平衡条件 1、杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆； 分类 示意图 特点 应用 分类 省力杠杆 动力臂大于阻力臂（l1＞l2），省力费距离 撬棒、刚刀、羊角锤、钢丝钳、手推车、园艺剪刀等 省力杠杆 费力杠杆 动力臂小于阻力臂（l1＜l2），费力省距离 起重臂、船奖、钓鱼竿等 费力杠杆 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂（l1＝l2），不省力不费力，不省距离也不费距离 天平、跷跷板、定滑轮（下节学）等 等臂杠杆 2、探究杠杆的平衡条件 【实验图示】 
 【实验步骤】
 1.将杠杆的中点支撑在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 2.在杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡，这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码所受的重力。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2，记录在表格中。
 3.改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。
 重点：实验前杠杆调水平平衡的原因 1.消除自重影响。将杠杆调至水平位置平衡时，就将杠杆自身的重心调到了支点上，这时杠杆重力的力臂为零，重力不能使杠杆转动，从而可以避免杠杆自重对杠杆平衡的影响。 2.便于测量力臂。杠杆处于倾斜状态时，力臂不在杠杆上，如图甲所示，此时无法从杠杆上直接读出或测出力臂，力臂的测量较困难。当杠杆处于水平平衡时，力臂在杠杆上，如图乙所示，可以从杠杆上直接读出或测出力臂。 【实验结论】 杠杆的平衡条件;动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2 物理方法：归纳法 分析杠杆平衡条件时，通过对多次实验数据的分析归纳，总结出杠杆的平衡条件，利用的是归纳法。 【注意事项】 （1）实验前，通过调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （2）实验过程中，不能再调节平衡螺母使得杠杆在水平位置平衡，只能改变钩码的个数、位置或者弹簧测力计的拉力大小、位置。 （3）实验至少做三次，得出普遍规律，避免实验的偶然性。 实验拓展 如图所示，还可以用弹簧测力计的拉力作为动力做"探究杠杆的平衡条件"的实验。此时要注意弹簧测力计的拉力方向要始终沿竖直方向，否则动力臂不沿杠杆方向，这种情况下直接在杠杆上读出（或测出）的动力臂数值会比实际值偏大。 知识点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 理解：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 。 探究杠杆的平衡条件 1．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中： （1）在没有挂钩码时杠杆静止在如图甲所示位置，此时杠杆 　 　（平衡/不平衡），为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向 　 　边旋一些（左/右）。 （2）调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验，你认为第 　 　（一/二）组实验更好，理由是便于测量 　 　（力/力臂）。 （3）在实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 　 　。 A减小摩擦 B.使每组数据更准确 C.多次测量取平均值减小误差 D.获取多组实验数据归纳出物理规律 2．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了 　 　；如发现杠杆左端偏高，则可将平衡螺母向 　 　调节。如图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在表中。 实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 1.5 10 1 ① 2 1 20 ② 10 3 1 20 1.5 10 （1）请将表格中的实验数据补充完整。 （