第十章　机械与人 2023-2024学年沪科版八年级物理全一册

第4讲 机械与人 八年级物理(下)专项提升训练 沪科版 八年级下 角度1 探究杠杆的平衡条件 1.[2023 达州]在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后,小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度,请帮她将下列步骤补充完整。(g取10 N/kg, 水=1.0 103 kg/m3) (1)每格长度相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆 是 (填“是”或“不是”)处于平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 右 (填“左”或“右”)调节。 是 右 (2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码质量为100 g,则物块质量为 400 g。 400 (3)将该物块浸没在装有水的烧杯中,调节右侧钩码的位置,使杠杆处于水平平衡,如图丙所示,则物块在水中所受浮力为 2 N。 (4)物块的密度是 2 103 kg/m3。 2 2 103 (5)在“探究杠杆平衡条件”的实验中,多次改变钩码的位置和个数,收集多组数据的目的是 A (填字母)。 A.避免实验的偶然性,便于得到普遍规律 B.取平均值,减小误差 【解析】 (2)设每个小格的长度为L0,根据杠杆的平衡条件有mg 3L0=3 100 g g 4L0,则物块质量m=400 g。 A (3)根据杠杆的平衡条件有F 3L0=3 0.1 kg 10 N/kg 2L0,解得F=2 N;物块受到的重力G=mg=0.4 kg 10 N/kg=4 N;以物块为研究对象,受到重力、浮力和拉力作用,即G=F浮+F';物块在水中受到的浮力F浮=G-F'=G-F=4 N-2 N=2 N。 (4)根据阿基米德原理,物块的体积V=V排===2 10-4 m3;物块的密度 ===2 103 kg/m3。 角度2 探究滑轮组的机械效率 2.[2023 南通]用图甲中的滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”的实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10 cm。不计绳重,实验数据如下表所示。 实验序号 G物/N G动/N F/N /% 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 30 cm。 30 (2)第2次实验中拉力F的示数如图乙所示,读数为 2.5 N,第2次实验滑轮组的机械效率为 80 %。分析数据可知,在物重不变的情况下,动滑轮越重滑轮组的机械效率越 低 。 (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 不变 。 2.5 80 低 不变 (4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 变小 (填“变大”“变小”或“不变”)。 【解析】 (1)由题图可知n=3,每次实验绳端移动距离s=nh=3 10 cm=30 cm=0.3 m。 变小 (4)四次实验中,物体上升的高度h=10 cm=0.1 m,有用功W有=Gh=6.0 N 0.1 m=0.6 J,第1次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1h=0.3 N 0.1 m=0.03 J,总功W总1=F1s=2.2 N 0.3 m=0.66 J, 摩擦引起的额外功W摩1=W总1-W有-W动1=0.66 J-0.6 J-0.03 J=0.03 J,摩擦引起的额外功占总额外功的比例为==50%; …… 第4次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4h=3.2 N 0.1 m=0.32 J, 总功W总4=F4s=3.4 N 0.3 m=1.02 J, 摩擦引起的额外功W摩4=W总4-W有-W动4=1.02 J-0.6 J-0.32 J=0.1 J,摩擦引起的额外功占总额外功的比例为=≈24%;本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。 3.[关键能力 实验探究能力][2023 扬州]在学习了机械效率的相关知识后,课外研究小组的同学猜想:同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想,他们用如图所示的滑轮组进行实验,改变钩码个数,用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳,使钩码匀速向上运动,测得的数据如表1所示。 实验序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功W有用/J 总功W总/J 机械效率 /% 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8 表1 (1)分析表中的数据,他的猜想是 错误 (填“正确”或“错误”)的。