2024年中考物理复习专题：简单机械实验题
探究杠杆的平衡条件实验
1． 如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干每个钩码质量相同等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 选填“平衡”或“非平衡”状态；
（2）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向 选填“左”或“右”调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在点挂个钩码，则应在点挂个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 选填“左”或“右”端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐变大，原因是 。
2． 在探究杠杆平衡条件的实验中，使用的器材有：铁架台、带刻度的均质杠杆、细线、钩码若干。
（1）为了避免杠杆所受重力对杠杆平衡的影响，应选用图 装置，实验前还需要进行的操作是 ；
（2）实验中测得的数据如下表，可以初步发现力较大的一侧，力臂较 ，为得到进一步的结论，需要分别计算出 ；
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
（3）完成探究后，用细线系住胡萝卜使其刚好静止在水平位置，如图丙所示。因为细线两侧的力臂 ，所以若在细线处将胡萝卜切成两半，则 。
3． 在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）实验前，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左高右低，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向 选填“左”或“右”调节。
（2）调好后，小明按图甲进行实验，小红按图乙进行实验，你认为按图 进行实验更好，理由是便于测量 。
（3）实验数据如表，分析实验数据，可以得出杠杆的平衡条件： 用公式表示；保持杠杆始终处于水平位置平衡，当弹簧测力计由图乙位置转动至图甲位置时，弹簧测力计的示数将 选填“变大”“变小”或“不变”，原因是 。
实验次数 阻力 阻力臂 动力 动力臂
（4）小明同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小明利用图丙所示的装置进行探究，发现杠杆平衡条件不成立，其原因是 。
4． 校工师傅用剪刀修剪较粗硬的树枝时如图甲，往往把树枝夹在离轴很近的地方，手放在剪刀离轴最远的末端用力，轻松将粗树枝剪断。小明想：为什么这样使用，会很容易剪断树枝呢？于是他利用杠杆、支架、钩码每个重、弹簧测力计来探究杠杆的平衡条件：
（1）将杠杆放在水平桌面上，发现杠杆静止时如图乙所示，此时杠杆处于 填“平衡”或“非平衡”状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应该将杠杆左端的平衡螺母向 填“左”或“右”端调节。
（2）小明在杠杆左侧挂2个钩码，在右侧挂4个钩码如图丙，使杠杆在水平位置平衡。改变左侧钩码的位置，重复上述实验，并将实验数据记录在表中。
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 2 20 4 10
2 2 15 2 15
3 2 10 1 20
分析表中数据，得出杠杆平衡需要的条件是：动力动力臂= 。
（3）图丙中，若将左右两侧各减去一个钩码，杠杆 填“左侧下降”“右侧下降”或“仍然水平平衡”。
（4）为了使实验结论更具有普遍性，小明用弹簧测力计在处竖直向上拉如图丁，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 ；保持水平位置不变，将弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，弹簧测力计的示数会 填“变大”、“变小”或“不变”。进一步分析可知，当阻力一定且杠杆平衡时， ，动力越小。所以在修剪较粗硬的树枝时，像校工师傅那样使用剪刀会更省力。
“测量滑轮组的机械效率”实验
5．如图所示，某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，前三次实验利用质量相等的滑轮组装成甲、乙、丙三个实验装置并依次进行实验。前三次实验得到的测量数据如表所示。
物理量 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η
1 3 0.2 2.1 0.4
2 3 0.2 1.4 0.6
3 6 0.2 2.4 0.6
4 6 0.2 2.0 0.8
（1）实验中应沿 方向匀速拉动弹簧测力计。
（2）若不计绳重和摩擦力，则乙图中动滑轮的质量为 g。
（3）在第4次实验中，实验小组在丙图装置的基础上增加了一个滑轮，组成丁图实验装置并进行实验，得到表中第4次实验数据。由此可知，此次机械效率η＝ 。
6．在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
实验
次数 物重
G物/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 3 0.5 0.1 2 0.3 66.7
4 4 1 0.1 0.5
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法 。
（2）在实验中，测量绳端拉力时，应尽量 匀速向上拉动弹簧测力计。利用乙图中弹簧测力计的示数，可计算出第4次实验时滑轮组的机械效率为
（3）由表中第 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。
（4）由表中第3、4组数据可知，滑轮组的机械效率与摩擦和 有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 J。
7．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示
（1）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整。
实验次数 钩码重量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η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
（4）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）
（5）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论： 。
测量斜面机械效率的实验
8．如甲图是小明同学测量斜面机械效率的实验装置。实验时用弹簧测力计拉着重为8N的木块沿斜面向上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数如乙图所示。
（1）在这次实验中，弹簧测力计沿斜面的拉力为 N；
（2）斜面的机械效率为 ；
（3）若要探究斜面的机械效率和物体重力的关系，应控制 保持不变；
（4）若只将物体拉到斜面中点位置处，则斜面的机械效率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
9．斜面是一种省力机械，斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小明做了如下猜想：
猜想1：斜面的省力情况与斜面的表面材料有关；
猜想2：斜面的省力情况与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：斜面的省力情况与物体受到的重力大小有关；
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验，物体在沿斜面拉力的作用下做匀速直线运动，实验数据记录如下。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角/° 30 30 30 30 45 60
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
根据实验数据，回答下列问题：
（1）通过对比实验1，2中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的 有关。
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， ，提升物体越省力。
（3）为验证猜想3，小明做了实验 （填写实验序号），分析实验数据后，他认为这几次实验省力情况相同，依据是斜面的拉力与物块重力比值 （“相等”或“不等”）。
（4）完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端，已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 。
10．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 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
（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。
参考答案
1．（1）平衡
（2）左
（3）左
（4）阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大
2．（1）乙；向左调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡
（2）小；动力和动力臂的乘积、阻力和阻力臂的乘积
（3）<；>
3．（1）左
（2）乙；力臂大小
（3）；变大；力臂变小
（4）杠杆自重对实验的影响
4．（1）平衡；右
（2）阻力阻力臂
（3）右侧下降
（4）6；变大；阻力臂越小、动力臂越大
5．（1）竖直
（2）120
（3）75%
6．（1）
（2）竖直；50%
（3）1、2、3
（4）动滑轮重力；0.15
7．（1）匀速
（2）不正确；摩擦
（3）0.4；80%
（4）1、2
（5）2、3
（6）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高
8．（1）4.8
（2）62.5%
（3）斜面的倾斜程度和粗糙程度
（4）不变
9．（1）材料
（2）斜面的倾角越小
（3）1、3、4；相等
（4）62.5%
10．（1）匀速直线
（2）1.25；0.3；80.6%
（3）省力
（4）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高
（5）粗糙程度
