第09讲 专题 简单机械与功实验（原卷版）.docxVIP

第09讲专题简单机械与功实验

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

要点一、探究杠杆平衡条件实验

杠杆的平衡条件：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。

实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)

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。

要点二、探究滑轮组的机械效率实验

实验原理：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。

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n倍，即S=nh。

绳子端的速度与物体上升的速度关系：。

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。

要点三、斜面机械效率

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越小)。

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)

知识点一：杠杆平衡条件实验

【探究重点】

实验目的：杠杆平衡条件实验验证。

实验器材：铁架台、带刻度的杠杆、钩码。

实验原理：动力×动力臂=阻力×阻力臂?。

实验步骤：

组装、调节杠杆，使横梁平衡(调节杠杆两端的平衡螺母)。

用细线在左右两端悬挂数量不同的钩码，左为动力，右为阻力。固定动力臂和动力不变，选取适当的阻力(钩码个数)，移动阻力位置，直至杠杆平衡。分别记录动力、动力臂和阻力、阻力臂，并计入表格。

重复上述步骤两次(要求每次必须改变动力和动力臂)，并计入表格。

分别计算每次试验的动力×动力臂和阻力×阻力臂，填入表格。

实验表格

次数

动力

动力臂

动力×动力臂

阻力

阻力臂

阻力×阻力臂

1

2

3

【例题精讲】

（2022·安徽省）用图中所示的装置探究杠杆的平衡条件，通过正确的实验操作，得到下表中的数据。

实验次数

动力F1/N

动力臂l1/m

阻力F2/N

阻力臂l2/m

1

3.0

0.20

2.0

0.30

2

2.0

0.15

1.5

3

1.5

0.20

1.0

0.30

……

……

……

……

……

（1）第2次实验数据中阻力臂应为___________；

（2）第3次实验后，用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线（保持上端悬点不动），如图乙所示，不计摩擦，杠杆___________（选填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是：___________。

【巩固训练】

（2022·湖南长沙）为了探究杠杆的平衡条件，小庆将安装好的器材放到水平桌面上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。

（1）某次实验时，小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后，出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡，下列操作正确的是___________；

A.将左侧钩码向左移动B.将右侧钩码向右移动C.将平衡螺母向左调节

（2）正确完成实验后，获得的三组数据如下表所示。

次数

动力

动力臂

阻力

阻力臂

1

1.0

10.0

0.5

20.0

2

1.0

20.0

2.0

10.0

3

2.0

15.0

1.5

20.0

分析数据可得杠杆的平衡条件：___________。

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