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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 实验探究精选（一）
本练习训练范围：3.1-3.4部分
参考答案
一．探究影响动能的因素（共10小题）
1．【答案】（1）小球；（2）高度；（3）撞击木块时木块移动的距离相同；（4）质量相同时，物体的速度越大，动能越大
2．【答案】（1）比较弹簧被压缩长度；（2）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（3）能；用同一小球从不同高度由静止滑下（保证质量相同、高度不同），通过木块被推动的距离判断重力势能的大小与高度的关系。
3．【答案】（1）小车；（2）小木块滑行的距离；（3）增大斜面高度。
4．【答案】【分析论证】速度一定时，物体的质量越大，动能越大；【实践应用】超速；【评估交流】（1）速度；（2）小于。
5．【答案】（1）木块运动的距离；（2）高；（3）质量；（4）乙。
6．【答案】（1）不能；（2）质量相同时，速度越大，动能越大；（3）错误；没有控制接触面的粗糙程度相同。
7．【答案】（1）小钢球下滑的方向不容易改变，实验操作更方便；（2）三个光控灯同时亮；（3）保持钢球体积不变，让钢球的中间是空心，可以改变钢球的质量。
8．【答案】（1）水车转动的圈数；（2）动能大小与质量的关系；（3）相同。因为水的重力势能不变，下落转化为水的动能相同，水车获得动能相同。
9．【答案】（1）速度；（2）物体速度相同时，质量越大，动能越大；（3）sB＝sC＝sD。
10．【答案】（1）在物体质量一定时，运动速度越大，动能越大；（2）小于；（3）B。
二．探究影响势能大小的因素（共7小题）
11．【答案】（1）小球在斜面上的高度；转换法；（2）1、2；（3）长度和材料。
12．【答案】（1）当弹簧被压缩的越多，木块滑行的距离也就越长；（2）在水平面上放足够长的毛巾
13．【答案】（1）弹簧被压缩的长度；（2）质量相同，高度越大，重力势能越大；（3）质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。（4）D。
14．【答案】（1）木桩陷入沙土的深度；转换；（2）动能；质量；（3）BC；高度；（4）无关。
15．【答案】（1）改变力的方向；（2）①控制金属球动能为0，排除动能对实验结果的影响，方便控制金属球的高度，即重力势能的大小；②物体的质量一定时，物体所处的高度越高，重力势能越大；（3）降低金属球每次实验时的高度。
16．【答案】【实验设计】杯子运动的距离大小；
【得出结论】2、4、5；
【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
17．【答案】（1）5t2；（2）该实验是通过观察重物陷入沙子中的深度来反映重物的重力势能大小；（3）让同一个物体从不同高度由静止开始落下，撞击木桩，观察木桩下陷的深度的大小；（4）高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时会造成较大的伤害
三．功率大小的比较（共1小题）
18．【答案】（1）D；（2）时间t/s；（3）P＝。
四．探究杠杆的平衡条件（共5小题）
19．【答案】（1）右；（2）左；（3）B；（4）变大。
20．【答案】（1）平衡；便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）0.1；0.15；
（4）右端下沉；
（5）获取多组实验数据归纳出物理规律；
（6）变大；弹簧测力计由竖直向下拉转至向左斜拉的过程中，动力臂减小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可得动力变大。
21．【答案】（1）平衡；（2）右端下降；（3）D、N；错误。
22．【答案】（1）左；（2）B；（3）右端下沉。
23．【答案】（1）调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）6；（3）相等；阻力和阻力臂保持不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力与动力臂的乘积保持不变。
五．斜面及其工作特点（共2小题）
24．【答案】（1）①、②；（2）在其他条件相同时，斜面倾角越小越省力；（3）物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等。
25．【答案】（1）1、2、3；（2）使用斜面省力的情况与斜面的倾斜程度有关；（3）斜面的表面材料、斜面的倾斜程度相同，物体受到的重力大小不相同，沿斜面的拉力F与物块所受的重力G的比值大小相同。
六．杠杆的平衡条件（共4小题）
26．【答案】（1）右；（2）避免杆秤自身重力对称量的干扰；（3）均匀；小思。
27．【答案】（1）便于测量力臂； （2）用刻度尺测出OD的长度L1；（3）ρ油＝ ρ。
28．【答案】（1）；（2）人低头的角度越大，sinθ越大，则G的力臂越大，肌肉的拉力就越大；（3）70；（4）ABC
29．【答案】（1）根据，由于m2、V排、OA都是定值，故ρ液与BC成正比，液体密度秤刻度是均匀的；（2）大螺母未完全浸没液体中；（3）增大大螺母的体积或减小小螺母的质量。
七．定滑轮及其工作特点（共1小题）
30．【答案】（1）2；
（2）使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变用力的方向；
（3）改变钩码的重力，多次测量。
八．动滑轮及其工作特点（共1小题）
31．【答案】（1）1；（2）同一动滑轮提升相同的物体时，拉力大小与θ有关，θ越大，拉力越大；（3）改变钩码的重力，重复上述实验；（4）根据杠杆平衡条件可知，从第1次到第4次，物体总重力不变，动力臂和阻力臂都在减少，但是动力臂比阻力臂变化得更多，所以拉力逐渐增大。
九．机械效率的测量实验（共4小题）
32．【答案】（1）55.6%；（2）在小车重力一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；（3）斜面的粗糙程度。
33．【答案】（1）匀速；（2）2.7；（3）75%；（4）3；（5）越高。
34．【答案】（1）丁；80%；（2）同一滑轮组的机械效率与绳子股数无关；（3）使用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组机械效率越高。
35．【答案】（1）88.9%；（2）高；（3）C；（4）低；12。
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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 实验探究精选（一）
本练习训练范围：3.1-3.4部分
一 探究影响动能的因素
1．（2024 温州模拟）利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块就会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB（mA＜mB）。
（1）本实验探究 　 　动能大小的影响因素。（选填“小球”或“木块”）
（2）实验中通过 　 　来改变小球到达竖直位置时的速度大小。
（3）如图甲、乙所示，同时释放小球A、B，观察到它们 　 　，表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球质量无关。
（4）如图乙、丙所示，观察到丙图中小球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：　 　。
2．（2024秋 杭州月考）如图是小金探究“动能大小影响因素”的装置，小球从斜面上静止释放，沿斜面滚下后撞击水平面上的弹簧，完成三次实验，并记录数据如表。
实验组别 甲 乙 丙
小球质量/克 4 16 4
小球下滑高度/厘米 5 5 ？
弹簧的最大压缩长度/厘米 4 8 8
（1）本实验通过 　 　来反映小球动能的大小。
（2）根据实验甲、乙，可得出的结论是 　 　。
（3）用如图装置能否探究高度对重力势能的影响，若能请简述方案，若不能请说明理由。 　 　。
3．（2024秋 上城区校级月考）小何同学在一次安全知识进校园的活动中了解到，骑车时速度太快、载重太多时，易发生事故。为什么速度太快、载重太多易引发安全事故呢？小何查阅资料得知：物体速度大、质量大时，动能大。速度和质量哪个因素对动能影响更大呢？小何请教老师获得了测量速度的方法后，找来了质量不同的小车、两块长木板、小木块、测速仪和刻度尺，设计了如图甲所示的实验，请你和他一起探究。
通过实验探究，小何记录的实验数据如表所示：
次数 小车质量（g） 小车到达木板底端速度（m/s） 小木块滑行距离（cm）
1 100 0.25 15.0
2 200 0.25 29.9
3 100 0.5 60.1
（1）本实验的研究的是 　 　（选填“小车”或“木块”）的动能。
（2）此实验通过 　 　来判断物体动能的大小。
分析数据可知：物体动能的大小与物体质量和速度有关，且 　 　对动能的影响更大。
（3）小蔡也按照小何的方法进行了实验，可是他在实验过程中发现木块移动的距离较短不方便比较。请你写出一条改进措施 　 　。
4．（2024秋 浙江月考）兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟质量有关。
【进行实验】他们做了如图甲、乙、丙所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
【分析论证】分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：　 　。
【实践应用】用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 　 　（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性更大的原因。
【评估交流】
（1）如果换用图丁所示装置进行实验，选择合适的器材可以研究小球的动能大小与 　 　（选填“质量”、“速度”或“质量和速度”）的关系。
（2）他们由此还联想到牛顿第一定律的实验，让同一小车沿同一斜面的同一高度由静止开始向下滑下，在粗糙程度不同的水平表面运动直至停止。在水平运动的整个过程中，小车在玻璃、毛巾表面克服摩擦力做功的功率分别为P1、P2，则P1　 　P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
5．（2024 浙江模拟）汽车“多拉快跑”是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。小科利用小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面等器材，通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害：将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。请回答下列问题：
（1）本实验可用 　 　反映追尾的危害程度。
（2）如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面C处释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离
S1这表明货车超速会产生追尾的危害。本实验中C点位置比A点 　 　（填“高”“低”或“相同”）。
（3）如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为S0，均未与木块撞击。小科猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 　 　的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时速度还不够大。
（4）由（3）问中实验观测不到小车因超载而追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。于是小科在之前实验基础上重新增加一步实验操作方案（木块仍置于B处）来证明因超载车追尾而带来危害：将装有砝码的小车放在C处释放，测量撞击后木块移动距离并与 　 　（填“甲”“乙”或“丙”）图木块移动距离比较大小，即可得出仅因超载带来的危害程度。
6．（2024 杭州二模）小金在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，s2＜s1＜s3实验过程如图所示。
（1）若水平面绝对光滑，本实验将 　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）通过甲乙实验分析可得结论 　 　。
（3）另一同学用图丁、戊所示的方法探究动能跟哪些因素有关，他将相同质量的小球从不同高度（h1＞h2） 由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是 　 　的（选填“正确”或“错误”），理由是 　 　。
7．（2024 湖州一模）在探究物体动能大小与质量的关系时，课本方案为：让不同质量的小钢球从同一斜面上相同高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。
（1）小陈认为课本方案难以操作，将斜面和水平面都改成了滑轨，将木块换成圆柱体块，方案迭代为1.0。这样改进的优点是 　。
（2）小越质疑：不同质量的小钢球从同一倾斜滑轨上相同高度由静止滚下，到达底部时速度真的相同吗？她在倾斜滑轨的底部安装光控灯（当球滚过时，光控灯会亮起），进行三轨同步实验，方案迭代为2.0。利用分割槽使三个不同质量的小钢球分别从三个相同倾斜轨道的同一高度由静止同时滚下，若出现
　的现象，说明三个小球到达斜面底部时速度相同。
（3）实验发现，不同质量的小钢球到达斜面底部时速度并不相同，查阅资料后发现这是由于小钢球体积不同所导致。如何在改变小钢球质量的情况下控制其体积不变，你的方法是 　 　。
8．（2023秋 鹿城区校级月考）小科想探究液体动能的大小与哪些因素有关，设计了以下实验。如图甲所示，取一根光滑的塑料管，固定高度和倾斜角度，塑料管末端装有一定质量的水，用密封挡板封住端口。实验过程中，松开密封挡板，让水沿着管道下滑，刚好全部冲击水车，带动水车转动，空气阻力忽略不计。
（1）该实验通过　 　反映水流所具有的动能大小。
（2）如图乙所示，选取横截面积较大的塑料管，保证倾斜角度相同，水位高度相同，松开密封挡板，观察现象。增加乙组实验的目的是为了探究 　 　。
（3）分析与讨论：在保证其他条件相同的情况下，第一次把乙中密封挡板全部松开，第二次把乙中密封挡板往上移动松开一半，两次水都全部流出并落在水车上。请判断水车两次获得的动能是否相同，并说明理由：　 　。
9．（2023 柯桥区二模）小科在探究影响物体的动能大小的因素时，设计了如图甲的实验，用一条无弹性的细绳和实心铁球制成单摆，将滑块放到滑槽上并使之左端刚好在悬点O的正下方。然后进行以下三步实验操作：
①将铁球挪到a点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离为s1
②滑块放回原处后，将铁球挪到b点位置静止释放，打到滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离为s2
③换一等体积的实心铝球（ρ铝＞ρ铁），将铝球挪到b点位置静止释放，打到放回原处的滑块上，记录滑块在滑槽上移动的距离为s3
（1）小科进行“步骤 ①和“步骤②”的实验，他基于的猜想是：物体动能的大小可能与 　 　有关。
（2）小科在实验中测得s2＞s3，由此可得结论：　 　。
（3）实验后，小科进一步思考，若AB、AC、AD均为光滑斜面，其中AD为曲面，如图乙。让同一铁球从A点分别沿三个斜面静止滑下，撞击放在B、C、D位置的相同物块（不计碰撞时的能量损耗），判断物块被撞击后在相同粗糙水平面上移动的距离sB、sC、sD的大小关系 　 　。
10．（2023秋 西湖区校级期中）在“研究动能大小的影响因素”实验中，小科进行了两次研究。
实验一（图甲）：在水平面铺上粗糙的平板，同一小球从同一斜面不同高度静止释放，运动一段距离后停止，位置如图甲。
实验二（图乙）：水平面铺上粗糙的平板，其中小球A、B、C的质量依次减小。小科先后三次将三个小球从同一斜面的同一高度静止释放。刚到底部时用频闪相机（间隔相同时间自动拍摄）开始记录，如图乙所示1、2、3表示三次频闪相机拍出A、B、C三小球的位置（包括刚到底部时、到底部0.1秒后、到底部0.2秒后的位置）。
（1）根据图甲实验结果，可得出的结论是：　 　。
（2）根据图乙实验结果，用小球C在平板上第3次频闪相机拍摄到小球的大致位置在 　 　“5”。（填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）小科调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，如图丙中最符合实际现象 　 　。
二 探究影响势能大小的因素
11．（2024 湖州二模）探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究。将光滑水平面与光滑斜面连接：
①如图将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2厘米，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时高度，重复三次，取平均值记录在下表中。更换B斜面，重复实验。
②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤。
③换用不同弹簧，重复实验①步骤。
实验序号 弹簧 弹簧长度（cm） 弹簧材料 压缩量（cm） 小球在斜面A上高度（m） 小球在斜面B上高度（m）
1 甲 20 合金1 2 0.18 0.18
2 甲 20 合金1 3 0.40 0.40
3 乙 20 合金2 2 0.22 0.22
4 丙 30 合金1 2 0.12 0.12
5 丁 30 合金2 2 0.15 0.15
（1）实验中，通过观察 　判断弹簧弹性势能的大小，用到了科学方法是　 　。
（2）比较 　 　（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧的形变大小有关。
（3）由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的 　 　有关。
12．（2024 宁波模拟）小宁用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。小宁认为笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能，而弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。为了探究相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的关系，小宁利用图乙所示的实验装置进行实验。
【不计小球滚动和碰撞的能量损失】
【实验步骤】：①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置；
②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离s。
③改变小球在水平面上压缩弹簧的位置，重复实验多次。
（1）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现 　 　现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。
（2）小宁在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验提出一个合理化的改进建议：　 　。
13．（2023 江干区校级二模）小金探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示（摩擦力忽略不计）。
（1）将铁球从斜面静止释放后，滚动到水平面压缩弹簧，记录相关数据。铁球重力势能的大小可以用 　 　来反映。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2（h1＜h2）处静止释放：弹簧被压组后的长度分别为l1、l2（l1＞l2），能得出的结论是 　 　。
（3）若要利用实验中的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路：　 　。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，在 　 　位置（填“C”或“D”）更适合打通管道安装发电机。
14．（2023秋 西湖区校级期中）高空抛物是极不文明且会对他人造成危害的行为，通过学习重力势能后，小杨想用实验来探究造成危害的因素。她认为小球从高处自由落下砸到木桩上能对木桩做功，使木桩陷入沙土中。然后设计了如图所示的实验（mA＜mB＝mC＝mD；hA＝hB＜hC＝hD）
（1）实验中是根据 　 　来判断小球重力势能的大小，这种研究方法叫 　 　法。
（2）小球由高处自由下落过程中，重力势能转化为 　 　。通过观察A、B两小球的实验，发现B组木桩陷入沙土更深，说明当高度相同时，重力势能的大小与 　 　有关。
（3）通过观察　 　两小球的实验，说明当小球质量相同时，重力势能的大小还与　 　有关。
（4）小杨还想探究重力势能的大小与运动轨迹是否有关，于是找来一根光滑管道，把小球D从与C球高度相同的管道顶端释放，发现木桩陷入沙土的深度与C球作用的深度相同，由此判断重力势能大小与运动轨迹 　 　（选填“有关”或“无关”）。
15．（2023秋 婺城区月考）小科同学在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：铁架台、滑轮、金属球、尖腿小桌、细沙和塑料盆。设计的实验装置如图所示。
实验次数选 金属球高度h/cm 小桌腿进入细沙的深度h/cm
1 20 1.9
2 30 2.9
3 40 3.8
（1）该实验装置中滑轮的作用是 　 　。
（2）小科调节铁夹让质量为20克的金属球从不同高度静止下落，实验结果记录如表。
①释放金属球时，应使金属球由“静止”开始下落。其目的是 　 　。
②根据表中数据，可以得出的结论是：　 　。
（3）若将金属球分别从三个不同高度由静止释放。撞击小桌后，发现每次小桌的桌腿都全部陷入细沙中。为了完成实验，应采取的改进措施是 　 　。
16．（2024 宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。
【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？
【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。
假设二：物体的重力势能与下落高度有关。
【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 　 　来反映的。
【得出结论】通过比较实验序号为 　 　的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见：　 　。
序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm
1 10 10 8.5
2 10 20 9.2
3 10 30 10.4
4 20 20 11.8
5 30 20 12.6
17．（2024春 拱墅区校级月考）研究性学习小组的同学在探究重力势能大小与哪些因素有关时，做了如图所示的实验，在透明容器中装入足够的细砂，将质量不同的实心铁块举高到距小桌面不同高处由静止释放（h1＜h2），铁块砸到小桌面上后与小桌一起运动，使小桌腿陷入细砂中，用刻度尺测出桌腿进入细砂中的深度，通过比较这一深度的大小，可推知铁块重力势能大小与哪些因素有关。
（1）同学们还发现铁块离桌面越高，下落到桌面所用的时间越长。为了研究铁块下落高度与时间的关系，他们在老师的帮助下，测出了铁块由静止开始下落高度h和下落所用时间的平方t2的数据如下表。分析表中的数据可知，h与t2的关系式为h＝　 　。
t2/s2 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.16
h/m 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8
（2）某同学认为如果用一个质量小、下落高度大的重物和另一个质量大、下落高度小的重物实验仍然是可以比较重力势能的大小，你认为他的理由是 　 　。
（3）实验发现铁块容易把桌子撞歪，造成桌腿进入沙子的深度测量不准确，有人提议改用尖头短木桩来完成实验，现研究“重力势能大小与高度的关系”请写出实验操作：　 　。
（4）高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，实验数据表明：一个60克的鸡蛋从4楼抛下来就会让人起肿包；从8楼抛下来就可以让人头皮破损；从18楼甩下来就可以砸碎成年人的头骨：从25楼抛下可使人当场死亡。请你从物理的角度解释：　 　。（不计空气阻力）
三 功率大小的比较
18．（2023秋 江干区校级月考）学习功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁在爬楼过程中的功率大”的活动。
（1）如何比较同学上楼功率，可以有多种方案：
①测量出各自的体重爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较。
②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进往比较。
③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。
可行的是 　 　。
A.只有① B.只有①② C.只有②③ D.①②③都可以
（2）相互合作，估测每位同学的上楼功率的数据并记录在自己设计的表格中，根据测量所选方案，填写表格中空缺的栏目内容 　 　。
质量m/kg 上楼高度h/m
… … …
（3）功率表达式：　 　（用符号表示）。
四 探究杠杆的平衡条件
19．（2024秋 上城区校级月考）在探究“杠杆的平衡条件”实验中，实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。
（1）如图甲，将杠杆装在支架上，发现杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 　 　（选填“左”或“右”）移动。
（2）如图乙，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各添加一个相同的钩码，则杠杆 　 　（填“左”或“右”）端将下沉。
（3）在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 　 　。
A．减小摩擦 B．获取多组实验数据归纳出普遍遵循的物理规律
C．多次测量取平均值减小误差 D．使每组数据更准确
（4）如图丙，另一个同学用弹簧测力计研究杠杆平衡条件，如测力计拉力作用点不变，测力计由竖直向上变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
20．（2024秋 上城区校级月考）小明所在的实验小组用如图所示的实验探究杠杆平衡的条件。
（1）[实验操作]支好杠杆后，发现杠杆在图1所示的位置静止，此时杠杆处于　 　（选填“平衡”或“非平衡”）状态；接下来调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是　 　。
（2）实验中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图2是第3次杠杆平衡时的情景，此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为　 　，②为　 　。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 2.5 0.2 2 0.25
2 2 0.15 1.5 0.2
3 1.5 0.1
【分析证据，得出结论】
（3）分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件。
【表达交流，反思评估】
（4）当杠杆平衡后，将A、B两点所挂的钩码同时朝远离支点O的方向移动一个小格，则杠杆　 　（选填“仍能保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。
（5）实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了　 　。
（6）将图2中杠杆左端的钩码换成弹簧测力计进行实验，当弹簧测力计由竖直向下拉转至向左斜拉的过程中，杠杆始终保持在水平位置平衡，则测力计的示数将　 　（选填“变大”“不变”或“变小”），请说明原因：　 　。
21．（2024秋 滨江区校级月考）某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置如图所示，每个钩码质量都相等。
（1）安装好装置后，杠杆静止在如图﹣1所示位置，此时杠杆　 　（选填“平衡”或“不平衡”）；
（2）如图﹣2，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端的钩码同时向靠近支点的方向移动一小格，杠杆将 　 　（选填“依然平衡”“左端下降”或“右端下降”）；
（3）实验中小明曾提出“力的作用点到支点的距离影响杠杆的平衡”。为判断这一观点是否正确，小华制作了一个密度均匀的圆盘（相当于杠杆），圆盘可以绕着圆心O转动（转轴阻力忽略不计），如图﹣3所示。他先在圆盘的C点挂上4个钩码，又在G点挂上一定数量的钩码后，圆盘在图示位置平衡，此时CD水平；接着他将挂在G点的钩码先后挂在 　 　两个点又进行了两次实验，发现圆盘仍在图示位置平衡，则说明小明的观点是 　 　（选填“正确”或“错误”）的。
22．（2023秋 慈溪市期末）学习了杠杆知识后，小宁和小慈利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。他们所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量为10g）、细线、刻度尺等。
（1）他们将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后如图甲所示，若想调节铅笔使其在水平位置平衡，则应将细线向 　 　（填“左”或“右”）移动。
（2）调节水平平衡后，他们用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示。所测数据记录在表中：
动力F1/N l1/m 阻力F2/N l2/m F1l1/Nm F2l2/Nm
0.2 0.02 0.1 0.04 0.004 0.004
记录并分析数据后，小宁得出结论：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”，小慈得出结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，到底谁的结论正确呢？为了进一步完善实验，得出普遍规律，接下来的做法应该是 　 　。（填字母代号）
A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点
（3）在实验过程中，铅笔水平平衡后（如图乙），小宁不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），她立即将细笔握住，并将断笔芯放到左端细线下方固定好（如图丁），则松手后的铅笔 　 　（填“左端下沉”或“右端下沉”）。
23．（2023秋 杭州月考）在探究“杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）为了便于直接读出力臂的大小，应对图甲杠杆进行的操作是 　 　。
（2）如图乙所示，杠杆上每格均匀等距，每个钩码的质量都相同，若在C位置挂4个钩码，在D处挂 　 　个钩码，仍可使其在水平位置平衡；
（3）如图丙所示，用弹簧测力计代替钩码，保持所挂钩码位置不变，不断改变弹簧测力计的作用点和拉力的大小，使杠杆始终在水平位置平衡，绘制出弹簧测力计的拉力F与其力臂L的图象如图丁所示，图象中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积（如图丁中阴影部分） 　 　（选填“相等”或“不等”），其原因是 　 　。
五 斜面及其工作特点
24．（2023秋 上城区校级期中）斜面是一种简单机械，生活和生产中使用斜面的好处是可以省力。通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值可以判定省力情况，比值越小，越省力。那么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：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
为验证上述猜想，小明利用如图所示装置进行实验。每次实验所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，且物块均在沿斜面向上的拉力F作用下做匀速直线运动。实验结果记录如表。
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
斜面倾角θ 30° 30° 30° 30° 35° 40°
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重力G/牛 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/牛 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验 　 　（填序号）中的数据可知，斜面的省力情况与斜面的表面材料有关。
（2）通过对比实验①、⑤、⑥中的数据，得出的结论是 　 　。
（3）分析表格数据，小明认为“斜面省力情况与物体受到的重力大小无关”，他的依据是　 　。
25．（2024 宁波模拟）小宁骑自行车时发现，骑车上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小宁做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关。
猜想2：与斜面的倾斜程度有关。
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
为验证上述猜想，小宁利用如图甲所示的装置进行了实验，实验中用沿斜面向上的拉力F拉动物块在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面的拉力F与物块所受的重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
实验序号 1 2 3 4 5 6 7
斜面倾角 θ θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 棉布 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.43 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
（1）通过对比 　 　（填写实验序号）三次实验中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关。
（2）通过对比1、6、7三次实验中的数据，得出的结论是：　 　。
（3）为验证猜想3，小宁做了1、4、5三次实验，分析实验数据后，小宁认为这几次实验省力情况相同的依据是 　 　。
六 杠杆的平衡条件
26．（2024秋 拱墅区校级月考）杆秤（如图甲）是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤（如图乙）。
【制作步骤】
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处。
③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子。
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”。
⑤定刻度：……
【交流评价】
（1）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 　 　侧移动。
（2）步骤④标零线的目的是 　 　。
（3）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是 　 　（选填“均匀”或“不均匀”）的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为 　 　的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体 ；按上述方法直到标出所有刻度。
小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。
27．（2024秋 杭州月考）小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤：
步骤一：用刻度尺测出OE的长度L0。
步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
步骤三：　 　。
步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。
（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 　 　。
（2）请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：　 　。
（3）ρ油的表达式为：　 　。（用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示）
28．（2023秋 义乌市校级月考）“低头族”长时间看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，项目化学小组建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个质点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点，将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模型测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如表：
低头角度θ/度 0 15 30 45 60
细线拉力F/N 0 7.3 14.0 20.2 25.0
（1）在图乙中画出细线拉力的示意图。
（2）分析表中数据可知：低头角度越大，颈部肌肉的拉力就会越大，这是因为 　 　。
（3）设人的头颅质量为5kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是 　 　N。
（4）下列措施中，有利于保护颈椎的是 　 　。
A.不要长时间低头看手机 B.适当抬高手机屏幕，减小低头角度
C.低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力。
29．（2024秋 浙江月考）研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。
【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论：
根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得：
mg×OA＝m2g×OB………………①
（m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………②
①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③
由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV液
由③④可得：
（1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是　 　。
【制作与应用】
小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。
（2）其错误操作可能是　 　。
【评价与改进】
制作“液体密度秤”评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小
指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低
（3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见　 　。
七 定滑轮及其工作特点
30．（2022秋 西湖区校级期中）滑轮是一种常用的简单机械。使用定滑轮在省力和省距离等方面有什么特点？以下是小丽对此进行的实验：
①如图甲，用弹簧秤测出两个钩码的重；
②如图乙，用手竖直向下匀速拉弹簧秤，记录弹簧秤示数（摩擦力忽略不计）。测量钩码和绳子自由端通过的距离，记录在下表中；
③如图丙，改变拉力方向重复实验并记录。
拉力方向 弹簧秤示数（牛） 绳子自由端移动距离（厘米） 钩码上升距离（厘米）
竖直向下 2.0 15 15
斜向下 2.0 12 12
水平 2.0 8 8
请回答：
（1）①中测得钩码重为 　 　牛；
（2）分析数据，可得出的结论是 　 　；
（3）小丽认为根据已有实验得出结论不具普遍性，还需 　 　。
八 动滑轮及其工作特点
31．（2024 镇海区模拟）小明在学习动滑轮后得知：动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。小明思考：“使用动滑轮时，若拉力的方向没有保持竖直向上，是否还能省一半的力”，于是设计了由滑轮、滑轨、滑块、弹簧测力计等组成的实验装置（如图甲），通过移动滑块来改变拉力与竖直方向的夹角θ，进行实验。其中绳子重和摩擦忽略不计，获得实验数据如表：
实验序号 钩码总重力G 拉力作用线的夹角布度 拉力大小F/牛
① 3 0 2
② 3 30 2.4
③ 3 45 2.8
④ 3 60 4
（1）根据表中第①次的实验数据，可以得知动滑轮重为 　 　牛。
（2）分析4次实验数据，你能得到的实验结论是 　 　。
（3）为了使实验结论更具有普遍性，接下来的设计是：　 　。
（4）小明查阅资料后，发现改变拉力与竖直方向的夹角θ时，同时动滑轮的支点也发生改变，如图乙所示，若拉力F为动力，动滑轮和物体总重视为阻力。请结合以上信息和杠杆平衡条件等相关科学知识，解释从第①次到第④次拉力变化的原因？　 　。
九 机械效率的测量实验
32．（2023秋 上城区期末）小金为研究“斜面的机械效率与斜面倾斜角度的关系”，进行了如图所示的实验：
①将一块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。
②用弹簧测力计测出小车的重力G。
③用弹簧测力计将小车从斜面底端匀速拉至顶端，记录弹簧测力计示数F。
④改变斜面的倾斜角度，重复上述实验后，相关数据如表。
实验序号 斜面的倾斜角度 小车的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率
1 较小 10 0.2 3.6 1 _____
2 适中 10 0.4 7.01 1 57.1%
3 较大 10 0.6 8.5 1 70.6%
（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为 　 　。
（2）根据实验数据，可以得到的实验结论为 　 　。
（3）斜面的机械效率还与哪些因素有关？　 　。
33．（2023秋 西湖区校级期中）物理兴趣小组的同学们测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）实验过程中应该用弹簧测力计竖直向上　 　拉动绳子自由端；
（2）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s及总功，请你帮他计算出第一次实验的总功是　 　J；
（3）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为　 　；
（4）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为　 　N；（绳重和摩擦忽略不计）
（5）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，提升的物体越重，滑轮组的机械效率　 　。（选填“越高”、“越低”或“不变”）
实验次数 物体重力 G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 6 0.3 1.8 3 66.7%
2 9 0.3 2.7 4 0.9 3.6
3 12 0.3 3.6 5 0.9 4.5 80%
34．（2023秋 萧山区月考）小明在做“测滑轮组机械效率”的实验，部分实验装置和实验数据如下：
实验次数 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 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 0.4 ？
（1）分析表中数据可知，第4次实验是用图 　 　（选填“丙”或“丁”）所示装置做的实验，滑轮组的机械效率为 　 　。
（2）通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，　 　。
（3）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：　 　。
35．（2021秋 上城区校级期中）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某实验小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表。
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/%
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9
（1）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 　 　。（保留一位小数）
（2）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 　 　（填“高”或“低”）。
（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 　 　。
A.71.6% B.82.6% C.92.4% D.100%
（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 　 　（填“高”或“低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　 　N。（忽略绳重和摩擦）
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