拓展6實驗探究滑輪特點（原卷版）

實驗1：探究定滑輪的特點實驗?zāi)康模禾骄慷ɑ喪欠袷×?，能否改變施力的方向，拉力移動的距離和重物升高高度的關(guān)系。實驗圖示實驗操作：1、如圖甲所示，把鉤碼掛在彈簧測力計下，記下鉤碼的重力G；2、如圖乙所示，通過定滑輪用彈簧測力計拉同樣的鉤碼，豎直向下勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速上升，讀出彈簧測力計的示數(shù)F，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩子自由端移動的距離s，記錄在表格中；3、改變鉤碼的個數(shù)，多做幾次實驗，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中注意事項：利用彈簧測力計拉鉤碼時，要使彈簧測力計勻速運動實驗記錄表格實驗序號鉤碼重G/N拉力F/N鉤碼上升的高度h/cm繩子自由端移動的距離s/cm鉤碼移動方向拉力方向1111010向上向下2221515向上向下3332020向上向下實驗分析：使用定滑輪提升鉤碼時所用的拉力與鉤碼重力相等，繩子自由端移動的距離與鉤碼升高的高度相等，拉力的方向與鉤碼移動的方向相反。實驗結(jié)論：使用定滑輪不省力，也不省距離，但可以改變施力的方向。實驗2探究動滑輪的特點實驗?zāi)康模禾骄縿踊喪欠袷×?，能否改變施力的方向，拉力移動的距離和重物升高高度的關(guān)系實驗圖示實驗操作1、如圖甲所示，把鉤碼掛在彈簧測力計下，記下鉤碼的重力G；2、如圖乙所示，通過動滑輪用彈簧測力計拉同樣的鉤碼，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速上升，讀出彈簧測力計的示數(shù)F，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩子自由端移動的距離s，記錄在表格中；3、改變鉤碼的個數(shù)，多做幾次實驗，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中注意事項：利用彈簧測力計拉鉤碼時，要使彈簧測力計勻速且豎直向上運動實驗記錄表格實驗序號鉤碼重G/N拉力F/N鉤碼上升的高度h/cm繩子自由端移動的距離s/cm鉤碼移動方向拉力方向110.6510向上向下221.11020向上向下331.61530向上向下實驗分析：使用動滑輪提升鉤碼時所用的拉力小于鉤碼重力，且近似等于鉤碼重力的一半，繩子自由端移動的距離等于鉤碼升高高度的2倍，拉力的方向與鉤碼移動的方向相同實驗結(jié)論：使用動滑輪可以省力，但不能改變施力的方向，且費距離【溫馨提示】動滑輪上拉力大于物重一半的原因?qū)嶒炛袦y得動滑輪上的拉力略大于物重的一半，這是因為動滑輪的重不可忽略，另外，繩子與滑輪間、輪與軸之間存在摩擦力（若無特殊說明，一般可忽略不計），因此實際情況是拉力。1、小科同學(xué)在“探究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，裝置圖如圖所示。實驗次數(shù)物重G/N測力計的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑輪時，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計倒過來，即測力計吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計的示數(shù)會（選填“變大”、“變小”或“不變”），其理由是。（2）在探究動滑輪時，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如上表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是。2、同學(xué)們共同研究滑輪的特點。（1）他們研究定滑輪特點時，做的實驗如圖甲所示，據(jù)此可證明：使用定滑輪不省力，但可以改變。他們通過進一步分析還發(fā)現(xiàn)：使用定滑輪時，相當(dāng)于一個杠桿；（2）他們研究動滑輪特點時，用不同的動滑輪勻速緩慢豎直提升4N的重物，如圖乙所示。記錄的數(shù)據(jù)如下表。實驗序號滑輪重力/N重物重/N彈簧測力計示數(shù)/N114≈2.5224≈3.0334≈3.5①通過觀察和比較測量結(jié)果，可得初步結(jié)論：使用動滑輪可以省力，但不能改變；用動滑輪勻速豎直提起同一重物時，不考慮繩重、滑輪與繩子之間的摩擦力，彈簧測力計的示數(shù)等于提升重力的。在實驗中測繩端拉力時，應(yīng)盡量豎直向上勻速拉動彈簧測力計，且在（選填“靜止”或“拉動”）時讀數(shù)；②若還想繼續(xù)研究用動滑輪勻速緩慢提起物體時，拉力方向?qū)Φ挠绊?，則需要選擇滑輪與重力的物體來進行實驗對比（均選填“相同”或“不同”）。3、如圖所示是小科同學(xué)“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置，實驗中測得數(shù)據(jù)如下表所示：鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計示數(shù)F/N測力計移動距離s/m（a）10.210.2（b）10.21.030.2（c）10.20.550.4請你分析：（1）研究定滑輪特點實驗時，如圖（b）所示，測力計的操作方法是；（填序號）①隨意拉動重物

②拉著重物保持靜止

③勻速向下拉動重物（2）比較彈簧測力計示數(shù)的大小，可知：使用動滑輪的好處是；（3）比較彈簧測力計拉力的方向，可知：使用定滑輪的好處是；（4）把鉤碼升高相同的高度，比較（b）和（c）實驗彈簧測力計移動的距離，可知：使用動滑輪；（5）根據(jù)（c）實驗的數(shù)據(jù)可計算出動滑輪的自重為N（不計摩擦和繩重）。4、某同學(xué)研究動滑輪的使用特點時，每次都勻速提起相同鉤碼（不計摩擦），實驗步驟如圖所示。（1）使用動滑輪時，可以省一半力。根據(jù)（a）（b）兩圖可知，實驗中所用動滑輪的重力為牛；（2）分析比較（b）、（c）和（d）三圖可知，使用同一動滑輪勻速提起相同重物時；（3）根據(jù)上述分析，如果家里安裝日光燈，你認(rèn)為圖中更合理的是。（選填“甲”或“乙”）5、在“探究定滑輪和動滑輪的特點”實驗時，小科用同一個滑輪做了四次實驗，前兩次按圖甲、乙進行，后兩次按圖丙進行，并將測得的數(shù)據(jù)記錄在表格中。實驗序號鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩子自由端移動的距離s/cm11.020.01.020.022.020.02.020.031.020.00.740.042.020.01.240.0（1）分析第1、2次的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：使用定滑輪（選填“能”或“不能”）省距離；用圖乙進行實驗時，若小明將繩子的自由端沿著水平向右的方向勻速拉動，拉力的大小將（選填“變大”、“不變”或“變小”）；（2）用圖丙進行實驗時，最好勻速拉動繩子自由端；分析第3、4次數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，拉力的大小總比鉤碼重力的一半要大，這主要是因為；（3）在本實驗中進行了多次實驗，目的是。A．從多次實驗中選取最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)B．多次測量取平均值，減小誤差C．從特殊現(xiàn)象中得到普遍規(guī)律D．利用控制變量法6、如圖所示，是探究“動滑輪工作時的特點”實驗裝置。（1）實驗時，應(yīng)豎直拉動使鉤碼上升；（2）小軍記錄數(shù)據(jù)如表．分析數(shù)據(jù)可得：使用動滑輪可以；實驗次數(shù)123鉤碼重/N246測力計示數(shù)/N1.12.13.1（3）小軍繼續(xù)實驗，并作出“拉力與鉤碼重的比值隨鉤碼重的變化”圖象，如圖所示，分析圖象可知：鉤碼越重，拉力F與鉤碼重的比值就越接近（選填數(shù)值），由此他推理得出：在不計動滑輪重時，使用動滑輪可以省的力。7、同學(xué)們共同研究滑輪和滑輪組的特點：（1）他們研究定滑輪特點時，做的實驗如甲圖所示，據(jù)此可證明：使用定滑輪可以，但不可以；（2）他們研究動滑輪特點時，用動滑輪勻速豎直提升重物，如乙圖所示。據(jù)此可知，使用動滑輪可以，但不可以；（3）他們組裝滑輪組時，他們想：利用滑輪組提升重物能否省力呢？為此，他們進行的實驗如丙圖所示，物體的重力為2N，測力計的示數(shù)為0.8N，由圖可知，利用滑輪組提升重物能，如果物體被提升的速度是0.2m/s，繩子自由端移動的速度是m/s。8、小李同學(xué)在利用圖示裝置研究動滑輪特點時，猜想：如果忽略繩重與摩擦，繩端拉力F可能與被提升木塊所受的重力、木塊上升的高度、動滑輪所受的重力、動滑輪的直徑這些因素有關(guān)。（1）若小李探究繩端拉力F與動滑輪直徑的關(guān)系，請將實驗步驟補充完整；步驟一：按圖安裝動滑輪；步驟二：勻速拉動彈簧測力計，使木塊升高，讀出拉力F的值并記錄；步驟三：換用的動滑輪，使同一木塊勻速上升相同的高度，讀出拉力F的值并記錄；步驟四：重復(fù)步驟三，多做幾次實驗；（2）步驟四的目的是：；（3）若小李五次實驗測得F分別為：1.8N、1.8N、1.8N、1.8N、1.8N，則初步得到的結(jié)論是：在其他因素相同時，。9、小李和小紅同學(xué)研究“使用動滑輪緩慢提起重物時所需豎直向上的拉力F與哪些因素有關(guān)”,他們用圖所示裝置，將不同物體緩慢提起,分別測出物體所受重力G物和所需拉力F的大小,數(shù)據(jù)記錄在表一中．然后，他們更換滑輪，重復(fù)實驗，將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表二、表三中。表一:G滑輪=1.0牛實驗序號G物（牛）F（牛）12.01.522.51.833.02.044.02.5表二:G滑輪=2.0牛實驗序號G物（牛）F（牛）52.52.363.02.573.52.884.03.0表三:G滑輪=3.0牛實驗序號G物（牛）F（牛）94.03.5105.04.0116.04.5127.05.0(1)分析比較表一、表二或表三中F與G物的變化關(guān)系及相關(guān)條件,可得出的初步結(jié)論是：。(2)分析比較實驗序號中的F與的變化關(guān)系及相關(guān)條件，可以得出的初步結(jié)論是:用動滑輪緩慢提起重物，物體的重力G物相同，滑輪的重力G滑輪越大，所需豎直向上的拉力F越大。(3)小李同學(xué)分析比較各組數(shù)據(jù)中的大小關(guān)系及相關(guān)條件,得出結(jié)論:使用動滑輪沿豎直方向緩慢提起重物，可以省力。(4)小紅同學(xué)認(rèn)為小李同學(xué)的實驗結(jié)論，不具有普遍規(guī)律,原因在于：。10、小聰同學(xué)按照如圖所示的裝置對動滑輪特點進行了探究，實驗數(shù)據(jù)見下表。通過分析數(shù)據(jù)，他覺得與“使用動滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大。（1）該實驗中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是沒有考慮；（2）在實驗過程中，提升重物時應(yīng)該注意沿豎直方向拉動。動滑輪可視為杠桿的變形，則此時其支點為（選填“A”、“B”或“C”）點。實驗次數(shù)物重G/N彈簧測力計示數(shù)F/N11.00.721.51.032.01.311、同學(xué)們共同研究滑輪的特點：次數(shù)物重G/N測力計的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑輪時，小明照圖甲操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計倒過來，即測力計吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計的示數(shù)會（“變大”、“變小”或“不變”），其理由是；他們研究定滑輪特點時，做的實驗如圖乙所示，據(jù)此可證明：使用定滑輪不省力，但可以改變__________；（2）在探究動滑輪時，照圖丙操作測繩端拉力時，應(yīng)盡量豎直向上拉動彈簧測力計，且在（選填“靜止”或“拉動”）時讀數(shù)；記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是。請給出一條減小此差異的建議。12、為了探究動滑輪的使用特點，某小組同學(xué)用如圖所示的裝置進行實驗，每次用測力計勻速提升鉤碼。（滑輪摩擦力不計）鉤碼重力為G，拉力為F，鉤碼移動的距離為L，繩子自由端移動的距離為s。實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。為了進一步研究，他們計算了每次實驗中物體所受重力的變化量與對應(yīng)拉力的變化量，記錄在表格的最后兩列中。實驗序號G（牛）F（牛）L（米）s（米）（牛）（牛）110.70.050.100221.20.10.210.5331.70.050.121.0442.20.20.431.5（1）分析比較表中第二列與第三列中的數(shù)據(jù)及圖中相關(guān)條件可得出動滑輪的使用特點：使用動滑輪勻速提升物體時，____________________；（2）分析比較表中第四列與第五列中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出初步結(jié)論：使用動滑輪勻速提升物體時，__________________________________________________；（3）由表中數(shù)據(jù)可計算出滑輪自身重力為__________牛；（4）分析比較表中最后兩列的數(shù)據(jù)可得出初步結(jié)論：_______________________________________________；（5）為了得到普遍的物理規(guī)律，小組同學(xué)還將選用__________繼續(xù)進行實驗。13、在研究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照圖（a）中所受的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器材都相同（摩擦力可忽略不計），甲小組按照實驗要求在滑輪上掛上鉤碼