【2022名师导航】中考物理一轮复习学案 实验部分 力学实验综合 (考纲解读+知识清单+达标检测)

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名称 【2022名师导航】中考物理一轮复习学案 实验部分 力学实验综合 (考纲解读+知识清单+达标检测)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2022-01-06 11:10:15

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【名师导航】中考物理一轮复习学案
实验部分一 力学综合实验
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1. 测量物体运动的平均速度 ★★★ 1. 实验原理. 2. 实验主要器材 3.设计与进行实验 4. 实验操作 5. 实验方法 6. 分析现象和数据,总结结论:实验结论总结、交流与反思、实验误差分析 2022年物理实验仍然是必考知识点。所占比例整张物理卷的20%左右。
2.固体、液体密度的测量 ★★★★
3. 探究滑动摩擦力与什么因素有关 ★★★★
4. 探究压力的作用效果与哪些因素有关 ★★★★
5. 探究液体的压强与哪些因素有关 ★★★
6.探究浮力的大小与哪些因素有关 ★★★★
7. 探究杠杆的平衡条件 ★★★★
8. 测量滑轮组的机械效率 ★★★
9. 探究动能的大小跟哪些因素有关 ★★★
实验一: 测量物体运动的平均速度
1. 实验原理.
2. 实验主要器材(刻度尺、停表、金属片、小车、长木板、木块).
(1)刻度尺和停表(用刻度尺测量_小车通过的路程_;用停表测量通过这段路程的时间)
(2)金属片(确定_终点_的位置,使时间测量更精准)
(3)长木板、木块(组成较小坡度的斜面,便于测量时间)
3. 实验操作:每次让小车从斜面的_同一位置_由静止开始滑下,测量并记录下滑的时间和长度.
4. 小车运动距离的测量(要“头对头”、“尾对尾”测量)。
5. 比较不同阶段平均速度的大小:v后半程 _>_v全程 _>_v前半程,在此过程中小车做__加速_(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。
6. 实验误差分析:
(1)小车过了终点才停止计时或未开始运动提前计时(所测时间偏大,使速度测量值偏_小_)
(2)小车未到达终点停止计时或运动后才开始计时(所测时间偏小,使速度测量值偏_大_)
1. 小明在测量平均速度实验中,小木块从装有刻度尺(分度值为1 mm)的斜面A点静止下滑并用停表开始计时,每隔0.2 s记录一次小木块到达的位置,所做的一次实验如图甲所示.
(1)小明将实验的数据记录在表格中,A点、B点刻度放大后如图甲右上所示,则表格中sAB=________cm. vAB=________cm/s;
(2)由表格数据得出,小木块下滑过程中在做______(选填“匀速”或“变速”)运动;
(3)为了方便计时,应该使斜面的坡度______(选填“较大”或“较小”).
(4)若小木块还没放开之前就已开始计时,则测得的平均速度跟真实值相比偏____.
(5)小明想测量小木块在整个运动过程中DE段的平均速度,他应该将小木块从____(选填“A”或“D”)处静止释放,记录时间后进行计算.
(6)另一探究小组利用位置传感器测出不同时刻另一小车与传感器的距离,计算机就可以算出小车在不同位置的速度.屏幕上显示的图像如图乙所示,通过图像可以看出小车在斜面上滑下时,它的速度变化的特点是____________________;小车到达坡底时的速度是______m/s.
参考答案:1.(1)4.00;20.00;(2)变速;(3)较小;(4)小;(5)A;(6)速度随时间均匀增加;0.8。
实验二:测量固体的密度
【设计与进行实验】
1. 实验原理(________)
2. 实验步骤(如图1)
第1步:先用调好的天平测量出物体的质量m
第2步:在量筒中装入适量的水,读取示数V1(适量水:物体放入量筒后能被_浸没__,并且物体和水的总体积不超过量筒的_量程__)
第3步:用细线系住物体,将其浸没在水中(密度小于水密度的固体可采用针压法),读取示数V2。
3. 误差分析
(1)天平引起的错误
①调节天平时,游码没有归零,如图2(m读数__>_m物);
②测量时,物码颠倒且使用了游码,如图3(m读数__>__m物);
③砝码磨损或缺角(m读数_>__m物);
④砝码生锈或沾东西(m读数__<__m物);
⑤测量过程中,向右调节平衡螺母使天平平衡,如图4(m读数__<_m物);
(2)量筒引起的偏差(仰视时,V读数<V物;俯视时,V读数>V物);
(3)实验操作引起的偏差
4. 测特殊物体的体积
(1)漂浮在水面的固体:①针压法(如图5),物体体积:V=V3-V1
②助沉法(如图6),物体体积:V=V3-V2
(2)颗粒状、易溶于水、吸水性物质:采用排沙法测量其体积,物体体积:V=V沙+物-V沙
2. 小明为测量小石块的密度,进行了如下实验:
(1)将天平放在水平工作台上,游码移至标尺左端“0”刻度线处,此时指针位置如图甲所示,为使天平平衡,应将平衡螺母向____调节;小明接着用天平测出小石块的质量,测量结果如图乙所示,则小石块质量为______g.
(2)图丁是小伟在调节天平时的情景,请你指出他在操作上的错误之处________________________.
(3)如图戊所示的错误操作是_______________________.
(4)用量筒和水测得小石块的体积,如图丙,则小石块的密度ρ=_____g/cm3.
参考答案:2.(1)左;72.6;(2)调平前没有将游码移至标尺左端的零刻度线处;(3)直接用手拿砝码;(4) 2.42。
实验三:测量液体的密度
实验步骤(如图1)
第1步:在烧杯中装入适量的待测液体,用调好的天平测量出烧杯和液体质量m1
第2步:把烧杯中的部分液体倒入量筒,读取示数V
第3步:用天平测得__烧杯中剩余液体和烧杯__的总质量m2
2. 实验操作引起的误差分析
3.(2021 荆州)实验小组利用天平、量筒和烧杯等器材测量牛奶的密度。
(1)天平调平衡后,将适量的牛奶倒入烧杯中,并用天平测量烧杯和牛奶的总质量,通过加减砝码的一番操作,当小明将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针如图甲所示,接下来他应该 (选填序号);
A.向左调节平衡螺母 B.移动游码 C.取下最小的砝码后移动游码
(2)测出烧杯和牛奶的总质量为116g后,将烧杯中的一部分牛奶倒入量筒,液面位置如图乙所示,则量筒中牛奶的体积为 cm3;
(3)测量烧杯和剩余牛奶的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余牛奶的总质量为 g;
(4)小明测量的牛奶密度为 kg/m3;
(5)在向量筒倒入牛奶时,如果不慎有牛奶溅出,则测出的牛奶密度会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
参考答案:3. (1)C;(2)40;(3)72;(4)1.1×103;(5)偏大。
实验四:特殊方法测密度
注:水的密度为ρ水,均用已知量和测量量表示
类型1 缺量筒
方法一:溢水法
第一步:用天平测出固体的质量m0;
第二步:用天平测出空烧杯的质量m1;
第三步:用细线使待测物体___浸没在盛有水的溢水杯中___,用烧杯接溢出的水;
第四步:用天平测出烧杯和溢出水的总质量m2;
固体的体积为V=__,固体密度ρ=_______.
方法二:阿基米德原理法
第一步:用天平测出固体的质量m0;
第二步:把_盛有水的烧杯_放在天平上测量,此时天平示数为m1;
第三步:用细线使待测物体浸没在水中,此时天平的示数为m2,
固体的体积为V=V排=___,固体密度ρ=___.
类型2 缺天平
方法一:阿基米德原理法
第一步:在量筒内装适量的水,测得体积为V1;
第二步:将一密度较小的固体放入水中,测得体积为V2;
第三步:在量筒内装入适量的液体,测得体积为V3;
第四步:将固体放入该液体中,测得体积为V4;
固体在水中和待测液体中_漂浮_,所以ρ液g(V4-V3)=ρ水g(V2-V1),故
ρ液=__________.
类型3 缺量筒、缺天平
方法:三提法
第一步:用细线系住金属块,用调整好的弹簧测力计测得金属块的重力G0;
第二步:在烧杯中装入足够多的水,用弹簧测力计悬挂着金属块浸没在水中,不触及烧杯侧壁和底部,此时示数为F1;
第三步:在烧杯中装入足够多的待测液体,用弹簧测力计悬挂着金属块浸没在待测液体中,不触及烧杯侧壁和底部,此时示数为F2;
金属块在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=__G0-F1_,金属块在待测液体中受到的浮力F浮′=ρ液gV排=_G0-F2_,
由此可得待测液体密度ρ液=___。
实验五:探究滑动摩擦力与什么因素有关
命题点:
【猜想与假设】
1.滑动摩擦力大小可能与压力大小和接触面的粗糙程度有关
【设计与进行实验】
2. 实验装置图
▲3. 实验原理:_二力平衡__
▲4. 测量滑动摩擦力的操作(用弹簧测力计沿_水平_方向拉动物块,使其做__匀速直线_运动,此时弹簧测力计示数__等于__物块所受摩擦力的大小)。
▲5. 控制变量法的应用
(1)探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系(控制接触面的___粗糙程度___不变,改变__物块对接触面的压力大小____,比较弹簧测力计的示数大小,如图甲、乙)。
(2)探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系(控制___物块对接触面的压力___不变,改变___接触面的粗糙程度_____,比较弹簧测力计的示数大小,如图乙、丙)。
(3)探究滑动摩擦力与接触面面积的关系(控制__物块对接触面的压力和接触面的粗糙程度__不变,改变__物块的放置方式_,比较弹簧测力计的示数大小,如图甲、丁)
【分析现象和数据,总结结论】
▲6. 实验结论:(1)滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力有关;(2)在其他条件相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力__越大__;(3)在其他条件相同时,压力__越大_,滑动摩擦力越大.
【交流与反思】
▲7. 实验中弹簧测力计的示数不稳定的原因(a. 没有匀速拉动;b. 接触面的粗糙程度__不均匀__)。
4. (2021乐山改编)在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,同学们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面所受的压力;②接触面的粗糙程度.根据猜想,同学们利用一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板设计了如图甲、乙、丙所示的实验:
请你写出一个支持猜想②的生活实例:____________________.
(2)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做__________运动,弹簧测力计示数如图甲所示,木块受到的摩擦力大小为_____N.
(3)通过比较______两图,可验证猜想①;通过比较______两图,可验证猜想②. 进一步归纳得出结论:接触面所受的压力越_____(选填“大”或“小”),接触面越______(选填“光滑”或“粗糙”),滑动摩擦力越大.
(4)有同学提出滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关,于是设计了以下两种实验方案:
A. 将木块竖直切去一半,如图丁,重复(2)的操作过程,比较图甲和图丁
B. 将木块侧放,如图戊,重复(2)的操作过程,比较图甲和图戊
你认为合理的实验方案是____(选填“A”或“B”),你判断的依据是_______
____________________________________________________.
参考答案:4.(1)瓶盖侧表面刻有竖纹;(2)匀速直线;1.8;(3)甲乙;甲丙;粗糙;(4)B;B方案控制了压力和接触面粗糙程度不变,改变了接触面的面积。
实验六:探究阻力对物体运动的影响
【设计与进行实验】
1. 实验装置图
2. 实验主要器材及作用
(1)粗糙程度不同的水平面(改变滑块受到的__阻力_)
(2)刻度尺(测量滑块在___水平面上___运动的距离)
3. 让同一滑块从斜面同一高度由静止滑下的目的(使滑块到达水平面时的___速度___相同)
▲4. 实验方法
(1)转换法(通过比较____滑块在水平面上移动的距离___来比较阻力对滑块运动的影响)
(2)科学推理法(牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上推理出来的)
【分析现象和数据,总结结论】
▲5. 实验结论:在其他条件相同时,水平面越光滑,滑块受到的阻力越__小__,滑块前进的距离就越__远__.
【交流与反思】
▲6. 滑块到达斜面底端继续运动的原因(滑块具有__惯性___)
▲7. 滑块最终在水平面停下来的原因[受到阻力(摩擦力)的作用]
5. (2021 苏州)在探究“阻力对物体运动的影响”时,使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
(1)实验时要固定斜面,并将小车从斜面上 (同一/不同)位置由静止释放;
(2)从实验现象可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车将在水平面上 ;
(3)如图,若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端,是否需要重做本实验以获取可靠的证据?答: (需要/不需要);
(4)在本实验中,“小车在水平面上运动的距离”反映的是 。
A.小车在水平面上所受阻力大小
B.阻力对小车运动的影响情况
C.A、B选项均正确
参考答案:5. (1)同一;(2)做匀速直线运动;(3)不需要;(4)B。
实验七:探究压力的作用效果与哪些因素有关
【猜想与假设】
1. 压力的作用效果跟压力大小和受力面积有关
【设计与进行实验】
2.实验装置图
▲3. 实验方法
(1)转换法的应用(通过海绵____被压下的深浅___来反映压力的作用效果)
(2)控制变量法的应用:①探究压力的作用效果与压力大小的关系(控制___受力面积__不变,改变压力大小,比较海绵被压下的深浅)(如图1、2);②探究压力的作用效果与受力面积的关系(控制__压力大小__不变,改变受力面积,比较海绵被压下的深浅)(如图1、3)
【分析现象和数据,总结结论】
▲4. 实验结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越_明显__;当压力相同时,受力面积越__小__,压力的作用效果越明显.
6. (2021武汉)在探究影响压力作用效果的因素的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码.
(1)在三次实验中,均用海绵被压下的深浅,来显示小桌对________的压力作用效果.
(2)比较___________两图可以初步得出实验结论: 压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越不明显.若想通过比较甲、丙两图也得出相同的实验结论,可以采取的措施是__________________.下列事例中,直接应用该结论的是______(填序号).
①有些课桌的边缘设计成圆弧形状
②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度
③交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
参考答案:6. (1)海绵;(2)乙、丙;取下丙图中的砝码;(3)①。
实验八:探究液体的压强与哪些因素有关
【猜想与假设】
1. 液体内部的压强可能与方向、深度及液体的密度有关
【设计与进行实验】
实验装置图(如图1)
3. 实验注意事项
(1)实验前U形管液面要调平(若不相平,应___拆除橡皮管重新安装____,使U形管两侧液面相平)
(2)实验前检查装置的气密性(用手按压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中两侧液柱是否灵活变化,若__灵活变化__,则说明气密性良好)
▲4. 实验方法
(1)转换法的应用(根据U形管两侧__液面的高度差__来反映液体内部压强的大小)
(2)控制变量法的应用
①探究液体内部压强与方向的关系(控制金属盒在同种液体的__深度相同__,改变金属盒的朝向,比较U形管两侧液面的高度差)
②探究液体内部压强与深度的关系(控制金属盒在同种液体中,金属盒方向不变,改变金属盒在液体中的_深度_,观察U形管两侧液面的高度差)
③探究液体内部压强与液体密度的关系(控制金属盒在液体的同一深度,金属盒方向不变,改变__液体种类__,观察U形管两侧液面的高度差)。
5. 多次实验操作及目的
操作:改变金属盒在液体中的深度、改变液体的密度、改变金属盒的方向多次测量
目的:为了使结论具有_普遍性__。
【分析现象和数据,总结结论】
▲6. 实验结论:(1)液体内部向各个方向都有压强;(2)同种液体在同一深度的各处、向各个方向的压强大小__相等__,随液体深度的增加,压强随之___变大__;(3)不同的液体,产生的压强大小与液体的密度有关,在同一深度,密度越__大__,液体的压强越大
【交流与反思】
7. 实验中的U形管___不是___(选填“是”或“不是”)连通器
7. (2021常德)如图在“研究液体内部的压强”的探究活动中(U形管所装液体是水):
(1)甲图中的压强计是通过观察U形管中液面高度差的大小来反映____________的大小.
(2)小明在探究过程中,发现U形管中的液面高度差不变,说明________________.
(3)仪器调试好后进行实验,得到乙、丙、丁图的结果,由图可知,在同一深度,液体内部向各个方向的压强 ;
(4)比较丁图和戊图,说明同一深度,液体压强还与 有关;
(5)在戊图中,U形管左右两侧液面高度差h=5cm,则压强计所测之处的液体压强是 Pa。
参考答案:7. (1)液体压强;(2)装置气密性不好;(3)相等;(4)液体密度;(5)500。
实验八:探究浮力的大小与哪些因素有关
【猜想与假设】
1. 浮力大小可能与物体浸在液体中的体积、液体的密度有关
【设计与进行实验】
2.实验装置图(如图1)
▲3. 实验原理:称重法(F浮=__ G物-F示___)
4. 实验注意事项
(1)实验前沿竖直方向对弹簧测力计__调零__
(2)实验时烧杯中液体“适量”的标准(能使物体___完全浸没在液体中___,且不接触到容器底部,也没有液体溢出烧杯)
▲5. 控制变量法的应用
(1)探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系(控制物体浸没在同一液体中,改变它_浸没在液体中的深度_,观察每次弹簧测力计的示数,如图2ADE)
(2)探究浮力大小跟物体浸在液体中体积的关系(控制物体浸在同一液体中,改变__物体浸在液体中的体积__,观察每次弹簧测力计的示数,如图2ABC)
(3)探究浮力大小跟液体密度的关系(控制物体__浸在液体中的体积相同__,改变__液体的密度_,观察每次弹簧测力计的示数,如图2AEF)
6. 多次实验的操作和目的
操作:换用_不同物体__或不同液体进行多次实验
目的:__使实验结论更具有普遍性_
【分析现象和数据,总结结论】
▲7. 实验结论:(1)物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积、跟液体的密度有关;(2)液体密度一定时,物体浸在液体中的体积越___大__,物体所受的浮力越大;(3)物体浸在液体中的体积一定时,液体的密度越__大__,物体所受的浮力越大
▲8. F示-h图像分析:图3中AB段:物体浸入液体的深度h增加,V排增大,物体受到的浮力F浮_增大_, 弹簧测力计的示数F示__减小_;图3中BC段:物体完全浸没后,V排不变,物体受到的浮力F浮___不变__,弹簧测力计的示数F示__不变__。
【交流与反思】
▲9. 实验误差分析(实验时若先测量物体在液体中的弹簧测力计示数,再测量物体的重力,会导致浮力的测量结果偏__大__)
实验九:探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【设计与进行实验】
1.实验装置图
2. 溢水杯中装的液体__要与溢水口相平_,保证物体排开的液体全部流入小桶(若溢水杯中液体未达到溢水口,排开液体的重力偏__小__,不能得出正确结论)
▲3. 物体所受浮力和排开液体所受重力的计算
(1)物体受到的浮力(F浮=__G1-F__)
(2)排开液体受到的重力(G排=_G-G2_)
【分析现象和数据,总结结论】
▲4. 实验结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于排开液体所受_重力_的大小
5. 多次测量的具体操作及目的
操作:物体由浸没改为部分浸入或___换用不同液体__进行实验
目的:使结论___具有普遍性___
【交流与反思】
6. 实验误差分析
(1)先测物体浸在液体中的拉力,再测物体重力(物体上沾有液体,所测重力偏大、浮力偏__大__)
(2)先测桶和排开液体的总重力,再测桶的重力(小桶上沾有液体,所测桶重偏大、排开液体重力偏___小_)
7. 浮力的相关计算(根据F浮=G排=ρ液gV排计算液体密度、排开液体体积等)
8. (2021 河南)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;②与物体排开液体的体积有关;③与液体的密度有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象: 。
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为 N。
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);分析 三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 (选填“越大”或“越小”)。
(4)本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素,从实验数据还可求出物体P的密度为 kg/m3。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
参考答案:8. (1)盐水选种.浓盐水与普通水,把同样的种子放在两杯水中,好种沉底,坏种浮起,浮力大小与液体的密度有关;(2)1.4;(3)无关;a、b、c(或a、b、d);越大;(4)2.4×103。
实验十:探究杠杆的平衡条件
【设计与进行实验】
实验装置图(如图1)
▲2. 实验注意事项
(1)调节平衡螺母的原则:左高__左__调,
(2)调节杠杆在水平位置平衡(目的:便于测量__力臂__)
(3)支点处于杠杆重心处(避免__杠杆自重__对实验结果产生影响)
(4)实验过程中__不能_(选填“能”或“不能”)再调节平衡螺母,要通过调节__钩码位置__(或钩码的数量)使杠杆水平平衡
▲3. 多次实验的操作和目的:操作:多次改变__力及力臂的大小__进行实验;目的:____使得出的结论更具有普遍性___。
【分析现象和数据,总结结论】
▲4. 实验结论:杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1l1=F2l2,
【交流与反思】
5. 将一端钩码换成弹簧测力计的相关分析(如图2)
(1)好处:能直接读出拉力的大小,实验操作更方便
(2)始终保持杠杆水平平衡,当弹簧测力计由竖直拉杠杆改为倾斜拉杠杆时示数变化(弹簧测力计拉力的力臂__变小_,示数_变大__)
6. 实验方案及结论的评估(从是否便于测量力臂、是否便于进行多次测量、数据是否具有特殊性等角度评估)
9. (2021 湘潭)在探究“杠杆的平衡条件”实验时。
(1)实验前,将杠杆置于支架上,当杠杆静止时,发现左端下沉,如图1所示,此时,应把杠杆的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在 (选填“任意”或“水平”)位置平衡;
(2)调节平衡后,在杠杆上A点处挂两个钩码,如图2所示,则在B点处应挂 个钩码,才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码,则杠杆 (选填“能”或“不能”)保持平衡;
(3)为了使实验结论具有 (选填“普遍性”或“偶然性”),应改变钩码个数及悬挂位置,多次进行实验;
(4)实验时,不再调节平衡螺母,使杠杆的重心位置保持在O点不变,将支点换到O′点,如图3所示,发现A点处只挂1个钩码,杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N,则杠杆重力为 N。由此可知,将杠杆支点位置设在 (选填“O”或“O'”)点进行实验,能避免杠杆自身重力影响实验结论“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的得出。
参考答案:9. (1)右;水平;(2)3;不能;(3)普遍性;(4)0.25;O。
实验十一:测量滑轮组的机械效率
【设计与进行实验】
1.实验装置图
2. 实验原理(η=___×100%)
3. 实验注意事项
(1)实验时应沿__竖直方向__匀速拉动弹簧测力计
(2)实验时要记录钩码和绳子自由端的起始位置
4. 控制变量法的应用(探究滑轮组机械效率的影响因素)
(1)探究滑轮组的机械效率与物重的关系(控制同一滑轮组提升重物的高度相同,改变所吊钩码的_重力_,测滑轮组的机械效率)
(2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系(控制__同一滑轮组所吊钩码的重力_____相同,改变动滑轮的重力,测滑轮组的机械效率)
(3)探究滑轮组的机械效率与所提物体高度的关系(用同一滑轮组提升相同的物体,改变提升的__高度__,测滑轮组的机械效率)
【分析现象和数据,总结结论】
▲5. 实验结论:
(1)提升同一重物时,滑轮组中动滑轮越重,机械效率_越小_;
(2)使用同一滑轮组提升重物时,重物越重,机械效率_越大_;
(3)同一滑轮组机械效率的大小与绕线方式和重物提升高度_无关_。
【交流与反思】
6. 实验评估:实验时,不能在弹簧测力计静止时读数的原因(___没有考虑摩擦力对拉力的影响__)。
10. (2021 遂宁)涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊,是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率,节约电能呢?为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,用到的装置如图,实验数据记录如下表所示:
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 图所示装置来完成的。
(3)通过比较1、2两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
(4)通过比较 两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高(填实验次数的序号)。
(5)通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重机械效率越小。
(6)为提高滑轮组机械效率节约电能,根据以上结论和生活经验,你建议可采取的措施有(多选) 。
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重
C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度
参考答案:10. (1)匀速;(2)丙;(4)1、3;(6)ABC。
实验十二:探究动能的大小跟哪些因素有关
【猜想与假设】
1. 物体的动能可能与物体的质量、速度有关
【设计与进行实验】
实验装置图(如图1)
3. 实验操作
(1)使钢球获得动能的操作方法(将钢球由某一高度由_静止_释放,重力势能转化为动能)
(2)让钢球从同一高度由_静止___释放(控制钢球到达水平面时的__速度_相同)
(3)让钢球从不同高度由__静止__释放(改变钢球到达水平面时的__速度__)
4. 实验方法
(1)转换法的应用(通过木块被撞击后___移动的距离__反映钢球动能的大小)
(2)控制变量法
①探究动能大小与速度的关系(控制钢球的_质量__相同,改变钢球的速度,比较木块移动的距离)
②探究动能大小与质量的关系(控制钢球的__速度___相同,改变钢球的质量,比较木块移动的距离)
【分析现象和数据,总结结论】
▲5. 实验结论:
(1)质量相同时,速度越大的物体具有的动能越__大___;
(2)速度相同时,质量越大的物体具有的动能越__大___;
【交流与反思】
6. 木块在水平面上最终会停下来(受到__阻力__的作用)
7. 钢球运动到水平面上不能立即停下的原因(钢球具有___惯性__)
8. 能量转化(钢球加速下滑时主要将___重力势__能转化为动能,木块被撞后运动过程中将机械能转化为__内__能)
9. 木块被撞后滑出木板的改进措施(换质量更大的木块、换质量较小的钢球、换较长的木板、增大水平面的粗糙程度、减小钢球释放的高度)
10. 不用木块,可在水平面上铺一条毛巾,用钢球在毛巾表面滚动的距离来反映动能的大小。
11. (2021 天津)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 有关;由“安全驾驶莫超载”可猜想:汽车的动能可能跟 有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验: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。物块被撞击得越远,说明金属球到达水平面时的动能就越 。
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象,可以初步得到的结论是: 。
【实践应用】用甲、乙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”)行驶时危险性大的原因。
参考答案:11. 【猜想假设】速度;质量;【进行实验】大;【分析论证】质量一定时,物体的速度越大,动能越大;超载。
1.(2021 兴安盟)为预防新冠肺炎,某同学用密度为0.8g/cm3的纯酒精配制浓度为75%的酒精。他查阅资料得知浓度为75%的医用酒精的密度为0.87g/cm3,为检验自己配制的酒精是否合格,进行了如下实验和分析:
(1)将天平放在水平台上,将游码移至标尺左端的零刻线处,调节横梁在水平位置平衡。将适量配制的酒精倒入烧杯中,测量烧杯和酒精的总质量。他将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针如图甲所示,接下来他应该    ,直至横梁恢复平衡;
(2)测出烧杯和酒精的总质量为98g后,将烧杯中的一部分酒精倒入量筒中,如图乙所示,则量筒中酒精的体积为    cm3;
(3)再测量烧杯和剩余酒精的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余酒精的总质量为    g;
(4)该同学配制的酒精密度为    g/cm3。为符合要求,他应该向已配制的酒精中添加适量的    (选填“纯酒精”或“水”)。
2.(2021 荆门)小明在探究“阻力对物体运动的影响”时,让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示。
(1)实验中,每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑,目的是使小车到达斜面底部时具有相同的    ,本实验用到的实验方法是    。
(2)实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力最    。
(3)假设水平面绝对光滑,小车不受任何阻力,小车从斜面上滑下后会在水平面上做    直线运动(选填“匀速”“减速”或“加速”)。
(4)用图丙所示装置,让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑,与另一辆放置在水平板上的小车相撞,则还可以探究小车    的关系(选填答案序号:A.动能与质量 B.动能与速度 C.势能与质量)。
3.(2021 益阳)如图所示,用微小压强计探究液体内部压强的特点。甲、乙、丙三个烧杯中盛有不同密度的盐水,甲图中盐水的密度与丁图相同。探头在液体中的深度甲与乙相同,丙与丁相同。
(1)为使实验现象更明显,压强计U形管中的液体最好用    (选填“水”或“水银”);
(2)要探究液体压强与深度的关系,应选    两图;
(3)四个烧杯中,盐水密度最大的是    图。
4.(2021 铜仁市)瑞瑞同学用如图所示实验装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”,请你与他合作,回答下列问题:
(1)缓慢拉动木板B,直到物块A与木板B之间发生相对滑动。观察某时刻弹簧测力计示数(如图)为    N;
(2)若保持A、B间接触面粗糙程度、接触面积大小不变,在A上增加钩码,重复(1)操作,弹簧测力计示数变大,说明滑动摩擦力大小与    有关;
(3)若保持    不变,在B上分别铺棉布、毛巾,重复(1)操作,弹簧测力计示数发生变化,说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;
(4)若保持A、B间压力大小、接触面粗糙程度不变,改变A、B间的接触面积大小,重复(1)操作,弹簧测力计示数不变,说明滑动摩擦力大小与    无关。
5.(2021 宁夏)如图所示,在“探究液体内部压强”的实验中:
(1)图A所示压强计在使用前,需观察U形管两边液面是否相平,要检查装置的气密性。请简述检查气密性的方法:   。实验中通过    显示液体内部压强的大小。
(2)某同学实验的情形如图B、C、D所示。
①比较图B和图C可以探究的问题是    。
②保持探头在水中的深度不变,改变它的方向如图C、D所示,根据实验现象可以初步得出结论:   。
(3)该同学在实验过程中发现:在同种液体内部同一深度处,使用不同的压强计,U形管两侧液面的高度差不完全相同。他认为可能与探头橡皮膜安装的松紧有关。请你设计实验证明他的观点    。
6.(2021 遂宁)涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊,是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率,节约电能呢?为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,用到的装置如图,实验数据记录如下表所示:
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
(1)实验中应沿竖直方向    拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用    图所示装置来完成的。
(3)通过比较1、2两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
(4)通过比较    两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高(填实验次数的序号)。
(5)通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重机械效率越小。
(6)为提高滑轮组机械效率节约电能,根据以上结论和生活经验,你建议可采取的措施有(多选)    。
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重 C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度
7.(2021 淄博)小雨和小明利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
(1)如图1所示,把小桌放在透明的沙箱中,让重物从高处落下,撞击小桌,观察桌腿陷入沙子的深度,探究重力势能的大小与哪些因素有关。
①实验探究的是    (填“重物”或“小桌”)的重力势能。
②通过实验,发现同一个重物从不同高度落下,高度越高,能够对外做功越    ,说明它的重力势能越    。
③要进一步探究重力势能与质量的关系,应换用不同的重物,让它们从同一高度落下,观察桌腿陷入沙子的深度。
(2)把重物按图2所示方式分别放在小桌上,观察小桌陷入沙子的深度,探究压力作用效果与什么因素有关。
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时,小雨选择甲、乙两次实验进行比较,得出结论:压力越大,压力作用效果越明显;小明选择甲、丙两次实验进行比较,得出结论:压力越大,压力作用效果越不明显,你认为    的实验结论是错误的,理由是    。
②分析两次实验可发现压力作用效果与    力面积有关。
(3)上述探究过程中都通过小桌陷入沙子的深度来显示要探究的问题,下列实验中也用到这种研究方法是    (填字母)。
A.测量物体运动的速度 B.探究物质的吸热能力 C.探究电流与电压、电阻的关系
8.(2021 常州)小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”,如图所示,重物质量m<M。
实验步骤
具体操作
实验现象
(1)让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上,通过观察桌腿下陷的深度判断    (小桌/重物)的重力势能大小。
(2)由实验步骤    和    ,可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。
(3)小明认为由实验步骤B和C,可判断重力势能的大小和重物质量的关系,该观点    (正确/错误),理由是    。
9.(2021 自贡)如图所示,在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验中:
(1)实验过程中,用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,此时滑动摩擦力大小    (选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计示数。在利用图甲装置进行实验时,运动过程中木块A的速度突然变大,则木块A受到的滑动摩擦力将    (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)在甲、乙、丙所示图中,分别用F1=1N,F2=2N,F3=1.5N的拉力,拉着物块A匀速前进,为研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,应该比较    两次实验。
(3)大量实验进一步证明:在接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与压力大小成正比,在丙图中物块A上叠放一块与A相同的物块B,用弹簧测力计拉着物块A,使物块B随A一起做匀速直线运动(如丁图所示),此时弹簧测力计示数为F4,则F4=   N;此运动过程中,物块B受到的摩擦力为    N。
10.(2021 衢州)图甲所示容器,常用来研究容器内液体对容器侧壁的压强特点。
(1)小科在容器中装满水,橡皮膜凸出,再将容器按图乙箭头方向,绕容器中轴线OO′在水平桌面上缓慢旋转一圈(水与容器壁一起转动且保持相对静止),发现在整个转动过程中橡皮膜凸出情况一直未变。上述操作及现象    (填“能”或“不能”)作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据;
(2)小科去掉图乙中3个小孔上的橡皮膜,发现并不是最下端的小孔喷水距离最大,难道不是水压越大喷水距离也越大吗?深入思考后他认为小孔喷水距离还可能与小孔离地高度有关。于是,他利用打孔器、大可乐瓶、干燥细沙、刻度尺和水等材料,重新设计实验进行探究:
Ⅰ.用打孔器在大可乐瓶同一高度不同位置打3个相同的小孔,用塞子堵住。
Ⅱ.如图丙所示,在水平地面上均匀铺一层干燥细沙,将大可乐瓶加满水放在细沙中央。
Ⅲ.拔出瓶上一个小孔的塞子让水喷出,一段时间后用塞子堵住小孔。
Ⅳ.针对另外两个小孔,分别重复步骤Ⅲ。
Ⅴ.移去大可乐瓶,测出相关数据得出初步结论。
①小科重新设计实验想探究的问题是    ;
②步骤Ⅲ中对“一段时间”的要求是    。
11.(2021 重庆)2020年11月10日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909m的中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣,实验如图所示。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用    (选填“薄”或“厚”)一些的较好,从结构来看,压强计    (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)比较乙、丙两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而    ;比较乙、丁两次实验可初步判断:液体内部压强与液体密度    (选填“有关”或“无关”)。
(3)根据液体内部压强的规律可知,“奋斗者”号深潜到10000m时每平方米的舱体受到的海水压力为    N(取ρ海水=1.03×103kg/m3),相当于质量为    t的物体受到的重力。
(4)若图丁的实验中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为    Pa;在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将    (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
12.(2021 阜新)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码质量都相等。
(1)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆    (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量    。
(3)如图乙所示,若在A位置挂两个钩码,现有三个钩码,需挂在杠杆O点右侧第    格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验。这样做的目的是    。
(5)如图丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数    (选填“变大”“不变”或“变小”)。
13.(2021 湘潭)在探究“杠杆的平衡条件”实验时。
(1)实验前,将杠杆置于支架上,当杠杆静止时,发现左端下沉,如图1所示,此时,应把杠杆的平衡螺母向    (选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在    (选填“任意”或“水平”)位置平衡;
(2)调节平衡后,在杠杆上A点处挂两个钩码,如图2所示,则在B点处应挂    个钩码,才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码,则杠杆    (选填“能”或“不能”)保持平衡;
(3)为了使实验结论具有    (选填“普遍性”或“偶然性”),应改变钩码个数及悬挂位置,多次进行实验;
(4)实验时,不再调节平衡螺母,使杠杆的重心位置保持在O点不变,将支点换到O′点,如图3所示,发现A点处只挂1个钩码,杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N,则杠杆重力为    N。由此可知,将杠杆支点位置设在    (选填“O”或“O'”)点进行实验,能避免杠杆自身重力影响实验结论“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的得出。
14.(2021 鄂州)汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图,将小车从同一斜面上由静止开始滑下,推动同一木块向前移动一段距离后停下,完成甲、乙、丙三次实验。其中h1=h3>h2,m1=m2<m3。请根据实验现象完成下列问题。
(1)实验中超载、超速带来的危害程度是通过    来表示的;
(2)研究超载带来的危害程度时,选择甲、乙、丙三次实验中的    进行比较;
(3)研究超速带来的危害程度时,选择甲、乙、丙三次实验中的    进行比较;
(4)若本实验中水平面绝对光滑,则    (选填“能”或“不能”)得出正确结论。
15.(2021 丹东)小明在“测量小车的平均速度”实验中,使小车从带刻度尺的斜面上由静止下滑,如图所示。
(1)该实验的原理是    。
(2)AB段距离sAB=   cm,小车在AC段平均速度vAC=   m/s。
(3)如果不小心让小车过了A点才开始计时,则所测AC段的平均速度会    (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)下列图象中能正确反映小车在斜面上运动情况的是    。
(5)小明进一步实验测得小车在斜面上运动时,前半程平均速度为v1,后半程平均速度为v2,则小车全程平均速度v=   (用字母v1和v2表示)。
16.(2021 贺州)贺州市很多市民喜欢收藏奇石,为了测量某种形状不规则的奇石的密度,小明与兴趣小组的同学在老师指导下进行如图所示的实验:
(1)把天平放在水平桌面上,将    移至标尺左端零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母使天平横梁平衡。
(2)甲图出现的错误是    。
(3)在测量奇石质量时,小明依次将砝码放在天平的右盘,当他在右盘内加入最小的5g砝码时,发现天平的指针静止在分度盘中线的右侧,则他接下来应该进行的操作是    。
(4)乙图是正确测量奇石质量得到的结果,其读数是    g。
(5)根据丙图量筒两次的读数,可得奇石的体积是    cm3。
(6)计算出奇石的密度是    g/cm3。如果小明先测奇石的体积再测其质量,会导致实验结果    (选填“偏小”或“偏大”)。
17.(2021 镇江)小华使用图甲装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验中,应沿    方向拉动弹簧测力计,使木块在水平木板上做    运动。
(2)某次正确实验中,弹簧测力计的指针位置如图乙所示,木块受到的滑动摩擦力大小为    N,方向为    。
(3)小华利用图丙中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系,请指出她在实验中明显的不当之处:   。
(4)在某次实验中,小华拉动木块在木板上运动,木块运动的路程﹣时间图像如图丁所示。若用F1和F2分别表示0~t1和t1~t2时间内弹簧测力计的示数,则可判断F1   F2(填“>”、“<”或“=”)。
18.(2021 威海)小明用质地均匀、桌面为长方体的小桌,质量相等的重物(若干),海绵和水等器材进行以下实验。
实验1:用小桌、重物、海绵按如图1所示方式进行实验。
(1)本实验可以通过观察    来比较压力作用效果的大小,这是因为力可以使物体发生    。
(2)若要探究压力作用效果与受力面积的关系,应选择图1中的    (选填“甲”、“乙”或“丙”)两次实验。
(3)通过比较图1中甲、乙两次实验现象,可得出的结论是    。
实验2:将小桌和重物放入水中按图2所示方式进行实验,静止后小桌桌面均与水面平行。
(4)图2﹣乙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了△h1,图2﹣丙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了△h2,则△h1=   △h2。
(5)若图1﹣丙中桌面对海绵的压强为p1,图2﹣乙中桌面对水的压强为p2,请你推断p1   p2(选填“>”、“=”或“<”)。
19.(2021 辽阳)小平用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等探究压力作用效果与什么因素有关:
(1)根据甲、乙两图,可知压力的作用效果与    大小有关。
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系,应在丙图木块上放    个砝码。由此得出结论:   一定,受力面积越小,压力的作用效果越    。
(3)小平利用上述器材继续探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
①用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图丁所示。
②取下木块上的砝码,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8N。由此说明,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越    。
③以不同的速度多次水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,发现弹簧测力计的示数几乎不变,说明滑动摩擦力的大小与速度大小    。
20.(2021 攀枝花)某物理小组在“研究液体内部的压强”实验时,想知道液体对容器底部的压强增加量△p液及容器对水平面的压强增加量△p容与哪些因素有关,他们选取了体积相同、密度不同的若干小球放入水中(水深大于小球直径,且水不溢出),如图所示,测出水对容器底部的压强增加量△p液及容器对水平面的压强增加量△p容,得到的实验数据如表中实验序号1﹣5所示。
液体分类 水(ρ水=1.0×103kg/m3) 未知液体(ρ液)
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ρ球(×103kg/m3) 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
△p液(帕) 294 392 490 490 490 294 392 490 539 539
△p容(帕) 294 392 490 588 686 294 392 490 588 686
(1)本实验设计所用到的实验方法是下列中的    。
A.控制变量法 B.转换法 C.等效替代法 D.理想模型法
(2)分析比较表中实验序号1﹣5中的数据及相关条件可知:当ρ球   ρ水(选填“>”、“<”、“=”、“≥”、“≤”)时,△p液=△p容。
(3)分析比较表中实验序号1﹣5中的数据及相关条件可知:△p液与ρ球   (选填“成正比”、“成反比”或“无关”)。
(4)他们仅改变液体种类,利用上述实验器材重复了实验,得到数据如表中实验序号6﹣10所示。据此可知该液体的密度ρ液=   kg/m3。
21.(2021 鞍山)小云实验小组用如图甲所示的实验装置“探究浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)分析b、c两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与    有关;
(2)分析c、d两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度    ;
(3)分析c、e两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与    有关;
(4)若先完成实验c,再完成实验a,则测得的浮力将    (选填“偏大”或“偏小”);
(5)完成上述实验后,小云又利用如图乙所示的装置来测量实验中所用金属块的密度,实验过程如下:
①将空烧杯漂浮在水槽内,用刻度尺测得水面高度为h1;
②将金属块放在烧杯内,用刻度尺测得水面的高度为h2;
③   ,用刻度尺测得水面高度为h3;
④金属块的密度ρ金属=   (用ρ水,h1,h2,h3表示)。
22.(2021 贵港)如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。
(1)验证阿基米德原理实验的合理顺序是    。(填字母代号)
(2)金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应    。
(3)金属块浸没在水中时,受到的浮力是    N。
(4)金属块的密度为    kg/m 。(g取10N/kg,ρ水=1.0×10 kg/m )
(5)比较    (填字母代号)和    (填字母代号)的操作可得出结论:浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
23.(2021 兴安盟)某实验小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,进行了如下操作:
(1)将杠杆中点置于支架上,未挂钩码时杠杆静止在图甲位置,实验前需向    (选填“左”或“右”)调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样调节的目的是便于测量    ;
(2)如图乙所示,在杠杆上A点挂4个钩码,要使杠杆重新在水平位置平衡,应在B点挂    个相同的钩码;杠杆水平平衡后,又将A、B点所挂钩码同时向远离支点O的方向移动一格,杠杆的    (选填“左”或“右”)侧下沉。
24.(2021 河池)如图所示,某同学用轻质杠杆做“探究杠杆平衡条件”的实验,杠杆刻度均匀,每个钩码重0.5N。
(1)实验前,杠杆如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向    调节;
(2)如图乙所示,在B点用弹簧测力计向下拉,使杠杆仍在水平位置平衡。当弹簧测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将    。
(3)如图丙所示,该同学用弹簧测力计竖直向上拉杠杆,使杠杆处于水平平衡状态,则弹簧测力计的示数为    。
25.(2021 玉林)为确定某种金属块的密度,某实验小组进行了如下探究:
(1)调节天平平衡。将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘左侧,要使天平平衡,应将平衡螺母向    (选填“左”或“右”)调;
(2)用天平测量金属块的质量。当天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则金属块的质量m为    g;
(3)用量筒测量金属块的体积。将水倒入量筒,液面达到的位置如图乙所示,再把金属块完全浸没在量筒的水中,水面升高,如图丙所示,则该金属块的体积V为    cm3;
(4)根据测量结果可知该金属块的密度为    kg/m3。
(5)若实验中不小心把量筒打碎了,某同学用烧杯代替量筒继续做实验,其探究步骤如下:
①往烧杯倒入适量的水,把一个质量为m0的金属块放入烧杯中,发现金属块沉入水中,如图丁所示,用油性笔记下此水面位置M;
②用天平测出烧杯、水和金属块的总质量m1;
③将金属块从水中取出,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M处,如图戊所示;
④用天平测出烧杯和水的总质量m2;
⑤已知水的密度为ρ,则金属块密度的表达式为:   (请用m0、m1、m2和ρ符号表示)。
26.(2021 宁夏)某同学学习了密度知识后,对测量物质的密度产生了浓厚的兴趣。
(1)他利用天平和量筒测量土豆的密度。具体过程如下:
①用调好的天平测量土豆的质量,天平平衡时如图甲所示,则土豆的质量是    g。
②他用一个大烧杯自制溢水杯,将土豆缓慢浸没在大烧杯中,同时用小桶收集溢出的水,将小桶收集的水倒入量筒后如图乙所示,则土豆的密度为    kg/m3,测出的土豆密度值    (选填“偏大”或“偏小”)。(结果保留2位小数)
(2)他想知道胡麻油的密度,于是找来了透明容器、普通玻璃杯A、适量的水、一瓶胡麻油、刻度尺、滴管、记号笔和一个面积为S粗细均匀的玻璃杯B。测量过程如下:
①在透明容器中加入适量的水,将A杯放入透明容器中如图甲所示。
②在B杯中加入适量的水,用刻度尺测量出水柱的高度h0,并标记水面位置如图乙所示。
③将B杯中适量的水倒入A杯中,用记号笔标记出A杯与水面相交的位置如图丙所示,并用刻度尺量出B杯中剩余水柱的高度h1;
④接下来他的操作是:   
则胡麻油的密度表达式是:ρ=   。(用测量量和已知量的符号表示,已知水的密度为ρ水)
推导过程是:   。
27.(2021 梧州)小丽用装有沙子的柱形带盖塑料瓶探究浮力大小的影响因素。
(1)小丽列举了以下三个常识,做出了三个猜想,其中符合常识2的是猜想    (填序号)。
常识 猜想
常识1:大小相同的木块和铁块,木块漂在水面,铁块沉在水底 常识2:轮船从江里驶入海里,船身会上浮一些 常识3:人在水中越往深处走,觉得身体越来越轻 猜想1:浮力大小与液体的密度有关 猜想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关 猜想3:浮力大小与物体的质量有关
(2)为了验证上述猜想是否正确,小丽依次做了以下实验,如图所示。
①通过A、C实验步骤,可知物体浸没在水中所受浮力大小是    N;
②通过    (填字母)实验步骤,可得猜想2是    (选填“正确”或“错误”);
③通过A、C、E实验步骤,可探究物体所受浮力大小与    有关;
④为验证猜想3,小丽将瓶子中的沙子倒掉一些,接着她仿照步骤D进行实验,发现测力计示数小于2N,继续将瓶子中的沙子倒掉一些,重复以上步骤,发现测力计示数始终小于2N,便认为猜想3是正确的,小丽在该实验环节中存在的问题是    。
28.(2021 随州)下列甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的过程情景,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)在实验操作前细心的明天同学指出:在情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面    。
(2)纠正错误后,该探究实验的合理顺序为    (用甲、乙、丙、丁表示)。
(3)在情景乙的测量中,溢水口还在溢水过程中,义正同学便急忙把小杯移开,开始测量小杯和溢出水的总重力,这样会导致测得“排开液体所受重力”   (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
(4)在完成实验之后,陶子同学发现实验桌上有一瓶用于测量密度的盐溶液,她思考之后建议:利用浮力来测量该液体的密度,经过组内一番讨论,仅增加了戊图(注意:戊图中是盐水,乙图中是水)所示情景,此时弹簧测力计示数为F5,则待测盐溶液的密度ρ液可表示为ρ水或ρ水,其中X=   (用F1、F5表示)。
29.(2021 长春)某同学为探究影响浮力大小的因素,准备了大容器、高为h的柱形金属块和高为4h的柱形小桶,小桶的底面积是金属块底面积的2倍(不计小桶的质量和厚度,桶壁刻度均匀),探究过程如下:
(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为F。
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体(ρ液<ρ水)中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为F。小桶在图乙、图丙中所受浮力分别为F乙、F丙,其大小关系为F乙   F丙,说明浮力的大小与    有关。
(4)在(3)的基础上,向小桶内缓慢加水,小桶底部所受水的压强逐渐    。小桶内水的深度为H时停止加水,调节弹簧测力计的高度,使小桶浸入液体中的深度为2h时静止(小桶未触底),弹簧测力计示数为F,则H:h=   。
30.(2021 黔西南州)小宁和同学一起,利用如图所示的装置和钩码、细线“探究杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,同学们列出了以下操作步骤:
A.在杠杆两侧挂上适当的钩码并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡
B.将杠杆的支点支在铁架台上
C.调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡
D.记录数据
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l1/cm
1 1 10 0.5 20
2 1.5 6 2 4.5
3 2 20 2 20
4 3 10     20
正确的操作顺序是:   (填写操作步骤字母)。
(2)在杠杆两侧挂钩码之前,杠杆静止时的状态若如图所示,这时要调节杠杆两端的平衡螺母使其向    (选填“左”或“右”)端移动,直到杠杆在水平位置平衡。
(3)实验中,改变动力F1和动力臂l1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂l2,进行多次实验。杠杆平衡时测得的数据如表所示。把表格中漏填的数据补充完整。
(4)分析实验数据,得到的结论是:   (填写表达式)。
参考答案与试题解析
1.【解答】(1)将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针偏向分度盘的右盘,说明此时添加的最小砝码偏大,所以应该拿下最小的砝码,移动游码;
(2)由图可知,量筒的分度值为1mL,示数为40mL=40cm3;
(3)如图丙所示,游码标尺的分度值是0.2g,烧杯和剩余酒精的总质量为:m=50g+10g+2g=62g;
(4)倒入量筒中酒精的质量为:m=98g﹣62g=36g,
酒精的密度为:ρ===0.9g/cm3,由于医用酒精的密度为0.87g/cm3,所以需要添加密度小的纯酒精;
故答案为:(1)拿下最小的砝码,移动游码;(2)40;(3)62;(4)0.9;纯酒精。
2.【解答】
(1)同一小车在同一斜面上从同一高度下滑是为了保证初速度相同;因为速度的大小能够影响小车滑行的距离,故需要控制小车到达斜面底端时的初速度相同;变量是阻力的大小,其他量相同,则该实验用到的实验方法是控制变量法;
(2)木板是最光滑的,小车在木板上受到的阻力最小,速度减小的最慢,所以小车运动得最远;
(3)由实验推理可得出,如果小车不受任何阻力,那么小车将在水平面上做匀速直线运动;
(4)当小车从不同高度下滑到达斜面上的初速度不同,通过碰撞过后小车运动的距离可知小车到达水平面时的动能大小,所以还可以探究动能与速度的关系。
故答案为:(1)初速度;控制变量法;(2)小;(3)匀速;(4)B。
3.【解答】(1)根据液体压强公式p=ρgh可得,,分析可知,液体的密度越小,U形管内液面高度差越大,故压强计U形管中的液体最好用水。
(2)要探究液体压强与深度的关系,则要控制液体密度、探头方向相同,甲图中盐水的密度与丁图相同,所以应该选甲丁两图。
(3)在同一深度下,U形管内液面高度差越大,压强越大,则液体密度越大,故盐水密度最大的是乙图。
故答案为:(1)水;(2)甲丁;(3)乙。
4.【解答】(1)读图可知,弹簧测力计把1N分成了5份,其分度值为0.2N,故该测力计的示数为3.4N。
(2)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,保持A、B间接触面粗糙程度、接触面积大小不变,在A上增加钩码,相当于增加了压力,根据二力平衡的知识可知,木块在水平板面上做匀速直线运动,F拉=F摩,弹簧测力计示数变大,说明拉力增大,摩擦力增大,能够说明滑动摩擦力大小与压力有关。
(3)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。当压力不变时,改变物体间的粗糙程度,根据二力平衡的知识可知,木块在水平板面上做匀速直线运动,F拉=F摩,弹簧测力计示数发生变化,说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
(4)保持A、B间压力大小、接触面粗糙程度不变,改变A、B间的接触面积大小,重复实验,弹簧测力计示数不变,拉力大小不变,即摩擦力大小不变,说明滑动摩擦力大小与接触面积无关。
故答案为:(1)3.4;(2)压力;(3)压力;(4)接触面积。
5.【解答】(1)为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性;根据转换法,压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小;
(2)①比较图B和图C,它们除了探头的深度不同其它都相同,所以可以探究液体内部压强和深度的关系;②比较图C和图D,它们除了探头橡皮膜的方向不同其它都相同,两边液面高度差相同,说明液体内部向着各个方向的压强相同。
(3)取两个相同的压强计,一个探头的橡皮膜比较松,一个探头的橡皮膜比较紧,且将它们浸入相同液体的同一深度,观察两压强计U形管两边的液面高度差对的区别。
故答案为:(1)用手指按压强计的橡皮膜;U形管中两侧液面的高度差;(2)①探究液体内部压强和深度的关系;②液体内部向着各个方向的压强相同;(3)将探头水平放置在液体内部,看两侧液面的高度差,然后在橡皮膜上放上砝码改变橡皮膜的松紧,观察液面的变化情况。
6.【解答】(1)为了准确测出滑轮组的机械效率,应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动;
(2)在第四次实验中,s=0.5m,h=0.1m,由s=nh可得n=5,即承担物重的绳子股数n=5,所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的;
(4)1、3两次实验,s=0.3m,h=0.1m,由s=nh可得n=3,使用同样的滑轮组,即使用的甲、乙两图,通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大,滑轮组的机械效率越高,得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高;
(6)要提高滑轮组的机械效率,可以:
A、减轻动滑轮重力,在提升相同重物、提升相同高度时,减小额外功,而有用功不变,总功减小,有用功与总功的比值增大,提高了滑轮组的机械效率;故A正确;
B、由实验得出的结论可知,增大提升的物体重力,可以提高滑轮组的机械效率,故B正确;
C、机械加润滑油,在提升相同重物、提升相同高度时,减小额外功,而有用功不变,总功减小,有用功与总功的比值增大,提高了滑轮组的机械效率;故C正确;
D、滑轮组的机械效率η====,可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关,所以,增加重物上升高度,不能提高滑轮组的机械效率;故D错误。
故答案为:(1)匀速;(2)丙;(4)1、3;(6)ABC。
7.【解答】(1)①实验中,重物从高处落下撞击小桌,通过小桌下陷的深度判定重物重力势能的大小;
②同一个重物的质量不变,从不同高度落下,高度越高,能够对外做功越多,小桌下陷的深度越大,说明它的重力势能越大;
(2)①在分析压力作用效果与压力大小的关系时,根据控制变量法可知,实验中需要控制受力面积相同,改变压力的大小;
小雨选择甲、乙两次实验进行比较,甲、乙的压力不同,受力面积相同,压力越大,小桌下陷的深度越大,压力作用效果越明显;
小明选择甲、丙两次实验进行比较,甲、丙的压力不同,受力面积不同,所以不能得出正确的结论;故小明的结论是错误的;
②根据乙和丙可知,压力的大小相同,受力面积不同,受力面积越大,压力的作用效果越不明显,所以压力的作用效果与受力面积的大小有关;
(3)上述探究过程中都通过小桌陷入沙子的深度来显示要探究的问题,下采用的是转换法;
A.测量物体运动的速度时,采用的是公式法,故A错误;
B.探究物质的吸热能力时,根据温度计升高的示数来显示吸热能力的大小,采用的是转换法,故B正确;
C.探究电流与电压、电阻的关系时,采用的是控制变量法,故C错误;
故选B。
故答案为:(1)①重物;②多;大;(2)①小明;没有控制受力面积相同;②受;(3)B。
8.【解答】(1)在实验探究过程中,通过观察桌腿下陷的深度来比较重物的重力势能的大小;
(2)研究重力势能大小和高度的关系时,保证质量不变,改变小球的高度。由图知:步骤A、B可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系;
(3)小明认为由实验步骤B和C,可判断重力势能的大小和重物质量的关系,该观点是错误的,因为B、C步骤中重物的质量、高度两个都是变量,无法比较。
故答案为:(1)重物;(2)A;B;(3)重物的质量、高度两个都是变量,无法比较。
9.【解答】(1)弹簧测力计拉动木块运动时,弹簧测力计显示拉力大小,当弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,木块水平方向上受到滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力,这两个力是平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,这个两个因素不变,故木块A受到的滑动摩擦力将不变。
(2)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度的关系时,控制压力不变,选择实验甲和丙。
(3)如图丙,木块A受到的滑动摩擦力是1.5N,在丙图中物块A上叠放一块与A相同的物块B,用弹簧测力计拉着物块A,使物块B随A一起匀速直线运动,接触面粗糙程度不变,压力变为原来的2倍,滑动摩擦力变为原来的二倍,故此时滑动摩擦力是3N,即F4=3N。
B物块随A一起匀速直线运动,B物块相对A物块来讲,没有发生相对运动,也没有相对运动趋势,故B不受摩擦力作用,故物块B受到的摩擦力为0N。
故答案为:(1)等于;不变;(2)甲和丙;(3)3;0
10.【解答】(1)橡皮膜在容器壁的同一侧,水与容器壁一起转动且保持相对静止时,橡皮膜凸起的情况不变,反映了水向容器某一方向有压强,不能作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据;
(2)①实验中,三个小孔的高度相同,逐个喷水的过程中,水面到每个小孔的深度不同,比较每个小孔喷水的远近可以探究小孔喷水距离与小孔处水压的关系,所以小科重新设计实验想探究的问题是:小孔喷水距离是否与小孔处水压有关;
②一个小孔喷水一段时间后,再让另一个小孔喷水,这样水面逐步下降,可以改变水面到各个小孔的深度,从而改变水对小孔的压强大小,可见,这里对“一段时间”的要求是:让水面到各个小孔的深度不同。
故答案为:(1)不能;(2)①小孔喷水距离是否与小孔处水压有关;②让水面到各个小孔的深度不同。
11.【解答】(1)在实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的为好,这样在测量时会较灵敏,实验效果明显;
U形管与压强计的探头连接后,一端被封闭,一端开口,所以不是连通器;
(2)比较乙、丙两次实验,两容器中的液体密度相同、金属盒所处的深度不相同,深度越深,高度差越大,压强越大,由此可知:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大;
比较乙、丁两次实验,金属盒在两种不同液体中的深度相同,U形管中液面高度差不同,由此可知:液体内部压强与液体密度有关;
(3)奋斗者”号深潜到10000m深处时,受到海水产生的压强:
p=ρ海水g h=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa,
由p=可得,每平方米外壁要承受到的海水压力:
F=p S=1.03×108Pa×1m2=1.03×108N,
由G=mg可得:m====1.03×107kg=1.03×104t;
(4)图丁中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
图乙中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;
容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由p=ρgh知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
故答案为:(1)薄;不是;(2)增大;有关;(3)1.03×108;1.03×104;(4)500;变大。
12.【解答】(1)杠杆静止或匀速转动叫杠杆的平衡,故小王把杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于平衡状态;
(2)杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂;
(3)设杠杆的一个小格是l,一个钩码重为G,根据杠杆平衡条件得,2G×3l=3G×L2,所以L2=2l,所以挂在杠杆O点右侧第2格的位置挂3个钩码;
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力,动力臂、阻力和阻力臂的数据,其目的是通过实验数据总结实验结论,使实验结论具有普遍性,避免偶然性;
(5)保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大。
故答案为:(1)平衡;(2)力臂;(3)2;(4)寻找普遍规律;(5)变大。
13.【解答】(1)当杠杆静止时,发现左端下沉,如图1所示,此时,应把杠杆的平衡螺母向右调节,直至杠杆在水平位置平衡;
(2)设一个钩码重为G,一格为L,根据杠杆平衡条件可知:2G×3L=nG×2L,所以n=3,需在B点挂3个钩码;
在A、B两点各增加1个钩码,左侧变为3G×3L=9GL,右侧变为4G×2L=8GL,故杠杆仍不能平衡;
(3)多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性;
(4)设杠杆的重力为G,每一格的长度为L.则每一格的重力为,支点O′左侧的部分的杠杆重=,力臂为L,右侧部分重=,力臂为3L,
根据杠杆平衡条件可知:0.5N×L+×L=×3L,解出G=0.25N,
将杠杆的中心位置挂在支架上,可避免杠杆自重的影响,故将杠杆支点位置设在O点进行实验。
故答案为:(1)右;水平;(2)3;不能;(3)普遍性;(4)0.25;O。
14.【解答】
(1)汽车超载、超速时,与物体撞击时,会将物体推动得越远,说明其动能越大,故实验中超载超速带来的危害程度可用小木块被推动的距离来表示;
(2)超载是指汽车的速度一定时,质量越大,与物体撞击时,将物体推动得越远,说明动能越大,故模拟实验时,需要控制最初释放时的高度相同(即达到水平面的速度相同),质量不同的小球,图中甲、丙符合要求;
(3)超载是指汽车的质量一定时,速度越大,与物体撞击时,将物体推动得越远,说明动能越大,故模拟实验时,需要控制小球的质量相同,最初释放时的高度不相同(即达到水平面的速度相同),图中甲、乙符合要求;
(4)若水平面绝对光滑,小球在水平面上不受阻力,小球将做匀速直线运动,不能达到探究目的。
故答案为:(1)小木块被撞击后向前移动的距离;(2)甲、丙;(3)甲、乙;(4)不能。
15.【解答】(1)测量平均速度的原理:v=;
(2)根据图示可知,刻度尺的分度值为2cm,则
AB间的长度:sAB=40cm;AC间的长度:sAC=90cm;
AC段所用的时间:tAC=3s;
AC段的平均速度:vAC===30cm/s=0.3m/s;
(3)如果让小车过了A点后才开始计时,计时晚,所计时间偏短,而路程不变,由v=可得,所测AC段的平均速度偏大;
(4)小车在斜面上运动速度越来越快,做加速直线运动,
A.图中v﹣t图象为一条平行于横轴的直线,说明速度大小不变,小车做匀速直线运动,故A不符合题意;
B.图中v﹣t图象为一过原点的直线,说明速度与时间成正比,小车做加速直线运动,故B符合题意;
C.图中s﹣t图象为一条平行于横轴的直线,说明小车位置相对于O点没有变化,处于静止状态,故C不符合题意;
D.图中s﹣t图象为一过原点的直线,说明做匀速直线运动,通过的距离与时间成正比,故D不符合题意。
故选:B。
(5)由v=可知,前半程所用时间:t1=,后前半程所用时间:t2=,
则小车全程平均速度v====。
故答案为:(1)v=;(2)40.0;0.3;(3)偏大;(4)B;(5)。
16.【解答】
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母使天平横梁平衡;
(2)测量过程中,要用镊子夹取砝码,不能用手直接拿砝码;
(3)测量过程中,当他在右盘内加入最小的5g砝码时,发现天平的指针静止在分度盘中线的右侧,说明放入的5g砝码较重,所以应该取下5g的砝码,调节游码,使天平重新平衡;
(4)由图乙可知,奇石的质量为:m=50g+3g=53g;
(5)由图丙可知,量筒水的体积V1=20cm3,奇石和水的总体积V2=40cm3,所以奇石的体积V石=V2﹣V1=40cm3﹣20cm3=20cm3;
(6)奇石的密度为:ρ===2.65g/cm3;
若先测量体积时,由于奇石带着水,使得质量偏大,由ρ=可知,所测奇石的密度会偏大;
故答案为:(1)游码;(2)直接用手拿砝码;(3)取下5g的砝码调节游码,使天平重新平衡;(4)53;(5)20;(6)2.65;偏大。
17.【解答】(1)当用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在长木板上做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,根据二力平衡知识,此时摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)由图可知,用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数大小为3.4N,木块受到的滑动摩擦力大小为3.4N,摩擦力方向水平向左;
(3)由图丙可知,①和②两实验接触面的粗糙程度不同,压力不同,由于没有控制接触面粗糙程度相同,无法探究摩擦力与压力之间的关系;
(4)由图可知,木块在0~tl和t1~t2内运动的路程和时间均成正比,说明木块在0~tl和t1~t2内均做匀速直线运动,同一木块在粗糙程度相同的水平面上运动,压力不变,接触面的粗糙程度相同,所以木块受到的滑动摩擦力相同,木块做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,所以拉力也相等,即F1=F2。
故答案为:(1)水平;匀速直线;(2)3.4;水平向左;(3)没有控制接触面粗糙程度相同;(4)=。
18.【解答】(1)海绵受到了压力的作用,压力可以改变海绵的形状;实验中小明是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的;
(2)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,要控制压力大小相同,应通过比较图乙和丙所示实验;
(3)比较甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,故结论为:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)由图可知,图2﹣乙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了F,图2﹣丙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了2F,则压力的作用效果变为原来的2倍,即浸入水中的深度变为原来的2倍,即△h1=0.5△h2;
(5)图1﹣丙和图2﹣乙中,小桌的总重力不变,产生的压力不变,受力面积相同,根据p=可知,产生的压强是相同的,即p1=p2。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;形变;(2)乙、丙;(3)当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;(4)0.5;(5)=。
19.【解答】
(1)比较图中甲、乙两次实验,受力面积一定,乙中压力大,压力的作用效果明显,即压力的作用效果与压力大小有关;
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系时,需要控制压力的大小相同,应在丙图木块上放一个砝码,由图可知,压力一定时,受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显;
(3)①图丁中测力计分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.4N;
②取下木块上的砝码,木块对水平面的压力变小,接触面的粗糙程度不变,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8N,则木块受到的滑动摩擦力变小了,由此可知,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大;
③用弹簧测力计分别以不同的速度匀速拉动木块,使它沿水平木板滑动,发现弹簧测力计示数不变,说明滑动摩擦力的大小与速度无关。
故答案为:(1)压力;(2)一;压力;明显;(3)②大;③无关。
20.【解答】(1)实验中控制小球的体积、液体密度和容器不变,改变小球密度,探究压强的增加量与什么因素有关,这种探究方法叫做控制变量法;
(2)由1、2、3次实验数据可知,当ρ球≤ρ水的密度时,△p液=△p容;
(3)由3、4、5次实验数据可知,选用密度不同的小球实验时,△p水保持不变;
(4)当ρ球>ρ液时,小球在浸没在液体中沉底,小球排开水的体积等于小球的体积,由公式F浮=ρ液gV排可知,体积相同密度不同的小球在同种液体中所受浮力相同,根据力的作用是相互的原理可知,液体对规则容器底的压力增加量ΔF=F浮,由压强公式可知,在容器底面积一定时,液体对容器底的压强增加量相等。
同时由压强公式可得:F浮=ΔF=△p液S容,在第5和第10次实验中,△p水=490Pa,△p液=539Pa,则有:
F浮水=△p水S容=490Pa×S容,即:ρ水gV球=490Pa×S容……①
F浮液=△p液S容=539Pa×S容,即:ρ液gV球=539Pa×S容……②
由①②可得:ρ液=1.1×103kg/m3。
故答案为:(1)A;(2)≤;(3)无关;(4)1.1×103kg/m3。
21.【解答】(1)分析b、c两次实验可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,观察弹簧测力计的示数变小,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)分析c、d两次实验可知,深度增加,弹簧测力计的示数不变,浮力不变,说明浮力大小与物体浸没到液体的深度无关;
(3)分析c、e两次实验可知,排开液体的体积相同,液体的密度不同,观察弹簧测力计的示数变大,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大,说明浮力大小与物体排开液体的密度有关;
(4)若先完成实验c,再完成实验a,则物体表面有水,测得的重力偏大,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大;
(5)由①②可知,烧杯前后都是漂浮在水面,受到的浮力都等于自重,则两图中浮力的变化量等于金属块重力,
两图中浮力的变化量:△F浮=ρ水g△V排=ρ水g(h2﹣h1)S容,所以金属块的重力为:G=ρ水g(h2﹣h1)S容;
将烧杯内的金属块拿出直接放入水中,用刻度尺测得水面高度为h3,则金属块的体积为V=(h3﹣h1)S容;
则金属块的密度为:ρ金属====。
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2)无关;(3)液体的密度;(4)偏大;(5)将烧杯内的金属块拿出直接放入水中;。
22.【解答】(1)为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,所以合理的实验顺序为FABG(或FADH、或FACE);
(2)为减少实验误差,要求在浸入被测物块前,要使溢水杯中的水面恰好与溢水口相平,即在溢水杯中倒入水时,水面先超出溢水口并溢出水,等到水不再溢出时再做实验(即溢水杯中的水面恰好与溢水口相平);
(3)根据称重法,F浮=G﹣F示,求得金属块浸没在水中时,受到的浮力是:F浮=FF﹣FD=2.6N﹣1.6N=1N;
(4)由阿基米德原理可得,金属块浸没时排开水的体积:V排=,因为金属块浸没在水中,所以金属块的体积:V=V排=,
金属块的质量:m=,由密度公式可得,金属块的密度:ρ===ρ水=×1.0×103kg/m3=2.6×103kg/m3;
(5)由实验过程可知,物体浸没液体中受到的浮力:F浮=FA﹣FC,物体排开液体的重力:G排=FE﹣FF,如果满足:FA﹣FC=FE﹣FF,即比较AC和EF的操作,可以证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。
同理比较AD和HF的操作,或比较AB和GF的操作,也可以。
故答案为:(1)FABG(或FADH、或FACE);(2)与溢水口相平;(3)1;(4)2.6×103;(5)AC(或AD或AB);EF(或HF或GF)。
23.【解答】(1)由图甲可知,杠杆右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动,使杠杆在水平位置平衡;
杠杆在水平位置平衡,当力与杠杆垂直时,力臂在杠杆上,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)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:FALA=FBLB,即4G×3L=FB×2L,解得FB=6G,需挂6个钩码;
若A、B两点的钩码同时向远离支点O的方向移动一个格,则左侧力与力臂的乘积为:4G×4L=16GL,右侧力与力臂的乘积为:6G×3L=18GL,由16GL<18GL可知,杠杆的右侧下沉。
故答案为:
24.【解答】
(1)实验前杠杆如图甲所示,发现杠杆右端偏高,平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,力臂在杠杆上,便于测量力臂的大小;
(2)如图乙所示,保持B点不变,当测力计从a位置转动到b位置时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大;
(3)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,
4×0.5N×6L=F×3L,F=4N。
故答案为:(1)右; (2)变大;(3)4N。
25.【解答】(1)指针指在分度盘中央的左侧,则应将平衡螺母向右调节,直至天平水平平衡;
(2)由图甲知,天平标尺上的分度值为0.2g,金属块的质量为:m=20g+10g+5g+4g=39g;
(3)由图乙知,量筒的分度值1mL,量筒中水的体积为:V水=26mL=26cm3,
由图丙知,量筒中水和金属块的总体积为:V总=31mL=31cm3,
金属块的体积为:V=V总﹣V水=31cm3﹣26cm3=5cm3;
(4)金属块的密度为:ρ金属块===7.8g/cm3=7.8×103kg/m3;
(5)烧杯内加入水的质量为:m'=m2﹣m1+m0,
烧杯内加入水的体积:V'==,
所以金属块的体积V金属块=V'=,
金属块的密度为:ρ′===。
故答案为:(1)右;(2)39;(3)5;(4)7.8×103;(5)。
26.【解答】(1)①天平的右盘上放有:100g、20g、5g的砝码各一个,游码所在位置对应的刻度值为2.2g,所以左盘中土豆的质量为m=100g+20g+5g+2.2g=127.2g。
②将土豆完全浸没在溢水杯中,从溢水杯中溢出的水的体积就等于土豆的体积,所以将小桶中的水倒入量筒可以测出土豆的体积。由图知,量筒中水的体积为114mL=114cm3。由此可求得土豆的密度为ρ==≈1.12g/cm3≈1.12×103kg/m3。但是在将小桶中的水倒入量筒的过程中,会有部分水沾在水桶内侧而没有进入量筒中,所以会导致测得的水的体积偏小,即测得的土豆的体积偏小,这将导致求得的土豆密度偏大。
(2)B杯中水面高度在h0时,B杯中水的质量为m水0=ρ水Sh0;水面高度在h1时,B杯中水的质量为m水1=ρ水Sh1。由此可得,倒入A杯中的水的质量为m水2=m水0﹣m水1=ρ水Sh0﹣ρ水Sh1=ρ水S(h0﹣h1)。A杯中有水时仍处于漂浮状态,则可得A杯此时所示的浮力为F浮A1=GA+G水2=GA+m水2g=GA+ρ水S(h0﹣h1)g。
当我们将A、B中水倒掉后,在B中倒入胡麻油至标记1处,则B杯中胡麻油的质量为m胡0=ρ胡Sh0;将B中胡麻油倒入A中使标记2再次与水面相平时,量出B中胡麻油的高度h2,则A杯中胡麻油的质量为m胡2=m胡0﹣m胡1=ρ胡Sh0﹣ρ胡Sh2=ρ胡S(h0﹣h2),A杯此时所受的浮力为F浮A2=GA+G胡2=GA+m胡2g=GA+ρ胡S(h0﹣h2)g。
两次实验中,A杯排开水的体积相同,所以可得:F浮A1=F浮A2,即GA+ρ水S(h0﹣h1)g=GA+ρ胡S(h0﹣h2)g,故可得ρ胡=。
故答案为:(1)①127.2。②1.12×103;偏大。
(2)④将A、B杯中的水倒净后擦干,向B杯中倒入胡麻油至标记1处,然后将B杯中的胡麻油倒入A杯,使标记2处再次与水面相平,测出B杯中剩余胡麻油的高度h2;;ρ水g(h0﹣h1)S+GA=ρg(h0﹣h2)S+GA ρ水(h0﹣h1)=ρ(h0﹣h2) ρ=。
27.【解答】(1)常识1:木块漂在水面,铁块沉在水底,说明木块的密度小于水的密度,铁块的密度大于水的密度,则猜想3符合:浮力大小跟物体的质量有关;
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些,液体的密度变化,则猜想1符合:浮力大小跟液体的密度有关;
常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻,物体浸入物体的深度增加,浮力变化,则猜想2符合:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)①A、C实验步骤中,根据称重法可知浮力:F浮=G﹣F=4N﹣2N=2N;
②根据控制变量法可知,验证猜想2时需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同;B、C实验中物体在水中的深度不同,则排开液体的体积不同,由于测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,所以,根据A、B、C的结果,可得猜想2是正确的;
③分析A、C、E知液体的密度不同,排开液体的体积相同,由于测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,说明浮力与液体的密度有关;
④根据称重法测浮力,F浮=G﹣F,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时瓶子(含有沙子的)重力小于4N,为验证猜想3,即浮力与物体的质量有关,应测量出此时瓶子(含有沙子的)重力,故小丽在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子(含有沙子的)重力。
故答案为:(1)1;(2)①2;②A、B、C;正确;③液体的密度;④没有测量出此时瓶子(含有沙子的)重力。
28.【解答】(1)要想测出物体排开的水的重力,溢水杯内水的液面必须到达溢水杯杯口,若达不到,则测得的排开的液体的重力会变小,故图甲中的错误为溢水杯内水面未到达溢水杯杯口;
(2)合理的实验顺序是:
丁、测出空桶所受的重力;
甲、测出实心合金块所受的重力;
乙、把合金块浸没在装满水溢水杯中,测出合金块所受的浮力,收集合金块排开的水;
丙、测出桶和排开的水所受的重力;
故合理的顺序为丁、甲、乙、丙;
(3)在情景乙的测量中,溢水口还在溢水过程中,把小杯移开,开始测量小杯和溢出水的总重力,此时测量的总重力会偏小,即测得“排开液体所受重力”偏小;
(4)物体在水中时,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,即:F浮水=F1﹣F2=F3﹣F4;
物体在液体中时,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,即:F浮液=F1﹣F5;
物体全部浸没在水和液体中时,物体的体积不变,排开的液体的体积是相同的;
则:V=V排水===;
V=V排液==;
V排水=V排液,即:=,解得:ρ液=ρ水或ρ水,所以X=F1﹣F5。
故答案为:(1)未到达溢水杯杯口;(2)丁、甲、乙、丙;(3)偏小;(4)F1﹣F5。
29.【解答】(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F,由于不计小桶的质量和厚度,则金属块的重力为:G=F;
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为F,此时小桶在水中受到的浮力为:F乙=G﹣F=F﹣F=F;
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体(ρ液<ρ水)中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为F,此时小桶在该液体中受到的浮力为:F丙=G﹣F=F﹣F
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