【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（十七 ）：力学实验探究【word，含答案】

（一）探究二力平衡的条件
提出问题:二力平衡时，这两个力有什么特点？二力平衡的条件是什么？
设计并进行实验:
(1)取一块塑料板在相对的两边中点附近各开一个小孔，用细线系住。细线的另一端跨过桌边的滑轮各悬挂一个50克的钩码。此时塑料板受到的两个拉力的大小有什么关系？方向有什么关系？塑料板能否静止？
发现:此时两个拉力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，塑料板静止。
(2)把塑料板扭转一下，使塑料板两侧细线相互平行。此时塑料板还能平衡吗？
发现:此时两个拉力大小相等，方向相反，但不作用在同一条直线上，塑料板不能平衡。
(3)在其中一个钩码下端再挂一个 50克的钩码，塑料板还能平衡吗？发现:此时两个拉力大小不相等，方向相反，作用在同一条直线上，塑料板不能平衡。
分析论证:当塑料板受到的两个力大小相等、方向相反、作用在同条直线上时，塑料板就处于平衡状态；而当不满足其中任何一个条件时，塑料板都不会平衡。
实验结论:通过实验分析我们可以发现，要使物体在两个力的作用下保持静止状态必须满足下列四个条件:两个力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上
用更精密的实验可以得到:如果物体做匀速直线运动，所受的两个力也应满足以上这些条件。
（二）影响摩擦力大小的因素
提出问题:滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
猜想与假设:根据生活经验作出合理的猜想，不同的同学可能猜想不同，可能与接触面的粗糙程度有关，可能与接触面之间的压力有关，可能与接触面积的大小有关，可能与运动的快慢有关等。
制订计划:影响滑动摩擦力大小的因素很多，因此在探究过程中要设法控制变量，进而确定出滑动摩擦力与某一个因素的关系。例如:在探究压力对滑动摩擦力的影响时，要保持接触面的粗糙程度等因素不变；而在探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响时，则应控制压力等因素不变。
甲：把木块放在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块
乙：把木块放在木板上，再在木块上放一个砝码，用弹簧测力计水平匀速拉动木块
丙：在木板上铺上棉布，用弹簧测力计水平匀速拉动木块
收集证据:按照甲、乙、丙三种情况进行实验，并将实验的条件和弹簧测力计的示数记录在下表中。
实验 实验条件 摩擦力(牛)
压力大小 接触面粗糙程度
甲 木块的重 较光滑 4.0
乙 木块和砝码的总重 较光滑 5.0
丙 木块的重 较粗糙 4.5
分析与论证:比较甲、乙的实验可知，两种情况下接触面的粗糙程度相同，但压力的大小不同，因而可以探究压力对滑动摩擦力的影响；比较甲、丙的实验可知，两种情况下压力的大小相同，但接触面的粗糙程度不同，因而可以探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响。
归纳总结:滑动摩擦力的大小既跟压力的大小有关，又跟接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
（三）探究牛顿第一定律
(1)设计实验:取一辆小车，让它三次都从同一斜面上的同一高度由静止滑下。每次水平面的表面不同，第一次在水平面上铺上毛巾，第二次换成棉布，第三次换成木板。比较小车每次在水平面上滑行的距离有什么不同。
(2)实验器材:小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺。
(3)实验过程:①让小车从斜面上适当的位置由静止开始滑下，水平面铺上毛巾，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离;②让小车从斜面上同一位置由静止开始滑下，水平面铺上棉布，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离;③让小车从斜面上同一位置由静止开始滑下，水平面铺上木板，观察小车在更光滑些的木板表面上滑行的距离。
(4)实验结果:
水平面的材料 小车受到的阻力(大，较大，小) 小车运动的距离(大，较大，小)
毛巾 大 小
棉布 较大 较大
木板 小 大
(5)探究结论:实验结果表明，水平面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，通过的距离越远，速度减小得越慢。
(6)理论推导:假如小车在运动中没有受到任何力，它将保持原来的速度沿直线永远运动下去。
（四）实验探究:影响压力作用效果的因素
(1)设计并进行实验
①按照图甲所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。
②在小桌上放上砝码，按照图乙所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。
③在小桌上放上砝码，按照图丙所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。
(2)分析与论证
①比较甲图和乙图:海绵的受力面积相同，乙图中小桌对海绵的压力大，乙图中的海绵被压下得深，即乙图压力的作用效果比甲图的明显，故可得出:受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。
②比较乙图和丙图:海绵受到的压力相同，乙图海绵的受力面积小，乙图中海绵被压下得深，即乙图压力的作用效果比丙图的明显，故可得出:压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
(3)结论:影响压力作用效果的因素有压力的大小和受力面积的大小。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。
（五）研究水内部压强的特点
(1)猜想:①水的内部可能向各个方向都存在压强，这些压强可能相等。
②水的内部压强大小可能与水的深度有关。
(2)实验器材:压强计、盛水的杯子、刻度尺。
(3)设计实验方案
实验方法:控制变量法和转换法。
具体步骤:控制深度不变,转动金属盒的方向(朝上、朝下、朝侧面)，探究同一深度不同方向上水的压强大小是否相等；控制金属盒的方向不变(同为朝上或朝下)，改变金属盒在水中的深度，探究水的深度对水的压强的影响。通过压强计中U形管左右两管液面高度差的大小来比较液体压强的大小。将抽象的东西变成了直观且形象的东西，使问题简化，这是运用了转换法。
结论:水的内部向各个方向都存在压强，在同一-深度，水对各个方向的压强都相等；水的深度对水的内部的压强有影响，深度越大，水的内部压强越大。
（六）探究阿基米德原理
(1)猜想与假设：浮力的大小跟物体排开水的多少有关。
思考:
①用给定的器材定量研究水的浮力大小与物体排开水的多少的关系，需要做些什么 (测量浮力的大小、测量排开水的多少)
②给定的器材中量筒和溢杯在探究中有什么作用 (测体积、便于量取排开的水)
③实验中需直接测量哪些物理量 (用弹簧测力计测浮力、用量筒测排开水的体积)
(2)设计实验步骤
①在溢杯中盛满水，将小烧杯放在溢杯的出水口下。
②将物块用细线拴住悬挂在弹簧测力计下，用弹簧测力计测出物块的重力G。
③将物块浸没在溢杯的水中，读出弹簧测力计的示数F。
④将溢杯溢出的水注人量筒内，测出它的体积V排水
⑤换用不同质量的物块，重复以上实验步骤，再做一次实验,将上述数据填入下面的实验数据记录表中。
实验序号 物块重力G/牛 物块浸入水中后弹簧测力计的示数G/牛 物块排开水的体积V排水/米3 物块受到水的浮力F浮/牛(注意:F浮=G-F) 物块排开的水受到的重力G排水(注意G排水=ρ水gV排水)
1
2
(3)分析实验数据，由此得出结论:
浸在水中的物体所受浮力的大小等于物体排开水的重力。
若把水换成别的液体，仍然可以得到相同的结论。这个关系称为阿基米德原理。
（七）探究杠杆平衡的条件
1.杠杆平衡:在动力和阻力的作用下，杠杆保持静止或匀速转动状态。
2.实验探究:杠杆的平衡条件
实验器材:杠杆和支架、弹簧测力计、钩码、刻度尺、线。
实验步骤:
A.调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
B.如图所示，在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡。这时杠杆两边受到钩码的作用力的大小都等于钩码重力的大小。
把支点右方的钩码的重力当成动力F1，支点左方的钩码的重力当成阻力F2；用刻度尺测量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的数值填入实验表格中。
C.改变力和力臂的数值，再做两次实验，将结果填入人实验表格中。
实验序号 动力F1/牛 动力臂L1/厘米 动力x动力臂/(牛.厘米) 阻力F2/牛 阻力臂L2/厘米 阻力x阻力臂/(牛.厘米)
1 0.5 20 10 1.0 10 10
2 1.5 20 30 1.0 30 30
3 2.0 20 40 4.0 10 40
分析与论证:分析实验数据，可知杠杆平衡时，如果动力臂比阻力臂大，则动力比阻力小；动力臂比阻力臂小，则动力比阻力大。如果把每次实验的动力与动力臂相乘，阻力与阻力臂相乘，虽然各次实验的乘积不相同，但每次实验中动力与动力臂的乘积跟阻力与阻力臂的乘积相等，即动力x动力臂=阻力x阻力臂，用公式表示为F1 x L1=F2 x L2
例1、关于“阻力对物体运动的影响”问题，某学习小组进行了如下探究实验：依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平面上滑行的最大距离，三种情况下的运动如图所示．
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小________(选填“相等”或“不相等”)，本实验中的“阻力”是指小车受到的________；
(2)分析图中运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越________(选填“快”或“慢”)；
(3)牛顿在伽利略等人的研究基础上，概括出牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持________状态或________________状态；
(4)牛顿第一定律________(选填“是”或“不是”)直接由实验得出的，其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要方法．
(5)小车在斜面上下滑过程中受到________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用．
(6)实验中发现小车会滑出水平表面，需要重新实验．小明的方案是：降低小车从斜面由静止释放的高度；同组的小玲的方案是：更换相同材质更长的水平表面．比较两位同学的方案，______的方案是合理的，另一同学的方案的不合理之处是_____________________________．
例2、（一）如图1是小明用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
（1）压强计中的U形管 　 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图1甲，其调节的方法是 　 （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
（3）比较图1乙和图1丙，探究的问题是 　 　。
（4）比较 　 　两图，发现液体的压强与液体密度有关。
（二）小明利用U形管改造成如图2所示装置，将U形管倒置在两个容器中，左侧容器盛有水，右侧容器盛有某种液体。先用抽气机抽出U形管内部分空气，再关闭阀门K。
（1）如图2所示，液柱上升是因为玻璃管内部气压 　 　外界大气压（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）测得左右液柱的高度分别为h1和h2，则液体密度的表达式为ρ液＝　 　。
（3）玻璃管中的空气不能完全抽空，测量结果会 　（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
例3、小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”．(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，取g＝10 N/kg)
　
丁
(1)小明利用图甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图像(如图丁中①所示)．实验过程中合金块所受浮力的变化情况是__________．请在图丁中画出F浮随h变化的关系图像．分析图像可知，浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成________．
(2)将合金块分别浸没在水和某液体中(如图乙、丙所示)，比较图甲、乙、丙可知：______________________________________．
(3)合金块的密度为ρ合金＝________g/cm3.
(4)若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图丙所示液体中时，空心部分的体积是________cm3.
例4、小明同学在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向　 　调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是　 　。
（2）如图甲所示，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂　　个相同的钩码；
（3）如图乙所示，改用弹簧测力计向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转动到b位置时其示数将　　，原因是　 。
（4）小明查阅资料发现：当杠杆平衡时，所有动力与其力臂乘积之和等于所有阻力与其力臂乘积之和相等。于是他做了如图丙所示的实验，在杠杆左端挂了一个重为G1的物体，在杠杆右端不同位置分别挂了重为G2和G3的物体，并测出相对应的力臂，杠杆仍然在水平位置平衡。请写出此状态下杠杆平衡时的表达式：　 　。（答案必须利用丙图给的物理量表示）
（5）学习了机械效率后，如图丁小明使用同一杠杆（质地均匀）采用两种方法将物体A提升相同的高度，
在工作过程中方法一和方法二的机械效率分别为η1和η2，则η1　 　η2（“＞”、“＝”或“＜”）。
例5、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 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 0.5 50.0
（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F时，应尽量　 　匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为　 N，第3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，不同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。
1．某同学在“探究滑动摩擦力与压力大小的关系”实验中，他把物体用垂直于竖直墙壁的力F压压紧在墙壁上，同时用竖直向上的力F匀速拉动物体向上运动，如图甲，在保持其他条件不变的情况下，通过改变F压来改变物体与墙壁之间压力的大小。经过多次实验测量F压、F，记录了如表所示的实验数据。
实验次数 1 2 3 4 5
F压/N 2 4 6 8 10
F/N 1.5 2.3 3.1 3.9 4.7
（1）实验中，拉力F 　 （选填“大于”“小于”或“等于”）物体所受到的滑动摩擦力f。
（2）已知“当接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力的大小成正比”，且关系式为f＝μF压，其中μ为动摩擦因数。根据表中测量数据可以得出，滑动摩擦力f与压力F压的比值　 　。
（3）物体的重力为 　 　N。
（4）撤去竖直向上的拉力F，如图乙所示，物体在F压的作用下处于静止状态，受到的摩擦力为f1，若适当减小F压，使物体刚好匀速下滑，此时受到的摩擦力为f2，则f1　 　f2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
2.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系．
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为________N.
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为________N．石块排开的水所受的重力可由________(填字母代号)两个步骤测出．
(3)由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于________________________________________________________________________．
(4)为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是________．
A. 用原来的方案和器材多次测量取平均值
B. 用原来的方案将水换成酒精进行实验
C. 用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则________(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论．
(6)若在实验时，先进行步骤D，再进行步骤A，则所测得石块所受到的浮力________(选填“等于”或“不等于”)石块排开液体所受到的重力．
(7)实验中若将石块换用另一物块，分别用水和酒精进行实验，实验中发现物块在水中漂浮，在酒精中悬浮，小桶内接到水和酒精的质量分别为m1、m2，则，m1________m2(选填“＞”、“＜”或“＝”)．
3．在学过摩擦力知识后，小明想探究：摩擦力大小是否与压力、重力都有关系？他利用如图所示的装置进行探究实验。
实验步骤如下：
①把金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。
②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。
③再往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数与步骤①中的示数相等，拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。
实验相关数据如下表：
实验序号 台式测力计示数F1/N 金属盒总重力G/N 弹簧测力计示数F2/N
① 4.8 4.8 1.8
② 3.2 　4.8　 1.2
③ 4.8 6.4 1.8
（1）此实验是根据　 　原理测出摩擦力大小的，实验过程中金属盒受到的摩擦力的方向是　 　。
（2）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验具有容易操作的优点，具体体现在： （写出一条即可）
（3）请你补齐上表中空格处的数据，其值为　 　N。
（4）实验中是通过　 　改变金属盒总重力的。
（5）比较实验步骤　 　（填序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关。
4. 某实验小组在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度．让小车从斜面的A点由静止开始下滑，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度．
(1)图中AB段的路程sAB＝________cm，则AB段的平均速度vAB＝________m/s.
(2)测量小车从A点出发到达B点所用的时间时，如果过了B点才停止计时，所测AB段的平均速度vAB会偏________．
(3)实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较______(选填“大”或“小”)，经过计算小车通过BC段的平均速度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)AB段的平均速度．
(4)小红认为要测量小车运动过程中BC段的平均速度，可让小车从B点由静止释放，测出小车到达C点的时间，从而计算出小车运动过程中BC段的平均速度．此做法正确吗？________，理由是：__________________________．
(5)同组的小明利用秒表和刻度尺测出小车运动时间和通过的路程，记录的数据如下表.
从A点开始计
时的时间t/s 0 1 2 3 4
从A点开始的路程s/m 0 0.05 0.2 0.8
①通过分析上表数据可知：小车通过的路程与________成正比，表达式为：s＝________；
②根据表格中的数据，小车从A点开始计时的3 s时间内通过的路程为________m.,　
5.如图所示是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置．长方体小木块正面和侧面面积不同而粗糙程度相同，长木板一面为较光滑的木板面，另一面是粗糙的布面．选择不同的接触面，改变木块对木板的压力，依次实验，将每次测量结果填入下表．
(1)拉着长木板水平向左运动，当测力计示数稳定时，测力计的拉力________(选填“等于”或“不等于”)小木块受到的滑动摩擦力.
实验序号 木块与木板的接触面 压力 测力计示数
1 木块正面与木板面 2.0 N 0.6 N
2 木块正面与木板面 4.0 N 1.2 N
3 木块正面与木板面 6.0 N 1.8 N
4 木块侧面与木板面 2.0 N 0.6 N
5 木块侧面与布面 2.0 N 1.0 N
6 木块正面与布面 2.0 N
(2)测力计使用前要观察量程、分度值，以及指针是否指在________．
(3)由实验1、4可知，滑动摩擦力的大小与接触面的面积________(选填“有关”或“无关”)，则实验6空格中的数据应是________N.
(4)由实验4、5可知，其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越________．
(5)由实验1、2、3可知，其他条件相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成________比，这里主要采用的研究方法是______________(选填“控制变量法”或“理想实验法”)．
1.在探究“影响压力作用效果的因素”的实验中，某同学作出了以下猜想：
猜想一：影响压力作用效果的因素可能与压力的大小有关．
猜想二：影响压力作用效果的因素可能与受力面积的大小有关．
(1)该同学为了验证“猜想一”是否正确，根据控制变量法设计了如下实验方案：应该保持受力面积的大小________，使压力的大小________．(选填“相同”或“不同”)
(2)该同学进行了如图所示的实验：甲图把小桌放在海绵上；乙图在小桌上放一个砝码；丙图把小桌翻过来，桌面朝下并在它上面放一个砝码．他是通过观察________来显示压力作用的效果．
(3)比较________两图可知，当受力面积一定时，压力越大，压力作用的效果越明显．下列实例中直接应用该结论的是________(选填“A”或“B”)．
A. 图钉的一端做得很尖
B. 交通管理部门规定，严禁货车超载
(4)此实验不能用硬纸板代替海绵，原因是______________________________________．
(5)此实验中运用到的主要科学方法有控制变量法和________．
2. 在“研究影响液体内部压强”的实验中：
(1)压强计是通过观察U形管的两端液面的______来显示橡皮膜所受压强大小．
(2)比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体________的增加而增大．
(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择图________进行比较，得出液体压强与液体密度的关系是：____________________________________________________．
(4)已知乙图中U形管左侧液柱高为4 cm，右侧液柱高为10 cm，则U形管底部受到的液体的压强为________Pa.(ρ水＝1×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
(5)在交流与评估环节中，实验小组思考：若压强计的气密性很差，则用手指不论轻压还是重压橡皮膜，U形管两端液面的高度差变化都较________(选填“大”或“小”)．
(6)小明自制了一个简易压强计，如图丁所示，把简易压强计浸入水中，橡皮膜将 ________(选填“上凹”或“下凸”)，增加简易压强计在水中的深度，细玻璃管中液柱会________(选填“上升”或“下降”)．
图丁
3.在“探究影响浮力大小因素”的实验中，一组同学提出了4种猜想．
小华：浮力大小与液体密度有关；
小红：浮力大小与物体浸入液体的体积有关；
冬冬：浮力大小与物体所受的重力有关；
玲玲：浮力大小与物体的形状有关．
他们找来了体积相同的A、B两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器．按照图中所示规范地完成了实验，记录了如下表所示的实验数据.
次数 金属块 物体重力/N 液体密度/ (g/cm3) 物体浸在液体中的体积/cm3 测力计的示数/N
1 A 5 1.0 20 4.8
2 A 5 1.0 60 4.4
3 A 5 1.0 100 4.0
4 A 5 1.2 100
5 B 3 1.2 100 1.8
观察表中数据，回答下列问题：
(1)根据表中的实验数据，可知A物体浸在液体中的体积为60 cm3时，物体A所受浮力大小为________N；第4次实验时表格所缺数据是________．
(2)通过分析比较第________次实验数据，能够说明小华同学的猜想是正确的；分析比较第________次实验数据，能够说明小红同学的猜想是正确的．
(3)为了验证冬冬同学的猜想，他们选择了第______次实验数据，他们发现浮力大小与物体所受的重力________(选填“无关”或“有关”)．
(4)要验证玲玲的猜想，同学们又找来了一块橡皮泥，他们把橡皮泥捏成不同形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉．他们由此得出结论：浮力的大小与物体的形状有关．请指出他们实验方法的错误之处：________________________．
4.如图所示是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个位置由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直到停止．
(1)该实验应用的实验方法为________和转换法．
(2)实验中是通过观察________________来判断钢球的动能大小．
(3)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(4)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系．
(5)木块最终会停下来，在此过程中木块通过________的方式把动能转化为内能．
(6)若水平面表面绝对光滑，本实验将________(选填“能”或“不能”)达到实验探究目的．
5.小明实验小组的同学进行杠杆平衡条件的探究，实验用的每个钩码均重0.5 N.
(1)在甲装置中，实验前首先要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡，这样做目的是______________；若发现杠杆右端下倾，可将螺母向________(选填“左”或“右”)调节．
(2)小明和同学们在不同的位置挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新水平平衡，记录实验数据如下表：
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 15 3 10
2 3 20 4 15
3 4 10 2 20
分析实验数据可知，杠杆平衡的条件为：__________________．
(3)得出结论后，小明利用弹簧测力计进行了如图甲所示实验，在杠杆的左端20 cm处挂2个钩码，而在杠杆的右端10 cm处用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，这时测力计的读数F＝________N；如果测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在水平位置平衡，则测力计读数F′________F(选填“>”、“<”或“＝”)．
(4)小红实验小组的同学用如图乙所示装置进行实验，实验中，弹簧测力计始终竖直向上拉杠杆，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现F1l1总是大于F2l2，其原因主要是杠杆受到了________的影响．
6.小亮利用如图所示的实验装置研究“滑轮组的机械效率”，得到的数据如表所示.
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 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.5
(1)实验中应沿竖直方向上________拉动弹簧测力计．用图丁装置进行实验，得出表中第4次实验数据，则机械效率为________．
(2)通过比较________(填表格中实验次数的序号)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．
(3)通过比较________(填表格中实验次数的序号)两次实验数据得出结论：同一滑轮组的机械效率主要与________有关．
(4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________(选填“高”或“低”)．
(5)小亮同学认为，弹簧测力计静止时读数更稳定，他的想法是不正确的，因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响．
(6)若不计绳重及摩擦阻力，在第1、2次实验中，动滑轮的重力是________N；在第3次实验中，拉力F做的额外功为________J.
(7)小亮同学利用图甲的滑轮组提升相同的物体时，增加物体匀速上升的速度，滑轮组的机械效率________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．
(8)小亮分析实验数据时，发现通过比较第2、4次实验数据，也能得出滑轮组机械效率与重物重力的关系．请你对小明同学的观点进行评估：________________________________________．
答案及解析
例1、 (1)相等　 摩擦力　(2)快　(3)静止　匀速直线运动(4)不是
【解析】(1)让小车从斜面顶端由静止滑下，目的是使小车在水平面上的起始速度相同．由于小车在水平方向上受到摩擦力作用，所以本实验中的“阻力”指的就是小车受到的摩擦力；(2)由图示实验可知，小车在毛巾上受到的阻力最大，速度减小得最快，小车滑行距离最短；(3)牛顿在伽利略等人的基础上，概括出一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；(4)牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步的推理而抽象概括出来的科学结论，故不是直接通过实验得出的．
【拓展设问】
(5)非平衡力　(6)小玲　没有控制小车到达水平表面时的速度相同
例2、【解答】解：（一）（1）压强计上端不都是开口的，故不属于连通器；
（2）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故选B；
（3）比较图乙和图丙两图知，液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，压强不同，故探究的问题是：液体的压强与液体的深度的关系；
（4）要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度相同，改变液体的密度，图丙、丁符合题意；
（二）（1）用抽气机抽出U形管内部分空气，使内部气压小于外部气压，在外界大气压作用下液柱上升；
（2）液体静止时，U形玻璃管中气体压强与玻璃管中液柱产生压强之和等于大气压，
即左管中的压强为p0+ρ0gh1＝p大气，右管中的压强为p0+ρ液gh2＝p大气，
则p0+ρ0gh1＝p0+ρ液gh2，所以ρ0gh1＝ρ液gh2；
由此可得：ρ液ρ0；
（3）如果空气不能完全抽空，左右两侧上方的气压相等，测量结果不受影响。
故答案为：（一）（1）不属于；（2）B；（3）液体的压强与液体的深度的关系；（4）丙、丁；（二）（1）小于；（2）ρ0；（3）不受影响。
例3、(1)先增大后不变　如答图所示　正比　(2)物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，浮力越大　(3)4　(4)400
【解析】(1)从图丁①可以看出，测力计的示数F先减小后不变，根据F浮＝G－F可知，浮力先增大后不变；开始物体没有浸入到水中时，浮力为0，随着浸入的体积越来越大，浮力越来越大，最大浮力F浮＝G－F＝4 N－3 N＝1 N，所以作图如答图所示．由图像可知，物体浸入水中的体积越大，所受浮力越大，所以浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比；(2)将合金块分别浸没在水和某液体中，比较甲、乙两图，F浮＝1 N，比较甲、丙两图，F浮′＝0.8 N，两次液体密度不同，排开液体的体积相同，浮力不同，所以比较甲、乙、丙可知：物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，浮力越大；(3)合金块的质量m＝＝＝0.4 kg，合金块在水中排开水的体积V排＝＝＝1×10－4 m3 ，由于合金块浸没在水中，所以V＝V排＝1×10－4 m3，所以密度为ρ合金＝＝＝4×103 kg/m3＝4 g/cm3；(4)合金块在图丙所示液体中时，F浮′＝0.8 N，液体密度ρ液＝＝＝0.8×103 kg/m3，若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于丙所示液体中时，ρ球＝ρ液＝0.8×103 kg/m3，整个球的体积V球＝＝＝5×10－4 m3，空心部分的体积V空＝V球－V＝5×10－4 m3－1×10－4 m3＝4×10－4 m3＝400 cm3.
例4、解：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，这样便于直接读出力臂；
（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；
（3）保持作用点不变，当弹簧测力计由a转到b位置时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；
（4）实验中，另一同学设计了如图丙所示的实验装置，在杠杆左端挂了一个重为G1的物体，在杠杆右端不同位置分别挂了重为G2和G3的物体，杠杆仍然在水平位置平衡杠杆的平衡条件还可以总结成所有“动力×动力臂”的和等于所有“阻力×阻力臂”的和，此状态下杠杆平衡时的表达式：G1l1＝G2l2+G3l3；
（5）因为物体A提升相同的高度，由W有＝Gh可知，方法一和方法二所做的有用功相同，而方法一中克服杠杆自重做功，即总功等于有用功与额外功之和，方法二中不计重力的影响，因此总功等于有用功，由η可知，η1＜η2。
故答案为：（1）右；便于测量力臂；（2）6；（3）变大；当弹簧测力计由a转到b位置时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；
（4）G1l1＝G2l2+G3l3；（5）＜。
例5、解：（1）由前3组实验数据知，s＝3h，所以滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示：
（2）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为1.6N；
第3次实验时滑轮组的机械效率为：η100%≈66.7%；
（3）由表中第 1、2、3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，物重相同，动滑轮重力不同，机械效率不同，由此可得，滑轮组的机械效率与摩擦和动滑轮重有关
根据表中第3组数据可知，有用功：W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；克服动滑轮做的功：W动＝G动h＝0.5N×0.1m＝0.05J；总功：W总＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；
则克服绳重及摩擦做的那部分额外功：W额＝W总﹣W有﹣W动＝0.6J﹣0.4J﹣0.05J＝0.15J。
故答案为：（1）见上图；（2）竖直；1.6；66.7%；（3）1、2、3；（4）动滑轮重；0.15。
1．【解答】解：（1）用竖直向上的力F匀速拉动物体向上运动，物体在竖直方向上还受到竖直向下的重力G和竖直向下的滑动摩擦力f的作用，根据力的平衡有：
F＝f+G①；
故实验中，拉力F大于物体所受到的滑动摩擦力f；
（2）根据①式，物体受到的滑动摩擦力为：
f＝F﹣G；
已知“当接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力的大小成正比”，根据表中1、2实验数据有：
；
即②；
解之，物体的重力为：
G＝0.7N；
代入②得：
滑动摩擦力f与压力F压的比值：
；
（3）物体的重力为0.7N；
（4）撤去竖直向上的拉力F，如图乙所示，物体在F压的作用下处于静止状态，受到的摩擦力为f1，因物体处于平衡状态，在竖直方向上受到竖直向下的重力与竖直向下的摩擦力为一对平衡力，大小相等，故有：
f1＝G；
若适当减小F压，使物体刚好匀速下滑，此时因物体处于平衡状态，在竖直方向上受到竖直向下的重力与竖直向下的摩擦力为一对平衡力，大小相等，即受到的摩擦力：
f2＝G；
则f1＝f2。
故答案为：（1）大于；（2）0.4；（3）0.7；（4）＝。
2. (1)3.8　(2)1.4　AD　(3)它排开的水所受的重力　(4)A　(5)能
【解析】(1)由图B可知，弹簧测力计的分度值为0.2 N，石块的重力为3.8 N；(2)由图C可知，石块浸没在水中时弹簧测力计的读数为2.4 N，则石块受到的浮力F浮＝G－F＝3.8 N－2.4 N＝1.4 N，图A测量的是空桶的重力，图D测量的是桶与排开水的总重力，因此根据这两步可以求出排开水的重力；(3)石块排开水的重力为2.6 N－1.2 N＝1.4 N，根据计算结果可知，石块受到的浮力等于石块排开水的重力；(4)为了得到普遍的结论，应该更换不同的液体或者更换不同的物体，不能用相同的实验器材多次测量求平均值，求平均值是减小测量浮力的误差，不能得到普遍性的结论；(5)将石块一部分浸入水中，其他条件不变，仍然可以得到相同的结论．
【拓展设问】
(6)不等于　 (7)＝
3．解：（1）利用二力平衡可知，当水平匀速拉动白纸时，摩擦力等于弹簧测力计的拉力大小；实验过程中金属盒相对于白纸是向右运动的，所以金属盒受到的摩擦力的方向是水平向左的；
（2）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验具有容易操作的优点，具体体现在弹簧测力计示数稳定，便于读数；
（3）第二次实验中，氢气球系在金属盒上，保持了总重力不变，而改变了压力大小，来探究摩擦力与压力大小的关系。所以第2次实验，金属盒的总重力仍为4.8N；
（4）实验中是通过向金属盒内添加沙子来改变总重力的；
（5）探究摩擦力与重力的关系时，应保持压力不变，改变总重力，根据此要求，只有①、③能满足。
故答案为：（1）二力平衡；水平向左；（2）弹簧测力计示数稳定，便于读数；（3）4.8；（4）向金属盒内添加沙子；（5）①、③。
4. (1)20.0　0.1　(2)小　(3)小　大于　(4)不正确　所测时间不是运动过程中BC段的时间
【解析】(1)小车运动距离sAB＝90.0 cm－70.0 cm＝20.0 cm，tAB＝2.0 s，小车通过AB段的平均速度：vAB＝＝＝0.1 m/s；(2)如果让小车过了B点才停止计时，会导致时间的测量结果偏大，由公式v＝知，平均速度会偏小；(3)小车所放的斜面应保持较小的坡度，这样小车在斜面上运动时间会长些，便于测量时间；vBC＝＝＝0.3 m/s＞0.1 m/s；(4)小车从A到C的过程中通过B点时的速度不为0；小车通过AC段的时间与AB段的时间之差才是通过BC段的时间，因此小红的做法不正确．
【拓展设问】
(5)①时间的平方　0.05 m/s2×t2　②0.45
【解析】(5)①表格中数据时间是1 s的时候，路程是0.05 m；时间是2 s的时候，路程是0.2 m；时间是4 s的时候，路程是0.8 m；所以时间增大为原来的2倍，路程增大为原来的4倍，时间增大为原来的4倍，路程增大为原来的16倍…，即小车的平均速度与所用的时间的平方成正比，可以得到s＝kt2，将表格的2 s和0.2 m代入得：k＝＝＝0.05 m/s2，所以s＝0.05 m/s2×t2；②小车从A点开始计时的3 s时间内通过的路程s＝0.05 m/s2×(3 s)2＝0.45 m.
5. (1)等于　(2)零刻度处　(3)无关　1.0　(4)大
(5)正　 控制变量法
【解析】(1)该实验中测量摩擦力的大小利用的是二力平衡原理，即木块做匀速直线运动时，木块受平衡力作用，此时弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小；(2)使用测力计测量之前，要观察量程、分度值，并且要观察指针是否指在零刻度处；(3)由1、4实验数据可知，接触面粗糙程度和压力相同时，改变接触面的面积大小，测力计的示数相同，故摩擦力大小与接触面的面积大小无关，同样的道理，实验6的空格的数据与实验5的数据应该相同，即为1.0 N；(4)结合实验4、5的数据可知，在其他条件相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大；(5)由实验1、2、3的数据可知，在其他条件相同时，压力增大为原来的几倍，摩擦力也增大为原来的几倍，故摩擦力大小与压力成正比；由实验1、2、3可知，在保持接触面的粗糙程度一定时，只改变了压力的大小，故这里主要采用的研究方法是控制变量法．
1. (1)相同　不同　(2)海绵的凹陷程度　(3)甲、乙　B　(4)硬纸板形变小，难以观察形变程度　(5)转换法
【解析】(1)验证压力的作用效果与压力大小的关系，应控制受力面积大小一定，使压力大小不同，比较压力的作用效果；(2)实验中用海绵的凹陷程度来显示压力的作用效果；(3)比较甲△乙两图可知，当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；(4)硬纸板在受力时形变不明显，所以不能代替海绵；(5)实验中除了运用了控制变量法还用到了转换法．
2. (1)高度差　(2) 深度　(3)乙、丙　 液体深度相同时，液体的压强随液体密度增大而增大　(4)1 000　(5)小
【拓展设问】
(6)上凹　 上升
3. (1)0.6　3.8　(2)3、4　1、2、3　(3)4、5　无关
(4)实验中没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同
【解析】(1)根据表格中的数据可知，当物体A浸在液体中的体积为60 cm3时，受到的浮力为：F浮＝ρ液V排 g＝1.0×103 kg/m3×6×10－5 m3×10 N/kg＝0.6 N；由公式得F浮4＝ρ液V排4 g＝1.2×103 kg/m3×1×10－4 m3×10 N/kg＝1.2 N，利用称重法得F示＝G－F浮4＝5 N－1.2 N＝3.8 N；(2)通过分析比较3、4次的实验数据，能够说明小华同学的猜想是正确的；通过分析比较1、2、3次的实验数据，能够说明小红同学的猜想是正确的；(3)为了验证冬冬同学的猜想，他们选择了4、5次实验数据，经实验证明浮力的大小与物体受到的重力无关；(4)探究浮力与物体形状是否有关时，应控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同而物体形状不同，同学们将同一个橡皮泥做成不同的形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉，他们在实验中没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同，因此得出的结论是错误的．
4. (1)控制变量法　(2)木块移动的距离远近　(3)速度(4)质量　(5)做功　(6)不能
5. (1)水平　便于测量力臂　左　(2)F1l1＝F2l2 (或动力×动力臂＝阻力×阻力臂)　(3)2　＞　(4)自重
【解析】(1)实验前调节杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂；若发现杠杆的右端下倾，表明右端重，平衡螺母应向左调；(2)分析实验数据，每一次实验的动力×动力臂都等于阻力×阻力臂，可以得出F1l1＝F2l2 的结论；(3)根据F1l1＝F2l2，2G×20 cm＝F×10 cm，F＝2 N；如果测力计斜拉，此时拉力的力臂变短，而左边的力和力臂的乘积不变，因此要使杠杆平衡，拉力要变大；(4)乙图中，弹簧测力计的拉力为动力，而阻力除了钩码重外，还有杠杆的自重，因此F1l1>F2l2.
6.(1)匀速　64%　(2)1、2　(3)2、3　 物重　(4)低　 (5)摩擦
【解析】(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数等于拉力大小；根据表格中第4次实验数据，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝64%；(2)绳端移动距离与物体升高高度的关系为s＝nh，结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效承重段数分别为2、3、3，再根据三次钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效承重段数，则通过比较1、2两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；(3)通过比较2、3 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；(4)通过比较3、4两次实验数据可知，提升相同的物体，丁图中要克服两个动滑轮做额外功，丙图中要克服一个动滑轮做额外功，丁图中的装置机械效率低，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；(5)弹簧测力计静止时读数，未克服滑轮与轴、绳与滑轮之间的摩擦，使弹簧测力计示数偏小，所以他的想法是不正确的．
【拓展设问】
(6)1.4　 0.16　(7)不变　(8)没有控制动滑轮重力不变，结论不可靠
【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义（十七）
力学实验探究