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备战2024中考二轮物理《高频及难度考点冲刺》（全国通用）
专题05 力学六类必考重点实验问题
测量物质密度、探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”、探究影响液体压强大小的因素、探究浮力大小与哪些因素有关、探究杠杆的平衡条件、测量滑轮组的机械效率这6个实验是初中物理重点难点，是每年必考实验。在一份物理中考试卷里会出现1个或者2个实验，分值在6——12分间。
2024年这6个实验必定是中考试卷里的常客，前5个实验是物理课标规定的学生必做实验。希望毕业班学生结合本学案认真复习。
重点实验1：测量物质密度
1.原理：ρ=m/v
2.用天平测质量，用量筒测物体体积。
3.①使用天平时，先观察量程和分度值，估测物体质量；再把天平放到水平桌面上，为什么？因为天平是一个等臂杠杆，只有天平处于水平平衡是，两边受到的力才相等，物体和砝码的质量才相等。
②调节天平时应先将游码移到称量标尺左端零刻度处，在调节平衡螺母，时指针指在分度标尺中央红线处。或指针在中央红线左右摆动幅度相同即可。（左偏右调）
③ 称量过程中要用镊子夹取砝码，左物右码，先大后小，最后移到游码，直至天平水平平衡。
④读数=砝码示数+游码示数。
⑤如果砝码缺了一块，所测物体质量比实际质量偏大 。
⑥使用量筒时先观察量程和分度值。
⑦注意量筒的量程没有0 刻度线 。
⑧观察时视线要与凹面底部或凸面顶部在同一水平线上。
重点实验2：探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”
1.实验原理：二力平衡
2.实验方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
3.实验结论：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。该研究采用了控制变量法。
4.转换法应用：通过拉力的大小来反映摩擦力的大小
5.由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度，拉力大小等无关。
重点实验3：探究影响液体压强大小的因素
【实验装置】
【实验方法】控制变量法，转换法。
【实验原理】根据U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小。
【探究过程】
1.根据如图甲所示，按照组装U形管压强计
2.将水倒入烧杯，如图乙，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
3.如图乙、丙，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
4.如图丙、丁，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。
【记录表格】
实验内容 液体物质 探头浸入水下深度 橡皮膜朝向 U形管两端液面高度差（cm）
a 水 相同（5cm） 向下
相同（5cm） 向前
相同（5cm） 向上
b 水 不同(3cm) 向下
不同(5cm) 不同(7cm） 向下向下
c 水 相同（5cm） 向下
盐水 相同（5cm） 向下
【实验结论】
液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。
【注意事项】
1.液体压强产生的原因是液体受到重力作用；液体有流动性。
2.实验前的两个操作：（1）先检查U型管左右两边的液面是否相平。
（2）检查装置的气密性：（用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好）
3.实验时发现U型管内高度差没变化原因是气密性不好，应该拆下来重新安装。
4.使用的U型管不是连通器。
5.实验U型管内液体染成红色，目的是使实验效果明显，便于观察。
5.实验需要多次进行，目的是总结普通规律。
6.比较乙、丙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大。
7.比较丙、丁实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大。
重点实验4：探究浮力大小与哪些因素有关
1.比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
2.比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.比较图C和图D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
4.图E中物体受到浮力大小为0.8N。
5.比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
重点实验5：探究杠杆平衡条件
1.命题点
（1）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。
（2）杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）实验数据分析。
（7）实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)
2.解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领
（1）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。
（2）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。
（3）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。
重点实验6：测量滑轮组的机械效率
A.测量滑轮组的机械效率实验基本思路
【实验目的】会测量滑轮组的机械效率。
【实验原理】
【待测数据】物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S
【实验器材】钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。
【实验步骤】
①用所给器材组装如图所示滑轮组。
②将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。
③将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。
④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。
⑤根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝Ｆｓ计算出有用功和总功，按计算该滑轮组的机械效率。
⑥改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。
⑦钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率%
单滑轮组 1 4 10 1.6 30
2 6 10 2.6 30
双滑轮组 1 4 10 1.1 50
2 6 10 1.4 50
【实验结论】
①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关；
②同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高；
③不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低
B. 测量滑轮组的机械效率实验命题点
1. 必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高的目的是保证测力计示数大小不变。
2.结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
（1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
（2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
（3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
3.同一滑轮组绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
4.测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？
当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，有用功在总功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大。
5.实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶然性，更能得出普遍性规律。
6.通过该实验我们可以得知：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率。
力学重点实验1：测量固体和液体的密度
【例题1】（2023甘肃威武）小王买了一种果汁，他想在实验室中测量出这种果汁的密度，主要实验步骤如下：
（1）把天平放在水平台上，将游码移到零刻度线处，指针位置如图甲所示，此时应向_______（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至横梁平衡；
（2）用调节好的天平测量烧杯和果汁的总质量为106g；
（3）将烧杯中的部分果汁倒入量筒中，如图乙所示，量筒中果汁的体积为________cm3；
（4）用天平测烧杯和杯内剩余果汁的总质量，如图丙所示，测得烧杯和剩余果汁的总质量为________g；
（5）计算出果汁的密度为________g/cm3；
（6）小王发现上述第（3）步操作时，有少量果汁附着在量筒内壁上，你觉得测得的果汁密度将会________（选填“偏小”“不变”或“偏大”）。
力学重点实验2：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
【例题2】（2023湖北宜昌）小勇利用如图所示的实验装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，在水平桌面边缘固定一个定滑轮，将弹簧测力计在竖直方向调零后如图固定。在桌面放置一块长木板，将一个长方体木块平放在长木板上，通过细线绕过定滑轮与测力计相连，并保持细线的AB段竖直、BC段水平。水平向左拉动长木板，木块相对于桌面保持静止，不计细线的重力和滑轮处的摩擦力。
（1）图中木块受到滑动摩擦力的方向为______，根据______可知弹簧测力计的示数即为木块受到滑动摩擦力的大小；
（2）拉动长木板向左运动时______（选填“需要”或“不需要”）做匀速直线运动；
（3）在探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时，小勇换用一块质量更大的木块重复上述实验，发现测力计的示数变大了。由此得出压力越大，滑动摩擦力越大的结论，请你对他的实验做法进行评估：______。
力学重点实验3：探究液体压强与哪些因素有关
【例题3】（2023齐齐哈尔）小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
（1）图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强，放在液体里的薄膜就会________，U形管左右两侧液面就会产生________；
（2）根据图2、图3所示现象可以研究：液体内部压强大小与________的关系。根据研究得出的结论，拦河坝应设计成________（选填“下宽上窄”或“下窄上宽”）的形状；
（3）如图3、图4所示，保持探头在水中的深度不变，改变探头的方向，观察U形管左右两侧液面的变化，得出结论：_________；
（4）为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关，小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中（液体未溢出、探头位置不变），静置待均匀混合后，观察到U形管左右两侧液面发生了变化，得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是_______（选填“正确”或“错误”）的，判断的依据是：_________；
（5）通过学习，小彬利用掌握的液体压强知识测量实验所用盐水的密度，过程如下：
①向如图5所示容器中的左侧倒入适量的水，橡皮膜向右凸起；
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水，直至橡皮膜___________；
③测得水面到橡皮膜中心的深度为；
测得盐水液面到橡皮膜中心的深度为；
④可推导出该盐水密度的表达式为___________（用表示）。
力学重点实验4：探究浮力大小与哪些因素有关
【例题4】（2023广东省） 在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中；
（1）观察弹簧测力计的零刻度线、_______和分度值；调零时，弹簧测力计应在______（选填“竖直”或“水平”）方向上调零；
（2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h，请根据实验数据，在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像；___________
（3）分析图像可知：浸没前，h增加，F浮________；浸没后，h增加，F浮_______；（均选填“变大”“变小”或“不变”）
（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像___________（选填“相同”或“不同”）；
（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料：___________。
力学重点实验5：探究杠杆的平衡条件
【例题5】（2023武汉）在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 3.0 5.0 1.5 10.0
2 2.0 15.0 2.0 15.0
3 1.0 25.0 2.5 10.0
…… …… …… …… ……
由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ___________；
（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是_______N；
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。________
力学重点实验6：探究滑轮组机械效率
【例题6】（2023湖南怀化）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。
次数 物体的重力 提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
（1）实验中应尽量竖直向上______（选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；
（2）计算出第3组实验的有用功______J，机械效率是______（结果精确到0.1%）；
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”或“越低”或“不变”）；分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度______（选填“有关”或“无关”）。
力学六类必考重点实验强化训练
1.一次周末，小红同学与家人一起到剑河游玩，苗族姑娘们用银饰把自己装扮得十分光彩夺目（如图所示），顿时吸引了她的眼球。她很想知道银饰物是空心还是实心的，于是在商店买下了与银饰物相同的一片银叶，回校后组织实验小组利用如图所示的装置进行验证。（注：银的密度为10.5g/cm3）
（1）小红将天平放在水平台上，游码归零后，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向________（选填：“右”或“左”）调，才能使天平横梁水平平衡。
（2）将银叶放在天平左盘，用镊子向右盘加减砝码，天平平衡时，所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，则银叶的质量是__________g。
（3）用量筒和水测量银叶的体积如图丙所示（细线体积忽略不计），银叶的体积为__________cm3。
（4）根据以上测量数据，算出银叶的密度为__________kg/cm3，由此判断该银叶是__________（选填：“空心”或“实心”）的。
2.如图，小红同学在“测量盐水的密度”实验中，操作步骤如下：
（1）把天平放在水平桌面上，游码放在零刻度线，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，直到横梁水平平衡。
（2）已知空烧杯的质量为28g，现将适量盐水装入烧杯，并放在天平的左盘，测量其质量，待天平平衡时，如图乙所示。然后将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图丙所示由此计算出盐水的密度为 kg/m3。
（3）小红同学此次实验操作测得的盐水密度将偏 （填“大”或“小”）。
3.河南安阳市的小亮同学在放学回家的路上捡到一个沙石工艺品，回到家里后，他想结合当天学过固体密度的测量方法来测量一下这个工艺品的密度。经过多方努力找到了托盘天平、量筒，准备了细绳、水和他的工艺品等器材。于是小亮对沙石工艺品的密度进行了测量。操作过程如下：
（1）在调节天平横梁平衡时，发现指针静止在如图甲所示的位置，此时应将平衡螺母
向______（填“左”或“右”）调节。
（2）小明用调节好的天平测量沙石工艺品的质量。如图乙所示，请指出小明在操作中存在的错误：______。
（3）改正错误后，天平平衡时，右盘中砝码的质量及游码在标尺上的位置如丙所示，则沙石工艺品的质量为______g。
（4）他用如图丁所示方法测出了沙石工艺品的体积。则沙石工艺品的密度是_____kg/m3。
4. 小明在做“研究影响摩擦力大小的因素”实验时，利用一套器材依次完成图所示的实验，其中甲、乙图中长木板正面朝上，丙图中长木板反面朝上，长木板的反面比正面粗糙。
（1）小明提出如下猜想：①滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关：②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。如果小明要验证猜想①，他应该选择___________两图所示的实验来操作；如果小明要验证猜想②，他应该选择___________两图所示的实验来操作；
（2）实验中，小明用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等，这是利用了___________的知识；
（3）小明分别对猜想①②进行了实验验证。在图甲、丙实验中弹簧测力计的示数分别为0.8N、1.2N，在图乙实验中，弹簧测力计的示数如图所示，示数为___________N。小明多次实验后得出结论：接触面所受的压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请写出一个通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的实例：___________；
（5）实验后，小明和同学们对实验中存在的问题进行了交流，改进了实验方案，设计了如图所示的实验装置：将弹簧测力计固定不动，木块挂在弹簧测力计的挂钩上：不拉木块，改为拉动长木板，使长木板与木块相对运动。再次验证了猜想①②得出相同结论。针对实验改进，同学们提出了以下观点，其中不正确的是___________（选填序号）。
A.改进后，拉动长木板时不必保持匀速运动，更易于操作
B.改进后，弹簧测力计示数较稳定，容易读出正确的数值
C.改进后，木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力
5. 小明探究影响滑动摩擦力大小的因素时选取的实验器材有：弹簧测力计一个、木块一个、砝码若干、毛巾、棉布各一条。实验装置如图甲所示，改变实验条件用弹簧测力计多次拉着木块在水平面上运动，实验数据记录如下：
实验次数 桌面上所垫材料 木块上所放砝码质量（g） 弹簧测力计示数（N）
1 毛巾 50g 1.8
2 毛巾 100g
3 棉布 100g 2.0
（1）实验过程中，为了使弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，根据_______的原理，应该沿水平方向_______拉动木块；
（2）第二次实验时，弹簧测力计示数如图乙所示，则此时木块受到滑动摩擦力的大小为________N；
（3）对比第1、2两次实验数据，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟_______有关；
（4）对比第________两次实验数据，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关。
6. （2023湖南衡阳）在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中，小亮同学取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底（其中B、C、D三个粗细相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，如图所示向A、B、C瓶中装入水，D瓶中装入盐水。
（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小，此研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（2）根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液体的压强与液体的质量______（选填“有关”或“无关”）；
（3）根据B、C两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液体的压强与液体的_______有关；
（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，要通过比较______两个瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关；
（5）实验后，该同学自制如图E装置继续探究，已知隔板在容器的中央。他向隔板左侧倒水，发现橡皮膜向右侧凸起，这说明液体对容器______有压强（选填“底部”或“侧壁”）。他再向隔板右侧倒入另一种液体，当加到一定程度时，橡皮膜恢复原状，如图F所示，则此液体密度______（选填“大于”“等于”或“小于”）水的密度。
7.探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题:
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。
(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。
(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中物体受到浮力大小为________N。
(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。
8. 春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验，如下图所示，A、B为同种材料的金属块（体积VAρ海水，均在物体静止时对弹簧测力计进行读数（其中F1、F2分别为乙、丙两图中测力计示数）。
（1）如图甲所示，春辉测量金属块A所受重力为_______N；
（2）他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中，如图乙、丙所示，初步得出的实验结论是：______相同时，液体密度越大，物体所受浮力越_______；
（3）春辉又将金属块B浸没在清水中（如图丁所示），测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”；而玉丽同学思考：对比图甲，图乙和图丁，同时结合（2）的实验结论，是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢______？请针对玉丽的思考写出你的分析。______
9. （2023湖南永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等，
（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向_______（选填“右”或“左”）调节；
（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如下表：
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
…
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：_____________________；
（3）本次探究经过多次实验的目的是_______；
A．减小实验误差 B．寻找普遍规律
（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会_______（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa______Fb（选填“大于”、“等于”“小于”）。
10. （2023江苏扬州）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是__________（选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越_______。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功______有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑_______；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是_____，你的改进方法是_____。
专题考情
方法策略
典例讲析
专题精炼
1
0
2
3
4
5g
10g
20g
20g
20
30
40
50
mL
10
20
30
40
50
mL
10
甲
乙
丙
丁
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备战2024中考二轮物理《高频及难度考点冲刺》（全国通用）
专题05 力学六类必考重点实验问题
测量物质密度、探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”、探究影响液体压强大小的因素、探究浮力大小与哪些因素有关、探究杠杆的平衡条件、测量滑轮组的机械效率这6个实验是初中物理重点难点，是每年必考实验。在一份物理中考试卷里会出现1个或者2个实验，分值在6——12分间。
2024年这6个实验必定是中考试卷里的常客，前5个实验是物理课标规定的学生必做实验。希望毕业班学生结合本学案认真复习。
重点实验1：测量物质密度
1.原理：ρ=m/v
2.用天平测质量，用量筒测物体体积。
3.①使用天平时，先观察量程和分度值，估测物体质量；再把天平放到水平桌面上，为什么？因为天平是一个等臂杠杆，只有天平处于水平平衡是，两边受到的力才相等，物体和砝码的质量才相等。
②调节天平时应先将游码移到称量标尺左端零刻度处，在调节平衡螺母，时指针指在分度标尺中央红线处。或指针在中央红线左右摆动幅度相同即可。（左偏右调）
③ 称量过程中要用镊子夹取砝码，左物右码，先大后小，最后移到游码，直至天平水平平衡。
④读数=砝码示数+游码示数。
⑤如果砝码缺了一块，所测物体质量比实际质量偏大 。
⑥使用量筒时先观察量程和分度值。
⑦注意量筒的量程没有0 刻度线 。
⑧观察时视线要与凹面底部或凸面顶部在同一水平线上。
重点实验2：探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”
1.实验原理：二力平衡
2.实验方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
3.实验结论：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。该研究采用了控制变量法。
4.转换法应用：通过拉力的大小来反映摩擦力的大小
5.由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度，拉力大小等无关。
重点实验3：探究影响液体压强大小的因素
【实验装置】
【实验方法】控制变量法，转换法。
【实验原理】根据U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小。
【探究过程】
1.根据如图甲所示，按照组装U形管压强计
2.将水倒入烧杯，如图乙，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
3.如图乙、丙，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
4.如图丙、丁，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。
【记录表格】
实验内容 液体物质 探头浸入水下深度 橡皮膜朝向 U形管两端液面高度差（cm）
a 水 相同（5cm） 向下
相同（5cm） 向前
相同（5cm） 向上
b 水 不同(3cm) 向下
不同(5cm) 不同(7cm） 向下向下
c 水 相同（5cm） 向下
盐水 相同（5cm） 向下
【实验结论】
液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。
【注意事项】
1.液体压强产生的原因是液体受到重力作用；液体有流动性。
2.实验前的两个操作：（1）先检查U型管左右两边的液面是否相平。
（2）检查装置的气密性：（用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好）
3.实验时发现U型管内高度差没变化原因是气密性不好，应该拆下来重新安装。
4.使用的U型管不是连通器。
5.实验U型管内液体染成红色，目的是使实验效果明显，便于观察。
5.实验需要多次进行，目的是总结普通规律。
6.比较乙、丙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大。
7.比较丙、丁实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大。
重点实验4：探究浮力大小与哪些因素有关
1.比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
2.比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.比较图C和图D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
4.图E中物体受到浮力大小为0.8N。
5.比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
重点实验5：探究杠杆平衡条件
1.命题点
（1）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。
（2）杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）实验数据分析。
（7）实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)
2.解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领
（1）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。
（2）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。
（3）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。
重点实验6：测量滑轮组的机械效率
A.测量滑轮组的机械效率实验基本思路
【实验目的】会测量滑轮组的机械效率。
【实验原理】
【待测数据】物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S
【实验器材】钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。
【实验步骤】
①用所给器材组装如图所示滑轮组。
②将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。
③将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。
④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。
⑤根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝Ｆｓ计算出有用功和总功，按计算该滑轮组的机械效率。
⑥改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。
⑦钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率%
单滑轮组 1 4 10 1.6 30
2 6 10 2.6 30
双滑轮组 1 4 10 1.1 50
2 6 10 1.4 50
【实验结论】
①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关；
②同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高；
③不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低
B. 测量滑轮组的机械效率实验命题点
1. 必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高的目的是保证测力计示数大小不变。
2.结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
（1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
（2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
（3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
3.同一滑轮组绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
4.测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？
当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，有用功在总功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大。
5.实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶然性，更能得出普遍性规律。
6.通过该实验我们可以得知：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率。
力学重点实验1：测量固体和液体的密度
【例题1】（2023甘肃威武）小王买了一种果汁，他想在实验室中测量出这种果汁的密度，主要实验步骤如下：
（1）把天平放在水平台上，将游码移到零刻度线处，指针位置如图甲所示，此时应向_______（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至横梁平衡；
（2）用调节好的天平测量烧杯和果汁的总质量为106g；
（3）将烧杯中的部分果汁倒入量筒中，如图乙所示，量筒中果汁的体积为________cm3；
（4）用天平测烧杯和杯内剩余果汁的总质量，如图丙所示，测得烧杯和剩余果汁的总质量为________g；
（5）计算出果汁的密度为________g/cm3；
（6）小王发现上述第（3）步操作时，有少量果汁附着在量筒内壁上，你觉得测得的果汁密度将会________（选填“偏小”“不变”或“偏大”）。
【答案】 （1） 左 （3）40 （4） 62 （5）1.1 （6）偏大
【解析】（1）由图甲可知，此时指针指向分度盘的右侧，则此时天平左边轻右边重，此时应向左调节平衡螺母，直至横梁平衡。
（3）由图乙可知，量筒中的果汁液面高度与40mL刻度线平齐，故可知量筒中的果汁体积为40mL，即40cm3。
（4）天平示数为砝码质量与游码示数之和，故由图丙可知，烧杯和剩余果汁的总质量为
m0=50g+10g+2g=62g
（5）由（2）中可知，烧杯和果汁的总质量为m总=106g，故量筒中的果汁质量为
m=m总-m0=106g-62g=44g
故由可得，果汁的密度为
（6）若上述第（3）步操作时，有少量果汁附着在量筒内壁上，则会使得量筒内的果汁的体积测量值偏小，故由可知，测得的果汁密度将会偏大。
力学重点实验2：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
【例题2】（2023湖北宜昌）小勇利用如图所示的实验装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，在水平桌面边缘固定一个定滑轮，将弹簧测力计在竖直方向调零后如图固定。在桌面放置一块长木板，将一个长方体木块平放在长木板上，通过细线绕过定滑轮与测力计相连，并保持细线的AB段竖直、BC段水平。水平向左拉动长木板，木块相对于桌面保持静止，不计细线的重力和滑轮处的摩擦力。
（1）图中木块受到滑动摩擦力的方向为______，根据______可知弹簧测力计的示数即为木块受到滑动摩擦力的大小；
（2）拉动长木板向左运动时______（选填“需要”或“不需要”）做匀速直线运动；
（3）在探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时，小勇换用一块质量更大的木块重复上述实验，发现测力计的示数变大了。由此得出压力越大，滑动摩擦力越大的结论，请你对他的实验做法进行评估：______。
【答案】（1）水平向左 二力平衡 （2）不需要 （3）不正确，没有控制接触面的粗糙程度相同
【解析】（1）如图所示，当水平向左拉动长木板时，木块受到绳子对它水平向右的拉力，木块有水平向右的运动趋势，所以木块受到的摩擦力的方向是水平向左。
木块此时相对于地面静止，说明木块受到平衡力的作用，它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡原理可知，木块受到的摩擦力大小刚好等于弹簧测力计的示数。
（2）拉动长木板向左运动时不需要匀速直线运动，因为不管木板以什么速度被拉动，木块始终相对于地面是静止的，木块始终受平衡力作用。
（3）小勇换用一块质量更大的木块重复上述实验，发现测力计的示数变大了。由此得出压力越大，滑动摩擦力越大的结论。题目中没有说明这个换用的木块和木板之间接触面的粗糙程度是否发生改变就直接得出了结论，所以这个结论是不正确的，因为实验中没有控制接触面粗糙程度相同。
力学重点实验3：探究液体压强与哪些因素有关
【例题3】（2023齐齐哈尔）小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
（1）图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强，放在液体里的薄膜就会________，U形管左右两侧液面就会产生________；
（2）根据图2、图3所示现象可以研究：液体内部压强大小与________的关系。根据研究得出的结论，拦河坝应设计成________（选填“下宽上窄”或“下窄上宽”）的形状；
（3）如图3、图4所示，保持探头在水中的深度不变，改变探头的方向，观察U形管左右两侧液面的变化，得出结论：_________；
（4）为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关，小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中（液体未溢出、探头位置不变），静置待均匀混合后，观察到U形管左右两侧液面发生了变化，得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是_______（选填“正确”或“错误”）的，判断的依据是：_________；
（5）通过学习，小彬利用掌握的液体压强知识测量实验所用盐水的密度，过程如下：
①向如图5所示容器中的左侧倒入适量的水，橡皮膜向右凸起；
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水，直至橡皮膜___________；
③测得水面到橡皮膜中心的深度为；
测得盐水液面到橡皮膜中心的深度为；
④可推导出该盐水密度的表达式为___________（用表示）。
【答案】 （1）发生形变 高度差 （2） 液体深度 下宽上窄 （3） 同种液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等 （4）错误 没有控制探头所在深度一定 （5） 恢复原状
【解析】（1）当探头放进液体里时，由于液体内部存在压强，故探头上的橡皮膜会受到压强，在受力面积一定时，即受到压力的作用，在压力的作用下，橡皮膜发生形变，导管以及U形管左侧的玻璃管内的空气被压塑，因此U形管左右两侧液面会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强大小，液面高度差越大，液体的内部压强就越大。
（2）根据图2、图3所示现象可知，橡皮膜所处的液体都是水，即液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，图3橡皮膜所处的深度大于图2橡皮膜所处的深度，图3U形管的液面高度差大于图2的液面高度差，即图3探头受到的液体的压强大于图2探头受到的液体压强，由此可得：在液体密度相同时，深度越深，液体内部的压强就越大。因此拦河大坝因为液体内部的压强的大小随深度的增加而增大而做成上窄下宽的。
（3）如图3、图4所示，探头所处的液体都是水，液体密度相同，深度相同，橡皮膜的朝向不同，U形管液面高度差相同，即探头所受的液体的压强相同，故得出结论是：同种液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等。
（4）小彬保持图3中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，液体的深度增大，密度增大，U形管左右液面高度差增大，由于没有控制深度不变，所以不能探究液体压强跟液体密度的关系，故结论是错误的。
（5）②图5中容器左侧是水，橡皮膜受到水的压强，因此橡皮膜会向右凸；当向容器中的右侧缓慢倒入盐水，当盐水浸过橡皮膜后，橡皮膜也会受到盐水的压强，且盐水深度越大，橡皮膜受到的压强就越大，橡皮膜会向左凸，如果橡皮膜受到水的压强刚好等于其受到盐水的压强，即左右两边的压强相等，那么橡皮膜受到的压力相等，橡皮膜会变平，即恢复原状。因此②步骤为再向容器中的右侧缓慢倒入盐水，直至橡皮膜恢复原状。
④若橡皮膜左右两侧压强不相等，橡皮膜将左凸或右凸，只有橡皮膜左侧和右侧的压强相等时，橡皮膜相平，根据液体压强公式p=ρgh可得，由p左=p右，得
ρ水gh1=ρgh2
解得，盐水密度的表达式为
力学重点实验4：探究浮力大小与哪些因素有关
【例题4】（2023广东省） 在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中；
（1）观察弹簧测力计的零刻度线、_______和分度值；调零时，弹簧测力计应在______（选填“竖直”或“水平”）方向上调零；
（2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h，请根据实验数据，在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像；___________
（3）分析图像可知：浸没前，h增加，F浮________；浸没后，h增加，F浮_______；（均选填“变大”“变小”或“不变”）
（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像___________（选填“相同”或“不同”）；
（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料：___________。
【答案】 （1）量程 竖直 （2）见详解 （3） 变大 不变 （4）不相同 （5）酒精
【解析】（1）使用弹簧测力计前，应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值；调零时，应该在竖直方向下拉动弹簧测力计，防止卡壳。
（2）由甲图可得，物块重力G=1.0N，当物块慢慢浸入水中时，在竖直方向上只受竖直向上的拉力，浮力和竖直向下的重力作用，即
当浸入水中深度为2cm时，此时弹簧测力计的示数为0.8N，则浮力为
同理，当深度为4cm和6cm时，浮力分别为0.4N和0.6N；当物块完全浸入水中后，根据
随着浸入水中的深度增加，排开水的体积保持不变，所以浮力大小保持不变，如图所示
（3）分析图像可知，物块浸没前，根据
深度h增加，物块排开水的体积增加，浮力变大。
物块浸没后，根据
深度h增加，物块排开水的体积等于物块的体积，此时排开水的体积保持不变，浮力大小不变。
（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，物块的高度和体积不变，但物块在浸入水中的过程中，排开水的体积增加的速率变小，最后浸没水中时浮力依然会保持不变，故两次实验所得的F浮随h变化的图像会不相同。
（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，只需要增加密度不等于水的液体，重复上述实验，形成对比数据。
力学重点实验5：探究杠杆的平衡条件
【例题5】（2023武汉）在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 3.0 5.0 1.5 10.0
2 2.0 15.0 2.0 15.0
3 1.0 25.0 2.5 10.0
…… …… …… …… ……
由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ___________；
（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是_______N；
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。________
【答案】 （1） （2）
【解析】（1）分析数据可得，第一次试验
第二次实验
由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为
（2）由题意知，杠杆右侧挂了4个钩码，总质量为200g，由得，四个钩码重力为
杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即
根据图甲可知，由可知，弹簧测力计的大小为
（3）由得，杠杆再次平衡状态为
解得。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如图所示：
力学重点实验6：探究滑轮组机械效率
【例题6】（2023湖南怀化）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。
次数 物体的重力 提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
（1）实验中应尽量竖直向上______（选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；
（2）计算出第3组实验的有用功______J，机械效率是______（结果精确到0.1%）；
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”或“越低”或“不变”）；分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度______（选填“有关”或“无关”）。
【答案】（1）匀速 （2） 0.4 74.1% （3）越高 无关
【解析】（1）实验中应沿竖直方向向上匀速拉动弹簧测力计，使测力计示数比较稳定，便于读数。
（2）由表格中数据可知，第3组实验的有用功为
W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
总功为
W总=Fs=1.8N×0.3m=0.54J
机械效率是
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可知，使用同一个滑轮组提升物体，被提升的物体越重，有用功在总功中所占的比例越大，滑轮组的机械效率就越高。
分析比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，在物重相同时，物体上升的高度不同，机械效率相同，说明机械效率与物体上升的高度无关。
力学六类必考重点实验强化训练
1.一次周末，小红同学与家人一起到剑河游玩，苗族姑娘们用银饰把自己装扮得十分光彩夺目（如图所示），顿时吸引了她的眼球。她很想知道银饰物是空心还是实心的，于是在商店买下了与银饰物相同的一片银叶，回校后组织实验小组利用如图所示的装置进行验证。（注：银的密度为10.5g/cm3）
（1）小红将天平放在水平台上，游码归零后，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向________（选填：“右”或“左”）调，才能使天平横梁水平平衡。
（2）将银叶放在天平左盘，用镊子向右盘加减砝码，天平平衡时，所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，则银叶的质量是__________g。
（3）用量筒和水测量银叶的体积如图丙所示（细线体积忽略不计），银叶的体积为__________cm3。
（4）根据以上测量数据，算出银叶的密度为__________kg/cm3，由此判断该银叶是__________（选填：“空心”或“实心”）的。
【答案】 （1）右 （2）39.2 （3）10 （4）3.92×103 空心
【解析】（1）指针位置如图甲所示向左偏转，说明左盘较重，此时应将平衡螺母向右调。
（2）由乙图读数可知银叶的质量是39.2g。
（3）由丙图可知，放入银叶之前水的体积是50mL，放入银叶后水银叶的总体积是60mL，说明银叶的体积为10cm3。
（4）银叶的密度为
由于
所以该银叶是空心的。
2.如图，小红同学在“测量盐水的密度”实验中，操作步骤如下：
（1）把天平放在水平桌面上，游码放在零刻度线，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，直到横梁水平平衡。
（2）已知空烧杯的质量为28g，现将适量盐水装入烧杯，并放在天平的左盘，测量其质量，待天平平衡时，如图乙所示。然后将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图丙所示由此计算出盐水的密度为 kg/m3。
（3）小红同学此次实验操作测得的盐水密度将偏 （填“大”或“小”）。
【答案】（1）左；（2）1.1×103；（3）偏大。
【解析】用天平和量筒来测液体的密度，是实验室中最常用的方法，重点应掌握天平的调节与使用方法、量筒的读数、密度公式的运用、实验步骤的合理安排等。
天平使用前的调节：若指针左偏，向右调平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处；天平测物体质量时，物体质量等于砝码质量与游码读数之和；由于烧内壁粘有液体所以体积V偏小，由此分析所测密度变化。
（1）把天平放在水平桌面上，游码移到标尺左端的零刻度线处后，由图甲知，指针偏右，此时应将左端的平衡螺母向左调节，直到指针对准分度盘中央的刻度线；
（2）由图乙知，天平标尺的分度值为0.2g，盐水和烧杯的总质量＝50g+20g+20g+4g＝94g，盐水的质量为94g﹣28g＝66g；盐水的体积V＝60ml＝60cm3，
盐水的密度ρ1.1g/cm3＝1.1×103kg/m3；
（3）把烧杯中的盐水全部倒入量筒中测体积时，由于烧杯内壁粘有盐水，所以测得体积V偏小，根据ρ可知，所测盐水密度偏大。
3.河南安阳市的小亮同学在放学回家的路上捡到一个沙石工艺品，回到家里后，他想结合当天学过固体密度的测量方法来测量一下这个工艺品的密度。经过多方努力找到了托盘天平、量筒，准备了细绳、水和他的工艺品等器材。于是小亮对沙石工艺品的密度进行了测量。操作过程如下：
（1）在调节天平横梁平衡时，发现指针静止在如图甲所示的位置，此时应将平衡螺母
向______（填“左”或“右”）调节。
（2）小明用调节好的天平测量沙石工艺品的质量。如图乙所示，请指出小明在操作中存在的错误：______。
（3）改正错误后，天平平衡时，右盘中砝码的质量及游码在标尺上的位置如丙所示，则沙石工艺品的质量为______g。
（4）他用如图丁所示方法测出了沙石工艺品的体积。则沙石工艺品的密度是_____kg/m3。
【答案】（1）右（2）用手直接拿砝码了（3）52 （4）2.6×103
【解析】（1）指针静止时在分度盘中线的左侧，说明动力臂小了，应将平衡螺母向右调节增大这个动力臂。
用托盘天平测量物体的质量时，物体放在左盘，砝码放在右盘，并且用镊子加减砝码，不能直接用手拿放砝码。
（3）沙石工艺品的质量等于右盘中砝码的质量50g加上游码在标尺上的位置指示的数值2g.即沙石工艺品的质量m=52g
（4）沙石工艺品的体积V=40cm3-20cm3=20cm3
根据密度公式ρ=m/V求出沙石工艺品的密度为
ρ=m/V=52g/20cm3=2.6g/cm3=2.6×103kg/m3
4. 小明在做“研究影响摩擦力大小的因素”实验时，利用一套器材依次完成图所示的实验，其中甲、乙图中长木板正面朝上，丙图中长木板反面朝上，长木板的反面比正面粗糙。
（1）小明提出如下猜想：①滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关：②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。如果小明要验证猜想①，他应该选择___________两图所示的实验来操作；如果小明要验证猜想②，他应该选择___________两图所示的实验来操作；
（2）实验中，小明用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等，这是利用了___________的知识；
（3）小明分别对猜想①②进行了实验验证。在图甲、丙实验中弹簧测力计的示数分别为0.8N、1.2N，在图乙实验中，弹簧测力计的示数如图所示，示数为___________N。小明多次实验后得出结论：接触面所受的压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请写出一个通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的实例：___________；
（5）实验后，小明和同学们对实验中存在的问题进行了交流，改进了实验方案，设计了如图所示的实验装置：将弹簧测力计固定不动，木块挂在弹簧测力计的挂钩上：不拉木块，改为拉动长木板，使长木板与木块相对运动。再次验证了猜想①②得出相同结论。针对实验改进，同学们提出了以下观点，其中不正确的是___________（选填序号）。
A.改进后，拉动长木板时不必保持匀速运动，更易于操作
B.改进后，弹簧测力计示数较稳定，容易读出正确的数值
C.改进后，木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力
【答案】 （1）甲、乙 乙、丙 （2） 二力平衡 （3）1.0 （4）自行车轮胎上制有凹凸的花纹（答案不唯一） （5）C
【解析】（1）小明要验证猜想①，需控制接触面的粗糙程度相同，改变压力的大小，由图可知，甲、乙两图接触面粗糙程度相同，压力大小不同，所以他应该选择甲、乙两图所示的实验来操作.
如果小明要验证猜想②，需控制压力的大小相同，改变接触面的粗糙程度，由图可知，乙、丙两图压力大小相同，接触面粗糙程度不同，所以他应该选择乙、丙两图所示的实验来操作。
（2）实验中，小明用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到拉力和摩擦力两个力的作用，由于木块做匀速直线运动，所以木块受到拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡的知识可知，拉力与滑动摩擦力二力大小相等。
（3）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，所以测力计示数为1.0N。
（4）通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的实例很多，如：自行车轮胎上制有凹凸的花纹、塑料瓶盖刻竖条纹、结冰路面撒些煤渣等。
（5）A．因为压力不变，接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，滑动摩擦力的大小与速度无关，实验时不需要做匀速直线运动，更易于操作，故A正确，不符合题意；
B．改进后，测力计静止，弹簧测力计示数较稳定，容易读出正确的数值，方便读数，故B正确，不符合题意；
C．图中固定弹簧测力计，拉动木板做相对运动，拉动木板时，木块受到向左的摩擦力，由于木块相对地面静止，则摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力，故C不正确，符合题意。故选C
5. 小明探究影响滑动摩擦力大小的因素时选取的实验器材有：弹簧测力计一个、木块一个、砝码若干、毛巾、棉布各一条。实验装置如图甲所示，改变实验条件用弹簧测力计多次拉着木块在水平面上运动，实验数据记录如下：
实验次数 桌面上所垫材料 木块上所放砝码质量（g） 弹簧测力计示数（N）
1 毛巾 50g 1.8
2 毛巾 100g
3 棉布 100g 2.0
（1）实验过程中，为了使弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，根据_______的原理，应该沿水平方向_______拉动木块；
（2）第二次实验时，弹簧测力计示数如图乙所示，则此时木块受到滑动摩擦力的大小为________N；
（3）对比第1、2两次实验数据，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟_______有关；
（4）对比第________两次实验数据，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关。
【答案】 （1）二力平衡 匀速直线 （2）2.2 （3）压力 （4）2、3
【解析】（1）在实验中，由二力平衡条件得，小明用弹簧测力计在水平方向上匀速直线拉动木块，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等。
（2）第二次实验时，弹簧测力计示数如图乙所示，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2.2N，所以摩擦力为2.2N。
（3）对比第1、2两次实验数据记录表知，其它条件相同，只是压力不同，根据控制变量法，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟压力有关。
（4）对比第2、3两次实验数据记录表知，其它条件相同，只是接触面的粗糙程度不同，根据控制变量法，可以得出结论：滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关。
6. （2023湖南衡阳）在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中，小亮同学取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底（其中B、C、D三个粗细相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，如图所示向A、B、C瓶中装入水，D瓶中装入盐水。
（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小，此研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（2）根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液体的压强与液体的质量______（选填“有关”或“无关”）；
（3）根据B、C两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液体的压强与液体的_______有关；
（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，要通过比较______两个瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关；
（5）实验后，该同学自制如图E装置继续探究，已知隔板在容器的中央。他向隔板左侧倒水，发现橡皮膜向右侧凸起，这说明液体对容器______有压强（选填“底部”或“侧壁”）。他再向隔板右侧倒入另一种液体，当加到一定程度时，橡皮膜恢复原状，如图F所示，则此液体密度______（选填“大于”“等于”或“小于”）水的密度。
【答案】 （1）转换法 （2）无关 （3）深度 （4）C、D （5）侧壁 小于
【解析】（1）由于实验过程中液体压强大小不易于直接比较，因此在实验中，通过瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度来反映压力作用效果，这种研究方法是转换法。
（2）由题意可知，A、B两瓶子所装的都是水，由图可知，A瓶子所装水的体积大于B瓶子所装水的体积，则A瓶子水的质量大于B瓶子水的质量，两瓶子所装水的质量不同，深度相同，但橡皮膜鼓起的程度相同，即液体的压强相同，因此说明液体的压强与液体的质量无关。
（3）由题意可知，B、C两瓶子所装的都是水，且两瓶子粗细相同，由图可知，C瓶子所装水的深度大于B瓶子所装水的深度，两瓶子水的深度不同，橡皮膜鼓起的程度不同，即液体的压强不同，因此说明液体的压强与液体的深度有关。
（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，根据控制变量法可知，需控制液体的密度不同，液体的深度相同，由题图可知，C、D两瓶子符合题意。C、D两瓶子液体的密度不同，液体深度相同，橡皮膜鼓起的程度不同，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关。
（5）如图E所示，隔板左侧倒水，橡皮膜在侧壁上，发现橡皮膜向右凸起，表明橡皮膜所在的位置有压强，这说明液体对容器的侧壁有压强。
在图F中，水对橡皮膜有向右的压强，右侧液体对橡皮膜有向左的压强，橡皮膜恢复原状，不再凸起，说明橡皮膜左右两侧压强相等，则有
因为h液>h水，所以ρ液<ρ水。
7.探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题:
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。
(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。
(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中物体受到浮力大小为________N。
(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。
【答案】(1)体积 (2)密度 (3)图D (4)0.8 (5)大于
【解析】(1)图B中物体排开液体的体积较小,浮力为4.0N-3.5N=0.5N;
图C排开液体的体积较大,受到的浮力为4.0N-3.0N=1.0N;
可知物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
（2）图C中物体完全浸没在水中,受到浮力为4.0N-3.0N=1.0N;
图E完全浸没在酒精中,受到的浮力为4.0N-3.2N=0.8N,可知物体受到的浮力大小与液体
的密度有关。
（3）利用控制变量的方法分析,图C和图D中,物体都是完全浸没在水中,液体的密度相同,深度不同,但受到的浮力不变,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
（4）利用称重法求出图E中物体受到浮力大小为4.0N-3.2N=0.8N。
（5）比较图C和图E可知,液体到容器底部的高度相同,水的密度大于酒精的密度,根据
p=ρgh,可知水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
8. 春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验，如下图所示，A、B为同种材料的金属块（体积VAρ海水，均在物体静止时对弹簧测力计进行读数（其中F1、F2分别为乙、丙两图中测力计示数）。
（1）如图甲所示，春辉测量金属块A所受重力为_______N；
（2）他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中，如图乙、丙所示，初步得出的实验结论是：______相同时，液体密度越大，物体所受浮力越_______；
（3）春辉又将金属块B浸没在清水中（如图丁所示），测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”；而玉丽同学思考：对比图甲，图乙和图丁，同时结合（2）的实验结论，是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢______？请针对玉丽的思考写出你的分析。______
【答案】 （1） 4 （2）排开液体体积 大 （3）不能 没有控制液体密度相同
【解析】（1）图甲是用弹簧测力计测量金属块A的重力，弹簧测力计分度值为0.1N，示数4N，即金属块A所受重力为4N。
（2）由图乙、丙可知，金属块A浸没在浓盐水和清水中排开液体的体积相同，受到的浮力分别为
F浮乙=G-F1=4N-2.8N=1.2N
F浮丙=G-F2=4N-3N=1N
由此看出，浓盐水的密度大，金属块受到的浮力大，故可得结论：排开液体体积相同时，液体密度越大，物体所受浮力越大。
（3）要得出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”，应控制液体的密度不变、改变物体排开液体的体积。因图乙和图丁中液体密度不同，故不能得出浮力大小与物体排开液体体积的关系。
9. （2023湖南永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等，
（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向_______（选填“右”或“左”）调节；
（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如下表：
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
…
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：_____________________；
（3）本次探究经过多次实验的目的是_______；
A．减小实验误差 B．寻找普遍规律
（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会_______（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa______Fb（选填“大于”、“等于”“小于”）。
【答案】 （1）右 （2）见解析 （3）B （4）右端下沉 （5）小于
【解析】（1）图甲中，杠杆左端下降，要调节到水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂。
（2）由表格中数据知，第一次数据
0.5N×20.0cm=1.0N×10.0cm
第二次数据
1.0N×15.0cm=1.5N×10.0cm
第三次数据
1.5N×10.0cm=0.5N×30.0cm
可得杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。
（3）通过实验总结归纳出物理规律时，一般要进行多次实验，获取多组实验数据归纳出物理规律才具有普遍性，结论才正确，所以在探究杠杆平衡条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，故选B。
（4）设一个钩码的重力为G，杠杆一格长度为L，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆左端
G×3L=3GL
杠杆右端
2G×2L=4GL
3GL<4GL
杠杆将会右端下沉。
（5）[5]弹簧测力计在a位置竖直向上拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，竖直向上的拉力的力臂大于斜向上的拉力的力臂，阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件得到Fa10. （2023江苏扬州）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是__________（选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越_______。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功______有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑_______；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是_____，你的改进方法是_____。
【答案】（1）错误 （2）低 大于 机械所做的额外功 （3）机械效率变低 减轻动滑轮的质量
【解析】（1）由表1数据可知，用同一滑轮组提升不同重力的钩码时，钩码上升的高度以及绳端移动的距离相同，所得的机械效率不同，即机械效率是变化的，因此他的猜想是错误的。
（2）由表2数据可知，当物重相同时，动滑轮个数越多，绳端拉力越小，即越省力，但机械效率也变低。
根据额外功等于总功与有用功之差可知，在第6次实验中，额外功大于有用功，由此可知当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功大于有用功的情况。
根据以上分析可知，在设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑机械所做的额外功。
（3）由表2数据可知，在其它条件相同的情况下，增加动滑轮个数，机械效率变低，这是将会出现的困难。根据
可知，在提升的物体重力一定时，若要增大机械效率，应减小动滑轮重，因此改进方法是减小动滑轮的重力或减轻动滑轮的质量。
专题考情
方法策略
典例讲析
专题精炼
1
0
2
3
4
5g
10g
20g
20g
20
30
40
50
mL
10
20
30
40
50
mL
10
甲
乙
丙
丁
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