备考集训30 力学实验探究专题
1. 物理实验课上，某实验小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟测量小车的平均速度，如图所示，图中显示的是他们测量过程中的小车在甲、乙、丙三个位置及其对应时刻的情形，显示时间的格式是“时：分：秒”。
(1)小车从斜面下滑过程中，其能量转化情况是___重力势能转化为动能___。
(2)由图可知，小车从乙位置运动至丙位置的平均速度是___0.16___ m/s。
(3)小组同学们讨论后认为实验时斜面的倾斜度不宜太大，你认为这样做的理由是___斜面坡度越大，小车沿斜面向下加速运动越快，过某点的时间会越短，计时会越困难___(答案合理即可)。
2．在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，实验小组的同学利用长木板、玻璃板及一些完全相同的木块，进行了如图所示的实验：
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做__匀速__直线运动来测量滑动摩擦力的大小。
(2)由甲、丙两图可知滑动摩擦力的大小与接触面的__粗糙程度__有关。
(3)由__甲、乙__两图可知，滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
3．某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究，并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码(图甲所示)，记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx，根据多组测量数据作出的图线如图乙所示。
(1)当在两根橡皮筋上都悬挂重力为8 N的物体时，橡皮筋A的伸长量为__16__cm，橡皮筋B的伸长量为__8__cm。
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤，则用橡皮筋__B__制成的测力计量程大，用橡皮筋__A__制成的测力计测量的精确程度高。(均选填“A”或“B”)
(3)将与本实验中相同的两根细橡皮筋并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为__20__ N。
4．为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明选用以下能满足实验要求的器材做了一系列的实验：形状相同的木块和铁块、表面平整的长木板、弹簧测力计等。小明做的部分实验如表所示(实验时，长木板固定在水平桌面上)：
序号
实验方法
图示
1
把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1；
2
把铁块侧放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动铁块，使铁块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F2；
3
木块在下，铁块在上叠放在一起后放到长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它们做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F3。
小明发现，三次实验中弹簧测力计的示数均不相同，即F1≠F2≠F3，且F1＜F3。
(1)比较1、3两次实验，由F1＜F3得出的结论是___接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大___。
(2)比较1、2两次实验，根据F1≠F2，小明认为：滑动摩擦力的大小与接触面积有关。小明得出这个错误结论的原因是___没有控制压力大小、接触面粗糙程度相同___。
(3)实验中运用了转换法，把摩擦力的大小转换为___拉力大小___。为了保证转换的正确性，实验中采取的措施是拉动木块做匀速直线运动__。
(4)小明想：木块表面粗糙还是铁块表面粗糙？请你利用现有器材增加一次实验，解决小明的问题。写出实验方法和结论：方法___将铁块叠放在木块之下，重复步骤3的实验，记下弹簧测力计的示数F4，比较F3和F4的大小___；结论___若F3＞F4，则说明木块的表面粗糙，若F3＜F4，则说明铁块的表面粗糙___。
5．实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是__将钢球从某一高度由静止释放__，钢球动能的大小是通过观察___木块滑行的距离___来判断的。
(2)从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到达竖直位置的__速度__相同，从而探究动能与__质量__的关系。
实验
次数
钢球
质量/g
钢球下摆
高度/cm
木块滑行
距离/cm
1
20
20
30
2
40
20
58
3
60
20
(3)在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用__甲__同学的建议。
(4)由上述实验数据和现象可得出结论：___在速度一定时，质量越大动能越大___。
6. 某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。
(1)物体浸没在水中时受到的浮力是___1___ N，方向为___竖直向上___；
(2)物体浸没在酒精中时排开酒精的重力是___0.8___N；
(3)比较___CE__两幅图可知，浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关；
(4)由ABCD四个步骤可知，浮力的大小有时与深度有关，有时又与深度无关，对此正确的解释是浮力的大小与___物体排开液体的体积___有关。
7. 如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验：
(1)如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1___＝___G(选填“＞”“＜”或“＝”)；
(2)如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为G排；
(3)如图丙，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2___＝___T1(选填“＞”“＜”或“＝”)；
(4)通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系___T1＝G，T2＝G＋G排－F浮，且T1＝T2，所以F浮＝G排__。(要求写出推导过程)
8．小明所在学习小组在验证“阿基米德原理”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下：
A．测出铁块所受重力G；
B．测出空桶所受重力G1；
C．将溢水杯中装满水；
D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F；
E．测出小桶和被排开水的总重G2；
F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。
课件38张PPT。科学第30讲 力学实验探究专题科学探究实验的形式多种多样，其中的力学实验探究是初中科学教学中以及中考出题的一个重要的类型。力学实验探究中的提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、合作等要素，在现今的初中科学课堂教与学中都有很好的实施。近几年中考力学实验探究题可以分为研究科学量影响因素类，如：研究影响压力作用效果、滑动摩擦力、液体的压强、动能的因素；研究科学原理类，如：阿基米德原理、杠杆平衡原理等；测量科学量类，如测大气压的值、密度、平均速度。1．如图1所示，小明在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙水平木板上做匀速直线运动，通过改变放在木块上的砝码改变压力，分别测出木块在甲、乙木板上滑动时的摩擦力，并根据实验数据描点画出了滑动摩擦力f摩与对应压力F压关系的图像。
(1)分析图像甲或乙可知，木块对木板的____越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较图像可知，____(选填“甲”或“乙”)木板更粗糙。压力甲(2)小明在实验中发现，拉着木块运动时很难控制“匀速”，于是他设计了如图2所示的装置，将弹簧测力计固定，改为拉动平板小车，当他水平向左拉动平板小车时，木块所受到的摩擦力的方向为 。
这样改进后的装置的优点
是 。水平向左不需要小车做匀速直线运动，便于实验操作；由于测力计静止便于读数【解析】(1)由滑动摩擦力f摩与对应压力F压关系的图像可知，此图像为正比例图像，摩擦力随压力的增大而增大，所以木块对木板的压力越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较甲、乙图像可知，在压力相同时，甲的摩擦力大于乙的摩擦力，所以甲木板更粗糙；(2)在如图2所示的装置中，水平向左拉动平板小车时，木块相对于小车向右运动，所以受到的摩擦力的方向为水平向左；由图2所示可知，木块与弹簧测力计固定不动，拉动平板小车运动，该实验设计的优点是：一方面，不需要木板做匀速直线运动，便于实验操作，另一方面，由于测力计静止便于读数。2．(2017，预测)在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时”，李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想；张华同学提出“滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关”的猜想。如图是他们进行探究实验的实验装置图。
(1)李丽同学为了完成他自己的探究应该按 两个图所示的方案进行。
(2)张华选用正确的实验装置进行实验，得到的实验数据见下表；根据表中记录的数据，可以得出Ff与FN的关系是 ；甲、丙成正比(3)“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关呢？”张华将图甲中的木块侧放在水平木板上，用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数和图甲的示数一样，得出“滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关”的结论。而李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数为图甲中示数的一半，得出“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”的结论。你认为____的结论是错误的；
错误的原因 。李丽实验中没有保持压力不变【解析】(1)李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”，所以需控制压力大小这个变量，改变接触面的粗糙程度，甲、丙两图中压力相同，接触面的粗糙程度不同，所以应选择甲、丙两图进行实验。(2)根据表格中数据可知，接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力与压力大小成正比。(3)李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，这样压力大小也会变为一半，没有保持压力大小不变，所以得出的结论是错误的。3．如图，为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系，某同学进行了实验：
(1)图B中用细线将合金块挂在弹簧测力计下，测出它的____大小；
(2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图C，合金块所受浮力是____N；
(3)比较图C和图D可知，合金块在水中所受浮力与浸没的____无关；
(4)该同学做完实验总结出规律后，计算合金块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)重力0.5深度4×1034．(2017，预测)利用天平和量筒测合金块的密度：
(1)调节天平时，发现指针偏向分度盘右侧(如图甲)，此时应将平衡螺母向____调。左(2)小明用托盘天平测合金块的质量，操作情况如图乙所示，指出其中的三处错误是：
①用手直接拿砝码；②物体和砝码的位置放反了；③测量前没有将游码拨到零刻度线处。
改正错误后，小明用正确的方法称合金块的质量，平衡时放在盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图丙所示，则合金块的质量是____g。
(3)用细线拴好合金块，把它放入盛有30mL水的量筒中，水面到达的位置如图丁所示，则合金块的体积为____cm3，合金块的密度为 g/cm3。47.4104.745．某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是 。
(2)如图甲所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为30 N。排尽注射器内的空气(3)如图乙所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的
长度为____cm，计算出活塞的横截面积。
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa。
(5)同学们发现实验误差较大，请分析，该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条)：
① ；
② 。6.000.9×105空气没有排尽注射器筒壁与活塞之间有摩擦1．小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不一样。对哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有三种猜想：
猜想1：制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的伸长量。
猜想2：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量。
猜想3：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量。
小明为探究自己的猜想，设计出一个实验方案：
①将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两根弹簧的初始长度L1、L2；
②如图所示，固定弹簧的一端，用大小相等的力拉弹簧，测出两根弹簧的对应长度L1′、L2′；
③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据。(1)该实验方案研究的是猜想____(填写序号)；
(2)实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”，
这样做的目的是 。
(3)实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”表明弹簧的伸长量还与 有关。
(4)探究此猜想需要研究和比较的物理量是 和 。2得到材料、粗细均相同的两根弹簧拉力大小弹簧的原长对应的伸长量2．在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图1所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小____(选填“相等”或“不相等”)。
(2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的。
(3)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越____(选填“快”或“慢”)。相等水平面的粗糙程度慢(4)推理：本实验中，如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，
它将做 。
(5)在此基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律，请问：牛顿第一定律____(选填“能”或“不能”)直接由实验得出。
(6)本实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小____(选填“相等”或“不相等”)。
(7)通过上面的探究后，小明再想考如下的问题，如图2所示，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将____(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。匀速直线运动不能相等静止3．(1)如图1中：天平测出物体的质量是____g；
量筒中液体的体积是____mL；弹簧测力计的示数是____N。106341.4(2)木块从如图2斜面所示位置静止释放，直到撞上金属片，测此过程木块的平均速度。
①在图中画出需要测量的距离。
②用粗糙程度相同、质量不同的木块做实验所得数据如下表，根据公式 算出第一次实验木块的平均速度为 。
请归纳本实验木块的平均速度与质量是否有关？____。v＝s/t1.25m/s无关4．“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”(如图所示)。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题：
(1)为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这样做的目的是 。使小车运动到水平面上的初速度相同(2)三次实验中，小车在____表面上停止得最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最____。
(3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑(小车不受阻力)，
则小车会在水平面上做 运动。木板小匀速直线5．探究“作用在同一个物体上二个力的平衡条件”，需要比较“平衡”和“不平衡”两种不同状态的受力情况才可以得出结论。实验室内的实验装置如图所示(定滑轮按45°角固定在桌边上)。小红利用此装置做实验过程中，将木块进行扭转，小亮说：“由于定滑轮无法扭转，所以会影响实验效果”。
(1)在木块不扭转的情况下，“二力平衡”的三个条件中，对哪些平衡条件的探究存在缺陷？
(2)根据实验需要改进该实验装置，简述你的改进方案。
解：(1)①方向相反；②作用在同一条直线上；(2)改进方案：用小车代替木块，然后将小车扭转一个角度，看小车是否平衡。1．(2017，预测)为了探究静摩擦力作用的相互性，并比较一对相互作用的静摩擦力的大小，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置，整个装置放在水平桌面上，其中A、B两木块叠放在一起，两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连，另一端固定在铁架台E、F上。后来经过讨论，完善了实验装置，如图乙所示。
(1)在理想情况下，B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计____的示数，A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计____的示数。(均选填“C”或“D”)DC(2)在B下面放细圆木条的目的是 ，
在A上放钩码的目的是 。
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F，在此过程中，应使A、B保持相对____(选填“运动”或“静止”)，整个装置静止后，读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)分析实验数据，若 ，则静摩擦力的作用是相互的，且一对相互作用的静摩擦力大小相等。用滚动代替滑动增大压力静止F1＝F22．实验和探究(请将下列实验报告中的空缺部分填写完整)：
(1)探究二力平衡的条件：3.小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了研究，下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图B、C、D，说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图____，说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体完全浸没在煤油中所受到的浮力是____N。物体排开液体的体积DE2.4(4)小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关。他找来一小团橡皮泥、烧杯和水进行实验，实验步骤如下：
步骤一：将橡皮泥团放入盛有适量水的烧杯中，橡皮泥团下沉至杯底。
步骤二：将橡皮泥团捏成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上。
(a)小明通过分析得出结论：由于呈“团状”受到的浮力____(填“大于”“等于”或“小于”)第二次呈“碗状”时受到的浮力，所以物体受到的浮力与其形状有关。
(b)同组的小红不同意，她指出小明的实验有一处错误，所以才会得出错误的结论，错误的原因是：他只关注了橡皮泥形状的改变，
没有控制物体都要 。小于排开液体的体积相同
