专题6 力学实验
1.小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,如图WT6-11所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表所示 。
图WT6-11
次数
1
2
3
4
5
6
7
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
F/N
6.75
6.25
5.75
5.25
4.75
4.25
4.25
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 N,第4次实验时,物体受到的浮力为 N;该物体的密度是 。?
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明? 。?
(3)分析表中第6列到第7列数据,说明? 。?
(4)图WT6-12中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像的是 。?
图WT6-12
2.小宇骑车时发现,不踩踏脚板,车也能滑行一段距离,他在不同的路面上多次尝试后猜想:车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和骑车速度有关。为探究其中的奥秘,他在水平桌面上搭成一斜面,用小球做实验,并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度,如图WT6-13Ⅰ所示。
图WT6-13
(1)为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系,小宇应先后三次将小球从斜面的 高度处释放,比较小球在 粗糙面上滑行的路程。(均选填“同一”或“不同”)?
(2)为探究小球滑行的距离与水平面粗糙程度的关系,三次实验小宇应将小球从斜面上的 (选填“同一”或“不同”)高度处释放。小宇认为,通过进一步推理可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,将 。?
(3)在上述(2)的三次实验中,若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1,小球克服木板的摩擦力做的功为W2,则W1
(选填“大于”“等于”或“小于”)W2。?
(4)为了模拟探究汽车超速带来的安全隐患,李斌同学设计了如图Ⅱ所示的探究实验:将A、B两个小球先后从同一装置,高分别为hA、hB的位置滚下(mAhB),推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题,理由: 。?
3.用如图WT6-14所示的实验装置测杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
图WT6-14
(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,弹簧测力计的示数F为 N,钩码总重G为1.0 N,钩码上升高度h为0.1 m,弹簧测力计移动距离s为0.3 m,则杠杆的机械效率约为 %(精确到0.1%)。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: 。?
(2)钩码从A点改挂在B点后,拉力作用点及拉力方向都不变,此时把相同的钩码匀速提升相同的高度,则所测机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
4.[2018·湖州] 小华和小丽在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图WT6-15所示。
图WT6-15
(1)骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?小华提出了疑问。一旁的小丽说:“要想转弯,必须受力。身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。”小华觉得小丽“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为 。?
(2)我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显。可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?小华和小丽提出了两种猜想。
猜想一:可能与骑行的速度有关。
猜想二:可能与圆弧形跑道的半径有关。
图WT6-16
(3)接着,小华和小丽一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一。
把半径为0.5米的半圆轨道(左端连着横杆)通过横杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),轨道静置于压力传感器上时,传感器示数为1牛。让质量为30克的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下,如图WT6-16所示。观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如下表。
小钢球初始位置
A
B
C
距压力传感器高度/米
0.5
0.4
0.3
压力传感器达到的最大示数/牛
1.90
1.78
1.66
该实验可以得出的结论是? 。?
若要验证猜想二,从控制变量角度考虑,需对上述实验进行哪两项改变?(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)① ;?
② 。?
(4)实验后,他俩在与同学们的交流中,有了新的猜想:让骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是,他俩又展开了后续实验探究……
【参考答案】
1.(1)6.75 1.5 2.7 g/cm3
(2)物体受到的浮力随物体排开液体体积的增大而增大
(3)物体浸没在同种液体中时,所受浮力的大小与浸没的深度无关
(4)B
2.(1)不同 同一 (2)同一 做匀速直线运动
(3)等于 (4)没有控制小球的质量相等
3.(1)0.5 66.7 杠杆存在自重 (2)变大
4.(1)力是改变物体运动状态的原因 (3)其他条件相同时,使自行车转弯所需要的力随运动速度的增大而增大 ①改变圆弧形轨道的半径 ②让同一小钢球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下
课件29张PPT。2020年浙江省中考科学专题复习课件物理 | 第二部分 专题突破类型一 弹簧的长度跟外力的变化关系例1 小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系,利用如图WT6-1甲所示实验装置记录了相应实验数据,如下表所示。
(1)这项研究在实际中的应用是 。?图WT6-1[答案](1)弹簧测力计
[解法指导](1)由表中数据可知:在0~2.5 N的范围内,弹簧的伸长量随拉力的增大而加长,且二者比值不变,即弹簧的伸长量与所受拉力成正比,据此可制作弹簧测力计。例1 小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系,利用如图WT6-1甲所示实验装置记录了相应实验数据,如下表所示。?
(2)分析实验数据你可以得到的结论是
? 。?图WT6-1[答案](2)在一定范围内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比(或在一定的范围 内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长)
[解法指导](2)由表中数据知:在50~250 g的范围内,弹簧的长度随物体质量的增大而加长,即在一定范围内弹簧的伸长和受到的拉力成正比。例1 小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系,利用如图WT6-1甲所示实验装置记录了相应实验数据,如下表所示。?
(3)小华作出了如图乙所示三个图像,其中能
正确表示外力F与弹簧长度x的关系的是图
。(g取10 N/kg)?图WT6-1[答案](3)B
[解法指导](3)结合表中数据读图乙可知,弹簧的原长为2 cm,所以横坐标应从
2 cm处开始,故A错误;当超过弹簧的弹性限度,即使再增加物体的重力,弹簧也不会再伸长,故C错误,只有B符合题意。【变式1】[2016·杭州下城一模]如图WT6-2所示为小乐用一根弹簧(允许承受的最大拉力为5 N)、秤钩、指针和硬纸板等器材自制的弹簧测力计。现提供一个1 N的钩码、一把刻度尺,请写出确定5 N刻度线所在位置的方法。图WT6-2[答案](1)用弹簧竖直悬挂1 N钩码,在指针所指位置做标记并标注1 N。(2)用刻度尺量出0~1 N之间的距离L,并从0刻度起竖直向下量出5倍L的距离,做标记,标记处就是5 N刻度线的位置。
[解法指导] 利用一定范围内,弹簧伸长量与受到的拉力成正比来标刻度。注意语言表述应将操作关键点明。类型二 浮力大小与什么因素有关例2 [2018·河南]某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图WT6-3所示的步骤,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 ?
。图WT6-3物体排开水所受3.81.4A、D的重力例2 [2018·河南]某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图WT6-3所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。?
(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。图WT6-3A能【变式2】[2019·绥化]如图WT6-4所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。?
(2)分析图甲、丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”)。?图WT6-42无关【变式2】[2019·绥化]如图WT6-4所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(3)分析图甲、 可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。戊图中盐水的密度是 kg/m3。如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将如何变化,并分析原因: ?
? ?
? ?
?
。?图WT6-4丁、戊(或丙、戊)1.2×103偏大;因为容器底对金属块有支持力,弹簧测力计示
数减小,根据F浮=G-F可知,金属块在盐
水中受到的浮力测量值偏大,V排不变,【变式2】[2019·绥化]如图WT6-4所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(4)实验中由于握着弹簧测力计的手臂易晃动,导致弹簧测力计示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施? ?
。?图WT6-4将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上,把弹簧测力计固定在铁圈上,通过改变铁圈的高度来改变金属块浸在液体中的体积类型三 动能、势能大小与什么因素有关例3 [2016·杭州下城一模]借助斜面可以开展许多实验探究,阅读并回答下列问题:
(1)为了模拟探究汽车超载和超速带来的安全隐患,小乐同学设计了如图WT6-5甲、乙、丙所示的实验。将A、B、C三个小球(mA=mBhB)的三个位置由静止滚下,推动小木块运动一段距离后静止,实验结果如图所示。则:
①选择甲、乙两图所示实验进行比较,是用来探
究 带来的安全隐患。?
②选择甲、丙两图所示实验进行比较,可以得到
的结论是 。?图WT6-5[答案](1)①超速
②速度一定时,物体的质量越大,动能越大(或汽车的载重越大,安全隐患越大)
[解法指导](1)结论应对应问题,带来安全隐患不能说是速度带来的,是速度太大带来的,所以应填超速。例3 [2016·杭州下城一模]借助斜面可以开展许多实验探究,阅读并回答下列问题:
(2)如图WT6-6所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止。斜面和水平面平滑连接,且两者的粗糙程度相同。图WT6-7中v、p、f和s分别表示物体速度大小、对接触面的压强大小、摩擦力大小和路程。则选项中对这一过程描述正确的是 。?C图WT6-6图WT6-7【变式3】同学们所用的笔,有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧,如图WT6-8甲所示。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏,结果发现小军的笔弹得高一些。小文分析:笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关,那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢?
小文猜想:
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有
关;
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变
的程度有关。图WT6-8(1)为了验证猜想②,小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块,在同一水平面上进行了如图乙所示的实验。
a.将小球置于弹簧A的右端,使弹簧被压缩的长度为2 cm,放手后小球被弹出,并与一木块相碰,木块被推动了一段距离s1;
b.将另一个弹簧B压缩的程度稍大一些,把小球置于弹簧的右端,观察小球撞击木块后木块移动的距离s2。
(2)请你指出小文实验中存在的问题。图WT6-8[答案](2)没有控制弹簧材料相同。
[解法指导](2)要探究猜想②:弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关,应控制弹簧的材料相同,改变弹簧的形变大小,放手后小球被弹出,并与一木块相碰,观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小;题目中利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B,没有控制弹簧的材料相同。【变式3】同学们所用的笔,有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧,如图WT6-8甲所示。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏,结果发现小军的笔弹得高一些。小文分析:笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关,那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢?
小文猜想:
①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有
关;
②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变
的程度有关。图WT6-8(1)为了验证猜想②,小文利用两个外形完全相同但材料不同的弹簧A和B、一个小钢球、一个轻木块,在同一水平面上进行了如图乙所示的实验。
a.将小球置于弹簧A的右端,使弹簧被压缩的长度为2 cm,放手后小球被弹出,并与一木块相碰,木块被推动了一段距离s1;
b.将另一个弹簧B压缩的程度稍大一些,把小球置于弹簧的右端,观察小球撞击木块后木块移动的距离s2。
(3)写出改进措施。图WT6-8[答案](3)选取同一根弹簧分别压缩不同的程度,释放小钢球,比较轻木块被小钢球撞击后移动的距离。
[解法指导](3)应选取同一根弹簧分别压缩不同的程度释放小钢球,比较轻木块被小钢球撞击后移动的距离,如果木块被撞击后移动的距离不同,说明弹簧弹性势能与弹簧弹性形变的程度有关;反之则无关。类型四 杠杆平衡条件例4 在探究杠杆平衡条件的时候,小明在均匀木板中间挖孔,孔中插一金属杆固定在铁架台上,木板可以围绕中间自由转动。图WT6-9中B处每个钩码的质量为100 g,A、B、C、D、E、F为挂钩,已知AB=BO=OC=CD=DE=DF=1 cm,ABO CD的连线与EDF的连线垂直,现在B处挂两个钩码,小明
应在D处挂 个100 g的钩码或在F处挂 个100 g的
钩码,可使木板在水平位置平衡(如图所示);若小明在A点
沿竖直向 施加一个合适的拉力,也可使木板在水
平位置平衡。图WT6-911上【变式4】小明用如图WT6-10所示的实验装置探究杠杆的平衡条件。
(1)调节杠杆的平衡时,如果杠杆右侧高、左侧低,应将两端的平衡螺母向 调节,使其在水平位置平衡。使杠杆在水平位置平衡的好处是 。
(2)如图所示的杠杆上的每小格长为1.5 cm,在支点左侧的A点挂4个重均为0.5 N的钩码,在支点右侧的B点,用弹簧测力计拉杠杆,使其在水平位置平衡。这时弹簧测力计的示数应为 N。如果保持B点不动,弹簧测力计的方向向右倾斜,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变 。?图WT6-10右方便测量力臂3大【变式4】小明用如图WT6-10所示的实验装置探究杠杆的平衡条件。
(3)请你画出实验所需的数据记录表格(不必填数据)。图WT6-10[答案](3)如下表所示[解法指导] 本题考查了杠杆的使用方法、杠杆平衡条件的应用;通常学生认为杠杆只有静止在水平位置时才是平衡状态,其实倾斜静止或匀速转动都叫处于平衡状态。表格要体现需要测量哪些量,这些量的单位跟在科学量名称后面,同时要体现实验的次数。【针对训练】内容见Word版资源：
专题06 力学实验
