专题四 2.力学类 探究型实验题- 【通城学典】2024八年级物理暑期升级训练（教科版）

44 2. 力 学 类 力学部分的实验探究题,可分为下列两类:1、 研究物理量影响因素类,主要有探究滑动摩擦 力、压强、液体的压强、动能、重力势能等的影响因素;2、研究物理原理类,主要有探究杠杆的平衡 条件和探究阿基米德原理等。 1. (黄石中考)小明同学在探究“重力的大小跟 质量的关系”实验中,得到如表所示的实验 数据。 实验 次序 被测 物体 物体质量 m/kg 重力 G/N 比值G m / (N·kg-1) 1 物体1 0.1 0.99 9.9 2 物体2 0.4 3.88 9.7 3 物体3 0.5 (1) 实验中,需要的测量工具包括弹簧测力 计以及 。 (2) 第3次实验中,“物体3”所受重力如图 (a)所示(物体处于静止状态),根据实验结 果完成表格中第3次实验的有关数据。 (第1题) (3) 由上面的实验结果可知:同一物体,所受 重力与质量的比值为 N/kg。 (4) 月球对它表面附近的物体也有引力,这 个引力是地球对地面附近同一物体引力的 六分之一。若一个连同随身装备质量共为 90kg的航天员到达月球表面,则月球对他 的引力是 N。 (5) 小明对太空中的星球比较感兴趣,他从 网上查得:甲、乙两个星球表面上物体所受 的重力(G)与其质量(m)的关系如图(b)所 示。从图中信息可知,相同质量的物体在甲 星球表面上所受的重力 (选填“大 于”“小于”或“等于”)其在乙星球表面上所 受的重力。 2. ★(淮安中考)如图所示,探究影响滑动摩擦 力大小的因素。 (第2题) (1) 用弹簧测力计沿水平方向拉木块,木块 没有运动,此时木块在水平方向受到的摩擦 力大小 (选填“大于”“小于”或“等 于”)拉力大小。 (2) 要测量滑动摩擦力的大小,应使木块沿水 平方向做 运动,图甲中木块做匀速 直线运动,受到的滑动摩擦力为 N。 (3) 比较甲、乙两次实验数据,可初步确定滑 动摩擦力的大小与 有关。 (4) 比较甲、丙两次实验数据, (选 填“能”或“不能”)得到“滑动摩擦力的大小 与接触面粗糙程度有关”的结论,理由是 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(教科版)八年级 45 答案讲解 3. 如图所示为实验小组的同学探究“液 体内部压强的特点”的实验:(已知g 取10N/kg,ρ酒精<ρ水=1×103kg/m3) (第3题) (1) 根据图A、B、C的实验现象,可得出的结 论是在液体内部向各个方向都有压强, 。 (2) 根据 三幅图的实验现象,可得 出“液体压强随深度的增加而增大”的结论。 (3) 图E中U形管两边水柱高度差为15cm, U形管两边水柱的压强差是 Pa。 (4) 探究液体压强与液体密度的关系时,将 烧杯中的水换成相同深度的酒精,探头位置 到达图E中深度时,发现U形管两边液面高 度差为12cm。可得出的结论是当液体 相同时,液体的密度越大,液体的压强 就越 。 [拓展] 如图F所示,小李把绑有橡皮膜的薄 壁玻璃管竖直插入水中,橡皮膜向上凸起, 向管内缓慢加入酒精,直至橡皮膜没有凹 凸,酒精液面与水面的高度差为Δh。如果 橡皮膜的面积为S,写出玻璃管所受浮力大 小的表达式:F浮= (用ρ水、S、g、 ρ酒精和Δh表示)。 4. ★(乐山中考)如图所示为某实验小组的同学探 究“浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤。 (第4题) (1) 从图中可知物块所受重力为 N。 (2) 比较图D和图E,可以得出:浮力大小与 有关。 (3) 比较图 和图 ,可以得 出:当物块浸没后,浮力大小与所处深度 无关。 (4) 本实验采用的物理方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”)。 (5) 该小组的同学根据阿基米德原理计算出 上述实验中所用物块的密度: ① 物块浸没于水中所受浮力为 N。 ② 物块的密度为 kg/m3。(ρ水= 1.0×103kg/m3,g取10N/kg) 答案讲解 5. 小明在“探究杠杆平衡条件”的实 验中: (1) 实验前,调节杠杆平衡时,小明 发现杠杆左端低、右端高,要使它在水平位置 平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。 (2) 实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上 不同数量的钩码,移动钩码位置,使杠杆重 新在水平位置平衡,三次实验获得的数据如 表所示。分析表中数据,可得到杠杆的平衡 条件为 (用字母 表示)。 实验 次序 动力 F1/N 动力臂 L1/m 阻力 F2/N 阻力臂 L2/m 1 1.0 0.15 1.0 0.15 2 1.5 0.20 0.5 0.60 3 2.0 0.30 1.5 0.40 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 2整合提优 46 (3) 某次实验如图甲所示,此时杠杆恰好水 平平衡,若他在A 点下方再加挂1只相同的 钩码,发现杠杆的 (选填“左” 或 “右”)端下沉,为使杠杆保持水平平衡,他可 以将挂在B 点的钩码 (在不改变B 点下方钩码数量的前提下,填 具体操作)。 (第5题) (4) 小明又尝试用弹簧测力计代替B 点悬挂 的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,使杠 杆从水平位置缓慢转过一定角度,如图乙所 示,此过程中弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 [拓展] 小明将长为1.2m的轻质木棒平放在 水平方形台面上,如图丙所示,左右两端点分 别为C、D,它们距台面边缘处的距离均为 0.3m,在C端挂一个重为30N的物体,若在 D 端挂一个重为G 的物体后,木棒仍在水平 台面上静止,则G的取值范围是 N。 6. (东营中考)如图所示为“探究动能的大小与 哪些因素有关”的实验装置。 (第6题) (1) 小车的动能大小是通过 来反映的。 (2) 小车从粗糙斜面滑下的过程中,它的 转化为动能,机械能 (选 填“增大”“减小”或“不变”)。 (3) 物体的动能可能与运动的速度和质量有 关。请利用以上装置设计实验,探究“同一 个小车的动能大小与速度是否有关。” ① 实验步骤: 。 ② 结论: 。 7. (威海中考)小明探究重力势能大小与物体 质量和高度的关系,实验装置如图甲所示。 (第7题) (1) 将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹 簧,记录铁球速度减为0时弹簧的长度。整 个过程涉及的能量转化情况为 , 铁球重力势能的大小可以通过被压缩后弹 簧的长度来反映,长度越长,则说明铁球的 重力势能越 (选填“大”或“小”)。 (2) 将同一铁球先后从同一斜面的不同高度 h1、h2(h1<h2)处由静止释放,弹簧被压缩 后的长度分别为l1、l2(l1>l2),则能得出的 结论是 。 (3) 若要探究重力势能大小与物体质量的关 系,请简要写出设计思路: 。 (4) 结合本实验和所学知识,分析如图乙所 示的水坝,发电机安装在 (选填“C” 或“D”)位置较为合理,适合建造大型水力发 电站的地方应该具备哪些条件? (写出一条即可)。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(教科版)八年级 18 (4) 同一平面 2. (1) 50° (2) 入射光线垂直射向平面镜 左 (3) 把 白纸板沿法线对折,观察反射光线与对应的入射光线是否 重合 3. (1) 用较薄的玻璃板 探究像与物的大小关系 (2) 相等 (3) 在原位置 解析:(1) 实验中有重影,是因 为玻璃板较厚,蜡烛通过玻璃板两个面都成像了,可采用 较薄的玻璃板,两个面所成的像几乎在一个位置,避免重 影对实验的影响。(3) 将玻璃板水平向右移动3cm,硬币 的位置不变,则像的位置也不变。 4. (1) 位置 薄 (2) 不变 (3) 不变 (4) 3 2L 解析:(1) 使用透明玻璃板是采用其透明的物理属性,使 眼睛在蜡烛A 一侧能看到蜡烛A 的像,同时还能看到代 替蜡烛A 的像的另一支蜡烛B,便于确定像的位置。因 为厚玻璃板的两个面都可以是反射面,会出现两个相距较 远的像,影响实验效果,所以为减小此影响,应选用薄玻璃 板。(4) 如图所示,透明玻璃板与水平桌面垂直方向成 30°角放置,将蜡烛沿水平桌面向玻璃板方向移动一段距 离L,物距变化量MN= L2- L2 2 = 32L ,由于蜡烛 和蜡烛的像关于玻璃板对称,因此蜡烛所成像的像距变化 量为 3 2L 。 (第4题) 平面镜成像规律及其探究实验 此类题主要考查平面镜成像的规律,要熟记其内 容:(1) 两支相同的蜡烛:便于比较像和物的大小关系。 (2) 用玻璃板代替平面镜:方便找到像的位置。(3) 实 验方法:等效替代法。(4) 结论:① 像和物连线与镜面 垂直;② 像和物到镜面距离相等;③ 像和物大小相等; ④ 平面镜成的是虚像。 5. (1) 法线 小于 增大 (2) 不变 (3) 左 (4) 高 解析:(3) 当一束光斜射入杯中时,会在杯底形成光斑,保 持入射光束的方向不变,逐渐往杯中加水,入射点左移,但 入射角和折射角均不变,故可观察到杯底的光斑向左移 动,如图所示。(4) 把一枚硬币放入杯底,硬币反射的光 线从水中斜射到空气中的过程中发生折射,折射光线远离 法线,向下偏折,所以人眼逆着折射光线看过去,看到硬币 的位置比实际的位置要高。 (第5题) 6. (1) 物距 (2) 需要 光屏中央 (3) 照相机 7. (1) 10.0 (3) 远离 缩小 (4) 近视眼 靠近 (5) ③ 凸透镜成像规律及其探究实验 此类题主要考查凸透镜成像的规律,要熟记其内 容,并弄清像距与物距之间的关系。 (1) 物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,像 距处于1倍和2倍焦距之间。 (2) 物远像近像变小,物近像远像变大;凸透镜对 光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用;近视眼用 凹透镜矫正,远视眼用凸透镜矫正。 (3) 进行一段实验时间后,蜡烛变短了,根据光线 过光心不改变方向,判断像的移动方向。 8. (1) 12 (2) 大于24cm (3) ① (4) 上 (5) 一 (6) 四 2. 力 学 类 1. (1) 天平 (2) 4.9 9.8 (3) 9.8 (4) 147 (5) 大于 2. (1) 等于 (2) 匀速直线 1.4 (3) 压力大小 (4) 不能 没有控制压力相同 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 19 探究滑动摩擦力的影响因素时的注意事项 (1) 有多个因素影响滑动摩擦力的大小,在对其中 一个因素进行探究时要用到的实验方法是控制变量 法;利用控制变量法分析问题时,明确变量和不变量是 解题的关键。 (2) 在实验中要用弹簧测力计水平拉着物体在水 平放置的长木板表面做匀速直线运动,物体受到的滑 动摩擦力大小才等于拉力大小。 3. (1) 同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强大 小相等 (2) B、D、E (3) 1.5×103 (4) 深度 大 [拓展] ρ水ρ酒精 ρ水-ρ酒精g SΔh 解析:(1) 根据图A、B、C的实 验现象,将压强计的探头放在水中的同一深度处,使橡皮 膜朝向不同的方向,会观察到U形管内液面高度差不改 变,这说明液体内部向各个方向都有压强,同种液体、同一 深度,液体向各个方向的压强大小相等。(2) 要探究液体 压强与深度的关系,应改变探头在水中的深度,观察压强 的变化,可以通过B、D、E分析得到液体压强随深度的增 加而增大。(3) 图E中U形管两边水柱高度差为15cm, U形管两边水柱的压强差Δp=ρ水gh=1×103kg/m3× 10N/kg×0.15m=1.5×103Pa。(4) 将烧杯中的水换成 相同深度的酒精,酒精的密度小于水的密度,探头位置到 达图E中的深度时,U形管两边液面高度差为12cm, U形管两边液面高度差小于压强计在水中时U形管两边 的液面高度差,说明液体压强变小,可以得到液体的深度 相同时,液体的密度越大,液体的压强越大。[拓展] 向管 内缓慢加入酒精,直至橡皮膜没有凹凸,说明酒精对橡皮 膜的压强和水对橡皮膜的压强相等,即p水 =p酒精, ρ水gh水=ρ酒精gh酒精 ①,水面到橡皮膜的距离h水=h酒精- Δh ②,玻璃管所受浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gSh水 ③, 联立①②③求得F浮=ρ 水ρ酒精 ρ水-ρ酒精g SΔh。 4. (1) 4.8 (2) 液体的密度 (3) C D (4) 控制变量 法 (5) ① 0.6 ② 8×103 用称重法求物体密度或液体密度 用弹簧测力计测出物体重为G,把物体浸没在液 体中,弹簧测力计的示数为F示,则浮力F浮=G-F示。 因为物体浸没在液体中,所以V物= V排,即 G ρ物g = F浮 ρ液g , 若已知物体密度ρ物,则可求出液体密度ρ液= F浮 Gρ物 ; 若已知液体密度ρ液,则可求出物体密度ρ物= G F浮ρ液 。 5. (1) 右 (2) F1L1=F2L2 (3) 左 向右移动1格 (4) 不变 [拓展] 10~90 解析:(1) 左端低、右端高,应 将平衡螺母向较高的一端调节,应将杠杆右端的平衡螺母 向右端调节,使杠杆在水平位置平衡。(2) 分析上述数 据,可得出的杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2。(3) 设杠 杆的1格为L,1只钩码重为G0,小明尝试在A 点下方再 加挂1只相同的钩码,(3G0+G0)×2L>2G0×3L,所以 杠杆左端下沉;为使杠杆保持水平平衡,根据杠杆平衡条 件可得(3G0+G0)×2L=2G0×nL,解得n=4,所以应该 将挂在B 点的钩码向右移动1格。(4) 始终竖直向下拉 弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,则支 点左右两侧动力臂和阻力臂均变小,但阻力臂与动力臂的 比值不变,由杠杆平衡条件可知,在阻力不变时,动力大小 不变,即弹簧测力计的示数不变。[拓展] 以右边缘为支 点,左边力臂最大,右边力臂最小,则右端的力最大,此时 L左=1.2m-0.3m=0.9m,L右=0.3m,根据杠杆的平 衡条件GCL左=GDL右 得,D 端挂的物体所受的最大重力 GD大= GCL左 L右 = 30N×0.9m 0.3m =90N ;若以左边缘为支点, 左边力臂最小,右边力臂最大,则右端的力最小,此时 L左'=0.3m,L右'=1.2m-0.3m=0.9m,所以D 端挂 的物体所受的最小重力GD小= GCL左' L右' = 30N×0.3m 0.9m = 10N;由此可知,G 的取值范围是10~90N。 6. (1) 木块被撞击后移动的距离 (2) 重力势能 减小 (3) ① 让同一个小车先后从斜面的不同高度由静止自由 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 20 滑下,使小车到达水平木板的速度不同,对比前后两次实 验中木块被撞击后移动的距离 ② 物体的动能与物体的 速度有关,质量一定时,速度越大,动能越大 7. (1) 重力势能先转化为动能,动能再转化为弹性势能 小 (2) 物体质量相同时,高度越低,重力势能越小 (3) 将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度由静止释 放,比较弹簧被压缩后的长度 (4) D 地势高度差大 (合理即可) “整合提优”综合检测 一、 1. B 参照物的选取和判断 判断物体是否运动和如何运动,首先要选一个标 准物,这个标准物叫做参照物。若物体相对于参照物 位置没有发生变化,则称这个物体静止;若物体相对于 参照物位置发生变化,则称这个物体是运动的。参照 物的选择应根据需要和方便来确定,既可以选取本身 静止的物体作为参照物,也可以选取运动的物体作为 参照物,原则上是使研究问题更为简便。 2. B 3. D 4. BD 解析:物距大于2倍焦距,此时成倒立、缩小的实 像,能够说明照相机的成像原理,故A错误;将蜡烛放置 在35cm刻度线处,此时的物距在1倍焦距和2倍焦距之 间,像距要大于2倍焦距,向右移动光屏,能得到清晰、倒 立、放大的实像,故B正确;若飞来一只小虫落在凸透镜 上,遮住凸透镜的部分区域,物体上任意一点都有光线射 向凸透镜的下半部,则经凸透镜折射后,照样能会聚成像, 像的大小不发生变化,只是折射光线减少,会聚成的像变 暗,故C错误;蜡烛、凸透镜、光屏位置不动,用焦距为 8cm的凸透镜替换该透镜,凸透镜的焦距变小,会聚能力 变强,所以光屏上不再成清晰的像,故D正确。 5. D 解析:空桶装满水后水的质量m水=m1-m桶= 11kg-1kg=10kg,由ρ= m V 可知,桶的容积V=V水= m水 ρ水 = 10kg1.0×103kg/m3 =10-2m3=0.01m3,故B正确; 溢出水的质量m溢=m1+m碎玻璃-m2=11kg+1kg- 11.6kg=0.4kg,碎玻璃的体积V碎玻璃 =V溢 = m溢 ρ水 = 0.4kg 1.0×103kg/m3 =4×10-4 m3,所 以 碎 玻 璃 的 密 度 ρ碎玻璃= m碎玻璃 V碎玻璃= 1kg 4×10-4m3=2.5×10 3kg/m3,故C正 确;因为沙石的质量m沙石=m3-m桶=29kg-1kg= 28kg,所以沙石的密度ρ沙石= m沙石 V = 28kg 0.01m3=2.8× 103kg/m3,比水的密度大,考虑到沙石之间存在空隙,测 出的沙石体积要大于沙石的真实体积,所以沙石的真实密 度要大于测得的密度值,故A正确,D错误。 6. D 7. B 8. BD 解析:由题可知a、b质量之比 ma mb= 3 1 ,则mb= 1 3ma ,图丙中a所受的浮力等于a、b所受重力之和,即 Fa浮=Ga +Gb =(ma +mb)g= ma+ 1 3ma g= 4 3mag= 4 3ρaVag ,由阿基米德原理知,a 受到的浮力 Fa浮=Ga排=ρ酒精gV排=ρ酒精gVa,则 4 3ρaVag=ρ酒精gVa , a的密度ρa= 3 4ρ酒精= 3 4×0.8×10 3kg/m3=0.6× 103kg/m3,故A错误;图甲中,a漂浮在液面上,浮力等于 重力,即 F浮 =Ga,ρ酒精gVa排 =ρaVag, Va排 Va = ρa ρ酒精 = 0.6×103kg/m3 0.8×103kg/m3 =34 ,得Va排= 3 4Va ,a露出液面的体积 V露出=Va-Va排=Va- 3 4Va= 1 4Va ,故B正确;图甲中 Va排= 3 4Va ,则a浸入液面的深度h浸=34ha ,图丙中a 下表面的深度为ha,根据液体压强p=ρgh知,两次下表 面的压强之比pa pa'= 3 4ha ha = 3 4=3∶4 ,故C错误;由图乙 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈