专题08 力学实验探究-2025年中考科学二轮热点题型归纳与变式演练（浙江专用）

专题08 力学实验探究 目 录 01 题型综述 02 解题攻略 提分秘籍 知识点一、研究物理量影响因素类 知识点二、研究物理原理类 知识点三、测量物理量类 知识点四、误差分析 典例剖析 题型1探究影响摩擦力大小的因素 题型2探究液体内部的压强 题型3探究浮力大小与哪些因素有关 颖型4阿基米德原理的应用 题型5杠杆的平衡条件 题型6探究杠杆的平衡条件 题型7杠杆的应用 题型8探究影响物体动能大小的因素 题型9验证机械能守恒实验探究 03 中考练场 验证物理规律 旨在验证已学的力学规律，如通过 “探究二力平衡的条件” 实验，让学生通过观察、操作和分析，验证二力平衡时两个力在大小、方向、作用点等方面的关系。以 “探究杠杆平衡条件” 实验为例，学生需要通过改变杠杆两端的力和力臂，收集数据并分析，来验证杠杆平衡时动力、动力臂与阻力、阻力臂之间的关系F1l1 = F2l2，加深对杠杆原理的理解。 探究物理量的关系 重点探究力学中不同物理量之间的内在联系，比如在 “探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关” 的实验中，引导学生探究滑动摩擦力与压力大小、接触面粗糙程度等因素之间的定量关系。 开展 “探究动能大小与哪些因素有关” 的实验，学生要通过观察小球推动木块的距离，来探究动能与物体质量和速度的关系，培养学生对变量控制的理解和实验探究能力。 精读题目：仔细阅读题目内容，不放过任何一个细节，明确实验目的是探究什么物理规律或物理量之间的关系。比如是探究浮力大小与哪些因素有关，还是探究杠杆的平衡条件等。 提取关键信息：圈画出题目中给出的已知条件、实验器材、实验现象等关键信息。例如，若提到用弹簧测力计测量力的大小，就要关注弹簧测力计的量程和分度值；若给出了物体在不同液体中静止时的状态，这可能与浮力和物体浮沉条件有关。 明确变量：确定实验中的自变量（被研究的因素，即主动改变的量）、因变量（随自变量变化而变化的量）和控制变量（需要保持不变的量）。比如在探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系实验中，压力和接触面粗糙程度是自变量，滑动摩擦力是因变量，物体的运动速度等就是控制变量。 改进实验方案：针对误差来源，提出合理的改进措施。比如为了减小弹簧测力计的读数误差，可以选择精度更高的弹簧测力计；为了减小空气阻力对物体下落实验的影响，可以在更接近真空的环境中进行实验。 【提分秘籍】 知识点一、研究物理量影响因素类 滑动摩擦力、压强、液体的压强、动能、重力势能等影响因素 举例1.实验探究：影响摩擦力大小的因素（其他实验所用方法类似，可平行复习） 【实验原理】用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，这样读出弹簧测力计的示数，就可以知道滑动摩擦力的大小（滑动摩擦力大小不能直接测量，是根据二力平衡知识间接测量出的）。 【制定计划与设计实验】影响滑动摩擦力大小的因素有多个，因此在探究过程中要应用控制变量法，如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度不变；在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时，应控制压力不变。 【实验步骤】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使其在较光滑的长木板上匀速滑动，记下此时弹簧测力计的示数，其示数大小等于滑动摩擦力的大小。 （2）如图乙所示，在木块上放砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小； （3）如图丙所示，在长木板上铺上较粗糙的毛巾，保持木块上砝码不变，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。 【实验数据】 实验序号 实验条件 摩擦力f/N 压力情况 接触面情况 1 等于木块的重力 木板表面较光滑 2 等于木块和砝码的总重力 木板表面较光滑 3 等于木块和砝码的总重力 表面较粗糙 【分析与论证】（1）由实验1、2可知，接触面粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，即滑动摩擦力越大； （2）由实验2、3可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大。 【实验结论】（1）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （2）滑动摩擦力的大小与物体运动的速度、物体的接触面积大小等因素无关。 知识点二、研究物理原理类 弹簧测力计的原理、杠杆的原理、阿基米德原理、二力平衡原理 举例2.实验探究：浮力的大小跟哪些因素有关？ 【猜想与假设】（1）游泳池里越往深水区走，所受的浮力越大，由此猜想：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关； （2）鸡蛋在纯水中会下沉，但在浓盐水中却能漂浮，由此猜想：浮力大小可能与液体的密度有关； （3）木头在水中漂浮，但铁块在水中下沉，由此猜想：浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关。 【进行实验】 实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论 探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关 探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关 探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关 知识点三、测量物理量类 测物体密度、测大气压的值、测杠杆、滑轮组和斜面的机械效率、测功率 举例3.实验探究：测固体的密度 实验原理 实验设计 用天平测量固体的质量，用排水法测出固体的体积（不溶于水的固体），用公式计算出液体的密度 实验器材 天平、量筒、细线、待测固体、水 实验步骤 （1）将天平放在水平桌面上，调节天平平衡； （2）用天平测出固体的质量m（如图甲所示）； （3）在量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1（如图乙所示）； （4）将待测固体用细线拴住浸没在量筒内的水中，读出固体和水的总体积V2（如图丙所示）； （5）待测固体的密度为。 实验数据 固体的质量m/g 固体放入量筒前量筒中水的体积V1/cm3 固体和水的总体积V2/cm3 固体的体积V/cm3 固体的密度ρ/(g/cm3) 误差分析 （1）细线体积对测量结果的影响：实验中测量出的总体积V2不仅包含固体和水的体积，还包含浸在水中细线的体积，所以测量的结果会略微偏大，计算出的密度会略偏小。 （2）若实验中先用排水法测量固体体积，再将固体放在天平上测量其质量，则因为固体上带有水，会使质量的测量结果偏大，致使计算出的密度值偏大。 知识点四、误差分析 1、测量误差主要分为两大类：系统误差、随机误差 （1）系统误差产生的原因：①测量仪器灵敏度和分辨能力较低；②实验原理和方法不完善等。 （2）随机误差产生的原因：①环境因素的影响；②实验者自身条件等。 2、减小误差的方法 （1）选用精密的测量仪器； （2）完善实验原理和方法； （3）多次测量取平均值。 【典例剖析】 题型1探究影响摩擦力大小的因素 [例题1] （2024•嘉善县一模）小明同学在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，进行了如下的改进，如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，a表面和b表面粗糙程度相同，c表面和d表面粗糙程度相同，且a表面比c表面更为粗糙。 （1）将下表面d放在由电动机驱动的水平传送带上如图乙所示，电动机顺时针匀速转动后，弹簧测力计的示数如图丙所示，若增大通过电动机的电流，则弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）仍将下表面d放在传送带上，且在木块上放置不同质量的砝码进行实验，绘制出摩擦力与压力之间的关系如图丁中A所示。将b表面放在传送带上重复上述实验得到的实验图像可能为 （选填“①”或“②”）。 （3）小明为了探究“滑动摩擦力大小与受力面积大小关系”，可选择a表面与 表面放在传送带上进行实验。 题型2探究液体内部的压强 [例题2] （2024•鹿城区校级三模）在研究“液体对容器底部的压强与深度的关系”时，有同学用图甲所示的装置进行实验。往装置中加水，当水位从容器体积处升高至时，根据实验现象得出：“液体对容器底部的压强随深度的增加而增大”的结论。小明觉得在加水的过程中，水的质量也会增加，干扰结论判断。于是他采用如图乙所示的实验装置对该结论进行深入探究，以下是他的实验步骤： ①将自制塑料膜均匀铺在电子秤的秤面上，打开电子秤进行调零。 ②用烧杯往容器内倒水，水要达到一定深度。 ③调节自制角度调节器，改变侧板的倾斜角度，观察记录电子秤的示数以及水面高度。 （1）图甲实验中，随着水位的增加能观察的实验现象是： 。 （2）图乙实验中，能利用电子秤的示数反映液体对容器底部压强大小的依据是： 。 （3）小明通过实验证明液体压强与液体深度和液体密度有关。请你写出用装置乙探究液体压强与液体密度关系的简要操作： 。 题型3探究浮力大小与哪些因素有关 [例题3] （2024秋•浙江期末）小金同学在探究浮力的大小与哪些因素有关时，提出了如下猜想： 猜想1：浮力大小与物体排开液体的体积有关。 猜想2：浮力大小与液体的密度有关。 猜想3：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。 为验证猜想，他利用弹簧测力计挂圆柱形物体进行实验，如图乙中的图线a为弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系图像。 （1）由图乙图线a可知，浮力与 有关，实验中，物体受到水产生的最大浮力为 N。 （2）为了验证浮力大小与液体的密度的关系，他将水换成酒精（ρ酒精＝0.8g/cm3）重复上述实验，请你在答题卡相应位置画出物体在酒精中弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入酒精中深度h的关系的大致图像。 （3）图丙的浮力秤是利用物体漂浮时F浮＝G原理工作的。当秤盘放上物体时，小筒浸在水中的深度为h，小筒重（包括秤盘）为G0、圆柱形小筒横截面积为S，水的密度为ρ，则所称物体的重力为 （用字母表示）。 颖型4 阿基米德原理的应用 [例题4] （2024•宁波模拟）某兴趣小组为了验证阿基米德原理，设计并开展了如下的实验： 步骤一：取一个如图甲所示的塑料圆筒和金属圆柱体（塑料圆筒内径和金属圆柱体直径相同），按图乙进行操作，读出弹簧测力计的示数，记为F1。 步骤二：如图丙所示，向烧杯中逐渐加水，直到液面与金属圆柱体上表面相平，读出弹簧测力计的示数，记为F2。 步骤三：如图丁所示，用滴管向塑料圆筒中加满水，调节铁夹的高度，使烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平，读出弹簧测力计的示数，记为F3。 （1）如图丙所示，此时金属圆柱体受到的浮力大小为 （用F1、F2、F3列式表示）。 （2）若实验中的测量结果满足 的关系，则可以验证阿基米德原理。 （3）实验中小组发现圆柱体受到的浮力大于它排开水的重力。下列操作会引起该结果的有 （填字母）。 A.步骤一中弹簧测力计未调零就使用 B.步骤二中液面未达到圆柱体上表面 C.步骤三中塑料圆筒中的水没有加满 D.步骤三未调节好铁夹的高度就读数 题型5杠杆的平衡条件 [例题5] （2024•湖州模拟）小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验： 步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。 步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。 步骤三：如图甲所示，在米尺45厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。 （1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免 对测量结果的影响。 （2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果 （选填“偏大”或“偏小”）。 （3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为 牛。 （4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡（如图丙所示），弹簧测力计示数 5牛（选填“＞”“＜”或“＝”）。 题型6探究杠杆的平衡条件 [例题6] 学习了杠杆知识后，小宁和小科利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。他们所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量为10g）、细线、刻度尺等。 （1）他们将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；若想调节铅笔使其在水平位置平衡，则应将细线向 （选填“左”或“右”）移动。 （2）调节水平平衡后，他们用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示，所测数据记录在表中： 动力F1/N l1/m 阻力F2/N l2/m F1l1/N•m F2l2/N•m 0.2 0.02 0.1 0.04 0.004 0.004 记录并分析数据后，小宁得出结论：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”，小慈得出结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，到底谁的结论正确呢？为了进一步完善实验，得出普遍规律，接下来的做法应该是 （填字母代号）。 A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点 （3）在实验过程中，铅笔水平平衡后（如图乙），小宁不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），她立即将细笔握住，并将断笔芯放到左端细线处固定好（如图丁），则松手后的铅笔 ’（选填“左端下沉”或“右端下沉”）。 （4）为了得到多组数据，小明准备改变支点两侧橡皮的数量继续进行实验，断掉的铅笔芯怎么处理呢？为了方便，小明保持悬挂铅笔的细线位置不动，将铅笔芯放到悬挂铅笔细线的正下方固定好。你觉得这样做合理吗？ （选填“合理”或“不合理”）。 题型7杠杆的应用 [例题7] （2024秋•浙江月考）研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。 【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论： 根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得： m1g×OA＝m2g×OB………………① （m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………② ①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③ 由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV排…………④ 由③④可得： （1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是 。 【制作与应用】 小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。 （2）其错误操作可能是 。 【评价与改进】 制作“液体密度秤”评价量表 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小 指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低 （3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见 。 题型8探究影响物体动能大小的因素 [例题8] （2024•滨江区一模）小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 ▲ 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 ①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 正比例关系（选填“成”或“不成”）。 ②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整 。 ③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境 。 ④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是： （选填“t1”或“t2”）。 题型9验证机械能守恒实验探究 [例题9] （2023秋•诸暨市期中）在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6 （1）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由 。 （2）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是 。 （3）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？ 。 [练习1] （2022秋•湖州期中）小明在做如图甲所示的“观察小球摆动时动能和势能的转化”的实验。 （1）图甲中，小球从A点由静止开始摆动到B点，小球在A点时和B点时所具有的机械能的关系是 （忽略空气阻力）。 （2）小科发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他猜想小球来回摆动一次所用的时间t可能与小球质量m、绳子长度L、小球移开的距离s等因素有关。为了验证猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量（如图乙所示），进行实验并得到了表中的数据。 序号 瓶子总质量m（g） 移开距离s（格） 悬线长度L（格） 来回时间t（s） 1 20 3 12 2.1 2 40 3 12 2.1 3 60 3 12 2.1 4 60 2 12 2.1 5 60 1 12 2.1 6 60 3 9 1.9 7 60 3 6 1.5 木板上画出方格的目的是 。 （3）通过分析表中的数据可以得出初步的结论： 。 [练习2] （2023秋•浙江期中）学习了杠杆的相关知识后，某项目学习小组想设计制作一款能测量液体密度的杆秤。 【制作原理】按图制作好杆秤，在提纽O的右侧的细木条上标出密度值，用杆秤测量不同液体的密度。 【选择材料】 （1）若要用自制杆秤测量实验室中常见溶液的密度，现有等体积的铝块和铜块，应该选择哪种材料作为浸没在待测液体中的金属块，并说明理由？ 。 【标定刻度】 标定零刻度：金属块置于空气中，提起提纽，移动钩码，当秤杆水平平衡时用笔将此时钩码的悬挂点B标记为“0”刻度（单位：g/cm3）。 标定其他刻度：将金属块依次浸没在小组事先准备的密度为1g/cm3和2g/cm3的液体中（金属块不碰底），提起提纽，移动钩码，当秤杆水平平衡时用笔将钩码的悬挂点标记为相应刻度。 （2）根据上述已标定的刻度，仅利用直尺和笔，请你说明如何操作能进一步在杆秤上标出1.5g/cm3的刻度？ 。 【实际测量】利用自制的杆秤测量不同液体的密度。 【迭代改进】 （3）若要提高该杆秤的精确度，请提出一种改进方法？ 。 [练习3] （2023•南湖区二模）如图甲，小嘉匀速拉升木块时，发现无论往哪个方向拉弹簧测力计，在不计摩擦和绳重时，F与G的大小都相等。小嘉对此很好奇，在老师的引导下展开了探究。 【问题】F与G的大小为什么总是相等？ 【探究】 （1）老师先给小嘉提供了图乙装置进行实验，并告知OB与OA的长度相等，根据杠杆的平衡条件可知此时F1 G（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 （2）接着，老师提供了模型丙（已知每根棒大小、长度相等，材质均匀，不计转动时的摩擦），引导小嘉在C点用弹簧测力计沿F2的方向拉模型匀速转动，记录测力计的示数；为了获得更多数据，小嘉接下来的操作是 。 [分析]小嘉根据数量关系 ，进一步推理，得出定滑轮在使用时相当于一个变形的等臂杠杆。 [练习4] （2024秋•海曙区校级期中）某项目化学习小组开展了自制潜水艇项目，过程如下： 【产品设计】图甲为某小组自制的潜水艇，由生活舱和水舱构成，生活舱体积大于水舱体积。其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与200毫升的注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉。 【产品调试】 任务一：如图乙所示，潜水艇完成从水面A位置下潜到B位置并稳定停留。 任务二：能从水底上浮到B位置并稳定停留。 任务三：完成从水底打捞一个重物（重0.3牛，体积为10厘米3）到B位置并稳定停留。 （1）自制潜水器靠改变 来完成三个任务。 （2）小明关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中，当观察到 现象，则气密性良好。 （3）完成任务二的过程中，注射器活塞应往 移动。（选填“左”或“右”） （4）已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升。完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在哪个刻度？ 。（提示：结果用含a的代数式表示；注射器内气压始终等于外界大气压；g取10N/kg，水的密度为1克/厘米3） [练习5] （2024秋•慈溪市校级期中）某兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理（细线的质量和体积均忽略不计）。 （1）某同学发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样会使溢出水的重力 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 （2）溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示。甲、乙两图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，当它们满足关系式 时，可以验证阿基米德原理。 （3）继续实验，将物块浸没在装满酒精（ρ酒精＜ρ水）的溢水杯中，如图丙所示，发现F5 F3（填“大于”、“小于”或“等于”），说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。 （4）请计算实验所用物块的密度为 千克/米3。 [练习6] （2024春•温州期末）剧烈运动时，脚掌会在鞋内滑动，易造成损伤。为选择一款防滑性能良好的鞋垫，小明用不同的鞋垫织物面料进行实验，鞋垫织物面料编织紧密度如图甲所示。实验步骤如下： ①在水平木板上平铺固定鞋垫织物面料，并取一只鞋模，套上运动袜； ②按图乙连接装置，水平拉动木板，记录弹簧测力计的示数； ③多次测量，取平均值； ④换用不同的织物面料，重复上述实验，记录并整理数据如下表。 组别 织物面料 编织紧密度 弹簧测力计示数/N 1 锦纶 密 4.4 2 锦纶 疏 3.6 3 腈纶 密 3.5 4 腈纶 疏 3.2 （1）该实验要探究的科学问题为 。 （2）图乙中水平向右拉动木板的过程中，鞋模所受摩擦力的方向为 。 （3）图丙中，利用弹簧测力计拉动鞋模，也能测量摩擦力的大小。请对比图乙分析，你认为哪种方法更好，理由是 。 （4）市面上鞋垫面料有很多种，本实验只选取了其中两种。结合本实验结果，若要去超市选购一款防滑性能良好的鞋垫，你的建议是 。 [练习7] （2024春•杭州期末）小乐用如图所示装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。将长方体木块（底面和侧面的面积不同）平放在平板小车上，弹簧拉力记录仪右端固定在竖直墙壁，开启电动机后，记录在4秒钟内拉力大小的变化，并得到如图乙所示的图像。 （1）木块受到的滑动摩擦力的大小和方向分别是 （填写选项字母）。 A.3.3牛、水平向左 B.3.3牛、水平向右 C.3.0牛、水平向左 D.3.0牛、水平向右 （2）上述实验中，若在3秒钟后，电动机的转速加快使小车运动更快，则3～4 秒内拉力记录仪的示数将 。（选填“变大”“变小”或“不变”） （3）若要探究滑动摩擦力的大小和物体接触面的面积大小的关系，在现有实验的基础上，应进行的操作是： 。 [练习8] （2024春•下城区校级期末）“摩擦力大小是与压力有关，还是与重力有关？”，某小组利用如图装置进行了探究。实验步骤和数据记录如表： 实验步骤 台式测力计示数F/N 金属盒重力G/N 弹簧测力计示数f/N ① 把金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出测力计示数 4.8 4.8 1.9 ② 将质量不计的氢气球系在金属盒上，重复步骤①的实验 3.2 4.8 1.2 ③ 往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数的为4.8N，重复步骤②的实验 4.8 6.4 1.9 （1）此实验是根据 原理测出摩擦力大小的。 （2）实验步骤②使用氢气球是为了改变 大小（填“压力”或“重力”）。 （3）根据实验步骤②、③的数据 （填“能”或“不能”）说明摩擦力大小与压力有关。 （4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下 不是其优点。 A．不需要匀速拉动 B．测力计示数稳定 C．实验更容易操作 D．实验原理更合理。 [练习9] （2021•台州模拟）小明同学对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。 【实验器材】氢气充气机（氢气球可充气）、台式测力计、弹簧测力计、白纸、金属盒、细线若干。 【提出猜想】猜想一：接触面的粗糙程度相同时，重力越大，滑动摩擦力越大 猜想二：接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大 【实验装置】 【操作步骤】 步骤①：金属盒放在质量不计的白纸上（如图1），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。 步骤②：将质量不计的氢气球系在金属盒上（如图2），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。 步骤③：再往金属盒注入适量的沙子，用氢气充气机往氢气球中充气，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。 【实验数据】 实验次数 金属盒总重力G/N 台式测力计示数F1/N 弹簧测力计示数F2/N 1 4.8 4.8 1.8 2 4.8 3.2 1.2 3 6.4 4.8 1.8 （1）实验步骤②使用氢气球是为了改变 （选填“压力”或“重力”）。 （2）实验中 （选填“需要”或“不需要”）匀速拉动白纸。 （3）实验中是通过 来改变金属盒总重力的。 （4）整个实验证明猜想 正确。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 力学实验探究 目 录 01 题型综述 02 解题攻略 提分秘籍 知识点一、研究物理量影响因素类 知识点二、研究物理原理类 知识点三、测量物理量类 知识点四、误差分析 典例剖析 题型1探究影响摩擦力大小的因素 题型2探究液体内部的压强 题型3探究浮力大小与哪些因素有关 颖型4阿基米德原理的应用 题型5杠杆的平衡条件 题型6探究杠杆的平衡条件 题型7杠杆的应用 题型8探究影响物体动能大小的因素 题型9验证机械能守恒实验探究 03 中考练场 验证物理规律 旨在验证已学的力学规律，如通过 “探究二力平衡的条件” 实验，让学生通过观察、操作和分析，验证二力平衡时两个力在大小、方向、作用点等方面的关系。以 “探究杠杆平衡条件” 实验为例，学生需要通过改变杠杆两端的力和力臂，收集数据并分析，来验证杠杆平衡时动力、动力臂与阻力、阻力臂之间的关系F1l1 = F2l2，加深对杠杆原理的理解。 探究物理量的关系 重点探究力学中不同物理量之间的内在联系，比如在 “探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关” 的实验中，引导学生探究滑动摩擦力与压力大小、接触面粗糙程度等因素之间的定量关系。 开展 “探究动能大小与哪些因素有关” 的实验，学生要通过观察小球推动木块的距离，来探究动能与物体质量和速度的关系，培养学生对变量控制的理解和实验探究能力。 精读题目：仔细阅读题目内容，不放过任何一个细节，明确实验目的是探究什么物理规律或物理量之间的关系。比如是探究浮力大小与哪些因素有关，还是探究杠杆的平衡条件等。 提取关键信息：圈画出题目中给出的已知条件、实验器材、实验现象等关键信息。例如，若提到用弹簧测力计测量力的大小，就要关注弹簧测力计的量程和分度值；若给出了物体在不同液体中静止时的状态，这可能与浮力和物体浮沉条件有关。 明确变量：确定实验中的自变量（被研究的因素，即主动改变的量）、因变量（随自变量变化而变化的量）和控制变量（需要保持不变的量）。比如在探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系实验中，压力和接触面粗糙程度是自变量，滑动摩擦力是因变量，物体的运动速度等就是控制变量。 改进实验方案：针对误差来源，提出合理的改进措施。比如为了减小弹簧测力计的读数误差，可以选择精度更高的弹簧测力计；为了减小空气阻力对物体下落实验的影响，可以在更接近真空的环境中进行实验。 【提分秘籍】 知识点一、研究物理量影响因素类 滑动摩擦力、压强、液体的压强、动能、重力势能等影响因素 举例1.实验探究：影响摩擦力大小的因素（其他实验所用方法类似，可平行复习） 【实验原理】用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，这样读出弹簧测力计的示数，就可以知道滑动摩擦力的大小（滑动摩擦力大小不能直接测量，是根据二力平衡知识间接测量出的）。 【制定计划与设计实验】影响滑动摩擦力大小的因素有多个，因此在探究过程中要应用控制变量法，如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度不变；在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时，应控制压力不变。 【实验步骤】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使其在较光滑的长木板上匀速滑动，记下此时弹簧测力计的示数，其示数大小等于滑动摩擦力的大小。 （2）如图乙所示，在木块上放砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小； （3）如图丙所示，在长木板上铺上较粗糙的毛巾，保持木块上砝码不变，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。 【实验数据】 实验序号 实验条件 摩擦力f/N 压力情况 接触面情况 1 等于木块的重力 木板表面较光滑 2 等于木块和砝码的总重力 木板表面较光滑 3 等于木块和砝码的总重力 表面较粗糙 【分析与论证】（1）由实验1、2可知，接触面粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，即滑动摩擦力越大； （2）由实验2、3可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大。 【实验结论】（1）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （2）滑动摩擦力的大小与物体运动的速度、物体的接触面积大小等因素无关。 知识点二、研究物理原理类 弹簧测力计的原理、杠杆的原理、阿基米德原理、二力平衡原理 举例2.实验探究：浮力的大小跟哪些因素有关？ 【猜想与假设】（1）游泳池里越往深水区走，所受的浮力越大，由此猜想：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关； （2）鸡蛋在纯水中会下沉，但在浓盐水中却能漂浮，由此猜想：浮力大小可能与液体的密度有关； （3）木头在水中漂浮，但铁块在水中下沉，由此猜想：浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关。 【进行实验】 实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论 探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关 探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关 探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关 知识点三、测量物理量类 测物体密度、测大气压的值、测杠杆、滑轮组和斜面的机械效率、测功率 举例3.实验探究：测固体的密度 实验原理 实验设计 用天平测量固体的质量，用排水法测出固体的体积（不溶于水的固体），用公式计算出液体的密度 实验器材 天平、量筒、细线、待测固体、水 实验步骤 （1）将天平放在水平桌面上，调节天平平衡； （2）用天平测出固体的质量m（如图甲所示）； （3）在量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1（如图乙所示）； （4）将待测固体用细线拴住浸没在量筒内的水中，读出固体和水的总体积V2（如图丙所示）； （5）待测固体的密度为。 实验数据 固体的质量m/g 固体放入量筒前量筒中水的体积V1/cm3 固体和水的总体积V2/cm3 固体的体积V/cm3 固体的密度ρ/(g/cm3) 误差分析 （1）细线体积对测量结果的影响：实验中测量出的总体积V2不仅包含固体和水的体积，还包含浸在水中细线的体积，所以测量的结果会略微偏大，计算出的密度会略偏小。 （2）若实验中先用排水法测量固体体积，再将固体放在天平上测量其质量，则因为固体上带有水，会使质量的测量结果偏大，致使计算出的密度值偏大。 知识点四、误差分析 1、测量误差主要分为两大类：系统误差、随机误差 （1）系统误差产生的原因：①测量仪器灵敏度和分辨能力较低；②实验原理和方法不完善等。 （2）随机误差产生的原因：①环境因素的影响；②实验者自身条件等。 2、减小误差的方法 （1）选用精密的测量仪器； （2）完善实验原理和方法； （3）多次测量取平均值。 【典例剖析】 题型1探究影响摩擦力大小的因素 [例题1] （2024•嘉善县一模）小明同学在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，进行了如下的改进，如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，a表面和b表面粗糙程度相同，c表面和d表面粗糙程度相同，且a表面比c表面更为粗糙。 （1）将下表面d放在由电动机驱动的水平传送带上如图乙所示，电动机顺时针匀速转动后，弹簧测力计的示数如图丙所示，若增大通过电动机的电流，则弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）仍将下表面d放在传送带上，且在木块上放置不同质量的砝码进行实验，绘制出摩擦力与压力之间的关系如图丁中A所示。将b表面放在传送带上重复上述实验得到的实验图像可能为 （选填“①”或“②”）。 （3）小明为了探究“滑动摩擦力大小与受力面积大小关系”，可选择a表面与 表面放在传送带上进行实验。 【解答】解：（1）由题知，木块放置在水平传送带上，左端细绳通过定滑轮与弹簧测力固定，所以电机顺时针匀速转动时，木块处于静止状态， 若增大电机转动的速度，木块对传送带的压力和与传送带的接触面粗糙程度不变，所以木块所受的摩擦力不变； （2）在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，故①是较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象，所以①图像是较为粗糙的b表面； （3）探究滑动摩擦力与接触面积的关系时，应控制压力大小和接触面的粗糙程度不变，只改变接触面积，所以应该选择接触面粗糙程度相同的b表面进行上述操作。 故答案为：（1）不变；（2）①；（3）b。 题型2探究液体内部的压强 [例题2] （2024•鹿城区校级三模）在研究“液体对容器底部的压强与深度的关系”时，有同学用图甲所示的装置进行实验。往装置中加水，当水位从容器体积处升高至时，根据实验现象得出：“液体对容器底部的压强随深度的增加而增大”的结论。小明觉得在加水的过程中，水的质量也会增加，干扰结论判断。于是他采用如图乙所示的实验装置对该结论进行深入探究，以下是他的实验步骤： ①将自制塑料膜均匀铺在电子秤的秤面上，打开电子秤进行调零。 ②用烧杯往容器内倒水，水要达到一定深度。 ③调节自制角度调节器，改变侧板的倾斜角度，观察记录电子秤的示数以及水面高度。 （1）图甲实验中，随着水位的增加能观察的实验现象是： 。 （2）图乙实验中，能利用电子秤的示数反映液体对容器底部压强大小的依据是： 。 （3）小明通过实验证明液体压强与液体深度和液体密度有关。请你写出用装置乙探究液体压强与液体密度关系的简要操作： 。 【解答】解：（1）图甲实验中，随着水位的增加，压强变大，橡皮膜形变变大。 （2）图乙实验中，能利用电子秤的示数反映液体对容器底部压强大小的依据是：受力面积不变时，压力越大，说明压强也越大。 （3）小明通过实验证明液体压强与液体深度和液体密度有关。请你写出用装置乙探究液体压强与液体密度关系的简要操作：注入相同质量的不同液体，改变侧板的倾斜角度使得深度的不变，观察电子秤的示数是否改变。 故答案为：（1）橡皮膜形变变大；（2）电子秤的示数越大，说明受到的压力越大，受力面积不变时，压强也越大；（3）注入相同质量的不同液体，改变侧板的倾斜角度使得深度的不变，观察电子秤的示数是否改变。 题型3探究浮力大小与哪些因素有关 [例题3] （2024秋•浙江期末）小金同学在探究浮力的大小与哪些因素有关时，提出了如下猜想： 猜想1：浮力大小与物体排开液体的体积有关。 猜想2：浮力大小与液体的密度有关。 猜想3：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。 为验证猜想，他利用弹簧测力计挂圆柱形物体进行实验，如图乙中的图线a为弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系图像。 （1）由图乙图线a可知，浮力与 有关，实验中，物体受到水产生的最大浮力为 N。 （2）为了验证浮力大小与液体的密度的关系，他将水换成酒精（ρ酒精＝0.8g/cm3）重复上述实验，请你在答题卡相应位置画出物体在酒精中弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入酒精中深度h的关系的大致图像。 （3）图丙的浮力秤是利用物体漂浮时F浮＝G原理工作的。当秤盘放上物体时，小筒浸在水中的深度为h，小筒重（包括秤盘）为G0、圆柱形小筒横截面积为S，水的密度为ρ，则所称物体的重力为 （用字母表示）。 【解答】解：（1）由图乙图线a可知，圆柱形物体排开水的体积越大，弹簧测力计的示数F越小，直到其浸没液体中为止，所以，浮力与物体排开液体的体积有关； 由图乙知，物体的重力为G＝4.8N，物体浸没在水中后，弹簧测力计的示数F＝0.8N，物体所受的浮力大小为：F浮＝G﹣F＝4.8N﹣0.8N＝4N； （2）根据F浮＝ρgV，在物体排开液体的体积一定时，液体的密度越小，受到的浮力越小，又根据称重法，弹簧测力计的示数F越大。水换成酒精（ρ酒精＝0.8g/cm3）重复上述实验，物体在酒精中弹簧测力计的示数F比在水中时要大，物体下表面浸入酒精中深度h的关系大致图像在原图线的上方，如下图： （3）当秤盘放上物体时，物体的重力为G物，小筒重（包括秤盘）为G0，总重力为：G总＝G物+G0， 根据，圆柱形小筒受到向上的浮力为：F＝pS＝ρghS，则G总＝F＝ρghS，解得，所称物体的重力为：G总＝ρghS﹣G0。 颖型4 阿基米德原理的应用 [例题4] （2024•宁波模拟）某兴趣小组为了验证阿基米德原理，设计并开展了如下的实验： 步骤一：取一个如图甲所示的塑料圆筒和金属圆柱体（塑料圆筒内径和金属圆柱体直径相同），按图乙进行操作，读出弹簧测力计的示数，记为F1。 步骤二：如图丙所示，向烧杯中逐渐加水，直到液面与金属圆柱体上表面相平，读出弹簧测力计的示数，记为F2。 步骤三：如图丁所示，用滴管向塑料圆筒中加满水，调节铁夹的高度，使烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平，读出弹簧测力计的示数，记为F3。 （1）如图丙所示，此时金属圆柱体受到的浮力大小为 （用F1、F2、F3列式表示）。 （2）若实验中的测量结果满足 的关系，则可以验证阿基米德原理。 （3）实验中小组发现圆柱体受到的浮力大于它排开水的重力。下列操作会引起该结果的有 （填字母）。 A.步骤一中弹簧测力计未调零就使用 B.步骤二中液面未达到圆柱体上表面 C.步骤三中塑料圆筒中的水没有加满 D.步骤三未调节好铁夹的高度就读数 【解答】解： （1）塑料圆筒和金属圆柱体挂在弹簧测力计上时，测力计的示数为F1，此时测量的是总重力，则G＝F1，第1次实验时金属圆柱体浸入水中后，测力计的示数F2，根据称重法测浮力可知，此时圆柱体受到的浮力F浮＝G﹣F2＝F1﹣F2； （2）图乙测出了物体的重力，图丙测量的是物体浸在水中时弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力，物体受到的浮力F浮＝G物﹣F＝F1﹣F2；物体排开液体的重力G排＝F3﹣F2；如果满足：F3＝F1可以证明阿基米德原理成立； （3）A、若弹簧测力计都没有校零，F3与F2大小为变化量，对结果没有影响，故A错误； B、步骤二中液面未达到圆柱体上表面，浮力更小，圆柱体受到的浮力等于它排开水的重力，故B错误； C、步骤三中塑料圆筒中的水没有加满，排开水的重力G排更小，圆柱体受到的浮力大于它排开水的重力，故C正确； D、若步骤三未调节好铁夹的高度就读数，因向塑料圆筒中加水后会使弹簧的长度增大（即弹簧伸长），则圆柱体会向下移动，圆柱体可能接触烧杯底部（杯底对圆柱体有向上的支持力），所以此时弹簧测力计的示数F3可能偏小，即测得排开水的重力偏小，可能会造成圆柱体受到的浮力大于它排开水的重力，故D正确。 故选：CD。 故答案为：（1）F1﹣F2；（2）F3＝F1；（3）CD。 题型5杠杆的平衡条件 [例题5] （2024•湖州模拟）小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验： 步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。 步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。 步骤三：如图甲所示，在米尺45厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。 （1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免 对测量结果的影响。 （2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果 （选填“偏大”或“偏小”）。 （3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为 牛。 （4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡（如图丙所示），弹簧测力计示数 5牛（选填“＞”“＜”或“＝”）。 【解答】解：（1）将细绳系在米尺的50cm刻度线处，使米尺刚好能在水平位置平衡，是为了便于读出力臂和消除米尺自身重力对测量结果的影响； （2）用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，弹簧测力计自身有一定的重力，只需较小的拉力作用在米尺的右侧就能使杠杆平衡，所以这样使用弹簧测力计会使测量结果偏小； （3）根据杠杆平衡条件得：G×（50cm﹣45cm）＝5N×（75cm﹣50cm），解得：G＝25N； （4）将弹簧测力计斜向下拉时，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂将变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位置平衡时，拉力变大，所以弹簧测力计示数＞5牛。 故答案为：（1）米尺自身重力；（2）偏小；（3）25；（4）＞。 题型6探究杠杆的平衡条件 [例题6] 学习了杠杆知识后，小宁和小科利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。他们所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量为10g）、细线、刻度尺等。 （1）他们将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；若想调节铅笔使其在水平位置平衡，则应将细线向 （选填“左”或“右”）移动。 （2）调节水平平衡后，他们用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示，所测数据记录在表中： 动力F1/N l1/m 阻力F2/N l2/m F1l1/N•m F2l2/N•m 0.2 0.02 0.1 0.04 0.004 0.004 记录并分析数据后，小宁得出结论：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”，小慈得出结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，到底谁的结论正确呢？为了进一步完善实验，得出普遍规律，接下来的做法应该是 （填字母代号）。 A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点 （3）在实验过程中，铅笔水平平衡后（如图乙），小宁不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），她立即将细笔握住，并将断笔芯放到左端细线处固定好（如图丁），则松手后的铅笔 ’（选填“左端下沉”或“右端下沉”）。 （4）为了得到多组数据，小明准备改变支点两侧橡皮的数量继续进行实验，断掉的铅笔芯怎么处理呢？为了方便，小明保持悬挂铅笔的细线位置不动，将铅笔芯放到悬挂铅笔细线的正下方固定好。你觉得这样做合理吗？ （选填“合理”或“不合理”）。 【解答】解：（1）由图可知，铅笔静止或匀速转动，铅笔静止后如图甲所示，此时杠杆处于平衡状态； 由图可知，铅笔静止后左端下沉，若想调节铅笔水平平衡，应将支点向左移动，即细线向左移动；调节铅笔水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响，同时可从杠杆上直接读取力臂的大小，还可以消除铅笔重力对实验的影响； （2）“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故B正确； （3）由丁图可知，把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定，对于杠杆来说，杠杆两侧的重力不变，但是杠杆左侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知， G左L左＜G右L右，杠杆不能在水平位置平衡，杠杆右端下沉； （4）为了得到多组数据，小明准备改变支点两侧橡皮的数量继续进行实验，断掉的铅笔芯怎么处理呢？为了方便，小明保持悬挂铅笔的细线位置不动，将铅笔芯放到悬挂铅笔细线的正下方固定好。这样做不合理，左侧铅笔的重力和力臂均变小，铅笔重力与力臂的乘积变小。 故答案为：（1）平衡；左；（2）B；（3）右端下沉；（4）不合理。 题型7杠杆的应用 [例题7] （2024秋•浙江月考）研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。 【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论： 根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得： m1g×OA＝m2g×OB………………① （m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………② ①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③ 由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV排…………④ 由③④可得： （1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是 。 【制作与应用】 小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。 （2）其错误操作可能是 。 【评价与改进】 制作“液体密度秤”评价量表 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小 指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低 （3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见 。 【解答】解： （1）由图可知，V排＝V大螺母；由式③和④可得，ρ液gV排×OA＝m2g×BC， 则，由于m2、V排、OA都是定值，故ρ液与BC成正比，液体密度秤刻度是均匀的； （2）由题知，进行测量验证时，液体密度的测量值大于真实值，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作； 如果大螺母没有完全浸没在液体中，会导致浮力偏小，大螺母对杠杆左边A点的拉力会偏大，根据杠杆平衡条件，右边小螺母应该向右移动，且杆秤上的刻度值是左大右小，这样会导致液体密度的测量值小于真实值，与题意不符； 如果大螺母与烧杯底部接触了，则烧杯底部对大螺母有向上的支持力，大螺母对杠杆左边A点的拉力会偏小，根据杠杆平衡条件，右边小螺母应该向左移动，且杆秤上的刻度值是左大右小，这样会导致液体密度的测量值大于真实值，符合题意，所以其错误操作可能是大螺母与烧杯底部接触了； （3）由可知，增大大螺母的体积或减小小螺母的质量可以提高精确度。 题型8探究影响物体动能大小的因素 [例题8] （2024•滨江区一模）小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表： 高度（米） 重力势能（焦） 速度（米/秒） 动能（焦） A点 2.0 19.6 1.4 1.0 B点 1.6 15.7 3.1 4.9 C点 1.4 13.7 3.7 6.9 D点 1.2 11.8 4.2 8.8 E点 0.8 ▲ 5.0 12.7 F点 0.4 3.9 5.8 16.7 G点 0.2 2.0 6.1 18.6 ①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度 正比例关系（选填“成”或“不成”）。 ②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整 。 ③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境 。 ④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是： （选填“t1”或“t2”）。 【解答】解：①由图Ek﹣v图像可知，物体的动能与其速度图线不是一条过原点的斜线，故物体的动能与其速度不成正比例关系； ②由表中数据可知，重力势能与动能之和不变为20.6J，故E点的重力势能为20.6J﹣12.7J＝7.9J； ③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，小球下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小； ④在凸形滑道运动的物体，在运动到最高点的过程中，要将动能转化为重力势能，运动速度小于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，重力势能再全部转化为动能，速度等于初速度； 在凹形滑道运动的物体，在运动到最低点的过程中，要将重力势能转化为动能，运动速度大于初速度；在下落过程中不计滑道的摩擦，机械能守恒，动能再全部转化为重力势能，速度等于初速度；因此在凸形滑道运动物体的平均速度小于在凹形润道运动物体的速度，由可知，通过A滑道用的时间t1大于通过B滑道用的时间t2。 故答案为：①不成；②7.9J；③跳伞运动员下落过程，需考虑空气阻力，下落过程一部分重力势能需克服阻力做功，动能和重力势能之和变小；④t1＞t2。 题型9验证机械能守恒实验探究 [例题9] （2023秋•诸暨市期中）在《验证机械能守恒定律》实验中，小科采用如图甲所示的装置。其做法是：重物从高处由静止开始落下，重物上连着的纸带通过打点计时器时打出一系列的点（每隔0.1秒再取另一个计数点A、B、C等），测出打点计时器在纸条上打出点的间距大小，如图乙所示，计算出重物重力势能和动能，并将重物的重力势能减少量和动能增加量进行比较。小科用质量为0.5kg和1kg的重物做了两组实验，获得表一和表二两组数据。请分析实验过程和表格数据回答下列问题： 表一：质量为0.5kg的重物 位置 A B C D E 动能增加量（焦） 0.09 0.27 0.45 0.63 0.81 重力势能减少量（焦） 0.15 0.45 0.75 1.05 1.35 表二：质量为1kg的重物 位置 A1 B1 C1 D1 E1 动能增加量（焦） 0.36 1.06 1.76 2.46 3.16 重力势能减少量（焦） 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6 （1）小科认为重物下落时动能增加，请从图乙中找出证据并说明理由 。 （2）分析表格数据，小科发现动能增加量小于重力势能减少量，其原因是 。 （3）为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律。现有1kg、2kg、3kg三个重物，选择哪个重物进行实验更合理？ 。 【解答】解：（1）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大，即重物下落时做加速运动，高度变小，质量不变，重力势能减小，减小的重力势能转化为重物的动能，所以重物的动能越来越大； （2）重物从高处由静止开始落下时会受到空气阻力的作用，克服阻力做功，重物的一部分重力势能转化为内能，所以动能增加量小于重力势能减少量； （3）根据表一和表二中的数据可知，物体的质量越大，动能增加量与重力势能减少量就越接近，所以为了使动能的增加量更接近于重力势能减少量，以便得出机械能守恒定律，应选用3kg的重物进行实验。 故答案为：（1）图乙中相同时间内重物下降的距离越来越大；重物下落时做加速运动；（2）重物克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能；（3）3kg。 [练习1] （2022秋•湖州期中）小明在做如图甲所示的“观察小球摆动时动能和势能的转化”的实验。 （1）图甲中，小球从A点由静止开始摆动到B点，小球在A点时和B点时所具有的机械能的关系是 （忽略空气阻力）。 （2）小科发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他猜想小球来回摆动一次所用的时间t可能与小球质量m、绳子长度L、小球移开的距离s等因素有关。为了验证猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量（如图乙所示），进行实验并得到了表中的数据。 序号 瓶子总质量m（g） 移开距离s（格） 悬线长度L（格） 来回时间t（s） 1 20 3 12 2.1 2 40 3 12 2.1 3 60 3 12 2.1 4 60 2 12 2.1 5 60 1 12 2.1 6 60 3 9 1.9 7 60 3 6 1.5 木板上画出方格的目的是 。 （3）通过分析表中的数据可以得出初步的结论： 。 【解答】解：（1）小球从A点由静止开始摆动到B点，忽略空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球在A点时和B点时所具有的机械能相同； （2）木板上画出方格，便于比较来回移开距离、悬线长度的变化； （3）根据表格中的数据可知，当质量不同时，来回时间可能相同，当s不同时，来回时间可能相同，所以与m、s无关，当悬线长度不同时，来回时间一定不同，所以与L有关。 故答案为：（1）相同；（2）便于比较来回移开距离、悬线长度的变化；（3）来回时间与质量、移开的距离无关，与悬线长度有关。 [练习2] （2023秋•浙江期中）学习了杠杆的相关知识后，某项目学习小组想设计制作一款能测量液体密度的杆秤。 【制作原理】按图制作好杆秤，在提纽O的右侧的细木条上标出密度值，用杆秤测量不同液体的密度。 【选择材料】 （1）若要用自制杆秤测量实验室中常见溶液的密度，现有等体积的铝块和铜块，应该选择哪种材料作为浸没在待测液体中的金属块，并说明理由？ 。 【标定刻度】 标定零刻度：金属块置于空气中，提起提纽，移动钩码，当秤杆水平平衡时用笔将此时钩码的悬挂点B标记为“0”刻度（单位：g/cm3）。 标定其他刻度：将金属块依次浸没在小组事先准备的密度为1g/cm3和2g/cm3的液体中（金属块不碰底），提起提纽，移动钩码，当秤杆水平平衡时用笔将钩码的悬挂点标记为相应刻度。 （2）根据上述已标定的刻度，仅利用直尺和笔，请你说明如何操作能进一步在杆秤上标出1.5g/cm3的刻度？ 。 【实际测量】利用自制的杆秤测量不同液体的密度。 【迭代改进】 （3）若要提高该杆秤的精确度，请提出一种改进方法？ 。 【解答】解：（1）从物理性质来看，铜的密度大于大多数液体的密度，能确保在测量时浸没在液体中，故实验中选择铜作为浸没在待测液体中的金属块。 （2）根据题意和杠杆平衡条件可知，杆秤上的密度值是均匀分布的，所以可以利用刻度尺测量出1g/cm3和2g/cm3之间的细木条的长度，用笔将其等分成2份，中点标识为1.5g/cm3。 （3）①把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，即增大OA，说明阻力臂增大，根据杠杆平衡原理可知，动力和阻力不变，动力臂也要随着增大，OB两点之间长度增大，杆秤的精确度会更精确。 ②可以减小钩码的质量，说明动力减小，根据杠杆平衡原理可知，动力臂也要随着增大，OB两点之间长度增大，杆秤的精确度会更精确。 故答案为：（1）从物理性质来看，铜的密度大于大多数液体的密度，能确保在测量时浸没在液体中，所以选铜。 （2）用刻度尺测量出1g/cm3和2g/cm3之间的细木条的长度，用笔将其等分成2份，中点标识为1.5g/cm3； （3）①把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，即增大OA，说明阻力臂增大，根据杠杆平衡原理可知，动力和阻力不变，动力臂也要随着增大，OB两点之间长度增大，杆秤的精确度会更精确。 ②可以减小钩码的质量，说明动力减小，根据杠杆平衡原理可知，动力臂也要随着增大，OB两点之间长度增大，杆秤的精确度会更精确。 [练习3] （2023•南湖区二模）如图甲，小嘉匀速拉升木块时，发现无论往哪个方向拉弹簧测力计，在不计摩擦和绳重时，F与G的大小都相等。小嘉对此很好奇，在老师的引导下展开了探究。 【问题】F与G的大小为什么总是相等？ 【探究】 （1）老师先给小嘉提供了图乙装置进行实验，并告知OB与OA的长度相等，根据杠杆的平衡条件可知此时F1 G（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 （2）接着，老师提供了模型丙（已知每根棒大小、长度相等，材质均匀，不计转动时的摩擦），引导小嘉在C点用弹簧测力计沿F2的方向拉模型匀速转动，记录测力计的示数；为了获得更多数据，小嘉接下来的操作是 。 [分析]小嘉根据数量关系 ，进一步推理，得出定滑轮在使用时相当于一个变形的等臂杠杆。 【解答】解：（1）杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂＝阻力×阻力臂， 如图，OB与OA的长度相等，即动力臂＝阻力臂，所以F1＝G； （2）滑轮轴固定的是定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向； 在C、D处控制力臂与OA相等，再次进行实验，测量力的大小。 老师提供了模型丙（已知每根棒大小、长度相等，材质均匀，不计转动时的摩擦），引导小嘉在C点用弹簧测力计沿的方向拉模型匀速转动，记录测力计的示数；为了获得更多数据，小嘉接下来的操作是用弹簧测力计在D处沿 F3 的方向拉绳子使模型匀速转动，记录测力计示数F3； 小嘉根据数量关系F3＝F2＝F1＝G，进一步推理，得出定滑轮在使用时相当于一个变形的等臂杠杆。 故答案为：（1）＝；（2）用弹簧测力计在D处沿 F3 的方向拉绳子使模型匀速转动，记录测力计示数； 再用同样的方法在E处拉绳子并记录测力计示数；（3）F3＝F2＝F1＝G。 [练习4] （2024秋•海曙区校级期中）某项目化学习小组开展了自制潜水艇项目，过程如下： 【产品设计】图甲为某小组自制的潜水艇，由生活舱和水舱构成，生活舱体积大于水舱体积。其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与200毫升的注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉。 【产品调试】 任务一：如图乙所示，潜水艇完成从水面A位置下潜到B位置并稳定停留。 任务二：能从水底上浮到B位置并稳定停留。 任务三：完成从水底打捞一个重物（重0.3牛，体积为10厘米3）到B位置并稳定停留。 （1）自制潜水器靠改变 来完成三个任务。 （2）小明关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中，当观察到 现象，则气密性良好。 （3）完成任务二的过程中，注射器活塞应往 移动。（选填“左”或“右”） （4）已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升。完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在哪个刻度？ 。（提示：结果用含a的代数式表示；注射器内气压始终等于外界大气压；g取10N/kg，水的密度为1克/厘米3） 【解答】解：（1）潜水艇在上浮时重力要小于浮力，所用水舱出水，潜水艇要下沉时重力要大于浮力，水舱要进水； （2）小明关闭进出水口，将自制的潜水器浸没在水中，入股漏气会有气泡产生，如果没有气泡产生，说明气密性好；即：当观察没有气泡产生现象，则气密性良好。 （3）完成任务二上浮过程，小潜水器受到的浮力要大于自身的重力，需要向外排水，对注射器活塞的操作是：向左推活塞，在B处稳定停下来时，要时浮力等于重力，此时要向水舱进水，故注射器的活塞向右，所以注射器的活塞先向左后向右移动。 （3）重物G＝0.3N，受到的浮力为：F浮＝ρ水v排g＝1.0×103kg/m3×10×10﹣6m3×10N/kg＝0.1N， 完成从水底打捞这个重物到B位置并稳定停留，在浮力不变的情况下，要减小自身的重力，即向外排出水的重力为：G水＝G﹣F浮＝0.3N﹣0.1N＝0.2N， 向外排出水的质量为：m水0.02kg＝20g， 根据密度公式得，向外排出水的体积为：V水20cm3＝20mL， 则注射器活塞需要向内推入V气＝V水＝20mL的气体， 已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升，完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在的刻度是：a﹣V水＝a﹣20mL。 故答案为：（1）水舱的进、出水；（2）没有气泡产生；（3）先向左后向右；（3）注射器活塞需要稳定在（a﹣20）mL刻度。 [练习5] （2024秋•慈溪市校级期中）某兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理（细线的质量和体积均忽略不计）。 （1）某同学发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样会使溢出水的重力 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 （2）溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示。甲、乙两图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，当它们满足关系式 时，可以验证阿基米德原理。 （3）继续实验，将物块浸没在装满酒精（ρ酒精＜ρ水）的溢水杯中，如图丙所示，发现F5 F3（填“大于”、“小于”或“等于”），说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。 （4）请计算实验所用物块的密度为 千克/米3。 【解答】解：（1）溢水杯中未装满水，这样实验会使测得的溢出水的重力小于物块实际排开水的重力，得到溢出水的重力偏小； （2）根据阿基米德原理，浸在液体中物体所受的浮力等于排开液体的重力，故当F1﹣F3＝F4﹣F2时，可以验证阿基米德原理； （3）根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排，已知ρ酒精＜ρ水，故F浮水＞F浮酒精，根据称重法F示＝G﹣F浮，F5＞F3； （4）物块质量m0.4kg，完全浸没水中时的浮力F浮＝ρ液gV排＝4N﹣3N＝1N，完全浸没V物＝V排1×10﹣4m3，故物块的密度ρ物4×103kg/m3。 故答案为：（1）偏小；（2）F1﹣F3＝F4﹣F2；（3）大于；（4）4×103。 [练习6] （2024春•温州期末）剧烈运动时，脚掌会在鞋内滑动，易造成损伤。为选择一款防滑性能良好的鞋垫，小明用不同的鞋垫织物面料进行实验，鞋垫织物面料编织紧密度如图甲所示。实验步骤如下： ①在水平木板上平铺固定鞋垫织物面料，并取一只鞋模，套上运动袜； ②按图乙连接装置，水平拉动木板，记录弹簧测力计的示数； ③多次测量，取平均值； ④换用不同的织物面料，重复上述实验，记录并整理数据如下表。 组别 织物面料 编织紧密度 弹簧测力计示数/N 1 锦纶 密 4.4 2 锦纶 疏 3.6 3 腈纶 密 3.5 4 腈纶 疏 3.2 （1）该实验要探究的科学问题为 。 （2）图乙中水平向右拉动木板的过程中，鞋模所受摩擦力的方向为 。 （3）图丙中，利用弹簧测力计拉动鞋模，也能测量摩擦力的大小。请对比图乙分析，你认为哪种方法更好，理由是 。 （4）市面上鞋垫面料有很多种，本实验只选取了其中两种。结合本实验结果，若要去超市选购一款防滑性能良好的鞋垫，你的建议是 。 【解答】解：（1）每次鞋子质量相同，更换不同的摩擦面材料，故该实验要探究的科学问题为滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系； （2）滑动摩擦力的方向与其相对运动的方向相反，水平向右拉动木板，鞋子相对木板水平向左运动，故鞋模所受摩擦力的方向为水平向右； （3）根据二力平衡，图丙需匀速直线拉动鞋模，滑动摩擦力才等于弹簧测力计示数，图乙鞋模相对地面静止，不需要匀速拉动木板，操作简便，故图乙方法更好； （4）分析表格数据可知锦纶的材质粗糙程度更大，滑动摩擦力大，故选购一款防滑性能良好的鞋垫，建议选锦纶。 故答案为：（1）滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系；（2）水平向右；（3）图乙方法更好，不需要匀速拉动木板，操作简便；（4）锦纶。 [练习7] （2024春•杭州期末）小乐用如图所示装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。将长方体木块（底面和侧面的面积不同）平放在平板小车上，弹簧拉力记录仪右端固定在竖直墙壁，开启电动机后，记录在4秒钟内拉力大小的变化，并得到如图乙所示的图像。 （1）木块受到的滑动摩擦力的大小和方向分别是 （填写选项字母）。 A.3.3牛、水平向左 B.3.3牛、水平向右 C.3.0牛、水平向左 D.3.0牛、水平向右 （2）上述实验中，若在3秒钟后，电动机的转速加快使小车运动更快，则3～4 秒内拉力记录仪的示数将 。（选填“变大”“变小”或“不变”） （3）若要探究滑动摩擦力的大小和物体接触面的面积大小的关系，在现有实验的基础上，应进行的操作是： 。 【解答】解：（1）木块处于静止状态，故受到平衡力的作用，绳子对木块的拉力水平面，大小为3N，根据二力平衡的条件，故木块受到的滑动摩擦力大小等于绳子的拉力，即大小为3N，方向水平向左，选C； （2）木块处于静止状态，受到平衡力的作用，即木块受到的渭动摩擦力大小等于绳子的拉力，若在3秒钟后，电动机的转速加快使小车运动更快，因接触面的粗糙程度不变，压力大小不变，故滑动摩擦力不变，即弹簧测力计的示数将不变； （3）探究滑动摩擦力的大小和物体接触面的面积大小的关系，要控制压力大小和接触面粗糙程度不变，只改变接触面的面积大小，故应进行的操作是， 翻转长方体木块，用不同的面与平板小车接触。 故答案为：（1）C；（2）不变；（3）翻转长方体木块，用不同的面与平板小车接触。 [练习8] （2024春•下城区校级期末）“摩擦力大小是与压力有关，还是与重力有关？”，某小组利用如图装置进行了探究。实验步骤和数据记录如表： 实验步骤 台式测力计示数F/N 金属盒重力G/N 弹簧测力计示数f/N ① 把金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出测力计示数 4.8 4.8 1.9 ② 将质量不计的氢气球系在金属盒上，重复步骤①的实验 3.2 4.8 1.2 ③ 往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数的为4.8N，重复步骤②的实验 4.8 6.4 1.9 （1）此实验是根据 原理测出摩擦力大小的。 （2）实验步骤②使用氢气球是为了改变 大小（填“压力”或“重力”）。 （3）根据实验步骤②、③的数据 （填“能”或“不能”）说明摩擦力大小与压力有关。 （4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下 不是其优点。 A．不需要匀速拉动 B．测力计示数稳定 C．实验更容易操作 D．实验原理更合理。 【解答】解： （1）在实验中拉动白纸运动时，金属盒始终处于静止状态，根据二力平衡条件，金属盒受到的摩擦力与拉力是一对平衡力，所以拉力与摩擦力的大小相等； （2）实验步骤②使用氢气球，由于氢气球向上拉金属盒，所以金属盒对白纸的压力变小，但其本身的重力不变； （3）实验步骤②、③的数据，物体的重力和压力都不相同，没有控制重力不变，所以不能说明摩擦力大小与压力有关； （4）由于摩擦力大小与物体运动速度无关，所以在实验中，若拉动白纸时，操作比较方便，可以不做匀速直线运动，而金属盒始终处于静止状态，拉力与摩擦力平衡，测力计示数会很稳定便于读数，但无论是抽动白纸还是拉动金属盒做匀速直线运动，都是根据二力平衡条件来测量摩擦力的。 故答案为：（1）二力平衡；（2）压力；（3）不能；（4）D。 [练习9] （2021•台州模拟）小明同学对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。 【实验器材】氢气充气机（氢气球可充气）、台式测力计、弹簧测力计、白纸、金属盒、细线若干。 【提出猜想】猜想一：接触面的粗糙程度相同时，重力越大，滑动摩擦力越大 猜想二：接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大 【实验装置】 【操作步骤】 步骤①：金属盒放在质量不计的白纸上（如图1），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。 步骤②：将质量不计的氢气球系在金属盒上（如图2），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。 步骤③：再往金属盒注入适量的沙子，用氢气充气机往氢气球中充气，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。 【实验数据】 实验次数 金属盒总重力G/N 台式测力计示数F1/N 弹簧测力计示数F2/N 1 4.8 4.8 1.8 2 4.8 3.2 1.2 3 6.4 4.8 1.8 （1）实验步骤②使用氢气球是为了改变 （选填“压力”或“重力”）。 （2）实验中 （选填“需要”或“不需要”）匀速拉动白纸。 （3）实验中是通过 来改变金属盒总重力的。 （4）整个实验证明猜想 正确。 【解答】解：（1）由表格中实验次数1、2可知，将氢气球系在金属盒上前后，金属盒的重力没有发生改变，只有台式测力计的示数发生改变，则说明只有金属盒对白纸的压力发生了改变，所以使用氢气球是为了改变压力。 （2）物体间滑动摩擦力的大小只与物体间压力和接触面的粗糙程度有关，与相对速度无关，所以不论是否匀速拉动白纸，都可以准确测出金属盒所受的摩擦力。 （3）本实验是通过往金属盒中注入沙子来改变金属盒的总重力的。 （4）由表格中实验次数1、2可知，两次实验中，金属盒的重力相同，但是对白纸的压力不同，两次实验中金属盒所受的滑动摩擦力大小不同；由表格中实验次数1、3可知，两次实验中，金属盒的重力不同，但是对白纸的压力相同，两次实验中金属盒所受的滑动摩擦力大小相同。总结可以，我们可以得出结论：在接触面粗糙程度相同的情况下，物体所受滑动摩擦力的大小与物体的重力无关，与物体间的压力有关，压力越大，滑动摩擦力越大。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$