摘要:
**基本信息**
聚焦力学核心实验,以问题链驱动科学探究,整合实验操作、数据处理与结论分析,构建“原理-操作-应用”三阶方法体系。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|浮力探究|4题|称重法测浮力、控制变量法分析影响因素|从阿基米德原理推导到排液体积/密度对浮力的影响|
|杠杆平衡|5题|杠杆平衡条件(F₁l₁=F₂l₂)应用、力臂测量技巧|从平衡调节到动态平衡分析,体现力与力臂的定量关系|
|压强实验|3题|转换法(U形管液面差)、控制变量法探究深度/密度影响|液体压强公式推导与实验验证的结合|
|摩擦力实验|3题|二力平衡法测摩擦力、控制变量法分析压力/粗糙程度|从静摩擦力到滑动摩擦力的影响因素探究|
内容正文:
(期末复习)实验探究题 专项练习二-2025-2026学年物理北师大版 八年级下册
一、实验探究题
1.小晨同学利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。
(1)部分实验操作步骤如图所示,遗漏的主要步骤是 ,若将遗漏的步骤标注为D,最合理的实验步骤顺序是 (用实验步骤对应的字母表示);
(2)小晨同学进行实验并把数据记录在下表中,从表中数据可知石块受到的浮力是 N,小晨同学根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是 ,接下来的实验操作应该是 。
实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3
2.在探究杠杆平衡条件的实验中。
(1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格。图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为 ,②为 ;
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
2.5
0.2
2.0
0.25
2
2.0
0.15
1.5
0.2
3
1.5
0.1
①
②
(3)分析上述实验数据,可得到杠杆平衡条件是 (用题中所给物理量符号表示);
(4)某小组对实验过程交流、讨论后,按图丙所示又进行了实验。当只将弹簧测力计从竖直方向转动到虚线位置,杠杆仍然在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“增大”“不变”或“减小”);
(5)在实验中,发现用如图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师不建议同学们采用这种方式,主要是因为 (选填字母)。
A.一个人无法独立操作 B.力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论 D.杠杆受力不平衡
3.如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)压强计上的U形管 (选填“属于”或“不属于”)连通器,通过U形管左右液面 反映液体内部压强大小。
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是 (选填“A”或“B”),调节好后U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较图乙和图丙,可以得到:液体的压强与 有关。
(4)比较 两图,可以得液体的压强与液体密度有关。
(5)已知图丙中U形管左侧水面的高为4cm,右侧水面的高为10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为 Pa,U形管底部受到的液体压强为 Pa(g=10N/kg)。
4.为了探究物体所受浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,小明先利用某圆柱体和水进行了如图A、B、C、D所示的实验。
(1)该实验最合理的顺序是 (填序号);
(2)若A、B、C、D四次弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3、F4,且F1、F2分别为8N和4.8N,则圆柱体的体积为 m3,则圆柱体的密度为 kg/m3
(3)小明将该圆柱体悬挂在弹簧测力计下,缓慢浸入另一种未知液体中,弹簧测力计示数F随圆柱体下表面浸入液体的深度h变化的关系图像如图,则圆柱体刚刚浸没时,未知液体对圆柱体下表面的压强为 Pa,未知液体的密度为 kg/m3
5.如图是"探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。实验中范老师用到了一个弹簧测力计、一块木块、一个砝码、一块长木板和一条毛巾。
(1)甲实验中,范老师把木块平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做 运动,此时弹簧测力计的示数为 N。
(2)乙实验中,弹簧测力计的示数为7.5N,分析甲、乙两次实验数据可以初步得出结论:在接触面粗糙程度一定时, ,滑动摩擦力越大。
(3)完成甲、乙两次实验后,在进行丙实验时,由于所用的弹簧测力计量程较小,为了用现有的器材继续顺利完成实验,可采取的措施是 ,测出滑动摩擦力后,再和 (选填“甲”或“乙”)实验进行比较。
(4)范老师指导创新小组设计了如图丁所示的装置(水平传送带的速度可以调节),当弹簧测力计的示数稳定时,其示数反映了滑动摩擦力的大小,
①启动传送带后,当弹簧测力计的示数稳定时,木块受到摩擦力方向水平向 。
②改变传送带的速度,发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度 (选填“有关”或“无关”)。
6.龙龙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探究。如图所示为探究过程及相关数据:
(1)分析图B、C、D,说明浮力大小跟物体 有关;
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体的密度有关;
(3)金属块浸没在水中与煤油中所受的浮力分别是 N和 N;
(4)物体在液体中所受浮力的大小不仅与 有关,还与 有关,而与 无关。
7.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码的重力均为0.5N。
(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(2)实验前把支点选在杠杆中心的目的是消除杠杆自身 对实验的影响;
(3)如图乙所示,若在A 位置挂3个钩码,现还有2个钩码,需挂在杠杆O点右侧第 格的位置,使杠杆仍在水平位置平衡。
8.小华在探究“影响浮力大小的因素”实验时,用弹簧测力计挂着同一金属块进行了如图(1)所示的实验操作(ρ水=1.0×103kg/m,ρ酒精=0.8×103kg/m,g=10N/kg)。
(1)分析实验C、D可知:浮力的大小跟物体浸没的深度 ;
(2)分析实验D、E可知:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力 ;
(3)利用图中的实验数据,还可求出金属块的密度为 kg/m3;
(4)如图(2)所示,小华把该金属块分别浸入到另外的甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,且金属块的下表面到容器底部的距离也相等,则甲液体对容器底部的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体对容器底部的压强;
(5)若图E中,已知容器中酒精的深度为0.1m,容器的底面积为0.008m2,酒精对容器底部的压强 和压力 。
9.某同学用弹簧测力计测量木块在木板上运动时受到的摩擦力,如图所示。
(1)此时木块受到的摩擦力为 ;
(2)该同学操作时应该注意的问题是: 。(写一条即可)
10.小丽做“探究杠杆的平衡条件”的实验。
(1)当杠杆如图甲所示时,小丽应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)移动, 使杠杆在水平位置平衡;
(2)调节杠杆水平平衡后,小丽在杠杆的 A 点挂上 2 个钩码(每个钩码重为 1N,杠杆上相邻刻线间的距离相等),如图乙所示。若要使杠杆再次在水平位置平衡,可以在 点挂上 1 个钩码;或者用弹簧测力计在 B 点沿着 的方向施加 1N 的力拉住杠杆。
11.周末,小慧在公园游玩时捡到一块漂亮的石头,外观与雨花石极其相似。为了鉴别这块石头是否为雨花石,她查阅了相关资料,得知雨花石的密度约为2.65g/cm3,随后选用天平、量筒、细线和水等器材,进行了如下实验。
(1)将天平放在水平桌面上,游码拨至标尺左端零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,他应将天平的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节,使横梁平衡;
(2)用调好的天平称石头的质量,天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,则石头的质量为 g;
(3)用量筒测量石头的体积(如图丙所示),则该石头的密度 kg/m3,可初步判断这块石头 (选填“是”或“不是”)雨花石。
12.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)实验中选择小卡片的目的是 (选填“考虑”或“不考虑”)小卡片的重力,在线的两端挂上钩码,并通过调整 来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片先转动,最后恢复到初始状态保持静止,此实验的目的是为了探究二力平衡的两个力是否需要作用在 ;
(3)在图甲所示情况下,小华将小卡片从中间剪开后,小卡片一分为二不能静止,说明两个力必须作用在 才能平衡;
(4)若图甲中的滑轮没有安装在同一高度;你认为小华的实验 (选填“能”或“不能”)进行;
(5)在探究同一问题时,小兰将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小兰的实验,其主要原因是 。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
13.杆秤是我国最古老的也是现今人们仍然在使用的称量工具,是根据杠杆原理制造出来的,在物理实践活动中,小明探究杠杆的平衡条件后制作了一把杆秤。
(1)将杠杆在中点处悬挂,杠杆在图甲所示的位置静止。为使杠杆水平平衡,小明应将杠杆的平衡螺母向 调节;
(2)如图乙所示,小明在杠杆A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂两个钩码(每个钩码重均为0.5N,杠杆每格刻度均匀且杠杆重不计),将弹簧测力计沿D方向竖直向下拉,为使杠杆保持水平平衡,弹簧测力计的示数为 N;然后沿C方向斜向下拉弹簧测力计,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数大小变化情况: ;
(3)实验结束后,小明制作了如图丙所示的杆秤,经测试发现其能测物体的最大质量太小。可以使该杆秤能测物体的最大质量变大的操作 (填一个合理答案即可)。
14.某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系:
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(填“水平”或“竖直”);
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧 时,弹簧原长记为,在弹簧下端挂一个10g钩码弹簧长度记为,再增加一个10g钩码,弹簧长度记为,依次类推,弹簧长度依次,记为至,用刻度尺测出的弹簧长度数据如表:
代表符号
数值
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是钩码的质量,横轴上的对应数值是弹簧长度与 的差值;
(4)物理学中为了描述弹簧的特性,引入了弹性系数(通常用k表示),它的定义是单位形变量时所产生弹力的大小,即等于弹簧伸长单位长度时的弹力。由日常生活经验可知,弹簧下挂的物体重力大小等于弹簧产生的弹力大小,由图可知弹簧的弹性系数为 。
15.在探究影响压力作用效果的因素的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码。
(1)在三次实验中,均观察海绵 ,来显示小桌对海绵的压力作用效果;
(2)比较 两图可以初步得出实验结论:压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越 (选填“明显”或“不明显”)。若想通过比较甲、丙两图也得出相同的实验结论,可采取的措施是 。下列事例中,没有直接应用该结论的是 (填序号)。
A.铁轨下面铺放枕木
B.有些课桌的边缘设计成圆弧形状
C.书包要用宽的背带
D.货车每一车轴的平均承载不得超过10t
16.利用身边的物品就可以完成一些探究实验。为研究“液体内部的压强特点”,小华将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜(质量不计)后扎紧,如图甲所示。
(1)将瓶压入水中,橡皮膜内凹,如乙图所示,将瓶继续向下压,橡皮膜内凹的程度变大,说明液体内部压强跟液体的 有关;
(2)将某种液体倒入瓶内,再将瓶缓慢压入水中,如丙图所示,当橡皮膜变平时,瓶内液面到橡皮膜的距离为,水面到橡皮膜的距离为,则瓶内液体的密度表达式: (用、和表示);
(3)完成实验后,小华在甲图中的瓶口处,紧密连接一根无色透明胶管,并灌注红墨水,然后将装置倒置,如丁图所示。使胶管内液面高于橡皮膜,将塑料瓶蒙橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部向 都有压强;丁图中的装置是否是一个连通器? 。
17.小明用天平和量筒测量某种饮料的密度。
(1)小明将天平放在水平台上,游码移到标尺左端 处时,发现指针如图甲所示,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使天平横梁水平平衡。
(2)如图乙,小明测得烧杯和饮料的总质量为 g;向量筒中倒入部分饮料,如图丙,量筒中饮料的体积为 ;用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为,则饮料的密度为 。
(3)图丁为小明制作的一个可以测量液体密度的“密度杠杆”,将轻质杠杆的中点固定在支点处,调节两端螺母使杠杆在水平位置平衡。
①在点用细线固定一个质量为、容积为的空容器,测出的长度为;
②将体积为的牛奶倒入容器中;
③用细线在点悬挂一质量为的钩码,并使杠杆在水平位置平衡,测出的长度为;
④则牛奶的密度为 (用已知物理量的字母表示);
⑤若适当增大钩码质量,该“密度杠杆”的量程将变 。
18.用木块、木板、毛巾、棉布、弹簧测力计、金属块等器材做“探究影响滑动摩擦力大小因素”
(1)如图所示,将木块置于水平木板上,应水平拉动木块,使它沿长木板做 直线运动,根据 可知,木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。
(2)实验中应选择木板、棉布、毛巾是为了改变接触面的 。
(3)在如图所示的情况下,做以下调整后再次水平拉动木块,其中会改变木块所受滑动摩擦力大小的有 (填序号),并画出木块对木板压力的示意图 。
①增大拉力
②加大拉动木块的速度
③把木块沿竖直方向截掉一部分
④在木块上加金属块
19.小明在参加社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时,还在扳手手柄上加了一个套筒,如图甲所示,于是小明设计了如图乙所示的装置来探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系:
(1)实验前,将杠杆置于支架上,并调节杠杆的 ,使杠杆在水平位置平衡;
(2)实验过程中将杠杆调成水平位置平衡的目的是 ;
(3)多次改变动力臂,用竖直向下的拉力作用在杠杆上使其在水平位置平衡,根据实验记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像,则杠杆左端所挂重物M的重力大小是 N(杠杆上每一小格长度为1cm);小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的矩形面积(如图丙中阴影部分)总相等,原因是 ;
(4)若将弹簧测力计沿图乙中虚线方向作用在杠杆上,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数将 (选填“大于”“小于”或“等于”)竖直向下拉时的示数;
(5)若使用图乙的杠杆目的是吊起重物M。则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是 (选填“天平”“筷子”或“钳子”);
(6)看图丁的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜质量 (选填“大于”“等于”或“小于”)小猴的。
20.农忙时节,小明根据学过的物理知识配制盐水,帮妈妈筛选农作物种子。要筛选出品质优良的种子,盐水的密度应该略小于饱满种子的密度。为了知道所配制出的盐水密度是否合适,小明通过如下的实验进行测量。
(1)调节天平平衡:把天平放在水平台上,将游码拨到标尺左端的零刻度线处,发现天平横梁左高右低,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(2)用调节好的天平测得空烧杯的质量;
(3)如图甲所示,把适量的盐水倒入量筒中,测得盐水体积V;
(4)如图乙所示,把量筒中的盐水倒入烧杯中,测得烧杯和盐水的总质量。请把下面记录测量数据的表格填写完整;
空烧杯质量/g
盐水体积V/mL
烧杯和盐水总质量/g
盐水密度/(g/cm3)
29
40
①
②
(5)按照以上方法,小明测出的盐水密度值可能 (选填“大于”或“小于”)盐水密度真实值。
21.在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某同学将一个挂在弹簧测力计下的物体浸入水中进行了如图所示的实验。(,)
(1)为减少实验误差,他实验的正确顺序应为 ;(填字母)
(2)根据图中信息可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 N;经计算可知,图丁中弹簧测力计的示数应为 N,物体的密度为 ;
(3)更换不同的物体和液体做实验,达到多次测量 (填“寻找普遍规律”或“求平均值减小误差”)的目的。大量的实验结果表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小 它排开液体所受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。
22.学习了密度知识后,小明想知道妈妈配制的用于腌鸡蛋所用盐水的密度。利用天平、量筒进行测量。操作如下:
(1)把天平放在水平台上,游码移至 处,指针位置如图甲所示,此时应向 (填“左”或“右”)调节平衡螺母。
(2)在烧杯中倒入适量的盐水,用调节好的天平测出烧杯和盐水的总质量为234.4g;
(3)将烧杯中的部分盐水倒入量筒,液面位置如图丙所示,读出盐水的体积 mL;
(4)再用天平测出烧杯和剩余盐水的质量,砝码和游码示数如图乙所示,则烧杯和剩余盐水的质量为m= g;
(5)盐水的密度为ρ盐水= kg/m3。
(6)小明还想利用所测盐水的密度(用ρ盐水表示),来测量苹果密度,于是进行了如下操作(如图丙所示):
①在烧杯中加入适量的盐水,用刻度尺测出液面高度为h1;
②再将苹果轻轻放入烧杯中漂浮,用刻度尺测出此时液面的高度h2;
③用细长针使苹果 在盐水中,用刻度尺测出液面的高度h3;
④苹果密度表达式:ρ苹果= 。
23.“瓢泼大雨”以很大的速度落到地面,“毛毛细雨”则缓慢地飘落到地面。这是怎么回事呢?原来从高空下落的物体,开始时的速度会越来越大,空气阻力增大到与物体的重力相等时,这时物体将以这一速度做匀速直线运动,所以轻重和大小不同的雨滴收尾速度不同。受此启发,小白同学认为可以通过测量不同的小球的收尾速度等,得出空气阻力跟球半径和速度的关系,部分实验数据如表所示。()
小球编号
1
2
3
4
5
小球质量m(g)
2
5
45
40
小球半径r(cm)
0.5
0.5
1.5
2
3
小球的受尾速度v(m/s)
16
40
40
20
(1)从图中可以看出该小球在BC段做 运动,理由是 ;
(2)实验中,测量出小球受到最大空气阻力大小的原理是 ;编号为1的小球在BC段所受空气阻力为 N;
(3)通过比较 号(写数字序号即可)两个小球可以初步得出结论:半径相同时,小球受到的最大空气阻力与速度成正比;
(4)通过比较2、3号两个小球可以初步得出结论是:速度相同时,小球受到的最大空气阻力与 成正比;
(5)如果上述规律具有普遍性,为了与4号小球作对比,再次探究最大空气阻力与小球半径的关系,5号小球的质量应为g。
24.小明在探究杠杆的平衡条件的实验中,以杠杆中点为支点。
(1)在调节杠杆平衡时,小明发现杠杆右端低左端高,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)如图甲所示,杠杆在水平位置平衡,记录数据。根据这一次实验数据,小明立即分析得出杠杆的平衡条件,小明这种做法的不足是: 。
(3)如图乙所示,小明设计了两种实验方案:
方案一:弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F1;
方案二:弹簧测力计倾斜拉,其读数为F2。
方案 (选填“一”或“二”)更方便,理由是: 。
(4)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图丙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因可能是: 。
【拓展】
(5)某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。实验步骤如下:
步骤一:将刻度尺平放在支座上,左右移动刻度尺,找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置,记下这个位置,它就是刻度尺的重心;
步骤二:如图所示,将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置,向 (选填“左”或“右”)移动刻度尺,直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡。物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2;
步骤三:根据杠杆的平衡条件,可以计算出刻度尺的质量m= (用题目中所给物理量表示)。
25.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,用A物体做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据A与E两图所测的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N.
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度 .
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为 kg/m3.
26. 小毛在测量物质密度的实验中操作如下:
(1)测量固体的密度:
①将石块放在天平的左盘,从大到小向右盘.依次加减砝码,当加入最小砝码后,指针指向分度盘的左侧, 接下来的操作是 ,直至天平平衡,
②天平平衡后,右盘砝码及游码在标尺上的位置如图甲;
③将石块放入量筒,水面的位置如图乙,取出石块后,量筒内水的体积为 40mL,则石块的密度为 kg/m3;
(2)小毛为测量未知液体的密度,设计了如下方案,请利用给定实验器材完成相应的实验步骤。器材有天平(已调平、无砝码)、刻度尺、胶头滴管、两个分别装有水和未知液体的相同平底柱状杯;
①测出杯中未知液体的深度为 h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉,如图丁所示:
②接下来他 ;
③未知液体密度的表达式: (用所测物理量h1、h2和水的密度水表示)。
27.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△x,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm,橡皮筋B的伸长量为 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 制成的测力计量程大,用橡皮筋 制成的测力测量的精确程度高(均选填“A”或“B”)。
(3)将本实验中相同的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤,能够测量力的最大值为 N。
答案解析部分
1.【答案】(1)测量空桶的重力;DBAC
(2)0.2;通过一组数据得出的结论会具有偶然性;换用不同体积的石块进行多次实验
【解析】【解答】(1)、根据实验称重法,实验中遗漏的主要步骤是测量空桶的重力,最合理的实验步骤顺序是DBAC;
(2)、根据阿基米德原理,从表中数据可知石块受到的浮力是F浮=G排=0.5N-0.3N=0.2N,小晨同学根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是通过一组数据得出的结论会具有偶然性,接下来的实验操作应该是换用不同大小的石块进行多次实验。
【分析】根据阿基米德原理可以看出物体所受的浮力等于物体排开液体的重力F浮=G排,且完成一个实验探究,需要重复实验,避免实验的偶然性,一般情况下重复三到五次。
2.【答案】左;1.0;0.15;;增大;C
3.【答案】不属于;高度差;B;深度;丙丁;600;1000
4.【答案】D、A、B、C;;;500;
5.【答案】(1)匀速直线;4.2
(2)压力越大
(3)拿掉砝码;甲
(4)左;无关
【解析】【解答】(1) 在实验中,要用弹簧测力计在水平方向上匀速直线拉动木块,此时木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力, 根据力平衡条件可知,拉力和摩擦力大小相等。此时弹簧测力计的示数为4.2N。
(2) 根据控制变量法可知,甲、乙接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,可以初步得出结论,接触面的粗糙程度相同,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3) 丙是为了探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需使压力大小相同,由于摩擦力较大,可使丙的压力与甲相同进行探究,即拿掉砝码,测出滑动摩擦力。拿掉砝码后与甲的压力相等,所以再与甲实验进行比较。
(4) 启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止状态,此时弹簧测力计(绳子)对木块的拉力(水面向后)与木块所受滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向左。实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小,发现弹簧测力计的示数没有改变,则滑动摩擦力大小没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度无关。
【分析】此题考查的是我们对于实验的分析能力,这是初中学生必备的一种能力;影响滑动摩擦力大小因素的实验是初中物理中的一个重点实验,需要掌握。滑动摩擦力实验的改进,学生不容易理解,理解的关键在于滑动摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关,跟运动速度,跟匀速还是变速无关。
6.【答案】排开液体的体积;D、E;3;2.4;液体的密度;物体排开液体的体积;浸在液体中的深度
7.【答案】右;重力;3
8.【答案】无关;越大;4×103;大于;800Pa;6.4N
9.【答案】1.2N;应沿水平方向匀速拉动木块
10.【答案】左;D;竖直向上
11.【答案】左;62;3.1×103;不是
12.【答案】不考虑;钩码个数;同一直线上;同一物体上;可以;A
13.【答案】(1)右
(2)0.75;变大
(3)将b点向左移等
【解析】【解答】(1)在没有挂钩码时,杠杆在图甲所示位置静止,此时杠杆左端低,右端高,说明杠杆左端重,为使得杠杆在水平位置平衡应将平衡螺母向右调节,这样做的目的是便于直接在杠杆上读出力臂;
(2)设杠杆的分度值为L,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,
2×0.5N×3L=F×4L,
解得:F=0.75N,即弹簧测力计的示数为0.75N;
当弹簧测力计沿C斜向下拉的过程中,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,此过程中阻力、阻力臂不变,当拉力由竖直变成倾斜时,拉力F的力臂变小,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,拉力F会变大;
(3)如图丙所示的杆秤,支点为b,假设动力臂为lab,阻力臂为lbc,不计杆杆自身的重力,根据杠杆的平衡条件可知:
G物×lab=G秤砣×lbc
即:
m物g×lab=m秤砣g×lbc
所以该杆秤能测物体的质量为:
所以在秤砣和杆秤长短不变时,能使杆秤所测最大质量变大的是将b点向左移。
故答案为:(1)右;(2)0.75;变大;(3)将b点向左移等。
【分析】(1)调节杠杆平衡时,往平衡螺母向上翘的一端移动(左偏右调,右偏左调);
(2)根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2计算弹簧测力计的拉力的大小,分析倾斜后力臂的变化,判断拉力的变化;
(3)根据杠杆的平衡条件可知,G物×lab=G秤砣×lbc,据此得出物体质量大小的表达式,从而得出在秤砣和杆秤长短不变时,能使杆秤所测最大质量变大的操作。
14.【答案】竖直;静止;弹簧原长L0;5
15.【答案】(1)凹陷程度
(2)乙丙;不明显;取下丙小桌上的砝码;D
【解析】【解答】(1)海绵受力时会发生形变,三次实验中,通过观察海绵凹陷程度来表示压力的作用效果,此实验方法为转换法。
(2)要得到“压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越不明显”的结论,应控制压力相同,受力面积不同,故图中乙、丙两组实验符合要求;
取下丙图中的砝码,通过比较甲、丙两图,可得结论:压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越不明显。
A.铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.有些课桌的边缘设计成圆弧形状,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.书包要用宽的背带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.货车每一车轴的平均承载不得超过10t,是受力面积一定时,通过减小压力来减小压强,故D符合题意。
故选:D。
故答案为:(1)凹陷程度;(2)乙丙;不明显;取下小桌上的砝码;D。
【分析】(1)根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,用到的科学实验方法是转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究与其中一个因素的关系时,应采用控制变量法,据此分析回答。
(1)海绵受力时会发生形变,三次实验中,通过观察海绵凹陷程度来显示压力的作用效果,这种实验方法叫转换法。
(2)[1][2]要得到“压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越不明显的结论”,应控制压力相同,受力面积不同,故图中乙、丙两组实验符合要求。
[3]取下丙图中的砝码,通过比较甲、丙两图也得出压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越不明显的实验结论。
[4]A.铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,故A不符合题意;
B.有些课桌的边缘设计成圆弧形状,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,故B不符合题意;
C.书包要用宽的背带,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,故C不符合题意;
D.货车每一车轴的平均承载不得超过10t,是受力面积一定时,减小压力,减小压强,故D符合题意。
故选D。
16.【答案】深度;;各个方向;否
17.【答案】(1)零刻度线;左
(2)71.2;30;1.04×103
(3);大
【解析】【解答】(1)测量质量时,天平放水平,游码移到标尺左端零刻度线处时,指针右偏,将平衡螺母向左调节,使横梁水平平衡。
(2)图乙中,天平标尺分度值为0.2g,根据砝码和游码位置,测量烧杯和饮料的总质量:
m总=50g+20g+1.2g=71.2g;
图丙中,量筒的分度值为1mL,饮料的体积为30mL=30cm3。
烧杯和剩余饮料的总质量m1=40g,倒入量筒中饮料的质量:m=m总-m1=71.2g-40g=31.2g
饮料的密度:;
(3)图丁中,杠杆水平平衡时,根据杠杆平衡条件得:(m0g+m牛奶g)L1=mgL2 ;
倒入容器中牛奶质量,代入得(m0g+ρVg)L1=mgL2,计算牛奶的密度;
适当增大钩码的质量,杠杆一侧的力增大,在力臂相同时,另一侧的力也增大,即“密度天平”的量程变大。
【分析】(1)使用天平前,游码先归零;平衡螺母右偏左调;
(2)根据砝码和游码位置,测量质量;根据量筒液面位置,测量体积;利用,计算密度;
(3)结合杠杆的平衡条件,结合力和力臂的大小,根据,计算密度。
(1)[1][2]小明将天平放在水平台上,游码移到标尺左端零刻度线处时,发现指针右偏如图甲所示,他应将平衡螺母向左调节,使天平横梁水平平衡。
(2)[1]由图乙可知,天平标尺的1g∼2g之间有5个小格,其分度值为0.2g,游码左侧指在1g过1格处,示数为1.2g,小明测得烧杯和和饮料的总质量m总=50g+20g+1.2g=71.2g
[2]由图丙可知,量筒标尺的10mL∼20mL之间有10个小格,其分度值为1mL,饮料的体积为30mL,即30cm3。
[3]烧杯和剩余饮料的总质量m1=40g,量筒中饮料的质量m=m总-m1=71.2g-40g=31.2g
饮料的密度
(3)[1]杠杆水平平衡时,据杠杆平衡条件得(m0g+m牛奶g)L1=mgL2
倒入容器中牛奶质量,带入上式得(m0g+ρVg)L1=mgL2
牛奶的密度
[2]当钩码的质量适当增大时,说明杠杆一侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,另一侧的力也会增大,即该“密度天平”的量程将变大。
18.【答案】匀速;二力平衡条件;接触面粗糙程度;③④;
19.【答案】平衡螺母;便于测量力臂;1.5;阻力与阻力臂的乘积保持不变;大于;筷子;小于
【解析】【解答】(1)实验前,调节杠杆两端的平衡螺母,让杠杆水平平衡。
(2)实验测量时,总保持杠杆在水平位置平衡,便于直接测量力臂,同时消除杠杆自重对实验的影响。
(3)第3空,阻力和阻力臂一定,改变动力臂,多次测量,根据记录的数据画出如图丁所示的动力随动力臂变化的图像,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2,可知
可得,重物M的重力大小是
;
第4空,阻力是物重G、阻力臂不变,所以 动力 × 动力臂 是定值;图像里矩形面积 = 动力 × 动力臂,所以面积总相等。
(4)测力计斜着拉,动力臂变短;阻力、阻力臂不变,根据杠杆平衡条件,动力就要变大,示数变大。此时弹簧测力计示数将大于竖直向下拉时的示数。
(5)图乙杠杆:动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
天平:等臂杠杆;
筷子:费力杠杆;
钳子:省力杠杆;
所以,生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是筷子。
(6)萝卜平衡,粗短一端力臂短、重力大;小猴拿粗端(力臂小、重力大),小兔拿细长远端(力臂大、重力小),所以小兔萝卜质量小于小猴。
故答案为:(1)平衡螺母;(2)便于测量力臂;(3)1.5;阻力与阻力臂的乘积保持不变;(4)大于;(5)筷子;(6)小于。
【分析】(1)(2)杠杆使用前应调节在水平位置平衡,需要将螺母向上翘的一端移动,杠杆在水平位置平衡便于测量力臂的大小;
(3)根据杠杆平衡条件分析;阻力和阻力臂的乘积不变时,从图象中选择动力和动力臂的对应值,得出动力跟动力臂的乘积也不变,据此分析;
(4)拉力的方向由竖直向下逐渐向右倾斜时,判断出动力臂的变化,根据杠杆平衡原理即可判断动力大小;
(5)判断杠杆的类型可结合生活经验和动力臂与阻力臂的大小关系来判断;
(6)由图可知,萝卜被支起,处于平衡状态,只要能确定两边力臂的大小关系即可求得两边的质量的大小关系。
20.【答案】左;73;1.1;小于
【解析】【解答】测量盐水的密度时,
(1)实验前,天平先放在水平台上,将游码移到零刻度线处,当横梁左高右低,右端质量偏大,应将平衡螺母向左调节,直到天平平衡;
(4)图乙中,根据砝码和游码位置,测量烧杯和盐水的总质量为:m2=50g+20g+3g=73g,
计算盐水的质量为:m=m2-m1=73g-29g=44g,根据盐水的体积为:V=40mL=40cm3
计算盐水密度为:;
(5)实验时,先用量筒测量盐水的体积,再把量筒内的盐水倒入烧杯中测量质量,由于量筒壁会残留盐水,测出的盐水的质量偏小,根据,计算的盐水密度值小于盐水密度真实值。
【分析】(1)调节天平平衡时,平衡螺母右偏左调;
(4)根据砝码和游码位置测量质量,结合体积,根据,计算密度;
(5)将量筒中液体倒入烧杯测量质量时,由于量筒有剩余,测量的质量偏小,计算的密度偏小。
21.【答案】(1)丁甲乙丙
(2)2;1;
(3)寻找普遍规律;等于
22.【答案】零刻线;左;60;161.8;1.21×103;浸没;
23.【答案】匀速直线,相等的时间内通过的路程相等,二力平衡,0.02,1、2,小球半径的平方,90
24.【答案】左;仅凭一次实验的数据得出的结论具有偶然性;一;便于直接读出力臂;杠杆自身重力影响了杠杆平衡条件的探究;右;
25.【答案】(1)液体密度;2.4
(2)增大;无关
(3)1.2×103
【解析】【解答】解:(1)分析图C与E,排开液体的体积相同,液体的密度不同,可得出浮力的大小与排开液体密度有关;
由图A知:G=8N,由图E知,F=5.6N,所以F浮=G﹣F=8N﹣5.6N=2.4N;
(2)探究物体浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时,应控制液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素相同,实验B、C中物体在液体中浸没的深度改变的同时,其排开液体体积是变化的,实验证明:浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大;
当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关.
(3)由AD知,浸没在水中时的浮力F浮水=8N﹣6N﹣2N;
∴F浮=ρ水gV排得:
由F浮=ρ盐水gV排得:
故答案为:(1)液体密度; 2.4;
(2)增大;无关;
(3)1.2×103.
【分析】(1)影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,要探究浮力和其中一个因素的关系,就要采用控制变量法控制另外一个因素一定;由此进行解答;由“称重法”可以测出物体在水中受浮力的大小.
(2)比较B和C;C与E实验,找出相同因素和不同因素,结合控制变量法的思想得出实验结论.
(3)根据F浮=G﹣F计算出在水中和盐水中受到的浮力,根据V排=计算出物体的体积,根据ρ液=计算出盐水的密度;或根据在水中和在盐水中排开液体的体积相等列出关系式求出盐水的密度.
26.【答案】(1)调节游码;
(2)略;
【解析】【解答】(1) 将石块放在天平的左盘,从大到小向右盘依次加减砝码,当加入最小砝码后,指针指向分度盘的左侧, 接下来的操作是 :向右移动游码( 调节游码 ), 直至天平平衡 ;
图甲中砝码20g+5g=25g,游码标尺分度值0.2g,读数2.2g,所以石块的质量 m=27.2g,图乙中量筒的分度值2mL,读数50mL, 取出石块后,量筒内水的体积为 40mL ,
因此石块的体积V=50mL-40mL=10mL=10cm3,
石块的密度为:ρ==2.72g/cm3=2.72×103kg/m3;
(2) 测出杯中未知液体的深度为 h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉,如图丁所示 , 接下来操作是:用胶头滴管从右杯取出适量的水,直至天平平衡,测出杯中水的深度为h2;
设杯底面积为S,左盘杯中未知液体的体积为Sh1,质量m1=ρSh1;右盘杯中水的体积为Sh2,质量
m2=ρ水Sh2,由于天平平衡m1=m2 ,则ρSh1=ρ水Sh2,得未知液体密度的表达式 :。
【分析】(1) 利用天平测量物体质量时,通过增减砝码或移动游码使天平平衡 ;
利用天平测量物体质量时,物体质量等于砝码的质量和游码对应的刻度值之和;由图乙得出石块和水的总体积,石块的体积等于石块和水的总体积减去水的体积;根据密度公式计算得出石块的密度 ;
(2) 测出杯中未知液体的深度为h1,将装有未知液体的杯放在天平左盘,水杯放在右盘,天平右端下沉;用胶头滴管从右杯中取出适量的水,直至天平平衡,测出杯中水的深度为h2;设杯的底面积为S,由 m=ρV求出左盘杯中未知液体的质量和右盘杯中水的质量,由于天平平衡,所以m1=m2,得出关系式即可解得未知液体密度的表达式。
27.【答案】(1)16;8
(2)B;A
(3)22.5
【解析】【解答】解:(1)由图乙可知,A橡皮筋在受到的接力不大于10N的情况下,B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下,橡皮筋伸长量△x与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线,说明橡皮筋的伸长△x与受到接力F成正比例函数的关系,FA=kA△xA,FB=kB△xB,由图知,当FA=5N,△XA=10cm,;FB=10N,△XB=10cm,将上面的数据分别代入FA=kA△xA、FB=kB△xB,得:kA=0.5N/cm、kB=1N/cm,因此FA=0.5△xA,FB=△xB,所以,当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为△xA= cm=16cm,橡皮筋B的伸长量为△xB= cm=8cm;(2)测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长与受到的接力成正比的原理制成的,由图乙知,A的量程为0﹣10N,B的量程为0﹣15N,则用橡皮筋 B制成的测力计量程大;由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力测量的精确程度高;(3)因A最大受到10N的拉力,在弹性范围内最多伸长20cm,B在弹性范围内,受到的最大拉力为15N,最多伸长15cm,将本实验中两根相同的橡皮筋并联起来代替弹簧测力计使用时,A只能伸长15cm,根据在测量范围内受到拉力与伸长成正比,A最多受到的拉力 FA大= ×10N=7.5N,根据合力的知识,故将本实验中相同的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤能够测量力的最大值应为7.5N+15N=22.5N。
故答案为:(1)①16;②8;(2)①B;②A;(3)22.5。
【分析】(1)根据图乙分别找出在一定范围内A、B橡皮筋伸长与受到的拉力的函数关系式,根据函数关系式作答.
(2)根据弹簧则力计的测力原理确定测力范围;根据受同样的力(在测量范围内)伸长量大的,测量精确高.
(3)根据两橡皮筋在弹性范围内受到的最大拉力与伸长量的关系确定并联后伸长的最大量,根据橡皮筋的伸长与受到的接力成正比的原理求出作用在A橡皮筋上的最大拉力,根据合力的知识求出能够测量力的最大值.
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