資源簡介

（一）探究二力平衡的條件
提出問題:二力平衡時，這兩個力有什么特點？二力平衡的條件是什么？
設計并進行實驗:
(1)取一塊塑料板在相對的兩邊中點附近各開一個小孔，用細線系住。細線的另一端跨過桌邊的滑輪各懸掛一個50克的鉤碼。此時塑料板受到的兩個拉力的大小有什么關系？方向有什么關系？塑料板能否靜止？
發現:此時兩個拉力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，塑料板靜止。
(2)把塑料板扭轉一下，使塑料板兩側細線相互平行。此時塑料板還能平衡嗎？
發現:此時兩個拉力大小相等，方向相反，但不作用在同一條直線上，塑料板不能平衡。
(3)在其中一個鉤碼下端再掛一個 50克的鉤碼，塑料板還能平衡嗎？發現:此時兩個拉力大小不相等，方向相反，作用在同一條直線上，塑料板不能平衡。
分析論證:當塑料板受到的兩個力大小相等、方向相反、作用在同條直線上時，塑料板就處于平衡狀態；而當不滿足其中任何一個條件時，塑料板都不會平衡。
實驗結論:通過實驗分析我們可以發現，要使物體在兩個力的作用下保持靜止狀態必須滿足下列四個條件:兩個力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上
用更精密的實驗可以得到:如果物體做勻速直線運動，所受的兩個力也應滿足以上這些條件。
（二）影響摩擦力大小的因素
提出問題:滑動摩擦力的大小與哪些因素有關
猜想與假設:根據生活經驗作出合理的猜想，不同的同學可能猜想不同，可能與接觸面的粗糙程度有關，可能與接觸面之間的壓力有關，可能與接觸面積的大小有關，可能與運動的快慢有關等。
制訂計劃:影響滑動摩擦力大小的因素很多，因此在探究過程中要設法控制變量，進而確定出滑動摩擦力與某一個因素的關系。例如:在探究壓力對滑動摩擦力的影響時，要保持接觸面的粗糙程度等因素不變；而在探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的影響時，則應控制壓力等因素不變。
甲：把木塊放在木板上，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊
乙：把木塊放在木板上，再在木塊上放一個砝碼，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊
丙：在木板上鋪上棉布，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊
收集證據:按照甲、乙、丙三種情況進行實驗，并將實驗的條件和彈簧測力計的示數記錄在下表中。
實驗 實驗條件 摩擦力(牛)
壓力大小 接觸面粗糙程度
甲 木塊的重 較光滑 4.0
乙 木塊和砝碼的總重 較光滑 5.0
丙 木塊的重 較粗糙 4.5
分析與論證:比較甲、乙的實驗可知，兩種情況下接觸面的粗糙程度相同，但壓力的大小不同，因而可以探究壓力對滑動摩擦力的影響；比較甲、丙的實驗可知，兩種情況下壓力的大小相同，但接觸面的粗糙程度不同，因而可以探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的影響。
歸納總結:滑動摩擦力的大小既跟壓力的大小有關，又跟接觸面的粗糙程度有關。接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。
（三）探究牛頓第一定律
(1)設計實驗:取一輛小車，讓它三次都從同一斜面上的同一高度由靜止滑下。每次水平面的表面不同，第一次在水平面上鋪上毛巾，第二次換成棉布，第三次換成木板。比較小車每次在水平面上滑行的距離有什么不同。
(2)實驗器材:小車、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺。
(3)實驗過程:①讓小車從斜面上適當的位置由靜止開始滑下，水平面鋪上毛巾，觀察小車在阻力較大的毛巾表面上滑行的距離;②讓小車從斜面上同一位置由靜止開始滑下，水平面鋪上棉布，觀察小車在阻力較小的棉布表面上滑行的距離;③讓小車從斜面上同一位置由靜止開始滑下，水平面鋪上木板，觀察小車在更光滑些的木板表面上滑行的距離。
(4)實驗結果:
水平面的材料 小車受到的阻力(大，較大，小) 小車運動的距離(大，較大，小)
毛巾 大 小
棉布 較大 較大
木板 小 大
(5)探究結論:實驗結果表明，水平面越光滑，小車運動時受到的阻力越小，通過的距離越遠，速度減小得越慢。
(6)理論推導:假如小車在運動中沒有受到任何力，它將保持原來的速度沿直線永遠運動下去。
（四）實驗探究:影響壓力作用效果的因素
(1)設計并進行實驗
①按照圖甲所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。
②在小桌上放上砝碼，按照圖乙所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。
③在小桌上放上砝碼，按照圖丙所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。
(2)分析與論證
①比較甲圖和乙圖:海綿的受力面積相同，乙圖中小桌對海綿的壓力大，乙圖中的海綿被壓下得深，即乙圖壓力的作用效果比甲圖的明顯，故可得出:受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。
②比較乙圖和丙圖:海綿受到的壓力相同，乙圖海綿的受力面積小，乙圖中海綿被壓下得深，即乙圖壓力的作用效果比丙圖的明顯，故可得出:壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。
(3)結論:影響壓力作用效果的因素有壓力的大小和受力面積的大小。當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。
（五）研究水內部壓強的特點
(1)猜想:①水的內部可能向各個方向都存在壓強，這些壓強可能相等。
②水的內部壓強大小可能與水的深度有關。
(2)實驗器材:壓強計、盛水的杯子、刻度尺。
(3)設計實驗方案
實驗方法:控制變量法和轉換法。
具體步驟:控制深度不變,轉動金屬盒的方向(朝上、朝下、朝側面)，探究同一深度不同方向上水的壓強大小是否相等；控制金屬盒的方向不變(同為朝上或朝下)，改變金屬盒在水中的深度，探究水的深度對水的壓強的影響。通過壓強計中U形管左右兩管液面高度差的大小來比較液體壓強的大小。將抽象的東西變成了直觀且形象的東西，使問題簡化，這是運用了轉換法。
結論:水的內部向各個方向都存在壓強，在同一-深度，水對各個方向的壓強都相等；水的深度對水的內部的壓強有影響，深度越大，水的內部壓強越大。
（六）探究阿基米德原理
(1)猜想與假設：浮力的大小跟物體排開水的多少有關。
思考:
①用給定的器材定量研究水的浮力大小與物體排開水的多少的關系，需要做些什么 (測量浮力的大小、測量排開水的多少)
②給定的器材中量筒和溢杯在探究中有什么作用 (測體積、便于量取排開的水)
③實驗中需直接測量哪些物理量 (用彈簧測力計測浮力、用量筒測排開水的體積)
(2)設計實驗步驟
①在溢杯中盛滿水，將小燒杯放在溢杯的出水口下。
②將物塊用細線拴住懸掛在彈簧測力計下，用彈簧測力計測出物塊的重力G。
③將物塊浸沒在溢杯的水中，讀出彈簧測力計的示數F。
④將溢杯溢出的水注人量筒內，測出它的體積V排水
⑤換用不同質量的物塊，重復以上實驗步驟，再做一次實驗,將上述數據填入下面的實驗數據記錄表中。
實驗序號 物塊重力G/牛 物塊浸入水中后彈簧測力計的示數G/牛 物塊排開水的體積V排水/米3 物塊受到水的浮力F浮/牛(注意:F浮=G-F) 物塊排開的水受到的重力G排水(注意G排水=ρ水gV排水)
1
2
(3)分析實驗數據，由此得出結論:
浸在水中的物體所受浮力的大小等于物體排開水的重力。
若把水換成別的液體，仍然可以得到相同的結論。這個關系稱為阿基米德原理。
（七）探究杠桿平衡的條件
1.杠桿平衡:在動力和阻力的作用下，杠桿保持靜止或勻速轉動狀態。
2.實驗探究:杠桿的平衡條件
實驗器材:杠桿和支架、彈簧測力計、鉤碼、刻度尺、線。
實驗步驟:
A.調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。
B.如圖所示，在杠桿兩邊掛上不同數量的鉤碼，調節鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡。這時杠桿兩邊受到鉤碼的作用力的大小都等于鉤碼重力的大小。
把支點右方的鉤碼的重力當成動力F1，支點左方的鉤碼的重力當成阻力F2；用刻度尺測量出杠桿平衡時的動力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的數值填入實驗表格中。
C.改變力和力臂的數值，再做兩次實驗，將結果填入人實驗表格中。
實驗序號 動力F1/牛 動力臂L1/厘米 動力x動力臂/(牛.厘米) 阻力F2/牛 阻力臂L2/厘米 阻力x阻力臂/(牛.厘米)
1 0.5 20 10 1.0 10 10
2 1.5 20 30 1.0 30 30
3 2.0 20 40 4.0 10 40
分析與論證:分析實驗數據，可知杠桿平衡時，如果動力臂比阻力臂大，則動力比阻力??；動力臂比阻力臂小，則動力比阻力大。如果把每次實驗的動力與動力臂相乘，阻力與阻力臂相乘，雖然各次實驗的乘積不相同，但每次實驗中動力與動力臂的乘積跟阻力與阻力臂的乘積相等，即動力x動力臂=阻力x阻力臂，用公式表示為F1 x L1=F2 x L2
例1、關于“阻力對物體運動的影響”問題，某學習小組進行了如下探究實驗：依次將毛巾、棉布分別鋪在水平木板上，讓小車分別從斜面頂端由靜止自由下滑，觀察小車在水平面上滑行的最大距離，三種情況下的運動如圖所示．
(1)實驗中每次均讓小車從斜面頂端由靜止自由下滑，目的是使小車在水平面上開始滑行時獲得的速度大小________(選填“相等”或“不相等”)，本實驗中的“阻力”是指小車受到的________；
(2)分析圖中運動情況可知：小車在毛巾表面上滑行的距離最短，說明小車受到的阻力越大，速度減小得越________(選填“快”或“慢”)；
(3)牛頓在伽利略等人的研究基礎上，概括出牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持________狀態或________________狀態；
(4)牛頓第一定律________(選填“是”或“不是”)直接由實驗得出的，其符合邏輯的科學推理為科學研究提供了一個重要方法．
(5)小車在斜面上下滑過程中受到________(選填“平衡力”或“非平衡力”)的作用．
(6)實驗中發現小車會滑出水平表面，需要重新實驗．小明的方案是：降低小車從斜面由靜止釋放的高度；同組的小玲的方案是：更換相同材質更長的水平表面．比較兩位同學的方案，______的方案是合理的，另一同學的方案的不合理之處是_____________________________．
例2、（一）如圖1是小明用壓強計“探究影響液體內部壓強大小的因素”的實驗裝置。
（1）壓強計中的U形管 　 （選填“屬于”或“不屬于”）連通器。
（2）在使用壓強計前，發現U形管左右兩側的水面有一定的高度差，如圖1甲，其調節的方法是 　 （選填“A”或“B”），使U形管左右兩側的水面相平。
A.將右側支管中高出的水倒出
B.取下軟管重新安裝
（3）比較圖1乙和圖1丙，探究的問題是 　 　。
（4）比較 　 　兩圖，發現液體的壓強與液體密度有關。
（二）小明利用U形管改造成如圖2所示裝置，將U形管倒置在兩個容器中，左側容器盛有水，右側容器盛有某種液體。先用抽氣機抽出U形管內部分空氣，再關閉閥門K。
（1）如圖2所示，液柱上升是因為玻璃管內部氣壓 　 　外界大氣壓（選填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）測得左右液柱的高度分別為h1和h2，則液體密度的表達式為ρ液＝　 　。
（3）玻璃管中的空氣不能完全抽空，測量結果會 　（選填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）。
例3、小明用如圖所示的裝置探究“影響浮力大小的因素”．(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，取g＝10 N/kg)
　
丁
(1)小明利用圖甲所示的實驗裝置，將圓柱體合金塊慢慢浸入水中時，根據測得的實驗數據，作出了彈簧測力計示數F示與合金塊下表面所處深度h的關系圖像(如圖丁中①所示)．實驗過程中合金塊所受浮力的變化情況是__________．請在圖丁中畫出F浮隨h變化的關系圖像．分析圖像可知，浸在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成________．
(2)將合金塊分別浸沒在水和某液體中(如圖乙、丙所示)，比較圖甲、乙、丙可知：______________________________________．
(3)合金塊的密度為ρ合金＝________g/cm3.
(4)若用此合金塊制成一空心合金球，當合金球恰好能懸浮于圖丙所示液體中時，空心部分的體積是________cm3.
例4、小明同學在“探究杠桿平衡條件的實驗”中：
（1）實驗前，杠桿左端下沉，則應將左端的平衡螺母向　 　調節，直到杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是　 　。
（2）如圖甲所示，在A點掛4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應在B點掛　　個相同的鉤碼；
（3）如圖乙所示，改用彈簧測力計向下拉杠桿，使杠桿仍在水平位置平衡，當測力計從a位置轉動到b位置時其示數將　　，原因是　 。
（4）小明查閱資料發現：當杠桿平衡時，所有動力與其力臂乘積之和等于所有阻力與其力臂乘積之和相等。于是他做了如圖丙所示的實驗，在杠桿左端掛了一個重為G1的物體，在杠桿右端不同位置分別掛了重為G2和G3的物體，并測出相對應的力臂，杠桿仍然在水平位置平衡。請寫出此狀態下杠桿平衡時的表達式：　 　。（答案必須利用丙圖給的物理量表示）
（5）學習了機械效率后，如圖丁小明使用同一杠桿（質地均勻）采用兩種方法將物體A提升相同的高度，
在工作過程中方法一和方法二的機械效率分別為η1和η2，則η1　 　η2（“＞”、“＝”或“＜”）。
例5、在探究“滑輪組機械效率”時，小強利用兩組滑輪組進行了4次測量，用一個動滑輪和一個定滑輪測得前3組數據，用兩個動滑輪和兩個定滑輪測得第4組數據，如下表：
實驗次數 物重G物/N 動滑輪重G動/N 鉤碼上升的高度h/m 動力F/N 動力作用點移動的距離s/m 滑輪組的機械效率η/%
1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.5 0.1 1.1 0.3 60.6
3 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 0.5 50.0
（1）根據表中前3次實驗數據，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法。
（2）在實驗中，測量繩端拉力F時，應盡量　 　勻速向上拉動彈簧測力計，讀出乙圖中彈簧測力計的示數為　 N，第3次實驗時滑輪組的機械效率為　 　。
（3）由表中第　 組數據可知，同一滑輪組的機械效率與物重有關。
（4）由表中第3、4組數據可知，不同滑輪組的機械效率與摩擦和　 　有關，請計算出第3組實驗中克服摩擦所做的額外功　 　J。
1．某同學在“探究滑動摩擦力與壓力大小的關系”實驗中，他把物體用垂直于豎直墻壁的力F壓壓緊在墻壁上，同時用豎直向上的力F勻速拉動物體向上運動，如圖甲，在保持其他條件不變的情況下，通過改變F壓來改變物體與墻壁之間壓力的大小。經過多次實驗測量F壓、F，記錄了如表所示的實驗數據。
實驗次數 1 2 3 4 5
F壓/N 2 4 6 8 10
F/N 1.5 2.3 3.1 3.9 4.7
（1）實驗中，拉力F 　 （選填“大于”“小于”或“等于”）物體所受到的滑動摩擦力f。
（2）已知“當接觸面的粗糙程度一定時，滑動摩擦力跟壓力的大小成正比”，且關系式為f＝μF壓，其中μ為動摩擦因數。根據表中測量數據可以得出，滑動摩擦力f與壓力F壓的比值　 　。
（3）物體的重力為 　 　N。
（4）撤去豎直向上的拉力F，如圖乙所示，物體在F壓的作用下處于靜止狀態，受到的摩擦力為f1，若適當減小F壓，使物體剛好勻速下滑，此時受到的摩擦力為f2，則f1　 　f2（選填“＞”“＜”或“＝”）。
2.某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材，按照圖示的步驟，探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系．
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力，其中石塊的重力大小為________N.
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中，石塊受到的浮力大小為________N．石塊排開的水所受的重力可由________(填字母代號)兩個步驟測出．
(3)由以上步驟可初步得出結論：浸在水中的物體所受浮力的大小等于________________________________________________________________________．
(4)為了得到更普遍的結論，下列繼續進行的操作中不合理的是________．
A. 用原來的方案和器材多次測量取平均值
B. 用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C. 用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(5)另一實驗小組在步驟C的操作中，只將石塊的一部分浸在水中，其他步驟操作正確，則________(選填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結論．
(6)若在實驗時，先進行步驟D，再進行步驟A，則所測得石塊所受到的浮力________(選填“等于”或“不等于”)石塊排開液體所受到的重力．
(7)實驗中若將石塊換用另一物塊，分別用水和酒精進行實驗，實驗中發現物塊在水中漂浮，在酒精中懸浮，小桶內接到水和酒精的質量分別為m1、m2，則，m1________m2(選填“＞”、“＜”或“＝”)．
3．在學過摩擦力知識后，小明想探究：摩擦力大小是否與壓力、重力都有關系？他利用如圖所示的裝置進行探究實驗。
實驗步驟如下：
①把金屬盒放在質量不計的白紙上，讀出臺式測力計示數；拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數。
②將質量不計的氫氣球系在金屬盒上，讀出臺式測力計示數；拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數。
③再往金屬盒注入適量的沙子，使臺式測力計示數與步驟①中的示數相等，拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數。
實驗相關數據如下表：
實驗序號 臺式測力計示數F1/N 金屬盒總重力G/N 彈簧測力計示數F2/N
① 4.8 4.8 1.8
② 3.2 　4.8　 1.2
③ 4.8 6.4 1.8
（1）此實驗是根據　 　原理測出摩擦力大小的，實驗過程中金屬盒受到的摩擦力的方向是　 　。
（2）與直接用彈簧測力計拉動金屬盒測量摩擦力相比，拉動白紙進行實驗具有容易操作的優點，具體體現在： （寫出一條即可）
（3）請你補齊上表中空格處的數據，其值為　 　N。
（4）實驗中是通過　 　改變金屬盒總重力的。
（5）比較實驗步驟　 ?。ㄌ钚蛱枺┑臄祿?，說明摩擦力大小與重力無關。
4. 某實驗小組在如圖所示的斜面上測量小車運動的平均速度．讓小車從斜面的A點由靜止開始下滑，分別測出小車到達B點和C點的時間，即可測出不同階段的平均速度．
(1)圖中AB段的路程sAB＝________cm，則AB段的平均速度vAB＝________m/s.
(2)測量小車從A點出發到達B點所用的時間時，如果過了B點才停止計時，所測AB段的平均速度vAB會偏________．
(3)實驗中為了方便計時，應使斜面的坡度較______(選填“大”或“小”)，經過計算小車通過BC段的平均速度________(選填“大于”、“小于”或“等于”)AB段的平均速度．
(4)小紅認為要測量小車運動過程中BC段的平均速度，可讓小車從B點由靜止釋放，測出小車到達C點的時間，從而計算出小車運動過程中BC段的平均速度．此做法正確嗎？________，理由是：__________________________．
(5)同組的小明利用秒表和刻度尺測出小車運動時間和通過的路程，記錄的數據如下表.
從A點開始計
時的時間t/s 0 1 2 3 4
從A點開始的路程s/m 0 0.05 0.2 0.8
①通過分析上表數據可知：小車通過的路程與________成正比，表達式為：s＝________；
②根據表格中的數據，小車從A點開始計時的3 s時間內通過的路程為________m.,　
5.如圖所示是探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗裝置．長方體小木塊正面和側面面積不同而粗糙程度相同，長木板一面為較光滑的木板面，另一面是粗糙的布面．選擇不同的接觸面，改變木塊對木板的壓力，依次實驗，將每次測量結果填入下表．
(1)拉著長木板水平向左運動，當測力計示數穩定時，測力計的拉力________(選填“等于”或“不等于”)小木塊受到的滑動摩擦力.
實驗序號 木塊與木板的接觸面 壓力 測力計示數
1 木塊正面與木板面 2.0 N 0.6 N
2 木塊正面與木板面 4.0 N 1.2 N
3 木塊正面與木板面 6.0 N 1.8 N
4 木塊側面與木板面 2.0 N 0.6 N
5 木塊側面與布面 2.0 N 1.0 N
6 木塊正面與布面 2.0 N
(2)測力計使用前要觀察量程、分度值，以及指針是否指在________．
(3)由實驗1、4可知，滑動摩擦力的大小與接觸面的面積________(選填“有關”或“無關”)，則實驗6空格中的數據應是________N.
(4)由實驗4、5可知，其他條件相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越________．
(5)由實驗1、2、3可知，其他條件相同時，滑動摩擦力的大小與壓力大小成________比，這里主要采用的研究方法是______________(選填“控制變量法”或“理想實驗法”)．
1.在探究“影響壓力作用效果的因素”的實驗中，某同學作出了以下猜想：
猜想一：影響壓力作用效果的因素可能與壓力的大小有關．
猜想二：影響壓力作用效果的因素可能與受力面積的大小有關．
(1)該同學為了驗證“猜想一”是否正確，根據控制變量法設計了如下實驗方案：應該保持受力面積的大小________，使壓力的大小________．(選填“相同”或“不同”)
(2)該同學進行了如圖所示的實驗：甲圖把小桌放在海綿上；乙圖在小桌上放一個砝碼；丙圖把小桌翻過來，桌面朝下并在它上面放一個砝碼．他是通過觀察________來顯示壓力作用的效果．
(3)比較________兩圖可知，當受力面積一定時，壓力越大，壓力作用的效果越明顯．下列實例中直接應用該結論的是________(選填“A”或“B”)．
A. 圖釘的一端做得很尖
B. 交通管理部門規定，嚴禁貨車超載
(4)此實驗不能用硬紙板代替海綿，原因是______________________________________．
(5)此實驗中運用到的主要科學方法有控制變量法和________．
2. 在“研究影響液體內部壓強”的實驗中：
(1)壓強計是通過觀察U形管的兩端液面的______來顯示橡皮膜所受壓強大?。?br/>(2)比較圖甲和圖乙，可以初步得出結論：在同種液體中，液體內部壓強隨液體________的增加而增大．
(3)如果我們要討論液體內部壓強是否與液體密度有關，應選擇圖________進行比較，得出液體壓強與液體密度的關系是：____________________________________________________．
(4)已知乙圖中U形管左側液柱高為4 cm，右側液柱高為10 cm，則U形管底部受到的液體的壓強為________Pa.(ρ水＝1×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
(5)在交流與評估環節中，實驗小組思考：若壓強計的氣密性很差，則用手指不論輕壓還是重壓橡皮膜，U形管兩端液面的高度差變化都較________(選填“大”或“小”)．
(6)小明自制了一個簡易壓強計，如圖丁所示，把簡易壓強計浸入水中，橡皮膜將 ________(選填“上凹”或“下凸”)，增加簡易壓強計在水中的深度，細玻璃管中液柱會________(選填“上升”或“下降”)．
圖丁
3.在“探究影響浮力大小因素”的實驗中，一組同學提出了4種猜想．
小華：浮力大小與液體密度有關；
小紅：浮力大小與物體浸入液體的體積有關；
冬冬：浮力大小與物體所受的重力有關；
玲玲：浮力大小與物體的形狀有關．
他們找來了體積相同的A、B兩塊實心金屬塊、彈簧測力計、一杯水、一杯鹽水、細繩等儀器．按照圖中所示規范地完成了實驗，記錄了如下表所示的實驗數據.
次數 金屬塊 物體重力/N 液體密度/ (g/cm3) 物體浸在液體中的體積/cm3 測力計的示數/N
1 A 5 1.0 20 4.8
2 A 5 1.0 60 4.4
3 A 5 1.0 100 4.0
4 A 5 1.2 100
5 B 3 1.2 100 1.8
觀察表中數據，回答下列問題：
(1)根據表中的實驗數據，可知A物體浸在液體中的體積為60 cm3時，物體A所受浮力大小為________N；第4次實驗時表格所缺數據是________．
(2)通過分析比較第________次實驗數據，能夠說明小華同學的猜想是正確的；分析比較第________次實驗數據，能夠說明小紅同學的猜想是正確的．
(3)為了驗證冬冬同學的猜想，他們選擇了第______次實驗數據，他們發現浮力大小與物體所受的重力________(選填“無關”或“有關”)．
(4)要驗證玲玲的猜想，同學們又找來了一塊橡皮泥，他們把橡皮泥捏成不同形狀，先后放入水中，發現有的漂浮在水面上，有的下沉．他們由此得出結論：浮力的大小與物體的形狀有關．請指出他們實驗方法的錯誤之處：________________________．
4.如圖所示是“探究物體動能大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓鋼球從斜面上某個位置由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發生碰撞，木塊沿水平面向右運動直到停止．
(1)該實驗應用的實驗方法為________和轉換法．
(2)實驗中是通過觀察________________來判斷鋼球的動能大?。?br/>(3)讓同一鋼球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與________的關系．
(4)換用質量不同的鋼球從斜面的相同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與________的關系．
(5)木塊最終會停下來，在此過程中木塊通過________的方式把動能轉化為內能．
(6)若水平面表面絕對光滑，本實驗將________(選填“能”或“不能”)達到實驗探究目的．
5.小明實驗小組的同學進行杠桿平衡條件的探究，實驗用的每個鉤碼均重0.5 N.
(1)在甲裝置中，實驗前首先要調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在________位置平衡，這樣做目的是______________；若發現杠桿右端下傾，可將螺母向________(選填“左”或“右”)調節．
(2)小明和同學們在不同的位置掛不同數量的鉤碼，移動鉤碼位置，使杠桿重新水平平衡，記錄實驗數據如下表：
次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2 15 3 10
2 3 20 4 15
3 4 10 2 20
分析實驗數據可知，杠桿平衡的條件為：__________________．
(3)得出結論后，小明利用彈簧測力計進行了如圖甲所示實驗，在杠桿的左端20 cm處掛2個鉤碼，而在杠桿的右端10 cm處用彈簧測力計豎直向下拉，使杠桿在水平位置平衡，這時測力計的讀數F＝________N；如果測力計沿圖中虛線方向拉，仍使杠桿在水平位置平衡，則測力計讀數F′________F(選填“>”、“<”或“＝”)．
(4)小紅實驗小組的同學用如圖乙所示裝置進行實驗，實驗中，彈簧測力計始終豎直向上拉杠桿，多次調整力和力臂的大小進行測量，發現F1l1總是大于F2l2，其原因主要是杠桿受到了________的影響．
6.小亮利用如圖所示的實驗裝置研究“滑輪組的機械效率”，得到的數據如表所示.
實驗次數 鉤碼重G/N 鉤碼上升高度h/m 繩端拉力F/N 繩端移動距離s/m 機械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.5
(1)實驗中應沿豎直方向上________拉動彈簧測力計．用圖丁裝置進行實驗，得出表中第4次實驗數據，則機械效率為________．
(2)通過比較________(填表格中實驗次數的序號)兩次實驗數據得出結論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數無關．
(3)通過比較________(填表格中實驗次數的序號)兩次實驗數據得出結論：同一滑輪組的機械效率主要與________有關．
(4)通過比較3、4兩次實驗數據可得出結論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越________(選填“高”或“低”)．
(5)小亮同學認為，彈簧測力計靜止時讀數更穩定，他的想法是不正確的，因為他沒有考慮到________對滑輪組機械效率的影響．
(6)若不計繩重及摩擦阻力，在第1、2次實驗中，動滑輪的重力是________N；在第3次實驗中，拉力F做的額外功為________J.
(7)小亮同學利用圖甲的滑輪組提升相同的物體時，增加物體勻速上升的速度，滑輪組的機械效率________(選填“變大”、“變小”或“不變”)．
(8)小亮分析實驗數據時，發現通過比較第2、4次實驗數據，也能得出滑輪組機械效率與重物重力的關系．請你對小明同學的觀點進行評估：________________________________________．
答案及解析
例1、 (1)相等　 摩擦力　(2)快　(3)靜止　勻速直線運動(4)不是
【解析】(1)讓小車從斜面頂端由靜止滑下，目的是使小車在水平面上的起始速度相同．由于小車在水平方向上受到摩擦力作用，所以本實驗中的“阻力”指的就是小車受到的摩擦力；(2)由圖示實驗可知，小車在毛巾上受到的阻力最大，速度減小得最快，小車滑行距離最短；(3)牛頓在伽利略等人的基礎上，概括出一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態；(4)牛頓第一定律是在實驗的基礎上通過進一步的推理而抽象概括出來的科學結論，故不是直接通過實驗得出的．
【拓展設問】
(5)非平衡力　(6)小玲　沒有控制小車到達水平表面時的速度相同
例2、【解答】解：（一）（1）壓強計上端不都是開口的，故不屬于連通器；
（2）進行調節時，只需要將軟管取下，再重新安裝，這樣的話，U形管中兩管上方的氣體壓強就是相等的（都等于大氣壓），當橡皮膜沒有受到壓強時，U形管中的液面就是相平的，故選B；
（3）比較圖乙和圖丙兩圖知，液體的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，壓強不同，故探究的問題是：液體的壓強與液體的深度的關系；
（4）要探究液體的壓強與液體密度的關系，需要控制液體的深度相同，改變液體的密度，圖丙、丁符合題意；
（二）（1）用抽氣機抽出U形管內部分空氣，使內部氣壓小于外部氣壓，在外界大氣壓作用下液柱上升；
（2）液體靜止時，U形玻璃管中氣體壓強與玻璃管中液柱產生壓強之和等于大氣壓，
即左管中的壓強為p0+ρ0gh1＝p大氣，右管中的壓強為p0+ρ液gh2＝p大氣，
則p0+ρ0gh1＝p0+ρ液gh2，所以ρ0gh1＝ρ液gh2；
由此可得：ρ液ρ0；
（3）如果空氣不能完全抽空，左右兩側上方的氣壓相等，測量結果不受影響。
故答案為：（一）（1）不屬于；（2）B；（3）液體的壓強與液體的深度的關系；（4）丙、丁；（二）（1）小于；（2）ρ0；（3）不受影響。
例3、(1)先增大后不變　如答圖所示　正比　(2)物體排開液體的體積相同時，液體密度越大，浮力越大　(3)4　(4)400
【解析】(1)從圖?、倏梢钥闯?，測力計的示數F先減小后不變，根據F?。紾－F可知，浮力先增大后不變；開始物體沒有浸入到水中時，浮力為0，隨著浸入的體積越來越大，浮力越來越大，最大浮力F浮＝G－F＝4 N－3 N＝1 N，所以作圖如答圖所示．由圖像可知，物體浸入水中的體積越大，所受浮力越大，所以浸在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成正比；(2)將合金塊分別浸沒在水和某液體中，比較甲、乙兩圖，F?。? N，比較甲、丙兩圖，F浮′＝0.8 N，兩次液體密度不同，排開液體的體積相同，浮力不同，所以比較甲、乙、丙可知：物體排開液體的體積相同時，液體密度越大，浮力越大；(3)合金塊的質量m＝＝＝0.4 kg，合金塊在水中排開水的體積V排＝＝＝1×10－4 m3 ，由于合金塊浸沒在水中，所以V＝V排＝1×10－4 m3，所以密度為ρ合金＝＝＝4×103 kg/m3＝4 g/cm3；(4)合金塊在圖丙所示液體中時，F浮′＝0.8 N，液體密度ρ液＝＝＝0.8×103 kg/m3，若用此合金塊制成一空心合金球，當合金球恰好能懸浮于丙所示液體中時，ρ球＝ρ液＝0.8×103 kg/m3，整個球的體積V球＝＝＝5×10－4 m3，空心部分的體積V空＝V球－V＝5×10－4 m3－1×10－4 m3＝4×10－4 m3＝400 cm3.
例4、解：（1）調節杠桿在水平位置平衡，杠桿右端偏高，左端的平衡螺母應向上翹的右端移動，使杠桿在水平位置平衡，這樣便于直接讀出力臂；
（2）設杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據杠桿的平衡條件：FALA＝FBLB，即4G×3L＝FB×2L，解得FB＝6G，需掛6個鉤碼；
（3）保持作用點不變，當彈簧測力計由a轉到b位置時，此時F的力臂變短，根據杠桿的平衡條件，力變大；
（4）實驗中，另一同學設計了如圖丙所示的實驗裝置，在杠桿左端掛了一個重為G1的物體，在杠桿右端不同位置分別掛了重為G2和G3的物體，杠桿仍然在水平位置平衡杠桿的平衡條件還可以總結成所有“動力×動力臂”的和等于所有“阻力×阻力臂”的和，此狀態下杠桿平衡時的表達式：G1l1＝G2l2+G3l3；
（5）因為物體A提升相同的高度，由W有＝Gh可知，方法一和方法二所做的有用功相同，而方法一中克服杠桿自重做功，即總功等于有用功與額外功之和，方法二中不計重力的影響，因此總功等于有用功，由η可知，η1＜η2。
故答案為：（1）右；便于測量力臂；（2）6；（3）變大；當彈簧測力計由a轉到b位置時，此時F的力臂變短，根據杠桿的平衡條件，力變大；
（4）G1l1＝G2l2+G3l3；（5）＜。
例5、解：（1）由前3組實驗數據知，s＝3h，所以滑輪組由3段繩子承擔物重，因此應從動滑輪繞起，如圖所示：
（2）實驗中應沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，這樣才能準確測出拉力的值；
由圖知，測力計的分度值為0.2N，所以其示數為1.6N；
第3次實驗時滑輪組的機械效率為：η100%≈66.7%；
（3）由表中第 1、2、3組數據可知，同一滑輪組的機械效率與物重有關；
（4）由表中第3、4組數據可知，物重相同，動滑輪重力不同，機械效率不同，由此可得，滑輪組的機械效率與摩擦和動滑輪重有關
根據表中第3組數據可知，有用功：W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；克服動滑輪做的功：W動＝G動h＝0.5N×0.1m＝0.05J；總功：W總＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；
則克服繩重及摩擦做的那部分額外功：W額＝W總﹣W有﹣W動＝0.6J﹣0.4J﹣0.05J＝0.15J。
故答案為：（1）見上圖；（2）豎直；1.6；66.7%；（3）1、2、3；（4）動滑輪重；0.15。
1．【解答】解：（1）用豎直向上的力F勻速拉動物體向上運動，物體在豎直方向上還受到豎直向下的重力G和豎直向下的滑動摩擦力f的作用，根據力的平衡有：
F＝f+G①；
故實驗中，拉力F大于物體所受到的滑動摩擦力f；
（2）根據①式，物體受到的滑動摩擦力為：
f＝F﹣G；
已知“當接觸面的粗糙程度一定時，滑動摩擦力跟壓力的大小成正比”，根據表中1、2實驗數據有：
；
即②；
解之，物體的重力為：
G＝0.7N；
代入②得：
滑動摩擦力f與壓力F壓的比值：
；
（3）物體的重力為0.7N；
（4）撤去豎直向上的拉力F，如圖乙所示，物體在F壓的作用下處于靜止狀態，受到的摩擦力為f1，因物體處于平衡狀態，在豎直方向上受到豎直向下的重力與豎直向下的摩擦力為一對平衡力，大小相等，故有：
f1＝G；
若適當減小F壓，使物體剛好勻速下滑，此時因物體處于平衡狀態，在豎直方向上受到豎直向下的重力與豎直向下的摩擦力為一對平衡力，大小相等，即受到的摩擦力：
f2＝G；
則f1＝f2。
故答案為：（1）大于；（2）0.4；（3）0.7；（4）＝。
2. (1)3.8　(2)1.4　AD　(3)它排開的水所受的重力　(4)A　(5)能
【解析】(1)由圖B可知，彈簧測力計的分度值為0.2 N，石塊的重力為3.8 N；(2)由圖C可知，石塊浸沒在水中時彈簧測力計的讀數為2.4 N，則石塊受到的浮力F?。紾－F＝3.8 N－2.4 N＝1.4 N，圖A測量的是空桶的重力，圖D測量的是桶與排開水的總重力，因此根據這兩步可以求出排開水的重力；(3)石塊排開水的重力為2.6 N－1.2 N＝1.4 N，根據計算結果可知，石塊受到的浮力等于石塊排開水的重力；(4)為了得到普遍的結論，應該更換不同的液體或者更換不同的物體，不能用相同的實驗器材多次測量求平均值，求平均值是減小測量浮力的誤差，不能得到普遍性的結論；(5)將石塊一部分浸入水中，其他條件不變，仍然可以得到相同的結論．
【拓展設問】
(6)不等于　 (7)＝
3．解：（1）利用二力平衡可知，當水平勻速拉動白紙時，摩擦力等于彈簧測力計的拉力大?。粚嶒炦^程中金屬盒相對于白紙是向右運動的，所以金屬盒受到的摩擦力的方向是水平向左的；
（2）與直接用彈簧測力計拉動金屬盒測量摩擦力相比，拉動白紙進行實驗具有容易操作的優點，具體體現在彈簧測力計示數穩定，便于讀數；
（3）第二次實驗中，氫氣球系在金屬盒上，保持了總重力不變，而改變了壓力大小，來探究摩擦力與壓力大小的關系。所以第2次實驗，金屬盒的總重力仍為4.8N；
（4）實驗中是通過向金屬盒內添加沙子來改變總重力的；
（5）探究摩擦力與重力的關系時，應保持壓力不變，改變總重力，根據此要求，只有①、③能滿足。
故答案為：（1）二力平衡；水平向左；（2）彈簧測力計示數穩定，便于讀數；（3）4.8；（4）向金屬盒內添加沙子；（5）①、③。
4. (1)20.0　0.1　(2)小　(3)小　大于　(4)不正確　所測時間不是運動過程中BC段的時間
【解析】(1)小車運動距離sAB＝90.0 cm－70.0 cm＝20.0 cm，tAB＝2.0 s，小車通過AB段的平均速度：vAB＝＝＝0.1 m/s；(2)如果讓小車過了B點才停止計時，會導致時間的測量結果偏大，由公式v＝知，平均速度會偏??；(3)小車所放的斜面應保持較小的坡度，這樣小車在斜面上運動時間會長些，便于測量時間；vBC＝＝＝0.3 m/s＞0.1 m/s；(4)小車從A到C的過程中通過B點時的速度不為0；小車通過AC段的時間與AB段的時間之差才是通過BC段的時間，因此小紅的做法不正確．
【拓展設問】
(5)①時間的平方　0.05 m/s2×t2?、?.45
【解析】(5)①表格中數據時間是1 s的時候，路程是0.05 m；時間是2 s的時候，路程是0.2 m；時間是4 s的時候，路程是0.8 m；所以時間增大為原來的2倍，路程增大為原來的4倍，時間增大為原來的4倍，路程增大為原來的16倍…，即小車的平均速度與所用的時間的平方成正比，可以得到s＝kt2，將表格的2 s和0.2 m代入得：k＝＝＝0.05 m/s2，所以s＝0.05 m/s2×t2；②小車從A點開始計時的3 s時間內通過的路程s＝0.05 m/s2×(3 s)2＝0.45 m.
5. (1)等于　(2)零刻度處　(3)無關　1.0　(4)大
(5)正　 控制變量法
【解析】(1)該實驗中測量摩擦力的大小利用的是二力平衡原理，即木塊做勻速直線運動時，木塊受平衡力作用，此時彈簧測力計的示數等于摩擦力的大??；(2)使用測力計測量之前，要觀察量程、分度值，并且要觀察指針是否指在零刻度處；(3)由1、4實驗數據可知，接觸面粗糙程度和壓力相同時，改變接觸面的面積大小，測力計的示數相同，故摩擦力大小與接觸面的面積大小無關，同樣的道理，實驗6的空格的數據與實驗5的數據應該相同，即為1.0 N；(4)結合實驗4、5的數據可知，在其他條件相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大；(5)由實驗1、2、3的數據可知，在其他條件相同時，壓力增大為原來的幾倍，摩擦力也增大為原來的幾倍，故摩擦力大小與壓力成正比；由實驗1、2、3可知，在保持接觸面的粗糙程度一定時，只改變了壓力的大小，故這里主要采用的研究方法是控制變量法．
1. (1)相同　不同　(2)海綿的凹陷程度　(3)甲、乙　B　(4)硬紙板形變小，難以觀察形變程度　(5)轉換法
【解析】(1)驗證壓力的作用效果與壓力大小的關系，應控制受力面積大小一定，使壓力大小不同，比較壓力的作用效果；(2)實驗中用海綿的凹陷程度來顯示壓力的作用效果；(3)比較甲△乙兩圖可知，當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；(4)硬紙板在受力時形變不明顯，所以不能代替海綿；(5)實驗中除了運用了控制變量法還用到了轉換法．
2. (1)高度差　(2) 深度　(3)乙、丙　 液體深度相同時，液體的壓強隨液體密度增大而增大　(4)1 000　(5)小
【拓展設問】
(6)上凹　 上升
3. (1)0.6　3.8　(2)3、4　1、2、3　(3)4、5　無關
(4)實驗中沒有控制橡皮泥浸入液體的體積相同
【解析】(1)根據表格中的數據可知，當物體A浸在液體中的體積為60 cm3時，受到的浮力為：F浮＝ρ液V排 g＝1.0×103 kg/m3×6×10－5 m3×10 N/kg＝0.6 N；由公式得F浮4＝ρ液V排4 g＝1.2×103 kg/m3×1×10－4 m3×10 N/kg＝1.2 N，利用稱重法得F示＝G－F浮4＝5 N－1.2 N＝3.8 N；(2)通過分析比較3、4次的實驗數據，能夠說明小華同學的猜想是正確的；通過分析比較1、2、3次的實驗數據，能夠說明小紅同學的猜想是正確的；(3)為了驗證冬冬同學的猜想，他們選擇了4、5次實驗數據，經實驗證明浮力的大小與物體受到的重力無關；(4)探究浮力與物體形狀是否有關時，應控制物體排開液體的體積相同、液體密度相同而物體形狀不同，同學們將同一個橡皮泥做成不同的形狀，先后放入水中，發現有的漂浮在水面上，有的下沉，他們在實驗中沒有控制橡皮泥浸入液體的體積相同，因此得出的結論是錯誤的．
4. (1)控制變量法　(2)木塊移動的距離遠近　(3)速度(4)質量　(5)做功　(6)不能
5. (1)水平　便于測量力臂　左　(2)F1l1＝F2l2 (或動力×動力臂＝阻力×阻力臂)　(3)2?。尽?4)自重
【解析】(1)實驗前調節杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂；若發現杠桿的右端下傾，表明右端重，平衡螺母應向左調；(2)分析實驗數據，每一次實驗的動力×動力臂都等于阻力×阻力臂，可以得出F1l1＝F2l2 的結論；(3)根據F1l1＝F2l2，2G×20 cm＝F×10 cm，F＝2 N；如果測力計斜拉，此時拉力的力臂變短，而左邊的力和力臂的乘積不變，因此要使杠桿平衡，拉力要變大；(4)乙圖中，彈簧測力計的拉力為動力，而阻力除了鉤碼重外，還有杠桿的自重，因此F1l1>F2l2.
6.(1)勻速　64%　(2)1、2　(3)2、3　 物重　(4)低　 (5)摩擦
【解析】(1)實驗中應沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計，這樣彈簧測力計示數等于拉力大??；根據表格中第4次實驗數據，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝64%；(2)繩端移動距離與物體升高高度的關系為s＝nh，結合表中數據可知實驗1、2、3中繩子的有效承重段數分別為2、3、3，再根據三次鉤碼的重力可知，實驗1、2、3分別是用甲、乙、丙裝置做的實驗，根據控制變量法，研究同一滑輪組的機械效率與繩子段數的關系時，要控制提升物體的重力相同、滑輪個數也相同，只改變繩子的有效承重段數，則通過比較1、2兩次實驗數據得出結論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與繩子段數無關；(3)通過比較2、3 兩次實驗數據得出結論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高；(4)通過比較3、4兩次實驗數據可知，提升相同的物體，丁圖中要克服兩個動滑輪做額外功，丙圖中要克服一個動滑輪做額外功，丁圖中的裝置機械效率低，故可得出結論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；(5)彈簧測力計靜止時讀數，未克服滑輪與軸、繩與滑輪之間的摩擦，使彈簧測力計示數偏小，所以他的想法是不正確的．
【拓展設問】
(6)1.4　 0.16　(7)不變　(8)沒有控制動滑輪重力不變，結論不可靠
【備考2023】浙教版科學中考第三輪沖刺講義（十七）
力學實驗探究

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