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1、专题08 力学实验（2）知识网络重难点突破知识点一 探究浮力大小的影响因素实验浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度也有关；全部浸没在同种液体中的物体所受浮力则跟物体浸入液体中的深度无关；典例1.探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验：（1）物体浸没在水中受到的浮力_N，物体的密度是_kg/m3（2）比较A、B、C三幅图可探究浮力的大小与_有关（3）D图中弹簧测力计的示数是_N（g取10N/kg，酒精=0.8103kg/m3）【答案】（1） 1 4103 （2）物体排开液体的体积 （）3.2 【解析】（1）由图可知，物体的重力G=4N，
2、物体浸没在水中时弹簧测力计的示数F=3N，物体浸没在水中时受到的浮力：F浮=GF=4N3N=1N，因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮=水gV排可得，物体的体积：V=V排=F浮/水g=1N/1103kg/m3=1104m3由G=mg可得，物体的质量：m=G/g=4N/10N/kg=0.4kg，物体的密度：=m/V=0.4kg/1104m3=4103kg/m3（2）由图示ABC三次实验可知，液体的密度不变而物体排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，排开液体体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知：浮力的大小与物体排开液体的体积有关（3）D图中将物体浸没在酒精中，则物体受到的浮
3、力：F浮=酒gV排=0.8103kg/m310N/kg1104m3=0.8N，则弹簧秤的示数F=GF浮=4N0.8N=3.2N。知识点二 探究浮力的大小与排开液体重力之间的关系（阿基米德原理）1. 实验步骤：（1）先测出小桶的重力G1；（2）测出物体所受重力G2；（3）测出物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数G3；（4）测出小桶和物体排开液体的总重力G4；2.实现结论：G2-G3=G4-G1，即物体所受的浮力跟它排开液体的重力相等3.这个规律最早是阿基米德发现的，所以叫阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体所受的重力。用公式表示就是：F浮=G排。阿基米德原理不仅适
4、用于液体，也适用于气体。典例2.小明在做“探究浮力的大小眼哪些因素有关”的实验时，用弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材，进行了如图实验（1）金属块在图C中受到的浮力为_N（2）分析CD两图可知：当金属块浸没在水中后，所受浮力的大小与它浸入水的深度_关；（3）由实验数据可得到的结论：漫在液体中的物体受到浮力大小与_和_有关（4）由实验数据小明还计算出了盐水的密度为_ kg/m3，如实验中不小心使E图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用，所测盐水密度值将_（偏大/偏小/不变）【答案】（1）4 （2）无关 （3）排开液体体积 液体密度 （4）偏大 【解析】（1）根据称重法测浮力，金属块在
5、图C中受到的浮力为： F浮C=5N1N=4N；（2）分析CD两图，当金属都块浸没在水中后，金属块的深度不同，但测量力计示数相同，根据称重法测浮力：F浮=GG知，所受浮力的大小大小相同，故得出当金属块浸没在水中后，所受浮力的大小与它浸入水的深度无关；（3）比较图DE，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，两图中，测力计示不同，根据称重法，可知金属块受到的浮力不同，故由实验数据可得到的结论是：浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密度有关；比较图BC，排开液体的密度相同，而排开液体的体积不同，两图中，测力计示不同，根据称重法，可知金属块受到的浮力不同，故由实验数据可得到的结论是：浸在液体中的物体
6、受到浮力的大小与排开液体的体积有关；（4）由图AC知，金属块浸没在水中受到的浮力： F浸水=5N1N=4N，根据阿基米德原理有：F浸水=水gV排水=水gV物，由图AE知，金属块浸没在盐水中受到的浮力：F浸盐水=5N0.6N=4.4N，根据阿基米德原理有： F浸盐水=盐水gV排盐水=盐水gV物，由得：盐水=(4.4N/4N)水，盐水=1.1103kg/m3，如果他在实验中不小心使E图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用，则测力计示数变小，导致F浸盐水变大，根据计算，测量的盐水密度值将偏大.知识点三 探究杠杆的平衡条件实验典例3.（2019桂林）探究“杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前出现图甲
7、所示情况，应将杠杆两端的螺母向_调（填“左”或“右”），使杠杆在_位置平衡，这样做的目的是_（2）实验过程中出现了图乙所示的情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将左边的钩码向_（填“左”或“右”）移动_格（3）杠杆在水平位置平衡后，小明进行正确操作，并测得 F1=6N，l1=20cm，l2=30cm，则F2=_N（4）实验中，要改变力和力臂的数值，得到多组实验数据，这样做的目的是_【答案】（1）右 水平 便于直接在杠杆上测量力臂的大小 （2）右 1 （3）4 （4）使结论更具普遍性 【解析】（1）由图甲可知，杠杆右端上翘，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便
8、于直接在杠杆上测量力臂的大小（2）要使杠杆平衡，应满足F1l1=F2l2，所以左端的钩码向右移动1个小格（3）由杠杆平衡条件F1L1=F2l2得，F2=F1L1/L2=4N（4）经过一次实验得出的实验结论可能具有偶然性，要进行多次实验，使实验结论具有普遍性知识点四 测量滑轮组机械效率实验（1）实验目的：测量滑轮组的机械效率（2）实验原理100%。（3）实验器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、滑轮组、细线。（4）进行实验用弹簧测力计测量物体的重力G，并填入表格中。按图甲安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置，并匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度
9、和弹簧测力计移动的距离s，并记录在表格中。改变钩码的数量及动滑轮的重力，重复上面实验。算出有用功W有、总功W总、机械效率，并填入表格。（6）通过实验发现的规律：滑轮组机械效率的大小受物重、摩擦和动滑轮自重影响；与绕线方式和重物上升的高度无关。同一滑轮组，所提重物的重力越大，机械效率越高。4.实验规律的应用：（1）滑轮组机械效率影响因素：物体越重，动滑轮越轻，机械效率越高 （与绳子绕法，上升高度h无关）斜面机械效率影响因素：倾斜角度越大，斜面越光滑，机械效率越高（与物体重力无关）；（2） 提高效率方法：减小动滑轮自重、添加润滑油、减小摩擦、增加待测物体重力。 典例4.（2019四川）某实验小组在
10、测滑轮组机械效率的实验中，实验装置如图所示，得到的数据如表所示（1）通过表中数据可分析出第2次实验是用_（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验；（2）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率_（选填“越高”“不变”或“越低”）；（3）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，根据所学知识，第3次实验中绳端移动距离应该是_m，并计算出第3次的机械效率=_（保留3位有效数字）.【答案】（1）乙 （2）越低 （3）0.4 83.3% 【解析】（1）由表中实验数据
11、可知，第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍，由图示滑轮组可知，实验使用的是乙图所示装置做的实验（2）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低（3）由表中第2次实验数据可知，绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍，第3次实验使用同样的装置，则第3次实验：绳端移动距离s=4h=40.1m=0.4m，机械效率=W有/W总100%=Gh/Fs100%=(6N0.1m)/(1.8N0.4m)100%83.3%知识点五 探究动能的大小与哪些因素有关（1）实验方法：控制变量法和转换法（2）实验步骤：让同一小球分别
12、从不同高度由静止滚下，小球获得不同的速度，观察哪次木块被推的远。让不同小球从相同高度由静止滚下，小球获得相同的速度，观察哪次木块被推的远。 （3）实验结论：质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；速度相同的物体，物体质量越大，它的动能越大4.动能大小的影响因素：质量和速度。典例5.（2020长春）某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动（1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图(a)将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的_相同通过比较_来比较小车动能大小，根据实验得出结论：动能大小与质
13、量大小有关（2）小红改变实验方案：让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，如图(b)，发现：木块滑行的距离不一样远，根据这一现象，能做出以下哪个判断_A . 动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关B . 动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关C . 不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关。【答案】1.速度 木块被推出的远近 2.C【解析】要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同，为了使小车在水平面运动时的起始速度相等，需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静止滑下；通过木块被推出距离的多少可看出小车动能的大小；（3） 同一小
14、车，从同一斜面的不同高度由静止释放，那么小车到达水平面时的速度就不同，小车推动木块做功，运动距离越远，做功越多，动能越大，小车质量一定，不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关；故选C知识点六 探究势能的大小与哪些因素有关典例6.为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示实验。（1）实验中通过观察_来判断物体重力势能的大小。（2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图_和图_进行分析比较（3）图2和图3探究的问题是_。【答案】1.小方桌陷入沙中的深度 2.1 2 3.重力势能的大小与质量的关系 【解析】重力势能的大小无法直接观察到，所以采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断重力势能的大小；如果探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等，而图1和图2使用的是同一物体，从不同高度落下，通过探究可得质量相等时，物体越高，重力势能越大；由图可知，图2和图3中物体不同，即质量不同，但是从同一高度落下，所以探究的问题是高度相同时，重力势能的大小与质量的关系。巩固训
