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1、科学,第30讲 力学实验探究专题,科学探究实验的形式多种多样，其中的力学实验探究是初中科学教学中以及中考出题的一个重要的类型。力学实验探究中的提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、合作等要素，在现今的初中科学课堂教与学中都有很好的实施。近几年中考力学实验探究题可以分为研究科学量影响因素类，如：研究影响压力作用效果、滑动摩擦力、液体的压强、动能的因素；研究科学原理类，如：阿基米德原理、杠杆平衡原理等；测量科学量类，如测大气压的值、密度、平均速度。,1如图1所示，小明在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙水平木
2、板上做匀速直线运动，通过改变放在木块上的砝码改变压力，分别测出木块在甲、乙木板上滑动时的摩擦力，并根据实验数据描点画出了滑动摩擦力f摩与对应压力F压关系的图像。 (1)分析图像甲或乙可知，木块对木板的_越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较图像可知，_(选填“甲”或“乙”)木板更粗糙。,压力,甲,(2)小明在实验中发现，拉着木块运动时很难控制“匀速”，于是他设计了如图2所示的装置，将弹簧测力计固定，改为拉动平板小车，当他水平向左拉动平板小车时，木块所受到的摩擦力的方向为 。 这样改进后的装置的优点 是 。,水平向左,不需要小车做匀速直线运动，便于实验操作；由于测力计静止便于读数,【解析】(1
3、)由滑动摩擦力f摩与对应压力F压关系的图像可知，此图像为正比例图像，摩擦力随压力的增大而增大，所以木块对木板的压力越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较甲、乙图像可知，在压力相同时，甲的摩擦力大于乙的摩擦力，所以甲木板更粗糙；(2)在如图2所示的装置中，水平向左拉动平板小车时，木块相对于小车向右运动，所以受到的摩擦力的方向为水平向左；由图2所示可知，木块与弹簧测力计固定不动，拉动平板小车运动，该实验设计的优点是：一方面，不需要木板做匀速直线运动，便于实验操作，另一方面，由于测力计静止便于读数。,2(2017，预测)在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时”，李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接
4、触面的粗糙程度有关”的猜想；张华同学提出“滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关”的猜想。如图是他们进行探究实验的实验装置图。 (1)李丽同学为了完成他自己的探究应该按 两个图所示的方案进行。 (2)张华选用正确的实验装置进行实验，得到的实验数据见下表；根据表中记录的数据，可以得出Ff与FN的关系是 ；,甲、丙,成正比,(3)“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关呢？”张华将图甲中的木块侧放在水平木板上，用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数和图甲的示数一样，得出“滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关”的结论。而李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，用弹簧测力计拉着木
5、块在木板上做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数为图甲中示数的一半，得出“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”的结论。你认为_的结论是错误的； 错误的原因 。,李丽,实验中没有保持压力不变,【解析】(1)李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”，所以需控制压力大小这个变量，改变接触面的粗糙程度，甲、丙两图中压力相同，接触面的粗糙程度不同，所以应选择甲、丙两图进行实验。(2)根据表格中数据可知，接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力与压力大小成正比。(3)李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，这样压力大小也会变为一半，没有保持压力大小不变，所以得出的结论是错误的。,3如图，为了探究浸
6、在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系，某同学进行了实验： (1)图B中用细线将合金块挂在弹簧测力计下，测出它的_大小； (2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图C，合金块所受浮力是_N； (3)比较图C和图D可知，合金块在水中所受浮力与浸没的_无关； (4)该同学做完实验总结出规律后，计算合金块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg),重力,0.5,深度,4103,4(2017，预测)利用天平和量筒测合金块的密度： (1)调节天平时，发现指针偏向分度盘右侧(如图甲)，此时应将平衡螺母向_调。,左,(2)小明用托盘天平测合金块的质量，操作情况如图乙所示，指出其中的三处错误是： 用
7、手直接拿砝码；物体和砝码的位置放反了；测量前没有将游码拨到零刻度线处。 改正错误后，小明用正确的方法称合金块的质量，平衡时放在盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图丙所示，则合金块的质量是_g。 (3)用细线拴好合金块，把它放入盛有30mL水的量筒中，水面到达的位置如图丁所示，则合金块的体积为_cm3，合金块的密度为 g/cm3。,47.4,10,4.74,5某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下： (1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是 。 (2)如图甲所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧
8、测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为30 N。,排尽注射器内的空气,(3)如图乙所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的 长度为_cm，计算出活塞的横截面积。 (4)计算得到大气压强的数值为 Pa。 (5)同学们发现实验误差较大，请分析，该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条)： ； 。,6.00,0.9105,空气没有排尽,注射器筒壁与活塞之间有摩擦,1小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不一样。对哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有三种猜想： 猜想1：制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的
9、伸长量。 猜想2：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量。 猜想3：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量。 小明为探究自己的猜想，设计出一个实验方案： 将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两根弹簧的初始长度L1、L2； 如图所示，固定弹簧的一端，用大小相等的力拉弹簧，测出两根弹簧的对应长度L1、L2； 改变拉力的大小，重复实验步骤，记录实验数据。,(1)该实验方案研究的是猜想_(填写序号)； (2)实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”， 这样做的目的是 。 (3)实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”表明弹簧的伸长量还与 有关。 (4)探究此猜想需要研究和比较的物理量是 和 。,2,得到材料、粗细均相同的两
10、根弹簧,拉力大小,弹簧的原长,对应的伸长量,2在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图1所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离。 (1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小_(选填“相等”或“不相等”)。 (2)实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的。 (3)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越_(选填“快”或“慢”)。,相等,水平面的粗糙程度,慢,(4)推理：本实验中，如果小
11、车在水平面上滑行时受到的阻力为零， 它将做 。 (5)在此基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律，请问：牛顿第一定律_(选填“能”或“不能”)直接由实验得出。 (6)本实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小_(选填“相等”或“不相等”)。 (7)通过上面的探究后，小明再想考如下的问题，如图2所示，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将_(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。,匀速直线运动,不能,相等,静止,3(1)如图1中：天平测出物体的质量是_g； 量筒中液体的体积是_mL；弹簧测力计的示数是_N。,106,34
12、,1.4,(2)木块从如图2斜面所示位置静止释放，直到撞上金属片，测此过程木块的平均速度。 在图中画出需要测量的距离。 用粗糙程度相同、质量不同的木块做实验所得数据如下表，根据公式 算出第一次实验木块的平均速度为 。 请归纳本实验木块的平均速度与质量是否有关？_。,vs/t,1.25m/s,无关,4“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”(如图所示)。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题： (1)为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这样做的目的
13、是 。,使小车运动到水平面上的初速度相同,(2)三次实验中，小车在_表面上停止得最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最_。 (3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑(小车不受阻力)， 则小车会在水平面上做 运动。,木板,小,匀速直线,5探究“作用在同一个物体上二个力的平衡条件”，需要比较“平衡”和“不平衡”两种不同状态的受力情况才可以得出结论。实验室内的实验装置如图所示(定滑轮按45角固定在桌边上)。小红利用此装置做实验过程中，将木块进行扭转，小亮说：“由于定滑轮无法扭转，所以会影响实验效果”。 (1)在木块不扭转的情况下，“二力平衡”的三个条件中，对哪些平衡条件的探究存在缺陷？ (2)根据实验需
14、要改进该实验装置，简述你的改进方案。 解：(1)方向相反；作用在同一条直线上；(2)改进方案：用小车代替木块，然后将小车扭转一个角度，看小车是否平衡。,1(2017，预测)为了探究静摩擦力作用的相互性，并比较一对相互作用的静摩擦力的大小，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置，整个装置放在水平桌面上，其中A、B两木块叠放在一起，两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连，另一端固定在铁架台E、F上。后来经过讨论，完善了实验装置，如图乙所示。 (1)在理想情况下，B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计_的示数，A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计_的示数。(均选填“C”或“D”),D,C,(2)在B下面放细圆木条的目的是 ， 在A上放钩码的目的是 。 (3)实验中需向右缓慢移动铁架台F，在此过程中，应使A、B保持相对_(选填“运动”或“静止”)，整个装置静止后，读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。 (4)分析实验数据，若 ，则静摩擦力的作用是相互的，且一对相互作用的静摩擦力大小相等。,用滚动代替滑动,增大压力,静止,F1F2,2实验和探究(请将下列实验报告中的空缺部分填写完整)： (1)探究二力平衡的条件：,3.小明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
