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1、力学设计实验：基本题型【例1】 崇文33在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,小军同学认为滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关。请你利用已有的器材设计一个实验，说明小军的认识是不正确的。实验器材：一端装有定滑轮的长木板、带挂钩的木块一个、细线若干、还需补充的是 。实验步骤：实验结论：【例2】 实验桌上有如图21所示的实验器材：弹簧测力计、有挂钩的长方体木块一块，一端安装了定滑轮的长木板一块，六个质量相同的钩码，细线若干。请选用以上实验器材，设计一个实验证明“当运动物体与接触面间的粗糙程度保持不变时，物体受到的滑动摩擦力f摩擦力与物体对接触面压力N的关系为：f摩擦力kN（k为常数）”
2、。请写出实验步骤，画出实验数据记录表。木块图21第37题图O【例3】 密云37实验台上有如下实验器材：两段细线、一个带支架的杠杆、一个量程为05N的弹簧测力计、六个质量均为100g的钩码。请利用上述实验器材设计一个实验，证明“在杠杆平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，则动力跟动力臂成反比”。 画出数据表格并写出主要实验步骤。（5分）【例4】 宣武38小华同学想设计一个实验证明：当液体的密度不变时，液体内部的压强跟液体的深度成正比。实验桌上已备有如下实验器材：已知底面积为S的平底小试管一支、装有足量水的水槽一个（水槽高度大于小试管长度）、天平一架、配套砝码一盒、足量细沙、小勺一把、面巾纸一盒。（1
3、）请你写出应补充的实验器材。（2）请写出主要实验步骤。 （3）请设计实验数据记录表格。【例5】 海淀37实验桌上有如下器材：细长平底试管一支（已知底面积为S）、小汤匙一个、抹布一块、刻度尺一把、大水槽一个（水槽的深度大于平底试管的高度）、足量的水、足量的细沙子、天平及配套砝码。要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：在同种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比。要求：写出主要的实验步骤并设计记录实验数据的表格。【例6】 东城35实验桌上提供了6个50g附有挂钩的金属块，05N的弹簧测力计一个，适量的水和满足实验要求的量筒。请你利用提供的实验器材，设计实验证明：水对物体的浮力与
4、物体排开水的体积成正比。写出实验步骤并设计实验数据的记录表格。实验步骤： 图2201N2345012345实验数据的记录表格：石景山37.实验装置如图22所示，其中弹簧测力计的量程为05N。另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验，探究 “使用同一动滑轮提升物体时，动滑轮机械效率与所提升的物体重力大小的关系”，请写出实验步骤、画出实验数据记录表。扩展题型【例7】 如图25甲所示：在一个已经调平衡的有刻度的杠杆左端挂一铝制圆柱体（所挂铝圆柱体的位置A已固定，但细线长短可调），杠杆右端挂一所受重力G为5N的钩码（钩码位置可以在杠杆上移动），此时杠杆平
5、衡，如图25乙所示，另有一个量筒、适当长度的细线和适量的水。要求利用上述实验装置和器材，探究“浸在水里的物体所受浮力大小与浸入水中的体积成正比”。 请写出主要实验步骤，设计出实验数据记录表。图25OA54321012345B甲mL100708090102030405060乙【例8】 实验桌上有满足实验需要的如下器材：天平、砝码、体积不同的铝块、细线、大烧杯、量筒、水。请你利用上述器材设计一个实验证明：浸在水中的物体所受的浮力大小跟物体排开水的体积成正比。请你写出实验步骤，画出实验数据记录表。【例9】 某校物理小组想通过实验证明：“压强一定时，压力与受力面积成正比”的结论，他们从实验室找来了如下
6、器材：托盘天平一架（含砝码），刻度尺，底面积已知且不同的平底试管六只，足量的沙子，装有适量水的大水槽，抹布。请你帮忙设计实验，并写出主要实验步骤并设计实验记录表格。（5分）【例10】 课外活动小组的同学们猜想：空气阻力的大小与物体相对空气的运动速度及物体与空气相接触的受力面积两因素有关。为了验证猜想，他们利用实验室的铁架台及两块木板组装成如图23所示的装置：一段斜面与一段平面对接在一起；其中一位同学从家里带来了一辆性能很好的玩具小车，此小车在被推动放手后，能在水平木板上滑行很远的距离，表明木板给车的摩擦力很小。他们将硬纸板垂直固定在小车上，用有“高”、“中”“低”三个风速档位的吹风机对着纸板吹
7、风模拟空气阻力。图23（1）保持每次实验时 一定，将小车由静止释放，在小车运动到斜面底端时，打开吹风机对着纸板吹风，小车运动过程中始终使吹风机与小车保持一定距离，小车在风力作用下做减速运动，当速度减到零时及时关闭吹风机，由小车停下时距斜面底端的距离可判断空气阻力的大小。（2）请写出初步探究空气阻力与空气流速这一因素之间关系的实验步骤，并画出实验记录的表格。甲乙图29【例11】 如图29甲所示为内充氦气的叮当猫造型的氦气球，小兰知道气球里的气体会慢慢跑出，所以想研究氦气球中氦气体积的减少量V随时间t变化的情况，她利用如图29乙所示的有刻度的杠杆、一个质量m=50g的钩码、细线和手表，设计实验完成
8、了探究。请你写出实验步骤，并设计实验数据记录表。（提示：氦气体积的减少量与气球体积的减少量相等；空气的密度空=1.29kg/m；氦气的密度约是空气密度的七分之一，可不考虑其重力）【例12】 实验桌上有以下实验器材：6个形状相同、但质量和表面粗糙程度都不同的长方体（两端有挂钩），弹簧测力计，固定在水平桌面上的长木板。请使用上述器材设计一个实验证明：“接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比”。写出实验步骤，并设计记录数据的表格。崇文33（1）弹簧测力计 （1分）（2）主要步骤：调节弹簧测力计使指针指零刻线。（1分）将系好细绳的木块放在水平放置的长木板上，细绳绕过定滑轮
9、，用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动绳端，使木块在长木板上做匀速直线运动。此时，f摩=F拉 在表格中记录弹簧测力计的示数。（1分） 改变拉动木块的速度，重复步骤，共作出3次。（1分） (3)弹簧测力计示数不变。说明小龙的认识是错误的。（1分）【例1】 实验步骤：（1）调节弹簧测力计使指针指零刻线位置。（1分）（2）用弹簧测力计测量木块的重力G1，记录在表格中。将长木板放在水平面上，用细线连接木块后通过定滑轮与弹簧测力计相连。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动木块，在表格中记录弹簧测力计的示数F1。（1分）（3）在木块上加一个砝码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉木块，在表格中记录弹簧测力计的示数F2、木块
10、与砝码总重G2（1分）（4）仿照步骤（3）在木块上增加砝码，再做4次，分别测量F3。F6和木块与砝码总重G3G6,将以上数据都记录在表格中。（1分）（5）根据木块做匀速直线运动时f摩擦力=F、N=G，得到木块所受的摩擦力f1-f6,木块对接触面压力N1-N6，并将数据记录在表格中；（1分）（6）整理实验器材。物体所受摩擦力与物体对接触面压力关系的实验记录表格（1分）G/NN/NF/Nf/N【例2】 密云37（1）用细绳做成两个绳套，将绳套A拴在支点右侧第二条刻线处，将绳套B拴在支点右侧第三条刻线处，调节杠杆使其在水平位置平衡。将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置。 （2）在A绳套上悬挂2个钩码
11、并保持位置不动， 将钩码对杠杆的拉力F阻及阻力臂L阻记录在表格中。（3）将弹簧测力计钩在B绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，将弹簧测力计示数F1及动力臂L1记录在表格中。（4）将B绳套向右移动一个格，将弹簧测力计钩在B绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，将弹簧测力计示数F2及动力臂L2记录在表格中。（5）仿照步骤（4）依次将B绳套向右移动一个格，将弹簧测力计钩在B绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，再做四次实验。读出各次的弹簧测力计示数F3、F4、F5、F6及动力臂L3、L4、L5、L6并记录在表格中。第37题图OABL阻/mF阻/NL动/mF动/N【例3】 宣武38（1）刻度尺
12、一把（1分）（2）实验步骤：用小勺向试管中装入适量沙子，用已调平的天平测量试管和沙子的总质量m1，记录在表格中；将试管放入水槽的水中，使其直立漂浮，用刻度尺测量试管浸入水中深度h1，记录在表格中；从水槽中取出试管，用面巾纸擦干其外壁，用小勺向试管中添加适量沙子，用天平测量试管和沙子总质量m2，记录在表格中；仿照步骤2，测量小试管浸入水中深度h2，记录在表格中；重复步骤3、4，再测4组数据m3、h3； m6、h6记录在表格中；将小试管底面积S的数值记录在表格中。利用公式p=，计算六次试管对水的压强p1、p2p6 ，记录在表格中。（共2分）（3）实验数据记录表格：（1分）m/kg h/mS/m2p
13、/Pa【例4】 海淀37（1）把天平放在水平桌面上，调节天平平衡；（有此项给1分，没有扣1分）。（2）用刻度尺测出试管的长度L并记录；（3）用药匙取适量的细沙装入试管，用天平测出细沙和试管的总质量m1；再将试管放入盛有水的水槽中，使试管竖直漂浮在水面上静止，用刻度尺测出试管露出水面的高度h1；将m1、h1记录在表格内。 （4）用抹布擦干试管，用药匙再取适量的细沙装入试管，用天平测出细沙和试管的总质量m2；再将试管放入盛有水的水槽中，使试管竖直漂浮在水面上静止，用刻度尺测出试管露出水面的高度h2；将m2、h2记录在表格内。（5）仿照步骤（4）再做4次实验，测出细沙和试管的总质量m3、m4、m5、
14、m6；测出每次试管露出水面的高度h3、h4、h5、h6，并将数值记录在表格内。（6）计算出每次试管浸入水中的深度（L-h）和排开水的体积V排；将数据记录在表管内。（7）根据物体漂浮时F浮G物，可知试管每次漂浮时所受的浮力F浮。（8）分析F浮和试管排开水的体积V排确定两者的关系。说明：此题实验步骤4分。写“用调好的天平测量试管和细砂的质量”，没有操作（1）也可以给1分。（2）-（8）操作要有三个要点，才给3分：要点1：试管竖直漂浮静止；要点2：有多次测量试管露出水面高度和试管、细沙总质量；要点3：有计算每次试管排开水的体积V排。若用刻度尺直接测量试管在水中的深度、把湿试制接放在天平盘上测其质量属于不规范操作，扣掉1分。 S 实验次数123456试管的长度/cm细沙和试管的总质量mkg重力GN浮力F浮N试管露
