冲刺2020中考物理倒计时专攻32种题型09力学实验一

专题09力学实验（一）

实验一测量物体运动的平均速度

▲ 核心考点

【设计与进行实验】

1.实验原理：；

2.主要实验器材及作用：

（1）刻度尺：测出小车运动的路程；

（2）停表：测出小车运动的时间；

（3）金属挡板确保小车在同一位置停下来，更准确地测量路程和时间；

3.实验装置

①安装要求：斜面的倾角不宜过大也不宜过小。倾角过大，会导致小车滑行速度太快，时间太短，不宜测量时间；倾角过小，会造成各阶段的平均速度太接近，或小车可能滑不到斜面底。因此，斜面倾角应较小，目的是为了减小小车运动的速度，便于测量时间；

②小车每次必须从斜面上同一位置由静止开始下滑，且小车运动过程中不能改变斜面的倾角；

4.小车运动距离：从“车头到车头”、或从“车尾到车尾”的距离；

5.实验中应多次测量求平均值减小误差：每次测量时，必须让小车从斜面上同一位置由静止开始下滑；

6.刻度尺的使用和读数：刻度尺要估读；

【交流与讨论】

7.误差分析：①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏小，平均速度偏大；②当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏大，平均速度偏小；③小车没有从静止开始下滑，所测平均速度偏大；

8.小车运动状态的判断：从斜面顶端到底端的过程中小车做变速直线运动，受非平衡力的作用；

9.增大小车平均速度的方法：增大斜面的倾斜程度；

10.小车从起点、中点分别下滑的评估：

①上半程、下半程的平均速度不等于全程的平均速度；具体关系为：，由此可知，小车在斜面上运动的速度越来越快；

②下半程平均速度计算方法：，不能从中点开始下滑，原因是从中点由静止下滑所测时间不等于下半程时间；

11.能量转化情况：小车运动过程中，动能增大，重力势能减小，机械能减小（转化为内能）。

▲ 针对训练

如图1所示，在测量小车运动的平均速度实验中，让小车从斜面的A点由静止开始下滑并开始计时，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可算出小车在各段的平均速度。

图1   

图2

（1）根据实验的原理，需要测量的物理量是小车运动的路程和所用的时间。

对小车运动的各段长度进行测量并分段做了标记，因的测量误差较大，需多次测量；

（2）图中AB段的距离＝cm，测得时间＝1.6s，则AB段的平均速度＝　　cm/s；

（3）如果小车过了B点才停止计时，则测得的平均速度会偏　　；

（4）实验中应多次测量，每次测量时必须让小车从　　由静止开始下滑；

（5）在BC段、AC段的平均速度关系为　　（填“＞”、“＜”或“＝”）；

（6）物体的运动常常可以用图象来描述，图2中能反映图1小车运动情况的是（）

（7）实验时斜面坡度应（选填“较大”或“较小”），是为了

；

（8）实验中，对于如何获取下半程s3的平均速度v3，下列方法最好的方案是（）

A.小车从B点由静止释放，测出B到C所用的时间t3与路程s3，计算得到v3

B.小车从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间t3，再测量路程s3，计算得到v3

C.不测量，利用已有数据求得t3=t1-t2，s3=s1-s2，再计算得到v3

答案：（1）；（2）40.0；25.0；（3）小；（4）同一位置；（5）>；（6）；（7）较小；减小时间测量的误差；（8）C。

实验二用天平和量筒测量固体的密度

▲ 核心考点

【设计与进行实验】

1.实验原理：

2.天平的使用和读数：

（1）天平的使用：

①放（天平放水平）；②移（游码左移0）；③调（左偏右调，右偏左调）；④测（左物右码，用镊子加减砝码.添加砝码时，先大后小，当最小的砝码放上太重时，去掉太轻时，应去掉最小砝码并调节游码）；

（2）天平使用过程中的错误操作：

①游码未归零，天平已经调节平衡，导致所测物体质量偏大；

②指针偏左，便开始测量，所测物体质量偏大；

③指针偏右，便开始测量，所测物体质量偏小；

④砝码磨损，会导致所测物体质量偏大；

⑤砝码生锈，会导致所测物体质量偏小；

3.量筒的使用和读数；

4.实验装置

5.实验步骤

①用天平测出固体物块的质量为；

②用烧杯将适量的水倒入量筒内，正确读出水的体积V1；将待测小固体用细线拴住，轻轻地浸没于量筒内的水中；正确读出水面上升后的总体积V2；被测小固体的体积：V=V2-V1；

③石块的密度为：

【交流与讨论】

6.误差分析：

7.特殊法测量密度；

▲ 针对训练

小杜同学在长江边捡到了一块漂亮的鹅卵石，他用天平和量筒测量鹅卵石的密度。

（1）他设计了下列实验步骤：

①用调节好的天平测出鹅卵石的质量m；②向量筒中倒进适量的水，读出水的体积V1；③根据密度的公式，算出鹅卵石的密度ρ；④将鹅卵石浸没在量筒内的水中，读出鹅卵石和水的总体积V2。他应采用正确的实验步骤顺序为　　（选填下列选项前的字母）；

A.①②④③  B.①②③④  C.②③④①  D.②③①④

（2）在实验室，小杜把天平放在工作台上，如图甲所示，小杜在调节天平横梁平衡过程中的操作错误是　　；小杜改正错误后，发现指针偏向分度盘左侧，此时应将平衡螺母向调节（选填“左”或“右”），使天平平衡；

（3）小杜纠正错误后，重新调节天平平衡并测量鹅卵石质量，当天平平衡时右盘砝码和游码如图乙所示，鹅卵石的质量为　　g；由图丙和丁可知鹅卵石的体积是　cm3，计算出鹅卵石的密度为　　g/cm3，合为kg/m3；

（4）若鹅卵石磨损后，它的密度将　　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（5）用量筒测量水的体积，读数时视线应与液体凹面的底部　　，若小杜在图丙中读数正确，在图丁中读数时视线仰视，所测得鹅卵石的密度将　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

（6）丁图中如果用较粗的绳子，则测出的石块的密度　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

答案：

（1）A；

（2）水平；游码未归零；右；

（3）22；

（4）10；2.2；2.2×103；

（5）相平；偏大；

（6）偏小；

力学实验三用天平和量筒测量液体的密度

▲ 核心考点

1.实验原理：

2.实验器材：量筒、天平、烧杯、盐水；

3.实验装置

4.实验步骤：

①在烧杯中倒入适量的待测盐水，用天平测量烧杯和盐水的总质量；

②将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分，用天平测量烧杯和剩余盐水的总质量m2，

③记录倒入量筒中的盐水的体积为；

④则盐水密度的表达式：

5.误差分析

▲ 针对训练

小华为了测量酱油的密度，进行以下实验：

（1）将待测酱油倒入烧杯中，用已调好的天平测量烧杯和酱油的总质量（如图甲所示）。

烧杯和酱油的总质量是　g；

（2）将烧杯中的酱油倒入一部分到量筒中（如图乙），量筒中酱油的体积是　　cm3。

（3）用已调好的天平测量剩余酱油的烧杯的总质量（如图丙），由此可知酱油的密度是　kg/m3。

（4）小华设计另一种测量酱油密度的实验方案：用天平测出空烧杯的质量m1，向烧杯内倒入适量酱油，再测出烧杯和酱油的总质量m2；然后把烧杯内的酱油全部倒入量筒内，测出量筒内酱油的体积为V；酱油密度的表达式是ρ＝　。按该实验方案测出酱油的密度　　（选填“偏大”或“偏小”），原因是　　。

（5）另一实验小组同学发现自己桌上没有量筒，思考了一会儿后，他们想出利用实验台上的天平、空饮料瓶、水等物品来测量酱油密度。其操作步骤是：

①用天平测出空饮料瓶的质量m1；

②在空饮料瓶中装满水，用天平测出瓶和水的总质量m2，计算水的体积V＝　　（用测出的物理量字母表示，水的密度ρ水已知）；

③　　；（说出具体方法和要测出的物理量并用字母表示）

④计算酱油密度ρ＝　　。（用测出的物理量的字母表示）

答案：

（5）72.4；40；

（6）1.13×103；

（7）；偏大；烧杯内侧沾有部分酱油，导致所测体积测量值偏小；

（5）；在空饮料瓶中装满酱油，用天平测出瓶和酱油的总质量m3；

（6）；

力学实验四探究阻力对物体运动的影响

▲ 核心考点

【实验目的】

探究阻力对物体运动的影响

【设计和进行实验】

（1）实验器材：小车、斜面、长木板、毛巾、棉布等；

（2）实验步骤：让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下，如图所示，改变水平面表面得粗糙程度，使其对小车运动的阻力不相同。第一次在水平面上铺毛巾，第二次铺棉布，第三次将棉布去掉，只剩下木板，比较小车每次在水平面上滑行的距离。

【分析现象】水平面越光滑，小车的速度减小得越慢，运动距离越远；

【实验结论】

①运动物体受到的阻力越大，运动的越近，阻力越小，运动得越远。

②若运动的物体不受阻力，物体的运动速度将不会减小，将保持做匀速直线运动。

【实验方法】：

①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放，使小车到斜面底端时具有相同的初速度；

②转换法：通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小；

③科学推理法：若小车不受阻力时，小车的速度将不会减小，将永远做匀速直线运动；

【交流与讨论】

（3）小车到达斜面底端继续前行的原因：小车具有惯性；

（4）小车最终会停下来的原因：受到摩擦阻力（非平衡力）的作用；

（5）牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；

（6）牛顿第一定律得到的方法：在大量经验事实的基础上，通过科学的推理总结归纳出来的，不能直接由实验得到。

（7）对牛顿第一定律的理解：力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因。

（8）对小车受力情况的判断：小车在水平面上运动时重力和支持力相互平衡，水平方向上受到阻力的作用，做减速直线运动；

（9）小车在运动过程中做功与能量转化：从斜面顶端滑动到水平面的过程中，重力势能转化为动能和内能；从水平面运动到静止的过程中，动能转化为内能，机械能不守恒，但能量的总量不变；小车在三种不同的水平面上克服阻力做功的关系：，功率：（依次为毛巾、棉布和木板）。

▲ 针对训练

如图所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，观察将毛巾、棉布分别铺在水平木板上和只有木板的三种情况下，让小车分别从斜面顶端由静止下滑，研究小车在水平面上滑行的距离。

（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小　（填“相等”或“不相等”）。

（2）实验中改变小车所受阻力大小，是通过改变　　来实现的。

（3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近；在棉布表面滑行的距离较远；在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小，速度减小得越　　（填“快”或“慢”）。

（4）推理：如果小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，它将做　　。在大量经验事实的基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一定律，所以牛顿第一定律虽然不是直接由实验得出的，但是通过符合逻辑的　　得出的正确结论。在我们已学的物理知识中，也有用到这种“实验+推理”的研究方法，如　　（列举一例）。

（5）实验中，小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1　P2．（填“＞”、“=”或“＜“）

（6）牛顿第一定律告诉了我们物体的运动　　（填“需要”或“不需要”）力来维持，一切物体都有保持原来　　不变的性质，力是物体运动状态的原因。

（7）必须保证小车运动在水平支持面上，这是为了让小车在竖直方向所受　　力和支持面对小车的　　力相平衡，从而只探究阻力对物体运动的影响。

（8）本实验中小车在水平面上三次运动过程中消耗的机械能大小　　（选填“相等”或“不相等”）；

（9）若让同一小车从斜面上不同高度处由静止滑下，观察小车在毛巾表面滑行的距离，可以探究小车的重力势能与　　的关系。若是换用大小不同的小车从斜面同一高度处由静止自由下滑，可以探究动能与的关系。

（10）完成上面的探究后，小林添加了一个木块来探究“物体动能的大小是否与物体的运动速度有关”，接下来他应该将小车放在同一个斜面的　　（选填“相同高度”或“不同高度”），由静止自由滑下来撞击放在同一水平面上同一位置的木块。

答案：

（8）相等；

（9）接触面粗糙程度；

（10）慢；

（11）匀速直线运动；推理；探究真空不能传声实验；

（5）>；在空饮料瓶中装满酱油，用天平测出瓶和酱油的总质量m3；

（6）不需要；运动状态；改变；

（7）重力；支持力；

（8）相等；

（9）高度；质量；

（10）不同高度。

力学实验五探究二力平衡条件

▲ 核心考点

【实验目的】

物体处于平衡状态时受到的两个力有什么特点

【设计和进行实验】

1.实验器材：小桌、小车、托盘、钩码

甲乙

2.实验步骤：

（1）探究两个力的大小关系：

①在两端的托盘里分别放上质量不相等的钩码，观察小车的运动情况；

②在两端的托盘里分别放上质量相等的钩码，观察小车的运动情况。

（2）探究两个力的方向关系：

①将两托盘放在小车的同侧，并放上质量相等的钩码，使两个力的方向相同，观察小车

的运动情况。

②把小车扭转一个角度，使两个力不在同一直线上，再释放，观察小车的运动情况；

（3）探究两个力的作用点关系：把方向相反的力分别施加在两个小车上，观察小车的运动情况。

【分析现象】

（1）当小车受到大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上的两个力作用时，其运动状态不变，即保持静止状态，处于平衡状态。

（2）当小车所受力的大小不同或所受力的方向相反或两个力不在同一直线上时，小车的运动

状态都会发生变化，不再处于平衡状态。

【实验结论】

二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。

【实验拓展】

为了消除小车车轮和木板之间的摩擦带给实验的影响，将实验装置设计成如图乙所示的形式，将系于小卡片（重力可忽略）两对角线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来进行实验探究二力平衡的条件。

【实验方法】

控制变量法：

（1）探究平衡的两个力是否大小相等：保持两个力在同一直线上、方向相反，改变两端钩码质量，观察小车或纸片是否处于平衡状态；

（2）探究平衡的两个力是否在同一直线上：保持两边钩码质量相同，扭动小车或纸片，观察小车或纸片是否处于平衡状态；

（3）探究平衡的两个力是否在同一物体上：保持两个力作用在同一直线上，两边钩码质量相同，用剪刀剪下纸片，观察纸片是否处于平衡状态。

【交流与讨论】

（1）实验中使用定滑轮的作用：改变力的方向。

（2）实验中间木块换成小车或硬纸片的目的：减小摩擦力对实验的影响。

（3）实验中使用轻硬纸片的好处：纸片的重力忽略不计，方便研究力的方向问题。

（4）实验中多次测量的目的：让实验结论更具有普遍性。

【实验评估】

实验中，甲、乙两方案对比：乙方案通过滚动代替滑动的方式减小了与接触面的摩擦；

乙、丙两方案对比：丙方案减小因摩擦带来的实验误差，同时较甲、乙两方案，丙方案能够更方便一对平衡力与作用物体的关系。

甲乙丙

▲ 针对训练

某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究二力平衡的条件”实验时，请问：

（1）实验时应选择较（选填“光滑”或“粗糙”）的实验桌面。

（5）实验中定滑轮的作用是，通过调整可以改变拉力的大小。

（6）在图甲左侧再挂一个钩码，小车将向（选填“左”或“右”）运动，说明力可以改变物体的。

（7）如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上，且沿同一方向拉小车，可以发现小车不会静止，这是为了表明小车受到的二力若平衡，必须满足这一条件而设计的一个步骤。

（8）通过上述过程可知：作用在上的两个力，只有当大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，这两个力才彼此平衡。

答案：（1）光滑；）（2）相等；相反；（3）同一直线上；（4）将卡片从中间剪开；（5）改变力的方向；钩码数量；（6）左；（7）方向相反；（8）同一物体。

力学实验六探究影响滑动摩擦力大小的因素

▲ 核心考点

【设计和进行实验】

1.实验器材：木块、砝码、粗糙程度不同的水平面、弹簧测力计；

2.实验原理：二力平衡；

3.实验步骤：

（1）用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力；

（2）在木块上放上砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，测出此时滑动摩擦力；

（3）换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持放在木块上的砝码不变，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，测出此时的滑动摩擦力大小。

【记录数据及分析现象】

（1）在这个实验中，在第1、2次实验中变量是　接触面的压力　，控制的变量是　接触面的粗糙程度　。得到的结论是：　接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大　。

（2）在研究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响时，可采用第　2、3  次的实验结果，得到的结论是：　在接触面压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大　。滑动摩擦力的大小与压力的大小与接触面的粗糙程度有关。

【实验结论】

滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

【实验方法】

（1）控制变量法：

①探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力，比较压力不同时滑动摩擦力的大小关系；

②探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，控制压力不变，改变接触面粗糙程度，比较接触面粗糙程度不同时滑动摩擦力的大小关系。

（2）转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。

【交流与讨论】

（1）实验中要水平匀速拉动木块，使木块做匀速直线运动，重力和支持力平衡，才能保证拉力大小等于滑动摩擦力。

（2）滑动摩擦力的大小与运动速度大小、接触面面积的大小无关。

【实验评估】

实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下，对比甲图，乙图中无论是否匀速拉动弹簧测力计，都可以保证拉力大小始终等于摩擦力大小。

甲图乙图

▲ 针对训练

为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明设计了如图所示的实验。

（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做________运动。根据知识，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力，此时，滑动摩擦力的大小________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数；

（2）在四次实验中，滑动摩擦力最小的是________(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”).

（3）分析两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：；分析两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，它们的关系为：；

（4）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是________(选填“正确”或“错误”)的；

（5）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板；如上图所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，木块所受摩擦力方向为，这种改进的好处是（写出一种即可）；

（6）根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上出现打滑现象的具体做法：。

答案：

（12）匀速直线；二力平衡；等于；

（13）丁；

（14）甲、乙；在接触面粗糙程度相同时，压力越大，则滑动摩擦力越大；乙、丙；在压力相同时，接触面越粗糙，则滑动摩擦力越大；

（15）错误；

（5）水平向左；不需要匀速拉到木板，木块所受滑动摩擦力大小总是等于弹簧测力计的拉力；

（6）安装防滑链。

力学实验七探究影响压力作用效果的因素

▲ 核心考点

【设计和进行实验】

1.实验器材：形变显著的物体（如海绵、沙子、橡皮泥等）、小桌、砝码；

2.实验步骤：

第1步：在海绵上放一个小桌，观察图甲所示海绵被压陷的深浅；

第2步：在小桌子上方放一个砝码，再次观察海绵的凹陷深度，如图乙；

第3步：将小桌子倒置过来，桌面和海绵接触，放上砝码，然后再次观察海绵的凹陷深度，如图丙；

【分析与论证】

①甲、乙图中的受力面积相同，乙图中压力大于甲，乙图中海绵的凹陷程度大于甲，故可以得出结论：在受力面积相同时，压力越大，则压力的作用效果越明显。

②乙、丙两图中，压力大小相同，但是丙图中受力面积大，海绵的凹陷程度小一些，故可以得出结论：在压力一定时，受力面积越小，则压力的作用效果越明显；

【实验结论】

压力的作用效果与压力大小和受力面积有关：

①当受力面积一定时，压力越大，则压力的作用效果越明显；

②当压力一定时，受力面积越小，则压力的作用效果越明显。

【实验方法】

控制变量法：

①探究压力的作用效果与受力面积的关系：控制压力大小相等，改变受力面积大小，观察被压物体的形变程度。

②探究压力的作用效果与压力大小的关系：控制受力面积相等，改变压力的大小，观察被压物体的形变程度。

转换法：实验中通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果。

【交流与讨论】

（1）实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变，实验现象明显，而木板不易发生形变，实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。

（2）实验中若压力大小、受力面积都不同，则不能探讨压力的作用效果与某一个变量之间的关系。例如将物体沿着竖直方向切割成大小不等的两块，每一块对海绵的压力作用效果都不变，这样不能得到压力的作用效果与受力面积活压力大小无关的结论。

（3）物理学中，为了比较压力的作用效果，引入压强这一物理概念。压强是表示压力作用效果的物理量，压力的作用越明显，则压强越大。

▲ 针对训练

利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素，如图甲、乙、丙所示。

甲乙丙丁戊

（1）图中压力的作用效果是通过观察　　来比较压力作用效果的。我们　　（填“可以”或“不可以”）用沙子代替海绵来完成实验；

（2）通过比较图甲和图乙，说明　　，压力的作用效果越明显，通过比较图　　（填序号）和图丙，说明压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；

（3）实验中主要采用的研究方法是　　（填“控制变量法”或“理想实验法”）；

（4）将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上，比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′大小关系为p　p′（填“＞”“＜”或“＝”）；

（5）实验时如果将小桌换成砖块，并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块，如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是　。

答案：

（1）海绵的凹陷程度；可以；

（2）受力面积一定时，压力越大；乙；

（3）控制变量法；

（4）=；

（5）没有控制压力大小相等