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2021年中考物理二轮专题复习 专题4.2 实验探究题（力学）（解析版）
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这是一份2021年中考物理二轮专题复习 专题4.2 实验探究题（力学）（解析版），共49页。
专题4.2 实验探究题（力学）（解析版）
【迎战中考】2021年物理二轮之试卷题型解密（通用版）
1.实验探究题是中考物理试卷中必考内容。实验探究题考查学生对认识自然、探索规律和培养科学严谨的态度的考试题型。实验探究题在中考试卷中占有较大比例，认真做好实验探究题的备考复习，同样是非常重要的一项内容。
2.各地的中考命题针对实验探究问题有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。比如同是考查凸透镜成像规律，但由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的教学中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际，并且所考核的方法和能力都是学生应了解和掌握的。所以学生进行应考时对此不要产生心理上的障碍，只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。
3.纵观历年实验探究题，其规律是力学一道题、电学一道题，光学或热学一道题，有的还涉及到机械运动、声现象或电磁现象等内容。力学部分实验探究主要有物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验、测定机械效率实验等。考查热点有：物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验等。
一、物质密度测量
1.实验内容
（1）测量工具：密度测量的常用工具是量筒（量杯）、天平。用量筒测量固体和液体的体积；用天平测量物体质量。
（2）天平的使用：用天平测量物体的质量。
天平的使用及注意事项：测量时，应将天平放在水平桌面上；先将游码拨回标尺左端的零刻线处（归零），再调节平衡螺母，使指针指到分度盘的中央刻度（或左右摆动幅度相等），表示横梁平衡；将物体放在左盘，砝码放在右盘，用镊子加减砝码并调节游码，使天平重新平衡；被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上的指示值。
2.液体密度的测量：液体密度的测量步骤如下：
（1）用天平称出烧杯的质量m1；
（2）将适量的液体倒入烧杯中，用天平称出烧杯与液体的总质量m2；
（3）将烧杯中的液体倒入量筒中，读出量筒中液体的体积V；
（4）计算液体的密度：。
3.固体密度的测量：固体密度的测量步骤如下：
（1）用天平测量固体的质量m；
（2）在量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1；
（3）用细线拴住固体，轻放浸没在水中，读出固体与水的总体积V2；
（4）计算固体的密度： 。
2.考查方向
考查方向
解答思路
天平调平衡
移动平衡螺母（指针左偏，平衡螺母右移；指针右偏，平衡螺母左移）
天平使用
把天平放在水平桌面上，游码放在“零”位，调节平衡螺母使天平平衡，左盘放被测物体，右盘放砝码，不得用手夹取砝码
求被测量物体质量
物体总质量等于砝码总质量加上游码读数
液体体积测量
视线要与液面相平，1mL=1cm3
被测物体密度
用密度公式进行计算即可
被测物质密度误差
烧杯或被测固体均粘有部分液体，由实验步骤可知被测质量偏小时，密度偏小；被测质量偏大时，密度偏大
靠增减砝码无法使天平平衡时
取下最小砝码，调节往右调节游码
实验评价
根据测量过程确定测量值偏大还是偏小并分析实验过程中存在问题
【典例】（2020•淄博）在劳动实践活动中，物理兴趣小组的同学用大豆、核桃、花生等食材制作营养豆浆，并测量营养豆浆的密度。
（1）小明的实验过程：
①用调好的天平测量烧杯和豆浆的总质量，所加砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，总质量为 g；
②把烧杯中的豆浆倒入量筒中一部分，如图乙所示，记下量筒中豆浆的体积为 cm3；
③测出烧杯和剩余豆浆的质量为30g。
根据以上数据，计算豆浆的密度为 kg/m3。
（2）小亮的方法：
①用调好的天平测量空烧杯的质量m1；
②向空烧杯中倒入适量豆浆，测量烧杯和豆浆的总质量m2；
③将烧杯中的豆浆倒入量筒中，记下量筒中豆浆的体积V。
你认为 （填“小明”或“小亮”）的实验方法所测密度误差较大，理由是 。
（3）测量结束后，小明把核桃放入水中，发现核桃漂浮在水面上，他想测量核桃的密度，于是挑选了一个不透水的核桃（如图丙），却发现无法放入量筒中。聪明的小明利用弹簧测力计、小桶、细线、细铁丝、装满水的溢水杯，也测出了核桃的密度。
实验步骤：
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G；
② ；
③ 。
请补全主要步骤，用所测物理量的符号写出核桃密度的表达式ρ＝ （水的密度用ρ水表示）
【答案】（1）①71.6；②40；③1.04×103；（2）小亮；将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小；（3）②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1；③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2；•ρ水。
【解析】（1）①烧杯和豆浆的总质量为：m1＝50g+20g+1.6g＝71.6g；
②量筒中液面位置如图乙所示，则量筒中豆浆的体积V＝40mL＝40cm3，
③量筒内豆浆的质量m＝m1﹣m2＝71.6g﹣30g＝41.6g，
豆浆的密度为：ρ＝＝＝1.04g/cm3＝1.04×103kg/m3；
（2）小亮将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小，根据公式ρ＝ 得测得的密度比真实值偏大，所以小亮所测密度误差较大；
（3）当核桃浸没时，溢出水的体积等于核桃的体积，利用排水法测量出核桃的体积，故步骤为：
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G；
②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1，
③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2，
漂浮时溢出水的重力为：G排＝G1﹣G，
根据漂浮时浮力等于重力以及阿基米德原理知，
核桃的重力为：G核桃＝G排＝G1﹣G，
核桃全部浸没时，溢出水的重力为：G排′＝G2﹣G，
根据阿基米德原理知此时的浮力为：F浮＝G排′＝G2﹣G，
核桃的体积为：V＝V排′＝＝，
核桃的密度为：ρ＝＝＝＝＝•ρ水。
故答案为：（1）①71.6；②40；③1.04×103；（2）小亮；将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小；（3）②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1；③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2；•ρ水。
【跟踪练习】
1.（2020•阜新）小明把一小块玛瑙石和一个小木块带到实验室，测量它们的密度：
（1）如图甲所示，小明忘记把游码归零就调节天平平衡了，及时改正后，他应将平衡螺母向 侧移动（选填“左”或“右”），天平才能重新平衡。
（2）在实验过程中，小明测得的实验数据如图乙、丙所示，玛瑙石的质量是 g，玛瑙石的体积是 cm3，玛瑙石的密度是 kg/m3。
（3）小明把玛瑙石做成一件小工艺品后，其质量减少，玛瑙石的密度 （填“变大”“不变”或“变小”）。
（4）小明尝试只用量筒和水测量小木块的密度，如图丁所示操作如下：
①向量筒内倒入适量的水，体积记为V1；
②将小木块轻轻放入量筒内，静止后，水面对应的体积记为V2；
③再用细钢针将小木块浸没在水中，水面所对应的体积记为V3，
由此得到木块密度的表达式ρ＝ 。（用ρ水和所测物理量符号表示）
【答案】（1）右；（2）51；20；2.55×103；（3）不变；（4）。
【解析】（1）游码归零就调节天平平衡了，游码归零后指针偏向分度盘中心左侧，应向右调节平衡螺母；
（2）由图乙可知，玛瑙石的质量：m＝50g+1g＝51g；
由图丙可知，玛瑙石的体积：V＝70ml﹣50ml＝20ml＝20cm3；玛瑙石的密度：ρ＝＝＝2.55g/cm3＝2.55×103kg/m3；
（3）密度是物质的一种特性，玛瑙石质量变小、体积也会变小，密度不变；
（4）在量筒内倒入适量的水，记下水的体积V1，将小木块轻轻放入量筒内，稳定后水面上升至V2；小木块排开水的体积：V排＝V2﹣V1，
根据物体的浮沉条件可知，物体漂浮时浮力等于重力，则漂浮时物体的质量等于排开水的质量，即小木块得质量：m＝ρ水V排＝ρ水（V2﹣V1）；
用钢针压小木块，将小木块浸没入水，记下此时量筒的读数V3，小木块的体积V＝V3﹣V1；
则小木块的密度：ρ＝＝。
故答案为：（1）右；（2）51；20；2.55×103；（3）不变；（4）。
2．（2020•鞍山）如图所示为小聪同学利用未知液体来测量小石块密度的实验操作：
（1）如图甲所示，小聪在调节天平横梁平衡过程中的错误操作是 。
（2）小聪纠正错误后，正确测量出了小石块的质量m石（如图乙所示），并由图丙测出了小石块的体积V石＝ cm3，则小石块的密度ρ石＝ g/cm3。
（3）小聪还想测出量筒中未知液体的密度，他利用弹簧测力计只增加一个操作步骤，便完成了该实验。新增操作步骤： 。读出弹簧测力计的示数为F。未知液体密度的表达式：ρ液＝ （用字母表示，不必代入数值）。
【答案】（1）没有将游码移到标尺左端的零刻度线处；（2）20；2.8；（3）用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；。
【解析】（1）调节天平横梁平衡时，应先把游码移到标尺左端的零刻度，再调节平衡螺母，由图甲可知，小聪在调节天平横梁平衡过程中的操作错误是游码没有移到标尺左端的零刻线处；
（2）由图乙知，天平标尺的分度值为0.2g，小石块的质量：m＝50g+5g+1g＝56g；
由图丙知，量筒的分度值为2mL，小石块放入量筒前读数为60ml，小石块放入量筒后读数为80ml，小石块的体积：V＝80ml﹣60ml＝20ml＝20cm3；
小石块的密度：ρ＝＝＝2.8g/cm3；
（3）要测量未知液体的密度，可增加步骤为：用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；
物体受到的浮力为F浮＝G﹣F，小石块的体积V＝V2﹣V1；
由F浮＝ρ液gV排得，液体的密度：ρ液＝＝。
故答案为：（1）没有将游码移到标尺左端的零刻度线处；（2）20；2.8；（3）用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；。
3．（2020•葫芦岛）小琪非常喜欢吃大樱桃，很想知道它的密度，于是进行了如下测量：
（1）将天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻线处，指针的位置如图甲所示，则应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，使横梁平衡。
（2）他取来一颗大樱桃，用天平测出了大樱桃的质量如图乙所示为 g。
（3）将一颗大樱桃，放入装有30mL水的量筒中，水面上升到图丙所示的位置，大樱桃的体积为 cm3，密度为 g/cm3。
（4）小琪将大樱桃放入量筒中时，筒壁上溅了几滴水，所测的大樱桃密度会 （填“偏大”或“偏小”）。
（5）小琪还想利用大樱桃（已知密度为ρ0）、平底试管、刻度尺测量家里消毒液的密度，实验步骤如下：
①在平底试管中倒入适量的消毒液，用刻度尺测量试管中液面的高度h1。
②将大樱桃放入试管内的消毒液中，大樱桃处于漂浮状态，用刻度尺测量试管中液面的高度h2。
③取出大樱桃，在其内部插入一根细铁丝（忽略大樱桃体积的变化），重新放入试管内的消毒液中，由于浸没在消毒液中时重力 （填“大于”“小于”或“等于”）浮力，大樱桃沉入试管底部，用刻度尺测量试管中液面的高度h3。
④消毒液密度的表达式为ρ消毒液＝ 。
【答案】（1）左；（2）8.4；（3）8；1.05；（4）偏大；（5）③大于；④ρ0。
【解析】（1）如图，指针偏右，说明天平的右端下沉，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动。
（2）大樱桃的质量：m＝5g+3.4g＝8.4g。
（3）大樱桃的体积：V＝38ml﹣30ml＝8ml＝8cm3，
大樱桃的密度：ρ＝＝＝1.05g/cm3。
（4）当大樱桃放入水中，筒壁上溅了几滴水，导致大樱桃和水的总体积减小，大樱桃体积减小，密度偏大。
（5）③大樱桃在消毒液中下沉，大樱桃受到的重力大于浮力。
④设平底试管的底面积为S，
大樱桃的重力，G＝mg＝ρ0Vg＝ρ0S（h3﹣h1）g，
大樱桃漂浮在消毒液中，大樱桃受到的浮力：F浮＝ρ消毒液gV排＝ρ消毒液gS（h2﹣h1），
大樱桃漂浮在消毒液中，重力等于浮力，
所以，ρ0S（h3﹣h1）g＝ρ消毒液gS（h2﹣h1），
解得，消毒液的密度：ρ消毒液＝ρ0。
故答案为：（1）左；（2）8.4；（3）8；1.05；（4）偏大；（5）③大于；④ρ0。
二、探究影响摩擦力大小的因素实验
1.实验内容
【实验目的】探究影响摩擦力大小的因素。
【实验器材】弹簧测力计，长木板，棉布，毛巾，带钩长方体木块，钩码。
【实验原理】（1）二力平衡条件：作用在物体上的两个力，如果大小相等、方向相反并作用在一条直线上，这两个力就是平衡力；（2）用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧测力计的读数就等于摩擦力大小，这样就测出了摩擦力大小。
【实验步骤】实验装置如图。
一、用弹簧测力计匀速拉动木块，让木块在长木板上做匀速滑动，读出弹簧测力计读数，即木块与长木板之间的摩擦力；数据计入表格；
二、改变放在木块上的钩码，从而改变木块对长木板的压力，重复步骤一进行试验；
三、把棉布、毛巾铺在长木板上，改变接触面的粗糙程度，重复上述试验。
四、实验表格
试验次数
接触面
压力大小
弹簧测力计读数/N
1
木块与长木板
无钩码
2
木块与长木板
有钩码
3
木块与棉布
无钩码
4
木块与毛巾
无钩码
五、整理器材。
【实验结论】（1）摩擦力大小跟作用在物体表面的压力有关，压力越大，摩擦力越大：（2）摩擦力大小跟接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；（3）摩擦力大小跟接触面大小无关；（4）摩擦力大小跟运动速度无关。
2.考查内容
考查方向
解答思路
要测出摩擦力大小物体应做什么运动
匀速直线运动
如何确定摩擦力大小
匀速运动时，弹簧测力计读数与摩擦力大小相等
可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤
1和2
摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤
1和3或1和4之间
测量误差产生原因
很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差
根据实验结论找出生活中利用摩擦力的例子
汽车轮胎、自行车把、胶鞋等
添加钩码的目的
为了探究摩擦力大小与压力的关系
探究实验的物理方法
控制变量法
【典例】（2020·临夏分）小宇要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：A．接触面所受的压力大小；B．接触面的粗糙程度；C．物体运动的速度。接下来小宇通过如图所示的实验操作开展探究。
（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做 运动；
（2）要验证猜想B，需按照 两个图（选填“甲”、“乙”、“丙”）进行对比实验；
（3）比较甲、乙图的实验，得到的实验结论是 ；
（4）在本次实验中运用的研究方法是转换法和 ；
（5）小颍发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定，于是改进了实验装置，如图丁所示。改进后长木板 （选填“一定”或“不一定”）要做匀速直线运动。
【答案】（1）匀速直线；（2）甲、丙；（3）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（4）控制变量；（5）不一定。
【解析】（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，由二力平衡的条件，拉力大小才等于摩擦力的大小。
（2）要验证猜想B，即与接触面的粗糙程度的关系，要控制压力大小相同和速度大小相同，需按照甲、丙两个图进行对比实验；
（3）比较甲、乙图的实验，接触面粗糙程度相同，乙中压力大，乙受到的滑动摩擦力也大，故实验结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（4）在本次实验中运用的研究方法是转换法和控制变量法；
（5）如图丁所示，木块相对地面处于静止状态，受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力，大小相等，故改进后长木板不一定要做匀速直线运动。
故答案为：（1）匀速直线；（2）甲、丙；（3）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（4）控制变量；（5）不一定。
【跟踪训练】
1．（2020·湘西）如图，为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，请你完成下列实验步骤：
（1）实验中应该用弹簧测力计水平 拉动木块在长木板上运动（选填“匀速”或“加速”）。
（2）由甲和乙实验可知，在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越 。
（3）由 和丙实验可知，在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
【答案】（1）匀速；（2）大；（3）甲。
【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使木块依次在水平放置的木板表面和毛巾表面上做匀速直线运动。
（2）由图甲和乙可知，压力相同，而接触面粗糙程度不同，因此实验探究的是滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度的关系，可得结论：压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，应控制接触面的粗糙程度相同，而物体间的压力不同，由图示可知，图甲与图丙接触面粗糙程度相同而压力不同，因此图甲、丙所示实验探究的是滑动摩擦力的大小跟压力的关系。
2.（2020·本溪）在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。
(1)甲实验中木块受到的摩擦力为______N，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将______（填“变大”“变小”或“不变”）；
(2)比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与______的关系；
(3)比较甲、丙两次实验数据，______（填“能”或“不能”）得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是______；
(4)小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是______（填“A”或“B”）。
A．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小
B．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小
【答案】(1)1.2；(2)不变；(3)压力；(4)不能；(5)没有控制压力一定（或甲、丙的压力不同） ； (6)B。
【解析】(1)由图甲可知，弹簧测力计的示数是1.2N，木块受到的摩擦力为1.2N，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块对木板的压力和接触面的粗糙程度不变，木块受到的摩擦力将不变。
(2)比较甲、乙两次实验，接触面的粗糙程度不变，压力不同，是为了探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(3)甲、丙两次实验，压力不同，接触面的粗糙程度不同，不能得到滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论。
(4)探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变压强的大小。
A．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，压力改变了，不符合题意；
B．把木块分别平放、侧放在木板上，压力不变，改变受力面积，压强改变，符合题意。故选B。
3．（2020·潍坊）某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。
实验器材：粗糖程度不同的长木板甲和乙、滑块（质量已知）、破码、测力计。
实验步骤：①将滑块放在水平长木板甲上进行实验，通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力；记录多组滑动摩擦力F及压力FN的大小；作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如图象中甲所示；
②换用木板乙重复上述实验，作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如图象中乙所示。
(1)如下图所示，______（选填“A”或“B”）操作更便于测量滑动摩擦力的大小。
(2)由图象可知：①在接触面一定的情况下滑动摩擦力与压力成______比；②长木板______（选填“甲”或“乙”）的接触面更粗糙。
【答案】(1)A；(2)正；(3)甲。
【解析】(1)由图知，用A方案，无需匀速拉动木板，当弹簧测力计的示数稳定后，滑块相对于地面是静止的，此时弹簧测力计的示数，等于木板对对木块的摩擦力。用B方案，需匀速拉动滑块，再实际操作中很难做到匀速拉动。故选A。
(2)①由图象可知：在接触面一定的情况下，当压力增大时，滑动摩擦力增大，故滑动摩擦力与压力成正比。
②由图像可知，当压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大，故在压力一定时，甲受到的摩擦力更大，则甲的接触面更粗糙。
三、运动与力的关系实验
1.实验内容
【实验目的】探究运动和力的关系。
【实验器材】小车、斜面、长木板、直尺、毛巾、棉布、木块。
【实验原理】（1）任何物体都具有惯性，物体惯性大小与质量有关；（2）当物体不受力或受到平衡力作用时，物体静止或做匀速直线运动。
【实验步骤】一、实验装置如图。
二、在长木板上铺上毛巾，让小车从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
三、在长木板上铺上棉布，让小车从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
四、让小车在长木板上从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
五、让小车在长木板上从B位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
六、实验表格（参考数据）
实验步骤
运动表面
开始位置
斜面底端到停止位置距离/cm
1
毛巾
A
2
棉布
A
3
木板
A
20
4
木板
B
七、整理器材。
【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。
2.考查内容
考查方向
解答思路
小车从斜面的同一高度滑下的目的
当小车到达水平面时，使小车的速度相同
小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，小车运动的距离
越远
由此推断，当小车不受摩擦力作用时
小车将做匀速直线运动
此实验正确地揭示了：力不是维持物体运动的原因
而是改变物体运动状态的原因
实验方法
控制变量法
表面越光滑
小车受到的摩擦力越小
这个实验能不能直接验证牛顿第一定律
不能
小车运动的长短与它受到的阻力有什么关系
阻力越大，运动越短
让小车从不同高度滑下还可以探究
重力势能与高度、动能与速度关系
【典例】（2020•百色）某次探究实验中，小明依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面上滑下，再观察和比较小车在水平面上滑行的距离，实验情景如图所示。
（1）实验中每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，目的是使小车在水平面上开始滑行时的速度大小 （选填“相等”或“不相等”）。
（2）分析小车运动情况可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）；由此推理：如果水平面光滑，小车运动时不受阻力作用，它将在水平面上 ；说明物体的运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 （选填“能”或“不能”）用实验直接验证。
【答案】（1）相等；（2）慢；做匀速直线运动；不需要；（3）不能。
【解析】（1）实验中应使小车到达水平面上的速度相同，需使小车从斜面的同一高度处由静止自由滑下；
（2）分析小车运动情况可知：毛巾、棉布、棉布表面越来越光滑，小车通过的距离增大，可知小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远；
由此进一步推想：如果运动小车不受阻力，它将做匀速直线运动，这说明物体的运动不需要力来维持；
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上通过进一步推理而概括出了牛顿第一定律，该定律不能用实验直接验证。
故答案为：（1）相等；（2）慢；做匀速直线运动；不需要；（3）不能。
【跟踪训练】
1.（2020•呼伦贝尔）在探究“运动和力的关系”实验中，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车子在水平面上滑行的距离。
（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验应让小车从同一斜面的 滑下，这种研究问题的方法是 （选填“转换法”、“模型法”或“控制变量法”）。
（2）伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上 。说明物体的运动 （填“需要”或“不需要”）力来维持。
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 。
A．能用实验直接验证
B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确
C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的
【答案】（1）同一高度由静止自由；控制变量法；（2）做匀速直线运动；不需要；（3）C。
【解析】（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，这种研究问题的方法是控制变量法；
（2）伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做匀速直线运动；从而说明物体的运动不需要力来维持；
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，故选C。
故答案为：（1）同一高度由静止自由；控制变量法；（2）做匀速直线运动；不需要；（3）C。
2．（2020•泸州）小聪将一根橡皮筋左端固定在墙上，用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合力的关系”。
（1）实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，其分度值为 N；
（2）小聪用两个弹簧测力计一起沿相同方向作用于橡皮筋上拉到A点，此时两个弹簧测力计的示数分别为F1＝3.0N、F2＝4.0N；小聪只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到A点，弹簧测力计的示数F＝7.0N，如图乙所示。F的作用效果F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，这种探究物理规律的方法是 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）；
（3）小聪在实验中突发奇想，将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到B点，记下两弹簧测力计的示数分别为F1＝3.0N、F2＝4.0N；然后只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到B点，如图丙所示，读出弹簧测力计的示数F′＝ N。根据你对合力与分力的理解，判断F′ （选填“是”或“不是”）F3、F4的合力。
【答案】（1）0.2；（2）等效替代法；（3）5；是。
【解析】（1）由图可知，测力计的量程为0～10N，分度值为0.2N；
（2）实验中，F的作用效果F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，该实验方法为等效替代法；
（3）由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为5N；由图可知，F3、F4的合力的作用效果与F'的力的作用效果相同，所以F'是F3、F4的合力。
故答案为：（1）0.2；（2）等效替代法；（3）5；是。
3．（2020•泰州）在“探究阻力对物体运动的影响”实验中：
（1）小明调试实验装置时，将小车从斜面上A处滑下，如图甲所示，小车滑出水平木板右端而掉落下去。为让小车不滑出木板，下列做法不可行的是 ；
A．小车仍从斜面A处滑下，换一个更长的木板
B．增大斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下
C．斜面倾角不变，小车从斜面上A处以下位置滑下
D．减小斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下
（2）调试成功后，小明每次均将小车从斜面上同一高度处滑下，让小车分别在毛巾、棉布和木板表面运动，最终小车静止时的位置如图乙所示。由此可得：小车受到的阻力越小，运动的路程越 。进一步推理可知：若小车运动时所受阻力为零，小车将保持 （填运动状态）；
（3）在上述实验中，小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在木板表面运动过程中的速度变化量；
（4）上述实验结论是小明在分析实验现象的基础上，经过科学推理得出的。下列得出实验结论的过程与该实验相同的是 。
A．探究影响压力作用效果的因素
B．用小磁针探究磁体周围的磁场
C．探究声音能否在真空中传播
D．探究动能大小与物体质量的关系
【答案】（1）B；（2）长；匀速直线运动；（3）等于；（4）C。
【解析】（1）将小车从斜面上A处滑下，小车滑出水平木板右端而掉落，说明小车到达水平面的动能较大，速度较大，通过的路程比较大，所以为让小车不滑出木板，可以换一个更长的木板；或者将小车从高度较低处滑下，或者可以减小斜面的倾角，从而减小小车到达水平面的动能，减小小车在水平面的速度，减小小车通过的路程；故不可行的方法是增大斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下。故选B。
（2）由图示可知，小车受到的阻力越小，小车速度减小得越慢，运动的路程越远；进一步推理可知，当阻力为零时（即小车不受摩擦力），则小车会在水平面上做匀速直线运动。
（3）由题意可知，小车从斜面上同一高度处滑下，所以小车到达毛巾表面和木板表面的水平面时的速度相等，而且小车最后在毛巾表面和木板表面上都会停下来；所以小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量等于在木板表面运动过程中的速度变化量。
（4）上述实验结论是小明在分析实验现象的基础上，经过科学推理得出的。所用的方法是理想实验法；
A．探究影响压力作用效果的因素用的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用小磁针探究磁体周围的磁场用的方法是转换法，故B不符合题意；
C．探究声音能否在真空中传播用的方法是理想实验法，故C符合题意；
D．探究动能大小与物体质量的关系用的方法是控制变量法，故D不符合题意。故选C。
故答案为：（1）B；（2）长；匀速直线运动；（3）等于；（4）C。
四、影响液体压强大小的因素
探究课题：探究影响液体压强大小的因素
实验装置
实验方法
控制变量法，转换法
实验原理
根据U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小
探究过程
1.根据如图甲所示，按照组装U形管压强计
2.将水倒入烧杯，如图乙，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
3.如图乙、丙，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
4.如图丙、丁，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
记录表格
实验内容
液体物质
探头浸入水下深度
橡皮膜朝向
U形管两端液面高度差（cm）
a
水
相同（5cm）
向下
相同（5cm）
向前
相同（5cm）
向上
b
水
不同(3cm)
向下
不同(5cm)
不同(7cm）
向下
向下
c
水
相同（5cm）
向下
盐水
相同（5cm）
向下
实验结论
液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。
考查方向
器材作用
1. U形管压强计的作用？通过U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小
注意事项
1.液体压强产生的原因是：液体受到重力作用；液体有流动性
2.实验前的两个操作：（1）先检查U型管左右两边的液面是否相平。
（2）检查装置的气密性：（用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好）
3.实验时发现U型管内高度差没变化原因是什么？怎么解决？
答：气密性不好，拆下来重新安装
4.使用的U型管是不是连通器？答：不是
5.此实验U型管内液体为什么要染成红色？答：使实验效果明显，便于观察
5.实验需要多次进行，目的是：总结普通规律
6.比较乙、丙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大
7.比较丙、丁实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大
【典例】（2020•烟台）在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中：
（1）实验前，小明利用U形管、软管、扎紧橡皮膜的探头等组装成压强计后，发现U形管两侧液面不相平，如图甲所示，他应做的调节是 （选填“A”或“B”）。
A．取下软管重新安装
B．将右侧管中高出的液体倒出
（2）调整好压强计后，小明按图乙所示开始实验，实验记录的数据如表：
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
①
水
5
朝上
4.9
②
水
5
朝下
4.9
③
水
5
朝侧面
4.9
④
水
10
朝侧面
9.7
⑤
水
15
朝侧面
14.6
⑥
盐水
15
朝侧面
16.7
①比较序号1、2、3三组数据，探究的问题是什么？
②比较序号 三组数据，可以得出结论：同种液体中，深度越大，液体的压强越大。
③比较序号5、6两组数据，可得出的结论是什么？
（3）1648年，物理学家帕斯卡做了著名的“帕斯卡裂桶实验”，如图丙所示。实验中帕斯卡只用了几杯水就让装满水的木桶向四周裂开，这个实验现象能够验证液体压强的哪些特点？
【答案】（1）A；（2）①在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；②3、4、5；③在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；（3）液体压强随着深度的增加而增大；液体内部向各个方向都有压强。
【解析】（1）当压强计的金属盒在空气中时，如果U形管中的液面不相平，则不能正常使用，应该取下软管重新安装，故A正确；故选：A；
（2）①序号1、2、3次实验中，将压强计的探头放在水中5cm深处，使橡皮膜朝向不同的方向，是研究在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；
②若要探究液体内部压强与深度的关系，应将压强计金属盒放入水中不同深度，符合要求的是3、4、5三组数据；
③比较实验⑤⑥中将探头放进不同密度液体中同一深度处，发现探头在盐水中时压强计两边液面高度差大，压强大，可得出的结论是：在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；
（3）灌了几杯水后，细管中水的深度增加的很多，根据液体压强的特点可知：液体压强随着深度的增加而增大；
由图知水桶里的水各个方向流出，说明液体内部向各个方向都有压强。
故答案为：（1）A；（2）①在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；②3、4、5；③在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；（3）液体压强随着深度的增加而增大；液体内部向各个方向都有压强。
【跟踪训练】
1．（2020•咸宁）同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律，进行了如下的操作：
（1）在使用压强计前，发现U形管中两侧液面已有高度差（如图甲所示），接下来的操作是 （选填字母）。
A．直接从U形管右侧中倒出适量液体 B．拆除胶管重新安装
（2）正确操作后，分析乙、丙两图的实验现象，初步得出的结论是：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而 ，因此拦河大坝要做成 的形状（选填“上窄下宽”或“上宽下窄”）；
（3）玲玲保持丙图中探头的位置不变，并向容器内加入适量的浓盐水，她发现U形管两侧液面的高度差又变大了，于是得出了“在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠，原因是加入盐水后液面位置改变了，正确操作是应将探头适当 （选填“上移”或“下移”）；
（4）红红用丁装置测量未知液体的密度，在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到观察到橡皮膜相平，需要测量的物理量有 （多选）；
A．右侧待测液体到容器底的深度h1；
B．右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2；
C．左侧水到容器底的深度h3；
D．左侧水到橡皮膜中心的深度h4；
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ＝ （用题中字母和ρ水表示）。
【答案】（1）B；（2）增大；上窄下宽；（3）上移；（4）BD；×ρ水。
【解析】（1）在使用压强计前，发现U形管中两侧液面已有高度差（如图甲所示），接下来的操作是，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的；选B；
（2）正确操作后，分析乙、丙两图知，液体密度相同，乙中深度较大，液体产生的压强较大，初步得出的结论是：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而增大，因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状；
（3）研究液体压强与密度的关系，要控制液体的深度相同；
保持丙图中探头的位置不变，并向容器内加入适量的浓盐水，密度增大的同时，液体深度也增大了，没有控制液体的深度不变；为控制深度相同，正确操作是应将探头适当上移；
（4）①在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到观察到橡皮膜相平，则左右液体产生的压强相同，即ρ水gh4＝ρ液gh2；
ρ液＝×ρ水，故需要测量的物理量是：
右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2，左侧水到橡皮膜中心的深度h4；选BD；
②液体的密度的表达式：ρ液＝×ρ水。
故答案为：（1）B；（2）增大；上窄下宽；（3）上移；（4）BD；×ρ水。
2．（2020•金华）在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。
步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；
步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小；
步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图（甲）A所示，在深度15厘米处观察到现象如图（甲）B所示。
得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。
请完成下列问题：
（1）该实验过程用到的科学方法有 （填字母）；
A．转换法
B．控制变量法
C．类比法
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是 ；
（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的。还需改变深度更换液体进行多次实验，其目的是 ；
（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图（乙）为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式p＝，推导出a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是pa＝ 。
【答案】（1）AB；（2）装置漏气；（3）得出普遍性的结论；（4）ρgh。
【解析】（1）液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的，高度差越大说明此时的液体压强越大，采用了转换法；
液体压强与液体的深度和密度有关，根据控制变量法，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；
该实验过程用到的科学方法有转换法和控制变量法，选A、B；
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是装置漏气；
（3）改变深度更换液体进行多次实验，其目的是得出普遍性的结论；
（4）图（乙）为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，高为h的液柱的重力G＝mg＝ρVg＝ρShg，因横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力，根据压强公式p＝，a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是：
pa＝＝＝ρgh。
故答案为：（1）AB；（2）装置漏气；（3）得出普遍性的结论；（4）ρgh。
3．（2020·天水）在“探究液体压强的特点”实验中，小明进行了如下的猜想：
猜想一：液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二：液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三：液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想，小明进行了如图所示的操作：
（1）实验过程中探头受到的液体压强大小是通过 反映的。
（2）为了验证猜想一，应选择 两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的。
（3）探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越 。
【答案】（1）U形管两边液面的高度差；（2）甲、乙；（3）大。
【解析】（1）根据转换法，实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的；
（2）为了验证猜想一，即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关，要控制液体密度相同，故应选择甲、乙两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的；
（3）探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，丙中U形管两边液面的高度差大，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越大。
故答案为：（1）U形管两边液面的高度差；（2）甲、乙；（3）大。
五、探究影响浮力大小因素实验
1.实验内容
【实验目的】探究影响浮力大小的因素。
【实验器材】弹簧测力计、烧杯2个、水、圆柱体（A）、盐水。
【实验原理】（1）浸在液体中的物体都会受到向上的浮力；（2）浮力大小遵循阿基米德原理。
【实验步骤】一、实验装置如图。
甲 乙 丙 丁 戊
二、用弹簧测力计测量圆柱体受到的重力，如图甲所示，数据计入实验表格。
三、用弹簧测力计挂着物体A慢慢部分（一半）浸入水中，如图乙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
四、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入水中（A在水中上半部），如图丙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
五、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入水中（A在水中下半部），如图丁所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
六、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入盐水中，如图戊所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
七、实验表格（参考数据，图中所示）
实验步骤
浸入液体内体积
弹簧测力计读数/N
1
0
8
2
V
7
3
V
6
4
V
6
5
V
5.6
八、整理器材。
【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。
2.考查内容
考查方向
解答思路
浮力大小与浸入液体内部体积关系
物体浸入液体内部体积不变，浮力不变（步骤3、4）；浸入液体的体积增大，浮力增大（步骤2、3）
浮力大小与浸入液体内部深度关系
物体全部浸入液体内部，浮力与深度无关（步骤3、4）
浮力大小与液体密度的关系
体积不变时，液体密度越大，浮力越大（步骤4、5）
浮力大小和物体形状的关系
浸入液体内体积不变，浮力不变，和物体形状无关
浮力的计算
F浮=G-F弹（G是重力，F弹是弹簧测力计读数）
探究方法
控制变量法
物体所受浮力大小规律
等于物体排开液体所受到的重力
【典例】（2020•青海）如图所示，是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
（1）金属块浸没在盐水中时，受到的浮力是 N。
（2）分析图乙、丙可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
（4）由实验可知，该金属块的密度是 kg/m3。
【答案】（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.8N，即物体的重力为4.8N；
金属块浸没在盐水中时，受到的浮力：
F浮＝G﹣F拉丁＝4.8N﹣2.4N＝2.4N；
（2）分析乙、丙两图知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法测浮力：F浮＝G﹣F拉知浮力不同，说明浮力与排开液体的体积有关；
（3）要探究浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度的关系，需要控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，图丙丁符合题意；
（4）金属块浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F拉丙＝4.8N﹣2.8N＝2N，
根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排得金属块的体积：
V＝V排水＝＝＝2×10﹣4m3，
金属块的质量：m＝＝＝0.48kg，
金属块的密度：ρ＝＝＝2.4×103kg/m3。
故答案为：（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【跟踪训练】
1．（2020•吉林）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示，其中弹簧测力计示数的大小关系是：F1＞F2＞F3，F3＜F4，水的密度用ρ水表示。
（1）比较 两图可知，浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
（2）比较丙、丁两图可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析甲、丙两图可得，物体浸没在水中时受到的浮力F浮＝ ，物体的密度ρ物＝ 。
（4）深入分析丙、丁两图，比较水对烧杯底的压强p水和某液体对烧杯底的压强p液的大小关系，则p水 p液。
【答案】（1）乙丙；（2）液体的密度；（3）F1﹣F3；；（4）＞。
【解析】（1）要探究浮力的大小跟物体排开液体体积的关系，需要控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，图乙丙符合题意；
（2）由丙丁图知排开液体的体积都等于物体的体积，保持不变，排开液体的密度不同，物体受到的浮力不同，所以，比较图丙丁可知，物体受到的浮力大小与液体的密度有关；
（3）分析甲、丙两图可得，物体浸没在水中时受到的浮力F浮＝F1﹣F3，
由F浮＝ρ液gV排可知，物体的体积：V＝V排＝＝，
根据G＝mg得，
物体的质量为：m＝＝，
物体的密度为：ρ物＝＝＝；
（4）根据称量法知水中浮力为：F浮水＝F1﹣F3，液体中浮力为：F浮液＝F1﹣F4，
因为F3＜F4，
所以：F浮水＞F浮液，
根据F浮＝ρ液gV排可知，在排开液体体积相同时，水的密度大于液体的密度，
由图知丙丁的深度相同，
根据压强公式p＝ρgh判断出p水＞p液。
故答案为：（1）乙丙；（2）液体的密度；（3）F1﹣F3；；（4）＞。
2．（2020•乐山）物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以图a、b、c、d、e分别为实验情景。（g取10N/kg）
（1）通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N；
（2）通过 两次实验，可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系；
（3）通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与 的关系；
（4）在某种液体中进行探究的过程中，记录实验数据，得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图象，则该液体的密度为 kg/m3。
【答案】（1）0.5；（2）c、d；（3）液体密度；（4）0.8×103。
【解析】（1）由a、c两次实验中测力计示数可知，物体浸没在水中所受的浮力为：F浮水＝G﹣Fc＝2N﹣1.5N＝0.5N；
（2）研究物体所受浮力的大小与浸没的深度的关系时采用的是控制变量法，需要控制排开液体的密度和体积相同，所以应该对比cd；
（3）由图c、e所示实验可知，物体排开液体的体积相同而液体密度不同，该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系；
（4）实验步骤c中，物体受到的浮力为：F浮c＝G﹣Fc＝2N﹣1.5N＝0.5N；
实验步骤e中，物体受到的浮力为：F浮e＝G﹣Fe＝2N﹣1.6N＝0.4N；
因物体均浸没，所以V排水＝V排液；
根据阿基米德原理可知：＝；
所以该液体的密度为：ρ液＝×ρ水＝×1×103kg/m3＝0.8×103kg/m3。
故答案为：（1）0.5；（2）c、d；（3）液体密度；（4）0.8×103。
3．（2020•达州）同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。
（1）将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向 （选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡。
（3）将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡。
（4）将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡。
（5）将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。
分析与论证：分析比较（2）、（3）、（4）可得：物体G所受浮力大小与 有关；
分析比较（2）、（4）、（5）可得：物体G所受浮力大小与 有关；
由题中信息计算物体G的体积V＝ m3，盐水的密度ρ盐水＝ kg/m3（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）
【答案】（1）右；（5）物体排开液体的体积；物体排开液体的密度；10﹣4；1.125×103kg/m3。
【解析】（1）将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，杠杆左端下沉，则杠杆的重心在支点左侧，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）根据阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排，实验（3）（4）（5）中，物体作用在杠杆的动力为：FA＝G﹣F浮＝G﹣ρ液gV排，
根据杠杆的平衡条件，FA×OA＝2G×L阻，
即（G﹣F浮）×OA＝1N×L阻，故F浮＝ρ液gV排＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
①中，G和OA为定值，L阻越大（小），物体受到浮力F浮越小（大），
（3）、（4）实验中，物体排开液体的密度相同，（4）中排开液体的体积较大，L阻较小，物体受到浮力较大，故比较（2）、（3）、（4）实验可得：物体G所受浮力大小与排开液体的体积有关；
（4）、（5）实验中，排开液体的体积相同，而（5）中排开液体的密度大于（4）中排开液体的密度，（5）中对应的阻力臂最小，则受到的浮力最大，故分析比较（2）、（4）、（5）可得：物体G所受浮力大小与排开液体的密度有关；
由图知：OA＝4L，OE＝3.5L，OD＝4L，OC＝6L，OB＝8L，
由（2），杠杆的平衡条件，G×OA＝2G钩×OB＝1N×OB；
G＝＝2N；
G浸没于水中时，将已知量代入①得：
ρ水gV排＝2N﹣＝1N，
V排＝＝10﹣4m3；
因物体浸没，所以物体G的体积：V＝V排＝10﹣4m3；
由（5），将已知量和求出的量代入①有：
ρ盐水g×10﹣4m3＝2N﹣＝N，
盐水的密度：ρ盐水＝1.125×103kg/m3。
故答案为：（1）右；（5）物体排开液体的体积；物体排开液体的密度；10﹣4；1.125×103kg/m3。
六、探究影响物体动能大小的因素
1.实验内容
【实验目的】探究影响动能大小的因素。
【实验器材】木板，长方形木块，质量不同的小球。
【实验原理】运动的小球碰到水平桌面上的木块，木块被推的越远，说明小球对木块做的功越多，小球动能越大。
【实验步骤】一、实验装置如图。
二、让小球A从斜面顶端自由滚下，小球碰到木块B后，将B推动一段路程，记录路程大小s1，并计入表格。
三、让小球A从斜面中间位置自由滚下，小球碰到木块B后，将B推动一段路程，记录路程大小s2，并计入表格。
四、换另一个质量不同的小球，重复上述两步实验，并记录路程s3、s4；数据并计入表格。
五、实验表格
实验步骤
小球A
实验步骤
小球B
次数
路程s/cm
次数
路程s/cm
斜面顶端s1
1
斜面顶端s3
1
2
2
3
3
斜面中间s2
1
斜面中间s4
1
2
2
3
3
六、整理器材。
【实验结论】物体动能与质量有关，与速度有关。质量越大、速度越大的物体，动能越大。
2.考查内容
考查方向
解答思路
研究方法
转换法（动能大小转换成木块移动距离）
如果水平面绝对光滑能否达到实验目的
不能，在光滑平面上，木块做匀速直线运动
比较哪两步可以看出动能与速度有关
步骤二、三
比较哪两步可以看出动能与物体质量有关
步骤二、四
判断动能和质量有关必须
控制小球到水平面时速度相同
判断动能和速度有关必须
使用相同小球
起点位置越高
小球达到斜面底端速度越大
木块运动距离越大
动能越大
【典例】（2020•鄂尔多斯）某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图：
（1）本实验是通过 来反映钢球动能大小的。
（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析。
（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面 （填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 。这个结论可用解释汽车 （填“超速”或“超载”）带来的危害。
（4）实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由。 。
【答案】（1）木块移动距离；（2）乙丙；（3）不同高度；大；超速；（4）不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来。
【解析】（1）该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近体现的，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想；
（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，实验中采用的是控制变量法，需要控制速度相同，质量不同，即使质量不同的钢球从相同斜面的相同高度由静止自由滚下；故选用乙丙进行对比；
（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应控制质量相同，速度不同，即应让质量相同的钢球，从同一斜面不同高度由静止滚下；实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大；这个结论可用解释汽车超速带来的危害；
（4）水平面是光滑的，则木块在水平方向上受力为0，竖直方向上受到平衡力作用，根据牛顿第一定律，运动的物体在没有受到力的作用时，将一直做匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来判定动能的大小。
故答案为：（1）木块移动距离；（2）乙丙；（3）不同高度；大；超速；（4）不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来。
【跟踪训练】
1.（2020•营口）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球达到水平面的 相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球 ；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时， 。
（3）三次实验中，碰撞前动能最小的是图 （填“甲”、“乙”或“丙”）中的小球，原因是 ；
（4）小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”），若水平面绝对光滑，小车将做 运动。
表面
毛巾
棉布
木板
摩擦力
最大
较大
最小
小车运动距离
最近
较远
最远
【答案】（1）速度；从斜面的同一高度由静止滚下；（2）速度越大，动能越大；（3）丙；纸盒被推动的距离最小；（4）相等；匀速直线。
【解析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，保证铁球达到水平面的速度相同；
（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲到达斜面底端时的速度较大，甲将纸盒推动得更远，说明甲的动能更大，由此可得：质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；
（3）三次实验中，是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法，丙图中纸盒被推动的距离最小，故碰撞前动能最小；
（4）让小车从同一高度（由静止）下滑，根据决定重力势能大小的因素，小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相同；
铁球从斜面上滚下，若水平面绝对光滑，铁球不受摩擦力作用，铁球所受合力为0，所以铁球将做匀速直线运动。
故答案为：（1）速度；从斜面的同一高度由静止滚下；（2）速度越大，动能越大；（3）丙；纸盒被推动的距离最小；（4）相等；匀速直线。
2.（2020•镇江）“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景。
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”、“③”或“④”）进行实验；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系。
（2）在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ，木块被碰撞后在木板上 。
（3）若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究 对物体运动的影响。为提高实验结论的准确性，还需再增加一次实验，为此，在场景①的基础上，你所作的调整是： 。
【答案】（1）③；速度；（2）多；滑行的距离越长；（3）阻力（摩擦力）；在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
【解析】（1）为探究小车动能与质量的关系，应让两质量不相同小车分别从同一斜面同高度由静止滑下，小车的质量不同，初速度相同，所以可探究动能与小车的质量的关系；应选场景①和③。
选用场景③和④进行实验时，控制了两小车的质量相同，初速度不同，所以可探究动能与小车的速度的关系。
（2）在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越多，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长。
（3）若将场景①和②中的木块均移走，完全相同的两小车到达水平面时初速度相同，水平面的粗糙程度不同，小车的滑行距离不同，据此场景可以探究摩擦力对物体运动的影响。
为提高实验结论的准确性，应改变水平面的粗糙程度进行重复实验，得到普遍性规律，还需再增加一次实验；为此，在场景①的基础上，所作的调整是：在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
故答案为：（1）③；速度；（2）多；滑行的距离越长；（3）阻力（摩擦力）；在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
3．（2020•雅安）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图1所示。
（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由图1甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与 有关。
（3）小丽根据图1甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是： 。
（4）某同学用图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是 （选填“正确的”或“错误的”）。
【答案】（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误的
【解析】（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；
若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
（2）甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面的时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论：物体的动能大小与速度有关。
（3）小丽的看法是错误的，因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，甲、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。
（4）图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，应改变小球撞击木块前的速度，控制其它因素相同，而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同，故错误的。
故答案为：（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误的。
七、杠杆平衡条件实验
1.实验内容
【实验目的】杠杆平衡条件实验验证。
【实验器材】铁架台、带刻度的杠杆、钩码。
【实验原理】动力×动力臂=阻力×阻力臂 。
【实验步骤】一、组装、调节杠杆，使横梁平衡（调节杠杆两端的平衡螺母）。
二、用细线在左右两端悬挂数量不同的钩码，左为动力，右为阻力。固定动力臂和动力不变，选取适当的阻力（钩码个数），移动阻力位置，直至杠杆平衡。分别记录动力、动力臂和阻力、阻力臂，并计入表格。
三、重复上述步骤两次（要求每次必须改变动力和动力臂），并计入表格。
四、分别计算每次试验的动力×动力臂和阻力×阻力臂，填入表格。
五、实验表格
次数
动力
动力臂
动力×动力臂
阻力
阻力臂
阻力×阻力臂
1
2
3
六、整理器材。
【实验结论】动力×动力臂=阻力×阻力臂。
2.考查内容
考查方向
解答思路
试验前杠杆不平衡应如何调节
调节两端平衡螺母
横梁不在水平位置，左端翘起
平衡螺母左移
杠杆的支点在中间位置目的
为了消除杠杆自重影响
两侧挂上钩码后判断是否平衡
根据平衡条件判断
力或力臂的计算
根据杠杆平衡条件进行计算
【典例】（2020•十堰）如图是小明“探究杠杆平衡条件”的实验：
（1）在水平静止的杠杆上A、B处，挂5个质量均为50g的钩码，如图甲所示，杠杆平衡。他猜想杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；
（2）改变钩码数量与位置，数据记录如下表，分析表中数据，杠杆平衡条件应为 。
实验次数
左侧钩码数（个）
左侧钩码距离支点O（格）
右侧钩码数（个）
右侧钩码距离支点O（格）
1
2
3
3
2
2
1
6
3
2
3
2
6
3
4
（3）某次实验如图乙，使杠杆恢复水平平衡的最简单操作是 。
（4）图丙是小明验证结论的实验，E点弹簧测力计示数是 N（g取10N/kg）。
【答案】（2）F1l1＝F2l2；（3）左侧钩码向左移动一个小格；（4）1。
【解析】（2）设每个钩码重G，每个小格长为L，
实验1：2G×3L＝3G×2L，
实验2：G×6L＝3G×2L，
实验3：2G×6L＝3G×4L，
杠杆平衡调节：F1l1＝F2l2。
（3）杠杆左端：G×3L＝3GL，
杠杆右端：2G×2L＝4GL，
所以杠杆的左端下沉，
要使杠杆水平位置平衡，2G×2L＝G×nL，所以n＝4（格），
使杠杆恢复水平平衡的最简单操作是左侧钩码向左移动一个小格。
（4）根据杠杆的平衡条件可得E点弹簧测力计示数：
F×5L＝5G×2L，
解得：F＝2G＝2×mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N。
故答案为：（2）F1l1＝F2l2；（3）左侧钩码向左移动一个小格；（4）1。
【跟踪训练】
1.（2020•广安）在探究“杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度等距的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、每个重力都为0.5N的钩码若干个。
（1）实验前将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的是： 和消除杠杆自重对实验的影响。
（2）如甲图所示，杠杆处于平衡状态。若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，那么杠杆的 ，（选填“右”或“左“）端下沉。
（3）在乙图中，将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，如果要继续保持杠杆在水平方向静止，测力计的示数要 （选填“变小”“不变”或“变大”）。
（4）如果忽略杠杆自重对实验的影响，则在丙图中要使杠杆在水平位置保持平衡，弹簧测力计对杠杆的最小拉力为 。
【答案】（1）便于测量力臂；（2）右；（3）变大；（4）1.2N。
【解析】（1）实验前将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的是：便于测量力臂和消除杠杆自重对实验的影响。
（2）设一个钩码的重为G，一个格为L，
支点两侧同时各减掉一个钩码，
支点左边力与力臂的乘积为：G×6L＝6GL，
右边力与力臂的乘积为：2G×4L＝8GL，
左边力与力臂的乘积小于右边力与力臂的乘积，
则杠杆右边，即右端将向下倾斜；
（3）弹簧测力计斜拉时，阻力及阻力臂不变，拉力力臂变小，根据杠杆平衡条件可知拉力变大。
（4）弹簧测力计若在杠杆上施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，该力在杠杆的最左侧，力的方向应该垂直杠杆向下，使动力臂最长，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最长时最省力，根据杠杆的平衡条件可得：
F×10L＝4G×6L，
解得，F＝2.4G＝2.4×0.5N＝1.2N。
故答案为：（1）便于测量力臂；（2）右；（3）变大；（4）1.2N。
2．（2020•随州）小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。请回答下列问题：
（1）实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是 。
（2）小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：“F1×L1＝F2×L2”，你认为是否合理，并说明理由：
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
2
6
3
4
（3）某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中，相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是 （选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”）。
（4）在图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过 cm。
【答案】（1）便于测量（或读出）力臂；（2）不合理；只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；（3）核桃夹；（4）10。
【解析】（1）实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是：杠杆所受重力的作用线通过支点，重力的力臂为零，重力对杠杆的转动不产生影响，便于测量（或读出）力臂；
（2）不合理，该同学只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；
（3）某次实验如图所示，杠杆平衡，动力臂大于阻力臂；我们在使用核桃夹时是为了省力，并且在使用的过程中动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆；
（4）根据杠杆的平衡条件，已知一个钩码重0.5N，弹簧测力计的量程为5N，
F×3L＝6G×nL，F＝2nG，
n＝＝＝5，
实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过5×2cm＝10cm。
故答案为：（1）便于测量（或读出）力臂；（2）不合理；只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；（3）核桃夹；（4）10。
3．（2020•自贡）小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验，已知每个钩码重0.5N。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是 。
（2）图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂 个钩码。
（3）如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆水平位置平衡，测力计的拉力为 N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平位置平衡，则测力计的读数将 （选填“变大”或“变小”或“不变”），若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60°，杠杆在水平位置平衡时，测力计的读数为 N。
【答案】（1）右；便于测力臂；（2）2；（3）1；变大；2。
【解析】（1）杠杆在使用前左端下沉，说明左侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节，因为重力的方向是竖直向下的，杠杆只有在水平位置平衡时，支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上，也就是正好等于相应杠杆的长，这样测量起来会比较方便。
（2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：
FALA＝FBLB
4G×2L＝FB×4L
解得FB＝2G
即需在B点处挂2个钩码；
（3）取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件：FALA＝FCLC，即4G×2L＝FC×4L，解得FC＝2G＝2×0.5N＝1N；
如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。
找到支点O，从支点O到动力作用线做垂线，支点与垂足之间的距离即为力臂L，如图所示：
根据杠杆的平衡条件：FALA＝FCLC，即4G×2L＝FC×4L×cos60°，
4G×2L＝FC×4L×，解得FC＝4G＝4×0.5N＝2N。
故答案为：（1）右；便于测力臂；（2）2；（3）1；变大；2。
4．（2020•桂林）如图1示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持 并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为： 。他这样得出的结论是否合理？ ；为什么？ 。
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图2示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是： 。
【答案】（1）左、水平、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）、不合理、结论具有偶然性（结论没有普遍性）；（3）杠杆自重的影响。
【解析】（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。
（2）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2），只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性。
（3）图2中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
故答案为：（1）左、水平、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）、不合理、结论具有偶然性（结论没有普遍性）；（3）杠杆自重的影响。
八、其他实验探究题
1.（2020•湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关“或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
【解析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，故选B。
故答案为：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
2.（2020•长沙）某实验小组用下图的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。
（1）实验中应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为 %；
（3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高。
实验次数
物理量
1
2
3
4
钩码重G物/N
0.5
1.0
1.5
2.0
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
0.3
0.5
0.7
0.9
绳端移动距离s/m
0.3
0.3
0.3
0.3
机械效率η
67%
71%
74%
【答案】（1）匀速；（2）56；（3）大。
【解析】（1）要正确测量绳端拉力，需竖直向上匀速拉动测力计。
（2）第1次实验测得的机械效率为：η＝＝＝≈56%；
（3）分析以上数据可知：使用同一滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）匀速；（2）56；（3）大。
3.（2020•天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/Ν
提升高度h/m
拉力F/Ν
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 ；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是 。
【答案】（1）80%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。
【解析】（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝80%；
由s＝nh可得绳子的有效段数：n＝＝＝3，该滑轮组的绕线方式如下图所示：
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（3）为了验证猜想二，滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。
故答案为：（1）80%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。
4．（2020•上海）在“探究二力平衡的条件”实验中，用来测量力的仪器是 ；在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在 位置保持平衡；“测定物质的密度”的实验原理是 ；在“测定小灯泡的电功率”实验中，所选电源电压应 小灯泡的额定电压（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】弹簧测力计；水平；ρ＝；大于。
【解析】（1）用来测量力的仪器是弹簧测力计；
（2）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在水平位置保持平衡。
（3）“测定物质的密度”的实验原理是：ρ＝。
（4）测灯泡电功率的实验中，要分别测出灯泡电压小于、等于和大于额定电压时灯泡的实际功率，且电路中串联了一个滑动变阻器，由串联电路的分压原理知，所用电源电压应大于小灯泡的额定电压。
故答案为：弹簧测力计；水平；ρ＝；大于。
5．（2020•枣庄）某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中，让小球从斜面A点由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，照片如图所示：
（1）依据照片可判断，小球在做 （选填“加速”、“减速”或“匀速”）运动；
（2）如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次，并测得sAB＝5cm，sBC＝15cm，则小球在BC段的平均速度为 m/s，小球在AC段的平均速度为 m/s；
（3）如图所示，能说明小球在斜面上运动情况的图象是 C ；
（4）小球在AD段运动过程中，经过时间tAD中点时的速度为v1，经过路程sAD中点时的速度为v2，则v1 v2（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】（1）加速；（2）0.75；0.50；（3）C；（4）＜。
【解析】（1）由照片可知，在相同时间，小球运动的距离间隔越来越大，所以小球在做加速运动；
（2）如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次，并测得sAB＝5cm，sBC＝15 cm，
则小球在BC段的平均速度为：vBC＝＝＝0.75m/s；
AC段的距离：sAC＝sAB+sBC＝5cm+15cm＝20cm＝0.2m，
AC段所用的时间：tAC＝tAB+tBC＝0.2s+0.2s＝0.4s，
则小球在AC段的平均速度：vAC＝＝＝0.5m/s；
（3）由（1）知图中小球在做加速运动。
图A中随着时间增加，速度在减小，不符合题意；
图B中随着时间增加，速度不变，不符合题意；
图C中随着时间增加，速度在增大，符合题意；
图D中随着时间增加，速度先减小后增大，不符合题意。
故能说明小球在斜面上运动情况的图象是C。
（4）由照片可知，在相同时间，小球运动的距离间隔越来越大，所以小球在做加速运动。即小球的速度越来越大，则时间tAD中点未到达路程sAD中点，则v1＜v2。
故答案为：（1）加速；（2）0.75；0.50；（3）C；（4）＜。
6．（2020•台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。
（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是 。
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是 ，物体才处于静止状态。
（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是 。
【答案】（1）减小研究对象的自重对实验的影响；（2）在同一直线上；（3）作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
【解析】（1）由于小卡片的质量很小，重力远小于卡片受到的拉力，所以其重力可以不考虑；
（2）图甲中静止的研究对象转到虚线位置，此时两个力不在同一条直线上，松手后发现研究对象发生转动，这表明二力平衡时，这两个力需要满足的条件是在同一条直线上，物体才处于静止状态；
（3）当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，可以观察到物体做匀速直线运动，当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，可以观察到物体做变速运动，所以研究的目的是：作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
故答案为：（1）减小研究对象的自重对实验的影响；（2）在同一直线上；（3）作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
7．（2020•南京）在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示。
（1）实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，其原因是 。
（2）经过思考后，小明采用如图乙所示装置继续实验，该方案中由于 ，故小卡片的重力可以忽略不计。
（3）为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明在图乙所示实验的基础上又分别进行了图丙、图丁所示操作，其中操作 （丙/丁/丙和丁都）是正确的。
（4）小明最后将小卡片用剪刀剪断（分为左右两半），这是为了验证 。
【答案】（1）木块与桌面摩擦力的影响；（2）卡片的重力远小于钩码的重力；（3）丙；（4）作用在同一物体上的两个力是否平衡。
【解析】（1）实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，说明物体还受一个力，这个力是木块受到的摩擦力；
（2）如图乙，是最终确认的实验方案。此方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以忽略不计；
（3）为探究不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片转过一定角度，并保持两个拉力方向相反，松开手后观察小卡片能否平衡，故乙错误，丙正确；
丁中虽然两个力不在同一条直线上，但没有控制两个力的方向相反，故丁错误。故选丙。
（4）将小卡片用剪刀剪断，使两个力作用在两个物体上，为了验证作用在同一物体上的两个力是否平衡。
故答案为：（1）木块与桌面摩擦力的影响；（2）卡片的重力远小于钩码的重力；（3）丙；（4）作用在同一物体上的两个力是否平衡。
8．（2020•无锡）用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越 ，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的 有关；比较 可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
【答案】多；高度；a、c。
【解析】（1）物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法；
（2）由a、b两图可知，物体的质量m1＝m2，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关；
比较a、c两图可知，物体的质量m1＜m3，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。
故答案为：多；高度；a、c。
9．（2020•大连）某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。
（1）该实验可以通过判断 来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小桌 越多，金属球具有的重力势能就越大。
（2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。
（3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金属球，将沙面抹平； ；由静止开始释放金属球，观察实验现象。
【答案】（1）小桌进入细沙的深度；做功；（2）如上表；（3）使金属球在小桌中心的正上方。
【解析】（1）金属球质量一定时，金属球所处的位置越高，金属球的重力势能越大，金属球下落到小桌时动能越多，金属球对小桌做功越多，小桌进入细沙的深度越深。
（2）探究重力势能和高度的关系，保持物体的质量不变，改变物体的高度，表格中要记录物体不同的高度；
观察小桌进入细沙的深度，需要记录；
为了使实验结论具有普遍性，要进行多次实验。
由实验现象得到的实验结论也要记录，表格如下：
实验次数
金属球高度h/cm
小桌进入细沙的深度h’/cm
重力势能和高度关系
1
2
3
（3）为了防止小桌撞翻，使金属球在小桌中心的正上方，由静止自由释放，观察小桌进入细沙的深度。
故答案为：（1）小桌进入细沙的深度；做功；（2）如上表；（3）使金属球在小桌中心的正上方。
专题4.2 实验探究题（力学）（解析版）
【迎战中考】2021年物理二轮之试卷题型解密（通用版）
1.实验探究题是中考物理试卷中必考内容。实验探究题考查学生对认识自然、探索规律和培养科学严谨的态度的考试题型。实验探究题在中考试卷中占有较大比例，认真做好实验探究题的备考复习，同样是非常重要的一项内容。
2.各地的中考命题针对实验探究问题有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。比如同是考查凸透镜成像规律，但由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的教学中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际，并且所考核的方法和能力都是学生应了解和掌握的。所以学生进行应考时对此不要产生心理上的障碍，只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。
3.纵观历年实验探究题，其规律是力学一道题、电学一道题，光学或热学一道题，有的还涉及到机械运动、声现象或电磁现象等内容。力学部分实验探究主要有物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验、测定机械效率实验等。考查热点有：物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验等。
一、物质密度测量
1.实验内容
（1）测量工具：密度测量的常用工具是量筒（量杯）、天平。用量筒测量固体和液体的体积；用天平测量物体质量。
（2）天平的使用：用天平测量物体的质量。
天平的使用及注意事项：测量时，应将天平放在水平桌面上；先将游码拨回标尺左端的零刻线处（归零），再调节平衡螺母，使指针指到分度盘的中央刻度（或左右摆动幅度相等），表示横梁平衡；将物体放在左盘，砝码放在右盘，用镊子加减砝码并调节游码，使天平重新平衡；被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上的指示值。
2.液体密度的测量：液体密度的测量步骤如下：
（1）用天平称出烧杯的质量m1；
（2）将适量的液体倒入烧杯中，用天平称出烧杯与液体的总质量m2；
（3）将烧杯中的液体倒入量筒中，读出量筒中液体的体积V；
（4）计算液体的密度：。
3.固体密度的测量：固体密度的测量步骤如下：
（1）用天平测量固体的质量m；
（2）在量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1；
（3）用细线拴住固体，轻放浸没在水中，读出固体与水的总体积V2；
（4）计算固体的密度： 。
2.考查方向
考查方向
解答思路
天平调平衡
移动平衡螺母（指针左偏，平衡螺母右移；指针右偏，平衡螺母左移）
天平使用
把天平放在水平桌面上，游码放在“零”位，调节平衡螺母使天平平衡，左盘放被测物体，右盘放砝码，不得用手夹取砝码
求被测量物体质量
物体总质量等于砝码总质量加上游码读数
液体体积测量
视线要与液面相平，1mL=1cm3
被测物体密度
用密度公式进行计算即可
被测物质密度误差
烧杯或被测固体均粘有部分液体，由实验步骤可知被测质量偏小时，密度偏小；被测质量偏大时，密度偏大
靠增减砝码无法使天平平衡时
取下最小砝码，调节往右调节游码
实验评价
根据测量过程确定测量值偏大还是偏小并分析实验过程中存在问题
【典例】（2020•淄博）在劳动实践活动中，物理兴趣小组的同学用大豆、核桃、花生等食材制作营养豆浆，并测量营养豆浆的密度。
（1）小明的实验过程：
①用调好的天平测量烧杯和豆浆的总质量，所加砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，总质量为 g；
②把烧杯中的豆浆倒入量筒中一部分，如图乙所示，记下量筒中豆浆的体积为 cm3；
③测出烧杯和剩余豆浆的质量为30g。
根据以上数据，计算豆浆的密度为 kg/m3。
（2）小亮的方法：
①用调好的天平测量空烧杯的质量m1；
②向空烧杯中倒入适量豆浆，测量烧杯和豆浆的总质量m2；
③将烧杯中的豆浆倒入量筒中，记下量筒中豆浆的体积V。
你认为 （填“小明”或“小亮”）的实验方法所测密度误差较大，理由是 。
（3）测量结束后，小明把核桃放入水中，发现核桃漂浮在水面上，他想测量核桃的密度，于是挑选了一个不透水的核桃（如图丙），却发现无法放入量筒中。聪明的小明利用弹簧测力计、小桶、细线、细铁丝、装满水的溢水杯，也测出了核桃的密度。
实验步骤：
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G；
② ；
③ 。
请补全主要步骤，用所测物理量的符号写出核桃密度的表达式ρ＝ （水的密度用ρ水表示）
【答案】（1）①71.6；②40；③1.04×103；（2）小亮；将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小；（3）②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1；③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2；•ρ水。
【解析】（1）①烧杯和豆浆的总质量为：m1＝50g+20g+1.6g＝71.6g；
②量筒中液面位置如图乙所示，则量筒中豆浆的体积V＝40mL＝40cm3，
③量筒内豆浆的质量m＝m1﹣m2＝71.6g﹣30g＝41.6g，
豆浆的密度为：ρ＝＝＝1.04g/cm3＝1.04×103kg/m3；
（2）小亮将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小，根据公式ρ＝ 得测得的密度比真实值偏大，所以小亮所测密度误差较大；
（3）当核桃浸没时，溢出水的体积等于核桃的体积，利用排水法测量出核桃的体积，故步骤为：
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G；
②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1，
③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2，
漂浮时溢出水的重力为：G排＝G1﹣G，
根据漂浮时浮力等于重力以及阿基米德原理知，
核桃的重力为：G核桃＝G排＝G1﹣G，
核桃全部浸没时，溢出水的重力为：G排′＝G2﹣G，
根据阿基米德原理知此时的浮力为：F浮＝G排′＝G2﹣G，
核桃的体积为：V＝V排′＝＝，
核桃的密度为：ρ＝＝＝＝＝•ρ水。
故答案为：（1）①71.6；②40；③1.04×103；（2）小亮；将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中，会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净，因此所测的体积会偏小；（3）②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中，核桃漂浮，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1；③用细铁丝把核桃压入水中，使核桃全部浸没，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2；•ρ水。
【跟踪练习】
1.（2020•阜新）小明把一小块玛瑙石和一个小木块带到实验室，测量它们的密度：
（1）如图甲所示，小明忘记把游码归零就调节天平平衡了，及时改正后，他应将平衡螺母向 侧移动（选填“左”或“右”），天平才能重新平衡。
（2）在实验过程中，小明测得的实验数据如图乙、丙所示，玛瑙石的质量是 g，玛瑙石的体积是 cm3，玛瑙石的密度是 kg/m3。
（3）小明把玛瑙石做成一件小工艺品后，其质量减少，玛瑙石的密度 （填“变大”“不变”或“变小”）。
（4）小明尝试只用量筒和水测量小木块的密度，如图丁所示操作如下：
①向量筒内倒入适量的水，体积记为V1；
②将小木块轻轻放入量筒内，静止后，水面对应的体积记为V2；
③再用细钢针将小木块浸没在水中，水面所对应的体积记为V3，
由此得到木块密度的表达式ρ＝ 。（用ρ水和所测物理量符号表示）
【答案】（1）右；（2）51；20；2.55×103；（3）不变；（4）。
【解析】（1）游码归零就调节天平平衡了，游码归零后指针偏向分度盘中心左侧，应向右调节平衡螺母；
（2）由图乙可知，玛瑙石的质量：m＝50g+1g＝51g；
由图丙可知，玛瑙石的体积：V＝70ml﹣50ml＝20ml＝20cm3；玛瑙石的密度：ρ＝＝＝2.55g/cm3＝2.55×103kg/m3；
（3）密度是物质的一种特性，玛瑙石质量变小、体积也会变小，密度不变；
（4）在量筒内倒入适量的水，记下水的体积V1，将小木块轻轻放入量筒内，稳定后水面上升至V2；小木块排开水的体积：V排＝V2﹣V1，
根据物体的浮沉条件可知，物体漂浮时浮力等于重力，则漂浮时物体的质量等于排开水的质量，即小木块得质量：m＝ρ水V排＝ρ水（V2﹣V1）；
用钢针压小木块，将小木块浸没入水，记下此时量筒的读数V3，小木块的体积V＝V3﹣V1；
则小木块的密度：ρ＝＝。
故答案为：（1）右；（2）51；20；2.55×103；（3）不变；（4）。
2．（2020•鞍山）如图所示为小聪同学利用未知液体来测量小石块密度的实验操作：
（1）如图甲所示，小聪在调节天平横梁平衡过程中的错误操作是 。
（2）小聪纠正错误后，正确测量出了小石块的质量m石（如图乙所示），并由图丙测出了小石块的体积V石＝ cm3，则小石块的密度ρ石＝ g/cm3。
（3）小聪还想测出量筒中未知液体的密度，他利用弹簧测力计只增加一个操作步骤，便完成了该实验。新增操作步骤： 。读出弹簧测力计的示数为F。未知液体密度的表达式：ρ液＝ （用字母表示，不必代入数值）。
【答案】（1）没有将游码移到标尺左端的零刻度线处；（2）20；2.8；（3）用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；。
【解析】（1）调节天平横梁平衡时，应先把游码移到标尺左端的零刻度，再调节平衡螺母，由图甲可知，小聪在调节天平横梁平衡过程中的操作错误是游码没有移到标尺左端的零刻线处；
（2）由图乙知，天平标尺的分度值为0.2g，小石块的质量：m＝50g+5g+1g＝56g；
由图丙知，量筒的分度值为2mL，小石块放入量筒前读数为60ml，小石块放入量筒后读数为80ml，小石块的体积：V＝80ml﹣60ml＝20ml＝20cm3；
小石块的密度：ρ＝＝＝2.8g/cm3；
（3）要测量未知液体的密度，可增加步骤为：用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；
物体受到的浮力为F浮＝G﹣F，小石块的体积V＝V2﹣V1；
由F浮＝ρ液gV排得，液体的密度：ρ液＝＝。
故答案为：（1）没有将游码移到标尺左端的零刻度线处；（2）20；2.8；（3）用弹簧测力计吊着小石块，将小石块浸没在装有未知液体的量筒内，记下弹簧测力计的示数F；。
3．（2020•葫芦岛）小琪非常喜欢吃大樱桃，很想知道它的密度，于是进行了如下测量：
（1）将天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻线处，指针的位置如图甲所示，则应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，使横梁平衡。
（2）他取来一颗大樱桃，用天平测出了大樱桃的质量如图乙所示为 g。
（3）将一颗大樱桃，放入装有30mL水的量筒中，水面上升到图丙所示的位置，大樱桃的体积为 cm3，密度为 g/cm3。
（4）小琪将大樱桃放入量筒中时，筒壁上溅了几滴水，所测的大樱桃密度会 （填“偏大”或“偏小”）。
（5）小琪还想利用大樱桃（已知密度为ρ0）、平底试管、刻度尺测量家里消毒液的密度，实验步骤如下：
①在平底试管中倒入适量的消毒液，用刻度尺测量试管中液面的高度h1。
②将大樱桃放入试管内的消毒液中，大樱桃处于漂浮状态，用刻度尺测量试管中液面的高度h2。
③取出大樱桃，在其内部插入一根细铁丝（忽略大樱桃体积的变化），重新放入试管内的消毒液中，由于浸没在消毒液中时重力 （填“大于”“小于”或“等于”）浮力，大樱桃沉入试管底部，用刻度尺测量试管中液面的高度h3。
④消毒液密度的表达式为ρ消毒液＝ 。
【答案】（1）左；（2）8.4；（3）8；1.05；（4）偏大；（5）③大于；④ρ0。
【解析】（1）如图，指针偏右，说明天平的右端下沉，左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动。
（2）大樱桃的质量：m＝5g+3.4g＝8.4g。
（3）大樱桃的体积：V＝38ml﹣30ml＝8ml＝8cm3，
大樱桃的密度：ρ＝＝＝1.05g/cm3。
（4）当大樱桃放入水中，筒壁上溅了几滴水，导致大樱桃和水的总体积减小，大樱桃体积减小，密度偏大。
（5）③大樱桃在消毒液中下沉，大樱桃受到的重力大于浮力。
④设平底试管的底面积为S，
大樱桃的重力，G＝mg＝ρ0Vg＝ρ0S（h3﹣h1）g，
大樱桃漂浮在消毒液中，大樱桃受到的浮力：F浮＝ρ消毒液gV排＝ρ消毒液gS（h2﹣h1），
大樱桃漂浮在消毒液中，重力等于浮力，
所以，ρ0S（h3﹣h1）g＝ρ消毒液gS（h2﹣h1），
解得，消毒液的密度：ρ消毒液＝ρ0。
故答案为：（1）左；（2）8.4；（3）8；1.05；（4）偏大；（5）③大于；④ρ0。
二、探究影响摩擦力大小的因素实验
1.实验内容
【实验目的】探究影响摩擦力大小的因素。
【实验器材】弹簧测力计，长木板，棉布，毛巾，带钩长方体木块，钩码。
【实验原理】（1）二力平衡条件：作用在物体上的两个力，如果大小相等、方向相反并作用在一条直线上，这两个力就是平衡力；（2）用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧测力计的读数就等于摩擦力大小，这样就测出了摩擦力大小。
【实验步骤】实验装置如图。
一、用弹簧测力计匀速拉动木块，让木块在长木板上做匀速滑动，读出弹簧测力计读数，即木块与长木板之间的摩擦力；数据计入表格；
二、改变放在木块上的钩码，从而改变木块对长木板的压力，重复步骤一进行试验；
三、把棉布、毛巾铺在长木板上，改变接触面的粗糙程度，重复上述试验。
四、实验表格
试验次数
接触面
压力大小
弹簧测力计读数/N
1
木块与长木板
无钩码
2
木块与长木板
有钩码
3
木块与棉布
无钩码
4
木块与毛巾
无钩码
五、整理器材。
【实验结论】（1）摩擦力大小跟作用在物体表面的压力有关，压力越大，摩擦力越大：（2）摩擦力大小跟接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；（3）摩擦力大小跟接触面大小无关；（4）摩擦力大小跟运动速度无关。
2.考查内容
考查方向
解答思路
要测出摩擦力大小物体应做什么运动
匀速直线运动
如何确定摩擦力大小
匀速运动时，弹簧测力计读数与摩擦力大小相等
可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤
1和2
摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤
1和3或1和4之间
测量误差产生原因
很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差
根据实验结论找出生活中利用摩擦力的例子
汽车轮胎、自行车把、胶鞋等
添加钩码的目的
为了探究摩擦力大小与压力的关系
探究实验的物理方法
控制变量法
【典例】（2020·临夏分）小宇要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：A．接触面所受的压力大小；B．接触面的粗糙程度；C．物体运动的速度。接下来小宇通过如图所示的实验操作开展探究。
（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做 运动；
（2）要验证猜想B，需按照 两个图（选填“甲”、“乙”、“丙”）进行对比实验；
（3）比较甲、乙图的实验，得到的实验结论是 ；
（4）在本次实验中运用的研究方法是转换法和 ；
（5）小颍发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定，于是改进了实验装置，如图丁所示。改进后长木板 （选填“一定”或“不一定”）要做匀速直线运动。
【答案】（1）匀速直线；（2）甲、丙；（3）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（4）控制变量；（5）不一定。
【解析】（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，由二力平衡的条件，拉力大小才等于摩擦力的大小。
（2）要验证猜想B，即与接触面的粗糙程度的关系，要控制压力大小相同和速度大小相同，需按照甲、丙两个图进行对比实验；
（3）比较甲、乙图的实验，接触面粗糙程度相同，乙中压力大，乙受到的滑动摩擦力也大，故实验结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（4）在本次实验中运用的研究方法是转换法和控制变量法；
（5）如图丁所示，木块相对地面处于静止状态，受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力，大小相等，故改进后长木板不一定要做匀速直线运动。
故答案为：（1）匀速直线；（2）甲、丙；（3）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（4）控制变量；（5）不一定。
【跟踪训练】
1．（2020·湘西）如图，为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，请你完成下列实验步骤：
（1）实验中应该用弹簧测力计水平 拉动木块在长木板上运动（选填“匀速”或“加速”）。
（2）由甲和乙实验可知，在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越 。
（3）由 和丙实验可知，在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
【答案】（1）匀速；（2）大；（3）甲。
【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使木块依次在水平放置的木板表面和毛巾表面上做匀速直线运动。
（2）由图甲和乙可知，压力相同，而接触面粗糙程度不同，因此实验探究的是滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度的关系，可得结论：压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（3）探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，应控制接触面的粗糙程度相同，而物体间的压力不同，由图示可知，图甲与图丙接触面粗糙程度相同而压力不同，因此图甲、丙所示实验探究的是滑动摩擦力的大小跟压力的关系。
2.（2020·本溪）在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。
(1)甲实验中木块受到的摩擦力为______N，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将______（填“变大”“变小”或“不变”）；
(2)比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与______的关系；
(3)比较甲、丙两次实验数据，______（填“能”或“不能”）得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是______；
(4)小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是______（填“A”或“B”）。
A．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小
B．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小
【答案】(1)1.2；(2)不变；(3)压力；(4)不能；(5)没有控制压力一定（或甲、丙的压力不同） ； (6)B。
【解析】(1)由图甲可知，弹簧测力计的示数是1.2N，木块受到的摩擦力为1.2N，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块对木板的压力和接触面的粗糙程度不变，木块受到的摩擦力将不变。
(2)比较甲、乙两次实验，接触面的粗糙程度不变，压力不同，是为了探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(3)甲、丙两次实验，压力不同，接触面的粗糙程度不同，不能得到滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论。
(4)探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变压强的大小。
A．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，压力改变了，不符合题意；
B．把木块分别平放、侧放在木板上，压力不变，改变受力面积，压强改变，符合题意。故选B。
3．（2020·潍坊）某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。
实验器材：粗糖程度不同的长木板甲和乙、滑块（质量已知）、破码、测力计。
实验步骤：①将滑块放在水平长木板甲上进行实验，通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力；记录多组滑动摩擦力F及压力FN的大小；作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如图象中甲所示；
②换用木板乙重复上述实验，作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如图象中乙所示。
(1)如下图所示，______（选填“A”或“B”）操作更便于测量滑动摩擦力的大小。
(2)由图象可知：①在接触面一定的情况下滑动摩擦力与压力成______比；②长木板______（选填“甲”或“乙”）的接触面更粗糙。
【答案】(1)A；(2)正；(3)甲。
【解析】(1)由图知，用A方案，无需匀速拉动木板，当弹簧测力计的示数稳定后，滑块相对于地面是静止的，此时弹簧测力计的示数，等于木板对对木块的摩擦力。用B方案，需匀速拉动滑块，再实际操作中很难做到匀速拉动。故选A。
(2)①由图象可知：在接触面一定的情况下，当压力增大时，滑动摩擦力增大，故滑动摩擦力与压力成正比。
②由图像可知，当压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大，故在压力一定时，甲受到的摩擦力更大，则甲的接触面更粗糙。
三、运动与力的关系实验
1.实验内容
【实验目的】探究运动和力的关系。
【实验器材】小车、斜面、长木板、直尺、毛巾、棉布、木块。
【实验原理】（1）任何物体都具有惯性，物体惯性大小与质量有关；（2）当物体不受力或受到平衡力作用时，物体静止或做匀速直线运动。
【实验步骤】一、实验装置如图。
二、在长木板上铺上毛巾，让小车从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
三、在长木板上铺上棉布，让小车从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
四、让小车在长木板上从A位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
五、让小车在长木板上从B位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。
六、实验表格（参考数据）
实验步骤
运动表面
开始位置
斜面底端到停止位置距离/cm
1
毛巾
A
2
棉布
A
3
木板
A
20
4
木板
B
七、整理器材。
【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。
2.考查内容
考查方向
解答思路
小车从斜面的同一高度滑下的目的
当小车到达水平面时，使小车的速度相同
小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，小车运动的距离
越远
由此推断，当小车不受摩擦力作用时
小车将做匀速直线运动
此实验正确地揭示了：力不是维持物体运动的原因
而是改变物体运动状态的原因
实验方法
控制变量法
表面越光滑
小车受到的摩擦力越小
这个实验能不能直接验证牛顿第一定律
不能
小车运动的长短与它受到的阻力有什么关系
阻力越大，运动越短
让小车从不同高度滑下还可以探究
重力势能与高度、动能与速度关系
【典例】（2020•百色）某次探究实验中，小明依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面上滑下，再观察和比较小车在水平面上滑行的距离，实验情景如图所示。
（1）实验中每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，目的是使小车在水平面上开始滑行时的速度大小 （选填“相等”或“不相等”）。
（2）分析小车运动情况可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）；由此推理：如果水平面光滑，小车运动时不受阻力作用，它将在水平面上 ；说明物体的运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 （选填“能”或“不能”）用实验直接验证。
【答案】（1）相等；（2）慢；做匀速直线运动；不需要；（3）不能。
【解析】（1）实验中应使小车到达水平面上的速度相同，需使小车从斜面的同一高度处由静止自由滑下；
（2）分析小车运动情况可知：毛巾、棉布、棉布表面越来越光滑，小车通过的距离增大，可知小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远；
由此进一步推想：如果运动小车不受阻力，它将做匀速直线运动，这说明物体的运动不需要力来维持；
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上通过进一步推理而概括出了牛顿第一定律，该定律不能用实验直接验证。
故答案为：（1）相等；（2）慢；做匀速直线运动；不需要；（3）不能。
【跟踪训练】
1.（2020•呼伦贝尔）在探究“运动和力的关系”实验中，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车子在水平面上滑行的距离。
（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验应让小车从同一斜面的 滑下，这种研究问题的方法是 （选填“转换法”、“模型法”或“控制变量法”）。
（2）伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上 。说明物体的运动 （填“需要”或“不需要”）力来维持。
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 。
A．能用实验直接验证
B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确
C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的
【答案】（1）同一高度由静止自由；控制变量法；（2）做匀速直线运动；不需要；（3）C。
【解析】（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，这种研究问题的方法是控制变量法；
（2）伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上做匀速直线运动；从而说明物体的运动不需要力来维持；
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，该定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，故选C。
故答案为：（1）同一高度由静止自由；控制变量法；（2）做匀速直线运动；不需要；（3）C。
2．（2020•泸州）小聪将一根橡皮筋左端固定在墙上，用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合力的关系”。
（1）实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，其分度值为 N；
（2）小聪用两个弹簧测力计一起沿相同方向作用于橡皮筋上拉到A点，此时两个弹簧测力计的示数分别为F1＝3.0N、F2＝4.0N；小聪只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到A点，弹簧测力计的示数F＝7.0N，如图乙所示。F的作用效果F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，这种探究物理规律的方法是 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）；
（3）小聪在实验中突发奇想，将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到B点，记下两弹簧测力计的示数分别为F1＝3.0N、F2＝4.0N；然后只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到B点，如图丙所示，读出弹簧测力计的示数F′＝ N。根据你对合力与分力的理解，判断F′ （选填“是”或“不是”）F3、F4的合力。
【答案】（1）0.2；（2）等效替代法；（3）5；是。
【解析】（1）由图可知，测力计的量程为0～10N，分度值为0.2N；
（2）实验中，F的作用效果F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，该实验方法为等效替代法；
（3）由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为5N；由图可知，F3、F4的合力的作用效果与F'的力的作用效果相同，所以F'是F3、F4的合力。
故答案为：（1）0.2；（2）等效替代法；（3）5；是。
3．（2020•泰州）在“探究阻力对物体运动的影响”实验中：
（1）小明调试实验装置时，将小车从斜面上A处滑下，如图甲所示，小车滑出水平木板右端而掉落下去。为让小车不滑出木板，下列做法不可行的是 ；
A．小车仍从斜面A处滑下，换一个更长的木板
B．增大斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下
C．斜面倾角不变，小车从斜面上A处以下位置滑下
D．减小斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下
（2）调试成功后，小明每次均将小车从斜面上同一高度处滑下，让小车分别在毛巾、棉布和木板表面运动，最终小车静止时的位置如图乙所示。由此可得：小车受到的阻力越小，运动的路程越 。进一步推理可知：若小车运动时所受阻力为零，小车将保持 （填运动状态）；
（3）在上述实验中，小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在木板表面运动过程中的速度变化量；
（4）上述实验结论是小明在分析实验现象的基础上，经过科学推理得出的。下列得出实验结论的过程与该实验相同的是 。
A．探究影响压力作用效果的因素
B．用小磁针探究磁体周围的磁场
C．探究声音能否在真空中传播
D．探究动能大小与物体质量的关系
【答案】（1）B；（2）长；匀速直线运动；（3）等于；（4）C。
【解析】（1）将小车从斜面上A处滑下，小车滑出水平木板右端而掉落，说明小车到达水平面的动能较大，速度较大，通过的路程比较大，所以为让小车不滑出木板，可以换一个更长的木板；或者将小车从高度较低处滑下，或者可以减小斜面的倾角，从而减小小车到达水平面的动能，减小小车在水平面的速度，减小小车通过的路程；故不可行的方法是增大斜面的倾角，小车仍从斜面上A处滑下。故选B。
（2）由图示可知，小车受到的阻力越小，小车速度减小得越慢，运动的路程越远；进一步推理可知，当阻力为零时（即小车不受摩擦力），则小车会在水平面上做匀速直线运动。
（3）由题意可知，小车从斜面上同一高度处滑下，所以小车到达毛巾表面和木板表面的水平面时的速度相等，而且小车最后在毛巾表面和木板表面上都会停下来；所以小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量等于在木板表面运动过程中的速度变化量。
（4）上述实验结论是小明在分析实验现象的基础上，经过科学推理得出的。所用的方法是理想实验法；
A．探究影响压力作用效果的因素用的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用小磁针探究磁体周围的磁场用的方法是转换法，故B不符合题意；
C．探究声音能否在真空中传播用的方法是理想实验法，故C符合题意；
D．探究动能大小与物体质量的关系用的方法是控制变量法，故D不符合题意。故选C。
故答案为：（1）B；（2）长；匀速直线运动；（3）等于；（4）C。
四、影响液体压强大小的因素
探究课题：探究影响液体压强大小的因素
实验装置
实验方法
控制变量法，转换法
实验原理
根据U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小
探究过程
1.根据如图甲所示，按照组装U形管压强计
2.将水倒入烧杯，如图乙，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
3.如图乙、丙，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
4.如图丙、丁，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表；
记录表格
实验内容
液体物质
探头浸入水下深度
橡皮膜朝向
U形管两端液面高度差（cm）
a
水
相同（5cm）
向下
相同（5cm）
向前
相同（5cm）
向上
b
水
不同(3cm)
向下
不同(5cm)
不同(7cm）
向下
向下
c
水
相同（5cm）
向下
盐水
相同（5cm）
向下
实验结论
液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。
考查方向
器材作用
1. U形管压强计的作用？通过U形管内两管液面高度差来判断液体内部压强大小
注意事项
1.液体压强产生的原因是：液体受到重力作用；液体有流动性
2.实验前的两个操作：（1）先检查U型管左右两边的液面是否相平。
（2）检查装置的气密性：（用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好）
3.实验时发现U型管内高度差没变化原因是什么？怎么解决？
答：气密性不好，拆下来重新安装
4.使用的U型管是不是连通器？答：不是
5.此实验U型管内液体为什么要染成红色？答：使实验效果明显，便于观察
5.实验需要多次进行，目的是：总结普通规律
6.比较乙、丙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大
7.比较丙、丁实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大
【典例】（2020•烟台）在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中：
（1）实验前，小明利用U形管、软管、扎紧橡皮膜的探头等组装成压强计后，发现U形管两侧液面不相平，如图甲所示，他应做的调节是 （选填“A”或“B”）。
A．取下软管重新安装
B．将右侧管中高出的液体倒出
（2）调整好压强计后，小明按图乙所示开始实验，实验记录的数据如表：
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
①
水
5
朝上
4.9
②
水
5
朝下
4.9
③
水
5
朝侧面
4.9
④
水
10
朝侧面
9.7
⑤
水
15
朝侧面
14.6
⑥
盐水
15
朝侧面
16.7
①比较序号1、2、3三组数据，探究的问题是什么？
②比较序号 三组数据，可以得出结论：同种液体中，深度越大，液体的压强越大。
③比较序号5、6两组数据，可得出的结论是什么？
（3）1648年，物理学家帕斯卡做了著名的“帕斯卡裂桶实验”，如图丙所示。实验中帕斯卡只用了几杯水就让装满水的木桶向四周裂开，这个实验现象能够验证液体压强的哪些特点？
【答案】（1）A；（2）①在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；②3、4、5；③在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；（3）液体压强随着深度的增加而增大；液体内部向各个方向都有压强。
【解析】（1）当压强计的金属盒在空气中时，如果U形管中的液面不相平，则不能正常使用，应该取下软管重新安装，故A正确；故选：A；
（2）①序号1、2、3次实验中，将压强计的探头放在水中5cm深处，使橡皮膜朝向不同的方向，是研究在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；
②若要探究液体内部压强与深度的关系，应将压强计金属盒放入水中不同深度，符合要求的是3、4、5三组数据；
③比较实验⑤⑥中将探头放进不同密度液体中同一深度处，发现探头在盐水中时压强计两边液面高度差大，压强大，可得出的结论是：在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；
（3）灌了几杯水后，细管中水的深度增加的很多，根据液体压强的特点可知：液体压强随着深度的增加而增大；
由图知水桶里的水各个方向流出，说明液体内部向各个方向都有压强。
故答案为：（1）A；（2）①在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等；②3、4、5；③在同一深度处，不同液体的压强与密度有关；（3）液体压强随着深度的增加而增大；液体内部向各个方向都有压强。
【跟踪训练】
1．（2020•咸宁）同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律，进行了如下的操作：
（1）在使用压强计前，发现U形管中两侧液面已有高度差（如图甲所示），接下来的操作是 （选填字母）。
A．直接从U形管右侧中倒出适量液体 B．拆除胶管重新安装
（2）正确操作后，分析乙、丙两图的实验现象，初步得出的结论是：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而 ，因此拦河大坝要做成 的形状（选填“上窄下宽”或“上宽下窄”）；
（3）玲玲保持丙图中探头的位置不变，并向容器内加入适量的浓盐水，她发现U形管两侧液面的高度差又变大了，于是得出了“在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠，原因是加入盐水后液面位置改变了，正确操作是应将探头适当 （选填“上移”或“下移”）；
（4）红红用丁装置测量未知液体的密度，在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到观察到橡皮膜相平，需要测量的物理量有 （多选）；
A．右侧待测液体到容器底的深度h1；
B．右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2；
C．左侧水到容器底的深度h3；
D．左侧水到橡皮膜中心的深度h4；
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ＝ （用题中字母和ρ水表示）。
【答案】（1）B；（2）增大；上窄下宽；（3）上移；（4）BD；×ρ水。
【解析】（1）在使用压强计前，发现U形管中两侧液面已有高度差（如图甲所示），接下来的操作是，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的；选B；
（2）正确操作后，分析乙、丙两图知，液体密度相同，乙中深度较大，液体产生的压强较大，初步得出的结论是：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而增大，因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状；
（3）研究液体压强与密度的关系，要控制液体的深度相同；
保持丙图中探头的位置不变，并向容器内加入适量的浓盐水，密度增大的同时，液体深度也增大了，没有控制液体的深度不变；为控制深度相同，正确操作是应将探头适当上移；
（4）①在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到观察到橡皮膜相平，则左右液体产生的压强相同，即ρ水gh4＝ρ液gh2；
ρ液＝×ρ水，故需要测量的物理量是：
右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2，左侧水到橡皮膜中心的深度h4；选BD；
②液体的密度的表达式：ρ液＝×ρ水。
故答案为：（1）B；（2）增大；上窄下宽；（3）上移；（4）BD；×ρ水。
2．（2020•金华）在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。
步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；
步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小；
步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图（甲）A所示，在深度15厘米处观察到现象如图（甲）B所示。
得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。
请完成下列问题：
（1）该实验过程用到的科学方法有 （填字母）；
A．转换法
B．控制变量法
C．类比法
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是 ；
（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的。还需改变深度更换液体进行多次实验，其目的是 ；
（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图（乙）为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式p＝，推导出a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是pa＝ 。
【答案】（1）AB；（2）装置漏气；（3）得出普遍性的结论；（4）ρgh。
【解析】（1）液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的，高度差越大说明此时的液体压强越大，采用了转换法；
液体压强与液体的深度和密度有关，根据控制变量法，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；
该实验过程用到的科学方法有转换法和控制变量法，选A、B；
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是装置漏气；
（3）改变深度更换液体进行多次实验，其目的是得出普遍性的结论；
（4）图（乙）为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，高为h的液柱的重力G＝mg＝ρVg＝ρShg，因横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力，根据压强公式p＝，a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是：
pa＝＝＝ρgh。
故答案为：（1）AB；（2）装置漏气；（3）得出普遍性的结论；（4）ρgh。
3．（2020·天水）在“探究液体压强的特点”实验中，小明进行了如下的猜想：
猜想一：液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二：液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三：液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想，小明进行了如图所示的操作：
（1）实验过程中探头受到的液体压强大小是通过 反映的。
（2）为了验证猜想一，应选择 两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的。
（3）探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越 。
【答案】（1）U形管两边液面的高度差；（2）甲、乙；（3）大。
【解析】（1）根据转换法，实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的；
（2）为了验证猜想一，即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关，要控制液体密度相同，故应选择甲、乙两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的；
（3）探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，丙中U形管两边液面的高度差大，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越大。
故答案为：（1）U形管两边液面的高度差；（2）甲、乙；（3）大。
五、探究影响浮力大小因素实验
1.实验内容
【实验目的】探究影响浮力大小的因素。
【实验器材】弹簧测力计、烧杯2个、水、圆柱体（A）、盐水。
【实验原理】（1）浸在液体中的物体都会受到向上的浮力；（2）浮力大小遵循阿基米德原理。
【实验步骤】一、实验装置如图。
甲 乙 丙 丁 戊
二、用弹簧测力计测量圆柱体受到的重力，如图甲所示，数据计入实验表格。
三、用弹簧测力计挂着物体A慢慢部分（一半）浸入水中，如图乙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
四、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入水中（A在水中上半部），如图丙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
五、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入水中（A在水中下半部），如图丁所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
六、用弹簧测力计挂着物体A，使其全部浸入盐水中，如图戊所示，此时弹簧测力计读数计入表格。
七、实验表格（参考数据，图中所示）
实验步骤
浸入液体内体积
弹簧测力计读数/N
1
0
8
2
V
7
3
V
6
4
V
6
5
V
5.6
八、整理器材。
【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。
2.考查内容
考查方向
解答思路
浮力大小与浸入液体内部体积关系
物体浸入液体内部体积不变，浮力不变（步骤3、4）；浸入液体的体积增大，浮力增大（步骤2、3）
浮力大小与浸入液体内部深度关系
物体全部浸入液体内部，浮力与深度无关（步骤3、4）
浮力大小与液体密度的关系
体积不变时，液体密度越大，浮力越大（步骤4、5）
浮力大小和物体形状的关系
浸入液体内体积不变，浮力不变，和物体形状无关
浮力的计算
F浮=G-F弹（G是重力，F弹是弹簧测力计读数）
探究方法
控制变量法
物体所受浮力大小规律
等于物体排开液体所受到的重力
【典例】（2020•青海）如图所示，是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
（1）金属块浸没在盐水中时，受到的浮力是 N。
（2）分析图乙、丙可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
（4）由实验可知，该金属块的密度是 kg/m3。
【答案】（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.8N，即物体的重力为4.8N；
金属块浸没在盐水中时，受到的浮力：
F浮＝G﹣F拉丁＝4.8N﹣2.4N＝2.4N；
（2）分析乙、丙两图知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法测浮力：F浮＝G﹣F拉知浮力不同，说明浮力与排开液体的体积有关；
（3）要探究浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度的关系，需要控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，图丙丁符合题意；
（4）金属块浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F拉丙＝4.8N﹣2.8N＝2N，
根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排得金属块的体积：
V＝V排水＝＝＝2×10﹣4m3，
金属块的质量：m＝＝＝0.48kg，
金属块的密度：ρ＝＝＝2.4×103kg/m3。
故答案为：（1）2.4；（2）排开液体的体积；（3）丙丁；（4）2.4×103。
【跟踪训练】
1．（2020•吉林）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示，其中弹簧测力计示数的大小关系是：F1＞F2＞F3，F3＜F4，水的密度用ρ水表示。
（1）比较 两图可知，浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
（2）比较丙、丁两图可知，浮力的大小跟 有关。
（3）分析甲、丙两图可得，物体浸没在水中时受到的浮力F浮＝ ，物体的密度ρ物＝ 。
（4）深入分析丙、丁两图，比较水对烧杯底的压强p水和某液体对烧杯底的压强p液的大小关系，则p水 p液。
【答案】（1）乙丙；（2）液体的密度；（3）F1﹣F3；；（4）＞。
【解析】（1）要探究浮力的大小跟物体排开液体体积的关系，需要控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，图乙丙符合题意；
（2）由丙丁图知排开液体的体积都等于物体的体积，保持不变，排开液体的密度不同，物体受到的浮力不同，所以，比较图丙丁可知，物体受到的浮力大小与液体的密度有关；
（3）分析甲、丙两图可得，物体浸没在水中时受到的浮力F浮＝F1﹣F3，
由F浮＝ρ液gV排可知，物体的体积：V＝V排＝＝，
根据G＝mg得，
物体的质量为：m＝＝，
物体的密度为：ρ物＝＝＝；
（4）根据称量法知水中浮力为：F浮水＝F1﹣F3，液体中浮力为：F浮液＝F1﹣F4，
因为F3＜F4，
所以：F浮水＞F浮液，
根据F浮＝ρ液gV排可知，在排开液体体积相同时，水的密度大于液体的密度，
由图知丙丁的深度相同，
根据压强公式p＝ρgh判断出p水＞p液。
故答案为：（1）乙丙；（2）液体的密度；（3）F1﹣F3；；（4）＞。
2．（2020•乐山）物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以图a、b、c、d、e分别为实验情景。（g取10N/kg）
（1）通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N；
（2）通过 两次实验，可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系；
（3）通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与 的关系；
（4）在某种液体中进行探究的过程中，记录实验数据，得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图象，则该液体的密度为 kg/m3。
【答案】（1）0.5；（2）c、d；（3）液体密度；（4）0.8×103。
【解析】（1）由a、c两次实验中测力计示数可知，物体浸没在水中所受的浮力为：F浮水＝G﹣Fc＝2N﹣1.5N＝0.5N；
（2）研究物体所受浮力的大小与浸没的深度的关系时采用的是控制变量法，需要控制排开液体的密度和体积相同，所以应该对比cd；
（3）由图c、e所示实验可知，物体排开液体的体积相同而液体密度不同，该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系；
（4）实验步骤c中，物体受到的浮力为：F浮c＝G﹣Fc＝2N﹣1.5N＝0.5N；
实验步骤e中，物体受到的浮力为：F浮e＝G﹣Fe＝2N﹣1.6N＝0.4N；
因物体均浸没，所以V排水＝V排液；
根据阿基米德原理可知：＝；
所以该液体的密度为：ρ液＝×ρ水＝×1×103kg/m3＝0.8×103kg/m3。
故答案为：（1）0.5；（2）c、d；（3）液体密度；（4）0.8×103。
3．（2020•达州）同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。
（1）将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向 （选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡。
（3）将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡。
（4）将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡。
（5）将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。
分析与论证：分析比较（2）、（3）、（4）可得：物体G所受浮力大小与 有关；
分析比较（2）、（4）、（5）可得：物体G所受浮力大小与 有关；
由题中信息计算物体G的体积V＝ m3，盐水的密度ρ盐水＝ kg/m3（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）
【答案】（1）右；（5）物体排开液体的体积；物体排开液体的密度；10﹣4；1.125×103kg/m3。
【解析】（1）将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，杠杆左端下沉，则杠杆的重心在支点左侧，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）根据阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排，实验（3）（4）（5）中，物体作用在杠杆的动力为：FA＝G﹣F浮＝G﹣ρ液gV排，
根据杠杆的平衡条件，FA×OA＝2G×L阻，
即（G﹣F浮）×OA＝1N×L阻，故F浮＝ρ液gV排＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
①中，G和OA为定值，L阻越大（小），物体受到浮力F浮越小（大），
（3）、（4）实验中，物体排开液体的密度相同，（4）中排开液体的体积较大，L阻较小，物体受到浮力较大，故比较（2）、（3）、（4）实验可得：物体G所受浮力大小与排开液体的体积有关；
（4）、（5）实验中，排开液体的体积相同，而（5）中排开液体的密度大于（4）中排开液体的密度，（5）中对应的阻力臂最小，则受到的浮力最大，故分析比较（2）、（4）、（5）可得：物体G所受浮力大小与排开液体的密度有关；
由图知：OA＝4L，OE＝3.5L，OD＝4L，OC＝6L，OB＝8L，
由（2），杠杆的平衡条件，G×OA＝2G钩×OB＝1N×OB；
G＝＝2N；
G浸没于水中时，将已知量代入①得：
ρ水gV排＝2N﹣＝1N，
V排＝＝10﹣4m3；
因物体浸没，所以物体G的体积：V＝V排＝10﹣4m3；
由（5），将已知量和求出的量代入①有：
ρ盐水g×10﹣4m3＝2N﹣＝N，
盐水的密度：ρ盐水＝1.125×103kg/m3。
故答案为：（1）右；（5）物体排开液体的体积；物体排开液体的密度；10﹣4；1.125×103kg/m3。
六、探究影响物体动能大小的因素
1.实验内容
【实验目的】探究影响动能大小的因素。
【实验器材】木板，长方形木块，质量不同的小球。
【实验原理】运动的小球碰到水平桌面上的木块，木块被推的越远，说明小球对木块做的功越多，小球动能越大。
【实验步骤】一、实验装置如图。
二、让小球A从斜面顶端自由滚下，小球碰到木块B后，将B推动一段路程，记录路程大小s1，并计入表格。
三、让小球A从斜面中间位置自由滚下，小球碰到木块B后，将B推动一段路程，记录路程大小s2，并计入表格。
四、换另一个质量不同的小球，重复上述两步实验，并记录路程s3、s4；数据并计入表格。
五、实验表格
实验步骤
小球A
实验步骤
小球B
次数
路程s/cm
次数
路程s/cm
斜面顶端s1
1
斜面顶端s3
1
2
2
3
3
斜面中间s2
1
斜面中间s4
1
2
2
3
3
六、整理器材。
【实验结论】物体动能与质量有关，与速度有关。质量越大、速度越大的物体，动能越大。
2.考查内容
考查方向
解答思路
研究方法
转换法（动能大小转换成木块移动距离）
如果水平面绝对光滑能否达到实验目的
不能，在光滑平面上，木块做匀速直线运动
比较哪两步可以看出动能与速度有关
步骤二、三
比较哪两步可以看出动能与物体质量有关
步骤二、四
判断动能和质量有关必须
控制小球到水平面时速度相同
判断动能和速度有关必须
使用相同小球
起点位置越高
小球达到斜面底端速度越大
木块运动距离越大
动能越大
【典例】（2020•鄂尔多斯）某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图：
（1）本实验是通过 来反映钢球动能大小的。
（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析。
（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面 （填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 。这个结论可用解释汽车 （填“超速”或“超载”）带来的危害。
（4）实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由。 。
【答案】（1）木块移动距离；（2）乙丙；（3）不同高度；大；超速；（4）不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来。
【解析】（1）该实验中钢球动能的大小是通过木块被撞距离的远近体现的，木块被撞得越远，说明钢球的动能越大，这里采用了转换法的思想；
（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，实验中采用的是控制变量法，需要控制速度相同，质量不同，即使质量不同的钢球从相同斜面的相同高度由静止自由滚下；故选用乙丙进行对比；
（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应控制质量相同，速度不同，即应让质量相同的钢球，从同一斜面不同高度由静止滚下；实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，推动木块移动的距离越远，动能越大；这个结论可用解释汽车超速带来的危害；
（4）水平面是光滑的，则木块在水平方向上受力为0，竖直方向上受到平衡力作用，根据牛顿第一定律，运动的物体在没有受到力的作用时，将一直做匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来判定动能的大小。
故答案为：（1）木块移动距离；（2）乙丙；（3）不同高度；大；超速；（4）不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来。
【跟踪训练】
1.（2020•营口）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球达到水平面的 相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球 ；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时， 。
（3）三次实验中，碰撞前动能最小的是图 （填“甲”、“乙”或“丙”）中的小球，原因是 ；
（4）小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”），若水平面绝对光滑，小车将做 运动。
表面
毛巾
棉布
木板
摩擦力
最大
较大
最小
小车运动距离
最近
较远
最远
【答案】（1）速度；从斜面的同一高度由静止滚下；（2）速度越大，动能越大；（3）丙；纸盒被推动的距离最小；（4）相等；匀速直线。
【解析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，保证铁球达到水平面的速度相同；
（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲到达斜面底端时的速度较大，甲将纸盒推动得更远，说明甲的动能更大，由此可得：质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；
（3）三次实验中，是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法，丙图中纸盒被推动的距离最小，故碰撞前动能最小；
（4）让小车从同一高度（由静止）下滑，根据决定重力势能大小的因素，小车的重力势能相同，下滑到水平面时的动能也相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相同；
铁球从斜面上滚下，若水平面绝对光滑，铁球不受摩擦力作用，铁球所受合力为0，所以铁球将做匀速直线运动。
故答案为：（1）速度；从斜面的同一高度由静止滚下；（2）速度越大，动能越大；（3）丙；纸盒被推动的距离最小；（4）相等；匀速直线。
2.（2020•镇江）“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示：将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景。
（1）为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”、“③”或“④”）进行实验；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系。
（2）在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ，木块被碰撞后在木板上 。
（3）若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究 对物体运动的影响。为提高实验结论的准确性，还需再增加一次实验，为此，在场景①的基础上，你所作的调整是： 。
【答案】（1）③；速度；（2）多；滑行的距离越长；（3）阻力（摩擦力）；在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
【解析】（1）为探究小车动能与质量的关系，应让两质量不相同小车分别从同一斜面同高度由静止滑下，小车的质量不同，初速度相同，所以可探究动能与小车的质量的关系；应选场景①和③。
选用场景③和④进行实验时，控制了两小车的质量相同，初速度不同，所以可探究动能与小车的速度的关系。
（2）在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越多，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长。
（3）若将场景①和②中的木块均移走，完全相同的两小车到达水平面时初速度相同，水平面的粗糙程度不同，小车的滑行距离不同，据此场景可以探究摩擦力对物体运动的影响。
为提高实验结论的准确性，应改变水平面的粗糙程度进行重复实验，得到普遍性规律，还需再增加一次实验；为此，在场景①的基础上，所作的调整是：在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
故答案为：（1）③；速度；（2）多；滑行的距离越长；（3）阻力（摩擦力）；在木板上铺设玻璃板（或毛巾）。
3．（2020•雅安）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M（M的质量大于m），分别从不同的高度h和H（H＞h）静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图1所示。
（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这种研究方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由图1甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与 有关。
（3）小丽根据图1甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？ （选填“正确”或“错误”），理由是： 。
（4）某同学用图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是 （选填“正确的”或“错误的”）。
【答案】（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误的
【解析】（1）实验中通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；
若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。
（2）甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面的时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论：物体的动能大小与速度有关。
（3）小丽的看法是错误的，因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，甲、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。
（4）图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，应改变小球撞击木块前的速度，控制其它因素相同，而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同，故错误的。
故答案为：（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制速度一定；（4）错误的。
七、杠杆平衡条件实验
1.实验内容
【实验目的】杠杆平衡条件实验验证。
【实验器材】铁架台、带刻度的杠杆、钩码。
【实验原理】动力×动力臂=阻力×阻力臂 。
【实验步骤】一、组装、调节杠杆，使横梁平衡（调节杠杆两端的平衡螺母）。
二、用细线在左右两端悬挂数量不同的钩码，左为动力，右为阻力。固定动力臂和动力不变，选取适当的阻力（钩码个数），移动阻力位置，直至杠杆平衡。分别记录动力、动力臂和阻力、阻力臂，并计入表格。
三、重复上述步骤两次（要求每次必须改变动力和动力臂），并计入表格。
四、分别计算每次试验的动力×动力臂和阻力×阻力臂，填入表格。
五、实验表格
次数
动力
动力臂
动力×动力臂
阻力
阻力臂
阻力×阻力臂
1
2
3
六、整理器材。
【实验结论】动力×动力臂=阻力×阻力臂。
2.考查内容
考查方向
解答思路
试验前杠杆不平衡应如何调节
调节两端平衡螺母
横梁不在水平位置，左端翘起
平衡螺母左移
杠杆的支点在中间位置目的
为了消除杠杆自重影响
两侧挂上钩码后判断是否平衡
根据平衡条件判断
力或力臂的计算
根据杠杆平衡条件进行计算
【典例】（2020•十堰）如图是小明“探究杠杆平衡条件”的实验：
（1）在水平静止的杠杆上A、B处，挂5个质量均为50g的钩码，如图甲所示，杠杆平衡。他猜想杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；
（2）改变钩码数量与位置，数据记录如下表，分析表中数据，杠杆平衡条件应为 。
实验次数
左侧钩码数（个）
左侧钩码距离支点O（格）
右侧钩码数（个）
右侧钩码距离支点O（格）
1
2
3
3
2
2
1
6
3
2
3
2
6
3
4
（3）某次实验如图乙，使杠杆恢复水平平衡的最简单操作是 。
（4）图丙是小明验证结论的实验，E点弹簧测力计示数是 N（g取10N/kg）。
【答案】（2）F1l1＝F2l2；（3）左侧钩码向左移动一个小格；（4）1。
【解析】（2）设每个钩码重G，每个小格长为L，
实验1：2G×3L＝3G×2L，
实验2：G×6L＝3G×2L，
实验3：2G×6L＝3G×4L，
杠杆平衡调节：F1l1＝F2l2。
（3）杠杆左端：G×3L＝3GL，
杠杆右端：2G×2L＝4GL，
所以杠杆的左端下沉，
要使杠杆水平位置平衡，2G×2L＝G×nL，所以n＝4（格），
使杠杆恢复水平平衡的最简单操作是左侧钩码向左移动一个小格。
（4）根据杠杆的平衡条件可得E点弹簧测力计示数：
F×5L＝5G×2L，
解得：F＝2G＝2×mg＝2×0.05kg×10N/kg＝1N。
故答案为：（2）F1l1＝F2l2；（3）左侧钩码向左移动一个小格；（4）1。
【跟踪训练】
1.（2020•广安）在探究“杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度等距的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、每个重力都为0.5N的钩码若干个。
（1）实验前将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的是： 和消除杠杆自重对实验的影响。
（2）如甲图所示，杠杆处于平衡状态。若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码，那么杠杆的 ，（选填“右”或“左“）端下沉。
（3）在乙图中，将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向，如果要继续保持杠杆在水平方向静止，测力计的示数要 （选填“变小”“不变”或“变大”）。
（4）如果忽略杠杆自重对实验的影响，则在丙图中要使杠杆在水平位置保持平衡，弹簧测力计对杠杆的最小拉力为 。
【答案】（1）便于测量力臂；（2）右；（3）变大；（4）1.2N。
【解析】（1）实验前将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的是：便于测量力臂和消除杠杆自重对实验的影响。
（2）设一个钩码的重为G，一个格为L，
支点两侧同时各减掉一个钩码，
支点左边力与力臂的乘积为：G×6L＝6GL，
右边力与力臂的乘积为：2G×4L＝8GL，
左边力与力臂的乘积小于右边力与力臂的乘积，
则杠杆右边，即右端将向下倾斜；
（3）弹簧测力计斜拉时，阻力及阻力臂不变，拉力力臂变小，根据杠杆平衡条件可知拉力变大。
（4）弹簧测力计若在杠杆上施加最小的力F，使杠杆在水平位置平衡，该力在杠杆的最左侧，力的方向应该垂直杠杆向下，使动力臂最长，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最长时最省力，根据杠杆的平衡条件可得：
F×10L＝4G×6L，
解得，F＝2.4G＝2.4×0.5N＝1.2N。
故答案为：（1）便于测量力臂；（2）右；（3）变大；（4）1.2N。
2．（2020•随州）小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。请回答下列问题：
（1）实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是 。
（2）小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：“F1×L1＝F2×L2”，你认为是否合理，并说明理由：
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
2
6
3
4
（3）某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中，相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是 （选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”）。
（4）在图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过 cm。
【答案】（1）便于测量（或读出）力臂；（2）不合理；只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；（3）核桃夹；（4）10。
【解析】（1）实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是：杠杆所受重力的作用线通过支点，重力的力臂为零，重力对杠杆的转动不产生影响，便于测量（或读出）力臂；
（2）不合理，该同学只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；
（3）某次实验如图所示，杠杆平衡，动力臂大于阻力臂；我们在使用核桃夹时是为了省力，并且在使用的过程中动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆；
（4）根据杠杆的平衡条件，已知一个钩码重0.5N，弹簧测力计的量程为5N，
F×3L＝6G×nL，F＝2nG，
n＝＝＝5，
实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过5×2cm＝10cm。
故答案为：（1）便于测量（或读出）力臂；（2）不合理；只测量了一组数据便得出结论，结论具有片面性；（3）核桃夹；（4）10。
3．（2020•自贡）小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验，已知每个钩码重0.5N。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是 。
（2）图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂 个钩码。
（3）如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆水平位置平衡，测力计的拉力为 N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平位置平衡，则测力计的读数将 （选填“变大”或“变小”或“不变”），若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60°，杠杆在水平位置平衡时，测力计的读数为 N。
【答案】（1）右；便于测力臂；（2）2；（3）1；变大；2。
【解析】（1）杠杆在使用前左端下沉，说明左侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节，因为重力的方向是竖直向下的，杠杆只有在水平位置平衡时，支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上，也就是正好等于相应杠杆的长，这样测量起来会比较方便。
（2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：
FALA＝FBLB
4G×2L＝FB×4L
解得FB＝2G
即需在B点处挂2个钩码；
（3）取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件：FALA＝FCLC，即4G×2L＝FC×4L，解得FC＝2G＝2×0.5N＝1N；
如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。
找到支点O，从支点O到动力作用线做垂线，支点与垂足之间的距离即为力臂L，如图所示：
根据杠杆的平衡条件：FALA＝FCLC，即4G×2L＝FC×4L×cos60°，
4G×2L＝FC×4L×，解得FC＝4G＝4×0.5N＝2N。
故答案为：（1）右；便于测力臂；（2）2；（3）1；变大；2。
4．（2020•桂林）如图1示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持 并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 。
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为： 。他这样得出的结论是否合理？ ；为什么？ 。
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图2示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是： 。
【答案】（1）左、水平、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）、不合理、结论具有偶然性（结论没有普遍性）；（3）杠杆自重的影响。
【解析】（1）杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。
（2）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2），只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性。
（3）图2中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
故答案为：（1）左、水平、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）、不合理、结论具有偶然性（结论没有普遍性）；（3）杠杆自重的影响。
八、其他实验探究题
1.（2020•湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关“或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
【解析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，故选B。
故答案为：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
2.（2020•长沙）某实验小组用下图的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。
（1）实验中应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为 %；
（3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高。
实验次数
物理量
1
2
3
4
钩码重G物/N
0.5
1.0
1.5
2.0
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
0.3
0.5
0.7
0.9
绳端移动距离s/m
0.3
0.3
0.3
0.3
机械效率η
67%
71%
74%
【答案】（1）匀速；（2）56；（3）大。
【解析】（1）要正确测量绳端拉力，需竖直向上匀速拉动测力计。
（2）第1次实验测得的机械效率为：η＝＝＝≈56%；
（3）分析以上数据可知：使用同一滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）匀速；（2）56；（3）大。
3.（2020•天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/Ν
提升高度h/m
拉力F/Ν
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 ；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是 。
【答案】（1）80%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。
【解析】（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝80%；
由s＝nh可得绳子的有效段数：n＝＝＝3，该滑轮组的绕线方式如下图所示：
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（3）为了验证猜想二，滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。
故答案为：（1）80%；如上图所示；（2）越高；（3）几个自重不同的滑轮。
4．（2020•上海）在“探究二力平衡的条件”实验中，用来测量力的仪器是 ；在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在 位置保持平衡；“测定物质的密度”的实验原理是 ；在“测定小灯泡的电功率”实验中，所选电源电压应 小灯泡的额定电压（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】弹簧测力计；水平；ρ＝；大于。
【解析】（1）用来测量力的仪器是弹簧测力计；
（2）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在水平位置保持平衡。
（3）“测定物质的密度”的实验原理是：ρ＝。
（4）测灯泡电功率的实验中，要分别测出灯泡电压小于、等于和大于额定电压时灯泡的实际功率，且电路中串联了一个滑动变阻器，由串联电路的分压原理知，所用电源电压应大于小灯泡的额定电压。
故答案为：弹簧测力计；水平；ρ＝；大于。
5．（2020•枣庄）某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中，让小球从斜面A点由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，照片如图所示：
（1）依据照片可判断，小球在做 （选填“加速”、“减速”或“匀速”）运动；
（2）如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次，并测得sAB＝5cm，sBC＝15cm，则小球在BC段的平均速度为 m/s，小球在AC段的平均速度为 m/s；
（3）如图所示，能说明小球在斜面上运动情况的图象是 C ；
（4）小球在AD段运动过程中，经过时间tAD中点时的速度为v1，经过路程sAD中点时的速度为v2，则v1 v2（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】（1）加速；（2）0.75；0.50；（3）C；（4）＜。
【解析】（1）由照片可知，在相同时间，小球运动的距离间隔越来越大，所以小球在做加速运动；
（2）如果频闪照相机每隔0.2s拍摄一次，并测得sAB＝5cm，sBC＝15 cm，
则小球在BC段的平均速度为：vBC＝＝＝0.75m/s；
AC段的距离：sAC＝sAB+sBC＝5cm+15cm＝20cm＝0.2m，
AC段所用的时间：tAC＝tAB+tBC＝0.2s+0.2s＝0.4s，
则小球在AC段的平均速度：vAC＝＝＝0.5m/s；
（3）由（1）知图中小球在做加速运动。
图A中随着时间增加，速度在减小，不符合题意；
图B中随着时间增加，速度不变，不符合题意；
图C中随着时间增加，速度在增大，符合题意；
图D中随着时间增加，速度先减小后增大，不符合题意。
故能说明小球在斜面上运动情况的图象是C。
（4）由照片可知，在相同时间，小球运动的距离间隔越来越大，所以小球在做加速运动。即小球的速度越来越大，则时间tAD中点未到达路程sAD中点，则v1＜v2。
故答案为：（1）加速；（2）0.75；0.50；（3）C；（4）＜。
6．（2020•台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。
（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是 。
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是 ，物体才处于静止状态。
（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是 。
【答案】（1）减小研究对象的自重对实验的影响；（2）在同一直线上；（3）作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
【解析】（1）由于小卡片的质量很小，重力远小于卡片受到的拉力，所以其重力可以不考虑；
（2）图甲中静止的研究对象转到虚线位置，此时两个力不在同一条直线上，松手后发现研究对象发生转动，这表明二力平衡时，这两个力需要满足的条件是在同一条直线上，物体才处于静止状态；
（3）当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，可以观察到物体做匀速直线运动，当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，可以观察到物体做变速运动，所以研究的目的是：作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
故答案为：（1）减小研究对象的自重对实验的影响；（2）在同一直线上；（3）作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
7．（2020•南京）在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示。
（1）实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，其原因是 。
（2）经过思考后，小明采用如图乙所示装置继续实验，该方案中由于 ，故小卡片的重力可以忽略不计。
（3）为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明在图乙所示实验的基础上又分别进行了图丙、图丁所示操作，其中操作 （丙/丁/丙和丁都）是正确的。
（4）小明最后将小卡片用剪刀剪断（分为左右两半），这是为了验证 。
【答案】（1）木块与桌面摩擦力的影响；（2）卡片的重力远小于钩码的重力；（3）丙；（4）作用在同一物体上的两个力是否平衡。
【解析】（1）实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，说明物体还受一个力，这个力是木块受到的摩擦力；
（2）如图乙，是最终确认的实验方案。此方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以忽略不计；
（3）为探究不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片转过一定角度，并保持两个拉力方向相反，松开手后观察小卡片能否平衡，故乙错误，丙正确；
丁中虽然两个力不在同一条直线上，但没有控制两个力的方向相反，故丁错误。故选丙。
（4）将小卡片用剪刀剪断，使两个力作用在两个物体上，为了验证作用在同一物体上的两个力是否平衡。
故答案为：（1）木块与桌面摩擦力的影响；（2）卡片的重力远小于钩码的重力；（3）丙；（4）作用在同一物体上的两个力是否平衡。
8．（2020•无锡）用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越 ，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的 有关；比较 可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关。
【答案】多；高度；a、c。
【解析】（1）物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能就越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深，所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小，这用到了转换法；
（2）由a、b两图可知，物体的质量m1＝m2，从不同高度落下，落下的位置越高，木桩被打得越深，物体的重力势能越大，说明重力势能与高度有关；
比较a、c两图可知，物体的质量m1＜m3，物体从同一高度落下，质量越大，木桩被打得越深，说明重力势能与质量有关。
故答案为：多；高度；a、c。
9．（2020•大连）某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。
（1）该实验可以通过判断 来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小桌 越多，金属球具有的重力势能就越大。
（2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。
（3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金属球，将沙面抹平； ；由静止开始释放金属球，观察实验现象。
【答案】（1）小桌进入细沙的深度；做功；（2）如上表；（3）使金属球在小桌中心的正上方。
【解析】（1）金属球质量一定时，金属球所处的位置越高，金属球的重力势能越大，金属球下落到小桌时动能越多，金属球对小桌做功越多，小桌进入细沙的深度越深。
（2）探究重力势能和高度的关系，保持物体的质量不变，改变物体的高度，表格中要记录物体不同的高度；
观察小桌进入细沙的深度，需要记录；
为了使实验结论具有普遍性，要进行多次实验。
由实验现象得到的实验结论也要记录，表格如下：
实验次数
金属球高度h/cm
小桌进入细沙的深度h’/cm
重力势能和高度关系
1
2
3
（3）为了防止小桌撞翻，使金属球在小桌中心的正上方，由静止自由释放，观察小桌进入细沙的深度。
故答案为：（1）小桌进入细沙的深度；做功；（2）如上表；（3）使金属球在小桌中心的正上方。
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