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专题08 力学实验（1）
知识点一 重力实验
1、物体重力与质量的关系
（1）提出猜想——设计实验——分析与论证——得出结论；
（2）实验时，不同数量的钩码，多次实验；
（3）弹簧测力计使用过程中注意事项；
（4）结论：g=G/或G=mg
（5）注意：g=9.8N/kg它表示质量为1kg物体所受的重力是9.8N，为计算方便在粗略计算时g可以取10N/kg。典例：1.小明同学在探究物体的重力大小与哪些因素有关的实验时，同组同学提出了如下猜想：
①物体的重力大小可能与物体质量有关；
②物体的重力大小可能与物体体积有关．
次数 1 2 3 4
木块的质量m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4
木块的重力G/N 1 2 3 4
铁块的质量m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4
甲铁块的重力G/N 1 2 3 4
（1）在测量某次数据时弹簧测力计示数如图甲所示，弹簧测力计的示数为________N．
（2）请你根据表格中的实验数据，在图乙中做出木块的重力随质量变化的图象．
（3）由图象可知：物体的重力跟物体的质量成________．
（4）小明分析数据得出猜想②错误，请你帮小明补完整分析过程：由第一次实验数据可知，木块和铁块质量相等，________，因此猜想②错误．
【答案】
（1）2.0
（2）如解答图所示；
（3）正比
（4）重力相等
【解析】
（1）如图甲所示，该测力计的分度值是0.2N，此时测力计的示数是2.0N；
（2）根据表格中的实验数据，在图中找出对应的点后连线，如图所示：
（3）由图知，物体的重力随质量的变化关系为一过原点的直线，故可以得出结论：物体所受的重力与其质量成正比；
（4）木块和铁块质量相等，体积不相等，但重力相等，故重力与体积无关．
特别提醒：重力实验的固定考点一般为实验器材（弹簧测力计与天平）及其度数，考察问题所受的重力与质量成正比，并进行画图（正比例函数）
知识点二 摩擦力实验
1.测量滑动摩擦力的大小
（1）测量原理：二力平衡
（2）测量方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块做匀速直线运动，读出这时的拉力就得出滑动摩擦力的大小
（3）这种研究问题的方法是转换法：将滑动摩擦力的大小转化为拉力的大小
2.探究影响滑动摩擦力大小的因素
（1）实验器材：弹簧测力计、砝码、木板、木块、毛巾、棉布等；
（2）实验原理：用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动。根据二力平衡可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等；
（3）实验步骤：
（4）实验结论：滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大。
典例：2.（2021·龙岩）如图a是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，小明做出了如下猜想：
猜想A：滑动摩擦力大小与压力有关；
猜想B：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想C：滑动摩擦力大小与接触面积有关．
（1）实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做________运动，目的是使拉力________摩擦力．（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）为了验证猜想A，比较甲、乙图可得出________一定，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）在三次实验中，滑动摩擦力最大的是________（选填“甲”“乙”或“丙”） ．
（4）将图甲中的木块侧放进行实验，测出的摩擦力与图甲实验所测出的摩擦力相同，可验证猜想C是________（选填“正确”或“错误”） ．
（5）小丽同学对实验装置进行改动，如图b所示，重复实验，发现效果更好，实验中小丽同学________（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板．
【答案】
（1）匀速直线 等于
（2）接触面的粗糙程度
（3）丙
（4）错误
（5）不一定
【解析】
（1）实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做匀速直线运动，目的是使拉力等于摩擦力．
（2）为了验证猜想A，甲、乙图可得出接触面的粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）三次实验中，接触面粗糙程度最大的是丙，压力最大的也是丙，故丙图滑动摩擦力最大．
（4）甲图侧放后，对桌面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，接触面的面积不同，而测出的摩擦力相同，说明猜想C是错误的．
（5）图b中，无论如何拉动长木板，弹簧测力计的示数始终等于滑动摩擦力，故不一定要匀速拉动长木板．
特别提醒：摩擦力的实验固定考点一般为弹簧测力计做匀速运动，二力平衡使拉力等于摩擦力，此方法为转换法。摩擦力的影响因素有两个，实验方法为控制变量法。
知识点三 探究牛顿第一定律
1.探究阻力对物体运动的影响
（1）将小车从同一斜面的同一位置由静止滑下的目的？
答：保证小车到达水平面时初速度相同。
（2）怎么比较小车所受阻力的大小？
答：根据小车在水平面上运动距离的远近。
（3）本实验用到的物理方法有几种？分别是？
答：三种；控制变量法、转换法、科学推理法。
（4）本实验的实验结论是？
答：力不是维持物体运动的原因。
典例：3.如图所示是探究“牛顿第一定律”时所做的“斜面小车”实验．请根据自己的实验情况完成以下各题．
（1）在实验中，影响小车在水平面上运动距离远近的主要因素是小车的速度和水平面的粗糙程度，实验主要是探究不同粗糙程度的表面对小车运动的影响，应该让小车每次开始时的速度都一样，为了保证小车每次到达斜面底端时，有相同的速度应该________．
（2）在粗糙的毛巾表面上，小车受到的________最大，所以运动的距离________．
（3）在纸板及玻璃板表面上做这个实验，结果小车因受到的________越来越小，所以________减小得越慢，运动的距离越来越________；假如平面足够光滑，没有任何阻力时，小车将________．
（4）本实验用到的探究方法，除了控制变量法外，还用到了________．
（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，牛顿第一定律________（填“能”或“不能”）直接由实验得出．
【答案】
（1）让小车从同一斜面的同一位置由静止开始滑下
（2）摩擦力 最短
（3）摩擦力 速度 远 做匀速直线运动
（4）理想实验法
（5）不能
【解析】
（1）每次都让小车从同一斜面的同一位置由静止开始滑下，是为了使小车在滑到底端时具有相同的速度；
（2）在粗糙的毛巾表面上，小车受到的摩擦力是最大的，所以小车运动的距离最短；
（3）减小水平面的粗糙程度，使阻力明显减小，速度减小的慢，可以看出：在初速度相同的条件下，水平面越光滑小车运动的越远；在实验的基础上，进一步推理可得：若水平面绝对光滑，则小车由于具有惯性会在水平面上做匀速直线运动；
（4）本实验通过实验现象推理得出不受力时的情况，用到科学推理法或者叫理想实验法；
（5）牛顿第一定律是在实验的基础上，通过推理得出的，不是用实验直接得出的．
知识点四 探究二力平衡的条件
1.提出猜想——设计实验——分析与论证——得出结论；
2.实验中，选用小车而不是木块，原因是？
答：尽量排除摩擦力对实验的影响。
3.怎样探究二力平衡条件中的两个力的大小关系？
答：通过增减小车左右两边钩码的数量。
4.怎样探究两个力必须作用在同一物体上才能保持平衡？
答：用卡片替换小车进行实验，将卡片剪成两半，观察卡片是否仍然处于平衡状态。
5.实验中，将小车旋转一定角度，目的是？
答：探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡。
6.进行多次实验的目的？
答：得出普遍规律。
典例：4.在探究“二力平衡条件”的实验时：
（1）如果物体在两个力共同作用下，处于静止或________状态，说明这两个力是相互平衡的；
（2）小明和小李分别采用甲和乙实验装置进行实验，你认为________（选填“甲”或“乙”）实验装置较好些，这样做的好处是为了减小________对实验的影响；
（3）为避免更多因素对实验的影响，最终两位同学采用了如图丙所示的实验装置。他们用细线分别系在硬纸片的两端，并跨过左右支架的滑轮，细线的两端挂钩码，使硬纸片两边拉力的方向________，可以通过调整________来改变拉力的大小；
（4）当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后，硬纸片________（选填“能”或“不能”）平衡，此步骤是为了探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡；
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，发现硬纸片分开后向相反的方向运动，这说明两个力必须作用在________物体才能平衡。
【答案】
匀速直线运动。甲,摩擦力。相反,钩码个数。不能。同一
【解答】
（1）平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态，此时物体受力平衡；
（2）实验中要尽可能的减小摩擦力对实验的影响；
（3）钩码由于重力的作用，会对硬纸片施加一个拉力的作用，左端的钩码对硬纸片施加一个向左的拉力，右端的钩码对硬纸片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力；
（4）当硬纸片转过一个角度，硬纸片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，两个力就作用在两个物体上。
知识点五 探究影响压力作用效果的因素
探究影响压力作用效果的因素
（1）整个探究过程：提出问题→猜想与假设→设计与进行实验→比较与论证→实验结论；
（2）压力的作用效果是通过什么体现的？
答：通过海绵的形变程度；
（3）为什么选用海绵而不是木板？
答：海绵的形变程度明显，容易观察；
（4）本探究性实验的实验结论是？
答：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；压力大小相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（5）本实验所用的物理方法有几种？分别是？
答：两种，分别是控制变量法和转换法。
典例：4.（2021·长沙）在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小波利用小桌、海绵、砝码、木板，设计了如图甲、乙两个实验
（1）他们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的，这用到的物理方法是________；
（2）对比图乙、丙，小桌对海绵的压强________小桌对硬木板的压强。（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
【答案】1.转换法 2.等于
【解析】
实验中，海绵的凹陷程度越大，说明压力作用效果越明显，即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的，这种方法叫做转换法；
压力作用效果只跟压力大小、受力面积大小有关，与发生形变的物体无法；图乙和图丙中，压力相同，受力面积相同，压力作用效果相同，即压强相等。
知识点六 探究影响液体内部压强大小的因素
1. 液体压强的特点
（1）液体压强产生的原因：由于重力的作用，并且液体具有流动性，因此发生挤压而产生的。
（2）液体压强大小的测量：常用液体压强计来测量液体内部的压强。
（3）液体压强计
①结构：由U形管、橡皮膜、橡皮导管等组成
②原理：当橡皮膜受到挤压时，U形玻璃管两边液面会出现高度差，压强越大两边的液面高度差也越大；
（4）探究影响液体内部压强大小的因素
①实验一：探究液体内部在同一深度的压强特点
方法：将压强计探头房在液体中某一深度，橡皮膜朝向不同方向，观察压强计中U形管内液面的高度差，发现高度差相同。
结论：在同一深度，液体内部向各个方向的压强相等。
②实验二：探究液体内部压强与深度的关系
方法：控制探头方向相同，将压强计探头放在同种液体中的不同深度，深度越深，压强越大。
结论：液体内部压强随深度的增加而增大。
③实验三：探究液体内部压强与液体密度的关系
方法：控制探头方向相同，将压强计探头放在不同密度的液体中的同一深度，密度越大的液体压强越大。
结论：液体的压强还跟液体的密度有关。在同一深度，液体密度越大，液体压强越大。
（5）液体压强的特点：
①液体向各个方向都有压强；
②同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等；
③同种液体中，深度越深，液体压强越大；
④在深度相同时，液体密度越大，液体压强越大。
典例：5.物理小组用压强计做“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验．
（1）甲图所示压强计是通过U形管中液面的________来反映被测压强大小的，实验前，小明用手指无论轻压还是重压橡皮膜时，发现U形馆两边液柱的高度差几乎没有变化，说明U型管压强计存在________问题．
（2）小明把调节好的压强计放在空气中，U形管两边液面应该________．
（3）图甲、乙、丙分别表示探究过程中三个情景．容器中的液体、金属盒插入的深度以及U形管中液面情况，都可以从图上看出，比较图________可知液体压强大小与深度有关．比较图________可知液体压强大小还与液体的________有关．要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择：________两图进行对比，结论是：液体压强与盛液体的容器形状________．
【答案】
1. 高度差 漏气 2. 相平 3. 甲、乙 乙、丙 密度 丙、丁 无关
【解析】
（1）液体的压强变化不能直接观察，压强计是通过U形管中两液面的高度差来反映被测压强大小的；
若压强计的气密性不好，软管中的气体和大气相通，等于大气压强，橡皮膜受到压强时，软管内的气体压强不会发生变化，U形管中的液面就不会出现高度差；
（2）调节好的压强计放在空气中时，由于U形管中两侧液面上方的气体压强相等，所以U形管两边的液面应当相平；
（3）甲、乙两图液体密度相同，金属盒在水中的深度不同，可知液体压强与液体的深度有关；
乙丙两图，金属盒在液体中的深度相同，液体的密度不同，可以探究液体压强与液体密度的关系；
丙、丁两图液体的密度和深度相同，形状不同，可知液体压强与盛液体的容器形状无关
1.在“探究物重与物体质量的关系”实验中：
钩码数 质量m/kg 物重G/N
1 0.05 0.5
2 0.10 1
3 0.15 1.5
4 0.20 2
（1）实验器材：质量相同的钩码，测量工具：弹簧测力计和________．
（2）观察弹簧测力计（如图a），发现弹簧测力计的量程为________N，分度值为________N．
（3）逐个将钩码挂在弹簧测力计下（如图b），逐次读出弹簧测力计的示数，并填入表中，请你根据记录的数据在图c中用“描点法”画出G m图象．
（4）根据图象可得出结论：________．
（5）如果把该实验放到月球上进行探究，________(填“能”或“不能”)得出同样的结论．
【答案】
（1）天平
（2）0 5 0.2
（3）如解答图所示．
（4）物体所受的重力与物体的质量成正比
（5）能
【解析】
（1）要探究“物重与物体质量的关系”需用天平测物体的质量，用弹簧测力计测物体的重力；
（2）观察图象发现，弹簧测力计的分度值是0.2N，量程为0 5N；
（3）根据表中的数据先画点，再描线，如图所示：
（4）由图象可知：物体所受的重力与物体的质量成正比；
（5）月球上尽管引力是地球的16，也可以用弹簧测力计测量物体的重力，也能探究物体所受重力与质量的关系．
2.（2021·宿州）学校在运动会上要举行拔河比赛，某班级组队时，同学们陷入了不同意见之中，请你仔细观察，认真分析，帮体育委员解决问题。
（1）探究真知：为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，同学们做了如下图1所示的实验。实验中使木块在弹簧测力计水平拉力的作用下做________运动，这样拉力与摩擦力的大小相等。
（2）分析总结：实验现象说明，在拔河比赛中可以通过________（选填“增大”或“减小”）接触面的粗糙程度和________来增大人与地面的摩擦力，使班级赢得比赛。
（3）科学决策：组队时，在班上选体重________（选填“大”或“小”）的同学参加比赛，同时在比赛时脚穿图2中________（选填“甲”、“乙”或“丙”）种鞋。
【答案】
1.匀速直线
2.增大 增大压力
3.大 甲
【解析】
用弹簧测力计匀速拉动木块时，木块做匀速直线运动受到的力是平衡力，根据二力平衡的知识，此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小；
根据实验现象可知增大接触面的粗糙程度和增大压力可以增大摩擦力，使班级赢得比赛；
因此组队时，应该选用体重大的同学，同时在比赛时应该穿鞋底花纹较深的鞋子，故选穿甲种鞋子。
3.小明利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响，进行如下操作，
a ．如图（甲），将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
b．如图（乙），取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察________小车在水平面上通过的距离．
c．如图（丙），取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
请针对以上操作回答下列问题：
（1）以上操作中错误的是________（选填“a”“b”或“c”）．
（2）对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越________．
（3）纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑行的小车，如果受到的阻力为零，它将做________运动．
（4）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，这样做的目的是使小车到达底端水平面时________．
（5）在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力________（选填“是”或“不是”）一对平衡力．
（6）上述所有探究实验中用到的科学探究方法有________（只要求写出一种即可）．
【答案】
（1）b （2）远 （3）匀速直线 （4）速度相同 （5）不是 （6）控制变量法
【解析】
（1）为了使小车到达水平面时的速度相等，应让小车从相同斜面的同一高度由静止开始下滑；则b步骤错误，因为在斜面上铺上棉布改变了接触面的粗糙程度，就不能保持初速度相同了；
（2）水平面越光滑，小车运动的距离越远，由图示可知，木板的表面越光滑，则小车在木板表面受到阻力越小，运动的距离越长；
（3）由实验可知，平面越光滑，小车受到的阻力越小，运动距离越远，速度减小得越慢，如果受到阻力为零，将做匀速直线运动．
（4）实验中每次让小车从斜面顶端由静止滑下，是为了使小车到达水平面时具有相同的初速度；
（5）在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力不是一对平衡力，因为不满足平衡力的条件：同物、等大、反向、共线；
（6）实验中运用了控制变量法。
4.（2021·广西）在探究“二力平衡条件”的实验时：
（1）如果物体在两个力共同作用下，处于静止或________状态，说明这两个力是相互平衡的；
（2）小明和小李分别采用甲和乙实验装置进行实验，你认为________（选填“甲”或“乙”）实验装置较好些，这样做的好处是为了减小________对实验的影响；
（3）为避免更多因素对实验的影响，最终两位同学采用了如图丙所示的实验装置。他们用细线分别系在硬纸片的两端，并跨过左右支架的滑轮，细线的两端挂钩码，使硬纸片两边拉力的方向________，可以通过调整________来改变拉力的大小；
（4）当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后，硬纸片________（选填“能”或“不能”）平衡，此步骤是为了探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡；
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，发现硬纸片分开后向相反的方向运动，这说明两个力必须作用在________物体才能平衡。
【答案】
1.匀速直线运动 2.甲 摩擦力 3.相反 钩码个数 4.不能 5.同一
【解析】
（1）平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态，此时物体受力平衡；
（2）实验中要尽可能的减小摩擦力对实验的影响；
（3）钩码由于重力的作用，会对硬纸片施加一个拉力的作用，左端的钩码对硬纸片施加一个向左的拉力，右端的钩码对硬纸片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力；
（4）当硬纸片转过一个角度，硬纸片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，两个力就作用在两个物体上。
当物体在两个力共同作用下，处于静止或匀速直线运动状态时，物体受到的力是平衡力；
甲图为滚动摩擦，乙图为滑动摩擦，因为滚动摩擦力小于滑动摩擦力，甲装置可以减小摩擦力对实验的影响，所以甲实验装置较好些；
硬纸片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小纸片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；可通过调整钩码数量，来改变拉力的大小；
当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，硬纸片两端的拉力就不在一条直线上，硬纸片就会转动，说明了只有作用在同一直线上的两个力才能平衡；
小明用剪刀把小纸片一剪两半，两个拉力不再作用在同一物体上，纸片向两边运动，这说明两个力必须作用在同一物体才能平衡。
5.（2021·南充）某同学（利用小桌、砝码、泡沫塑料）在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时，实验过程如图所示，请仔细观察并回答下列问题：
（1）该实验是通过________来显示压力的作用效果；
（2）由________两图所示实验现象可得出：压力一定时，受力面积越大，压力作用效果越明显；
（3）该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上，如图丁所示，则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙________p丁（填“>”、“<”或“＝”）。
【答案】
1.泡沫塑料的凹陷程度 2.乙、丙 3.＝
【解析】
根据转换法，该实验是通过泡沫塑料的凹陷程度来显示压力的作用效果；
探究压力的作用效果与受力面积的关系时，应控制压力的大小不变，只改变受力面积大小，故由乙丙两图所示实验现象可得出：压力一定时，受力面积越大，压力作用效果越明显；
该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上，如图丁所示，根据p=F/S，因压力和受力面积均相同，则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙＝p丁。
7.在探究液体压强的实验中，进行了如图所示的操作：
（1）实验中，探究液体压强的工具是________．
（2）若在使用压强计前发现U型管中有高度差，可通过下列方法________进行．
A . 从U型管内外倒出适量水B . 拆除软管重新安装C . 向U型管内加适量水
（3）由丙、丁两图进行实验对比，得出液体压强与盛液体的容器形状________（选填“有关”或“无关”）．
（4）甲、乙两图是探究液体压强与________的关系，结论是________．
（5）要探究液体压强与密度的关系，应选用________两图进行对比．
（6）为了增加液面的高度差，可将U型管中的液体换成________（填“密度大的盐水”或“密度小的酒精”）．
【答案】
1.压强计 2.B 3.无关
4.深度 在同种液体中，深度越大，液体内部压强越大
5.乙、丙 6.密度小的酒精
【解析】
（1）图中所示仪器是压强计，实验时把金属盒放入水中，通过观察两管中水面的高度差就可以反映橡皮膜受到水的压强的大小；
（2）实验前，应使U型管两侧的压强相等，所以要使两侧液面相平；若在使用压强计前发现U型管中有高度差，进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样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，故选：B；
（3）图丙与丁中，同为盐水，深度相同，只有容器的形状不同，并且U形管中液面的高度差也相同，这说明：液体压强与盛放液体的容器形状无关；
（4）甲、乙两图液体的密度相同，探头在液体中的深度不同，U型管中液面的高度差不同，说明液体压强与深度有关，可得结论是：在同种液体中，深度越大，液体内部压强越大；
（5）要探究压强与液体密度的关系，应使探头深度相同，液体密度不同，所以应选择乙、丙两图；
（6）压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的，液面高度差越大，液体的压强越大，如果被测压强大小相同，U形管中液体密度越小，液面高度差越大，为了使实验现象更明显，应该选择密度小的酒精装入U形管中．专题08 力学实验（1）
知识点一 重力实验
1、物体重力与质量的关系
（1）提出猜想——设计实验——分析与论证——得出结论；
（2）实验时，不同数量的钩码，多次实验；
（3）弹簧测力计使用过程中注意事项；
（4）结论：g=G/或G=mg
（5）注意：g=9.8N/kg它表示质量为1kg物体所受的重力是9.8N，为计算方便在粗略计算时g可以取10N/kg。典例：1.小明同学在探究物体的重力大小与哪些因素有关的实验时，同组同学提出了如下猜想：
①物体的重力大小可能与物体质量有关；
②物体的重力大小可能与物体体积有关．
次数 1 2 3 4
木块的质量m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4
木块的重力G/N 1 2 3 4
铁块的质量m/kg 0.1 0.2 0.3 0.4
甲铁块的重力G/N 1 2 3 4
（1）在测量某次数据时弹簧测力计示数如图甲所示，弹簧测力计的示数为________N．
（2）请你根据表格中的实验数据，在图乙中做出木块的重力随质量变化的图象．
（3）由图象可知：物体的重力跟物体的质量成________．
（4）小明分析数据得出猜想②错误，请你帮小明补完整分析过程：由第一次实验数据可知，木块和铁块质量相等，________，因此猜想②错误．
特别提醒：重力实验的固定考点一般为实验器材（弹簧测力计与天平）及其度数，考察问题所受的重力与质量成正比，并进行画图（正比例函数）
知识点二 摩擦力实验
1.测量滑动摩擦力的大小
（1）测量原理：二力平衡
（2）测量方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块做匀速直线运动，读出这时的拉力就得出滑动摩擦力的大小
（3）这种研究问题的方法是转换法：将滑动摩擦力的大小转化为拉力的大小
2.探究影响滑动摩擦力大小的因素
（1）实验器材：弹簧测力计、砝码、木板、木块、毛巾、棉布等；
（2）实验原理：用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动。根据二力平衡可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等；
（3）实验步骤：
（4）实验结论：滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大。
典例：2.（2021·龙岩）如图a是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，小明做出了如下猜想：
猜想A：滑动摩擦力大小与压力有关；
猜想B：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想C：滑动摩擦力大小与接触面积有关．
（1）实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做________运动，目的是使拉力________摩擦力．（选填“大于”“等于”或“小于”）
（2）为了验证猜想A，比较甲、乙图可得出________一定，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）在三次实验中，滑动摩擦力最大的是________（选填“甲”“乙”或“丙”） ．
（4）将图甲中的木块侧放进行实验，测出的摩擦力与图甲实验所测出的摩擦力相同，可验证猜想C是________（选填“正确”或“错误”） ．
（5）小丽同学对实验装置进行改动，如图b所示，重复实验，发现效果更好，实验中小丽同学________（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板．
特别提醒：摩擦力的实验固定考点一般为弹簧测力计做匀速运动，二力平衡使拉力等于摩擦力，此方法为转换法。摩擦力的影响因素有两个，实验方法为控制变量法。知识点三 探究牛顿第一定律
1.探究阻力对物体运动的影响
（1）将小车从同一斜面的同一位置由静止滑下的目的？
答：保证小车到达水平面时初速度相同。
（2）怎么比较小车所受阻力的大小？
答：根据小车在水平面上运动距离的远近。
（3）本实验用到的物理方法有几种？分别是？
答：三种；控制变量法、转换法、科学推理法。
（4）本实验的实验结论是？
答：力不是维持物体运动的原因。
典例：3.如图所示是探究“牛顿第一定律”时所做的“斜面小车”实验．请根据自己的实验情况完成以下各题．
（1）在实验中，影响小车在水平面上运动距离远近的主要因素是小车的速度和水平面的粗糙程度，实验主要是探究不同粗糙程度的表面对小车运动的影响，应该让小车每次开始时的速度都一样，为了保证小车每次到达斜面底端时，有相同的速度应该________．
（2）在粗糙的毛巾表面上，小车受到的________最大，所以运动的距离________．
（3）在纸板及玻璃板表面上做这个实验，结果小车因受到的________越来越小，所以________减小得越慢，运动的距离越来越________；假如平面足够光滑，没有任何阻力时，小车将________．
（4）本实验用到的探究方法，除了控制变量法外，还用到了________．
（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，牛顿第一定律________（填“能”或“不能”）直接由实验得出．
知识点四 探究二力平衡的条件
1.提出猜想——设计实验——分析与论证——得出结论；
2.实验中，选用小车而不是木块，原因是？
答：尽量排除摩擦力对实验的影响。
3.怎样探究二力平衡条件中的两个力的大小关系？
答：通过增减小车左右两边钩码的数量。
4.怎样探究两个力必须作用在同一物体上才能保持平衡？
答：用卡片替换小车进行实验，将卡片剪成两半，观察卡片是否仍然处于平衡状态。
5.实验中，将小车旋转一定角度，目的是？
答：探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡。
6.进行多次实验的目的？
答：得出普遍规律。
典例：4.在探究“二力平衡条件”的实验时：
（1）如果物体在两个力共同作用下，处于静止或________状态，说明这两个力是相互平衡的；
（2）小明和小李分别采用甲和乙实验装置进行实验，你认为________（选填“甲”或“乙”）实验装置较好些，这样做的好处是为了减小________对实验的影响；
（3）为避免更多因素对实验的影响，最终两位同学采用了如图丙所示的实验装置。他们用细线分别系在硬纸片的两端，并跨过左右支架的滑轮，细线的两端挂钩码，使硬纸片两边拉力的方向________，可以通过调整________来改变拉力的大小；
（4）当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后，硬纸片________（选填“能”或“不能”）平衡，此步骤是为了探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡；
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，发现硬纸片分开后向相反的方向运动，这说明两个力必须作用在________物体才能平衡。
知识点五 探究影响压力作用效果的因素探究影响压力作用效果的因素
（1）整个探究过程：提出问题→猜想与假设→设计与进行实验→比较与论证→实验结论；
（2）压力的作用效果是通过什么体现的？
答：通过海绵的形变程度；
（3）为什么选用海绵而不是木板？
答：海绵的形变程度明显，容易观察；
（4）本探究性实验的实验结论是？
答：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；压力大小相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（5）本实验所用的物理方法有几种？分别是？
答：两种，分别是控制变量法和转换法。
典例：4.（2021·长沙）在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小波利用小桌、海绵、砝码、木板，设计了如图甲、乙两个实验
（1）他们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的，这用到的物理方法是________；
（2）对比图乙、丙，小桌对海绵的压强________小桌对硬木板的压强。（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
知识点六 探究影响液体内部压强大小的因素1. 液体压强的特点
（1）液体压强产生的原因：由于重力的作用，并且液体具有流动性，因此发生挤压而产生的。
（2）液体压强大小的测量：常用液体压强计来测量液体内部的压强。
（3）液体压强计
①结构：由U形管、橡皮膜、橡皮导管等组成
②原理：当橡皮膜受到挤压时，U形玻璃管两边液面会出现高度差，压强越大两边的液面高度差也越大；
（4）探究影响液体内部压强大小的因素
①实验一：探究液体内部在同一深度的压强特点
方法：将压强计探头房在液体中某一深度，橡皮膜朝向不同方向，观察压强计中U形管内液面的高度差，发现高度差相同。
结论：在同一深度，液体内部向各个方向的压强相等。
②实验二：探究液体内部压强与深度的关系
方法：控制探头方向相同，将压强计探头放在同种液体中的不同深度，深度越深，压强越大。
结论：液体内部压强随深度的增加而增大。
③实验三：探究液体内部压强与液体密度的关系
方法：控制探头方向相同，将压强计探头放在不同密度的液体中的同一深度，密度越大的液体压强越大。
结论：液体的压强还跟液体的密度有关。在同一深度，液体密度越大，液体压强越大。
（5）液体压强的特点：
①液体向各个方向都有压强；
②同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等；
③同种液体中，深度越深，液体压强越大；
④在深度相同时，液体密度越大，液体压强越大。
典例：5.物理小组用压强计做“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验．
（1）甲图所示压强计是通过U形管中液面的________来反映被测压强大小的，实验前，小明用手指无论轻压还是重压橡皮膜时，发现U形馆两边液柱的高度差几乎没有变化，说明U型管压强计存在________问题．
（2）小明把调节好的压强计放在空气中，U形管两边液面应该________．
（3）图甲、乙、丙分别表示探究过程中三个情景．容器中的液体、金属盒插入的深度以及U形管中液面情况，都可以从图上看出，比较图________可知液体压强大小与深度有关．比较图________可知液体压强大小还与液体的________有关．要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择：________两图进行对比，结论是：液体压强与盛液体的容器形状________．
1.在“探究物重与物体质量的关系”实验中：
钩码数 质量m/kg 物重G/N
1 0.05 0.5
2 0.10 1
3 0.15 1.5
4 0.20 2
（1）实验器材：质量相同的钩码，测量工具：弹簧测力计和________．
（2）观察弹簧测力计（如图a），发现弹簧测力计的量程为________N，分度值为________N．
（3）逐个将钩码挂在弹簧测力计下（如图b），逐次读出弹簧测力计的示数，并填入表中，请你根据记录的数据在图c中用“描点法”画出G m图象．
（4）根据图象可得出结论：________．
（5）如果把该实验放到月球上进行探究，________(填“能”或“不能”)得出同样的结论．
2.（2021·宿州）学校在运动会上要举行拔河比赛，某班级组队时，同学们陷入了不同意见之中，请你仔细观察，认真分析，帮体育委员解决问题。
（1）探究真知：为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，同学们做了如下图1所示的实验。实验中使木块在弹簧测力计水平拉力的作用下做________运动，这样拉力与摩擦力的大小相等。
（2）分析总结：实验现象说明，在拔河比赛中可以通过________（选填“增大”或“减小”）接触面的粗糙程度和________来增大人与地面的摩擦力，使班级赢得比赛。
（3）科学决策：组队时，在班上选体重________（选填“大”或“小”）的同学参加比赛，同时在比赛时脚穿图2中________（选填“甲”、“乙”或“丙”）种鞋。
3.小明利用如图所示的装置，探究在水平面上阻力对物体运动的影响，进行如下操作，
a ．如图（甲），将毛巾铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
b．如图（乙），取下毛巾，将棉布铺在斜面和木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察________小车在水平面上通过的距离．
c．如图（丙），取下棉布，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在水平面上通过的距离．
请针对以上操作回答下列问题：
（1）以上操作中错误的是________（选填“a”“b”或“c”）．
（2）对比两次正确实验操作能说明：小车受到的阻力越小，通过的距离越________．
（3）纠正错误后，多次实验进行分析，并进一步推测：在水平面上滑行的小车，如果受到的阻力为零，它将做________运动．
（4）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，这样做的目的是使小车到达底端水平面时________．
（5）在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力________（选填“是”或“不是”）一对平衡力．
（6）上述所有探究实验中用到的科学探究方法有________（只要求写出一种即可）．
4.（2021·广西）在探究“二力平衡条件”的实验时：
（1）如果物体在两个力共同作用下，处于静止或________状态，说明这两个力是相互平衡的；
（2）小明和小李分别采用甲和乙实验装置进行实验，你认为________（选填“甲”或“乙”）实验装置较好些，这样做的好处是为了减小________对实验的影响；
（3）为避免更多因素对实验的影响，最终两位同学采用了如图丙所示的实验装置。他们用细线分别系在硬纸片的两端，并跨过左右支架的滑轮，细线的两端挂钩码，使硬纸片两边拉力的方向________，可以通过调整________来改变拉力的大小；
（4）当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后，硬纸片________（选填“能”或“不能”）平衡，此步骤是为了探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡；
（5）若小明用剪力从处于平衡状态的硬纸片中间剪开时，发现硬纸片分开后向相反的方向运动，这说明两个力必须作用在________物体才能平衡。
5.（2021·南充）某同学（利用小桌、砝码、泡沫塑料）在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时，实验过程如图所示，请仔细观察并回答下列问题：
（1）该实验是通过________来显示压力的作用效果；
（2）由________两图所示实验现象可得出：压力一定时，受力面积越大，压力作用效果越明显；
（3）该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上，如图丁所示，则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙________p丁（填“>”、“<”或“＝”）。
7.在探究液体压强的实验中，进行了如图所示的操作：
（1）实验中，探究液体压强的工具是________．
（2）若在使用压强计前发现U型管中有高度差，可通过下列方法________进行．
A . 从U型管内外倒出适量水B . 拆除软管重新安装C . 向U型管内加适量水
（3）由丙、丁两图进行实验对比，得出液体压强与盛液体的容器形状________（选填“有关”或“无关”）．
（4）甲、乙两图是探究液体压强与________的关系，结论是________．
（5）要探究液体压强与密度的关系，应选用________两图进行对比．
（6）为了增加液面的高度差，可将U型管中的液体换成________（填“密度大的盐水”或“密度小的酒精”）．

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