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专题15 期末实验专题
知识点一二力平衡的条件
二力平衡：物体在两个力的作用小处于平衡状态时，这两个力相互平衡
二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，必须大小相等，方向相反，并作用在同
一条直线上
知识点二影响滑动摩擦力的因素
摩擦力的方向：与物体相对运动方向相反
影响滑动摩擦力的因素：压力、接触面的粗糙程度
知识点三力和运动的关系
力是改变物体运动的原因
物体运动不需要力来维持
牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状
态
典例1 小君同学学习了摩擦力知识后，回家利用运动鞋探究“滑动摩擦力大小的决定因素”。
（1）如图甲所示，他用弹簧测力计水平拉着运动鞋在水平桌面上做　　运动，此时用到的原理是　　。如果弹簧测力计是在竖直方向调零的，那么实验中测出的摩擦力比真实值偏　　（选填“大”或“小”）。
（2）他在桌面上铺上毛巾，重复上述实验步骤进行多次实验，并记录实验数据，这是为了探究滑动摩擦力大小与　　的关系。
（3）本次实验中测量了多组数据，在许多实验中都需要进行多次测量，你认为下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是　（填序号）。
①测量物体的长度②探究重力大小与质量的关系
（4）小君在实验时还发现，在运动鞋没有被拉动时，弹簧测力计也有示数，且示数会变化，他请教老师后，知道实验中存在最大静摩擦力。可用F﹣t图象如图乙所示，其中0～4s木块处于静止状态，在拉力F1的作用下木块以2m/s的速度做匀速直线运动，在拉力F2的作用下木块以5m/s的速度做匀速直线运动，那么F1　　F2（选填“＞”、“＜”或“＝”）；如果实验时木块所受的水平拉力是2.8N，则下列对木块所处状态的判断，正确的是　　。
A．静止 B．匀速直线运动 C．静止或匀速直线运动 D．加速直线运动。
【答案】（1）匀速直线二力平衡条件小（2）接触面的粗糙程度（3）②（4）＝ D
【解析】解：（1）为了测出摩擦力的大小，需要用弹簧测力计水平拉着运动鞋在水平桌面上做匀速直线运动，此时运动鞋受平衡力作用，所受滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力；此时用到的原理是二力平衡条件。弹簧测力计是在竖直方向调零的，在弹簧、挂钩的重力作用下，指针才落到零刻度线；当弹簧测力计在水平方向上使用时，弹簧、挂钩的重力对测量无影响，指针有一定程度的回缩，所以用该测力计水平拉动运动鞋时，测出的摩擦力比真实值偏小。（2）最初他是匀速拉动运动鞋在水平桌面上做实验的，在桌面上铺上毛巾后，改变了接触面的粗糙程度，而运动鞋对接触面的压力不变；故这是为了探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。（3）本实验多次测量的目的是为了得出影响滑动摩擦力大小的因素，是为了得出普遍规律；①测量物体的长度，多次测量是为了减小实验的误差；②探究重力大小与质量的关系，也是为了从不同情况中找到普遍规律。故选②；（4）将木块分别以2m/s、5m/s的速度做匀速直线运动，木块对接触面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，故滑动摩擦力的大小不变；由于木块始终做匀速直线运动，故拉力始终与滑动摩擦力平衡；所以F1＝F2＝f。根据乙图可知，该木块的最大静摩擦力为2.3N，木块所受的滑动摩擦力为2.0N；实验时木块所受的拉力是2.8N，由于拉力大于最大静摩擦力和滑动摩擦力，故木块将在水平面上做加速直线运动。
知识点四影响压力作用效果的因素
1、因素：压力大小、接触面的粗糙程度
2、研究方法：转换法
知识点五影响液体压强大小的因素
测量液体压强的工具：压强计
2、液体压强的规律：（1）液体内部向各个方向都有压强
（2）同种液体的同一深度，向各个方向的压强都相等
（3）深度越大，液体压强也越大
（4）深度相同时，液体密度越大，压强越大
知识点六影响浮力大小的因素
1、浮力的方向：竖直向上
2、影响因素：液体密度和物体排开液体的体积
典例1 如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
（1）压强计上的U型管　　（选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是　　（选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A．将右侧支管中高出的水倒出 B．取下软管重新安装
（3）比较图乙和图丙，可以得到；液体的压强与　　有关。
（4）比较　　两图，可以得液体的压强与液体密度有关。
（5）已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h＝10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为　　Pa．（ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ盐水＝1.1×103kg/m3，g＝10N/kg）。
【答案】（1）不属于（2）B （3）液体的深度（4）丙、丁（5）1100
【解析】解：（1）这是测量液体压强的压强计；它的左端是密闭的，所以不是连通器。
（2）若在使用压强计前，发现U形管内水面已有高度差，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，则B正确；故选B；（3）比较乙图、丙图，在相同液体中的不同深度处，U形管两侧的液面高度差不相等，液体的压强不同，故可以得到：在不同深度，液体内部压强与液体的深度有关，液体深度越深，压强越大；（4）在丁图中，若将烧杯中的水换成同深度的盐水，其他条件不变，控制了深度不变，把水换成盐水，液体密度变大，液体压强变大，则可以观察到U形管两边液面的高度差将变大，故比较丙、丁两图。（5）图丁中U形管左右两侧盐水面的高度差h＝10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为：p＝ρ盐水gh＝1.1×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa。
知识点七杠杆平衡条件
1、杠杆平衡标志：水平静止或匀速转动
2、平衡条件：动力乘以动力臂=阻力乘以阻力臂
知识点八影响滑轮组机械效率的因素
1、滑轮组机械效率的计算公式：
2、影响因素：物重和动滑轮重
知识点九影响机械能大小的因素
影响动能大小的因素：质量、速度
2、影响重力势能大小的因素：质量、高度
典例1 在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表：
实验次数 钩码重 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
1 0.5 10 30
2 1.5 10 0.8 30 62.5%
3 0.5 10 0.5 40 25.0%
4 1.5 10 0.7 40 53.6%
（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是　　（选填“甲”或“乙“）滑轮组。
（2）在第一次实验中，当　　拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为　　N；该次实验滑轮组的机械效率是　　（计算结果精确到0.1%）。
（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是　　（选填符号）
A．增加所提物重 B．减轻机械自重C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度
【答案】（1）甲（2）竖直向上匀速 0.4 41.7% （3）D
【解析】解：（1）由表中第一次实验数据可知，钩码上升的高度h＝10cm，绳端移动的距离s＝30cm，由s＝nh可得，绳子的有效股数n＝＝＝3，由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为3，乙滑轮组绳子的有效股数为4，所以，第一次实验所选择的是甲滑轮组；
（2）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；由图丙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力F＝0.4N，该次实验滑轮组的机械效率η＝＝×100%＝×100%≈41.7%；（3）A．由1、2或3、4两组数据可知，用相同的装置提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，故A可行；
B．由1、3或2、4两组数据可知，用不同的状态提升相同的物体上升相同的高度时，机械自重越小，滑轮组机械效率越大，故B可行；C．机械加润滑油，提升重物时减小了额外功，根据η＝×100%＝×100%可知，滑轮组的机械效率越大，故C可行；
D．由η＝＝＝＝×100%可知，滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，故D不可行。故选：D。
1.同学们利用如图甲所示的实验装置，测量物体所受的滑动摩擦力。
（1）实验中，应在水平方向拉着木块做　　直线运动；根据　　得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。
（2）“创新”小组在同一木板上，测量了不同压力下滑动摩擦力的大小，并根据测量数据作出了如图乙所示的图象，分析图象可以得出的结论是　　。
次数 1 2 3 4 5 6
F压/N 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
f/N 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图象。对比分析两组图象你的新发现是　　。
【答案】（1）匀速二力平衡（2）同一木板，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比（3）木板和桌面的粗糙程度不同
【解析】解：（1）实验中，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动；根据二力平衡得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。
（2）由图多次实验，接触面粗糙程度相同，压力越大，而测力计的示数较大，说明受到的摩擦力较大，可得当接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大，分析图象可以得出的结论是同一木板，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比；
（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图象。对比分析两组图象你的新发现是压力相同时，滑动摩擦力不同，可得结论：木板和桌面的粗糙程度不同。
2. 小明用微小压强计探究“液体内部压强的特点”时的实验情形，如图所示。
（1）小明安装好实验仪器后，发现U型管两侧的液面不相平，如图A所示，实验前需要将U型管两侧液面调整相平，方法是　　。
（2）小明调整好仪器，将探头放入水中同一深度并多次调整探头方向，如图B、C、D所示，其探究的问题是　　。
（3）根据D、E两个图中的现象可以看出：　　。
【答案】（1）重新安装（2）同种液体，在同一深度，液体内部向各个方向的压强均相等（3）同种液体，液体压强随深度的增加而增加
【解析】解：（1）实验前需要将U型管两侧液面调整相平，方法是重新安装；
如图比较液体内部压强大小的仪器名称是U形管压强计，实验中判断压强大小是通过观察U形管两边液面的高度差实现的；（2）由图B、C、D所示现象知，压强计的探头处于同种液体的同一深度，但朝向不同，而U形管压强计两管液面高度差相等，故探究的问题是：同种液体，在同一深度，液体内部向各个方向的压强均相等；（3）液体密度相同，如果改变压强计的探头在水中的深度，即只改变深度的大小，根据D、E两个图中的现象可以知液体内部压强与深度的关系，同种液体，液体压强随深度的增加而增加。
3. 如图，“验证阿基米德原理”的实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图甲）；
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图乙）；
③测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图丙）；
④将小桶中的水倒出，测岀小桶所受的重力G2（图丁）；
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同。
回答下列问题：
（1）物体浸没在水中，受到水的浮力F浮＝　　，被排开的水所受的重力G排＝　　。（用上述测得量的符号表示）
（2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：
（a）　　；
（b）　　。
（3）物体没有完全浸没在水中，　　（选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理。
【答案】（1）G﹣F G1﹣G2（2）（a）测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等；（b）小桶中的水未倒净，排开的水未全部流入小桶等（3）能
【解析】解：（1）根据称重法测浮力：物体浸没在水中，受到水的浮力：F浮＝G﹣F；
被排开的水所受的重力：G排＝G1﹣G2；（2）实验产生误差的原因：（a）测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等；（b）小桶中的水未倒净，排开的水未全部流入小桶等。（3）物体没有完全浸没在水中，按照上面的方法，能用实验验证阿基米德原理。
4.某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 0.6 0.2 0.12 0.3 0.18 66.7%
2 0.9 0.2 0.18 0.4 0.6 0.24
3 1.2 0.2 0.24 0.5 0.6 0.30 80%
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为　　m。
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为　　。
（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为　　N．（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率　　。（选填“越大”、“越小”或“不变”）
【答案】（1）0.6 （2）75% （3）0.3 （4）越大
【解析】解：（1）绳子的有效段数为3，根据s＝nh，在第一次实验中，绳端移动的距离s＝3×0.2m＝0.6m；（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：
η2＝＝×100%＝75%；（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F＝，结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.3N﹣0.6N＝0.3N；（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。专题15 期末实验专题
知识点一二力平衡的条件
二力平衡：物体在两个力的作用小处于平衡状态时，这两个力相互平衡
二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，必须大小相等，方向相反，并作用在同
一条直线上
知识点二影响滑动摩擦力的因素
摩擦力的方向：与物体相对运动方向相反
影响滑动摩擦力的因素：压力、接触面的粗糙程度
知识点三力和运动的关系
力是改变物体运动的原因
物体运动不需要力来维持
牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状
态
典例1 小君同学学习了摩擦力知识后，回家利用运动鞋探究“滑动摩擦力大小的决定因素”。
（1）如图甲所示，他用弹簧测力计水平拉着运动鞋在水平桌面上做　　运动，此时用到的原理是　　。如果弹簧测力计是在竖直方向调零的，那么实验中测出的摩擦力比真实值偏　　（选填“大”或“小”）。
（2）他在桌面上铺上毛巾，重复上述实验步骤进行多次实验，并记录实验数据，这是为了探究滑动摩擦力大小与　　的关系。
（3）本次实验中测量了多组数据，在许多实验中都需要进行多次测量，你认为下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是　（填序号）。
①测量物体的长度②探究重力大小与质量的关系
（4）小君在实验时还发现，在运动鞋没有被拉动时，弹簧测力计也有示数，且示数会变化，他请教老师后，知道实验中存在最大静摩擦力。可用F﹣t图象如图乙所示，其中0～4s木块处于静止状态，在拉力F1的作用下木块以2m/s的速度做匀速直线运动，在拉力F2的作用下木块以5m/s的速度做匀速直线运动，那么F1　　F2（选填“＞”、“＜”或“＝”）；如果实验时木块所受的水平拉力是2.8N，则下列对木块所处状态的判断，正确的是　　。
A．静止 B．匀速直线运动 C．静止或匀速直线运动 D．加速直线运动。
知识点四影响压力作用效果的因素
1、因素：压力大小、接触面的粗糙程度
2、研究方法：转换法
知识点五影响液体压强大小的因素
测量液体压强的工具：压强计
2、液体压强的规律：（1）液体内部向各个方向都有压强
（2）同种液体的同一深度，向各个方向的压强都相等
（3）深度越大，液体压强也越大
（4）深度相同时，液体密度越大，压强越大
知识点六影响浮力大小的因素
1、浮力的方向：竖直向上
2、影响因素：液体密度和物体排开液体的体积
典例1 如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
（1）压强计上的U型管　　（选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是　　（选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A．将右侧支管中高出的水倒出 B．取下软管重新安装
（3）比较图乙和图丙，可以得到；液体的压强与　　有关。
（4）比较　　两图，可以得液体的压强与液体密度有关。
（5）已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h＝10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为　　Pa．（ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ盐水＝1.1×103kg/m3，g＝10N/kg）。
知识点七杠杆平衡条件
1、杠杆平衡标志：水平静止或匀速转动
2、平衡条件：动力乘以动力臂=阻力乘以阻力臂
知识点八影响滑轮组机械效率的因素
1、滑轮组机械效率的计算公式：
2、影响因素：物重和动滑轮重
知识点九影响机械能大小的因素
影响动能大小的因素：质量、速度
2、影响重力势能大小的因素：质量、高度
典例1 在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表：
实验次数 钩码重 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
1 0.5 10 30
2 1.5 10 0.8 30 62.5%
3 0.5 10 0.5 40 25.0%
4 1.5 10 0.7 40 53.6%
（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是　　（选填“甲”或“乙“）滑轮组。
（2）在第一次实验中，当　　拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为　　N；该次实验滑轮组的机械效率是　　（计算结果精确到0.1%）。
（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是　　（选填符号）
A．增加所提物重 B．减轻机械自重C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度
1.同学们利用如图甲所示的实验装置，测量物体所受的滑动摩擦力。
（1）实验中，应在水平方向拉着木块做　　直线运动；根据　　得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。
（2）“创新”小组在同一木板上，测量了不同压力下滑动摩擦力的大小，并根据测量数据作出了如图乙所示的图象，分析图象可以得出的结论是　　。
次数 1 2 3 4 5 6
F压/N 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
f/N 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图象。对比分析两组图象你的新发现是　　。
2. 小明用微小压强计探究“液体内部压强的特点”时的实验情形，如图所示。
（1）小明安装好实验仪器后，发现U型管两侧的液面不相平，如图A所示，实验前需要将U型管两侧液面调整相平，方法是　　。
（2）小明调整好仪器，将探头放入水中同一深度并多次调整探头方向，如图B、C、D所示，其探究的问题是　　。
（3）根据D、E两个图中的现象可以看出：　　。
3. 如图，“验证阿基米德原理”的实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图甲）；
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图乙）；
③测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图丙）；
④将小桶中的水倒出，测岀小桶所受的重力G2（图丁）；
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同。
回答下列问题：
（1）物体浸没在水中，受到水的浮力F浮＝　　，被排开的水所受的重力G排＝　　。（用上述测得量的符号表示）
（2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：
（a）　　；
（b）　　。
（3）物体没有完全浸没在水中，　　（选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理。
4.某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 0.6 0.2 0.12 0.3 0.18 66.7%
2 0.9 0.2 0.18 0.4 0.6 0.24
3 1.2 0.2 0.24 0.5 0.6 0.30 80%
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为　　m。
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为　　。
（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为　　N．（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率　　。（选填“越大”、“越小”或“不变”）

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