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【核心素养】浙教版（2024版）八年级科学上册·分层练习
专题提优特训6 力的相关实验探究
01 探究重力的大小跟质量的关系
1．小明在做探究“物体所受的重力跟物体质量的关系”实验。
(1)使用弹簧测力计之前要把指针调到 ，并检查指针与外壳有没有摩擦。
(2)分别用图甲、乙两种方式使用弹簧测力计测量钩码所受的重力，正确的握持方式是 （选填“甲”或“乙”）。
(3)当钩码质量为0.15kg时，弹簧测力计的示数如图丙，请读出此时物体的重力，并填在表格相应的位置 。
质量m/kg 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
重力G/N 0.8 1.2 2.0 2.4
(4)小明测得的实验数据如表。请你帮小明在图丁中以重力G为纵坐标，质量m为横坐标的直角坐标中描点，并连线 。连线不过坐标原点可能的原因是 。
(5)实验时，为得到重力与质量关系，多次测量的目的是 。
(6)月球上的重力大约是地球上的。若在月球上做此实验，则所测的物理量会发生变化的是 （选填“质量”“重力”或“质量和重力”）。
【答案】(1)零刻度线
(2)甲
(3)1.6
(4) 弹簧测力计在使用前没有调零
(5)避免实验结论的偶然性，使实验结论更具普遍性
(6)重力
【详解】（1）弹簧测力计使用前应调零，使用时拉力方向与弹簧伸长方向一致，使用弹簧测力计之前要把指针调到零刻度线处，并检查指针与外壳有没有摩擦。
（2）弹簧测力计使用时拉力方向与弹簧伸长方向一致，防止弹簧与外壳摩擦，故正确的握持方式是甲。
（3）如图丙所示弹簧测力计的分度值是0.2N，所以质量为0.16kg时的重力是1.6N，如下表所示：
量m/kg 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
重力G/N 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
（4）[1]根据表格中数据描点作图如下：
[2]若延长图线与纵坐标相交，可知质量是零时，弹簧测力计也有示数，原因可能是弹簧测力计使用前未调零。
（5）根据一组数据得出的结论有偶然性，实验时，为得到重力与质量关系，要测量多组实验数据，这样做的目的是：避免实验结论的偶然性，使实验结论更具普遍性。
（6）因质量是物体本身的一种属性，与物体所处的空间位置无关，所以，在月球物体的质量不变。因物体在月球上的重力大约是在地球上重力的，故重力变小。故所测的物理量会发生变化的是重力。
2．小聪在学习重力知识时，分别探究了“重力的方向”和“物体的重力和质量的关系”两个课题。
（1）如图是探究重力方向的实验装置，将该装置放在水平桌面上，逐渐改变木板M与桌面的夹角a，会观察到悬线OA的方向 （选填“变化”或“不变”）；以上实验现象分析得出：重力的方向总是竖直向下。
钩码质量m 重力G 重力与质量的比值
0.1 0.98 9.8
0.2 1.96 9.8
0.3 2.94 9.8
（2）探究完重力的方向，接着探究“物体的重力和质量的关系”。
①测量物体重力前，应将弹簧测力计在竖直方向调零；
②小聪同学分别测出钩码所受的重力，并记录在上面的表格中。小聪设计的表格第一行存在的问题是：各物理量 ；
③根据上表中测量的实验数据分析下图，其中能正确描述物体所受的重力G与质量m关系的图象是 ；
A． B． C． D．
④另一组的小华取质量不同的小铜块、小木块、小铁块各一个，并分别测出它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为小华的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。
【答案】 不变 没有单位 B 合理 见解析
【详解】（1）[1]因为重力的方向总是竖直向下的，所以逐渐改变木板M与桌面的夹角α，会观察到悬线OA的方向不变。
（2）②[2]根据表格第一行可知，存在的问题是：各物理量没有单位。
③[3]G与m的比值是一个定值，说明G与m成正比，它的图象是一条倾斜的直线，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
④[4][5]重力大小与质量的比值是一个定值，该定值与物质的种类无关，所以小华取质量不同的小铜块、小木块、小铁块各一次做实验，使结论更具有普遍性，做法合理。
3．甲、乙两位同学做“探究物体所受重力的大小与质量的关系”实验。
(1)如图甲所示，甲同学用弹簧测力计测量钩码所受重力大小，读数时他让钩码保持静止状态，此时钩码所受的重力大小和它受到的拉力大小相等。他分别测出几个钩码的重力大小后，根据实验数据得出结论： ；
序号
1 0.1 1
2 0.2 2
3 0.3 3
4 0.4 4
(2)乙同学取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个，并分别测出它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为乙同学的做法________；
A．不合理，因为他没有用同种物质的物体做实验
B．不合理，因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C．合理，因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系
D．合理，因为他的操作比甲同学更简便
(3)根据表中数据，小组作出的重力与质量的关系如图乙中图线 ；（选填①、②、③、④、⑤）
(4)关于弹簧测力计的使用（不限于此实验），下列说法中不正确的是________；
A．弹簧测力计必须竖直放置，不得倾斜
B．使用前，弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
C．使用前要检查指针是否指到零刻度线处
D．使用时要注意所测的力不超过量程
(5)在月球上用同样的器材 （选填“能”或“不能”）完成该探究。
【答案】(1)物体受到的重力与其质量成比
(2)C
(3)①
(4)A
(5)能
【详解】（1）根据表格数据分析可得，当物体的质量变为原来的多少倍，重力变为原来的多少倍，即物体受到的重力与其质量成比。
（2）要探究物体所受重力的大小与质量的关系，必须改变物体的质量，质量不同的苹果、小木块、小铁球的材料虽不同，也可得出重力和质量的关系，但相对于甲并不是更简便，所以乙同学的做法合理，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（3）由于物体的重力与质量成正比，即过原点倾斜的直线，因此是乙图中的①。
（4）A．弹簧测力计所测力小的方向与方向一致即可，可以倾斜或水平测量，故A不正确，符合题意；
B．使用前，弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦，否则造成测量力不准确，故B正确，不符合题意；
C．弹簧测力计在使用前要检查指针是否指到零刻度线处，故C正确，不符合题意；
D．弹簧测力计在使用时要注意所测的力不超过量程，否则无法准确测量力的大小，故D正确，不符合题意。
故选A。
（5）月球对其表面上的物体有引力，且月球上天平和弹簧测力计仍能正常使用，故在月球上用同样的器材能完 成该探究。
02 探究单性绳的长度与它受到的拉力之间的关系
4．用一把刻度尺和一支弹簧测力计探究弹性细绳的伸长量与所受拉力的定量关系。如图甲所示，A、B分别为处于原长的一根弹性细绳的左右两端，R1和R2是固定在细绳上的两个标识。现将A端固定，用弹簧测力计将B端沿着细绳所在直线向右拉，R1、R2和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示。已知细绳始终处于弹性限度内。
（1）据甲图可知弹性细绳原长为 cm；乙图中测力计读数为 N。
（2）分析实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是 （填“均匀”或“不均匀”）伸长的；伸长量与所受拉力 （填“成正比”或“不成正比”）。
（3）当标识R2刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，R1位于刻度尺上 cm位置。现手持细绳两端，A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识R2不动，则A、B两端的速度之比为 。
【答案】 3.00 1.6 均匀 成正比 3.50 2:1
【详解】（1）[1][2]图甲中，弹性细绳长度为3.00cm。乙图中测力计读数为1.6N。
（2）[3][4]图乙中，弹性细绳长度为6.00cm，伸长了3.00cm，测力计的示数为1.6N，图丙中，弹性细绳长度为9.00cm，伸长了6.00cm，测力计的示数3.2N，由以上实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是均匀伸长的，且伸长量与所受拉力成正比。
（3）[5]由图甲可知，R2位于2.00cm时，R1位于1.00cm；由图乙可知，R2位于4.00cm时，R1位于2.00cm；由图丙可知，R2位于6.00cm时，R1位于3.00cm；综上可知，R1的长度是R2长度的一半，则当标识R2刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，R1位于刻度尺上3.50cm位置。
[6]由图甲可知，R2左侧弹性细绳长度为2.00cm，右侧弹性细绳的长度为1.00cm；由图乙可知，R2左侧弹性细绳长度为4.00cm，右侧弹性细绳的长度为2.00cm；由图丙可知，R2左侧弹性细绳长度为6.00cm，右侧弹性细绳的长度为3.00cm；综上可知，R2左侧弹性细绳长度是右侧弹性细绳长度的2倍，则A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识R1不动，由可知，A、B两端的速度之比为1:2；则A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识R2不动，由，可知，A、B两端的速度之比为2:1。
5．某同学做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。先将弹簧平放在水平桌面上，用刻度尺测出弹簧的自然长度L0=3.5cm，再将弹簧的上端挂在铁架台上，使弹簧处于竖直状态（图a），然后将钩码逐个挂在弹簧的下端，测出相应的弹簧总长度L，算出弹簧伸长量x=L-L0，记录实验数据，作出弹簧下端所受拉力F随弹簧伸长量x变化图像（图b）。
（1）在弹性限度范围内，该弹簧受到的拉力每增加1牛，弹簧长度增加 cm；
（2）图b中，直线没过坐标原点，可能的原因是 ；
A．坐标标度选取不合理 B．钩码重力的测量值偏大 C．弹簧自身重力的影响
（3）将该弹簧秤竖直放置，未挂重物时，指针与零刻度对齐，悬挂某一重物时（图c），读数为3N，此时弹簧总长为 cm。
【答案】 2 C 10
【详解】（1）[1]由表可知，当弹簧受到的拉力每增加1牛，弹簧长度增
（2）[2]弹簧竖直悬挂时，由于自身重力的影响，会伸长 一些，此时弹簧的长度比平放在水平面的弹簧长度 更长，所以图(b)中，直线没过坐标原点，与坐标标度的选取和钩码的重力选取无关，故AB不符合题 意，C符合题意。
故选C。
（3）[3]该弹簧测力计是利用在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比原理制成的。由图(b)可知，向上延 长图像中的直线，此时弹簧的伸长量为6.5cm，故弹簧总长
6．科学兴趣小组开展了“自制测力计”的项目化学习。

【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙和图丙。
【项目制作】
(1)小安选择弹簧b制作测力计，确定“0”和“2牛”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为 牛；
(2)使用弹簧测力计前应来回拉动几下它的挂钩，主要目的是为了检验 ；
【项目评价】
(3)实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数变化较小，若要提高精确度，需选取图乙中 （选填“a”或“c”）弹簧取代b弹簧制作测力计；
(4)小阳认为，用橡皮筋代替弹簧b制作测力计也可以提高精确度。小组其他同学认为橡皮筋不适合制作测力计，结合图丙，请说明理由： 。
【答案】(1)0.2
(2)每次指针是否都能回到零刻度线
(3)a
(4)拉力和伸长量不成正比
【详解】（1）2N分为10等份，所以分度值为
（2）使用弹簧测力计前应来回拉动几下它的挂钩，目的是看每次指针是否都能回到零刻度线。
（3）图乙可知弹性限度内相同拉力，a的伸长量大，可以提高精度。
（4）图丙图像不成正比例，橡皮筋不适合制作测力计。
7．某项目化小组开展“自制测力计”活动。
【项目任务】自制测力计并测量物体的重力
【项目准备】提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到的拉力关系如图乙。
【评价量表】小组同学制定了评价量表，表中为部分评价指标。
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 （a） 只有一种调零方式 不能调零
精确度 达到0.1牛 达到0.2牛 大于0.2牛
【项目制作】
（1）选择材料时，小组同学认为弹簧比橡皮筋合适，理由是一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成 关系，便于均匀标注刻度；
（2）表中（a）“调零方式”的内容为 ；
（3）小组同学用制好的测力计称量物体的重力：
①称量重力时测力计要竖直放置的原因是重力的方向是 ；
②请说出测力计示数等于物体重力的理由 ；
【项目评价】
（4）用图乙中b弹簧制作测力计。实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数几乎没有变化，为使“精确度”指标表现更优秀，应选择 弹簧代替b弹簧。
【答案】 正比 有两种或两种以上调零方式 竖直向下 根据二力平衡知识，静止时物体所受的重力等于物体受到的拉力 a
【详解】（1）[1]弹簧测力计的测量原理是在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越长；观察图乙弹簧图像，可见在一定范围内，弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比关系，满足“均匀标注刻度”要求。
（2）[2]观察表格“调零方式”的评价等级，可发现该小组是以“调零方式的数量”来进行分类的，已列举“不能、只有一种”情况，还剩“两种或以上”没有列出。
（3）①[3]重力的方向总是竖直向下。
②[4]测量物体受到的重力时，物体挂在弹簧测力计挂钩上处于静止状态，对物体受力分析知道，物体受到重力和弹簧测力计对物体的拉力，根据二力平衡知识，物体所受的重力等于物体受到的拉力，拉力的大小可从弹簧测力计示数上直接读出。
（4）[5]选择b弹簧作测力计，示数几乎没有变化，为“精确度”指标表现更优秀，示数明显，则要使弹簧测力计在所受拉力相等的情况下，弹簧伸长量越长，观察图乙弹簧图像，在所受拉力相等时，a弹簧的伸长量更长，故选a。
8．针对弹簧弹力的大小同哪些因素有关的问题，福甘和瑞泉同学进行了以下探究实验。
【提出假设】
假设I.弹簧弹力的大小与弹簧的材料有关
假设Ⅱ.弹簧弹力的大小与弹簧的粗细有关
假设Ⅲ.弹簧弹力的大小与弹簧的形变程度有关
福甘的实验设计：将弹簧压缩后，在弹簧前放一物块，放手后物块被弹出，从物块被弹出距的多少来判断弹簧弹力的大小。
【验证实验】取长度均为20cm，仅材料和粗细各不相同的弹簧各几根，进行对比实验。如图所示，将弹簧左端固定在0cm位置，右端用物块向左压缩至A位置（12cm）处，此时弹簧被压缩的长度为8cm，放手后物块沿水平面滑行到B位置停止，则AB之间的距离就是物块被推的距离。
【收集证据】实验记录如表所示（注：粗细只取用两种型号）。
实验组次 弹簧材料 弹簧粗细 弹簧被压缩的长度（cm） 物块被推的距离（cm）
① 碳素 粗 8 25
② 铬钒 粗 8 22
③ 硅锰 粗 8 27
④ 碳素 细 10 24
⑤ 铬钒 细 10 18
请你帮助福甘同学对实验数据进行分析：
(1)进行①②③三组实验，是为了验证假设 。
(2)根据表格中的实验数据，你认为福甘能否验证假设Ⅱ 。
瑞泉同学以悬空竖直放置且不挂钩码时的弹簧长度21cm作为原长，进行如图甲所示的实验，挂上不同数量的钩码并用刻度尺测量弹簧伸长量为x，已知处于平衡状态时弹力F等于挂上的钩码总重力。
(3)瑞泉同学根据得到的实验数据作出了F-x图像（如图乙所示）。据此可得出结论：在弹性限度范围内，弹力大小 。
(4)在图乙的基础上，小迪同学用以自然水平放置且不挂钩码时的弹簧长度作为原长时的实验数据，用虚线作了相应的图像（如图丙所示），正确的是（　　）（填字母）。
A． B．
C． D．
【答案】(1)I
(2)不能，压缩长度、粗细两个变量
(3)随伸长量增加而增加，成正比
(4)A
【详解】（1）①②③三组实验中，弹簧粗细和弹簧被压缩的长度相同，弹簧的材料不同，是为了验证假设I。
（2）探究弹簧的弹力和弹簧粗细的关系时，必须控制压缩程度和材料相同，而改变弹簧的粗细；根据表格数据可知，当粗细不同时无法控制被压缩的长度相同。
（3）分析图乙的图线可知，随着弹簧伸长量增加，弹力增加，且图线是过原点的一条倾斜直线，可得出结论：在弹性限度范围内，弹力大小随伸长量增加而增加，成正比。
（4）小迪同学以自然水平放置且不挂钩码时的弹簧长度作为原长，由于弹簧自身有重力，即使不挂钩码，弹簧也会有一定的伸长量；瑞泉同学的图象过原点，因为他是以竖直状态时不挂钩码的弹簧长度作为原长，小迪同学的图象不过原点，因为他是以水平状态时不挂钩码的弹簧长度作为原长，此时弹簧已经有一定的伸长量。由于弹簧的劲度系数不变，两图象的斜率相同，即两图象平行。
故选A
03 探究阻力对物体运动的影响的实验
9．“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”，如图所示。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题：
(1)为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑，这样做的目的是 ；
(2)三次实验中，小车在 表面上停止得最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最小；
(3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑（小车不受阻力），则小车会在水平面上做 运动。
【答案】(1)使小车到达斜面底端的速度相同
(2)木板
(3)匀速直线
【详解】（1）因为该实验是要研究阻力对物体运动的影响，所以应该采用控制变量法，即控制其它因素都相同，只让水平面的阻力大小不同，所以三次实验中应使小车运动到斜面底端时的速度相等，要想让小车运动到斜面底端时的速度相等，就应该让小车从斜面的同一高度处释放，因此每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑，这样做的目的是使小车到达斜面底端的速度相同。
（2）在这三次实验中，小车在木板表面上运动的距离最长，停止的最慢，这是因为木板表面最光滑，小车在该表面受到的阻力最小。
（3）根据上述实验分析可知，小车受到的阻力越小，运动的距离越远，速度减小的越慢，由此我们可以推理得出：若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，则小车会在水平面上做匀速直线运动。
10．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程
(1)伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：________（用字母表示）。
A． B． C．
(2)笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善；如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原点的方向，牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ 。
(3)“牛顿第一定律”是科学家们基于实验事实并加以合理的逻辑分析的而获得的，这种研究方法称为 。
【答案】(1)CAB
(2)只涉及到了物体做匀速直线运动的情况，没有提及静止物体的运动规律
(3)理想实验法/推理法
【详解】（1）图中各实验和推理的顺序应是先实验再推理，图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以先C再A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是CAB。
（2）牛顿第一定律的内容是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，而笛卡尔的观点中，只涉及到了物体做匀速直线运动的情况，没有提及静止物体的运动规律，所以这是他的观点的不足之处。
（3）“牛顿第一定律”不是实验定律，是科学家们以实验事实为基础，并加以合理的逻辑分析的而获得的，这种研究方法称为理想实验法或推理法。
11．小明同学为模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲）。让同一辆小车分别滑到铺有毛巾、棉布和未铺任何材料的木板上，观察并记录小车水平滑行的距离。（不计空气阻力）

（1）在实验过程中，该同学让小车从斜面的同一位置静止释放，这一操作的目的是为了控制小车到达水平面时的 相等；
（2）小明根据图甲实验绘制出小车速度——时间关系图，并推测绘制出小车在光滑水平面上运动的图像，如图乙所示；其中可表示水平面光滑的是 ；（填图中的序号）
（3）图丙是各科学家先后对“运动和力”关系的不同观点，下列说法正确的是 （可多选）。
A．亚里士多德认为运动物体在不受力时会停止运动
B．伽利略提出力是维持物体运动状态的原因
C．相对牛顿的观点，笛卡尔观点未涉及静止物体
D．“牛顿第一定律”是牛顿通过实验得出的结论
E.科学观点的形成是一个不断完善、修正的过程
【答案】 速度 ① AE
【详解】（1）[1]实验中运用控制变量法，探究阻力对物体运动的影响时，应控制小车的速度相同，所以让小车从斜面的同一位置由静止释放，为了小车到达水平面时的初速度相同。
（2）[2]由图甲可得，小车的速度相同，水平面越光滑，小车运动的越远，所以可以推理，小车在绝对光滑水平面上运动时，速度不再减小，保持原来的速度一直运动下去，故①符合题意。
（3）[3]A.亚里士多德认为力是维持物体运动状态的原因，运动物体在不受力时会停止运动，故A正确；
B.伽利略提出力不是维持物体运动状态的原因，物体不受力时，将保持原来的速度一直运动下去，故B错误；
C.笛卡尔认为任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止，故C错误；
D.“牛顿第一定律”是牛顿通过大量实验和合理的推理得出的结论，故D错误；
F.每一个科学观点被提出时，都是不完整的，科学观点的形成是一个不断完善、修正的过程，故F正确。
故选AF。
12．为探究阻力对物体运动的影响，小科用如图甲所示的装置进行实验：①将毛巾铺在斜面和水平面上，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察并记录小车在水平面上通过的距离；②用棉布、塑料板替换毛巾，重复上述实验。
（1）上述实验操作中，错误之处是 ；
（2）纠正错误后，重新进行实验。图乙是小车先后三次在水平面上运动时速度v随时间t的变化图像，由图可知：相同情况下，水平面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，运动的距离越远，速度改变的越 （填“快”或“慢”）；
（3）若水平面光滑，小车再次从斜面顶端由静止开始滑下，请在图乙中画出小车在水平面上的运动速度随时间变化的大致图像 ；
（4）下表是三位不同时代科学家在探索“力和运动关系”历程中提出的主要观点。下列说法正确的是 。
序号 科学家 主要观点
1 亚里士多德 物体运动需要借助外力维持
2 伽利略 物体在运动中不受力作用，它的速度将保持不变
3 牛顿 一切物体不受外力作用时，总是保持静止或匀速直线运动
A．亚里士多德的观点是错误的，没有任何价值
B．伽利略认为物体运动不需要力来维持
C．通过实验可以直接验证牛顿第一定律
D．目前被认同的理论今后可能会被另一种理论取代
【答案】 见解析 慢 D
【详解】（1）[1]根据题意可知，只将毛巾、棉布、塑料铺在水平面上，不要铺在斜面上，否则没有控制好变量。
（2）[2]根据实验结果可以得出：水平面越光滑，小车运动的路程越长，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。
（3）[3]推理：在光滑水平面上滑行的小车，如果受到的阻力为零，小车的速度不会变小，即做匀速直线运动，小车的速度时间图像如下所示：
（4）[4]A．亚里士多德的观点虽然是错误的，但是对于后面理论的进步是有巨大价值的，故A错误；
B．伽利略认为：物体在运动中不受力作用，它的速度将保持不变，故B错误；
C．牛顿第一定律因为没有绝对光滑的物体，所以无法通过实验可以直接验证，故C错误；
D．随着时代的进步，目前被认同的理论今后可能会被另一种理论取代，故D正确。
故选D。
13．两千多年前，亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确；
（1）使小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验，实验现象如图所示；
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下，目的是使小车每次到达水平面时 相同；
②根据实验现象可以得出：小车受到的阻力越小，运动的距离 ；
（2）十六世纪末，伽利略已通过类似实验和推理得出结论：如果运动的物体没有阻力的影响，它将在水平面上一直运动下去；因此，物体运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。如图是伽利略的实验和推理示意图，属于推理的是 （选填“甲”或“乙）；
（3）后来，笛卡尔进一步完善了伽利略的观点：如果运动的物体不受力的作用，它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初，牛顿在他们研究的基础上，提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ ；
（4）上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是 。（将正确说法前的字母填在横线上）
A．科学定律都可以通过实验直接得出
B．科学推理是科学研究的方法之一
C．大多数人认同的观点就是正确的观点
D．普通人观点可以质疑，科学家观点不可以质疑
【答案】 速度 越远或越大 不需要 甲 没有说明静止的物体不受力时，处于哪种状态 B
【详解】（1）[1]每次小车从斜面顶端由静止滑下，小车不变、斜面的状况不变，小车每次到达水平面时速度相同。
[2]由三次实验可以看出，小车受到的阻力越小，小车在水平面上运动的距离长，速度减小的越慢。
（2）[3]伽利略已通过类似实验和推理得出结论：如果运动的物体没有阻力的影响，它将在水平面上一直运动下去；说明物体的运动不需要力来维持。
[4]属于推理的是甲图，让小球从斜面的左端自由滚下，如果小球不受阻力，每次它都能滚上与起始时同样的高度，如果斜面变成水平面，小球将在水平面上一直运动下去。
（3）[5]笛卡尔的观点只总结出了运动的物体不受力时怎样运动，没有说明静止的物体不受力时，处于哪种状态；牛顿第一定律指出，一切物体在不受力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。
（4）[6]A．科学定律不一定都可以通过实验直接得出，牛顿第一定律不能用实验来验证，故A不符合题意；
B．科学推理是科学研究的方法之一，牛顿第一定律就是在大量实验的基础上推理得出的，故B符合题意；
C．大多数人认同的观点不一定就是正确的观点，真理有时掌握在少数人手里，故C不符合题意；
D．普通人观点可以质疑，科学家观点也可以质疑，质疑求证才能促进事物的发展，故D不符合题意。
故选B。
04 探究二力平衡条件有关的实验
14．利用如图甲所示器材“探究二力平衡的条件”。
(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，卡片两边所受的拉力大小 （填“相等”或“不相等”）；
(2)为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片 ，释放时观察其是否保持平衡；
(3)该实验在选择卡片时，选用较轻卡片的目的是 ；
(4)在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是 。
【答案】(1)相等
(2)旋转一定的角度
(3)避免卡片的自重对实验的影响
(4)作用在同一个物体上
【详解】（1）当卡片两边所受的拉力大小相等时，卡片能够静止，处于平衡状态，说明二力平衡需要两个力大小相等。
（2）用手将卡片旋转一定的角度，此时两个力作用在不同的直线上，释放时观察其是否保持平衡，可以探究不在同一直线上的两个力是否能平衡。
（3）由于小卡片的质量很小，重力远小于卡片受 到的拉力，所以选用轻质小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响。
（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的又一个条件是两个力必须在同 一物体上。
15．小科在学习二力平衡的条件时，使用了如图甲装置。
（1）小科探究作用在物体上的两个力的大小满足什么条件，物体才会处于平衡状态时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等质量的钩码，两个等质量的钩码的作用是 。
（2）他将塑料片转到如图乙位置，松手后发现塑料片转回到原来的位置。由此可以得出：要使物体处于平衡状态，需要满足的条件之一是 ．
（3）若左端的滑轮向下移动一段距离后，调整塑料片的位置如图丙所示，请你判断手放开后塑料片将 。
【答案】 使绳子对塑料片的拉力大小相等 一对平衡力需在同一直线上 处于静止状态
【详解】（1）[1]在轻质塑料片两端的细绳左、右两端同时挂相同质量的钩码时，由于定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，从而使绳子对塑料片的拉力大小相等，都等于钩码的重力；塑料片静止，说明当二力平衡时，这两个力的大小相等。
（2）[2]将塑料片转动一个角度，两个力不在同一直线上，松手后，塑料片转动回来，说明一对平衡力需在同一直线上。
（3）[3]因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上，松手后，塑料片还是处于静止状态。
16．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整 来改变拉力的大小；
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究 ；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是 ；
（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 。
A．减少摩擦力对实验结果的影响
B．小书片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D．小卡片容易扭转
【答案】 钩码个数 不能 两个力是否在同一直线上 用剪刀将卡片剪成两半 A
【详解】（1）[1]通过调整所挂钩码的数目来改变拉力的大小，所挂钩码越多，拉力越大。
（2）[2][3]小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；因而探究的问题是相互平衡的两个力是否必须处于同一直线上。
（3）[4]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个小卡片是否平衡。
（4）[5]同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是卡片没有受到摩擦力作用，木块与桌面相接触，会受到桌面的摩擦力的作用，则小华的实验可以减少摩擦力对实验结果的影响，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
17．在“探究二力平衡条件”的实验中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现的。
小明利用图甲所示装置来验证二力平衡时两个力的大小相等。实验时，当他在左侧放20g砝码，右侧放20g砝码时，木块A静止不动；他又轻轻在右侧放了2g砝码，发现木块A开始向右做匀速直线运动；
（1）此时木块A在水平方向的受力 （选填“平衡”或“不平衡”）；若此时左右砝码都不变，欲使木块向左做匀速直线运动，需要在左侧再放 g砝码（滑轮处的摩擦不计，下同）；
（2）为避免桌面的摩擦力对实验的影响，小明将实验装置改进为图乙。当两边挂上相同钩码后，卡片静止不动，他将轻质卡片扭转到虚线所示的位置，松手后发现卡片立即恢复到原来的状态。扭转轻质卡片是为了探究二力平衡时的两个力一定 ；
（3）小明想进一步探究不在同一物体上的两个力能否平衡，最简单的操作是 。
【答案】 平衡 2 在同一直线上 用剪刀将小卡片沿竖直方向从中间剪成两块
【详解】（1）[1]木块A开始向右做匀速直线运动，此时木块A在水平方向受力平衡。
[2]木块受到的力是平衡力，即
所以此时的摩擦力
如果物体要向左匀速滑动，受到的滑动摩擦力水平向右，木块受到的力仍是平衡力，木块对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，所以左边加钩码的重力不变，左边再加的钩码的重力为
左边再加的钩码的质量为
（2）[3]将卡片转过一个角度，两个拉力不在同一直线上，松手后纸片释放瞬间不能平衡，扭转轻质卡片是为了探究二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
（3）[4]当小卡片平衡时，用剪刀将小卡片沿竖直方向从中间剪成两块，由于二力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的又一个条件是两个力作用在同一物体上。
18．如图是小科同学探究“二力平衡条件”的三组实验。甲图是将木块放置于水平桌面上，两边各用一段细绳，通过定滑轮悬挂一定量的钩码（每个钩码重为1N），通过观察木块的运动状态来分析二力平衡的条件。请完成下列问题：
（1）实验时小科发现：当左右两边所挂钩码相同时，木块保持静止；当左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码时，木块也能保持静止，请分析出现这现象的原因： ；
（2）同学小明认为将甲图中的木块A，换成乙图中带轮子的小车，实验效果会更好，他的理由是 ；
（3）小科采用了同学的建议，小车两边的钩码数目相同，待小车静止后，将小车扭转一定角度（如图丙所示），松手后小车立即恢复到原来状态。小科操作这次实验步骤的目的是探究 。
【答案】 木块与桌面间存在向右静摩擦 小车受到的滚动摩擦力更小 二力平衡时，要满足二个力在同一直线上（合理均可）
【详解】（1）[1]实验中木块和桌面之间存在摩擦力，因此当木块两边受到的拉力大小不同时，也能保持静止。
（2）[2]换用带轮的木块做实验，是运用滚动摩擦代替滑动摩擦，减小摩擦力对实验的影响。
（3）[3]将小车扭转一定角度，此时两个力作用在不同的直线上，该实验是为了探究两个平衡力，是否需要作用在同一条直线上。
19．在“探究二力平衡的条件”活动中。
小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件？
(1)小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的重力和拉力的大小来进行比较。研究发现，在小明的方案中，只能直接测出 的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去；
(2)为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序： （用字母表示）这样的改进是为了减小 对实验的影响：
(3)如图丙是最终确认的实验方案。此方案中，将卡片旋转一定角度（如图丁所示），松手后，发现卡片旋转后又恢复原状，这说明两个力必须 ，物体才能平衡；为了验证上述结论，小川提出可采用“将卡片往下拉过一定距离（如图戊）”的操作方式，你觉得是否可行？ 。
(4)他们也进一步思考如图甲中测重力的原理。以下知识在测重力中有应用到的是______。
A．二力平衡的条件
B．物体的重力跟质量的关系
C．力可以改变物体的运动状态
D．物体间力的作用是相互的，并且相互作用力的大小相等
【答案】(1)拉力
(2) B、A、C 摩檫力
(3) 作用在同一直线上 不能，因为没有控制两个力的方向相反
(4)AD
【详解】（1）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较。在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。
（2）[1][2]由图乙知，A图中小车与桌面是滚动摩擦，B中木块与桌面间是滑动摩擦，C图只有滑轮间的摩擦。滑动摩擦力最大，滑轮间摩擦最小，为了减小摩擦力对实验的影响，他们改进的先后顺序为：B、A、C。
（3）[1][2]小卡片转过一定角度后，两个力不再作用在同一直线上，这是为了探究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响；“将卡片往下拉过一定距离”，此时两个力虽然不在同一条直线上，但同时两个力的方向也不是相反的，不符合控制变量法的要求。
（4）A．把物体悬挂在弹簧测力计挂钩上，物体静止或做匀速直线运动时，由于二力平衡的条件可得，弹簧测力计示数等于物体重力，故A应用到；
B．物体的重力跟质量的关系，是探究两者的关系，目的不是测量重力，故B没有应用到；
C．力可以改变物体的运动状态，和测重力没有关系，故B没有应用到；
D．物体间力的作用是相互的，并且相互作用力的大小相等，用弹簧测力计拉物体的力与物体拉弹簧测力计的力是相互作用力，故D应用到。
故选AD。
05 探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验
20．在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中，一些同学作了以下猜想：①滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关；②滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；③滑动摩擦力的大小可能与接触面积的大小有关。为了检验上述有关猜想是否正确，所供选用的器材有：A．长木块，B．木块，C．毛巾，D．棉布，E.弹簧测力计，F.砝码，G.多支圆珠笔芯。
(1)为了检验猜想①是否正确，列出选用的器材是 （填序号）。
(2)某同学选用了木块与木板，设计了以下实验方案：
步骤1 把木块平放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平地拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数（如图甲）。
步骤2 在木块上放上砝码（如图乙），用弹簧测力计水平地拉木块，使砝码和木块一起沿直线匀速运动，读出这时弹簧测力计的读数。
步骤3 在水平木板上铺上一层棉布，把木块放在棉布上（不加砝码），用弹簧测力计水平地拉木块沿直线匀速运动（如图丙），读出这时弹簧测力计的读数。
“步骤2”的设计目的是为了检验上述猜想①、②、③中哪个的正确与否： 。
(3)为了检验“猜想③”是否正确，可在上述实验基础上再增加一个步骤，写出你设计的这一实验步骤： 。
【答案】(1)ABCDE
(2)猜想②
(3)见解析
【详解】（1）为检验“猜想①”滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关，必须用弹簧测力计拉动物体在粗糙程度不同的水平面上，使其匀速滑动，此时物体受力平衡，根据二力平衡的知识可知弹簧测力计的读数就等于物体滑动时受到的摩擦力的大小；因此，根据提供的器材应选用：ABCDE。
（2）“步骤2”是木块与接触面的粗糙程度没有改变的情况下，只改变木块与接触面的压力大小，目的是在保持接触面粗糙程度一定时，研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系；故“步骤2”是检验“猜想②”是否正确。
（3）为了检验“猜想③”是否正确，必须保持接触面的粗糙程度和压力大小不变，只改变接触面的面积的大小，再增加一个步骤是：将木块侧（或竖）放在水平放置的木板上，用弹簧测力计水平地拉木块沿直线匀速滑动，记下弹簧测力计的示数，与“步骤1”进行比较。
21．校园内有一批闲置自行车，为修复后有更好的刹车性能，投到“共享单车”系统供师生使用，兴趣小组对金属与树脂刹车片的摩擦力大小和实际制动效果进行了对比实验。
实验一：比较摩擦力大小。将木块B底面分别牢固粘贴树脂刹车片和金属刹车片，按如图1所示进行实验，拉动木块A，当弹簧测力计示数稳定后，记录测力计示数。
(1)实验中需控制 （填“木块B质量”或“木块A上表面所受压力”）相同；
(2)弹簧测力计示数稳定时，测力计示数大小等于刹车片所受摩擦力大小，其依据是 原理；
实验二：实际制动效果测试。用同一自行车分别安装两种刹车片，用大小相同的力按压刹车把，使初速度为50km/h的自行车从运动到静止，记录速度变化的数据如图2所示；
(3)通勤代步自行车速度一般在 12~20km/h。校园“共享单车”修复应选用哪种刹车片 请判断并说明理由： ；
(4)研究表明，长时间刹车后，刹车片温度升高，会导致刹车效果减弱。查阅资料：刹车片材料通常耐高温不易熔化。为增强刹车片的散热能力，请就刹车片的制作工艺提出你的设计 （可画图或文字表达）。
【答案】(1)木块A上表面所受压力
(2)二力平衡
(3)见解析
(4)见解析
【详解】（1）实验比较的是同种刹车片与木块A之间的滑动摩擦力大小，由滑动摩擦力的影响因素可知，应控制压力大小相同，即木块A上表面所受压力相同。
（2）测力计示数稳定，说明木块B静止，受力平衡，此时拉力即测力计示数等于滑动摩擦力。
（3）由图可知，当速度低于20km/h时，用树脂刹车片降速快，制动距离短，更安全，所以应选择的是树脂刹车片。
（4）为增强刹车片的散热能力，可在刹车片表面增加沟槽或增开一些孔洞（散热孔）或在刹车片表面增加散热镀层如石墨烯等。
22．“摩擦力大小究竟是与压力有关，还是与重力有关？”某小组利用如图所示装置进行了探究。实验步骤和数据记录如下表：
实验步骤 台式测力计示数F/N 金属盒重力G/N 弹簧测力计示数f/N
① 把金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出测力计示数 4.8 4.8 1.9
② 将质量不计的氢气球系在金属盒上，重复步骤①的实验 3.2 4.8 1.2
③ 往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数的为4.8N，重复步骤②的实验 4.8 6.4 1.9
（1）此实验是根据 原理测出摩擦力大小的；
（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变 大小（填“压力”或“重力”）；
（3）根据实验步骤②、③的数据 （填“能”或“不能”）说明摩擦力大小与压力有关；
（4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下 不是其优点。
A．不需要匀速拉动　　B．测力计示数稳定
C．实验更容易操作　　D．实验原理更合理
【答案】 二力平衡 压力 不能 D
【详解】（1）[1]测量摩擦力时，我们是将白纸拉出时读测力计的示数而得出的，由于金属盒处于静止状态，根据二力平衡的原理，故摩擦力等于测力计的拉力，故应该填“二力平衡”。
（2）[2]在金属盒上系氢气球后，金属盒对白纸的压力就就小了，故它改变是金属盒与白纸间压力的大小，重力与质量有关，只要质量不变，物体的重力就不改变，故它不是在改变重力。
（3）[3]由步骤②、③的数据可得，③中压力较大时对应的摩擦力也大，但此时金属盒的重力也大，故摩擦力的变大不能说明由于压力的增大而引起的，也可能是由于金峰盒的重力变大而引起的，故填“不能”。
（4）[4]A、B、C都是拉动白纸体现出的优点，而D中的实验原理都是相同的，不存在更合理的问题，故D不是其做点。
23．某实验小组用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，木块竖直挂在测力计下，其右侧面与竖直传送带接触，装置左侧有可旋转的螺杆对其施加不同的压力（不考虑传送带的形变），启动电动机使传送带逆时针转动，通过测力计的读数即可计算出木块所受的摩擦力．部分实验数据如下表：
实验次数 木块重力（N） 螺杆旋转的圈数（圈） 测力计示数（N） 摩擦力（N）
1 0.60 1 0.70 0.10
2 0.60 2 0.82 0.22
3 0.60 3 0.95 0.35
（1）该实验通过 来改变木块与传送带之间压力的大小；
（2）该实验中传送带对木块的摩擦力方向为 ；
（3）比较1、2、3三次实验数据，可以得出的结论是 ；
（4）若实验小组在保持木块重力等其他条件均相同的情况下，仅多次改变传送带的转动速度，分别测出摩擦力的大小，此举是要探究木块所受滑动摩擦力大小与 是否有关。
【答案】 螺杆旋转的圈数 竖直向下 同一木块，当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大 相对运动的速度（或速度或物体运动的速度）
【详解】（1）[1]根据表格数据知道，螺杆旋转的圈数不同，木块与传送带之间压力的压力不同
（2）[2]传送带逆时针转动，木块相对于传送带向上运动，所以实验中传送带对木块的摩擦力方向为竖直向下；
（3）[3]根据控制变量法比较1、2、3三次实验数据知道，同一木块，当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
（4）[4]保持木块重力等其他条件均相同的情况下，仅多次改变传送带的转动速度，实验中改变的是物体的运动速度，所以是探究木块所受滑动摩擦力大小与速度是否有关。
24．剧烈运动时，脚掌会在鞋内滑动，易造成损伤。为选择一款防滑性能良好的鞋垫，小明用不同的鞋垫织物面料进行实验，鞋垫织物面料编织紧密度如图甲所示。实验步骤如下：

①在水平木板上平铺固定鞋垫织物面料，并取一只鞋模，套上运动袜；
②按图乙连接装置，水平拉动木板，记录弹簧测力计的示数；
③多次测量，取平均值；
④换用不同的织物面料，重复上述实验，记录并整理数据如下表；
组别 织物面料 编织紧密度 弹簧测力计示数/N
1 锦纶 密 4.4
2 锦纶 疏 3.6
3 腈纶 密 3.5
4 腈纶 疏 3.2
（1）该实验要探究的科学问题为 ；
（2）图乙中水平向右拉动木板的过程中，鞋模所受摩擦力的方向为 ；
（3）图丙中，利用弹簧测力计拉动鞋模，也能测量摩擦力的大小；请对比图乙分析，你认为哪种方法更好，理由是 ；
（4）市面上鞋垫面料有很多种，本实验只选取了其中两种；结合本实验结果，若要去超市选购一款防滑性能良好的鞋垫，你的建议是 。
【答案】 鞋垫防滑性能的影响因素 向右 由于图乙中不需要匀速拉动长木板，弹簧测力计示数也能稳定，便于读数，所以图乙方法更好 选择织物面料为锦纶，编织紧密度更密的鞋垫
【详解】（1）[1]由于实验中要选择一款防滑性能良好的鞋垫，探究鞋垫织物面料编织紧密度与防滑性能的关系，所以该实验要探究的科学问题为鞋垫防滑性能的影响因素。
（2）[2]图乙中，长木板向右运动，鞋模相对于长木板向左运动，由于物体受到的摩擦力与物体运动的方向相反，所以鞋模所受摩擦力的方向向右。
（3）[3]图丙中，为了弹簧测力计示数稳定，应匀速水平拉动弹簧测力计，使鞋模做匀速直线运动；图乙中，鞋模相对于地面处于静止状态，所以不需要匀速拉动长木板，弹簧测力计示数也能稳定，便于读数，所以图乙方法更好。
（4）[4]由表中数据可知，当编织紧密度相同，织物面料为锦纶时，弹簧测力计示数较大，所以锦纶防滑性能更好；当织物面料都为锦纶，编织紧密度更密时，弹簧测力计示数较大，所以编织紧密度更密，防滑性能更好；故要去超市选购一款防滑性能良好的鞋垫，应选择织物面料为锦纶，编织紧密度更密的鞋垫。
25．小明同学在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，进行了如下的改进，如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，a表面和b表面粗糙程度相同，c表面和d表面粗糙程度相同，且a表面比c表面更为粗糙。
(1)将下表面d放在由电动机驱动的水平传送带上如图乙所示，电动机顺时针匀速转动后，弹簧测力计的示数如图丙所示弹簧测力计读数为 N，若增大通过电动机的转动速度，则弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
(2)仍将下表面d放在传送带上，且在木块上放置不同质量的砝码进行实验，绘制出摩擦力与压力之间的关系如图丁中A所示。将b表面放在传送带上重复上述实验得到的实验图像可能为 （选填“①”或“②”）。
(3)小明为了探究“滑动摩擦力大小与受力面积大小关系”，可选择a表面与 表面放在传送带上进行实验。
【答案】(1) 1.2 不变
(2)①
(3)b
【详解】（1）[1][2]根据图丙可知，弹簧测力计的示数为1.2N。木块放置在水平传送带上，左端细绳通过定滑轮与弹簧测力固定，所以电机顺时针匀速转动时，木块处于静止状态，若增大电机转动的速度，木块对传送带的压力和与传送带的接触面粗糙程度不变，所以木块所受的摩擦力不变。
（2）在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，故①是较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象，所以①图像是较为粗糙的b表面。
（3）探究滑动摩擦力与接触面积的关系时，应控制压力大小和接触面的粗糙程度不变，只改变接触面积，所以应该选择接触面粗糙程度相同的b表面进行上述操作。
26．让我们来探究摩擦力的大小跟哪些因素有关；
【建立假设】
摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关；
【原理分析】
（1）弹簧测力计只能测量拉力的大小，如何用它测出摩擦力？可以使拉力和摩擦力成为一对平衡力；如图甲，将木块放置在水平木板上，沿水平方向用弹簧测力计匀速拉动木块，则此时木块所受的摩擦力为 牛；
【实验步骤】
步骤一：在木块上放一个砝码，增大木块与长木板之间的压力，测出木块运动时受到的摩擦力；
步骤二：在图甲的木板上分别铺上棉布和毛巾，重复图甲实验；
（2）步骤二的目的是探究滑动摩擦力的大小与接触面 的关系；
【实验分析】
部分同学认为步骤一加了砝码虽然增大了压力，但木块和砝码的总重力也增大了；影响摩擦力的因素究竟是重力、压力还是两者都是呢？
【改进设计】
如图乙，往氢气球内充氢气可以增大氢气球对金属盒的拉力，往金属盒中加入数量不等的沙子，可以改变金属盒的重力；压力传感器可测出金属盒对白纸的压力，拉力传感器可间接测得金属盒与白纸之间的摩擦力；
（3）如图乙，拉动白纸，记录下压力传感器和拉力传感器的示数；要验证摩擦力的大小与重力大小无关，需继续进行的实验操作是 ；
【交流评价】
（4）为验证摩擦力与压力、重力的关系，小义把同一磁铁分别放在水平铁板上、吸在水平铁板下，匀速拉动弹簧测力计进行实验；根据下面的评价量表，请你判断此方案的等级并简要说明理由： 。
评价等级 优秀 合格 待改进
评价指标 能得出摩擦力大小与压力大小有关、与重力大小无关两个结论 能得出摩擦力大小与压力大小有关或与重力大小无关中的一个结论 不能得出相关的结论
【答案】 0.8 粗糙程度 控制金属盒中加入沙子的数量不变，往氢气球内充不同数量的氢气 见详解
【详解】（1）[1]由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为0.8N，用弹簧测力计匀速拉动木块时，木块处于平衡状态，受到的拉力等于摩擦力，所以木块所受的摩擦力为0.8牛。
（2）[2]步骤二中，在木板上分别铺上棉布和毛巾，则木板面、棉布面和毛巾面的粗糙程度不同，则改变了接触面粗糙程度，所以步骤二的目的是探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
（3）[3]要验证摩擦力的大小与重力大小无关，运用控制变量法，控制金属盒的重力不变，改变金属盒对白纸的压力，所以应控制金属盒中加入沙子的数量不变，往氢气球内充不同数量的氢气，改变氢气球对金属盒的拉力，进而改变金属盒对白纸的压力大小，观察拉力传感器示数是否变化。
（4）[4]实验中用同一磁铁实验，则磁铁的重力大小不变，分别放在水平铁板上、吸在水平铁板下，则磁铁对水平铁板的压力大小不同，所以能得出摩擦力大小与压力大小有关、与重力大小无关两个结论，故此方案的评价等级为优秀。
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【核心素养】浙教版（2024版）八年级科学上册·分层练习
专题提优特训6 力的相关实验探究
01 探究重力的大小跟质量的关系
1．小明在做探究“物体所受的重力跟物体质量的关系”实验。
（1）使用弹簧测力计之前要把指针调到 ，并检查指针与外壳有没有摩擦。
（2）分别用图甲、乙两种方式使用弹簧测力计测量钩码所受的重力，正确的握持方式是 （选填“甲”或“乙”）。
（3）当钩码质量为0.15kg时，弹簧测力计的示数如图丙，请读出此时物体的重力，并填在表格相应的位置 。
质量m/kg 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
重力G/N 0.8 1.2 ▲ 2.0 2.4
（4）小明测得的实验数据如表。请你帮小明在图丁中以重力G为纵坐标，质量m为横坐标的直角坐标中描点，并连线。连线不过坐标原点可能的原因是 。
（5）实验时，为得到重力与质量关系，多次测量的目的是 。
（6）月球上的重力大约是地球上的。若在月球上做此实验，则所测的物理量会发生变化的是
（选填“质量”“重力”或“质量和重力”）。
2．小聪在学习重力知识时，分别探究了“重力的方向”和“物体的重力和质量的关系”两个课题。
（1）如图是探究重力方向的实验装置，将该装置放在水平桌面上，逐渐改变木板M与桌面的夹角a，会观察到悬线OA的方向 （选填“变化”或“不变”）；以上实验现象分析得出：重力的方向总是竖直向下。
钩码质量m 重力G 重力与质量的比值
0.1 0.98 9.8
0.2 1.96 9.8
0.3 2.94 9.8
（2）探究完重力的方向，接着探究“物体的重力和质量的关系”。
①测量物体重力前，应将弹簧测力计在竖直方向调零；
②小聪同学分别测出钩码所受的重力，并记录在上面的表格中。小聪设计的表格第一行存在的问题是：各物理量 ；
③根据上表中测量的实验数据分析下图，其中能正确描述物体所受的重力G与质量m关系的图象是 ；
A． B． C． D．
④另一组的小华取质量不同的小铜块、小木块、小铁块各一个，并分别测出它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为小华的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。
3．甲、乙两位同学做“探究物体所受重力的大小与质量的关系”实验。
（1）如图甲所示，甲同学用弹簧测力计测量钩码所受重力大小，读数时他让钩码保持静止状态，此时钩码所受的重力大小和它受到的拉力大小相等。他分别测出几个钩码的重力大小后，根据实验数据得出结论： ；
序号 m/kg G/N
1 0.1 1
2 0.2 2
3 0.3 3
4 0.4 4
（2）乙同学取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个，并分别测出它们的质量和重力，来探究物体所受重力大小与质量的关系，你认为乙同学的做法 ；
A．不合理，因为他没有用同种物质的物体做实验
B．不合理，因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C．合理，因为他同样可以得到的物体所受重力大小与质量的关系
D．合理，因为他的操作比甲同学更简便
（4）根据表中数据，小组作出的重力与质量的关系如图乙中图线 ；（选填“①”、“②”、“③”、“④”、“⑤”）
（4）关于弹簧测力计的使用（不限于此实验），下列说法中不正确的是 ；
A．弹簧测力计必须竖直放置，不得倾斜
B．使用前，弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
C．使用前要检查指针是否指到零刻度线处
D．使用时要注意所测的力不超过量程
（5）在月球上用同样的器材 （选填“能”或“不能”）完成该探究。
02 探究单性绳的长度与它受到的拉力之间的关系
4．用一把刻度尺和一支弹簧测力计探究弹性细绳的伸长量与所受拉力的定量关系。如图甲所示，A、B分别为处于原长的一根弹性细绳的左右两端，R1和R2是固定在细绳上的两个标识。现将A端固定，用弹簧测力计将B端沿着细绳所在直线向右拉，R1、R2和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示。已知细绳始终处于弹性限度内。
（1）据甲图可知弹性细绳原长为 cm；乙图中测力计读数为 N。
（2）分析实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是 （填“均匀”或“不均匀”）伸长的；伸长量与所受拉力 （填“成正比”或“不成正比”）。
（3）当标识R2刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，R1位于刻度尺上 cm位置。现手持细绳两端，A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识R2不动，则A、B两端的速度之比为 。
5．某同学做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。先将弹簧平放在水平桌面上，用刻度尺测出弹簧的自然长度L0=3.5cm，再将弹簧的上端挂在铁架台上，使弹簧处于竖直状态（图a），然后将钩码逐个挂在弹簧的下端，测出相应的弹簧总长度L，算出弹簧伸长量x=L-L0，记录实验数据，作出弹簧下端所受拉力F随弹簧伸长量x变化图像（图b）。
（1）在弹性限度范围内，该弹簧受到的拉力每增加1牛，弹簧长度增加 cm；
（2）图b中，直线没过坐标原点，可能的原因是 ；
A．坐标标度选取不合理 B．钩码重力的测量值偏大 C．弹簧自身重力的影响
（3）将该弹簧秤竖直放置，未挂重物时，指针与零刻度对齐，悬挂某一重物时（图c），读数为3N，此时弹簧总长为 cm。
6．科学兴趣小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙和图丙。
【项目制作】
（1）小安选择弹簧b制作测力计，确定“0”和“2牛”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为 牛；
（2）使用弹簧测力计前应来回拉动几下它的挂钩，主要目的是为了检验 ；
【项目评价】
（3）实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数变化较小，若要提高精确度，需选取图乙中
（选填“a”或“c”）弹簧取代b弹簧制作测力计；
（4）小阳认为，用橡皮筋代替弹簧b制作测力计也可以提高精确度。小组其他同学认为橡皮筋不适合制作测力计，结合图丙，请说明理由： 。
7．某项目化小组开展“自制测力计”活动。
【项目任务】自制测力计并测量物体的重力
【项目准备】提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到的拉力关系如图乙。
【评价量表】小组同学制定了评价量表，表中为部分评价指标。
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 （a） 只有一种调零方式 不能调零
精确度 达到0.1牛 达到0.2牛 大于0.2牛
【项目制作】
（1）选择材料时，小组同学认为弹簧比橡皮筋合适，理由是一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成 关系，便于均匀标注刻度；
（2）表中（a）“调零方式”的内容为 ；
（3）小组同学用制好的测力计称量物体的重力：
①称量重力时测力计要竖直放置的原因是重力的方向是 ；
②请说出测力计示数等于物体重力的理由 ；
【项目评价】
（4）用图乙中b弹簧制作测力计。实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数几乎没有变化，为使“精确度”指标表现更优秀，应选择 弹簧代替b弹簧。
8．针对弹簧弹力的大小同哪些因素有关的问题，福甘和瑞泉同学进行了以下探究实验。
【提出假设】
假设I. 弹簧弹力的大小与弹簧的材料有关
假设Ⅱ. 弹簧弹力的大小与弹簧的粗细有关
假设Ⅲ. 弹簧弹力的大小与弹簧的形变程度有关
福甘的实验设计：将弹簧压缩后，在弹簧前放一物块，放手后物块被弹出，从物块被弹出距的多少来判断弹簧弹力的大小。
【验证实验】取长度均为20cm，仅材料和粗细各不相同的弹簧各几根，进行对比实验。如图所示，将弹簧左端固定在0cm位置，右端用物块向左压缩至A位置（12cm）处，此时弹簧被压缩的长度为8cm，放手后物块沿水平面滑行到B位置停止，则AB之间的距离就是物块被推的距离。
【收集证据】实验记录如表所示（注：粗细只取用两种型号）。
组次 弹簧材料 弹簧粗细 弹簧被压缩的长度（cm） 物块被推的距离（cm）
① 碳素 粗 8 25
② 铬钒 粗 8 22
③ 硅锰 粗 8 27
④ 碳素 细 10 24
⑤ 铬钒 细 10 18
（1）进行①②③三组实验，是为了验证假设 。
（2）根据表格中的实验数据，你认为福甘能否验证假设Ⅱ？ 。
瑞泉同学以悬空竖直放置且不挂钩码时的弹簧长度21cm作为原长，进行如图甲所示的实验，挂上不同数量的钩码并用刻度尺测量弹簧伸长量为x，已知处于平衡状态时弹力F等于挂上的钩码总重力。
（3）瑞泉同学根据得到的实验数据作出了F-x图像（如图乙所示）。据此可得出结论：在弹性限度范围内，弹力大小 。
（4）在图乙的基础上，小迪同学用以自然水平放置且不挂钩码时的弹簧长度作为原长时的实验数据，用虚线作了相应的图像（如图丙所示），正确的是 （填字母）。
A． B． C． D．
03 探究阻力对物体运动的影响的实验
9．“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”，如图所示。伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律。请回答下列问题：
（1）为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一高度处由静止自由下滑，这样做的目的是 ；
（2）三次实验中，小车在 表面上停止得最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最小；
（3）进一步推理可知，若水平面绝对光滑（小车不受阻力），则小车会在水平面上做 运动。
10．“牛顿第一定律”的形成，经历了伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家不断完善的过程
（1）伽利略经过如图所示的实验和推理得出结论：如果没有摩擦阻力和空气阻力的影响，在水平面上运动的物体将会一直运动下去，结合伽利略的结论写出图中各实验和推理的先后顺序：________（用字母表示）。
A． B． C．
（2）笛卡尔在伽利略观点的基础上进一步完善；如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原点的方向，牛顿在他们研究的基础上提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ 。
（3）“牛顿第一定律”是科学家们基于实验事实并加以合理的逻辑分析的而获得的，这种研究方法称为 。
11．小明同学为模仿伽利略斜面实验“探究阻力对物体运动的影响”（如图甲）。让同一辆小车分别滑到铺有毛巾、棉布和未铺任何材料的木板上，观察并记录小车水平滑行的距离。（不计空气阻力）
（1）在实验过程中，该同学让小车从斜面的同一位置静止释放，这一操作的目的是为了控制小车到达水平面时的 相等；
（2）小明根据图甲实验绘制出小车速度——时间关系图，并推测绘制出小车在光滑水平面上运动的图像，如图乙所示；其中可表示水平面光滑的是 ；（填图中的序号）
（3）图丙是各科学家先后对“运动和力”关系的不同观点，下列说法正确的是 （可多选）。
A．亚里士多德认为运动物体在不受力时会停止运动
B．伽利略提出力是维持物体运动状态的原因
C．相对牛顿的观点，笛卡尔观点未涉及静止物体
D．“牛顿第一定律”是牛顿通过实验得出的结论
E．科学观点的形成是一个不断完善、修正的过程
12．为探究阻力对物体运动的影响，小科用如图甲所示的装置进行实验：①将毛巾铺在斜面和水平面上，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察并记录小车在水平面上通过的距离；②用棉布、塑料板替换毛巾，重复上述实验。
（1）上述实验操作中，错误之处是 ；
（2）纠正错误后，重新进行实验。图乙是小车先后三次在水平面上运动时速度v随时间t的变化图像，由图可知：相同情况下，水平面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，运动的距离越远，速度改变的越 （填“快”或“慢”）；
（3）若水平面光滑，小车再次从斜面顶端由静止开始滑下，请在图乙中画出小车在水平面上的运动速度随时间变化的大致图像；
（4）下表是三位不同时代科学家在探索“力和运动关系”历程中提出的主要观点。下列说法正确的是 。
序号 科学家 主要观点
1 亚里士多德 物体运动需要借助外力维持
2 伽利略 物体在运动中不受力作用，它的速度将保持不变
3 牛顿 一切物体不受外力作用时，总是保持静止或匀速直线运动
A．亚里士多德的观点是错误的，没有任何价值
B．伽利略认为物体运动不需要力来维持
C．通过实验可以直接验证牛顿第一定律
D．目前被认同的理论今后可能会被另一种理论取代
13．两千多年前，亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确；
（1）使小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验，实验现象如图所示；
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下，目的是使小车每次到达水平面时 相同；
②根据实验现象可以得出：小车受到的阻力越小，运动的距离 ；
（2）十六世纪末，伽利略已通过类似实验和推理得出结论：如果运动的物体没有阻力的影响，它将在水平面上一直运动下去；因此，物体运动 （选填“需要”或“不需要”）力来维持。如图是伽利略的实验和推理示意图，属于推理的是 （选填“甲”或“乙）；
（3）后来，笛卡尔进一步完善了伽利略的观点：如果运动的物体不受力的作用，它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初，牛顿在他们研究的基础上，提出了“牛顿第一定律”，相对于“牛顿第一定律”，笛卡尔的观点有什么不足？ ；
（4）上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是 。（将正确说法前的字母填在横线上）
A．科学定律都可以通过实验直接得出
B．科学推理是科学研究的方法之一
C．大多数人认同的观点就是正确的观点
D．普通人观点可以质疑，科学家观点不可以质疑
04 探究二力平衡条件有关的实验
14．利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。
（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，卡片两边所受的拉力大小 （填“相等”或“不相等”）；
（2）为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片 ，释放时观察其是否保持平衡；
（3）该实验在选择卡片时，选用较轻卡片的目的是 ；
（4）在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是 。
15．小科在学习二力平衡的条件时，使用了如图甲装置。
（1）小科探究作用在物体上的两个力的大小满足什么条件，物体才会处于平衡状态时，在轻质塑料片两端的细绳上挂等质量的钩码，两个等质量的钩码的作用是 。
（2）他将塑料片转到如图乙位置，松手后发现塑料片转回到原来的位置。由此可以得出：要使物体处于平衡状态，需要满足的条件之一是 。
（3）若左端的滑轮向下移动一段距离后，调整塑料片的位置如图丙所示，请你判断手放开后塑料片将 。
16．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整 来改变拉力的大小；
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究 ；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是 ；
（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 。
A．减少摩擦力对实验结果的影响
B．小书片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D．小卡片容易扭转
17．在“探究二力平衡条件”的实验中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现的。
小明利用图甲所示装置来验证二力平衡时两个力的大小相等。实验时，当他在左侧放20g砝码，右侧放20g砝码时，木块A静止不动；他又轻轻在右侧放了2g砝码，发现木块A开始向右做匀速直线运动；
（1）此时木块A在水平方向的受力 （选填“平衡”或“不平衡”）；若此时左右砝码都不变，欲使木块向左做匀速直线运动，需要在左侧再放 g砝码（滑轮处的摩擦不计，下同）；
（2）为避免桌面的摩擦力对实验的影响，小明将实验装置改进为图乙。当两边挂上相同钩码后，卡片静止不动，他将轻质卡片扭转到虚线所示的位置，松手后发现卡片立即恢复到原来的状态。扭转轻质卡片是为了探究二力平衡时的两个力一定 ；
（3）小明想进一步探究不在同一物体上的两个力能否平衡，最简单的操作是 。
18．如图是小科同学探究“二力平衡条件”的三组实验。甲图是将木块放置于水平桌面上，两边各用一段细绳，通过定滑轮悬挂一定量的钩码（每个钩码重为1N），通过观察木块的运动状态来分析二力平衡的条件。请完成下列问题：
（1）实验时小科发现：当左右两边所挂钩码相同时，木块保持静止；当左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码时，木块也能保持静止，请分析出现这现象的原因： ；
（2）同学小明认为将甲图中的木块A，换成乙图中带轮子的小车，实验效果会更好，他的理由是 ；
（3）小科采用了同学的建议，小车两边的钩码数目相同，待小车静止后，将小车扭转一定角度（如图丙所示），松手后小车立即恢复到原来状态。小科操作这次实验步骤的目的是探究 。
19．在“探究二力平衡的条件”活动中。小明提出能否利用如图甲的实验装置来探究二力平衡的条件？
（1）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的重力和拉力的大小来进行比较。研究发现，在小明的方案中，只能直接测出 的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去；
（2）为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序： （用字母表示）这样的改进是为了减小 对实验的影响：
（3）如图丙是最终确认的实验方案。此方案中，将卡片旋转一定角度（如图丁所示），松手后，发现卡片旋转后又恢复原状，这说明两个力必须 ，物体才能平衡；为了验证上述结论，小川提出可采用“将卡片往下拉过一定距离（如图戊）”的操作方式，你觉得是否可行？ 。
（4）他们也进一步思考如图甲中测重力的原理。以下知识在测重力中有应用到的是 。
A．二力平衡的条件 B．物体的重力跟质量的关系
C．力可以改变物体的运动状态
D．物体间力的作用是相互的，并且相互作用力的大小相等
05 探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验
20．在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中，一些同学作了以下猜想：①滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关；②滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；③滑动摩擦力的大小可能与接触面积的大小有关。为了检验上述有关猜想是否正确，所供选用的器材有：A．长木块，B．木块，C．毛巾，D．棉布，E.弹簧测力计，F.砝码，G.多支圆珠笔芯。
（1）为了检验猜想①是否正确，列出选用的器材是 （填序号）。
（2）某同学选用了木块与木板，设计了以下实验方案：
步骤1 把木块平放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平地拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数（如图甲）。
步骤2 在木块上放上砝码（如图乙），用弹簧测力计水平地拉木块，使砝码和木块一起沿直线匀速运动，读出这时弹簧测力计的读数。
步骤3 在水平木板上铺上一层棉布，把木块放在棉布上（不加砝码），用弹簧测力计水平地拉木块沿直线匀速运动（如图丙），读出这时弹簧测力计的读数。
“步骤2”的设计目的是为了检验上述猜想①、②、③中哪个的正确与否： 。
（3）为了检验“猜想③”是否正确，可在上述实验基础上再增加一个步骤，写出你设计的这一实验步骤： 。
21．校园内有一批闲置自行车，为修复后有更好的刹车性能，投到“共享单车”系统供师生使用，兴趣小组对金属与树脂刹车片的摩擦力大小和实际制动效果进行了对比实验。
实验一：比较摩擦力大小。将木块B底面分别牢固粘贴树脂刹车片和金属刹车片，按如图1所示进行实验，拉动木块A，当弹簧测力计示数稳定后，记录测力计示数。
（1）实验中需控制 （填“木块B质量”或“木块A上表面所受压力”）相同；
（2）弹簧测力计示数稳定时，测力计示数大小等于刹车片所受摩擦力大小，其依据是 原理；
实验二：实际制动效果测试。用同一自行车分别安装两种刹车片，用大小相同的力按压刹车把，使初速度为50km/h的自行车从运动到静止，记录速度变化的数据如图2所示；
（3）通勤代步自行车速度一般在 12~20km/h。校园“共享单车”修复应选用哪种刹车片 请判断并说明理由： ；
（4）研究表明，长时间刹车后，刹车片温度升高，会导致刹车效果减弱。查阅资料：刹车片材料通常耐高温不易熔化。为增强刹车片的散热能力，请就刹车片的制作工艺提出你的设计
（可画图或文字表达）。
22．“摩擦力大小究竟是与压力有关，还是与重力有关？”某小组利用如图所示装置进行了探究。实验步骤和数据记录如下表：
实验步骤 台式测力计示数F/N 金属盒重力G/N 弹簧测力计示数f/N
① 把金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出测力计示数 4.8 4.8 1.9
② 将质量不计的氢气球系在金属盒上，重复步骤①的实验 3.2 4.8 1.2
③ 往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数的为4.8N，重复步骤②的实验 4.8 6.4 1.9
（1）此实验是根据 原理测出摩擦力大小的；
（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变 大小（填“压力”或“重力”）；
（3）根据实验步骤②、③的数据 （填“能”或“不能”）说明摩擦力大小与压力有关；
（4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸实验有许多优点，以下 不是其优点。
A．不需要匀速拉动　　B．测力计示数稳定 C．实验更容易操作　　D．实验原理更合理
23．某实验小组用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，木块竖直挂在测力计下，其右侧面与竖直传送带接触，装置左侧有可旋转的螺杆对其施加不同的压力（不考虑传送带的形变），启动电动机使传送带逆时针转动，通过测力计的读数即可计算出木块所受的摩擦力．部分实验数据如下表：
实验次数 木块重力（N） 螺杆旋转的圈数（圈） 测力计示数（N） 摩擦力（N）
1 0.60 1 0.70 0.10
2 0.60 2 0.82 0.22
3 0.60 3 0.95 0.35
（1）该实验通过 来改变木块与传送带之间压力的大小；
（2）该实验中传送带对木块的摩擦力方向为 ；
（3）比较1、2、3三次实验数据，可以得出的结论是 ；
（4）若实验小组在保持木块重力等其他条件均相同的情况下，仅多次改变传送带的转动速度，分别测出摩擦力的大小，此举是要探究木块所受滑动摩擦力大小与 是否有关。
24．剧烈运动时，脚掌会在鞋内滑动，易造成损伤。为选择一款防滑性能良好的鞋垫，小明用不同的鞋垫织物面料进行实验，鞋垫织物面料编织紧密度如图甲所示。实验步骤如下：
①在水平木板上平铺固定鞋垫织物面料，并取一只鞋模，套上运动袜；
②按图乙连接装置，水平拉动木板，记录弹簧测力计的示数；
③多次测量，取平均值；
④换用不同的织物面料，重复上述实验，记录并整理数据如下表；
组别 织物面料 编织紧密度 弹簧测力计示数/N
1 锦纶 密 4.4
2 锦纶 疏 3.6
3 腈纶 密 3.5
4 腈纶 疏 3.2
（1）该实验要探究的科学问题为 ；
（2）图乙中水平向右拉动木板的过程中，鞋模所受摩擦力的方向为 ；
（3）图丙中，利用弹簧测力计拉动鞋模，也能测量摩擦力的大小；请对比图乙分析，你认为哪种方法更好，理由是 ；
（4）市面上鞋垫面料有很多种，本实验只选取了其中两种；结合本实验结果，若要去超市选购一款防滑性能良好的鞋垫，你的建议是 。
25．小明同学在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，进行了如下的改进，如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，a表面和b表面粗糙程度相同，c表面和d表面粗糙程度相同，且a表面比c表面更为粗糙。
（1）将下表面d放在由电动机驱动的水平传送带上如图乙所示，电动机顺时针匀速转动后，弹簧测力计的示数如图丙所示弹簧测力计读数为 N，若增大通过电动机的转动速度，则弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）仍将下表面d放在传送带上，且在木块上放置不同质量的砝码进行实验，绘出摩擦力与压力之间的关系如图丁A所示。将b表面放在传送带上重复上述实验得到的实验图像可能为 （选填“①”或“②”）。
（3）小明为了探究“滑动摩擦力大小与受力面积大小关系”，可选择a表面与 表面放在传送带上进行实验。
26．让我们来探究摩擦力的大小跟哪些因素有关；
【建立假设】
摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关；
【原理分析】
（1）弹簧测力计只能测量拉力的大小，如何用它测出摩擦力？可以使拉力和摩擦力成为一对平衡力；如图甲，将木块放置在水平木板上，沿水平方向用弹簧测力计匀速拉动木块，则此时木块所受的摩擦力为 牛；
【实验步骤】
步骤一：在木块上放一个砝码，增大木块与长木板之间的压力，测出木块运动时受到的摩擦力；
步骤二：在图甲的木板上分别铺上棉布和毛巾，重复图甲实验；
（2）步骤二的目的是探究滑动摩擦力的大小与接触面 的关系；
【实验分析】
部分同学认为步骤一加了砝码虽然增大了压力，但木块和砝码的总重力也增大了；影响摩擦力的因素究竟是重力、压力还是两者都是呢？
【改进设计】
如图乙，往氢气球内充氢气可以增大氢气球对金属盒的拉力，往金属盒中加入数量不等的沙子，可以改变金属盒的重力；压力传感器可测出金属盒对白纸的压力，拉力传感器可间接测得金属盒与白纸之间的摩擦力；
（3）如图乙，拉动白纸，记录下压力传感器和拉力传感器的示数；要验证摩擦力的大小与重力大小无关，需继续进行的实验操作是 ；
【交流评价】
（4）为验证摩擦力与压力、重力的关系，小义把同一磁铁分别放在水平铁板上、吸在水平铁板下，匀速拉动弹簧测力计进行实验；根据下面的评价量表，请你判断此方案的等级并简要说明理由： 。
评价等级 优秀 合格 待改进
评价指标 能得出摩擦力大小与压力大小有关、与重力大小无关两个结论 能得出摩擦力大小与压力大小有关或与重力大小无关中的一个结论 不能得出相关的结论
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21世纪教育网(www.21cnjy.com) 同舟共理工作室·周承秉
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