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专题3 力的相关实验探究
题型1 探究重力的大小跟质量的关系
1．在“探究重力的大小与质量的关系”活动中，得到下表所示的数据：
质量m/ kg 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
重力G/N 0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 5.88 　
（1）本实验中用到的主要测量工具有天平和　 　。
（2）分析表中数据可知：物体的质量为0.7kg时，它受到的重力是　 　N。
（3）根据表中数据可以作出物体重力G与质量m的关系图像，图中能表示这种关系的是　 　。
（4）同一物体在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）弹簧测力计
（2）6.86
（3）A
（4）重力
【解析】【分析】（1）根据实验过程要测量的物理量选择合适的测量工具；
（2）根据表格数据确定重力和质量的数量关系，据此推测质量为0.7kg物体的重力；
（3）根据表格数据确定重力随质量变化的数量关系，据此确定图像的形状；
（4）根据质量的属性和G=mg分析即可。
【解答】（1）在“探究重力的大小与质量的关系”实验中，需要测量物体的质量和重力，因此主要测量工具是天平和弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知，重力G与质量m的比值恒为9.8 N/kg（即重力加速度g的值）。因此，G与m的关系为：。当质量为0.7 kg时，重力为：。
（3）根据表格数据可知，G与m的比值一定，即二者成正比，那么二者关系图像应为一条过原点的直线。
故选A。
（4）质量是物体本身的属性，不随位置变化，即月球上物体的质量不变。月球上的重力加速度约为地球的，因此同一物体在月球上的重力会变小，则实验中会变化的是重力。
2．在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，老师给 A、B 两小组分别提供了铁质和铝质钩码若干，利用弹簧测力计和天平测得多组重力与质量的实验数据。
（1）使用弹簧测力计前应先　 　。
（2）A小组利用铁质钩码在某次测量时弹簧测力计如图甲所示，该弹簧测力计的分度值是　 　N；多次实验后根据实验数据绘制了如图乙所示的 G-m图像，可以得出的结论是　 　。
（3）小科将 A、B两组所得的实验数据绘制在同一张坐标图上，则正确的是　 　(填“A”、“B”或“C”)。
【答案】（1）调零
（2）0.2；物体所受重力与质量成正比（或重力与质量的比值是一个定值）
（3）C
【解析】【分析】（1）调零时，应沿拉力的方向调零。
（2）根据图像进行分析，可知重力和质量成正比。
（3）由G = mg可知，重力-质量图像的斜率是g，是一个常数，所以使用不同材料进行实验绘制的图像中，g是相同的，即图像会重合。
【解答】（1） 在使用弹簧测力计前，需要检查指针是否对准零刻度线。若未对准，应通过调节调零螺母进行调零，以确保测量结果的准确性。
（2）由图可知，0-1N之间被分成5格，可知分度值为0.2N。
由图乙可知，重力与质量的关系图像是一条过原点的直线，说明重力与质量成正比。
（3）重力与质量的关系 ( G = mg ) 是普适的，与材料无关。铁质和铝质钩码的图像应为同一条过原点的直线，斜率均为 g 。图中C选项为两条重合的直线，符合理论。
故答案为：C。
3．在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，楚老师给不同小组提供了相同规格及标度相同的透明坐标纸，随机提供绿豆、红豆或黄豆一包（每组只有一种豆类），利用弹簧测力计和天平测得多组重力与质量的实验数据。
（1）根据测得的实验数据描绘成G-m的图像；发现图像是一条经过原点的直线，由此可知　 　；
（2）有小组提出可以将绿豆和黄豆两组数据的透明坐标纸进行重叠后，观察绘制的图像，图线可能是图乙中　 　；（已知绿豆>黄豆）
（3）楚老师将弹簧测力计的弹簧拆了下来，进行了“弹簧的伸长量跟受到拉力的关系”的实验。他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长为L0，再把弹簧竖直悬挂起来，然后用竖直向下的力F拉弹簧下端，测出弹簧的长度为L，把L-L0作为弹簧的伸长量x。这样操作，最后作出的F-x图像是　 　，并加以说明理由　 　。
A.B.
C.D.
【答案】（1）物体受到的重力与质量成正比
（2）C
（3）B；弹簧自身重力也会使弹簧伸长
【解析】【分析】（1）物体所受重力大小与质量成正比；
（2）因物体所受重力大小与质量成正比，为一定值，据此分析；
（3）弹簧自身是有一定重力的，因此，将其放在水平桌面上自然伸长与悬挂起来的伸长是不一样的。
【解答】（1）由G-m的图像可知，图像是一条经过原点的直线，重力与质量的比为一个定值，说明物体受到的重力与质量成正比。
（2）重力与质量成正比，即比值是一个常数，所以将绿豆和黄豆两组数据的透明坐标纸进行重叠后，图线会重合，说明重力与物质种类无关，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
（3）因为受弹簧自身重力和影响，当把弹簧悬挂起来后，它的长度会比放在水平桌面上长一些，因此，图像中当横轴上的拉力为0时，纵轴上的长度应该有一定的数值才行，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（1）由G-m的图像可知，图像是一条经过原点的直线，重力与质量的比为一个定值，说明物体受到的重力与质量成正比。
（2）重力与质量成正比，即比值是一个常数，所以将绿豆和黄豆两组数据的透明坐标纸进行重叠后，图线会重合，说明重力与物质种类无关，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
（3）[1][2]因为受弹簧自身重力和影响，当把弹簧悬挂起来后，它的长度会比放在水平桌面上长一些，因此，图像中当横轴上的拉力为0时，纵轴上的长度应该有一定的数值才行，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
题型2 探究弹簧生长量与它受到的拉力之间的关系
1．在科技活动中，老师分组在课外进行了“弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力的关系”的实验探究，若某组的实验数据记录如表。
（1）当弹簧每增加0.5N的拉力，弹簧的伸长量就增加 　 　 cm，当弹簧受到的拉力为2N时，弹簧的长度为 　 　cm；
（2）由数据可知，在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成 　 　；
弹簧长度L/cm 2 3 4 5 　 7 7.5 8.0
弹簧受到的拉力 F/N 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
（3）小明和小轩这一组准备动手制成弹簧测力计，它们选了A、B两种规格不同的弹簧进行测试，绘出如图所示的图象，若他们要制作卌程较大的弹簧测力计，应选用弹簧 　 　，若要制作精确程度较高的弹簧测力计，应选用弹簧　 　(两空均选填“A”或“B”).
【答案】（1）1；6
（2）正比
（3）B；A
【解析】【分析】（1）读取拉力为0时对应的弹簧长度即为弹簧原长，再观察拉力均匀增加时弹簧长度变化是否也均匀，据此推算所需拉力下的弹簧长度。
（2）在弹性限度内，分析弹簧伸长量与拉力的比值特点，判断二者间的比例关系。
（3）根据弹簧测力计的量程取决于弹簧能承受的最大拉力，精确程度取决于相同拉力下伸长量变化的明显程度，从图象中比较两弹簧的对应特点，选择符合要求的弹簧。
【解答】（1）表格中拉力F一0N时弹簧的长度为2cm，此时弹簧未被拉伸，这也就是弹簧的原长。对比表格中相邻两组数据可发现，拉力每增加0.5N，弹簧长度就增加1cm，因此弹簧的伸长量也增加1cm。拉力为1.5N时弹簧长度L1.5=5cm，拉力增加到2N时，长度再增加1cm，所以L2=L1.5+1cm=5cm+1cm=6cm。
（2）分析表格数据可知，弹簧的伸长量与对应拉力的比值保持不变，说明在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比例关系。
（3）由图象可知，在相同拉力作用下，弹簧A的伸长量比弹簧B更大，而弹簧B能承受的最大拉力更大。若要制作量程较大的弹簧测力计，应选择能承受更大拉力的弹簧B；若要制作精确程度较高的弹簧测力计，应选择相同拉力下伸长更明显、灵敏度更高的弹簧A。
2．实验小组在探究弹簧伸长量（x）与弹簧受到拉力（F）关系的实验中，得到如图甲所示的F—x关系图像（图线记为a）。
分析图甲的数据，得到实验结论：常量（设为k）。
把这根弹簧截去一部分，剩余部分弹簧的k是否会发生变化？实验小组的同学对此产生了兴趣并提出了各自的猜想：
甲同学：因为是同一根弹簧，所以k不变。
乙同学：因为弹簧变短了，所以k变小。
丙同学：因为弹簧变短了，所以k变大。
为验证猜想，他们对剩余部分的弹簧进行如下探究：
①把弹簧悬挂在竖直的刻度尺旁，静止时弹簧长度如图乙所示；
②在弹簧下端挂上钩码，某次弹簧静止时如图丙所示，每个钩码的重力为0.5N，则弹簧下端受到钩码的拉力F＝　 　 N，此时弹簧的伸长量x＝ 　 　 cm；
③多次改变悬挂钩码的数量，实验数据记录如表；
弹簧受到的拉力F/N 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
弹簧的伸长量x/cm 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
④根据表中的数据，在图甲中描点，可以画出F—x图像，记为b。　 　
⑤比较图线a、b，可以判断　 　（选填“甲”“乙”或“丙”）同学的猜想是正确的。
【答案】2.5；2.50；；丙
【解析】【分析】 （1）根据钩码的重力计算拉力，伸长量=总长-原长；
（2）根据F=kx，变形求得；测弹簧的长度，读数时，要读到分度值的下一位；
根据图像描点连线；求出弹簧剪短之后的劲度系数，通过比较得出结论。
【解答】(1)由图丙可知在弹簧下端挂上钩码，每个钩码的重力为0.5N，则5个钩码的拉力F=5×0.5N=2.5N；
(2)由图乙可知弹簧的原长3.00cm，受到拉力后此时弹簧的长度为5.50cm，则弹簧的伸长量x=5.50cm-3.00cm=2.50cm；
（3）根据表中的数据，图线b的k值=，在甲图中描点，画出F-x图象（对应图线记为b），如图所示：
（4） 比较图线a、b，可以判断，伸长量都为1cm 时，b所需的拉力更大，说明b的劲度系数更大，丙同学的猜想是正确的。
故答案为：2.5；2.50；如图；丙。
3．如图所示为“探究弹性细绳的伸长量与外力的定量关系”，R1和R2是固定在细绳上的两个标识，现将左端A 固定，用弹簧测力计将右端 B 向右拉，R1、R2和 B这三点的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）图乙中弹簧测力计的示数为　 　N；细绳对弹簧测力计的拉力是由　 　(填“细绳”或“弹簧测力计”)的形变产生的。
（2）由数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是　 　(填“均匀”或“不均匀”)伸长的，若将图丁中B 端再向右拉动1cm，此时弹簧测力计示数F=　 　N。
（3）A端不固定，手拉绳两端使绳处于伸长状态，当标识 位于5cm 处时，A 端向左、B 端向右，让绳两端沿绳所在直线方向同时匀速运动，要使R2仍位于5cm处，则A、B 两端移动的速度之比 =　 　.
【答案】（1）1.6；细绳
（2）均匀；5
（3）2：1
【解析】【分析】 弹簧测力计的原理是在一定弹性范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。 在弹簧下挂的钩码越多，弹簧的长度L越大，算出伸长量△L 越大，但不能超过弹性范围。若超过弹性范围，弹簧会发生塑性形变，无法恢复成原长，这时候弹簧的伸长量与受到的拉力不成正比。质量不会随着物体的位置，状态等改变而改变。
【解答】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，由图乙可知，测力计的读数为1.6N；细绳对弹簧测力计的拉力是由细绳的形变产生的。
（2）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，测力计的示数为3.2 N，图丁中，弹性细绳长度为 12.00 cm，伸长了9.00cm，测力计的示数为4.8N，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；
若将图丁中 B端再向右拉动1cm，弹性细绳长度为13.00cm，伸长了10.00cm，伸长量与所受拉力成正比，弹力约为5.3N，超出弹簧测力计的测量范围，弹簧测力计示数为5N。
（3）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；由图丁可知，R2左侧弹性细绳长度为8.00cm，右侧弹性细绳的长度为4.00cm；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，让它们沿绳所在直线方向同时匀速运动，若要使标识R2不动，由 可知，A、B两端移动的速度之比为2：1。
4．学习了“力的测量”，为深入研究弹簧秤的原理，想探究弹簧的形变与受到的拉力的关系，他选用刻度尺和四个相同的钩码进行如下的实验：将四个钩码依次挂到弹簧下面，分别测出弹簧的长度，得到如表的数据。
所挂钩码的个数（个） 0 1 2 3 4
弹簧长度（） 8 10 12 14 16
弹簧伸长量（） 0 2 4 6 8
（1）由此可得出的结论是　 　。
（2）弹簧下的钩码不能不断增加，原因是　 　。
（3）如果现有和上面相同的两根弹簧、，组成如图甲、乙两种装置，则甲图中弹簧、的长度均为____，乙图中弹簧、的长度均为____。（弹簧的重力不计）。
A．11 11 B．14 11
C．11 14 D．14 14
【答案】（1）在弹性限度内，弹簧的伸长量和所受的拉力成正比
（2）弹簧的伸长是有限度的，弹簧所受的拉力不能超过它能够承受的最大拉力
（3）B
【解析】【分析】 弹簧秤的原理是在一定弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。实验中改变不同钩码数量，就是在改变拉力大小，钩码数越多，受到的拉力越大，弹簧的伸长量越大。
【解答】（1）通过表格数据可知，每增加一个钩码，弹簧的伸长量增加2厘米。则表明在一定弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
（2）当拉力超过弹簧的弹性限度时，弹簧会发生塑性形变，弹簧无法恢复到原长。所以弹簧下的钩码不能不断增加 。
（3）图甲为弹簧串联，下面弹簧受到的拉力是3个钩码的重量，由于力的作用是相互的，上面的弹簧受到的拉力也为3个钩码的重量，故弹簧的伸长量与单独挂3个钩码的伸长量相同，由此根据表格得弹簧的长度L1=L2=14cm。
图乙为弹簧并联，2个弹簧一共受到3个钩码的重量，则一个弹簧受到的拉力减半，故伸长量减半，L=62=3cm，弹簧长度L1=L2=8+3=11cm。
故答案为（1）在一定弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比；
（2）弹簧的伸长是有限度的，弹簧所受的拉力不能超过它能够承受的最大拉力；
（3）B。
5．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“2N”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为0.2N。
②使用弹簧测力计前应来回拉动几下它的挂钩。
【项目评价】
（1）实测时，挂上0.1N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。
（2）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）a
（2）橡皮筋的伸长量与拉力不成正比
【解析】【分析】（1）根据测力计两端的刻度值，除以份数，可得测力计的最小刻度值；
（ 2）为了提高测力计的精确程度，应选择受力时伸长更明显的弹簧来制作。
【解答】 （1）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；
（2）图丙图像不成正比例，橡皮筋不适合制作测力计。
故答案为：（1）a；（2）橡皮筋的伸长量与拉力不成正比。
6．小科利用弹簧自制弹簧测力计时，突发奇想：如果将两个一样的弹簧串在一起，会怎么样呢？于是，他展开了探究。
【实验一】将一根弹簧水平放置测出其自然长度为10cm，然后竖直悬挂让其自然下垂，在弹簧弹性限度内，在其下端竖直向下施加外力，得到与弹簧伸长量的图像一。
【实验二】将两根弹簧串在一起，重复上述实验，得到与弹簧伸长量的图像二。
实验一 图像一 实验二 图像二
（1）由实验一结果可知，一根弹簧的自重为　 　N。
（2）结合两个实验，我们发现弹簧的伸长量与受到的拉力成　 　。
（3）图像二的A、B、C三条曲线中，绘制正确的是：　 　。
【答案】（1）1
（2）正比
（3）B
【解析】【分析】弹簧测力计的原理基于胡克定律，即力的大小与对物体的弹性形变有关。弹簧测力计内置一小段弹簧，通过物体对弹簧的挤压或拉伸来实现力的测量。当物体对弹簧施加力时，弹簧会发生弹性变形，根据弹簧的变形量来计算力的大小。这个变形量可以通过弹簧的形状、材质和长度来控制，从而实现不同范围内力量的测量。在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
【解答】（1） 从图中可以重力是弹簧拉长了0.5cm，从图像中可以看出弹簧的每拉长一厘米，需要的力是1N，所以由实验一结果可知，一根弹簧的自重为1N。
（2） 结合两个实验，我们发现弹簧的伸长量与受到的拉力成正比；
（3） 图像二的A、B、C三条曲线中，正确的是B，因为两根弹簧在一起，他们的重力是2N，那么从图像一中可以知道，当F1为2N时，此时的长度为1.5cm，所以B正确；
故答案为：（1）1（2） 正比 （3） B
7．研习小组的同学开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用其测量力的大小。
【项目实施】提供的材料如图甲所示。a、b、c三根弹簧和皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙、丙所示。制作的评价量规中部分评价指标如表所示
（1）选择材料时，应选择　 　（填“弹簧”或“皮筋”）更合适，其原理是　 　
（2）自制测力计“调零方式”的评价等级为良好。用该测力计测量水平拉力时，先将测力计　 　(填“水平”“竖直”或“任意”)放置，使弹簧处于自由状态，再将指针调整到“0”刻度位置，方可进行测量。
（3）小组同学选用图乙中b 弹簧制作测力计，确定“0”和“2N”刻度后，两者之间分为10等份，该测力计“精确度”的评价等级为　 　。
评价指标 优秀 良好 待改进
调零方式 多种方式可以调零 只能移动指针调零 不能调零
精确度 达到0.1 N 达到0.2 N 大于0.2 N
（4）用自制的测力计进行实测时，挂上0.1N 的物体，发现测力计的指针几乎不动。为使“精确度”的评价等级为优秀，小东认为可选取图乙中a 弹簧来取代b 弹簧来制作测力计，其理由是　 　。
【答案】（1）弹簧；在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比
（2）水平
（3）良好
（4）在受力2N内，受力大小一定时 ，a的变化量较大，制成的测力计的分度值小，测量精度高
【解析】【解析】（1）根据图片乙和丙，分析弹簧和橡皮筋的伸长量随拉力增大的变化规律即可；
（2）弹簧测力计要在拉力的方向上进行调零，比较自身重力对弹簧长度的影响；
（3）计算出此时测力计的分度值，然后与表格数据对照即可；
（4）当受到相同的拉力作用时，弹簧的伸长越大，则测量越准确。
【解答】（1） 从图乙和丙可以看出，弹簧（a、b、c）的伸长量与拉力呈线性关系，而皮筋的伸长量与拉力关系是非线性的（图丙），不易准确测量力的大小。因此选择弹簧更合适，其原理是弹簧的伸长量与拉力成正比，便于均匀刻度。
（2） 测量水平拉力时，测力计应水平放置，使弹簧自然伸展，避免重力影响，然后再调零。若竖直或任意放置，弹簧可能因重力作用发生形变，导致测量不准。
（3） 2N的刻度分为10等份，每份对应0.2N，因此精确度为0.2N。根据评价量规，精确度达到0.2N为“良好”等级。
（4） 图乙中a弹簧的斜率（弹性系数）比b弹簧小，说明相同拉力下a弹簧伸长量更大，对微小力（如0.1N）的响应更明显。因此改用a弹簧可以提高测力计的灵敏度，使精确度达到0.1N，满足“优秀”等级要求。
题型3 探究阻力对物体运动的影响的实验
1．如图所示的是研究牛顿第一定律的实验。
（1）实验时要让同一辆小车从斜面的相同高度滑下，目的是使小车到达在三种不同表面上运动的　 　相等。
（2）在相同的实验条件下，小车在木板表面上滑行的距离最远，但最后还是会停下来，这是因为力是　 　（选填“改变”或“维持”）物体运动的原因。
（3）如图（a）所示，木块与小车一起做匀速直线运动，当小车的运动状态发生变化时，木块的状态如图（b）所示。根据牛顿第一定律可知，小车的运动状态可能是向　 　（选填“左”或“右”）加速。
【答案】（1）速度
（2）改变
（3）左
【解析】【分析】（1）小车从斜面同一位置由静止释放，达到水平面时的速度相同。
（2）力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，小车在阻力的作用下，运动状态发生改变，速度越来越小，直至静止。
（3）物体具有保持原来运动状态的能力，称为惯性，当小车突然向左加速时，木块保持原来的速度向左运动，速度小于小车，所以向右倾倒。
【解答】（1）根据控制变量法，小车应从斜面同一高度上由静止滑下，使其到达水平面的初始速度相等。
（2）由图可知，在相同的实验条件下，小车在木板表面上滑行的距离最远，这说明小车在木板表面受到的阻力最小，小车最终停下来是因为受到阻力的作用，由此可知，力是改变物体运动状态的原因。
（3）木块与小车一起做匀速直线运动，当小车向右减速运动时，下端受摩擦力随车减速，由于惯性木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒；
当小车向左加速运动时，下端受摩擦力随车加速，由于惯性，木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒。
（1）根据控制变量法，小车应从斜面同一高度上由静止滑下，使其到达水平面的初始速度相等。
（2）由图可知，在相同的实验条件下，小车在木板表面上滑行的距离最远，这说明小车在木板表面受到的阻力最小，小车最终停下来是因为受到阻力的作用，由此可知，力是改变物体运动状态的原因。
（3）木块与小车一起做匀速直线运动，当小车向右减速运动时，下端受摩擦力随车减速，由于惯性木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒；
当小车向左加速运动时，下端受摩擦力随车加速，由于惯性，木块上端仍保持原来的运动状态，使得木块向右倾倒。
2．牛顿在探究“阻力对物体运动的影响”实验后，揭开了物体运动的规律，从而得出了“牛顿第一定律”。实验小组的同学利用如图甲所示的装置进行探究。
（1）分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是通过改变　 　从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力；实验过程中，应将毛巾、棉布平整地铺在　 　(填“AB”“BC”或“AC”)段。
（2）由于受到阻力作用，小车在水平面上做减速运动，运动到D 点时速度为v1，若此时所受外力突然消失，小车到达E 点速度为v2，则两者的大小关系是v1　 　(填“>”“<”或“=”)v2。
（3）伽利略在400多年前的研究思想一直闪耀着理性的光辉，伽利略曾经观测到，钟摆来回摆动的高度是相同的，如图乙。他设想了这样一个实验：在左边一个固定的斜坡上滚下一个球，球又滚上右边不同坡度的斜坡，如果球没有受到摩擦阻力的作用，他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样，好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考，伽利略推断，如果右边的斜坡变平坦，球将会一直匀速滚动下去，如图丙。请回答：
①像科学家那样“进一步思考”：图丁是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置，他认为当斜坡倾角变小时，小球速度　 　(填“减小快”“减小慢”或“不变”)。于是他大胆推测：当斜坡变得光滑且平坦时，小球将做　 　运动。这种研究方法是在客观实验基础上进行　 　。
②伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态，“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来，球的这种属性称为　 　
【答案】（1）接触面的粗糙程度；BC
（2）=
（3）减小慢；匀速直线；科学推理；惯性
【解析】【分析】（1）由控制变量法可知，在探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时要控制小车到达水平面时的速度相同，所以应将毛巾等铺在水平面上，不能从斜面上开始铺。
（2）由牛顿第一定律可知，物体在不受力时，运动状态不会发生改变，将做匀速直线运动。
（3）惯性是物体的属性，物体具有保护原来运动状态的能力，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
【解答】(1)要探究的是阻力对物体运动的影响，因此，应控制小车到达水平面时的速度相同，只改变小车运动时所受阻力的大小，实验中分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是通过改变水平面的粗糙程度从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力；实验过程中，应让小车在不同的水平面上运动，所以应将毛巾、棉布平整地铺在BC段。
(2)当小车运动到 D 点时速度为v1，若此时小车所受外力突然消失，根据牛顿第一定律可知，小车将做匀速直线运动，小车到达 E 点的速度大小仍为v1，则v2与v1大小相等。
(3)①由题图丁可知，当斜坡倾角变小时，小球速度减小慢，于是他大胆推测：当斜坡变得光滑且平坦时，小球的速度不再减小，小球将做匀速直线运动；这里用到了科学推理法。②一切物体都有保持原有静止状态或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫作惯性；伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态，“自然运动”是球所具有的属性，在我们今天看来，球的这种保持原来运动状态的属性称为惯性。
3．“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）
（2）伽利略的实验结果能证明　 　（选填序号）；
A．物体运动需要力 B．力可以改变物体的运动状态 C．牛顿第一定律
（3）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来的方向。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？答： 　 　。
【答案】CAB；B；没有涉及静止物体的运动规律
【解析】【分析】（1）根据图片分析伽利略的探究过程顺序即可；
（2）根据图片展示的推理和实验过程确定伽利略实验的结论；
（3）将笛卡尔的观点与牛顿第一定律比较即可。
【解答】（1）伽利略的探究过程，其实是遵循从有阻力到无阻力，从实验到推理的过程。图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以先选C再选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）经过伽利略实验可知，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，所以物体的运动并不需要力来维持，即伽利略的实验结果能证明力可以改变物体的运动状态。
故选B。
（3）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。
4．下图1为小明同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中小明先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度。然后用力推了一下木块，使其沿斜面向下运动。逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块运动的距离，从而得出力和运动的关系。
（1）小明在实验操作中有一处明显的错误是：　 　；
（2）更正错误后进行实验，从实验中观察到，随着摩擦力的逐渐减小，木块在水平面上运动的距离逐渐　 　（选填“增大”或“减小”）。
（3）在此实验基础上通过推理可知观点____（选填“A”或“B”）是正确的。
A．物体的运动不需要力来维持
B．力是维持物体运动的原因
（4）通过上面的探究后，小明再思考如下的问题，如图2所示，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将　 　（选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”）。
【答案】（1）用力推一下木块
（2）增大
（3）A
（4）静止
【解析】【分析】（1）实验中为了验证物体速度相同时，木块受到的不同的阻力对其速度的影响，因此实验中要保证木块的初始速度相同。故由此可以找出其操作中存在的错误；
（2）（3）由图可知，阻力越来越小，通过的距离越来越大，据此推理回答；
根据实验现象推理得出结论：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因；
（4）根据牛顿第一定律，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】（1）木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关，还与物体的初始速度有关，因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时，要控制木块的速度相同，即要用到控制变量法，由于用不同的力推木块，导致了木块的初始速度不同，故这种操作是错误的；
（2）（3）随着接触面的改变，发现接触面越来越光滑，摩擦力越来越小，木块运动的距离会越来越长，运动的时间也越来越长；
所以推理得出：当小车不受阻力时，小车的速度不再减小，能一直运动下去，故说明物体的运动不需要力来维持，故A符合题意，B不符合题意。故选A；
（4）根据牛顿一定律可知，原来静止的物体在不受力是会仍然静止，摆球在最高点C位置速度为0，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将仍然静止。
故答案为：（1）用力推一下木块；（2）增大；（3）A；（4）静止。
题型4 探究二力平衡条件有关的实验
1．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？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。在小明的方案中，只能根据相互作用力的关系直接测出弹簧测力计对物体的拉力大小，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；
（1）两位同学不断改进并先后设计了图乙所示A、B、C三个方案，他们改进的先后顺序为　 　（用字母表示），这样改进是为了减小摩擦力对实验的影响；
（2）图丙是最终确定的实验方案，当小卡片静止时，为了研究两个力是否作用在同一条直线上，小华的操作是：　 　。
（3）如图丁所示，当两侧滑轮不在同一高度上时，该装置　 　（选填“能”或“不能”）用于探究二力平衡的条件。
（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）BAC
（2）将小卡片扭转一定角度后释放，观察其是否保持平衡
（3）能
（4）A；D
2．同学们正在做“探究二力平衡的条件”的实验。
（1）小洪的实验装置如图甲所示，他采用轻质小车，并选用表面光滑的桌面，其目的是　 　 ；
（2）另一个同学小赵用图乙中所示的轻质硬纸片B替换轻质小车A进行实验。为了验证不在同一直线上的两个力是否平衡，则要进行的操作是 　 　(选填“改变两侧砝码的质量”、“用剪刀将卡片剪开”或“将卡片扭转一定角度后释放”)；
【答案】（1）减小摩擦对实验的影响
（2）将卡片扭转一定角度后释放
3．如图甲所示是小科探究二力平衡条件时的实验情境。
（1）小科将系于小卡片（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，并通过调整　 　来改变拉力大小；
（2）为了探究相互平衡的两个力是否作用在同一直线上，小科进行如下操作：　 　（填“旋转”“翻转”或“下拉”）小卡片，松手后小卡片不能平衡；
（3）在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小科的实验装置优于小华。其主要原因是________（填字母）。
A．可减小摩擦力对实验的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向保持平衡
D．小卡片容易扭转
【答案】（1）钩码数目
（2）旋转
（3）A
【解析】【分析】（1）二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。实验中钩码重力提供拉力，依靠增减钩码数量改变拉力大小；选用轻质卡片，目的是忽略卡片自身重力带来的干扰。
（2）验证两个平衡力是否处在同一直线上时，需要旋转小卡片，使两侧拉力不在一条直线上，松手后卡片转动，无法维持平衡，以此证明该条件必不可少。
（3）图乙装置中木块放置在桌面，木块与桌面之间存在摩擦力，摩擦力会干扰水平方向两个拉力的实验效果；甲图中小卡片悬空，几乎不受摩擦力，实验误差更小。
【解答】（1）细线末端挂钩码，钩码产生的拉力等于自身重力，我们可以通过增减钩码数量，调整作用在小卡片上两侧拉力的大小。
（2）想要探究平衡力是否在同一直线上，应当旋转小卡片，让左右两根细线不在一条直线上，松开手之后小卡片会发生转动，不能保持平衡状态。
（3）乙装置里木块和桌面接触，运动或有运动趋势时会受到桌面摩擦力，摩擦力会干扰实验；甲装置中小卡片悬空，能够极大减小摩擦力对实验结果造成的干扰，因此选择 A。
故答案为：(1) 钩码数目；
(2) 旋转；
(3) A。
（1）小卡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卡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，即通过调整钩码数目可改变拉力的大小。
（2）为了探究相互平衡的两个力是否作用在同一直线上，需要旋转小卡片，使两个拉力不在同一直线上，松手后小卡片不能平衡，以此验证两个力必须在同一直线上才能平衡。
（3）小科的实验装置（甲图）中，小卡片的重力可忽略不计，且通过滑轮拉小卡片，能减小摩擦力对实验的影响；而小华的实验（乙图）中，木块放在水平桌面上，会受到较大的摩擦力，影响实验结果。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4．利用如图所示器材，探究“二力平衡的条件”实验。
（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　 　(选填“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）旋转一定角度
（3）避免卡片自重对实验造成干扰
（4）是否作用在同一物体上
【解析】【分析】（1）（2）（4）平衡力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上。
（3）为了避免卡片自重对实验造成干扰，所以使用轻质卡片进行实验。
【解答】（1）二力平衡的条件之一是大小相等，因此当卡片平衡时，两边的拉力大小必须相等。
（2）通过旋转卡片，使两个拉力不在同一直线上，可以验证二力平衡的另一个条件：两个力必须作用在同一直线上。
（3） 卡片的重力会干扰实验结果，使用轻卡片可以忽略重力的影响，使实验更准确。
（4） 剪开卡片后，两个拉力分别作用在两个物体上，卡片不再平衡，说明二力平衡要求两个力必须作用在同一物体上。
5． 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 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。在小明的方案中，只能根据相互作用力的关系直接测出弹簧测力计对物体的 拉力大小，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；
（1）两位同学不断改进并先后设计了图乙所示A、B、C 三个方案，他们改进的先后顺序为　 　(用字母表示)，这样改进是为了减小摩擦力对实验的影响；
（2）图丙是最终确定的实验方案，当小卡片静止时，为了研究两个力是否作用在同一条直 线上，小华的操作是： 　 　
（3）如图丁所示，当两侧滑轮不在同一高度上时，该装置　 　 (选填“能”或“不能”) 用于探究二力平衡的条件。
（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）BAC
（2）将小卡片扭转一定角度后释放，观察其是否保持平衡
（3）能
（4）A
【解析】【分析】（1）在探究二力平衡的条件时，应该尽量减小探究对象受到摩擦力大小；
（2）为了验证两个力是否作用在同一直线上，需要破坏共线条件；
（3）当两侧滑轮不在同一高度上时，分析是否满足二力平衡的条件即可；
（4）根据甲图展示的过程确定其中包含的物理原理即可。
【解答】（1） 在探究二力平衡的条件时，为了减小摩擦力对实验结果的影响，实验装置的改进顺序应为：
① B方案：物体与桌面直接接触，会受到较大的摩擦力；
② A方案：使用滚动摩擦（如小车）代替滑动摩擦，摩擦力较小；
③C方案：将小车悬挂起来，完全消除接触面（如悬挂卡片），摩擦力几乎为零。
因此改进顺序为BAC。
（2） 为了验证两个力是否作用在同一直线上，需要破坏共线条件。操作方法是：扭转小卡片，使两个拉力的方向不再共线。若卡片不能保持静止（发生转动），说明二力平衡需共线；反之则无需共线。
（3） 二力平衡的条件是两力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，与滑轮是否等高无关。只要拉力方向沿绳子方向，且卡片静止，即可探究平衡条件。因此装置能用于实验。
（4）A. 图甲中测重力的原理是：弹簧测力计静止时，物体所受重力与弹簧拉力平衡（大小相等）。
此过程直接应用了 二力平衡的条件，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．如下图所示，小川自主探究二力平衡的条件：
（1）小川不断改进，先后设计了四个实验方案，这逐渐减小了　 　对实验的影响。
（2）用图甲装置做实验时，左端放5N重物，右端放3N重物，木块向左匀速运动。若想让木块向右匀速运动，右边需要加　 　N重物。
（3）用图乙所示实验装置探究二力平衡时两个力是否必须在同一直线上时，小川将“旋转小车”错误理解为“翻转小车”，把小车车轮朝上放置，小车保持此状态静止，在此基础上他又将小车正确旋转了一定角度，小车仍然静止，则此时小车受到的力　 　平衡力(选填“是”或“不是”)
（4）图丁是最终确定的实验方案，该方案中，两滑轮　 　(选填“需要”或“不需要”)在同一水平高度。
【答案】（1）摩擦力
（2）4
（3）是
（4）不需要
【解析】【分析】（1）减小摩擦的常见方法包括：
1. 减小接触面的粗糙程度（如冰壶表面光滑）。
2. 用滚动代替滑动（如行李箱装轮子）。
3. 使接触面分离（如气垫船利用空气层减少摩擦）。
（2）物体做匀速直线运动，受力平衡，两侧拉力大小相等，摩擦力大小与相对运动方向相反。
（3）物体受平衡力或不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或做匀速直线运动。
（4）平衡力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上。
【解答】（1）小川设计的四个实验方案逐渐优化，主要是通过改变支撑方式（用滚动代替滑动、悬吊代替支撑）来减小摩擦力对实验结果的影响，使二力平衡的条件更易观察。
（2）左端放5N重物，右端放3N重物，木块向左匀速运动，由二力平衡可知，木块与桌面之间的摩擦力为2N，方向水平向右。若要让木块向右做匀速直线运动，摩擦力方向水平向左，大小仍为2N，可知左侧力大小为2N+5N=7N，则右侧的要加的物体的重力为7N-3N=4N。
（3）小车仍静止，说明仍受力平衡。
（4） 图丁方案中，卡片通过细线悬空，两滑轮仅用于改变拉力方向，无需严格在同一水平高度，几只不在同一水平高度，两边的拉力仍满足在同一直线且方向相反。
题型五 探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验
1．科学兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示。
（1）拉动木块前，应将弹簧测力计沿　 　方向放置，然后进行校零，以减小误差。
（2）实验中为了测量滑动摩擦力的大小，应用弹簧测力计沿水平方向　 　拉动木块；图乙中，木块受到的摩擦力大小为　 　N。
（3）比较甲、丙两次实验可以得出结论：在　 　相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
（4）同学们在实验中发现较难控制木块做匀速运动，导致弹簧测力计示数不稳定，讨论后改进了实验，如图丁所示，固定弹簧测力计，拉动长木板进行实验。向左拉动长木板，木块受到的摩擦力方向为水平向　 　，如果加速拉动长木板，弹簧测力计的示数　 　(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】（1）水平
（2）匀速；1.8
（3）压力
（4）左；不变
【解析】【分析】（1）本实验应拉动木块是沿水平方向匀速直线运动；
（2）沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动，根据二力平衡可知，木块所受拉力和摩擦力的大小相等，据此分析；
（3）在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）拉出木板的过程中，木块与弹簧测力计始终是相对静止，拉力和摩擦力是一对平衡力，据此得出木块所受的摩擦力方向；加速拉动长木板，弹簧测力计的示数不变。
【解答】(1)拉动木块是沿水平方向，故校零也是水平方向，以免弹簧测力计重力影响实验。
(2)只有沿水平方向用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，木块在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡可知，弹簧测力计所示的水平拉力大小(测力计示数)才等于木块所受摩擦力的大小；图乙中，木块受到的摩擦力大小为1.8N。
(3)甲、丙两图中，木块对接触面的压力相同，接触面粗糙程度不同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，可以得出结论：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
(4)固定弹簧测力计，拉动长木板进行实验，过程中不必匀速拉动长木板，因为此时木块与弹簧测力计始终是相对静止的，弹簧测力计对木块的拉力水平向右，拉力和摩擦力是一对平衡力，木块所受的摩擦力方向水平向左；加速拉动长木板，弹簧测力计的示数不变。
2．某兴趣小组为探究滑动摩擦力大小与压力的关系进行了如下实验。
在木块上放砝码，沿水平方向匀速拉动木块，测出此时木块受到的滑动摩擦力如图2。
（1）为直接读出滑动摩擦力大小，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块如图1，此时滑动摩擦力大小为　 　N；若加速拉动木块，则弹簧测力计示数　 　(填“大于”“等于”或“小于”)滑动摩擦力的大小。
（2）在实际操作中出现一系列问题，改用拉动硬纸板测量滑动摩擦力如图3，相比图1实验的优点有 (写出一点即可)：　 　。
（3）【实验分析】
有同学认为加了砝码增大压力的同时也增大了木块和砝码的总重力，影响滑动摩擦力大小的因素究竟是重力还是压力呢 为解决该问题，小组进一步进行探究。
拉动硬纸板，记录压力传感器和弹簧测力计的示数如图3。通过充气改变氢气球的体积，拉动硬纸板，记录三次弹簧测力计稳定后的示数F1、F2、F3。在接触面粗糙程度相同时，当F1、F2、F3大小　 　(填“相等”或“不相等”) 说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
【答案】（1）1.2N；大于
（2）不需要匀速拉动
（3）不相等
【解析】【分析】（1）当物体在水平方向上做匀速直线运动时，水平方向上的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小；弹簧测力计读数时，需先明确其分度值，再根据指针位置读取示数；当物体做加速运动时，拉力大于滑动摩擦力，因为此时物体处于非平衡状态，合力不为零，合力方向与运动方向一致。
（2）图 1 实验中，需要匀速拉动木块，操作难度较大，而图 3 中拉动硬纸板时，木块始终处于静止状态，受力平衡，滑动摩擦力的大小始终等于弹簧测力计的示数，因此不需要匀速拉动硬纸板，便于操作，同时弹簧测力计示数稳定，读数更准确。
（3）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。本实验中，通过氢气球改变木块对硬纸板的压力，而木块和砝码的总重力不变，若三次弹簧测力计的示数不相等，说明滑动摩擦力的大小随压力的变化而变化，即滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
【解答】（1）图 1 中弹簧测力计的分度值为 0.2N，指针指向 1.2N 的位置；木块沿水平方向匀速运动时，拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此滑动摩擦力大小为 1.2N；
若加速拉动木块，木块处于非平衡状态，合力方向与运动方向一致，此时弹簧测力计的示数大于滑动摩擦力的大小。
（2）图 3 实验中，木块始终保持静止状态，受力平衡，滑动摩擦力的大小始终等于弹簧测力计的示数，因此不需要匀速拉动硬纸板，操作更简便，且弹簧测力计示数稳定，便于准确读数。
（3）在接触面粗糙程度相同的情况下，改变氢气球的体积，会改变木块对硬纸板的压力大小，若三次弹簧测力计的示数不相等，说明滑动摩擦力的大小随压力的变化而变化，因此当 F1、F2、F3大小不相等时，说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
故答案为：（1）1.2；大于；
（2）不需要匀速拉动硬纸板（或弹簧测力计示数稳定，便于读数）；
（3）不相等。
3．欲探究影响滑动摩擦力的因素，小明设计了如图所示的实验。
（1）图1定滑轮的作用是　 　；
（2）在图1所示实验中，木块受到的摩擦力为　 　牛；
（3）为了探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，可放置毛巾改变接触面的粗糙程度，则应将毛巾放在何处？　 　
（4）该同学查阅资料获知滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关。他将同一木块放置在同一木板上，进行了如图2中的a、b、c所示的实验。拉动木块匀速运动所用的力为、和，推测、和的大小关系为　 　
【答案】（1）改变力的方向
（2）2.2
（3）铺在木块下方的木板表面
（4）
4．小华使用图甲装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
（1）为了测木块受到的滑动摩擦力大小应该拉着木块做　 　运动。
（2）小华利用图丙中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系，请指出她在实验中明显的不当之处：　 　。
（3）在某次实验中，小华拉动木块在木板上运动，木块运动的路程-时间图像如图丁所示。若用F1和F2分别表示0~t1和t1~t2时间内弹簧测力计的示数，则可判断F1和F2的大小关系： F1　 　F2(填“>”“=”或“<”)。
【答案】（1）匀速直线
（2）没有控制接触面的粗糙程度相同
（3）=
【解析】【分析】（1）根据二力平衡进行分析，平衡力大小相等，物体受平衡力作用时运动状态不发生改变。
（2）滑动摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，压力越大，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。结合控制变量法进行分析。
（3）根据图像分析物体的运动状态，结合滑动摩擦力与速度大小无关进行分析。
【解答】（1）木块做匀速直线运动时，受力平衡，拉力等于摩擦力，所以为了测出摩擦力的大小，应使木块做匀速直线运动。
（2）由图可知，①和②压力不同，接触面的粗糙程度也不同，没有控制变量，由控制变量法可知，应控制接触面的粗糙程度相同。
（3）由图可知，0~t1和t1~t2时间内物体均做匀速直线运动，可知受力平衡，摩擦力等于拉力。整个过程中压力大小和接触面的粗糙程度均不变，可知滑动摩擦力大小不变，则拉力大小不同，即。
5．同学们在学习摩擦力时根据书木上实验步骤做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
（1）图A实验中三只弹簧测力计示数分别为，则的大小关系为　 　；
（2）为了便于读数，将实验进行了改进如图B，木块相对地面静止时弹簧示数如图中B所示，则木块受到的摩擦力大小为　 　N；
（3）小科改变传送带速度，根据实验数据绘制的速度与时间（v-t）和拉力与时间（F-t）的关系图像，如图C、D所示，分析图像可知滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关，原因是　 　。
【答案】（1）
（2）4
（3）木块对传送带的压力和接触面的粗糙程度都不变
6． 地砖的防滑程度是房屋装修时选择地砖种类的重要依据之一。某科学小组用如图装置对影响地砖防滑程度的因素进行探究。
材料 干燥时的摩擦力/N 微湿时的摩擦力/N 全湿时的摩擦力/N
甲 3.61 3.93 4.03
乙 4.22 3.37 3.11
丙 4.02 4.57 4.42
【实验步骤】
①将三种不同材料的地砖甲、乙、丙放在水平桌面上，向鞋子中加入一定质量的石子；
②把鞋子分别放在三种干燥的地砖上，向左水平拉动地砖，测出鞋子受到的摩擦力大小，将数据记录在表中；
③给每种地砖按10g/m2的量加水并涂抹均匀，使地砖表面为“微湿”状态，重复测量：
④给每种地砖按100g/m2的量加水并涂抹均匀，使地砖表面为“全湿”状态，重复测量。
【实验分析】
（1）本实验研究的问题是　 　。
（2）实验中，地砖的防滑程度是通过　 　来判断的。
（3）实验中，用手拉动地砖时是否一定要匀速拉动 　 　
（4）厨房间通常由于用水多，地面容易潮湿， 不适合铺设的地砖材料是甲、乙、丙中的哪种，并说明理由。　 　
【答案】（1）地砖的防滑程度是否与材料种类和地面潮湿程度有关
（2）弹簧测力计的示数或摩擦力的大小
（3）不一定
（4）乙，地面越潮湿，由乙材料制成的地砖，防滑能力越差
【解析】【分析】（1）根据表格数据确定实验中的变量和题目描述确定要探究的问题；
（2）当压力相同时，弹簧测力计的示数越大，则说明鞋子受到的摩擦力越大，那么鞋子的防滑程度越好；
（3）滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关；
（4） 地面容易潮湿， 不适合铺设的地砖材料应该是潮湿程度越大，产生的摩擦力越小的材料，根据表格数据分析解答。
【解答】（1）根据题干描述可知，实验探究影响地砖防滑程度的因素。根据表格数据可知，变量为“干燥”、“ 微湿 ”和“ 全湿 ”，“甲、乙、丙”，那么本实验要探究的问题是：地砖的防滑程度是否与材料种类和地面潮湿程度有关
故填：地砖的防滑程度是否与材料种类和地面潮湿程度有关
（2）当压力相同时，弹簧测力计的示数越大，则说明鞋子受到的摩擦力越大，那么鞋子的防滑程度越好，那么实验中地砖的防滑程度是通过弹簧测力计的示数或摩擦力的大小来判断的。
故填：弹簧测力计的示数或摩擦力的大小。
（3）实验中，无论是否匀速拉动地砖，鞋子对地砖的压力和接触面的粗糙程度不变，因此鞋子受到的滑动摩擦力大小不变，即不一定要匀速拉动。故填：不一定。
（4） 厨房间通常由于用水多，地面容易潮湿，不适合铺设的地砖材料是乙，理由是乙地砖的摩擦力随地面湿润程度的增大而减小，防滑性能最差，容易导致滑倒。
故填：乙。
7．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，启动电动机使传送带转动，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
4 1.20 1 1.30 0.10
5 1.80 1 1.90 　
（1）比较1、4次实验的数据可知，滑动摩擦力大小与　 　无关。
（2）在实验过程中，传送带转动的方向为　 　。(选填“顺时针”或“逆时针”)
（3）第5次实验中，木块受到的滑动摩擦力大小是　 　N。
【答案】（1）木块重力
（2）逆时针
（3）0.10
【解析】【分析】（1）根据表中数据进行分析，唯一变量即为探究的影响因素，滑动摩擦力大小不变，说明该条件不会影响摩擦力的大小。
（2）测力计示数不变，说明木块处于静止状态，受力平衡，结合摩擦力与相对运动或相对运动趋势的方向相反进行分析。
（3）根据二力平衡进行分析--平衡力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上。
【解答】（1）由表中数据可知，实验1和4除木块的重力外其它因素都相同，此时摩擦力大小相同，可知滑动摩擦力大小与木块的重力无关。
（2）由表中数据可知，滑动摩擦力与木块重力之和等于测力计示数，可知滑动摩擦力方向与重力方向相同，均竖直向下，滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反，则木块相对于传送带向上运动，可知传送带沿逆时针方向转动。
（3）由（2）可知，滑动摩擦力与木块重力之和等于测力计示数，则第5次实验中摩擦力大小为f=F-G=1.90N-1.80N=0.10N。
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专题3 力的相关实验探究
题型1 探究重力的大小跟质量的关系
1．在“探究重力的大小与质量的关系”活动中，得到下表所示的数据：
质量m/ kg 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
重力G/N 0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 5.88 　
（1）本实验中用到的主要测量工具有天平和　 　。
（2）分析表中数据可知：物体的质量为0.7kg时，它受到的重力是　 　N。
（3）根据表中数据可以作出物体重力G与质量m的关系图像，图中能表示这种关系的是　 　。
（4）同一物体在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．在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，老师给 A、B 两小组分别提供了铁质和铝质钩码若干，利用弹簧测力计和天平测得多组重力与质量的实验数据。
（1）使用弹簧测力计前应先　 　。
（2）A小组利用铁质钩码在某次测量时弹簧测力计如图甲所示，该弹簧测力计的分度值是　 　N；多次实验后根据实验数据绘制了如图乙所示的 G-m图像，可以得出的结论是　 　。
（3）小科将 A、B两组所得的实验数据绘制在同一张坐标图上，则正确的是　 　(填“A”、“B”或“C”)。
3．在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，楚老师给不同小组提供了相同规格及标度相同的透明坐标纸，随机提供绿豆、红豆或黄豆一包（每组只有一种豆类），利用弹簧测力计和天平测得多组重力与质量的实验数据。
（1）根据测得的实验数据描绘成G-m的图像；发现图像是一条经过原点的直线，由此可知　 　；
（2）有小组提出可以将绿豆和黄豆两组数据的透明坐标纸进行重叠后，观察绘制的图像，图线可能是图乙中　 　；（已知绿豆>黄豆）
（3）楚老师将弹簧测力计的弹簧拆了下来，进行了“弹簧的伸长量跟受到拉力的关系”的实验。他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长为L0，再把弹簧竖直悬挂起来，然后用竖直向下的力F拉弹簧下端，测出弹簧的长度为L，把L-L0作为弹簧的伸长量x。这样操作，最后作出的F-x图像是　 　，并加以说明理由　 　。
A.B. C.D.
题型2 探究弹簧生长量与它受到的拉力之间的关系
1．在科技活动中，老师分组在课外进行了“弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力的关系”的实验探究，若某组的实验数据记录如表。
（1）当弹簧每增加0.5N的拉力，弹簧的伸长量就增加 　 　 cm，当弹簧受到的拉力为2N时，弹簧的长度为 　 　cm；
（2）由数据可知，在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成 　 　；
弹簧长度L/cm 2 3 4 5 　 7 7.5 8.0
弹簧受到的拉力 F/N 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
（3）小明和小轩这一组准备动手制成弹簧测力计，它们选了A、B两种规格不同的弹簧进行测试，绘出如图所示的图象，若他们要制作卌程较大的弹簧测力计，应选用弹簧 　 　，若要制作精确程度较高的弹簧测力计，应选用弹簧　 　(两空均选填“A”或“B”).
2．实验小组在探究弹簧伸长量（x）与弹簧受到拉力（F）关系的实验中，得到如图甲所示的F—x关系图像（图线记为a）。
分析图甲的数据，得到实验结论：常量（设为k）。
把这根弹簧截去一部分，剩余部分弹簧的k是否会发生变化？实验小组的同学对此产生了兴趣并提出了各自的猜想：
甲同学：因为是同一根弹簧，所以k不变。
乙同学：因为弹簧变短了，所以k变小。
丙同学：因为弹簧变短了，所以k变大。
为验证猜想，他们对剩余部分的弹簧进行如下探究：
①把弹簧悬挂在竖直的刻度尺旁，静止时弹簧长度如图乙所示；
②在弹簧下端挂上钩码，某次弹簧静止时如图丙所示，每个钩码的重力为0.5N，则弹簧下端受到钩码的拉力F＝　 　 N，此时弹簧的伸长量x＝ 　 　 cm；
③多次改变悬挂钩码的数量，实验数据记录如表；
弹簧受到的拉力F/N 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
弹簧的伸长量x/cm 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
④根据表中的数据，在图甲中描点，可以画出F—x图像，记为b。　 　
⑤比较图线a、b，可以判断　 　（选填“甲”“乙”或“丙”）同学的猜想是正确的。
3．如图所示为“探究弹性细绳的伸长量与外力的定量关系”，R1和R2是固定在细绳上的两个标识，现将左端A 固定，用弹簧测力计将右端 B 向右拉，R1、R2和 B这三点的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）图乙中弹簧测力计的示数为　 　N；细绳对弹簧测力计的拉力是由　 　(填“细绳” 或“弹簧测力计”)的形变产生的。
（2）由数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是　 　(填“均匀”或“不均匀”)伸长的，若将图丁中B 端再向右拉动1cm，此时弹簧测力计示数F=　 　N。
（3）A端不固定，手拉绳两端使绳处于伸长状态，当标识 位于5cm 处时，A 端向左、B 端向右，让绳两端沿绳所在直线方向同时匀速运动，要使R2仍位于5cm处，则A、B 两端移动的速度之比 =　 　.
4．学习了“力的测量”，为深入研究弹簧秤的原理，想探究弹簧的形变与受到的拉力的关系，他选用刻度尺和四个相同的钩码进行如下的实验：将四个钩码依次挂到弹簧下面，分别测出弹簧的长度，得到如表的数据。
所挂钩码的个数（个） 0 1 2 3 4
弹簧长度（） 8 10 12 14 16
弹簧伸长量（） 0 2 4 6 8
（1）由此可得出的结论是　 　。
（2）弹簧下的钩码不能不断增加，原因是　 　。
（3）如果现有和上面相同的两根弹簧、，组成如图甲、乙两种装置，则甲图中弹簧、的长度均为____，乙图中弹簧、的长度均为____。（弹簧的重力不计）。
A．11 11 B．14 11
C．11 14 D．14 14
5．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“2N”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为0.2N。
②使用弹簧测力计前应来回拉动几下它的挂钩。
【项目评价】
（1）实测时，挂上0.1N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。
（2）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：　 　。
6．小科利用弹簧自制弹簧测力计时，突发奇想：如果将两个一样的弹簧串在一起，会怎么样呢？于是，他展开了探究。
【实验一】将一根弹簧水平放置测出其自然长度为10cm，然后竖直悬挂让其自然下垂，在弹簧弹性限度内，在其下端竖直向下施加外力，得到与弹簧伸长量的图像一。
【实验二】将两根弹簧串在一起，重复上述实验，得到与弹簧伸长量的图像二。
实验一 图像一 实验二 图像二
（1）由实验一结果可知，一根弹簧的自重为　 　N。
（2）结合两个实验，我们发现弹簧的伸长量与受到的拉力成　 　。
（3）图像二的A、B、C三条曲线中，绘制正确的是：　 　。
7．研习小组的同学开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用其测量力的大小。
【项目实施】提供的材料如图甲所示。a、b、c三根弹簧和皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙、丙所示。制作的评价量规中部分评价指标如表所示
（1）选择材料时，应选择　 　（填“弹簧”或“皮筋”）更合适，其原理是　 　
（2）自制测力计“调零方式”的评价等级为良好。用该测力计测量水平拉力时，先将测力计　 　(填“水平”“竖直”或“任意”)放置，使弹簧处于自由状态，再将指针调整到“0”刻度位置，方可进行测量。
（3）小组同学选用图乙中b 弹簧制作测力计，确定“0”和“2N”刻度后，两者之间分为10等份，该测力计“精确度”的评价等级为　 　。
评价指标 优秀 良好 待改进
调零方式 多种方式可以调零 只能移动指针调零 不能调零
精确度 达到0.1 N 达到0.2 N 大于0.2 N
（4）用自制的测力计进行实测时，挂上0.1N 的物体，发现测力计的指针几乎不动。为使“精确度”的评价等级为优秀，小东认为可选取图乙中a 弹簧来取代b 弹簧来制作测力计，其理由是　 　。
题型3 探究阻力对物体运动的影响的实验
1．如图所示的是研究牛顿第一定律的实验。
（1）实验时要让同一辆小车从斜面的相同高度滑下，目的是使小车到达在三种不同表面上运动的　 　相等。
（2）在相同的实验条件下，小车在木板表面上滑行的距离最远，但最后还是会停下来，这是因为力是　 　（选填“改变”或“维持”）物体运动的原因。
（3）如图（a）所示，木块与小车一起做匀速直线运动，当小车的运动状态发生变化时，木块的状态如图（b）所示。根据牛顿第一定律可知，小车的运动状态可能是向　 　（选填“左”或“右”）加速。
2．牛顿在探究“阻力对物体运动的影响”实验后，揭开了物体运动的规律，从而得出了“牛顿第一定律”。实验小组的同学利用如图甲所示的装置进行探究。
（1）分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是通过改变　 　从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力；实验过程中，应将毛巾、棉布平整地铺在　 　(填“AB”“BC”或“AC”)段。
（2）由于受到阻力作用，小车在水平面上做减速运动，运动到D 点时速度为v1，若此时所受外力突然消失，小车到达E 点速度为v2，则两者的大小关系是v1　 　(填“>”“<”或“=”)v2。
（3）伽利略在400多年前的研究思想一直闪耀着理性的光辉，伽利略曾经观测到，钟摆来回摆动的高度是相同的，如图乙。他设想了这样一个实验：在左边一个固定的斜坡上滚下一个球，球又滚上右边不同坡度的斜坡，如果球没有受到摩擦阻力的作用，他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样，好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考，伽利略推断，如果右边的斜坡变平坦，球将会一直匀速滚动下去，如图丙。请回答：
①像科学家那样“进一步思考”：图丁是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置，他认为当斜坡倾角变小时，小球速度　 　(填“减小快”“减小慢”或“不变”)。于是他大胆推测：当斜坡变得光滑且平坦时，小球将做　 　运动。这种研究方法是在客观实验基础上进行　 　。
②伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态，“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来，球的这种属性称为　 　
3．“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）
（2）伽利略的实验结果能证明　 　（选填序号）；
A．物体运动需要力 B．力可以改变物体的运动状态 C．牛顿第一定律
（3）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来的方向。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？答： 　 　。
4．下图1为小明同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中小明先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度。然后用力推了一下木块，使其沿斜面向下运动。逐渐减小水平面的粗糙程度，观察木块运动的距离，从而得出力和运动的关系。
（1）小明在实验操作中有一处明显的错误是：　 　；
（2）更正错误后进行实验，从实验中观察到，随着摩擦力的逐渐减小，木块在水平面上运动的距离逐渐　 　（选填“增大”或“减小”）。
（3）在此实验基础上通过推理可知观点____（选填“A”或“B”）是正确的。
A．物体的运动不需要力来维持 B．力是维持物体运动的原因
（4）通过上面的探究后，小明再思考如下的问题，如图2所示，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将　 　（选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”）。
题型4 探究二力平衡条件有关的实验
1．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？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。在小明的方案中，只能根据相互作用力的关系直接测出弹簧测力计对物体的拉力大小，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；
（1）两位同学不断改进并先后设计了图乙所示A、B、C三个方案，他们改进的先后顺序为　 　（用字母表示），这样改进是为了减小摩擦力对实验的影响；
（2）图丙是最终确定的实验方案，当小卡片静止时，为了研究两个力是否作用在同一条直线上，小华的操作是：　 　。
（3）如图丁所示，当两侧滑轮不在同一高度上时，该装置　 　（选填“能”或“不能”）用于探究二力平衡的条件。
（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
2．同学们正在做“探究二力平衡的条件”的实验。
（1）小洪的实验装置如图甲所示，他采用轻质小车，并选用表面光滑的桌面，其目的是　 　 ；
（2）另一个同学小赵用图乙中所示的轻质硬纸片B替换轻质小车A进行实验。为了验证不在同一直线上的两个力是否平衡，则要进行的操作是 　 　(选填“改变两侧砝码的质量”、“用剪刀将卡片剪开”或“将卡片扭转一定角度后释放”)；
3．如图甲所示是小科探究二力平衡条件时的实验情境。
（1）小科将系于小卡片（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，并通过调整　 　来改变拉力大小；
（2）为了探究相互平衡的两个力是否作用在同一直线上，小科进行如下操作：　 　（填“旋转”“翻转”或“下拉”）小卡片，松手后小卡片不能平衡；
（3）在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小科的实验装置优于小华。其主要原因是________（填字母）。
A．可减小摩擦力对实验的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向保持平衡
D．小卡片容易扭转
4．利用如图所示器材，探究“二力平衡的条件”实验。
（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　 　(选填“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　 　。
5． 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 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。在小明的方案中，只能根据相互作用力的关系直接测出弹簧测力计对物体的 拉力大小，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；
（1）两位同学不断改进并先后设计了图乙所示A、B、C 三个方案，他们改进的先后顺序为　 　(用字母表示)，这样改进是为了减小摩擦力对实验的影响；
（2）图丙是最终确定的实验方案，当小卡片静止时，为了研究两个力是否作用在同一条直 线上，小华的操作是： 　 　
（3）如图丁所示，当两侧滑轮不在同一高度上时，该装置　 　 (选填“能”或“不能”) 用于探究二力平衡的条件。
（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
6．如下图所示，小川自主探究二力平衡的条件：
（1）小川不断改进，先后设计了四个实验方案，这逐渐减小了　 　对实验的影响。
（2）用图甲装置做实验时，左端放5N重物，右端放3N重物，木块向左匀速运动。若想让木块向右匀速运动，右边需要加　 　N重物。
（3）用图乙所示实验装置探究二力平衡时两个力是否必须在同一直线上时，小川将“旋转小车”错误理解为“翻转小车”，把小车车轮朝上放置，小车保持此状态静止，在此基础上他又将小车正确旋转了一定角度，小车仍然静止，则此时小车受到的力　 　平衡力(选填“是”或“不是”)
（4）图丁是最终确定的实验方案，该方案中，两滑轮　 　(选填“需要”或“不需要”)在同一水平高度。
题型五 探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验
1．科学兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示。
（1）拉动木块前，应将弹簧测力计沿　 　方向放置，然后进行校零，以减小误差。
（2）实验中为了测量滑动摩擦力的大小，应用弹簧测力计沿水平方向　 　拉动木块；图乙中，木块受到的摩擦力大小为　 　N。
（3）比较甲、丙两次实验可以得出结论：在　 　相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
（4）同学们在实验中发现较难控制木块做匀速运动，导致弹簧测力计示数不稳定，讨论后改进了实验，如图丁所示，固定弹簧测力计，拉动长木板进行实验。向左拉动长木板，木块受到的摩擦力方向为水平向　 　，如果加速拉动长木板，弹簧测力计的示数　 　(填“变大”“变小”或“不变”)。
2．某兴趣小组为探究滑动摩擦力大小与压力的关系进行了如下实验。
在木块上放砝码，沿水平方向匀速拉动木块，测出此时木块受到的滑动摩擦力如图2。
（1）为直接读出滑动摩擦力大小，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块如图1，此时滑动摩擦力大小为　 　N；若加速拉动木块，则弹簧测力计示数　 　(填“大于”“等于”或“小于”)滑动 摩擦力的大小。
（2）在实际操作中出现一系列问题，改用拉动硬纸板测量滑动摩擦力如图3，相比图1实验的优点有 (写出一点即可)：　 　。
（3）【实验分析】
有同学认为加了砝码增大压力的同时也增大了木块和砝码的总重力，影响滑动摩擦力大小的因素究竟是重力还是压力呢 为解决该问题，小组进一步进行探究。
拉动硬纸板，记录压力传感器和弹簧测力计的示数如图3。通过充气改变氢气球的体积，拉动硬纸 板，记录三次弹簧测力计稳定后的示数F1、F2、F3。在接触面粗糙程度相同时，当F1、F2、F3大小　 　(填“相等”或“不相等”) 说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
3．欲探究影响滑动摩擦力的因素，小明设计了如图所示的实验。
（1）图1定滑轮的作用是　 　；
（2）在图1所示实验中，木块受到的摩擦力为　 　牛；
（3）为了探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，可放置毛巾改变接触面的粗糙程度，则应将毛巾放在何处？　 　
（4）该同学查阅资料获知滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关。他将同一木块放置在同一木板上，进行了如图2中的a、b、c所示的实验。拉动木块匀速运动所用的力为、和，推测、和的大小关系为　 　
4．小华使用图甲装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
（1）为了测木块受到的滑动摩擦力大小应该拉着木块做　 　运动。
（2）小华利用图丙中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系，请指出她在实验中明显的不当之处：　 　。
（3）在某次实验中，小华拉动木块在木板上运动，木块运动的路程-时间图像如图丁所示。若用F1和F2分别表示0~t1和t1~t2时间内弹簧测力计的示数，则可判断F1和F2的大小关系： F1　 　F2(填“>”“=”或“<”)。
5．同学们在学习摩擦力时根据书木上实验步骤做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
（1）图A实验中三只弹簧测力计示数分别为，则的大小关系为　 　；
（2）为了便于读数，将实验进行了改进如图B，木块相对地面静止时弹簧示数如图中B所示，则木块受到的摩擦力大小为　 　N；
（3）小科改变传送带速度，根据实验数据绘制的速度与时间（v-t）和拉力与时间（F-t）的关系图像，如图C、D所示，分析图像可知滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关，原因是　 　。
6． 地砖的防滑程度是房屋装修时选择地砖种类的重要依据之一。某科学小组用如图装置对影响地砖防滑程度的因素进行探究。
材料 干燥时的摩擦力/N 微湿时的摩擦力/N 全湿时的摩擦力/N
甲 3.61 3.93 4.03
乙 4.22 3.37 3.11
丙 4.02 4.57 4.42
【实验步骤】
①将三种不同材料的地砖甲、乙、丙放在水平桌面上，向鞋子中加入一定质量的石子；
②把鞋子分别放在三种干燥的地砖上，向左水平拉动地砖，测出鞋子受到的摩擦力大小，将数据记录在表中；
③给每种地砖按10g/m2的量加水并涂抹均匀，使地砖表面为“微湿”状态，重复测量：
④给每种地砖按100g/m2的量加水并涂抹均匀，使地砖表面为“全湿”状态，重复测量。
【实验分析】
（1）本实验研究的问题是　 　。
（2）实验中，地砖的防滑程度是通过　 　来判断的。
（3）实验中，用手拉动地砖时是否一定要匀速拉动 　 　
（4）厨房间通常由于用水多，地面容易潮湿， 不适合铺设的地砖材料是甲、乙、丙中的哪种，并说明理由。　 　
7．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，启动电动机使传送带转动，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
4 1.20 1 1.30 0.10
5 1.80 1 1.90 　
（1）比较1、4次实验的数据可知，滑动摩擦力大小与　 　无关。
（2）在实验过程中，传送带转动的方向为　 　。(选填“顺时针”或“逆时针”)
（3）第5次实验中，木块受到的滑动摩擦力大小是　 　N。
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