初中物理力學實驗題及答案解析

第13頁一．實驗探究題（共8小題）1．為制作彈簧測力計，某物理實驗小組對彈簧的伸長與拉力的關系作了探究．下表是他們利用甲、乙兩根不同的彈簧做實驗時所記錄的數據．表一：甲彈簧受到的拉力/N0123456甲彈簧的長度/cm6.09.012.015.018.021.024.0表二：乙彈簧受到的拉力/N0123456乙彈簧的長度/cm6.07.59.010.512.013.515.0（1）分析表一和表二數據可知：①在一定條件下，彈簧伸長的長度與它所受的拉力成；②在拉力相同的情況下，甲彈簧伸長的長度比乙彈簧（選填“大”或“小”）．（2）如圖所示的A、B兩彈簧測力計分別使用了甲、乙兩彈簧，它們的外殼相同，刻度線分布情況相同．則量程較大的是（選填“A”或“B”下同）測力計，精度較高的是測力計．（3）經實驗探究發(fā)現：在拉力相同的情況下，彈簧伸長的長度與彈簧的材料、粗細、原長（彈簧不受外力時的長度）等均有關系，請設計一個簡單實驗，證實彈簧伸長的長度與彈簧原長有關．2．如圖是探究“摩擦力對物體運動的影響”的實驗裝置示意圖．（1）把小車放在同一斜面的同一高度由靜止開始下滑的目的是．（2）怎樣反映“摩擦力”對“物體運動的影響”？方法是：比較．（3）怎樣得到“小車不受力作用時的運動狀態(tài)”呢？必須要用推理的方法，即：如果小車運動時不受摩擦力的作用，那么小車將．（4）若要利用該實驗裝置探究動能的影響因素，除需要一個木塊外，還需增加的器材是．3．如圖所示，薄壁輕質圓柱形容器甲內盛有水，水深為容器高度的，金屬圓柱體乙與甲內水面等高．甲、乙均置于水平地面上．（1）若甲內水深0.2米，求水對容器甲底部的壓強．（2）若乙的質量5千克，底面積10﹣2米2，求乙對地面的壓強．（3）將乙浸沒在甲容器內的水中后，水不溢出，甲對地面的壓強恰為原壓強的2.5倍，求乙密度的最小值．4．在探究“影響壓力作用效果的因素”時提出了如下猜想．猜想一：壓力作用效果與壓力大小有關；猜想二：壓力作用效果與受力面積大小有關．（1）在探究“猜想一”的實驗中，將小桌放在海綿上，再在桌面上放一個砝碼，如圖所示．通過觀察，顯示壓力的作用效果，這個實驗控制的變量是，由此得出的實驗結論是．（2）請你設計出探究“猜想二”的數據記錄表格．5．某同學用彈簧測力計、燒杯、水、吸盤、滑輪、細線來測量木塊（不吸水）的密度．（1）在彈性限度內，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越．（2）如圖（甲）所示，木塊所受的重力為N．（3）如圖乙所示，將滑輪的軸固定在吸盤的掛鉤上，擠出吸盤內部的空氣，吸盤在的作用下被緊緊壓在燒杯底部．在燒杯中倒入適量的水，將木塊放入水中后，用彈簧測力計將木塊全部拉入水中，如圖（丙）所示，此時彈簧測力計示數為0.4N，不計摩擦和繩重，木塊受到的浮力為N，木塊的密度為kg/m3．（4）將丙圖燒杯中的水換成另一種液體，重復上述實驗，此時彈簧測力計示數為0.2N，該液體的密度為kg/m3．6．某同學在探究“動能大小與哪些因素有關”的試驗中，設計了圖甲所示的實驗方案，并進行了如下的實驗：步驟1：l：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v1，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s1；步驟2：讓鋼球從斜面B點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v2，撞擊木塊并使木塊移動，記下木塊移動的距離s2步驟3：改變鋼球的質量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊使木塊移動，記下木塊移動的距離s3．（1）比較v1、v2，可知vl＞v2，原因：鋼球的重力勢能越大，轉化為鋼球的能越大．（2）比較步驟和步驟3可以探究動能大小和物體質量的關系．（3）鋼球從斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運動，兩者在水平木塊上滑行一段距離后停下，如圖甲所示，設木塊克服摩擦力所做的功為W，小球與木塊碰撞前的動能為Ek，則EkW（選填“＞”“＜”“=”）．（4）實驗結束后，該同學拿走木塊，先后將同一小球從同一斜面的不同高度處靜止釋放，記錄小球在相同表面上滑行到靜止的距離，如圖乙所示，根據此現象，小剛得出了動能與速度有關的結論．你認為該同學實驗方案是否合理．（選填“合理”或“不合理”）（5）若利用圖乙器材還準備探究“阻力對物體運動的影響”．為完成探究任務，該同學需要從下面提供器材中選擇的器材有（填序號）．提供器材：①砝碼、②毛巾和棉布、③彈簧測力計．7．“探究杠桿的平衡條件”的實驗中：（1）在沒有掛鉤碼時杠桿的平衡位置如圖（甲）所示．為使杠桿在位置平衡，應將杠桿左端螺母向邊旋一些（選填“左”或“右”）．（2）調好后，第一組按圖（乙）進行實驗，第二組按圖（丙）進行實驗．你認為第組實驗更好，理由是．（3）改組測得一組數據如表所示：動力（F1/N）動力臂（L1/cm）阻力（F2/N）阻力臂（L2/cm）3443小明分析實驗數據后認為杠桿平衡的條件是：動力+動力臂=阻力+阻力臂請你對小明的分析做出評價：．（4）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖丁所示裝置進行探究，發(fā)現在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符．其原因是：．8．小強在驗證杠桿平衡條件的實驗中：（1）實驗前沒有掛鉤碼和彈簧測力計時，發(fā)現杠桿左端高右端低，要使其在水平位置平衡，應將杠桿左端的平衡螺母向調節(jié)，這一調節(jié)過程的目的是為了使杠桿的對杠桿平衡不產生影響，這時杠桿重力的力臂為．（2）在圖中，杠桿水平平衡后，小強調節(jié)左邊鉤碼的個數和位置，使杠桿水平平衡時，測出F1=1.2N，F2=1.5N；OA=30cm，OB=20cm．他將所得數據直接代入杠桿平衡條件的公式中，發(fā)現F1×OA和F2×OB并不相等，從而認為杠桿的平衡條件不一定是F1l1=F2l2．小強的失誤是．（3）在圖中，若B處的鉤碼不變，小強將彈簧測力計由A處移到C（OC=10cm）處，施加一個豎直方向的力，使杠桿在水平位置平衡，則這個力的方向應，大小為N．（4）在圖中，若B處的鉤碼不變，小強不用彈簧測力計，在A處掛N的鉤碼，杠桿在水平位置仍然平衡．

參考答案與試題解析一．實驗探究題（共8小題）1．【分析】（1）①分析表一和表二數據，彈簧受到的拉力為0時，彈簧的長度是原長，用彈簧的長度減去彈簧的原長即為彈簧伸長的長度，計算出彈簧伸長的長度分析它與所受拉力的關系；②分別求出在拉力相同的情況下甲彈簧伸長的長度和乙彈簧伸長的長度，再比較它們的大小關系；（2）比較量程實質是比較在彈簧的伸長相同時彈簧所受拉力的關系，因此可根據甲乙彈簧在拉力相同時甲彈簧伸長的長度大于乙彈簧伸長的長度，得出在彈簧的伸長相同時，甲彈簧所受拉力小于乙彈簧所受拉力，從而得出結論；同樣比較測力計的精度實質是在彈簧的拉力相同時比較彈簧伸長的長度，彈簧伸長的長度大的測力計，示數間的間距較大，刻刻度時可以刻得更小，精度更高；（3）由題意可知：在拉力相同的情況下，彈簧伸長的長度與彈簧的材料、粗細、原長（彈簧不受外力時的長度）等均有關系，并且由題中表一和表二數據可知，彈簧伸長的長度還與彈簧所受的拉力有關，因此要證實彈簧伸長的長度與彈簧原長有關時采用控制變量法，需要控制彈簧的材料、粗細、所受拉力相同，只改變彈簧的原長．【解答】解：（1）①根據表格數據可以得出，不論是甲彈簧還是乙彈簧，彈簧受到的拉力越大，彈簧伸長的長度越長，彈簧伸長的長度與彈簧受到的拉力之比是定值，即在一定條件下，彈簧伸長的長度與它所受的拉力成正比；②計算出甲乙彈簧在拉力相同時伸長的長度，發(fā)現甲彈簧伸長的長度總大于乙彈簧伸長的長度；（2）根據甲乙彈簧在拉力相同時甲彈簧伸長的長度大于乙彈簧伸長的長度，可得出在彈簧的伸長相同時，甲彈簧所受拉力小于乙彈簧所受拉力，由題意知，A、B兩彈簧測力計分別使用了甲、乙兩彈簧，它們的外殼相同，刻度線分布情況相同即兩彈簧的伸長相同，則甲彈簧所受拉力小于乙彈簧所受拉力即甲彈簧測力計的量程小于乙，即量程較大的是B測力計；同樣根據甲乙彈簧在拉力相同時甲彈簧伸長的長度大于乙彈簧伸長的長度，在拉力相同時用甲彈簧做成的測力計，示數間的間距較大，刻刻度時可以刻得更小，因此用甲彈簧做成的測力計精度更高，即精度較高的是A測力計；（3）要證實彈簧伸長的長度與彈簧原長的關系，設計實驗時要采用控制變量法，需要控制彈簧的材料、粗細、所受拉力相同，只改變彈簧的原長，要控制彈簧的材料、粗細相同可以取同一根彈簧來做實驗，再將彈簧截成長度不同的兩段，就可以改變彈簧的原長，并分別用大小相同的力拉兩根彈簧，就可以控制彈簧所受的拉力相同，最后比較彈簧伸長長度的關系；故本題答案為：（1）①正比；②大；（2）B；A；（3）將一根彈簧截成長度不同的兩段，分別用大小相同的力拉兩根彈簧，比較彈簧伸長的長度．【點評】本題即考查學生分析實驗數據的能力又考查學生應用獲取的信息解決問題的能力，還考查學生利用控制變量法設計實驗的能力．2．【分析】（1）在實驗中，我們是把小車放在斜面上，讓小車從斜面上向下運動，從而讓小車獲得一定的速度．小車在斜面上的高度不同，則向下運動的速度就會不同；（2）小車在水平面上是靠慣性滑行的，所以受到三個力，分別是重力、支持力和摩擦力；由于不同的表面的粗糙程度是不同的，即不同表面對小車所受的摩擦力不同而導致其滑行的距離不同，故我們據小車滑行距離的遠近或小車速度減慢的快慢來比較“摩擦力”對“物體運動的影響”．（3）根據實驗可知，表面越粗糙，滑行距離越近；表面越光滑，滑行距離越遠，所以如果表面絕對光滑時，小車將不受摩擦力，即將永遠運動下去，即做勻速直線運動．（4）動能大小跟質量和速度有關．在探究動能大小跟質量關系時，控制速度大小不變．【解答】解：（1）用控制變量法，讓小車從同一斜面、同一高度由靜止開始滑下，這樣小車在進入平面時的運動速度相同；（2）由于不同的表面的粗糙程度是不同的，即不同表面對小車所受的摩擦力不同而導致其滑行的距離不同，故我們根據小車滑行距離的遠近或小車速度減慢的快慢來比較“摩擦力”對“物體運動的影響”．（3）根據實驗可知，表面越粗糙，滑行距離越近；表面越光滑，滑行距離越遠，所以如果表面絕對光滑時，小車將不受摩擦力，即將永遠運動下去，即做勻速直線運動．（4）影響動能大小的因素有兩個：質量和速度；若要利用該實驗裝置探究動能的影響因素，應增加不同質量的鋼球進行比較（或增加砝碼以改變小車的質量）．故答案為：（1）使小車到達水平面時的速度相同；（2）小車在不同表面上運動的距離；（3）做勻速直線運動；（4）兩個質量不同的小球．【點評】本題考查阻力對物體運動的影響實驗，實驗采用了控制變量法、轉換法和推理法，同時體會如何從實驗中得出結論，以及合理的外推得出物理規(guī)律的思想．3．【分析】（1）根據p=ρgh可求得水對容器乙底部的壓強；（2）金屬圓柱體乙對地面的壓力等于圓柱體的重力，知道受力面積，利用壓強公式p=求乙對地面的壓強；（3）已知甲對地面的壓強恰為原壓強的2.5倍，根據甲對地面的壓力等于圓柱體的重力和水的重力可求得G乙與G水的關系，根據水深為容器高度的，乙浸沒在甲容器內的水中后，水不溢出，可知，乙排開水的體積與原來水的體積關系；然后利用密度公式求得乙密度的最小值．【解答】解：（1）水對容器甲底的壓強：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa．（2）圓柱體乙置于水平地面上，圓柱體對地面的壓力F=G乙=m乙g=5kg×9.8N/kg=49N，圓柱體乙對地面的壓強：p乙===4900Pa；（3）甲對地面原壓強p甲==，由“將乙浸沒在甲容器內的水中后，水不溢出，甲對地面的壓強恰為原壓強的2.5倍”可得，=2.5p甲，此時甲對地面的壓力F′=G水+G乙，受力面積S甲不變，則G水+G乙=2.5G水，G乙=1.5G水，m乙g=1.5m水g=1.5ρ水V水g，m乙=1.5ρ水V水，由“水深為容器高度的，將乙浸沒在甲容器內的水中后，水不溢出”可知，乙排開水的高度為原來水的深度的，則乙排開水的體積V乙最大=V水，ρ乙最小===3ρ水=3×1.0×103kg/m3，答：（1）水對容器甲底部的壓強為1960Pa．（2）乙對地面的壓強為4900Pa．（3）乙密度的最小值為3×1.0×103kg/m3．【點評】本題考查了學生對密度公式、液體壓強公式、壓強定義式的掌握和運用，難點在第三問，求出乙排開水的體積V乙最大=V水是關鍵；利用好等量關系是突破點．4．【分析】結合實驗內容可分析壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小的關系，在研究其中一個量對壓力作用效果的影響時，要注意控制另外的量不變．這就是控制變量法．實驗中通過海綿的凹陷程度來反映壓力的作用效果，這是轉換法的應用．【解答】解：（1）在探究“猜想一”的實驗中，將小桌放在海綿上，再在桌面上放一個砝碼，通過觀察海綿的凹陷程度，顯示壓力的作用效果；這個實驗控制的變量是受力面積，由此得出的實驗結論是在受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯．（2）探究“猜想二”時，要控制壓力一定，改變受力面積的大小，據此可設計數據記錄表格如下：實驗次數壓力情況受力面積情況海綿凹陷情況1小桌和砝碼正放2小桌和砝碼倒放故答案為：（1）海綿的凹陷程度；受力面積；在受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；（2）見上表．【點評】解答本題要掌握壓力作用效果的影響因素，學會利用控制變量法和轉換法來探究壓力作用效果的影響因素．5．【分析】（1）在彈性限度內，彈簧的伸長與受的拉力成正比，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長；（2）明確彈簧測力計的分度值，再根據指針指示來讀數；（3）如圖乙將滑輪的軸固定在吸盤的掛鉤上，擠出吸盤內部的空氣，吸盤內的氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下，吸盤被壓在燒杯底部；圖丙中使用的是定滑輪，不能省力，所以彈簧測力計的示數即為對木塊的拉力，根據二力平衡知識可知F浮=G+F拉求出浮力；根據F浮=ρ水gV排求出木塊的體積；根據公式G=mg=ρVg求出木塊的密度；（4）根據F浮=G+F拉求出木塊在液體中受的浮力；根據F浮=ρ液gV排求出液體的密度．【解答】解：（1）在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長；（2）圖甲中彈簧測力計的分度值為0.2N，木塊在空氣中的重力即彈簧測力計的示數為0.6N；（3）將滑輪的軸固定在吸盤的掛鉤上，擠出吸盤內部的空氣，吸盤內的氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下，吸盤被壓在燒杯底部；圖丙中彈簧測力計的拉力F拉=0.4N，木塊受到的浮力：F浮=G+F拉=0.6N+0.4N=1.0N，由F浮=ρ水gV排得，木塊的體積：V=V排===10﹣4m3，根據公式G=mg=ρVg得，木塊的密度：ρ木===0.6×103kg/m3．（4）木塊在待測液體中受到的浮力：F浮=G+F拉′=0.6N+0.2N=0.8N，根據F浮=ρ液gV排得，液體的密度：ρ液===0.8×103kg/m3．故答案為：（1）長；（2）0.6；（3）大氣壓；1.0；0.6×103；（4）0.8×103．【點評】此題主要考查的是學生對彈簧測力計的使用、浮力、重力、密度計算公式的理解和掌握，知識點太多，難度不大．6．【分析】此題中研究了物體動能與質量、速度兩個物理量間的關系，通過控制變量法進行探究是本實驗的突出特點，因此，明確變量與不變量，通過分析現象可得出相應的結論．探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關的實驗器材．【解答】解：（1）A點高于B點，同一鋼球在A點處具有的重力勢能大于在B點處的重力勢能；鋼球從斜面上向下滾動時，重力勢能轉化為動能，所以鋼球從A點釋放時，滾動到水平面時的動能較大，速度也較大，即vl＞v2；（2）步驟1和步驟3控制鋼球在斜面上的初始位置相同，滾動到水平面上的速度相同，改變鋼球的質量，則是在速度相同的情況下，探究動能與質量的關系；（3）小球到達水平面時具有動能，推動木塊運動時，一部分動能轉移給木塊使木塊運動，一部分克服摩擦，轉化成內能，故則Eo＞W；（4）相同的表面對小球的阻力是相同的，通過觀察小球滑行到靜止的距離大小可以判斷出小球的動能大小，即球滑行到靜止的距離越大，小球的動能越大；可以得出動能與速度的關系，該實驗方案正確；（5）探究“阻力對物體運動的影響”需要選擇與接觸面粗糙程度有關的毛巾和棉布．故答案為：（1）動；（2）1；（3）＞；（4）合理；（5）②．【點評】本題考查影響物體動能大小的實驗．通過實驗考查了學生對控制變量法的運用，通過實驗過程在不同實驗中的聯系，考查了學生對基本知識的掌握．7．【分析】（1）杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用點的距離就是力臂；在調節(jié)杠桿平衡時，應將平衡螺母向較高的一端調節(jié)；（2）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；（3）為得到普遍性的規(guī)律，應多測幾組數據進行分析．（4）支點位于動力和阻力的左側，彈簧測力計不但提了鉤碼，而且還提了杠桿，杠桿的重力對杠桿轉動產生了影響．【解答】解：（1）為了便于測量力臂，應使杠桿在水平位置平衡，由圖知，右端偏高，為使杠桿在水平位置平衡，需要將平衡螺母向右調節(jié)．（2）力臂等于支點到力的作用線的距離，當杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標尺刻度上直接讀出來，因此乙實驗設計的好，此時彈簧測力計的拉力與杠桿垂直，便于測量力臂．（3）小明同學僅根據一組實驗數據就得出結論，實驗結論具有偶然性，不具有普遍性，實驗結論不科學；分析數據時不同單位的物理量不能采用加減法．（4）杠桿的重心不在支點上，杠桿自身的重力對杠桿轉動產生了影響，導致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計算出來的數值偏大．故答案為：（1）右；（2）第二組，便于測量力臂；（3）只做一次實驗，實驗結論具有偶然性，分析數據