初中物理力学实验题及答案解析

第13页一．实验探究题（共8小题）1．为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究．下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据．表一：甲弹簧受到的拉力/N0123456甲弹簧的长度/cm6.09.012.015.018.021.024.0表二：乙弹簧受到的拉力/N0123456乙弹簧的长度/cm6.07.59.010.512.013.515.0（1）分析表一和表二数据可知：①在一定条件下，弹簧伸长的长度与它所受的拉力成；②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧（选填“大”或“小”）．（2）如图所示的A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同．则量程较大的是（选填“A”或“B”下同）测力计，精度较高的是测力计．（3）经实验探究发现：在拉力相同的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长（弹簧不受外力时的长度）等均有关系，请设计一个简单实验，证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关．2．如图是探究“摩擦力对物体运动的影响”的实验装置示意图．（1）把小车放在同一斜面的同一高度由静止开始下滑的目的是．（2）怎样反映“摩擦力”对“物体运动的影响”？方法是：比较．（3）怎样得到“小车不受力作用时的运动状态”呢？必须要用推理的方法，即：如果小车运动时不受摩擦力的作用，那么小车将．（4）若要利用该实验装置探究动能的影响因素，除需要一个木块外，还需增加的器材是．3．如图所示，薄壁轻质圆柱形容器甲内盛有水，水深为容器高度的，金属圆柱体乙与甲内水面等高．甲、乙均置于水平地面上．（1）若甲内水深0.2米，求水对容器甲底部的压强．（2）若乙的质量5千克，底面积10﹣2米2，求乙对地面的压强．（3）将乙浸没在甲容器内的水中后，水不溢出，甲对地面的压强恰为原压强的2.5倍，求乙密度的最小值．4．在探究“影响压力作用效果的因素”时提出了如下猜想．猜想一：压力作用效果与压力大小有关；猜想二：压力作用效果与受力面积大小有关．（1）在探究“猜想一”的实验中，将小桌放在海绵上，再在桌面上放一个砝码，如图所示．通过观察，显示压力的作用效果，这个实验控制的变量是，由此得出的实验结论是．（2）请你设计出探究“猜想二”的数据记录表格．5．某同学用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块（不吸水）的密度．（1）在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越．（2）如图（甲）所示，木块所受的重力为N．（3）如图乙所示，将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在的作用下被紧紧压在烧杯底部．在烧杯中倒入适量的水，将木块放入水中后，用弹簧测力计将木块全部拉入水中，如图（丙）所示，此时弹簧测力计示数为0.4N，不计摩擦和绳重，木块受到的浮力为N，木块的密度为kg/m3．（4）将丙图烧杯中的水换成另一种液体，重复上述实验，此时弹簧测力计示数为0.2N，该液体的密度为kg/m3．6．某同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的试验中，设计了图甲所示的实验方案，并进行了如下的实验：步骤1：l：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v1，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s1；步骤2：让钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v2，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s2步骤3：改变钢球的质量让钢球从A点由静止开始下滑，撞击木块使木块移动，记下木块移动的距离s3．（1）比较v1、v2，可知vl＞v2，原因：钢球的重力势能越大，转化为钢球的能越大．（2）比较步骤和步骤3可以探究动能大小和物体质量的关系．（3）钢球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，两者在水平木块上滑行一段距离后停下，如图甲所示，设木块克服摩擦力所做的功为W，小球与木块碰撞前的动能为Ek，则EkW（选填“＞”“＜”“=”）．（4）实验结束后，该同学拿走木块，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，记录小球在相同表面上滑行到静止的距离，如图乙所示，根据此现象，小刚得出了动能与速度有关的结论．你认为该同学实验方案是否合理．（选填“合理”或“不合理”）（5）若利用图乙器材还准备探究“阻力对物体运动的影响”．为完成探究任务，该同学需要从下面提供器材中选择的器材有（填序号）．提供器材：①砝码、②毛巾和棉布、③弹簧测力计．7．“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示．为使杠杆在位置平衡，应将杠杆左端螺母向边旋一些（选填“左”或“右”）．（2）调好后，第一组按图（乙）进行实验，第二组按图（丙）进行实验．你认为第组实验更好，理由是．（3）改组测得一组数据如表所示：动力（F1/N）动力臂（L1/cm）阻力（F2/N）阻力臂（L2/cm）3443小明分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力+动力臂=阻力+阻力臂请你对小明的分析做出评价：．（4）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图丁所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是：．8．小强在验证杠杆平衡条件的实验中：（1）实验前没有挂钩码和弹簧测力计时，发现杠杆左端高右端低，要使其在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向调节，这一调节过程的目的是为了使杠杆的对杠杆平衡不产生影响，这时杠杆重力的力臂为．（2）在图中，杠杆水平平衡后，小强调节左边钩码的个数和位置，使杠杆水平平衡时，测出F1=1.2N，F2=1.5N；OA=30cm，OB=20cm．他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中，发现F1×OA和F2×OB并不相等，从而认为杠杆的平衡条件不一定是F1l1=F2l2．小强的失误是．（3）在图中，若B处的钩码不变，小强将弹簧测力计由A处移到C（OC=10cm）处，施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置平衡，则这个力的方向应，大小为N．（4）在图中，若B处的钩码不变，小强不用弹簧测力计，在A处挂N的钩码，杠杆在水平位置仍然平衡．

参考答案与试题解析一．实验探究题（共8小题）1．【分析】（1）①分析表一和表二数据，弹簧受到的拉力为0时，弹簧的长度是原长，用弹簧的长度减去弹簧的原长即为弹簧伸长的长度，计算出弹簧伸长的长度分析它与所受拉力的关系；②分别求出在拉力相同的情况下甲弹簧伸长的长度和乙弹簧伸长的长度，再比较它们的大小关系；（2）比较量程实质是比较在弹簧的伸长相同时弹簧所受拉力的关系，因此可根据甲乙弹簧在拉力相同时甲弹簧伸长的长度大于乙弹簧伸长的长度，得出在弹簧的伸长相同时，甲弹簧所受拉力小于乙弹簧所受拉力，从而得出结论；同样比较测力计的精度实质是在弹簧的拉力相同时比较弹簧伸长的长度，弹簧伸长的长度大的测力计，示数间的间距较大，刻刻度时可以刻得更小，精度更高；（3）由题意可知：在拉力相同的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长（弹簧不受外力时的长度）等均有关系，并且由题中表一和表二数据可知，弹簧伸长的长度还与弹簧所受的拉力有关，因此要证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关时采用控制变量法，需要控制弹簧的材料、粗细、所受拉力相同，只改变弹簧的原长．【解答】解：（1）①根据表格数据可以得出，不论是甲弹簧还是乙弹簧，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度越长，弹簧伸长的长度与弹簧受到的拉力之比是定值，即在一定条件下，弹簧伸长的长度与它所受的拉力成正比；②计算出甲乙弹簧在拉力相同时伸长的长度，发现甲弹簧伸长的长度总大于乙弹簧伸长的长度；（2）根据甲乙弹簧在拉力相同时甲弹簧伸长的长度大于乙弹簧伸长的长度，可得出在弹簧的伸长相同时，甲弹簧所受拉力小于乙弹簧所受拉力，由题意知，A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同即两弹簧的伸长相同，则甲弹簧所受拉力小于乙弹簧所受拉力即甲弹簧测力计的量程小于乙，即量程较大的是B测力计；同样根据甲乙弹簧在拉力相同时甲弹簧伸长的长度大于乙弹簧伸长的长度，在拉力相同时用甲弹簧做成的测力计，示数间的间距较大，刻刻度时可以刻得更小，因此用甲弹簧做成的测力计精度更高，即精度较高的是A测力计；（3）要证实弹簧伸长的长度与弹簧原长的关系，设计实验时要采用控制变量法，需要控制弹簧的材料、粗细、所受拉力相同，只改变弹簧的原长，要控制弹簧的材料、粗细相同可以取同一根弹簧来做实验，再将弹簧截成长度不同的两段，就可以改变弹簧的原长，并分别用大小相同的力拉两根弹簧，就可以控制弹簧所受的拉力相同，最后比较弹簧伸长长度的关系；故本题答案为：（1）①正比；②大；（2）B；A；（3）将一根弹簧截成长度不同的两段，分别用大小相同的力拉两根弹簧，比较弹簧伸长的长度．【点评】本题即考查学生分析实验数据的能力又考查学生应用获取的信息解决问题的能力，还考查学生利用控制变量法设计实验的能力．2．【分析】（1）在实验中，我们是把小车放在斜面上，让小车从斜面上向下运动，从而让小车获得一定的速度．小车在斜面上的高度不同，则向下运动的速度就会不同；（2）小车在水平面上是靠惯性滑行的，所以受到三个力，分别是重力、支持力和摩擦力；由于不同的表面的粗糙程度是不同的，即不同表面对小车所受的摩擦力不同而导致其滑行的距离不同，故我们据小车滑行距离的远近或小车速度减慢的快慢来比较“摩擦力”对“物体运动的影响”．（3）根据实验可知，表面越粗糙，滑行距离越近；表面越光滑，滑行距离越远，所以如果表面绝对光滑时，小车将不受摩擦力，即将永远运动下去，即做匀速直线运动．（4）动能大小跟质量和速度有关．在探究动能大小跟质量关系时，控制速度大小不变．【解答】解：（1）用控制变量法，让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在进入平面时的运动速度相同；（2）由于不同的表面的粗糙程度是不同的，即不同表面对小车所受的摩擦力不同而导致其滑行的距离不同，故我们根据小车滑行距离的远近或小车速度减慢的快慢来比较“摩擦力”对“物体运动的影响”．（3）根据实验可知，表面越粗糙，滑行距离越近；表面越光滑，滑行距离越远，所以如果表面绝对光滑时，小车将不受摩擦力，即将永远运动下去，即做匀速直线运动．（4）影响动能大小的因素有两个：质量和速度；若要利用该实验装置探究动能的影响因素，应增加不同质量的钢球进行比较（或增加砝码以改变小车的质量）．故答案为：（1）使小车到达水平面时的速度相同；（2）小车在不同表面上运动的距离；（3）做匀速直线运动；（4）两个质量不同的小球．【点评】本题考查阻力对物体运动的影响实验，实验采用了控制变量法、转换法和推理法，同时体会如何从实验中得出结论，以及合理的外推得出物理规律的思想．3．【分析】（1）根据p=ρgh可求得水对容器乙底部的压强；（2）金属圆柱体乙对地面的压力等于圆柱体的重力，知道受力面积，利用压强公式p=求乙对地面的压强；（3）已知甲对地面的压强恰为原压强的2.5倍，根据甲对地面的压力等于圆柱体的重力和水的重力可求得G乙与G水的关系，根据水深为容器高度的，乙浸没在甲容器内的水中后，水不溢出，可知，乙排开水的体积与原来水的体积关系；然后利用密度公式求得乙密度的最小值．【解答】解：（1）水对容器甲底的压强：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa．（2）圆柱体乙置于水平地面上，圆柱体对地面的压力F=G乙=m乙g=5kg×9.8N/kg=49N，圆柱体乙对地面的压强：p乙===4900Pa；（3）甲对地面原压强p甲==，由“将乙浸没在甲容器内的水中后，水不溢出，甲对地面的压强恰为原压强的2.5倍”可得，=2.5p甲，此时甲对地面的压力F′=G水+G乙，受力面积S甲不变，则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“水深为容器高度的，将乙浸没在甲容器内的水中后，水不溢出”可知，乙排开水的高度为原来水的深度的，则乙排开水的体积V乙最大=V水，ρ乙最小===3ρ水=3×1.0×103kg/m3，答：（1）水对容器甲底部的压强为1960Pa．（2）乙对地面的压强为4900Pa．（3）乙密度的最小值为3×1.0×103kg/m3．【点评】本题考查了学生对密度公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用，难点在第三问，求出乙排开水的体积V乙最大=V水是关键；利用好等量关系是突破点．4．【分析】结合实验内容可分析压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小的关系，在研究其中一个量对压力作用效果的影响时，要注意控制另外的量不变．这就是控制变量法．实验中通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果，这是转换法的应用．【解答】解：（1）在探究“猜想一”的实验中，将小桌放在海绵上，再在桌面上放一个砝码，通过观察海绵的凹陷程度，显示压力的作用效果；这个实验控制的变量是受力面积，由此得出的实验结论是在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显．（2）探究“猜想二”时，要控制压力一定，改变受力面积的大小，据此可设计数据记录表格如下：实验次数压力情况受力面积情况海绵凹陷情况1小桌和砝码正放2小桌和砝码倒放故答案为：（1）海绵的凹陷程度；受力面积；在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；（2）见上表．【点评】解答本题要掌握压力作用效果的影响因素，学会利用控制变量法和转换法来探究压力作用效果的影响因素．5．【分析】（1）在弹性限度内，弹簧的伸长与受的拉力成正比，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长；（2）明确弹簧测力计的分度值，再根据指针指示来读数；（3）如图乙将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，吸盘被压在烧杯底部；图丙中使用的是定滑轮，不能省力，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，根据二力平衡知识可知F浮=G+F拉求出浮力；根据F浮=ρ水gV排求出木块的体积；根据公式G=mg=ρVg求出木块的密度；（4）根据F浮=G+F拉求出木块在液体中受的浮力；根据F浮=ρ液gV排求出液体的密度．【解答】解：（1）在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长；（2）图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N，木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为0.6N；（3）将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上，挤出吸盘内部的空气，吸盘内的气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下，吸盘被压在烧杯底部；图丙中弹簧测力计的拉力F拉=0.4N，木块受到的浮力：F浮=G+F拉=0.6N+0.4N=1.0N，由F浮=ρ水gV排得，木块的体积：V=V排===10﹣4m3，根据公式G=mg=ρVg得，木块的密度：ρ木===0.6×103kg/m3．（4）木块在待测液体中受到的浮力：F浮=G+F拉′=0.6N+0.2N=0.8N，根据F浮=ρ液gV排得，液体的密度：ρ液===0.8×103kg/m3．故答案为：（1）长；（2）0.6；（3）大气压；1.0；0.6×103；（4）0.8×103．【点评】此题主要考查的是学生对弹簧测力计的使用、浮力、重力、密度计算公式的理解和掌握，知识点太多，难度不大．6．【分析】此题中研究了物体动能与质量、速度两个物理量间的关系，通过控制变量法进行探究是本实验的突出特点，因此，明确变量与不变量，通过分析现象可得出相应的结论．探究“阻力对物体运动的影响”需要选择与接触面粗糙程度有关的实验器材．【解答】解：（1）A点高于B点，同一钢球在A点处具有的重力势能大于在B点处的重力势能；钢球从斜面上向下滚动时，重力势能转化为动能，所以钢球从A点释放时，滚动到水平面时的动能较大，速度也较大，即vl＞v2；（2）步骤1和步骤3控制钢球在斜面上的初始位置相同，滚动到水平面上的速度相同，改变钢球的质量，则是在速度相同的情况下，探究动能与质量的关系；（3）小球到达水平面时具有动能，推动木块运动时，一部分动能转移给木块使木块运动，一部分克服摩擦，转化成内能，故则Eo＞W；（4）相同的表面对小球的阻力是相同的，通过观察小球滑行到静止的距离大小可以判断出小球的动能大小，即球滑行到静止的距离越大，小球的动能越大；可以得出动能与速度的关系，该实验方案正确；（5）探究“阻力对物体运动的影响”需要选择与接触面粗糙程度有关的毛巾和棉布．故答案为：（1）动；（2）1；（3）＞；（4）合理；（5）②．【点评】本题考查影响物体动能大小的实验．通过实验考查了学生对控制变量法的运用，通过实验过程在不同实验中的联系，考查了学生对基本知识的掌握．7．【分析】（1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂；在调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向较高的一端调节；（2）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；（3）为得到普遍性的规律，应多测几组数据进行分析．（4）支点位于动力和阻力的左侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响．【解答】解：（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节．（2）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此乙实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂．（3）小明同学仅根据一组实验数据就得出结论，实验结论具有偶然性，不具有普遍性，实验结论不科学；分析数据时不同单位的物理量不能采用加减法．（4）杠杆的重心不在支点上，杠杆自身的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大．故答案为：（1）右；（2）第二组，便于测量力臂；（3）只做一次实验，实验结论具有偶然性，分析数据