挑战15实验探究题（力学综合32题）

2023年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（解析版）挑战15实验探究题（力学综合32题）TOC\o"13"\h\u【题型1探究影响摩擦力大小的因素】 1【题型2探究阻力对物体运动的影响】 18【题型3探究杠杆的平衡条件】 25【题型4探究影响物体动能大小的因素】 31【题型5实验测量滑轮组的机械效率】 36【题型1探究影响摩擦力大小的因素】 1．（2023•西宁）小宁和同学们在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，水平桌面上的器材有弹簧测力计、长方体木块、砝码、长木板和毛巾，实验过程如图所示。（1）实验中，用弹簧测力计水平拉动长方体木块，沿长木板做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小相等。（2）第一次测量过程中弹簧测力计的示数如图甲所示，F1＝1.2N。（3）比较甲、乙两次实验可研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。（4）比较乙、丙两次实验所得的结论，可以解释鞋底做得凹凸不平的原因。（5）从本实验的器材中，选取长方体木块和砝码，再添加海绵还可以做“探究影响压力作用效果的因素”的实验。【答案】（1）二力平衡；相等；（2）1.2；（3）压力大小；（4）乙、丙；（5）砝码；海绵。【解答】解：（1）实验中，木块沿水平方向做匀速直线运动，木块处于平衡状态，由二力平衡知识可知，弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力的大小；（2）由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N；（3）甲、乙实验中，接触面的粗糙程度相同，压力不同，故两次实验可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系；（4）由乙、丙两次实验可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计的示数越大，滑动摩擦力就越大，所以鞋底做得凹凸不平；（5）选取本次实验中的长方体木块和砝码，再添加海绵可以做“探究影响压力作用效果的因素”的实验。故答案为：（1）二力平衡；相等；（2）1.2；（3）压力大小；（4）乙、丙；（5）砝码；海绵。2．（2023•攀枝花）小文同学在做“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，上表面比下表面更为粗糙，放在由电机驱动的水平传送带上，通过水平细绳，绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。（1）请画出电机顺时针匀速转动后木块在水平方向上的受力示意图，并标注力的符号。（2）若某次实验中，弹簧测力计的示数如图乙所示，则木块所受摩擦力的大小为1.2N。（3）先后用上、下表面贴放在传送带上，在木块上放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图象如图丙所示。由图象可知，滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关，还与接触面粗糙程度有关；当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应为①（选填图象编号）。（4）本实验采用传送带的好处是木块处于静止状态，便于读数（或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关）（答出一条即可）。【答案】（1）见解答图；（2）1.2；（3）接触面粗糙程度；①；（4）木块处于静止状态，便于读数（或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关）。【解答】解：（1）由题知，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，水平方向木块的受力有：细绳对它水平向左的拉力，传送带对它水平向右的摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相等；故木块在水平方向上所受力的示意图如下图所示：；（2）若某次实验中，弹簧测力计的示数如图乙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数为1.2N；（3）由图象可知，图线为两个过原点的斜线，说明滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关，还与接触面粗糙程度有关；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；（4）利用传送带根据二力平衡可知，木块处于静止状态，便于读数，或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关。故答案为：（1）见解答图；（2）1.2；（3）接触面粗糙程度；①；（4）木块处于静止状态，便于读数（或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关）。3．（2023•青岛）冰壶运动被称为“冰上围棋”，比赛充满了智慧。冰壶比赛时，运动员有时要不断地擦冰，这是为了改变冰壶受到的滑动摩擦力。为此，小兰和小海一起对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。（1）小兰和小海分别采用如图甲、乙所示方式，使木块沿水平长木板做匀速直线运动。木块受到的滑动摩擦力大小Ff1与弹簧测力计示数相等的是图甲的方式，依据的是二力平衡知识。（2）按图甲的做法，在木块上加放砝码，改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2，发现Ff2＞Ff1。这说明接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。换用材料相同但表面更粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3，发现Ff3＞Ff2。这说明接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（3）冰壶运动员在比赛过程中不断地擦冰，这是通过改变接触面的粗糙程度来减少摩擦的，目的是使冰壶在冰面上运动的距离更远一些。【答案】（1）甲；二力平衡；（2）大；粗糙；（3）减少；远。【解答】解：（1）实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，故使用图甲的方式，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡原理，摩擦力大小等于拉力大小；（2）按图甲的做法，在木块上加放砝码，改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2，发现Ff2＞Ff1，说明压力越大，滑动摩擦力就越大；换用材料相同但表面更粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3，发现Ff3＞Ff2，说明接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大；（3）冰壶运动中，刷冰可以改变冰壶受到的摩擦力，是通过减小接触面的粗糙程度来减小滑动摩擦力的；冰壶在水平面上受到的阻力越小，运动的距离就越远；故答案为：（1）甲；二力平衡；（2）大；粗糙；（3）减少；远。4．（2023•福建）如图是探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验情景。（1）将木块平放在水平木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动。（2）由图甲可知：此时木块受到的滑动摩擦力大小为1.2N。（3）由图乙和图丙可知：在其他条件相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大。（4）本实验产生误差的原因是：很难控制木块做匀速直线运动。（写一条即可）【答案】（1）匀速直线；（2）1.2；（3）大；（4）很难控制木块做匀速直线运动。【解答】解：（1）只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大小；（2）甲图中弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数是1.2N；因为木块处于匀速直线运动状态，则木块在水平方向上受到了摩擦力和拉力是一对平衡力，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到摩擦力的大小相等，即木块受到的滑动摩擦力大小为1.2N；（3）由图乙和图丙两次实验接触面的粗糙程度是一定的，压力是不同的，弹簧测力计的示数不同即摩擦力是不同的，这就说明摩擦力的大小和压力大小有关，即：接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大；（4）本实验产生误差的原因是：用手拉弹簧测力计很难控制木块做匀速直线运动，运动过程中弹簧测力计的指针不稳定不方便读数。故答案为：（1）匀速直线；（2）1.2；（3）大；（4）很难控制木块做匀速直线运动。5．（2023•自贡）某兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时，用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。（1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，根据二力平衡知识，弹簧测力计对木块的拉力大小等于滑动摩擦力的大小（选填“大于”、“等于”或“小于”）；（2）通过对比甲、乙两次实验可知：在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）通过对比甲、丙两次实验可知：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）兴趣小组的同学利用甲图实验装置继续探究滑动摩擦力与速度的关系，改变拉动木块的速度，进行实验，记录的实验数据如下表：实验次数1234运动速度（m/s）0.30.40.50.6测力计的示数（N）1.21.21.21.2分析实验数据可知：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关（选填“有关”或“无关”）；（5）小组交流讨论时发现：在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如图丁所示的实验装置，该装置的优点是不需要长木板B做匀速直线运动（选填“需要”或“不需要”）。【答案】（1）等于；（2）压力；（3）甲、丙；（4）无关；（5）不需要。【解答】解：（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平桌面上做匀速直线运动，木块处于平衡状态，在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用，根据二力平衡知识，拉力的大小等于滑动滑动摩擦力的大小。（2）由甲、乙两次实验可知，两次实验中接触面的粗糙程度相同，图乙中木块对木板的压力比图甲中木块对木板的压力大，图乙中弹簧测力计的示数比图甲中弹簧测力计的示数大，即图乙中木块受到的摩擦力比图甲中木块受到的摩擦力大，因此由甲、乙两次实验可知，在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）由甲、丙两次实验可知，两次实验中压力大小相同，图丙中毛巾的粗糙程度比图甲中的木板的粗糙程度大，图丙中弹簧测力计的示数比图甲中弹簧测力计的示数大，即图乙中木块受到的摩擦力比图甲中木块受到的摩擦力大，因此通过对比甲、丙两次实验可知：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）从表格中的数据可以看出，四次实验中木块运动的速度越来越大，而拉力的大小却始终不变，即摩擦力大小不变，因此滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关；（5）丁图所示的实验装置，木块A相对于地面静止，木块受到的滑动摩擦力与木块对木板的压力、接触面的粗糙程度有关，与木板运动的速度无关，因此无论怎样拉动木板，木块受到的滑动摩擦力大小不变，木块受到的滑动滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力为一对平衡力，弹簧测力计的示数不变；则该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。故答案为：（1）等于；（2）压力；（3）甲、丙；（4）无关；（5）不需要。6．（2023•德阳）小明同学的学习小组做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。他们设计了如图所示的装置，进行了下面的操作步骤：（1）沿水平方向匀速直线拉动木块可测出滑动摩擦力大小。（2）在木块上添加砝码，重复（1），发现弹簧测力计示数变大，说明滑动摩擦力的大小与木块对接触面的压力大小有关；在长木板上分别铺上毛巾和棉布，进行对照实验，这是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。【答案】（1）匀速直线；（2）压力；粗糙程度。【解答】解：（1）沿水平方向匀速直线拉动木块时，根据二力平衡条件可知，木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计对它的拉力大小；（2）在木块上添加砝码，重复（1），发现弹簧测力计示数变大，接触面的粗糙程度不变，压力越大，弹簧测力计的示数越大，说明滑动摩擦力的大小与木块对接触面的压力大小有关；在长木板上分别铺上毛巾和棉布，进行对照实验，在压力一定时，改变接触面的粗糙程度，这是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。故答案为：（1）匀速直线；（2）压力；粗糙程度。7．（2023•雅安）小雨在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验时，结合生活中的现象，猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：猜想一：接触面所受的压力大小猜想二：接触面的粗糙程度……（1）如图1甲所示，将一个木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动，根据二力平衡可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。（2）如图1乙所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作。比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数，可探究滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小的关系。（3）如图1丙所示，将木块放在毛巾上，重复上面的操作。比较甲、丙两图可得出：压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（4）小雨猜想滑动摩擦力大小还与速度大小有关。她设计了如图2甲所示的实验装置，传送带速度可以自由调节，物块始终相对地面静止，拉力传感器可以显示拉力大小。改变传送带速度，根据实验数据分别绘制出传送带的速度与时间（v﹣t）和拉力与时间（F﹣t）的关系图象。分析图2乙、丙两图可知，滑动摩擦力的大小与物体相对传送带运动速度的大小无关（选填“有关”或“无关”），理由是：当速度发生变化时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力的大小不变。【答案】（1）匀速直线；二力平衡（2）接触面所受的压力大小（；3）接触面越粗糙；（4）无关；当速度发生变化时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力的大小不变。【解答】解：（1）根据二力平衡的知识，若物体做匀速直线运动，此时物体受到的摩擦力和弹簧测力计对它的拉力在水平方向是一对平衡力，两者大小相等、方向相反，在一条直线上，读出弹簧测力计的示数，就等于摩擦力；（2）比较甲乙两幅图可知，在接触面的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大，可探究滑动摩擦力与接触面所受压力大小的关系；（3）比较甲、丙两图可知，接触面所受压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，可探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系；（4）根据图像可知，在速度不同时，木块所受的拉力不变的，木块处于静止状态，此时拉力等于滑动摩擦力，所以摩擦力的大小是相同的，即滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关，当速度发生变化时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力的大小不变。故答案为：（1）匀速直线；二力平衡（2）接触面所受的压力大小（；3）接触面越粗糙；（4）无关；当速度发生变化时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力的大小不变。8．（2023•陕西）如图，是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。（1）本次实验前，应在水平方向上对弹簧测力计进行调零。（2）如图﹣1，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，木块受到的拉力大小等于（选填“大于”“小于”或“等于”）木块受到的滑动摩擦力大小。（3）如图﹣1，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关（选填“有关”或“无关”）。（4）如图﹣2，在木块上加放钩码，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动。改变钩码的数量，多次实验后得出结论：其他条件一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。【答案】（1）水平；（2）等于；（3）无关；（4）大。【解答】解：（1）用弹簧测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，木块在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡的条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小，故本次实验前，应在水平方向上对弹簧测力计进行调零；（2）如图﹣1，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，木块受到的拉力大小等于木块受到的滑动摩擦力大小；（3）如图﹣1，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关；（4）如图﹣2，在木块上加放钩码，物体对支持面的压力变大，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动。改变钩码的数量，多次实验后得出结论：其他条件一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。故答案为：（1）水平；（2）等于；（3）无关；（4）大。9．（2023•丹东）在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小潘同学选择了三块粗糙程度不同的长木板、一个木块、质量相等的砝码若干、一个弹簧测力计，进行实验。（1）如图所示，将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知，木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。（2）小潘经过多次实验获得下表中的实验数据。实验次数实验条件弹簧测力计示数F/N1木块长木板0.82木块上放1个砝码长木板1.03木块上放2个砝码长木板1.24木块上放1个砝码粗糙长木板1.35木块上放1个砝码更粗糙长木板1.7①分析表中1、2、3三次实验数据，可以得出在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大；②分析表中2、4、5三次实验数据，可以得出在压力相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（3）实验过程中，当弹簧测力计的示数为0.5N时，木块未被拉动，此时木块受到的摩擦力等于0.5N。（选填“大于”“小于”或“等于”）（4）体操运动员上器械前，会在手上涂防滑粉，这是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。【答案】（1）匀速直线；二力平衡；（2）①1、2、3；大；②压力；（3）等于；（4）接触面的粗糙程度。【解答】解：（1）将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做匀速直线运动，根据二力平衡原理可知，木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数；（2）①要研究摩擦力大小与接触面所受的压力的关系，必须控制其他变量相同，应选择1、2、3，通过实验数据可知，其他因素相同时，压力越大，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大，可得出结论：当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；②要研究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系，必须控制其他变量相同：表格中2、4、5，的木块放置情况、压力相同，木板表面情况不同，通过比较弹簧测力计示数大小关系，可得出结论：当压力相同时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大（3）用弹簧测力计沿水平方向拉木块，当弹簧测力计示数是0.5N时，木块静止处于平衡状态，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，所以此时木块受到的摩擦力等于0.5N；（4）体操运动员上器械前，在手上涂防滑粉，这是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故答案为：（1）匀速直线；二力平衡；（2）①1、2、3；大；②压力；（3）等于；（4）接触面的粗糙程度。10．（2023•辽宁）小丹选取了两个弹簧测力计、细线、棉布、木板、重为10N和15N的两个木块（表面粗糙程度相同）等器材，探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。（1）小丹水平匀速直线拉动木块，利用二力平衡条件可知木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。她分别做了如图甲、乙、丙所示三次实验。①分析甲、乙两次实验，可以得出接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大的结论；②分析甲、丙两次实验，可以得出压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大的结论；③小丹从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹，可用②（填“①”或“②”）的结论进行解释。（2）她想继续探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关，利用图甲实验做对比分析，又设计了如图丁所示的实验，使弹簧测力计A始终保持竖直状态，并调整高度，使其示数为5N，拉动木板，当木块相对于地面静止时，弹簧测力计B的示数为1N，分析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小无关。【答案】（1）二力平衡；①越大；②越粗糙；③②；（2）5；无关。【解答】解：沿水平方向匀速拉动木块，木块在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡知识，弹簧测力计对木块的拉力大小等于滑动摩擦力的大小；（1）①通过对比甲、乙两次实验可知：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；②通过对比甲、丙两次实验可知：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；③从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹，可用②的结论进行解释（2）探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关，需要控制压力和接触面的粗糙程度相同，所以弹簧测力计的示数是5N时，木块对木板的压力都是10N，拉动木板，当木块相对于地面静止时，弹簧测力计B的示数为1N，分析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小无关。故答案为：（1）二力平衡；①越大；②越粗糙；③②；（2）5；无关。11．（2023•辽宁）小智发现妈妈购买的防滑地垫的A面比B面更粗糙，为了比较A、B两个面的防滑性，小智利用商家赠送的小块地垫样品和弹簧测力计进行了下列探究：（1）如图甲、乙，分别将B、A面与同一水平地面接触，用弹簧测力计水平匀速直线拉动小块地垫，根据二力平衡原理可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。（2）小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，比较不出A、B两个面的防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过比较甲、丙两次实验，发现当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。（3）为了完成探究，保持其他条件不变，在丙图实验的基础上小智只将A、B两个面对调，测出滑动摩擦力的大小为2.2N，通过与丙图实验测得的滑动摩擦力相比，选择地垫A（填“A”或“B”）面铺在地面上，能更有效地防止地垫在地面上滑动。【答案】（1）匀速直线；二力平衡；（2）压力；大；（3）A、B两个面对调；A。【解答】解：（1）实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面上做匀速直线运动，根据二力平衡原理，可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小；（2）比较甲、丙两次实验，得出结论：接触面粗糙程度相同时，丙中压力大，测力计示数也大，即压力越大，滑动摩擦力越大；（3）探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，要控制压力大小相同，故将A、B两个面对调，可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，地垫A面铺在地上时，弹簧测力计的示数大，能更有效地防止地垫在地面上滑动；故答案为：（1）匀速直线；二力平衡；（2）压力；大；（3）A、B两个面对调；A。12．（2023•青海）某兴趣小组在“探究影响滑动摩擦力大小因素”时的改进实验装置如图所示。（1）该实验装置的优点在于：不需要匀速拉动木板也能测量滑动摩擦力的大小，原因是木块B相对桌面始终处于静止状态，弹簧测力计的示数等于物体B受到的摩擦力的大小，该实验的原理是二力平衡（选填“二力平衡”或“受力不平衡”）；（2）实验数据如表所示：实验接触面压力情况弹簧测力计示数/N1木板面木块3.32木板面木块+砝码4.53毛巾面木块5.1①对比实验1和2：在接触面粗糙程度相同时，压力越大（选填“越大”或“越小”），滑动摩擦力越大；②对比实验1、3：在接触面所受的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大（选填“越大”或“越小”）；③本实验除了转换法，还使用的物理实验方法是控制变量法；（3）同学们还想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关，于是将木块B沿竖直方向切去一半，这种做法不合理。请说明理由：没有控制压力大小相同。【答案】（1）摩擦；二力平衡；（2）①越大；②1、3；越大；③控制变量法；（3）没有控制压力大小相同。【解答】解：（1）当拉动长木板运动的过程中，木块B保持静止状态，根据二力平衡的条件知：此时弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小；（2）①实验1和2接触面粗糙程度相同，增加砝码使得压力增大，压力越大，弹簧测力计示数越大，滑动摩擦力越大，所以实验1和2探究滑动摩擦力大小跟压力大小的关系，在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；②实验1、3压力相同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，所以实验1、3探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度的关系，在接触面所受的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；③本实验用了转换法和控制变量法；（3）想探究滑动摩擦力与接触面积的关系，要控制压力大小和接触面粗糙程度相同，他将木块B竖直方向切去一部分，压力大小也发生了改变，没有控制压力大小相同，故他的探究过程不正确。故答案为：（1）摩擦；二力平衡；（2）①越大；②1、3；越大；③控制变量法；（3）没有控制压力大小相同。13．（2023•吉林）在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动。（1）甲图中，弹簧测力计示数为2.6N，根据二力平衡原理可得，此时木块受到的滑动摩擦力与木块受到的拉力大小相等。（2）比较甲、乙两图可得：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。（3）通过比较乙、丙两图可探究：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。【答案】（1）2.6；二力平衡；（2）压力；（3）乙、丙。【解答】解：（1）甲图中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.6N；用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体时，物体所受的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡的知识，滑动摩擦力大小等于拉力大小；（2）甲、乙两次实验中，接触面的粗糙程度相同，图乙中物块对水平面的压力大，弹簧测力计的示数大，由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）乙、丙两次实验中，压力相同，接触面粗糙程度不同，根据控制变量法，通过比较乙、丙两图可探究：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。故答案为：（1）2.6；二力平衡；（2）压力；（3）乙、丙。14．（2023•长沙）小明家的旧沙发垫容易滑落，为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的新沙发垫，小明把背面朝上的新、旧沙发垫固定在水平面上，用如图所示的方法测量同一本书在沙发垫上滑行时受到的摩擦力。（1）小明应使书在沙发垫上做匀速直线运动，对比两次弹簧测力计的示数可知：压力相同时，增大接触面的粗糙程度可以增大滑动摩擦力；（2）在图甲的书本上叠放一本书，重做图甲所示的实验，可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。【答案】（1）匀速直线；接触面的粗糙程度；（2）压力大小。【解答】解：（1）用弹簧测力计拉动书本做匀速直线运动时，书本所受的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡的知识，滑动摩擦力大小等于拉力大小，可以通过弹簧测力计的示数反映滑动摩擦力的大小；甲、乙两次实验中，图乙中背面有防滑颗粒的新沙发垫表面粗糙，弹簧测力计的示数大，由此可知：压力相同时，增大接触面的粗糙程度可以增大滑动摩擦力；（2）在图甲的书本上叠放一本书，重做图甲所示的实验，这样保持接触面的粗糙程度不变，只改变了压力大小，根据控制变量法，可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。故答案为：（1）匀速直线；接触面的粗糙程度；（2）压力大小。15．（2023•天津）同学们在观看冰壶比赛时，发现了如下两个现象：现象一：运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成。现象二：运动员蹬冰时要用力。他们认为上述现象与摩擦力的知识有关，于是提出了“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的问题，并进行了如下探究。【猜想与假设】根据同学们的发现，猜想滑动摩擦力的大小可能与接触面粗糙程度和压力大小有关。【设计并进行实验】用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，测出木块受到的滑动摩擦力。进行了三次实验，如图所示。【分析与论证】（1）甲图中，木块受到的滑动摩擦力为0.6N。（2）对比乙、丙两图，可得结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（3）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请列举在冰壶运动中增大摩擦的措施，并利用实验结论进行解释。（至少写出一例）蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，增大接触面粗糙程度可增大摩擦。【答案】【猜想与假设】接触面粗糙程度；压力大小；【分析与论证】（1）0.6；（2）压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。【解答】解：【猜想与假设】运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成，鞋底材料不同，猜想滑动摩擦力的大小可能与的接触面粗糙程度有关，运动员蹬冰时要用力，可能滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关；【分析与论证】（1）甲图中，测力计分度值为0.2N，木块受到的滑动摩擦力为0.6N；（2）对比乙、丙两图，压力相同，丙中接触面粗糙，丙中测力计示数大，故可得结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成，在压力一定时，增大接触面粗糙程度可增大摩擦。故答案为：【猜想与假设】接触面粗糙程度；压力大小；【分析与论证】（1）0.6；（2）压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（3）蹬冰脚鞋底用橡胶制成；在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。16．（2023•济南）小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想：摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢？为了探究这一问题，他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器，设计了图乙所示的实验装置。（1）为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小，小刚把长条形地板砖放在水平桌面上，用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做匀速直线运动。根据二力平衡条件可知，此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。（2）小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度，通过实验得到表中的数据。喷雾次数024681012摩擦力f/N3.23.64.03.02.82.62.6请描点，并用平滑曲线画出摩擦力f与喷雾次数的关系图象。（3）小刚分析数据得出结论：摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大先增大后减小再不变。（4）小强了解了小刚的实验结论后说：“我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边总放一块湿海绵了。”小刚说：“你上次数作业本的页数时，还往手上沾唾液呢！”在这两个实例中，都是通过改变接触面的潮湿程度来增大摩擦力的。（5）驾车行驶在高速公路上，雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员谨慎驾驶。雨天路滑，小心慢行。【答案】（1）匀速直线；二力平衡条件；（2）见解答图；（3）先增大后减小再不变；（4）增大摩擦力；（5）雨天路滑，小心慢行。【解答】解：（1）鞋子在水平面上进行匀速直线运动，鞋子在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等；（2）用描点法画出摩擦力f与喷雾次数的关系图象，如下图所示：（3）结合图象，分析数据得出结论：摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大而先增大后减小再不变；（4）小强和小刚的两个实例中，都是通过改变接触面的潮湿程度来增大摩擦力的；（5）警示语：雨天路滑，小心慢行。故答案为：（1）匀速直线；二力平衡条件；（2）见解答图；（3）先增大后减小再不变；（4）增大摩擦力；（5）雨天路滑，小心慢行。【题型2探究阻力对物体运动的影响】 17．（2023•聊城）利用如图所示的装置，探究“阻力对物体运动的影响”。（1）让小车从同一高度由静止滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的速度相同。（2）实验通过观察A（选填字母）来反映阻力对物体运动的影响。A.小车滑行的距离B.接触面的粗糙程度（3）由实验可以知道，小车在木板（选填“棉布”或“木板”）表面上运动时，速度减小得慢。（4）下列对此实验的分析或推理正确的是B。A.实验中运动的小车会停下来，说明运动要靠力来维持B.如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来（5）实验完成后，同学们在一起讨论运动和力的关系，其中观点正确的是D。A.物体受力，运动状态一定改变B.物体不受力，一定会保持静止C.物体运动，一定受到力的作用D.物体运动状态改变，一定受力【答案】（1）速度；（2）A；（3）木板；（4）B；（5）D。【解答】解：（1）根据控制变量法，让小车从同一高度滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的速度相同；（2）实验中通过观察小车滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响，故A正确；（3）表面越光滑，小车速度减小的越慢，故小车在木板上运动时，速度减小的慢；（4）根据牛顿第一定律的内容，即物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态，故如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来正确，故B正确；（5）A、物体受力平衡时，可以保持静止状态，故A错误；B、根据牛顿第一定律，物体不受力，会保持静止或匀速直线运动，不一定静止，故B错误；C、根据牛顿第一定律，物体不受力的作用，也可以做匀速直线运动，故C错误；D、物体受力不平衡时，运动状态改变，故D正确。故答案为：（1）速度；（2）A；（3）木板；（4）B；（5）D。18．（2023•日照）小明“五一”假期到游乐场体验了一项惊险刺激的游戏项目“过山车”，满载游客的“过山车”从轨道的最高端飞驰而下，到达大回环的顶端，再疾驰而下。体验了“过山车”的惊险刺激后，小明做了以下的实验探究。（1）小明设计了如图甲所示的装置，右侧斜面上可以铺设不同材质的面料，右侧的斜面倾角可以调节。①保持右侧斜面倾角不变，在斜面铺上毛巾，让小球从左端等高线A处自由下滑，小球不能（选填“能”或“不能”）到达右侧等高线处；②更换较光滑的棉布面，重复刚才的操作，发现滑到右侧斜面最高点比第一次距离等高线近（选填“远”或“近”）。③继续更换成更光滑的面料，重复上述操作……。通过以上实验现象，小明进一步推理得出：当右侧斜面没有摩擦阻力时，小球将到达右侧等高线处。（2）小明在上述第①次实验中，取下毛巾，其他条件不变，只减小了右侧斜面的倾角。他发现倾角越小，小球在右侧斜面上运行的距离越大。进一步推理得出：当倾角为0°时，如图乙。如果小球在水平面运动时受到的阻力为0，则小球将做匀速直线运动。英国科学家牛顿在此类研究成果上，概括总结出一条重要的物理规律“牛顿第一定律”。（3）通过以上实验，小明发现物体接触表面的粗糙程度是影响滑动摩擦力大小的因素之一，为了验证是否还有其他影响因素，小明进一步设计了以下实验进行探究。如图丙、丁、戊所示，A、B是完全相同的两个物块，与木板的接触面的粗糙程度不变。①实验要求拉动物块时均需要保持物块做匀速直线运动，此时物块受力平衡，拉力大小等于物块受到的滑动摩擦力大小。②由图丙、图丁两次实验测得F1＜F2（物块A、B一起运动），可得出结论：当接触面的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。③由图丁和图戊两次实验可以探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系（物块AB一起运动），实验测得F2＝F3。可得出结论：压力和接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。【答案】（1）①不能；②近；没有摩擦阻力；（2）匀速直线；（3）①匀速直线；②压力；③压力和接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。【解答】解：（1）小明设计了如图甲所示的装置，右侧斜面上可以铺设不同材质的面料，右侧的斜面倾角可以调节。①保持右侧斜面倾角不变，在斜面铺上毛巾，让小球从左端等高线A处自由下滑，由于有摩擦力阻力，将机械能转化为内能，小球不能到达右侧等高线处；②更换较光滑的棉布面，重复刚才的操作，发现滑到右侧斜面最高点比第一次距离等高线近；③继续更换成更光滑的面料，重复上述操作……。通过以上实验现象，小明进一步推理得出：当右侧斜面没有摩擦阻力时，小球将到达右侧等高线处。（2）小明在上述第①次实验中，取下毛巾，其他条件不变，只减小了右侧斜面的倾角。他发现倾角越小，小球在右侧斜面上运行的距离越大。进一步推理得出：当倾角为0°时，如图乙。如果小球在水平面运动时受到的阻力为0，则小球将做匀速直线运动。英国科学家牛顿在此类研究成果上，概括总结出一条重要的物理规律“牛顿第一定律”。（3）通过以上实验，小明发现物体接触表面的粗糙程度是影响滑动摩擦力大小的因素之一，为了验证是否还有其他影响因素，小明进一步设计了以下实验进行探究。如图丙、丁、戊所示，A、B是完全相同的两个物块，与木板的接触面的粗糙程度不变。①实验要求拉动物块时均需要保持物块做匀速直线运动，此时物块受力平衡，拉力大小等于物块受到的滑动摩擦力大小。②由图丙、图丁两次实验测得F1＜F2（物块A、B一起运动），增加物体后，压力变大，可得出结论：当接触面的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。③由图丁和图戊两次实验可以探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系（物块AB一起运动），实验测得F2＝F3。可得出结论：压力和接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。故答案为：（1）①不能；②近；没有摩擦阻力；（2）匀速直线；（3）①匀速直线；②压力；③压力和接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。19．（2023•鄂州）在学习牛顿第一定律时，同学们分组进行了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图所示。（1）实验中每次都使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的速度。（2）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容见表。接触面材料小车受阻力情况小车在水平面运动的距离s/cm毛巾大23.2棉布较大45.3木板小97.5同学们分析表中内容，得到的实验结论是：在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，运动的距离越远；进一步推理得出的结论是：不受阻力作用时，运动的小车将做匀速直线运动。（3）上述实验除了用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和转换法。【答案】（1）速度；（2）做匀速直线运动；（3）转换。【解答】解：（1）根据控制变量法，实验中每次都使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的速度。（2）同学们分析表中内容，得到的实验结论是：在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，运动的距离越远；进一步推理得出的结论是：不受阻力作用时，小车通过的距离无限长，小车将做匀速直线运动。（3）根据小车在水平面上通过的距离来表示阻力对运动的影响，故上述实验除了用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和转换法。故答案为：（1）速度；（2）做匀速直线运动；（3）转换。20．（2023•荆州）在我们初中物理课本中，多次利用斜面进行探究实验，如图所示。（1）图甲利用斜面测量小车的平均速度，该实验的原理是v＝；（2）乙、丙实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是：使物体滑到斜面底端时，保持速度相同；（3）由图乙推理：当小车在水平面上所受阻力为零时，小车将做匀速直线运动；（4）图丙中木块B在滑行过程中所受的摩擦力不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）；（5）图乙中，小车在水平面上三次滑行过程中，在毛巾（选填“毛巾”、“棉布”或“木板”）表面克服阻力做功的功率最大。【答案】（1）v＝；（2）速度；（3）匀速直线；（4）不变；（5）毛巾【解答】解：（1）在该实验中，测出小车的路程与通过该路程所用的时间，然后由平均速度公式求出小车的平均速度，因此该实验的原理是：v＝；（2）探究过程中，都让小车或小球从斜面的同一高度自由下滑，这样做的目的是使物体到达斜面底端的速度相同；（3）乙实验探究阻力对物体运动的影响，小车从斜面上同一高度由静止滑下，接触面的粗糙程度不同，小车在水平面上滑动的距离不同，因此，是通过小车滑动的距离来显示的；由图乙可推理当小车在水平面上所受阻力为零时，小车会做匀速直线运动；（4）图丙中木块B在滑行过程中对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所受的摩擦力大小不变；（5）小车到达水平面开始端的速度相同，最终的速度为0，动能变化量相同，故小车在水平面上克服阻力做功相同，在毛巾表面上运动的时间最短，根据P＝可知，小车在毛巾表面克服阻力做功的功率最大。故答案为：（1）v＝；（2）速度；（3）匀速直线；（4）不变；（5）毛巾。21．（2023•鞍山）小明在做“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车分别从斜面的同一高度处由静止滑下，观察小车在不同材料（毛巾、棉布、木板）的水平面上滑行的距离。（1）同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，这样做的目的是为了使小车到达水平面的速度相同。在下滑过程中，小车的重力势能转化为小车的动能；（2）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近，在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢（选填“快”或“慢”）；（3）在步骤（2）的基础上进一步推理：如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，它将做匀速直线运动，说明物体的运动不需要（选填“需要”或“不需要”）力来维持；（4）若水平面的材料相同，增加一个木块，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下，还可以探究小车的动能与速度（选填“动能与速度”或“动能与质量”）的关系。【答案】（1）相同；重力势；（2）慢；（3）匀速直线；不需要；（4）动能与速度。【解答】解：（1）根据控制变量法，同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，这样做的目的是为了使小车到达水平面的速度相同。在下滑过程中，小车的高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为小车的动能；（2）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近，在木板表面滑行的距离最远。说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；（3）在步骤（2）的基础上进一步推理：如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，小车的速度不会变小，它将做匀速直线运动，说明物体的运动不需要力来维持；（4）小车的质量不变，若水平面的材料相同，增加一个木块，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下，小车下滑到水平面的速度不同，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小车达水平面时动能的大小，故还可以探究小车的动能与速度的关系。故答案为：（1）相同；重力势；（2）慢；（3）匀速直线；不需要；（4）动能与速度。【题型3探究杠杆的平衡条件】 22．（2023•仙桃）在探究“杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，杠杆左端下沉，如图甲，则应将平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡；（2）调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示，阻力臂l2为8.0cm；次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.516.01.021.015.01.015.032.015.01.520.0（3）分析表中实验数据，得出杠杆的平衡条件为F1l1＝F2l2（用F1、F2、l1、l2表示）；第3次实验的杠杆类型属于费力（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆，教室里的劳动工具中有这类杠杆，请举一例：扫帚；并简要说明你的判断理由扫帚使用时，动力臂小于阻力臂。（4）如图丙，F始终与杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，F的大小将C。（填选项代码）A.不变B.变小C.变大D.先变大后变小【答案】（1）右；（2）8.0；（3）F1l1＝F2l2；费力；扫帚；扫帚使用时，动力臂小于阻力臂；（4）C。【解答】解：（1）甲图杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，右端偏高，故应向右调节左端或右端的平衡螺母至杠杆在水平位置平衡，使支点到力的作用点的距离就是力臂，便于直接测量力臂；（2）如图乙所示，阻力臂l2为8.0cm；（3）通过分析实验数据，可知杠杆的平衡条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂，可写作F1l1＝F2l2；第3次实验的杠杆动力臂小于阻力臂的杠杆，属于费力杠杆，例如扫帚，原因是扫帚使用时，动力臂小于阻力臂；（4）在杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA（即拉力F的力臂）不变，阻力G的大小不变，而阻力臂L（即重力G的力臂）却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA＝G•L，当OA、G不变时，L变大，那么F也变大，即拉力F在这个过程中逐渐变大。故答案为：（1）右；（2）8.0；（3）F1l1＝F2l2；费力；扫帚；扫帚使用时，动力臂小于阻力臂；（4）C。23．（2023•武汉）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如表所示。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm13.05.01.510.022.015.02.015.031.025.02.510.0…………由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是F1l1＝F2l2。（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是3.0N。②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F＝1.5N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。【答案】（1）F1l1＝F2l2；（2）①3.0；②见解答图。【解答】解：（1）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×l1＝F2×l2）；（2）①根据图甲中的数据，结合杠杆的平衡条件可得：F1×0.1m＝4mg×0.15m，解得：F1＝3.0N；②在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，要使杠杆平衡，应竖直向上拉，根据杠杆平衡条件得：1.5N×l1＝4mg×0.15m，解得：l1＝0.2m，根据力和力臂的画法，可画出拉力F和力臂l，如图所示：故答案为：（1）F1l1＝F2l2；（2）①3.0；②见上图。24．（2023•永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等。（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向右（选填“右”或“左”）调节；（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表；次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.520.01.010.021.015.01.510.031.510.00.530.0…分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2；（3）本次探究经过多次实验的目的是B；A.减小实验误差B.寻找普遍规律（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会右端下沉（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa小于Fb（选填“大于”、“等于”，“小于”）。【答案】（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）B；（4）右端下沉；（5）小于。【解答】解：（1）当杠杆静止时，发现左端下沉，如图甲所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡；（2）由表格中数据知，第一组数据：0.5N×20＝1.0N×10.0cm；第二组数据：1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm；第三组数据：1.5N×10.0cm＝0.5N×30.0cm；可得杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，F1l1＝F2l2；（3）多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件，所以该实验测多组数据的目的是使得出的结论具有普遍性；故选：B；（4）设钩码的重力为G，每一格的长度为L，A、B位置的钩码个数都减少一个钩码，左侧＝G×3L＝3GL，右侧＝2G×2L＝4GL，即左侧＜右侧，所以右端下沉；（5）根据杠杆的平衡条件分析，将测力计绕C点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其阻力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变，而动力臂在从a到b的过程逐渐减小，动力逐渐增大，即Fa＜Fb。故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）B；（4）右端下沉；（5）小于。25．（2023•菏泽）用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。（1）实验前杠杆状态如图甲所示，应当向右调节平衡螺母使杠杆呈水平状态；（2）如图乙所示，在杠杆支点的左侧A点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过将A处的钩码向右移动到离O一格处（只填一种可行的操作即可）来实现；（3）调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码位置和重力的大小。（4）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图丙所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为0.4kg。【答案】（1）右；（2）将A处的钩码向右移动到离O一格处，并把右侧钩码移动到第4小格处；（3）位置；重力；（4）0.4。【解答】解：（1）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，要使其在水平位置平衡，应将杠杆平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡；（2）设杠杆每个格的长度为L，一个钩码的重力为G，则支点左侧力与力臂的乘积为：4G×3L＝12GL，在支点的右侧悬挂1个钩码，则右侧大的格数为：＝12L，由于杠杆格数不够，所以无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以将A处的钩码向右移动到离O一格处来实现；（3）探究杠杆的平衡条件，需要记录左、右两侧悬挂的钩码的位置和重力大小；（4）如下图所示，提纽A处相当于杠杆的支点，设秤杆、秤钩的总重为G0，其作用点在C处，由题知，OA＝1cm，BA＝5cm，设秤钩上悬挂重物后秤砣移至D点时杆秤平衡，由题知DA＝5cm，不挂重物，且秤砣在0刻度线时，杆秤在水平位置平衡，如图丙，由杠杆平衡条件可得：G0×CA＝m秤砣g×OA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①当在秤钩上挂一重物m物，秤砣移到D处时，杆秤刚好在水平位置平衡，如图丁，由杠杆平衡条件可得：m物g×BA+G0×CA＝m秤砣g×DA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②可得：m物＝×m秤砣＝×0.5kg＝0.4kg，即提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为0.4kg。故答案为：（1）右；（2）将A处的钩码向右移动到离O一格处，并把右侧钩码移动到第4小格处；（3）位置；重力；（4）0.4。【题型4探究影响物体动能大小的因素】 26．（2023•广西）在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示。（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为动能。（2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越多。钢球的动能就越大。（3）在水平面上，被撞出的木块由于受到阻力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做匀速直线运动。【答案】（1）动能；（2）多；大；（3）阻；匀速。【解答】解：（1）钢球从斜槽中滚下的过程中，高度降低、速度增大，所以重力势能转化成动能；（2）钢球质量越大，木块被撞得越远，表明钢球对木块做的功越多，钢球的动能就越大；（3）木块最终会停下来是因为受到阻力的作用；如果水平面是绝对光滑且足够长的，没有阻力作用，木块被撞击后将做匀速直线运动。故答案为：（1）动能；（2）多；大；（3）阻；匀速。27．（2023•郴州）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是不同的（选填“相同”或“不同”）。实验1将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。实验2将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离短（选填“短”、“长”或“相等”）。由上述实验现象，我们可以得出结论：同一物体，速度越大，动能越大。实验3将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（图丙），依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为EA和EB，则EA＝EB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将A。A.沿a轨迹运动B.沿b轨迹运动C.沿c轨迹运动D.保持静止【答案】不同；短；速度越大；＝；A。【解答】解：由甲、乙两图可知，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是不同的，小球滚下的高度越高，小球到达水平面的速度越大；观察到木块在实验2被撞出的距离比实验1的距离短，从实验结果可得物体质量相同时，速度越大，动能越大；将小球从一光滑斜槽轨道（OAB）O点自由滚下（图丙），依次经过A、B两点到达C点（忽略空气阻力），设A、B两点的机械能分别为EA和EB，实验过程不存在能的损耗，则EA＝EB；当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将做匀速直线运动，故选A。故答案为：不同；短；速度越大；＝；A。28．（2023•淄博）利用如图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。（1）实验运用了控制变量法：让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，探究动能与质量的关系；让同一个小车从斜面的不同高度滑下，探究动能与速度的关系。实验中动能的大小无法测量，我们通过物体B运动的距离来判断小车动能的大小。（2）小车从斜面上滑下，它的重力势能转化为动能，碰上物体B后，小车的部分动能转移给了物体B，这个能量的转化转移过程机械能总量变小。（3）小车在水平面上推动物体B前进时受到4个力：①重力、②摩擦力、③物体B对小车的压力、④水平面对小车的支持力，其中①④是一对平衡力，②③方向相同（两空均填序号）。拿走物体B，如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将匀速直线运动。（4）下表是一些物体的动能大小，分析表中数据，请你提出一个可以探究的物理问题：物体的动能与速度有什么关系。物体动能/J物体动能/J步行的人约30百米跑中的运动员约3×103行走的牛约160刚射出的步枪子弹约5×103中速行驶的小汽车约2×105高速行驶的小汽车约6×105【答案】（1）不同；物体B运动的距离；（2）重力势能；动能；变小；（3）①④；②③；匀速直线运动；（4）物体的动能与速度有什么关系。【解答】解：（1）探究动能大小与速度的关系时，应控制小车的质量不变，改变小车达到水平面时的速度，因此实验中应让同一小车从斜面的不同高度下滑。通过比较小车推动木块距离的远近，来比较小车具有动能的大小；（2）小车从斜面上滑下的过程中重力势能转化为动能，因克服摩擦力做功，且碰撞会有能量损失，机械能变小；（3）根据平衡力的特点，可知①重力、④水平面对小车的支持力是一对平衡力；②摩擦力的方向向左，③物体B对小车的压力的压力也向左，方向相同；如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将做匀速直线运动；（4）由表格数据可知，不同物体运动的速度不同，它的动能也不同，因此可以提出：物体的动能与速度有什么关系？故答案为：（1）不同；物体B运动的距离；（2）重力势能；动能；变小；（3）①④；②③；匀速直线运动；（4）物体的动能与速度有什么关系。29．（2023•潍坊）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。（1）实验中探究的“物体的动能”是指B（选填字母）。A.钢球在斜面上的动能B.钢球撞击木块时的动能C.木块被撞击后的动能（2）若水平面是光滑的，不能（选填“能”或“不能”）达到探究目的。（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：增大斜面的高度。【答案】（1）B；（2）不能；（3）增大斜面的高度。【解答】解：（1）根据转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小，故B符合题意；（2）根据转换法，实验中，是通过观察木块移动的距离的大小s判断出小球具有的动能的大小；若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的；（3）在实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，说明可能是小球到达水平面时的动能小，可以增大小球的重力势能，即实验时，可以增大小球在斜面的高度或者增大球的质量，也可能是水平面对木块的摩擦力较大，可以减小水平面的粗糙程度或者将木块换为小车等方法；故答案为：（1）B；（2）不能；（3）增大斜面的高