必考实验探究题37力与运动的关系（原卷版）

必考实验探究题37力与运动的关系题型分析：本题考查力与运动关系、机械功能与能量守恒。常以弹簧、蹦极等模型为切入点，考查某一过程的机械能变化，题中通常以是否存在空气阻力、是否有摩擦力等因素作为迷惑项，在此基础上考查机械能守恒、能量守恒等内容。题目比较注重考查学生的受力分析能力和使用控制变量法的能力。也成为必考题。常见于杭州中考的第30或31题，在全省各地也几乎是必考题。一、实验探究题1.（2020·衢州）小科骑自行车时发现，在不同的路面上，停止踩脚踏板，车都能继续运动一段距离。于是小科作出了以下猜想。猜想一：车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关；猜想二：车运动的距离可能与车速有关。为验证猜想，他用丝绸、棉布、小球、斜面和长木板进行模拟实验，如图所示。（1）验证猜想一，应分别将丝绸、棉布铺在________（选填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”）上，并完成实验。（2）请用所给的器材，设计一个验证猜想二的实验方案（要求简要叙述实验步骤和预期实验结果）。（3）小科实验结束后反思，若探究“阻力对物体运动的影响”，那么可以通过比较起始速度相同的同一小球，在不同水平面上运动的距离或________来判断阻力对物体运动的影响。2.（2020·台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是________。（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是________，物体才处于静止状态。（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时、观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是________。3.（2020·湖州）力能使物体的运动状态发生改变，运动状态的改变包括运动速度的改变和运动方向的改变。某科学兴趣小组为探究物体运动速度改变的快慢(单位时间内运动速度的改变量)与物体受力大小的关系，在创新实验室做了如下的实验：

如图甲所示，水平桌面上固定了一个导轨。导轨上的小车用细绳跨过定滑轮(摩擦不计)与重物相连，小车上固定一个宽为d=1厘米的挡光片。在导轨上A、B两个位置各固定一个光电门。光电门如图乙所示。光电门内有一束光从N射向Ｍ，M处装有光传感器。当有物体经过NM之间把光挡住时，传感器能记录光被挡住的时间t，这样就可求得挡光片经过光电门时的速度vA和vB。两个光电门配合使用还能测出挡光片从A运动到B的时间tAB。实验步骤：①保持重物P质量不变，让小车从OA间任意点释放，分别测出挡光片经过A、B两位置的挡光时间tA和tB，以及挡光片从A运动到B的时间tAB，计算出单位时间运动速度的改变量(用a1表示)，即a1=vB−v②增大重物质量且保持不变，让小车从OA间任意点释放，按照①的操作，计算出单位时间运动速度的改变量(用a2表示)。重复实验。a2近似相等，且a2>a1。（1）在实验①时，某次挡光片经过A位置的挡光时间tA为0．025秒，则挡光片穿过光束的速度vA为________。（2）该实验中为什么用重物P来提供拉力？（3）由实验可得出的结论是________。（4）上述结论可以解释汽车在行驶过程中

的现象。A.制动力(阻力)越大，汽车越容易停下来

B.质量越大，汽车越难停下来

C.速度越大，汽车越难停下来4.（2020·金华·丽水）在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但Ｕ形管两侧的液面高度差逐渐减小；步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图(甲)A所示，在深度15厘米处观察到现象如图(甲)B所示。得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。请完成下列问题：（1）该实验过程用到的科学方法有

(填字母)；A.转换法B.控制变量法C.类比法（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是________；（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的，还需改变深度、更换液体进行多次实验，其目的是________

；（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图(乙)为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式p=FS，推导出a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是pa5.（2019·杭州）现有一根两端开口的直玻璃管,将其橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化（1）向管内缓缓注水,观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)（2）将注人水后的玻璃管放入装有水的水槽中,慢慢向下移动到如图所示的位置,橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时,橡皮膜的形状是________(选填“凸面”“凹面”或“平面”),试说明理由。________6.（2018·宁波）据报道，高空坠物伤人事件时有发生。某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究：实验器材：1cm厚的石膏板若干，质量为50g的鸡蛋数枚。实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象。实验序号楼层实验现象115鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹225鸡蛋破碎，石膏板被硬中的地方出现小坑且破裂325鸡蛋破碎发出巨响，石膏板被击穿（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过________反映出来。（2）根据实验现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与________有关。（3）实验后，小科对高空落下的雨滴不会对人造成伤害感到好奇。他通过在阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与用滴速度的平方成正比，达到最大速度后，雨滴匀速落向地面。雨滴下落过程中机械能________（填“增大”，“不变”或“减小”）。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。7.（2018·湖州）小华和小丽在观摩一次自行车比赛中，看到运动员在转弯时，身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的，如图所示。（1）骑自行车转弯时，身体为什么要向弯道内侧倾斜呢？小华提出了疑问。一旁的小丽说：“要想转弯，必须受力。身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力”小华觉得小丽“要想转弯，必须受力”的观点和有道理，因为________。（2）我们平时骑自行车转弯时，身体的倾斜没有这么明显。可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢？且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。使骑行的自行车转弯的力的大小，可能与哪些因素有关呢？小华和小丽提出了两种猜想。猜想一：可能与骑行的速度有关。猜想二：可能与圆弧形跑道的半径有关。接着，小华和小丽一起设计实验，并在实验室里通过实验验证猜想一。把半径为0.5米的半圆轨道（左端连着横杆）通过横杆在O点与墙壁活动连接（能绕O点在竖直方向自由转动），轨道置于压力传感器上时，传感器示数为1牛。让质量为30克的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下，如左图所示。观察、记录每次压力传感器达到的最大示数（注：小钢球到达最低点时的示数最大），记录如下表。该实验可以得出的结论是________。若要验证猜想二，从控制变量角度考虑，需对上述实验进行哪两项改变？（不考虑小钢球与轨道之间的摩擦）①________；②________。实验后，他俩在与同学们的交流中，有了新的猜想：让骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是，他俩又展开了后续实验探究……8.（2017·丽水）某兴趣小组在探究“影响摩擦力大小的因素”时，用如图所示的装置进行实验。

实验一：将长方体木块平放在长木板上，用力F拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表一。再将木块分别侧放、竖放，重复实验。实验二：将长方体木块平放在长木板上，用力F拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤的示数于表二。再分别将一个砝码，二个砝码放在木块上，重复实验。

表一实验次数压力大小木块放置情况弹簧秤示数/牛1木块的重平放1.02木块的重倒放1.03木块的重竖放1.0表二实验次数压力大小木块放置情况弹簧秤示数/牛1木块的重平放1.02木块和一个砝码的总量平放1.53木块和二个砝码的总量平放2.0（1）实验一的第3次实验时，木块与长木板之间的滑动摩擦力为________牛；（2）实验一探究的问题是________；（3）表二中的实验数据可得出的结论是________。9.（2016·金华）科学研究源于观察和问题，拓展性小组同学观察到下列现象，跳伞运动员在未打开降落伞时下落很快，打开降落伞下落的速度会减小；“瓢泼大雨”以很快速度降落到地面，而“毛毛细雨”则缓慢地飘落到地面．【查阅资料】物体从高空下落时，速度越来越大，所受阻力也越来越大，当阻力增大到重力相等时，将以某一速度作匀速直线运动，这个速度被称为物体下落的收尾速度．【提出猜想】物体从高空下落时收尾速度与什么因素有关？（1）【建立猜想】①可能与物体的横截面积有关．②可能与物体的________有关．（2）【设计方案】同学们经过讨论后认为，可以用小球作为理想化模型来代替生活中的不规则问题作为研究对象进行探究，于是同学们决定取5个不同的小球进行实验，在相同环境条件下，分别从一定高度（足够高）由静止下落，来探究小球从高空下落时的收尾速度与哪些因素有关．【获取证据】相关测量数据见表：

小球编号

1

2

3

4

5

小球质量m（g）

2

5

5

5

45

小球半径r（m）

0.05

0.05

0.10

0.25

0.15小球的收尾速度v（m/s）

16

40

10

1.6？【得出结论】比较1、2号小球的相关实验数据，可以得到的结论是________（3）【拓展应用】①根据表中数据，推测5号小球的收尾速度v=________m/s．②请你结合上述探究，解释“跳伞运动员打开降落伞后比打开降落伞前收尾速度小”的原因是________．10.（2021·乐清模拟）汽车安全行驶备受人们关注。哪些因素会影响摩擦力从而影响汽车刹车距离？某研究小组让同一驾驶员在相同环境下，驾驶同一辆车，以100千米/时的车速进行刹车实验测试，结果如下表所示：胎压刹车距离轮胎型号2.22×105帕2.34×105帕(标准胎压)2.48×105帕16英寸44.5米42.8米43.3米17英寸41.9米40.6米41.1米18英寸42.1米41.0米41.5米（1）该实验测试中所研究的影响刹车距离因素有________。（2）测试中由同一个驾驶员用同一辆汽车进行实验的目的是_________。（3）安全行车资料显示：当安装ABS系统的汽车，当汽车刹车时，ABS系统能自动控制车轮的转动速度，让车轮处于刚要滑行就滚动的状态，即车轮滚动时胎面与地面保持相对静止；未安装ABS系统的汽车|刹车时，车轮就会停止滚动而滑行。ABS系统为什么可以减小刹车距离呢？在老师的指导下，小归进行如图甲实验，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，t1时木块开始运动，t2时木块开始匀速滑动，水平拉力F随时间t变化的关系如图乙所示。请结合图乙和所学知识解释采用ABS系统后汽车刹车距离更短的原因。11.（2021·鹿城模拟）科学兴趣小组同学发现利用播种机对谷粒进行播种时，有少量谷粒因与机器摩擦而损伤。为了比较不同材质的薄板对谷粒的摩擦力大小，他们采用如图所示的装置进行了探究，具体步骤如下：①取含水率为10.7%的同一品种谷粒若干，用泡沫胶单层均匀固定在水平测试台上。②将一定厚度和大小的薄钢板平放在谷粒上方，并在钢板上方放置一定质量的配重。③用弹簧测力计水平匀速拉动钢板，记录弹簧测力计的读数F，重复操作3次。④将钢板替换为形状相同的铁板、亚克力板，并分别调整配重的质量，重复步骤①~③。获得实验结果如下表。实验次数拉动不同材质薄板的拉力F/牛钢板铁板亚克力板11.691.901.8221.621.951.7831.731.871.85（1）实验中每次都要调整配重的目的是________。（2）通过本实验研究，可得出的结论是________。（3）为使实验结论更具普遍性，还需选择怎样的谷粒进行进一步实验？________

。12.（2020·玉环模拟）小晨做“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验，实验过程如图所示。（1）实验中应沿水平直线方向匀速拉动物体A，根据________原理测出滑动摩擦力的大小；（2）比较甲、乙两组实验可以得出结论：在接触面粗糙程度相同时，________越大，滑动摩擦力越大；（3）小晨重复做实验乙时，发现有一次弹簧秤的读数比其他几次要大些，其原因可能是：

。A.拉动物体A时速度越来越大

B.拉动物体A时棉布表面没有处理平整

C.弹簧秤内弹簧拉伸时拉杆与秤壳间存在摩擦13.（2020·湖州模拟）如图所示是表面光滑、斜面倾斜程度可调的实验装置。小明用其探究“物体由静止沿光滑斜面下滑到底端的速度大小与什么因素有关”。他提出如下猜想：A.可能与物体质量有关；B.可能与斜面倾斜程度有关；C.可能与物体下滑起点的高度有关。可供选用的器材：质量不同的钢球若干，刻度尺，量筒，秒表。斜面倾斜程度较大较小实验次数123123小球从P运动到Q的时间1/s5.15.05.15.15.15.0（1）若用图甲装置探究猜想A，除秒表外，还要选用的器材是________。（2）丙表格是利用一钢球探究猜想B，根据数据可以得出的结论是：________。（3）写出上述实验中产生误差的一种原因：________。（4）如乙图所示，让小球从A点静止释放，运动到C点时，若一切外力消失，则小球会沿哪条路线继续运动，并写出你判断的依据。________。14.（2020·金东模拟）在探究“阻力对物体运动的影响”时，小华设计了如图所示的实验装置：将铁球用细绳悬于O点，小车置于O点正下方水平面上静止。实验时，分别在水平面上铺毛巾、棉布、玻璃板。（1）每次都要让铁球从图中A点由静止释放，是为了使小车在水平面开始运动时具有相同的________。（2）下面是记录实验情况的表格，请将(a)中的内容补充完整。实验序号水平部分的材料(a)________小车在水平面运动的距离①毛巾②棉布③玻璃板（3）由实验可知水平面越光滑，小车运动的距离越远。由此推理得出：如果水平面绝对光滑，被撞击后的小车将作________（选填“加速”“减速”或“匀速”）直线运动。（4）如果用此装置探究“物体动能的大小与什么因素有关”，换用不同质量的铁球每次从图中A点由静止释放，通过观察小车在水平面运动的距离，来探究物体的动能与________的关系。15.（2020·鄞州模拟）为了研究弹簧振动快慢与所挂重物质量的关系，某兴趣小组设计了一个探究实验，步骤如下：步骤1：测出一个钩码的质量，在某一轻质弹簧a下端挂一钩码，上端固定；步骤2：把弹簧拉伸到A点后放手，让钩码上下振动(如图甲所示)；步骤3：测出振动30次所需的时间t，算出每振动一次所需的时间t/30；步骤4：增加所挂钩码的个数，重复步骤2、步骤3；步骤5：将数据采用描点法绘制出轻质弹簧a每振动一次所需的时间(即振动快慢)与所挂重物质量的关系图象(见图乙中轻质弹簧a曲线)；步骤6：换用一条轻质弹簧b，重复以上实验，同理绘制出轻质弹簧b每振动1次所需的时间(即振动快慢)与所挂重物质量的关系图象(见图乙中轻质弹簧b曲线)。根据以上实验过程回答如下问题：（1）在该实验中，主要用到的测量仪器有________。（2）弹簧振动从________(填“O”、“A”或“B”)点开始计时误差最小。（3）分析图乙，可以得到的初步结论是：轻质弹簧下所挂重物质量越大，弹簧振动越________。(填“快”或“慢”)16.（2020·南浔模拟）某科学兴趣小组探究“滑动摩擦力大小与压力、重力二个因素是否有关”，设计了如图装置：在水平放置的台式测力计上放质量不计的白纸，再在白纸上压金属盒，右边连弹簧测力计，弹簧测力计右端固定，左边用手拉白纸。（1）为了测出滑动摩擦力的大小，弹簧测力计读数时有什么要求？

A.白纸、金属盒都必须匀速运动

B.白纸必须匀速运动、要等金属盒停止运动

C.白纸运动可以不匀速、要等金属盒停止运动

D.白纸、金属盒都必须停止运动（2）探究小组进行了3次实验，记录如下：请根据探究记录回答：实验步骤台式测力计的示数F/N金属盒重力G/N弹簧测力计示数f/N①将金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出相关数据552②接步骤①，将质量不计的氢气球系在金属盒上，在拉动白纸的过程中读出相关数据351.2③接步骤②，往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计的示数为5N，在拉动白纸的过程中读出相关数据572要得出摩擦力大小与重力是否有关的结论，应对比步骤________。（3）写出本探究的结论________。17.（2020·慈溪模拟）小科和小思在做如图甲所示的“观察小球摆动时动能和势能的转化”的实验。（1）甲图中，小球从A点由静止开始摆动到B点，B点小球受到的拉力与小球受到的重力________（选填“是”或“不是”）一对平衡力。（2）小科发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他猜想小球来回摆动一次所用的时间t可能与小球质量m、绳子长度l、小球移开的距离s等因素有关，为了验证猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量（如图乙所示），进行实验并得到了下表中的数据：序号瓶质量m/g移开距离s/格悬线长度l/格来回时间t/s1203122.12403122.13603122.14602122.15601122.1660391.9760361.5通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与________有关（填写符号）。（3）小科在实验中发现，瓶子每摆动一次所用的时间其实很难测准，请你帮他想一个更准确的测量方法，具体是：________。18.（2020·宁波模拟）为研究小物块在足够长斜面上的运动规律，小科每次将小物块从斜面上A点由静止释放，沿斜面向下运动，利用秒表和刻度尺测出其运动时间和通过的路程，记录的数据如下表所示：从A点开始计时的时间t/s012345从A点开始运动的路程s/m00.31.22.74.8（1）求出物块自A点开始计时的5s时间内通过的路程为________m。（2）分析表中数据可知：物体通过的路程与________成正比。（3）小科通过查找资料知道，满足上述路程与时间关系的运动是一种由静止开始的匀加速运动(即在相同的时间内速度的增加量总是相同的运动)，而且正比例关系中的系数是一个恒量，这个恒量在不同情况下是不同的。在上面实验中，你可以通过改变实验装置的哪个方面的因素来增大这个系数？________。(只需填出一种方法即可)19.（2019·天台模拟）小科同学家住10楼，他每次刚启动电梯上升时，身体感觉变沉，而快到10楼时，身体却又感觉变轻；刚启动电梯下降时，身体又感觉变轻，而快到一楼时又感觉变沉。小科想探究这四个阶段人对电梯地板的压力有什么变化。他找来一只电子秤和一块铁块，先把电子秤放在电梯地板上，再把铁块放在电子秤托盘上。当电梯静止时，电子秤的示数为10牛，然后他开始研究电梯在整个上升过程中电子秤的示数变化。每隔1秒记录一次数据，如表一所示。接着他又研究电梯整个下降过程中电子秤的示数变化，记录数据如表二所示。表一1楼到10楼的实验数据时间t（秒）01234567891011压力计的