4.3力学实验探究（二）（解析版）

2023年中考物理核心素养提升4.5力学实验探究（二）（高频考点）一、探究影响滑动摩擦力大小的因素【常考点归纳】1.实验方法：控制变量法2.实验中，要拉着弹簧测力计做匀速直线运动时，拉力的大小才与滑动摩擦力的大小是一对平衡力，大小才相等。但是，在实验中无法做到，所以我们常常将操作改为：让弹簧测力计和物体保持静止，拉动木板运动。这时由于物体和弹簧测力计始终保持静止状态，所以拉力与摩擦力始终平衡，大小相等。3.注意：滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关，所以物体运动的方向、接触面积的大小、拉力的大小等都对滑动摩擦力无影响。4.拉力的大小虽然不改变滑动摩擦力的大小，但是会改变物体运动速度的大小。所以我们一定要注意：不管物体做什么样的运动，只要它在运动，它受到的滑动摩擦力都只能等于物体做匀速直线运动时的拉力。5.结论：（1）当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（2）当压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【中考题实例剖析】【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_______运动，根据_________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__________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_____；②分析表中2、4、5三次实验数据，可以得出在_______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_______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_____________来增大摩擦力。【分析与解答】（1）探究影响滑动摩擦力大小的因素用到的是转换法，通过二力平衡的知识，使物体受平衡力，即摩擦力等于拉力，故要使木块做匀速直线运动，使其受平衡力，根据二力平衡的知识可知，木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。（2）由表格中的数据可知，接触面粗糙程度相同，压力不同的是1、2、3三次实验，由实验数据可知，弹簧测力计示数逐渐增大，由二力平衡可知，摩擦力逐渐增大，故由是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，滑动滑动摩擦力越大；由2、4、5三次实验数据可以得出，砝码个数相同，即压力相同，接触面的粗糙程度越来越粗糙，弹簧测力计的示数不断增大，由二力平衡可知，滑动摩擦力逐渐增大，故在压力相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（3）当弹簧测力计的示数为0.5N时，木块未被拉动，处于静止状态，受平衡力，根据二力平衡的知识可知，此时木块受到的摩擦力等于0.5N，此摩擦力为静摩擦力。（4）体操运动员上器械前，会在手上涂防滑粉，压力一定时，增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力，故这是通过增大接触面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）接触面粗糙程度二、探究影响液体压强大小的因素【常考点归纳】1.实验方法：控制变量法。2.使用微小压强计时，需要先检查气密性、调整两边的液面高度一样。其方法一般是：用手指轻压橡皮膜，若两边液注有高度差，则气密性良好。若两边液面使用前存在高度差，则取下橡皮管，待液面相平后，再套上。微小压强计不是连通器。3.结论：（1）在同种液体中，深度越大，压强越大；（2）在同一深度的不同液体中，液体密度越大，压强越大。（3）在同一深度处，向各个方向的压强相等。【中考题实例剖析】【例2】【2023重庆】小莉在“悟理创新实验”社团活动中，看见如图甲的双探头压强计，该装置一次测量可采集多个数据，激起了她探究液体压强的浓厚兴趣。（1）U形管A、B中装入同种液体，小莉用手轻压探头C、D处橡皮膜到一定程度，U形管两侧液面都出现了明显高度差且保持稳定，说明压强计（选填“漏气”或“不漏气”）。（2）如图甲，小莉先在装水的容器中进行实验；然后换用密度大于水的硫酸铜溶液进行实验，记录实验数据如下表：序号液体种类探头C深度hC/cm高度差△hA/格探头D深度hD/cm高度差△hB/格1水365102水486123硫酸铜溶液395154硫酸铜溶液412618①分析表中（填序号）两次数据可知：同种液体中，深度越深，压强越大；②分析表中1、3（或2、4）数据可知：深度相同时，液体越大，压强越大；③根据表中数据，小莉估算出硫酸铜溶液的密度为g/cm3。（3）①小莉受双探头压强计原理的启发制作出如图乙的器材（细金属管与浮筒相通），她将浮筒漂浮在水中后再使其竖直向下移动，感受到细金属管对手的作用力越来越；浮筒竖直浸没水中后，仔细观察其表面橡皮膜形变更明显，从而分析出产生的原因；②让浮筒浸没后继续下降，浮筒受到的浮力将。【分析与解答】（1）在U形管A、B中装入同种液体，用手轻压探头C、D处橡皮膜到一定程度，U形管两侧液面都出现了明显高度差且保持稳定，说明压强计气密性好，不漏气。（2）①分析表中比较1、2（或3、4）两次数据可知，同种液体中，深度越深，U形管两侧液面的高度差越大，压强越大；②分析表中1、3

（或2、4）数据可知，探头在液体的深度相同时，液体的密度越大，U形管两侧液面的高度差越大，压强越大；③根据表中数据，由p=ρgh可得：ρ硫ρ水=∆h硫∆h水，硫酸铜溶液的密度为ρ水=（3）①小莉使浮筒漂浮在水中后再使其竖直向下移动，因受到浮力的作用，且浮筒排开水的体积越来越大，由F浮=ρ液gV排可知浮力变大，所以感受到细金属管对手的作用力越来越大；由于液体压强与液体的深度有关，所以浮筒竖直浸没水中后，仔细观察其下表面橡皮膜形变更明显，即浸在液体中的物体上下表面在液体中的深度不同，存在着压力差，从而分析出浮力产生的原因；②浮筒浸没后继续下降，橡皮膜形变更明显，浮筒排开水的体积减小，所受浮力将变小。【答案】（1）不漏气（2）①1、2（或3、4）②密度③1.5（3）①大下浮力②变小三、探究影响浮力大小的因素【常考点归纳】1.实验方法：控制变量法。2.注意区分下列图像：左图是物体所受浮力与浸没的深度的关系图像，横坐标表示浸没的深度，纵坐标表示物体受到的浮力大小。与深度平行段的图像，表示此时物体浸没在液体中了。右图是物体浸没过程中，物体浸没的深度与弹簧测测力计的示数变化的关系。起点坐标（0,2.0）表示物体的重量为2.0N。转折处的坐标（12,1.4）表示当物体浸入液体12cm时，弹簧测力计的示数。此时物体受到的浮力F浮=2.0N-1.4N=0.6N。与深度平行段的图像，同样表示此时物体浸没在液体中了。3.结论：（1）在液体的密度不变时，物体排开液体中的体积越大，物体受到的浮力越大；（2）在物体排开液体中的体积不变时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。【中考题实例剖析】【例3】【2023常德】小霞同学按照如图1所示的操作，探究影响浮力大小的因素。（1）物体全部浸没在水中时，受到的浮力是_____N；（2）观察A、B、C、D四幅图，可得出金属块受到的浮力大小与___________有关；（3）由D、E两图可得出结论：物体受到的浮力大小与_________有关；（4）小明还想用图2所示装置验证阿基米德原理：①将装满水的溢水杯放在升降台上，用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时，小明发现随着重物浸入水中的体积变大，弹簧测力计甲的示数变小，此时弹簧测力计乙的示数会_______（选填“变大”、“变小”、“不变”），若它们的变化量相等，则证明F浮＝G排；②在图2中，已知重物是底面积为100cm2，高为8cm，重为10N的实心长方体，从重物刚接触水面开始，将升降台缓慢上升6cm，则重物最终浸入的深度为_____cm（弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm）。【分析与解答】（1）由图A可知：金属块的重力G＝4N，由图D可知金属块浸没时弹簧测力计的示数F′＝3N，则金属块浸没在水中所受的浮力：F浮＝G-F′＝4N-3N＝1N。（2）由A、B、C、D四个图可知：金属块排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，受到的浮力不同，据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。（3）由A、D、E三图可知：排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，浮力不相同，故可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。（4）①如图2，小明将装满水的溢水杯放在升降台上，用升降台来调节溢水杯的高度，当小明逐渐调高升降台，重物浸入水中的体积变大，排开水的体积变大，根据F浮＝ρ液gV排可知，重物受到的浮力变大，所以弹簧测力计甲的示数F′＝G﹣F浮变小。又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计乙的示数变大。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计甲示数的变化量和弹簧测力计乙的示数变化量相等，从而证明了F浮＝G排。②因平台又上升后，由于物体受浮力，弹簧测力计示数会减小，且弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm，所以，设物体静止时弹簧缩短了hcm，此时物体浸入水中的深度为（6﹣h）cm，弹簧测力计示数为：F=G-1N0.5cm×h，即F＝G﹣2N/cm×h。此时弹簧测力计拉力、浮力与物体重力平衡，所以F+F浮＝G，即（10N﹣2N/cm×h）+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×（6﹣h）×10﹣6m3＝10N，解得h＝2cm；所以重物浸入深度为：6cm﹣2cm＝4cm。【答案】（1）1（2）排开液体体积（3）液体密度（4）①变大②4四、探究杠杆的平衡条件【常考点归纳】实验设计设计目的杠杆放水平台上，并调节杠杆，使其在水平位置上平衡使重力的方向与杆杆垂直，便于测量力臂把支点放在杠杆的中心点减小杠杆自身重力带来的实验误差一般左右两边挂一组不同数量的钩码，不挂几组同时实验减小实验操作的复杂程度，简化实验操作，多次改变所挂钩码的数量，调节平衡避免一次实验带来的偶然性，获取普遍的规律不能猜想平衡条件为“动力+动力臂=阻力+阻力臂”力和力臂是两个不同的物理量，不可以相加减【中考题实例剖析】【例4】【2023达州】在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后，小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度，请帮她将下列步骤补充完整。（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（1）相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；（2）调节杠杆水平平衡后，用细线将物块挂于杠杆左侧，将3个钩码挂于右侧，杠杆仍处于水平平衡，如图乙所示，每个钩码质量100g，则物块质量为__________g；（3）将该物块浸没在装有水的烧杯中，调节右侧钩码的位置，使杠杆处于水平平衡，如图丙所示，则物块在水中所受浮力为__________N；（4）物块的密度是__________kg/m3；（5）在探究杠杆平衡条件实验中，多次改变钩码的位置和个数，收集多组数据的目的是__________（选填字母）。A.避免实验的偶然性，便于得到普遍规律B.取平均值，减小误差【分析与解答】（1）因为杠杆静止，所以处于平衡状态。为了使杠杆在水平位置平衡，由图可知：此时杠杆右端上翘，所以需要增加右端的力，因此需要将平衡螺母向右调节。（2）由乙图可知：此时F右=3×0.1kg×10N/kg=3N,L右=4格，L左=3格。根据杠杆平衡原理可得：F左L左=F右L右，即F左×3格=3N×4格，F左=4N，m物=F左g（3）由图丙可知：此时F右′=3×0.1kg×10N/kg=3N,L右′=2格，L左′=3格。根据杠杆平衡原理可得：F左′L左′=F右′L右′，即F左′×3格=3N×2格，F左′=2N。所以物块在水中受到的浮力：F浮=G物-F左′=F左-F左′=4N-2N=2N。（4）因为物体浸没在水中，所以V物=V排=F浮ρ水g=2N1.0×10ρ物=m物V物=0.4kg2×10−4（5）本实验多次测量是为了避免实验的偶然性，便于得到普遍规律，A正确。【答案】（1）是右（2）400（3）2（4）2×103（5）A五、测量物质的密度【常考点归纳】（一）测量固体的密度1.基本步骤：（1）用天平测出质量m；（2）用排水法测出体积v；（3）用公式ρ=mv2.排水法测体积中的几个问题：（1）适用范围：不与水反应，不溶于水，吸水性很小的不规则固体。（2）密度小于水的固体，可以采用“压入法”或“沉坠法”使其刚好浸没在水中。压入法中压物体的工具选取较细且较硬的物品较好，使物体刚好浸没在水中即可；压入过多，会导致体积测量时误差增大，密度值偏小。（二）质量差法测量液体密度的一般步骤1.用天平测出液体和容器的总质量m1；2.将液体的一部分倒入量筒中，测出其体积V；3.用天平测出剩余液体和容器的质量m2；4.用公式ρ=m1（三）其它方法测密度1．使用密度计直接液体的测量。2.利用浮力测固体密度的一般方法（1）用弹簧测力计测出物体在空气中的重量G；（2）将待测物体浸没在液体中，读出弹簧测力计的示数F；（3）用公式ρ=Gρ（四）误差分析分析的原理是密度的计算公式ρ=mv【中考题实例剖析】【例5】【2023邵阳】晶晶同学旅游时捡到一颗漂亮的鹅卵石。他从学校物理实验室借来天平（含砝码）、量筒测量这颗鹅卵石的密度，步骤如下：（1）将天平放在水平桌面上，游码移至标尺左端的零刻线处，调节平衡螺母，使横梁平衡；（2）将鹅卵石放在天平的左盘上，往右盘中加减砝码并移动游码，直到天平再次平衡。所放的砝码和游码的位置如图甲所示，则鹅卵石的质量为______g；（3）如图乙，使用量筒时，正确的读数方法是______（选填①或②或③），晶晶同学测出鹅卵石的体积为；（4）计算出该鹅卵石的密度为______g/cm3。【分析与解答】（2）如图所示：天平砝码质量为25g，游码标尺分度值为0.2g，此时游码示数为2.2g，把砝码质量和游码示数加起来即为鹅卵石的质量为27.2g。（3）如图乙所示：使用量筒时，视线应该平视液面，仰视时读数偏小，俯视时读数偏大，则正确的读数方法是②这种方式。（4）由题可知：前面步骤测出了鹅卵石的质量和体积，则该鹅卵石的密度为：ρ=mv=27.2g10cm3【答案】（2）27.2（3）②（4）2.72【例6】【2023丹东】小潘和小明想知道鸭绿江水的密度。（1）小潘利用天平和量筒进行了如下实验：①将天平放在_____桌面上，游码移到标尺左端零刻度线处，此时指针位置如图甲所示，向_____调节平衡螺母，直到天平平衡；②向烧杯中倒入适量鸭绿江水，将装有江水的烧杯放在已调平的天平左盘，向右盘中加减砝码并调节游码，天平再次平衡后，右盘中砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，则江水和烧杯的总质量为_____g；③将烧杯中的江水倒入量筒中一部分，如图丙所示，则量筒中江水的体积为_____cm3；④用天平测出剩余江水和烧杯的总质量为53.2g，则所测江水的密度为_____kg/m3；⑤在把烧杯中的江水倒入量筒中时，如果有几滴江水滴到桌面上，会导致所测江水密度值_____（选填“偏大”或“偏小”）。（2）在没有天平的条件下，小明使用不吸水的木块（已知木块的密度为ρ木）、细钢针和量筒，进行了如图丁所示的实验：①向量筒中倒入适量的江水，体积记为V1；②将木块轻轻放入量筒中，当木块静止时，液面对应的体积记为V2；③用细钢针将木块压入江水中，使其浸没，静止时液面对应的体积记为V3；④鸭绿江水密度的表达式ρ＝_____。（用V1、V2、V3和ρ水表示）【分析与解答】（1）①将天平放在水平桌面上，游码移到标尺左端零刻度线处，此时指针偏左，说明右盘偏轻，所以应向右调节平衡螺母，直到天平平衡。②由图乙可知：江水和烧杯的总质量为：50g+20g+20g+3.6g=93.6g。③图丙中量筒的分度值为2mL，读出量筒中江水的体积为40mL=40cm3。④由题意得:量筒中江水的质量：m=93.6g-53.2g=40.4g；江水的密度：ρ=mv=40.4g40cm3=1.01g/cm3=1.01×103⑤在把烧杯中的江水倒入量筒中时，如果有几滴江水滴到桌面上，会导致量筒中江水的体积测量的偏小，又因为烧杯中的江水倒出的江水的质量是一定的，由密度公式ρ=m/v可知：所测江水密度值偏大。（2）④由题意可知：木块的体积为V3-V1，则木块的重力：G木=m木g=ρ木(V3-V1)g；由步骤②可知木块漂浮时，木块排开水的体积为V2-V1，木块受到的浮力：F浮=ρgV排=ρg(V2-V1)。根据漂浮的条件可知，F浮=G木，即ρ木(V3-V1)g=ρg(V2-V1)。解得：ρ=（v3【答案】（1）①水平右②93.6③40④1.01×103⑤偏大（2）④（【中考真题精选精练】1.【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___________运动，对比两次弹簧测力计的示数可知：压力相同时，增大___________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___________的关系。【答案】（1）匀速直线接触面的粗糙程度（2）压力大小【解析】（1）实验中，摩擦力的大小运用二力平衡的知识，让书在沙发上做匀速直线运动，此时书受到的摩擦力与弹簧测力计的示数相等。甲、乙两图中，压力相同，接触面的粗糙程度不同，且接触面越粗糙，弹簧测力计的示数越大，摩擦力越大，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）叠放一本书，重做图甲所示的实验，接触面的粗糙程度相同，压力不同，所以可以探究压力的大小与滑动摩擦力之间的关系。2.【2023邵阳】顺顺与利利同学在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时，作了如下猜想：A．可能与接触的粗糙程度有关B．可能与压力的大小有关顺顺同学考虑到在实际操作中很难控制弹簧测力计和滑块一起做匀速直线运动，于是进行了改进：（1）如图甲，在小桶内装入适量的沙子，使滑块恰好在水平木板上做匀速直线运动，为了测出滑块受到的滑动摩擦力大小，应测量_________的重力；（2）如图乙，在滑块上加砝码，发现需要装入更多的沙子，滑块才能做匀速直线运动。比较甲、乙两次实验，验证了猜想_________（选填“A”或“B”）是正确的；（3）利利同学觉得用钩码代替小桶和沙子可以简化实验操作步骤，他这么做_________（选填“能”或“不能”）达到目的。【答案】（1）小桶和沙子（2）B（3）不能【解析】（1）在小桶内装入适量的沙子，滑块恰好在水平木板上做匀速直线运动，此时滑块在水平方向上受到平衡力的作用，受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，由于使用的是定滑轮，所以拉力的大小等于小桶和沙子的总重力，为测量滑块受到的滑动摩擦力的大小，应测量小桶和沙子的总重力的大小。（2）在滑块上加砝码，压力增大，在桶中要装入更多的沙子滑块才能做匀速直线运动，说明此时的滑动摩擦力变大，需要装入更多的沙子来增大拉力，滑块才能做匀速直线运动，这说明滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，则验证猜想B是正确的。（3）想用钩码代替沙桶，该方案方便得出拉力的大小，但由于钩码的质量是按整数倍变化的，无法连续改变拉力的大小，也很难做到使滑块做匀速直线运动，因此不能达到实验目的。3.【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______和______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______N；（2）对比乙、丙两图，可得结论：__________________；（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）________________________。【答案】【猜想与假设】接触面粗糙程度压力【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，增大接触面粗糙程度【解析】【猜想与假设】由于运动员蹬冰脚的鞋底和滑行脚的鞋底的材料不同，所以猜想摩擦力可能与接触面粗糙程度有关；由于运动员蹬冰时要用力，所以猜想摩擦力可能与压力有关，所以猜想滑动摩擦力的大小可能与接触面粗糙程度和压力有关。【分析与论证】（1）图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N，则弹簧测力计示数为0.6N，由于用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，则木块处于平衡状态，由二力平衡条件可知，木块受到的摩擦力等于拉力，故木块受到的摩擦力等于0.6N。（2）观察乙、丙两图发现，压力大小相同，毛巾面更粗糙，弹簧测力计示数也更大，所以可得结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（3）由于蹬冰鞋不能打滑，所以需要增大摩擦力，故蹬冰脚鞋底用橡胶制成，通过增大接触面粗糙程度，来增大摩擦力。4.【2023苏州】小明用压强计探究液体内部压强的影响因素。（1）压强计通过U形管两侧液面的_________来反映被测压强大小。使用前，用手按压金属盒上的橡皮膜，发现两侧液面没有明显变化，接下来应进行的操作是_________；A．向U形管中注入一些水B．将U形管中水倒出一些C．检查装置是否漏气（2）小明在图甲中，保持金属盒深度不变，改变橡皮膜朝向，目的是为了探究液体内部压强大小与_________是否有关；（3）小明还猜想液体压强与液体深度和密度有关。他在图甲基础上，继续将金属盒下移一段距离，发现压强变大。若接下来又进行了图乙所示实验，再与图甲比较，_________（能/不能）得出液体压强与液体密度有关的初步结论。【答案】（1）高度差C（2）方向（3）不能【解析】（1）根据转换法，实验是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的。使用前用手轻轻按压几下橡皮膜是检查装置的气密性；如果U形管中的液体能灵活升降，则说明装置不漏气；液面没有明显变化，则说明装置漏气。C正确。（2）保持金属盒深度不变，改变橡皮膜朝向，说明液体对橡皮膜的压力的方向不同，故目的是为了探究液体内部压强大小与方向是否有关。（3）要探究液体压强与液体密度的关系，需控制液体的深度相同，而图乙所示实验与图甲比较，液体的密度不同，液体深度的深度也不同，故不能得出液体压强与液体密度有关的初步结论。5.【2023衡阳】在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中，小亮同学取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底（其中B、C、D三个粗细相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，如图所示向A、B、C瓶中装入水，D瓶中装入盐水。（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小，此研究方法是___________（选填“控制变量法”或“转换法”）；（2）根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液体的压强与液体的质量___________（选填“有关”或“无关”）；（3）根据B、C两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液体的压强与液体的___________有关；（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，要通过比较___________两个瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关；（5）实验后，该同学自制如图E装置继续探究，已知隔板在容器的中央。他向隔板左侧倒水，发现橡皮膜向右侧凸起，这说明液体对容器___________有压强（选填“底部”或“侧壁”）。他再向隔板右侧倒入另一种液体，当加到一定程度时，橡皮膜恢复原状，如图F所示，则此液体密度___________（选填“大于”“等于”或“小于”）水的密度。【答案】（1）转换法（2）无关（3）深度（4）C、D（5）侧壁小于【解析】（1）由于实验过程中液体压强大小不易于直接比较，因此在实验中，通过瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度来反映压力作用效果，这种研究方法是转换法。（2）由题意可知：A、B两瓶子所装的都是水，由图可知，A瓶子所装水的体积大于B瓶子所装水的体积，则A瓶子水的质量大于B瓶子水的质量，两瓶子所装水的质量不同，深度相同，但橡皮膜鼓起的程度相同，即液体的压强相同，因此说明液体的压强与液体的质量无关。（3）由题意可知：B、C两瓶子所装的都是水，且两瓶子粗细相同，由图可知，C瓶子所装水的深度大于B瓶子所装水的深度，两瓶子水的深度不同，橡皮膜鼓起的程度不同，即液体的压强不同，因此说明液体的压强与液体的深度有关。（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，根据控制变量法可知，需控制液体的密度不同，液体的深度相同，由题图可知，C、D两瓶子符合题意。C、D两瓶子液体的密度不同，液体深度相同，橡皮膜鼓起的程度不同，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关。（5）如图E所示，隔板左侧倒水，橡皮膜在侧壁上，发现橡皮膜向右凸起，表明橡皮膜所在的位置有压强，这说明液体对容器的侧壁有压强。在图F中，水对橡皮膜有向右的压强，右侧液体对橡皮膜有向左的压强，橡皮膜恢复原状，不再凸起，说明橡皮膜左右两侧压强相等，则有ρ水gh水=ρ液gh液，因为h液>h水，所以ρ液<ρ水。6.【2023牡丹江】研究液体内部压强实验的装置如图所示。将压强计探头分别放入水和盐水中，改变探头朝向和浸入深度，观察U形管液面高度差并记录，如表所示。次数探头朝向探头浸入深度/cmU形管液面高度差/cm水盐水①上55—②下55—③左55—④右55—⑤下109—⑥下2017—⑦下5—6⑧下10—11⑨下20—20（1）分析①②③④次实验表明，在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都______；（2）分析②⑤⑥或⑦⑧⑨次实验表明，同种液体的压强随______增加而增大；（3）分析______两次实验表明，在深度相同时，液体压强还与液体的______有关；（4）实验中通过观察U型管液面高度差来反映______；（5）下潜深度是潜水器的一个重要指标，制造深海潜水器多采用钛合金材料，就是利用材料______的性质。【答案】（1）相同（2）深度（3）①⑦（或⑤⑧、⑥⑨）密度（4）液体内部压强的大小（5）承受压强的能力强（合理即可）【解析】（1）由①②③④次实验可以看出，探头的深度都是5cm，U型管液面高度差也相同，说明在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相同。（2）由②⑤⑥或⑦⑧⑨次实验可以看出，随着探头深度的增加，U型管液面高度差也增大，压强增大，表明，液体的压强随深度的增加而增大。（3）由②⑦、⑤⑧、⑥⑨次实验可以看出，探头的方向相同，浸入的深度相同，但在密度不同的液体中U型管液面高度差不同，说明液体压强不同，说明在相同深度，液体压强与液体的密度有关。（4）该实验用到了转换法，通过U型管液面的高度差来反应液体内部压强的大小，高度差越大，说明液体内部压强越大。（5）潜水器下潜越深，液体对其产生的压强越大，越容易发生形变，所以潜水器材料应具有承受压力强、硬度大等性质。7.【2023江西】【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后，还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是，该同学进行了如下探究。【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。①如图a所示，用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为N；②如图b所示，将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；③如图c所示，将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；④如图d所示，将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。【解释】（1）图b中橡皮泥受到的浮力大小为N；（2）由以上实验可知，浮力大小与物体的形状；【交流】（3）本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为；（4）在第④步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小（选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与无关；（5）若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，能否完成本实验的探究？【答案】【证据】①4【解释】（1）2（2）无关【交流】（3）控制变量法（4）不变深度（5）能【解析】【证据】①由图a可知：弹簧测力计的所示是4N，所以橡皮泥的重力为4N。【解释】（1）由图b可知，弹簧测力计的示数是2N，橡皮泥受到的浮力F浮=G-Fb=4N-2N=2N。（2）由实验现象可知，同一块橡皮泥捏成不同形状物体浸没在水中，弹簧测力计的示数相同，由称重法可知浮力相同，说明浮力的大小与物体的形状无关。【交流】（3）探究浮力的大小与物体的形状的关系，保持其它因素都相同，只改变物体的形状，用到控制变量法。（4）在第④步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，排开水的体积不变，由阿基米德原理可知浮力大小不变，说明浮力大小与深度无关。（5）用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中，记录橡皮筋的长度，比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小，从而比较浮力的大小，能完成本实验的探究。8．【2023广东】在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中；（1）观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值；调零时，弹簧测力计应在（选填“竖直”或“水平”）方向上调零；（2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h，请根据实验数据，在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像；（3）分析图像可知：浸没前，h增加，F浮；浸没后，h增加，F浮；（均选填“变大”“变小”或“不变”）（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像（选填“相同”或“不同”）；（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料：。【答案】（1）量程竖直（2）（3）变大不变（4）不相同（5）酒精【解析】（1）使用弹簧测力计前，应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值；调零时，应该在竖直方向下拉动弹簧测力计，防止卡壳。（2）由甲图可得：物块重力G=1.0N，当物块慢慢浸入水中时，在竖直方向上只受竖直向上的拉力，浮力和竖直向下的重力作用，即F浮=G-F拉，当浸入水中深度为2cm时，此时弹簧测力计的示数为0.8N，则浮力为：F浮=G-F拉=10N-0.8N=0.2N，同理，当深度为4cm和6cm时，浮力分别为0.4N和0.6N；当物块完全浸入水中后，根据F浮=ρ水gV排，随着浸入水中的深度增加，排开水的体积保持不变，所以浮力大小保持不变，如答案图所示。

（3）分析图像可知：物块浸没前，根据F浮=ρ水gV排=ρ液gSh，深度h增加，物块排开水的体积增加，浮力变大。物块浸没后，根据F浮=ρ水gV排，深度h增加，物块排开水的体积等于物块的体积，此时排开水的体积保持不变，浮力大小不变。（4）若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，物块的高度和体积不变，但物块在浸入水中的过程中，排开水的体积增加的速率变小，最后浸没水中时浮力依然会保持不变，故两次实验所得的F浮随h变化的图像会不相同。（5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，只需要增加密度不等于水的液体，重复上述实验，形成对比数据。9.【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，部分实验数据如下表所示。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___________；（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___________N；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）F1×L1=F2×L2（2）3N（3）′【解析】（1）[1]分析数据可得，第一次试验:F1×L1=3N×5cm=F2×L2=1.5N×10cm。第二次实验：F1′×L1′=2N×15cm=F2′×L2′=2N×15cm。由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为:F1×L1=F2×L2。（2）由题意知：杠杆右侧挂了4个钩码，总质量为200g，四个钩码重力为：G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即：F拉=G=2N。根据图甲可知：由F1×L1=F2×L2可知，弹簧测力计的大小为：F弹=F2L2（3）由F1×L1=F2×L2得，杠杆再次平衡状态为：2N×15cm=1.5N×L2,解得L2=20cm。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如答案图所示。10.【2023泸州】小明有一件重约15N工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计（0～10N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝_________cm，如图丙所示；（2）用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N；（3）交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数F2＝6.0N；（4）由此可以计算出该工艺品的重力G＝_______N。（5）计算出O点到端点A间的距离LOA＝_______cm。（6）反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是___________（只须写出一个条件即可）。【答案】（1）35.0（4）14（5）15（6）杠杆平衡条件【解析】（1）由于刻度尺的分度值是1cm，所以工艺品的正确长度为35.0cm，读数为35.0cm。（4）（5）当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知：F1·LBA＝G·LOB，即①8N×35.0cm＝G×（35.0cm﹣LOA）。当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知：F1·LAB＝G·LOA即②6N×35.0cm＝G×LOA。由①②得，G＝14N，LOA＝15cm。（6）当要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件利用杠杆平衡条件。11.【2023长春】物理实践小组设计了一个测量固体密度的方案（仅用于不吸水、不溶于水的固体）。如图甲所示，将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口，将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中，大容器的横截面积是圆筒的横截面积的5倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“0”，在大容器的水面位置标出初始水位线。（1）请在答题卡的图中画出圆筒受到的重力的示意图。（答题卡图中的O点为圆筒的重心）（2）为使圆筒静止后竖直漂浮在水面，在沙粒、泡沫粒中应选择___________作为圆筒的配重颗粒。（3）将待测金属块用细线挂在圆筒下方，放入水中静止后（细线的质量、体积忽略不计，金属块始终不触底）如图乙所示，与图甲相比圆筒所受的浮力___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。分别测出圆筒静止后水面到“0”点和到初始水位线的距离h1和h2，则该金属块的密度表达式为ρ金属=___________（用h1、h2和ρ水表示）。【答案】（1）（2）沙粒（3）变大h1【解析】（1）从圆筒的重心沿竖直向下的方向画出一条带箭头的线段，用G表示，如答案图所示。（2）要使圆筒静止后竖直漂浮在水面，选择质量较大的物体放到圆筒中，相同体积的沙粒和泡沫粒相比，沙粒的质量较大，选择沙粒作为圆筒的配重颗粒。（3）将待测金属块用细线挂在圆筒下方，放入水中静止后，总重力增大，处于漂浮状态，浮力等于重力，浮力增大，与图甲相比圆筒所受的浮力变大。设圆筒浸入水中的深度为h，圆筒的横截面积为S，大容器的横截面积S容=5S；金属块用细线挂在圆筒下方，放入水中静止后，体积变化量为ΔV=S容h2；ΔV筒+V金=S容h2；S(h1-h2)+V金=5Sh2；金属块的体积为V金=6Sh2-Sh1；原来圆筒处于漂浮，浮力等于重力，即①G筒=F浮=ρ水gSh。将金属块和圆筒看成整体，处于漂浮状态，浮力等于重力，即②G筒+G金=F浮总=ρ水gS(h+h1)。②-①得到G金=ρ水gSh1。金属块的密度：ρ金=m金v金=G金g12.【2023湘潭】用天平和量筒测量某种饮料的密度。（1）将天平放在水平台上，游码归零，发现指针指在分度盘的右侧，