专题06 力学探究性实验二 【实验攻略】备战2024年中考物理高频热点实验解读与突破（原卷版）

专题06力学探究性实验【实验攻略】备战2024年中考物理高频热点实验解读与突破实验序号实验名称实验要求星级指标1探究浮力大小跟那些因素有关探究☆☆☆2探究浮力大小与排开液体重力的关系演示☆☆☆3探究物体的动能跟哪些因素有关探究☆☆☆4探究杠杆的平衡条件演示☆☆☆☆☆5探究定滑轮和动滑轮的特点分组探究☆实验一：探究浮力大小跟那些因素有关【实验目的】探究浮力大小与哪些因素有关【实验材料】弹簧测力计、圆柱体、水、盐水、细线【实验步骤】1.将圆柱体用细线系好，用弹簧测力计测出圆柱体在空气中的重力G。2.将圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F1，计算出圆柱体在水中受到的浮力F浮=G-F1。3.将圆柱体浸没在盐水中，读出弹簧测力计的示数F2，计算出圆柱体在盐水中受到的浮力F浮=G-F2。4.改变圆柱体浸没在水中的深度，观察弹簧测力计的示数是否变化。【实验现象】1.圆柱体浸没在水中和盐水中时，弹簧测力计的示数不同，说明浮力的大小与液体的密度有关。2.改变圆柱体浸没在水中的深度，弹簧测力计的示数不变，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。【实验结论】浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体浸没在液体中的深度无关。【注意事项】1.实验中要保持圆柱体完全浸没在液体中，以保证浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关。2.在测量浮力大小时，要注意弹簧测力计的读数要稳定后再记录。【典例1】小丽用装有沙子的柱形带盖塑料瓶“探究浮力的大小跟哪些因素有关”。（1）小丽列举了以下三个常识，做出了三个猜想，其中符合常识2的是猜想（填序号）。常识猜想常识1：空玻璃瓶会漂浮在水面上，装满水的玻璃瓶会沉入水底。常识2：轮船从江里驶入海里，船身会上浮一些。常识3：人在水中越往深处走，觉得身体越来越轻。猜想1：浮力大小与液体的密度有关。猜想2：浮力大小与物体排开液体的体积或深度有关。猜想3：浮力大小与物体的质量有关。（2）为了验证上述猜想是否正确，依次做了以下实验，如图所示。A．B．C．D．E．①装有沙子的塑料瓶挂在弹簧测力计下，静止时弹簧测力计的示数如图A，则装沙子的塑料瓶重N；②通过A、B实验两图的实验数据，可知在B图状态下，物体所受浮力大小是N；③通过A、B、C实验步骤，（选填“能”或“不能”）得出浮力大小与物体浸入液体的深度是否有关，原因是；④通过A、B、C实验步骤，可以得出浮力的大小跟浸入液体体积有关的前提是确定了浮力大小与无关；⑤通过A、C、E实验步骤，可探究物体所受浮力大小与的关系。【典例2】某兴趣小组在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中，做如图1的实验，同一物体A逐渐浸入到密度为的液体中，并通过观察弹簧测力计的示数。（1）由实验可知A物体浸没在液体中时所受的浮力是N；（2）分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论：；（3）不计烧杯厚度，当A浸没在液体中后，液体未溢出，如图丙，烧杯底受到的液体压力比未放入A时增加了N；【拓展】小明同学用下面的方法测出了正方体B的密度，具体操作如下：将边长为的正方体物块B放入圆柱形容器底部，如图a所示。逐渐向容器内倒入水（未溢出），测量容器内水的深度h，计算出该物块对应受到的浮力，并绘制了如图b（实线）所示。（g取）更换密度为液体重复上述实验，绘制了如图b（虚线）所示的图像。则物块重力为N，物块密度，则液体的密度。实验二：探究浮力大小与液体重力的关系【实验目的】探究浮力大小与排开液体重力的关系【实验材料】弹簧测力计、溢水杯、小桶、水、圆柱体【实验步骤】1.用弹簧测力计测出圆柱体在空气中的重力G。2.将圆柱体浸没在溢水杯的水中，读出弹簧测力计的示数F，同时用小桶收集溢出的水。3.用弹簧测力计测出小桶和溢出的水的总重力G总。4.改变圆柱体浸没在水中的深度，重复上述步骤。【实验现象】1.圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F小于圆柱体在空气中的重力G。2.小桶和溢出的水的总重力G总等于圆柱体在空气中的重力G减去弹簧测力计的示数F。【实验结论】浮力的大小等于物体排开液体的重力。【注意事项】1.实验中要保持圆柱体完全浸没在液体中，以保证浮力的大小只与排开液体的重力有关。2.在测量排开液体的重力时，要注意小桶和溢出的水的总重力是否等于圆柱体排开的液体的重力。【典例3】如图所示是小致同学“探究阿基米德原理”的实验，其中桶A为圆柱形。（1）小致按图甲、乙、丙、丁进行实验操作。（2）将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中，用桶B接住溢出的水，如图丙所示，此时空桶A受到的浮力为N。（3）测出桶B和流出水的总重力，如图丁所示，可知桶A排开水的重力（选填“大于”“等于”或“小于”）桶A受到的浮力。（4）接着小致同学往桶A中加入沙子重复进行实验，得到4组数据，表格如下，其中有明显错误的是第次。次数1234桶A与沙子的总重力桶B与水的总重力【典例4】小楷同学在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图所示的实验。请你根据小楷的实验探究回答下列问题：（1）弹簧测力计在使用之前应该在（选填“竖直”或“水平”）方向调零；（2）D图中金属块完全浸没在水中时所受浮力N；（3）分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟排开液体的有关；（4）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，可选步骤A和步骤进行分析；（5）F图是金属块放到另外某种液体中的情形，小楷据此又算出了该液体的密度是，金属块的密度为。实验三：探究物体的动能跟哪些因素有关【实验目的】探究物体的动能跟哪些因素有关【实验材料】斜面、小钢球、木块【实验步骤】1.将斜面固定在水平桌面上，让小钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，推动木块在水平面上移动，测量木块被推动的距离s。2.改变小钢球的质量，让不同质量的小钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下，推动木块在水平面上移动，测量木块被推动的距离s。【实验现象】1.当小钢球从较高的位置滚下时，木块被推动的距离较大；当小钢球从较低的位置滚下时，木块被推动的距离较小。2.当质量较大的小钢球从同一高度滚下时，木块被推动的距离较大；当质量较小的小钢球从同一高度滚下时，木块被推动的距离较小。【实验结论】物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体的动能越大。【注意事项】1.实验中要保持斜面的倾斜角度不变，以保证小钢球滚下时的速度大小不变。2.在测量木块被推动的距离时，要注意测量的准确性。【典例5】小明在探究“物体的动能、重力势能大小跟哪些因素有关”的实验中：（1）如图甲所示，小明利用斜面、钢球、木块等器材进行实验，该实验中物体的动能是指（选填“钢球”或“木块”）的动能；实验中通过观察来反映物体动能的大小；（2）由甲图可以得出的结论是：在物体质量一定时，越大，物体的动能越大；（3）甲图实验中，若水平面绝对光滑，则（选填“能”或“不能”）完成实验；（4）甲图实验中，木块在水平面上滑动的过程中，克服摩擦力做功的功率（选填“变大”、“变小”或“不变”）；（5）如图乙所示，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图乙中虚线球所示。比较球A、C可得出重力势能大小与的关系；比较球A、B可得出重力势能大小与的关系；【典例6】如图甲是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，图乙是探究“物体的动能与质量的关系”的实验装置。（1）两个实验的共同点是：都需控制物体从斜面上自由滑下，使物体到水平面的速度相同；（2）甲实验中，是通过来显示阻力对物体运动影响的。阻力越小，小车速度变化越，若不受阻力，小车将；（3）乙实验中研究的动能是指小球在撞击木块（选填“前”或“后”）的动能，若mA<mB，由现象可以说明：当物体速度一定时，质量越大，动能越大；（4）乙实验中，若先让质量为m的小球从斜面h高处由静止下滑，测出木块被撞击的距离为s1，接着他立即让同一小球仍从斜面h高处由静止下滑，测出木块被撞击的距离为s2，则s1s2（选填“大于”“小于”或“等于”）。实验四：探究杠杆的平衡条件【实验目的】探究杠杆的平衡条件【实验材料】杠杆、支架、钩码、刻度尺【实验步骤】1.将杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。2.在杠杆的左右两端分别挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置再次平衡。3.记录杠杆两端的钩码数量和力臂长度，填入实验记录表中。4.改变杠杆两端的钩码数量和位置，重复上述步骤，记录多组数据。5.分析实验数据，得出杠杆的平衡条件。【实验现象】当杠杆在水平位置平衡时，杠杆两端的钩码数量与力臂长度的乘积相等。【实验结论】杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。【注意事项】1.实验中要保持杠杆在水平位置平衡，以方便测量力臂长度。2.在改变钩码数量和位置时，要注意保持杠杆的平衡。【典例7】在“探究杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有：每格长度等距的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线，重力均为0.5N的钩码若干个。（1）杠杆安装后处于如图1甲所示的静止状态，此时的杠杆处于状态（选填“平衡”或“非平衡”）；（2）实验前，调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是；（3）利用如图1乙所示的装置进行实验，用弹簧测力计拉动杠杆由图位置做顺时针转动，并始终保持弹簧测力计沿竖直方向，此过程中弹簧测力计的大小将（变大/变小/不变）；（4）若将右侧的钩码换成弹簧测力计进行实验，依次将弹簧测力计挂在从1到5的位置竖直向下施加拉力，始终保持杠杆在水平位置平衡，如图1丙所示。如图所示，下列图像能正确表示整个过程中弹簧测力计对杠杆的拉力F与其力臂L大小变化关系的是。A．B．C．D．【典例8】如图所示，小红和小婷同学在做“探究杠杆的平衡条件”实验，如图所示，所用的器材：支架，刻度均匀的杠杆，细线，钩码若干。（1）实验前，杠杆在支架上静止时如图甲所示，此时杠杆处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态；（2）接下来，她们应将杠杆左端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；（3）杠杆调节在水平位置平衡后，她们分别在杠杆两端加减、移动钩码，每次使杠杆在水平位置重新平衡后，将实验测量的数据记录在下表中，小红同学发现表格设计存在问题，请你指出表格设计的问题所在：；次数动力动力臂阻力阻力臂（4）在图乙中，杠杆处于平衡状态，若在两端各加一个钩码，杠杆不能平衡，若左侧钩码不动，则应该将右侧的钩码向移动格，才能使杠杆重新平衡。1．在“探究影响浮力大小的因素”实验中，小明按照下面的步骤进行实验。​（1）进行探究时，实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为N；（2）分析a、c、d三次实验，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度（选填“有关”或“无关”）；（3）分析a、d、e三次实验，可知在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力（选填“越大”或“越小”）；（4）本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素，根据实验数据还可求出物体P的密度为kg/m3。（g取10N/kg）2．在用称重法测量物体浮力后，小明突发奇想：可以在弹簧测力计下挂上一个金属块，将其改制成密度秤，具体做法如下：（g=10N/kg）①如图甲，取一个体积为100cm3的长方体金属块，用弹簧测力计测出金属块重力G；②如图乙，将金属块缓慢匀速浸没在待测液体中；③静止后，将图乙弹簧测力计指针所在位置的力的示数改为对应的液体密度值。根据上述操作，完成以下填空：（1）物体的重力为N，物体浸没在水中时受到的浮力为N。由此可以计算出图乙中所测液体的密度为kg/m3；（2）图乙中所测液体密度值应标在N处。经过思考，小明认为该密度秤的零刻度（液体密度为0）应标在N处；（3）将对应力的示数改为密度示数后，该密度秤分度值为kg/m3。经过上述改制后的密度称所能测量的液体密度最大值为kg/m3。3．小明猜想物体动能的大小可能与物体质量和运动速度都有关，于是他设计了如图甲、乙所示的两个实验装置，用它们来探究影响动能大小的因素：如图甲所示，让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面，分别从A处和B处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的相同纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后变为静止；如图乙所示，让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面，分别从B处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的相同纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后变为静止。上述甲、乙两组实验中：（1）图甲探究的是动能与物体的关系，得出的结论是；（2）图乙探究的是动能与物体的关系，得出的结论是；（3）本题中，小球动能大小是用来表示的，这种方法在物理学上被称为。4．如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆，细线、若干相同钩码、弹簧测力计等实验器材探究杠杆的平衡条件。（1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端高右端低（如图甲），应将杠杆两端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）端调节，使杠杆在水平位置平衡，实验中将杠杆调节到水平位置平衡，这样做的目的是；（2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆（选填“仍在水平位置平衡”、“沿顺时针方向转动”或“逆时针方向转动”）；（3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉，在A处挂上适当的钩码，使杠杆在水平位置平衡，则A处挂的钩码为个；（每个钩码质量50g）（4）该小组同学根据图乙实验结果，马上总结结论：杠杆平衡条件是：F1L1=F2L2，你认为这样的探究方法（选填“合理”或“不合理”）；（5）如图丁，工人在使用扳手时，在扳手手柄上加了一个长套筒，通过实验，小华明白这是通过的办法省力，图中工人沿不同方向施力均能把螺丝拧起，则Fa（选填“大于”、“小于”或“等于”）Fb，原因是。5．小明在做“探究影响浮力大小因素”的实验时，用弹簧测力计悬挂一个底面积为50cm2的圆柱体，分别在如图所示的四种情况下保持静止，其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况，盛装液体的薄壁烧杯底面积为200cm2。（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）B图中圆柱体所受浮力为N；（2）比较A、C、D三幅图可得出结论：浮力的大小与有关；（3）比较三幅图可得出结论：浮力的大小与物体排开液体的体积有关；（4）由题中数据可以计算出圆柱体的体积为cm3；由A到C的过程中，圆柱体下降的高度为cm。A．B．C．D．6．如图1所示，小宁用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。（1）通过图1甲观察发现压强计（选填“是”或“不是”）连通器；实验开始前应对装置进行检查，当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮膜时，发现U形管两边液面的高度几乎不变，则说明装置；（2）小宁把压强计的橡皮膜和橡皮管更换后，在使用压强计前，发现U形管内水面已有高度差，接下来的操作应是；A．从U形管内向外倒出适量水B．拆除软管重新安装C．向U形管内添加适量水（3）完成上述操作后，如图1乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度的情况，比较后可初步得出结论：液体内部的压强随深度的增加而；（4）小宁同学利用U形管压强计改装成如图1戊所示的测量某种未知液体的密度的密度计。A为固定支架，其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。U形管盛水，其右管标有刻度值，为了便于读数，在U形管右管有一个指示液面位置的红色浮标。未测量时，U形管水面刚好与a相平。当橡皮膜放入某液体中时，浮标指示在b处，小宁利用刻度尺测出a、b之间的距离为2.0cm，则该液体的密度为g/cm3；（5）同组的小刚同学，利用实验室的电子秤和一个实心金属圆柱体也测出了未知液体的密度，如图2所示：①用细线拉着圆柱体，使其一半浸入水中，记下台秤的示数为m1=112.0g；②用细线拉着圆柱体，浸没入水中，记下台秤的示数为m2=162.0g；③将圆柱体从水中取出擦干后，用细线系住物体浸没于与水等质量的未知液体中，记下台秤的示数m3=152.0g；小刚根据实验数据计算出了实心金属圆柱体的体积为cm3，未知液体的密度ρ=kg/m3；（6）实验最后，小宁发现自己测出的未知液体密度总是小于小刚的测量值，多次实验后仍然如此。小宁和小刚重新回顾了整个实验，发现造成该现象的原因是。7．斜面在生活生产中常见，在物理实验中也常有，以下物理实验都用到了斜面。（1）利用斜面测平均速度，如图甲所示。若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下，则它们撞击金属片的速度（选填“相同”或“不同”）；（2）利用一个斜面、铁球、长木板、刻度尺、正方体纸盒等器材，设计一个实验说明：为什么对同类型的汽车在不同路段设定不一样的最高行驶速度。组装实验装置：（如图乙所示）（a）实验过程：让同一铁球，；（b）结论：。因此对同类型的汽车在不同路段设定不一样的最高行驶速度。不同类型的汽车行驶速度相同时，越大，危险性就越大。所以对不同类型的汽车在相同路段行驶时，对其设定的最高行驶速度也不相同。8．同学们利用轻质杠杆探究杠杆的平衡条件。（1）杠杆静止时如图甲所示，可将平衡螺母向左调节使其水平，这样做可以消除杠杆的影响；在调节杠杆水平后，如图乙所示，A点挂2个钩码时，在B点挂个钩码，仍可使其在水平位置平衡。（2）用弹簧测力计代替钩码，如图丙所示，不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小，使杠杆总在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F与其力臂l₁的图像如图丁所示，图像中每个点与两坐标轴围成的矩形面积（选填“相等”或“不等”），其原因是。（3）小马利用该杠杆改装成了一个杠杆