专题33 力学实验专题（二）（原卷版）

专题33 力学实验专题（二）（原卷版） 【内容播报】 特别说明：典例主要是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关 中的基础过关主要是2022 年的期末考试题，能力提升主要是2023 年的模拟考试题，真题感 悟主要2023 年的中考真题中，所有题型经过多次筛选。知识点以挖空的形式设计，便于学生 提前预习，实验通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记忆，好题冲关分层设计，针对 于不同的学生。 实验 好题冲关 实验7：探究影响滑动摩擦力的大小因素（1 典例+2 即时检测） 基础过关（10） 实验8：探究压力的作用效果与那些因素有关（1 典例+2 即时检测） 能力提升（10） 实验9：探究液体内部压强的规律（1 典例+2 即时检测） 真题感悟（10 题） 实验10：探究液体压强与流速的关系（1 典例+2 即时检测） 实验11：探究浮力的大小的影响因素（1 典例+2 即时检测） 1. 了解影响摩擦力大小的因素，并掌握探究影响摩擦力大小因素的实验； 2. 了解影响压强大小的因素，掌握探究压力的作用效果与那些因素有关的实验； 3. 了解液体内部压强的特点，掌握探究液体压强规律的实验； 4. +了解影响浮力大小的因素，掌握利用实验探究浮力的大小的影响因素； 实验七 探究影响滑动摩擦力大小的因素 1. 静摩擦力： （1）水平面上的物体处于静止状态时，为受力平衡状态，此时拉力的大小与静摩擦力的大小相同； （2）竖直面上时，摩擦力与重力平衡，二者大小相等； （3）斜面上时，物体所受摩擦力不可简单套用二力平衡，因此一般不出现。 2 滑动摩擦力： （1）滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，在设计实验时压力可通过增减砝码或叠放物块等形 式改变； （2）接触面粗糙程度可换用不同粗糙程度的毛巾木板玻璃等，或将不同材料的物块交换叠放顺序等操作 实现； （3）部分实验要求探究滑动摩擦力与接触面积的关系，此时要注意保证压力和接触面粗糙程度不变，通 过竖放侧放物块，或改换大小不同物块的叠放来实现； （4）在实验时注意要匀速拉动物块，以保证二力平衡的状态减小实验误差，或采用如下的改良措施进行 测量。 3 滚动摩擦力： （1）滚动摩擦力一般与滑动摩擦合并考察，通过变滑动为滚动可以减小摩擦力的大小。 4 注意事项 （1）在使用弹簧测力计时要沿力的方向进行拉动，与物体运动方向相同，否则会造成测量不准确。 5 同类变形 在实验设计时可能不会直接探究小物块受到的摩擦力的大小，而改为更加贴合生活实际的探究内容， 例如下图中设计不同鞋底花纹对摩擦力大小的影响。抓住滑动摩擦力的两个影响因素压力和接触面粗糙程 度，以及静止或匀速直线的运动状态灵活的设计探究试验即可。 【典例1】（2023·四川雅安·统考中考真题）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 拉动，根据 可知滑 动摩擦力的大小等于拉力的大小； （2）如图乙所示，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 的关系； （3）如图丙所示，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， ，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（ ）和拉力与时间（ ）的关系图象。分析图b、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 （选填 有关 或 无关 ），理由是： “ ” “ ” 。 【即时检测1】（2023·山东菏泽·统考三模）在 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 的实验中，同学们 “ ” 提出了以下几种猜想： ．与压力大小有关 B．与接触面积大小有关 ．与木块运动的快慢有关 D．与接触面的粗糙程度有关 小明同学用一个表面平整的长木板、一个表面粗糙的长木板、一个带钩的长方体木块和一个弹簧测力计进 行实验，如图甲所示。 （1）实验时，用弹簧测力计拉木块在水平长木板上做 运动，根据 知识可知，这时滑动摩擦力的大 小等于弹簧测力计的示数； （2）他得到如下表格中的实验数据： 次 数 长木板表面 木块放 置 木块运动 测力计示数/ 1 平整 平放 慢 12 2 平整 平放 较快 12 3 粗糙 平放 慢 15 根据表中数据，小明同学的实验可以验证猜想 （填字母符号）是错误的。比较1 和3 两次实验可得到的 正确结论是 ； （3）小明与伙伴共同创建了一种新的实验方式，将甲图测量摩擦力大小装置改为如图乙所示的装置。这 样做的好处是 。 【即时检测2】（2023·河南濮阳·统考二模）实验小组的同学利用长方体木块、木板、砝码、弹簧测力计按 如图所示装置探究影响滑动摩擦力大小的因素。 （1）实验中要求必须 拉动木块； （2）利用图乙和图丙两套装置可以探究滑动摩擦力大小与 的关系；在图甲实验中，将长方体木块 侧放，再次拉动木块，发现弹簧测力计示数与F1相同，说明滑动摩擦力大小与 无关； （3）甲、乙、丙三次实验的弹簧测力计的示数由小到大的关系是 ； （4）实验小组同学对实验装置进行了改进，如图丁所示，实验后发现效果更好，实验中，当木板的运动 速度增大时，弹簧测力计的示数 （选填 增大 减小 或 不变 ），木块对木板的摩擦力方向 “ ”“ ” “ ” 是 。 实验八 探究压力的作用效果与那些因素有关 1. 专项点拨： 压力的作用效果即压力使物体发生形变的作用效果，探究压力的作用效果，即探究压强。因此在实验 时常常选择海绵沙子等柔软易形变的物质来增加实验的效果，使实验现象更加明显。在验证压力作用效果 与压力、受力面积等因素的关系时，常用的器材为压力小桌加砝码，盛水的水瓶，方形物块等。在实验时 通过增加砝码个数，增减瓶中水量，堆叠方形物块等方法改变压力的大小。通过倒放小桌，倒放水瓶，侧 放或竖放物块改变受力面积。通过对比海面或沙子等形变或凹陷程度比较压力的作用效果。 2. 同类变式： （1）除上述常见实验外还有通过双手按压铅笔或气球等验证压力作用效果与受力面积的关系，此时两手 对气球或铅笔压力大小相同，通过观察感受手指的形变，或两侧气球的形变也可比较压力的作用效果。 （2）某些特殊情况下验证形状规则实心物体对地面的压强大小，此时由公式 可知密度与物块高度决定压强的大小。 【典例2】（2023·广东深圳·统考中考真题）琴琴同学探究压强与受力面积的关系，得出一个错误的结论。 （1）谁的压力大 ，谁的受力面积大 ；（选填 海绵的大 沙坑的大 两个相等 ） “ ”“ ”“ ” （2）改进这两个实验的意见： ； （3）对比甲图选择下面一个 对比探究压强和压力大小的关系。 【即时检测1】（2022·辽宁沈阳·统考二模）小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破，重重的骆驼却不 会深陷沙中，这是为什么？压力的作用效果与哪些因素有关呢？小明同学猜想： 猜想1：压力的作用效果跟压力的大小有关； 猜想2：压力的作用效果跟受力面积的大小有关。 小明同学利用两个相同的铁块和一块海绵，进行了如图所示的实验。 （1）要探究猜想1，应比较图 ； （2）对比甲、丁两图，同组的小苏同学认为压力的作用效果与压力大小无关，你认为他的观点是 （选 填 正确 或 错误 ）的，理由是 “ ” “ ” 。 【即时检测2】（2023·广东东莞·东莞市竹溪中学校考模拟预测）如图所示，利用小桌、海绵、砝码探究影 响压力作用效果的因素。 （1）实验是通过观察 来比较压力的作用效果； （2）通过比较图甲和图乙，说明 ；通过比较图乙和图 ，说明压力一定时，受力面积越小，压力的 作用效果越明显； （3）实验中主要采用的研究方法是 ；（填 控制变量法 或 理想实验法 ） “ ” “ ” （4）将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上，比较图丙中海绵受到的压强 和图丁中木板受到的压强 的大小关系为 ；（填“>”、“<”或“=”） （5）实验时，小明将小桌换成砖块，并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块，如图戊所示，发现它们 对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中 存在的问题是 。 实验九 探究液体内部压强的规律 1. 专项点拨： 液体压强大小（ ）与液体密度、深度有关，密度越大、深度越深压强越大。一般情况下会探 究液体压强与密度，深度，方向的关系。其中液体压强的大小无法直接测量，因此要用转换法，转换为液 体压强计U 型管液面的高度差，或液体内部橡皮膜的凹陷程度，或瓶壁不同位置喷出水柱的距离来体现。 在设计实验时，通过选取不同种液体探究液体压强与密度的关系。通过改变探头的深度或观察不同深 度喷出水柱的距离探究液体压强与深度的关系。通过改变探头的方向探究液体压强与方向的关系。 2. 同类变式： 部分较难实验设计中会要求测量某种液体的密度，常常采用橡皮膜进行实验设计，当橡皮膜在待测液 体中相平，或堵住管口的薄片刚好脱落时，橡皮膜左右两侧压强相同，测得两种液体深度后利用压强公式 即可求得待测液体的密度。 【典例3】（2023·四川巴中·统考中考真题）下图是探究 影响液体内部压强大小因素 的实验过程。 “ ” （1）图中所示压强计中的U 形管 （选填 是 或 不是 ）连通器；使用前需检查装置是否漏气， “ ” “ ” 用手轻轻按压几下橡皮膜，观察到U 形管中的液体能灵活升降，则说明 （选填 漏气 或 不漏 “ ” “ 气 ）； ” （2）接着在烧杯中加入适量的水，将压强计的探头放入水中不同深度，如图甲、乙丙所示，可以初步得 出结论：当液体密度相同时， 越大，液体压强越大； （3）除了上述探究（2）以外，你认为还有哪些因素可能会影响液体内部压强大小呢？请在下述选项中选 择合适的猜想和与之对应的实验方： （填写猜想和实验方对应的字母，只需选择一组）； 猜想：．可能与液体的密度有关 B．可能与液体的体积有关 实验方： ．分别装入体积相同的不同液体，将探头放入相同深度，观察U 形管液面高度差 D．分别装入体积相同的同种液体，将探头放入不同深度，观察U 形管液面高度差 E．分别装入体积不同的同种液体，将探头放入相同深度，观察U 形管液面高度差 F．分别装入体积不同的不同液体，将探头放入相同深度，观察U 形管液面高度差 （4）为了更好的探究 液体压强与液体密度的关系 ，利用如图丁所示的装置进行改进实验，当注入水 “ ” 和盐水的深度相同时，若橡皮膜向左凸起，则隔板左侧的液体是 。整个实验过程用到的实验方法有 法和 法。 【即时检测1】（2023·云南德宏·统考模拟预测）如图所示是用压强计 研究液体内部的压强 的实验装置 “ ” 。 （1）在实验过程中，压强计上的U 形管 （选填 属于 或 不属于 ）连通器； “ ” “ ” （2）在使用压强计前，发现U 形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是 （选填 或 “” “B”），使U 形管左右两侧的水面相平； ．将右侧支管中高出的水倒出 B．取下软管重新安装 （3）比较图中的乙和丙图，可以得到：液体的压强与 有关。比较图中 两图，可以得液体的压强与 液体密度有关。 【即时检测2】（2023·广东深圳·深圳市龙岗区香港中文大学（深圳）附属知新学校校考三模）如图是 探 “ 究影响液体内部压强大小因素 的实验。 ” （1）图中压强计通过U 形管两侧 反映橡皮膜所受压强的大小，这种研究方法叫 。实验前检查实验 装置，观察到如图甲所示的情景，应该进行以下哪项操作 ； ．从U 形管内向外倒出适量水B．拆除软管重新安装．向U 形管内添加适量水 （2）调整器材后小明充成了图乙、丙所示实验，分析可知液体的压强与 有关； （3）为探究液体压强与液体密度的关系，小明又完成了丁图所示实验，对比丙、丁两次实验发现两次U 形管两侧水面高度差对比不明显，为使实验现象更加明显下列操作可行的是 ； ．将丁图中金属盒下移 B．丁烧杯中换用密度更大的液体 ．将U 形管中的水换成密度更小的酒精 （4）如图戊所示，1、2 是两根完全相同的细玻璃管，管的一端封有相同橡皮薄膜，在管中装入不等量的 水，薄膜鼓起的程度不同。据此小红猜想：液体的压强可能与管内液体的质量有关。小明将2 号管 放置， 直至 、对比1、2 号管橡皮膜的鼓起程度可知小红的猜想错误； （5）为了检验 液体内部的压强与液体密度有关 这一结论，在图己的装置中，容器的左右两侧分别装 “ ” 入深度相同的水和酒精，看到橡皮膜向左侧凸起。由此你可以判断 （选填 左 或 右 ）侧的液体 “ ” “ ” 是水。 实验十 探究流体压强和流速的关系 1. 专项点拨 在流体中流速越大的位置压强越小。流体既可以为气流也可以为水流。验证流体压强与 流速的关系，本质上是在物体两侧通过改变一侧流体的流速，使物体两侧产生压强差，造成 物体移动或偏转。经典的验证流体压强与流速关系的实验有吹纸，漏斗吹乒乓球，吹硬币， 飞机机翼升力模型，喷壶模型，水流水柱模型等。 2. 注意事项 验证流体压强与流速关系的实验设计较为简单，参照经典模型根据题目所给定的器材合 理设计即可。在叙述时详细描述出现了何种情况即可说明流体中流速越大的位置压强越小。 【典例4】（2021·江苏连云港·统考中考真题）在学习 流体压强与流速关系 后，同学们知道了当气流吹 “ ” 向机翼时，飞机会获得升力，并且在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大。为了探究飞 机获得的升力与其他因素的关系，研究人员利用3D 打印机制作出大小不同的纸机翼模型进行风洞模拟实 验，如图甲所示。用传感器测量相关数据，进行分析研究。 （1）研究人员利用控制变量法探究飞机获得的升力与机翼投影面积的关系时，实验数据如下表所示。① 分析数据，你得出的初步结论是 。 此实验选用三组不同的风速分别进行是为了 ② 。 机翼投影面积 S/m2 风速为v1时飞机获得的升 力F1/ 风速为v2时飞机获得的升 力F2/ 风速为v3时飞机获得的升 力F3/ 001331 0032 0027 0023 000998 0023 0021 0017 000665 0015 0013 0011 （2）通过上述信息分析可知：v1 v2（选填 大于 或 小于 ）。 “ ” “ ” （3）研究人员又探究了飞机获得的升力F 与迎角α 的关系，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。分析 图像，你得出的结论是 。 【即时检测1】（2023·山东滨州·统考一模）在 小实验、小制作 比赛活动中，物理兴趣小组利用身边的 “ ” 小玻璃瓶、单孔橡皮塞、两端开口的透明吸管、水，展示了如图实验。 （1）自制温度计。如图乙，将玻璃瓶放入热水中，观察到吸管中的液面 （选填 上升 下降 或 “ ”“ ” 不变 ），验证了温度计是根据液体的 “ ” 规律制成的； （2）自制水气压计。如图丙，提着瓶子从一楼走到四楼，观察到吸管中的液面上升，说明了大气压强随 海拔高度升高而 （选填 增大 减小 或 不变 ）； “ ”“ ” “ ” （3）自制 喷雾器 ，如图丁，往 “ ” B 管中吹气，可以看到管中的液面 （选填 上升 下降 或 “ ”“ ” 不变 ），这表明：在气体中，流速越大的位置压强 “ ” （选填 越大 越小 或 不变 ）。 “ ”“ ” “ ” 【即时检测2】（2023·广东江门·统考二模）飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹 角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮 助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型，按图甲方式进行如下实验。 步骤一：闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，重 复5 次实验并计算升力平均值； 步骤二：改变迎角大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤一； 步骤三：处理相关数据得到 升力与迎角的关系 如图乙。 “ ” （1）飞机飞行时能够获得升力的原因是因为机翼的上表面受到的 比下表面小； （2）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：飞机所受升力随着 迎角的增大而 （选填序号： 增大， 减小， 先增大后减小）； ① ② ③ （3）小明若要进一步研究 飞机的升力与其飞行速度的关系 。利用现有器材，只需要控制 “ ” 不变， 通过调节 来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论； （4）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以 500km/做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1，而以800km/做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2均小于 15°），请比较θ1、θ2的大小关系： 。 实验十一 探究浮力大小的影响因素 1. 专项点拨 由阿基米德原理（ ）可知，物体所受浮力与排开液体重力、排开液体质量、 排开液体密度与排开液体体积有关。与物体所在液体深度、物体体积、物体密度等无关。 2. 常见实验类型 在设计实验时要首先明确探究因素与浮力是否有关。无关因素在设计实验时要注意使其得出的结论与 猜想不相符。 ①在探究浮力与排开液体重力、排开液体质量关系时可直接参考 探究浮力与排开液体重力的关系 实验 “ ” 进行设计，注意实验设计中最简步骤的测量顺序为先测小空桶重力，再测物块重力，再测物块在水中受到 的拉力，最后测小桶与桶中排开液体的重力。 ②在探究浮力与排开液体密度与排开液体体积关系时，密度不同可采用两种不同液体进行实验。排开液体 体积若要得出定量关系，则应选择规则物块标记边长或相应刻度，方便计算排开液体体积。 【典例5】（2022·内蒙古包头·统考中考真题）兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等 器材