专题32 力学实验专题（一）（原卷版）

专题32 力学实验专题（一）（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，考点通过方法总结，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 实验一：用天平测固体也液体的质量（1 典例+2 即时检测） 基础过关（12） 实验二：测固体液体的密度（1 典例+2 即时检测） 能力提升（12） 实验三：探究弹簧弹力跟拉力的关系（1 典例+2 即时检测） 真题感悟（12 题） 实验四：探究物重与物体质量的关系（1 典例+2 即时检测） 实验五：探究牛顿第一定律（1 典例+2 即时检测） 实验六：探究二力平衡的条件（1 典例+2 即时检测） 1. 掌握天平的使用方法，能正确测量固体和液体的质量； 2. 掌握测量固体和液体的密度的方法； 3. 理解弹簧的弹力产生的原因，掌握探究弹簧弹力和拉力的关系的实验； 4. 理解重力G=mg，掌握探究物重与物体质量的关系实验； 5. 理解牛顿第一定律，掌握探究牛顿第一定律实验； 6. 理解二力平衡条件，掌握探究二力平衡的条件实验； 实验一 用天平测固体和液体的质量 1. 天平的使用技巧：一放平，二调零，三调横梁成水平，指针偏哪哪边重，螺母反向高处动，称物体，先 估计，左物右码方便自己；夹砝码需心细，加减对应盘高低 2. 注意事项： （1）被测物体的质量不能超过天平的称量； （2）横梁平衡的标志是指针指在分度盘的中央刻度线处或指针在中央刻度线左右摆动幅度相等； （3）已经调节好的天平，当移动后应重新调节横梁平衡； （4）潮湿的物体和化学物品不能直接放入天平托盘里，应将它们装入容器中，再进行称量； （5）向盘里加砝码时要用镊子，不能用手直接接触砝码，要轻拿轻放 （6）测量粉末状物体的质量时，可以在天平两盘各垫一张大小适中的相同纸片，再进行称量． 【典例1】（2023·江西赣州·统考一模）如图甲所示，正确使用天平时，将天平放在水平台面上，先将 取下，然后移动游码至零刻度线处，发现天平指针仍然偏向分度盘左侧，接下来应将天平右边的平衡螺母 向右调，也可将左边的平衡螺母向 调；小林用已调好的天平测量一小块鹅卵石质量时，天平平衡后， 右盘中砝码的质量和游码的位置如图乙所示，则物体的质量是 g。 【即时检测1】（2023·安徽·校联考模拟预测）小军和小林分别利用托盘天平练习测量物体的质量： （1）小军将天平调节平衡后，测量空烧杯的质量。当他在右盘中放入砝码后天平如图甲所示，接下来他 的操作应是 ，使天平再次平衡，读出空烧杯的质量； （2）小林将天平调节平衡后，测量液体和烧杯的总质量，当天平再次平衡后如图乙所示，则液体和烧杯 的总质量是 g。 【即时检测2】（2023·四川成都·统考二模）在 使用天平测量液体质量 的实验中： “ ” （1）将天平放置于水平台面上，将游码拨至标尺左端零刘度线处，分度盘指针如图甲所示，则应将平衡 螺母向 调节，直到指针静止时指在分度盘的中线处； （2）正确调节后，将空烧杯放在左盘，用镊子向右盘加减砝码，当把砝码盒里最小的砝码放在右盘，发 现指针指向分度盘的右侧，接下来正确的操作是：取下最小砝码，并 ，直到天平再次平衡，测得空 烧杯质量为28g； （3）测得烧杯和液体的总质量如图乙所示，则杯中液体的质量为 g； （4）若两次测量中使用的那个20g 的砝码磨损了一点，则测得的液体的质量 （选填 偏大 、 “ ” 偏小 或 不变 ）。 “ ” “ ” 实验二 测量固体和液体的密度 1. 测固体物质密度的方法： （1）用天平测出固体的质量m。 （2）在量筒中倒入适量的水，测出水的体积为V1 （3）将固体完全浸入量筒中，测二者的总体积为V2。 （4）固体的密度 2 测液体物质密度的方法： （1）用天平测出液体和烧杯的总质量m1。 （2）把烧杯中适量液体倒入量简中，用天平测出剩余液体和烧杯的总质量m2读出量筒中液体的体积V。 （3）液体的密度 【典例2】（2023·湖北十堰·统考中考真题）如图是小赵测量自制果汁密度的实验： （1）他用已调好的天平测量空烧杯质量时，添加最小砝码后，天平的指针仍略左偏，于是他进行了如图 甲的操作，他的错误是： ； （2）纠正错误后，完成了下列实验步骤： ①测得空烧杯的质量是494g； 取适量的果汁倒入烧杯中，用天平测果汁和烧杯的总质量，天平平衡时， ② 右盘中砝码及游码的位置如图乙所示； 将烧杯中的果汁全部倒入量筒中，如图丙所示； 计算果汁的密 ③ ④ 度为 g/m3； （3）小组内交流发现：将上述实验步骤 顺序调整为 ①②③④ ，可以减小误差。 【即时检测1】（2023·辽宁阜新·统考模拟预测）阜新有 玛瑙之都 的美誉，小福想了解玛瑙石的密度， “ ” 于是来到玛瑙城找到两块大小不同的玛瑙原石，来到实验室完成如下操作：准备实验器材：托盘天平、量 筒、烧杯、水、细线。 （1）用托盘天平测得小块玛瑙石的实验数据如图甲所示，则其质量为 g； （2）将小块玛瑙石放入装有20ml 水的量筒中后液面位置如图乙所示，则小玛瑙石的体积为 m3。根据 实验原理 计算出小玛瑙石的密度是 kg/m3； （3）小福想用同样的方法测出大块玛瑙石的密度，发现大玛瑙石不能直接放入量筒，于是聪明的小新进 行了如下的操作： 用天平测量大玛瑙石的质量 ① m1； 将大玛瑙石放入盛水烧杯后测量烧杯质量 ② m2，并 标记水面位置； 捞出大玛瑙石，再补水到标记处后测量烧杯的质量 ③ m3。根据测得质量值得出大块玛瑙石 的密度表达式为：ρ 玛瑙= ；（用符号表示） （4）小福再次完成（4）中测量过程，发现第二次取出大玛瑙石时沾了更多的水，经他的分析认为再次测 量后算得到的密度值与前者密度值相比 （选填 偏大 偏小 或 仍然不变 ）。 “ ”“ ” “ ” 【即时检测2】（2023·山东东营·统考二模）2022 年黄河干流全线水质持续改善，某环保小组在黄河边取 适量黄河水样品，分别进行了水密度的测量。 （1）小薇把黄河水样品带回学校，用天平和量筒做了如下实验： ①将天平放在水平台上，游码归零后，发现指针指向零刻度线的左边，此时应将平衡螺母向 （选 填 右 或 左 ）调，才能使天平横梁水平平衡； “ ” “ ” ②用天平测出空烧杯的质量为20g，在烧杯中倒入适量的黄河水样品，测出烧杯和水的总质量如图甲所示， 则水质量为 g，然后将烧杯中的水倒入量筒（如图乙），读出水的体积为40mL，则水的密度为 ； ③小薇用这种方法测出的黄河水密度比真实值 （选填 偏大 、 偏小 或 不变 ）。 “ ” “ ” “ ” （2）小亮把黄河水样品带回家，用家里的一台电子秤（如图丙所示）和没喝完的半瓶纯净水，做了如下 实验，请把实验步骤补充完整，并写出表达式。 ①用电子秤测出半瓶纯净水的总质量为 ，并用笔在瓶身水面位置标记； ②把瓶中的水全部用来浇花，然后吹干，用电子秤测出空瓶的质量为 ； ③ ； ④则黄河水的密度表达式 （纯净水的密度用 表示）。 实验三 探究弹簧的伸长跟拉力的关系 1. 在弹性限度内弹性力的大小与弹性形变量成正比，在设计实验时要测量力和弹性形变量，因此所选的测 量工具为：弹簧测力计、刻度尺 2. 除此之外在实验时往往采用在弹簧或橡皮筋下加挂重物的方法来使其伸长稳定的长度，因此还需要选择 对应的勾码、沙桶等重物。 3. 注意事项 （1）弹簧测力计在使用时要沿力的方向使用，一般选择竖直方向或水平方向使用以减小实验误差。 （2）弹性形变量即物体原长与受力之后长度的差值，伸长时即为伸长量，压缩时即为压缩量，与物体本 身长度无关。 （3）实验时要考虑物体的弹性限度，若实验数据或图像末端出现弹性力的大小与弹性形变量不成正比的 情况，则考虑已经超出了弹性限度。 【典例3】（2021·陕西·统考中考真题）同学们在学完弹簧测力计的相关知识后，自制了一个 橡皮筋测力 “ 计 ，将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线：挂 ” 1 重物时，下端对应位置标为1；将这段距离 等分为20 格，每格表示005。用此测力计测量物体重力时，发现测量值不准确。为了弄清其中的原因，同 学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。 他们利用规格为005 的螺母若干、刻度尺、橡皮筋白板等进行了实验探究。不挂重物时，使橡皮筋下端与 刻度尺的零刻度线对齐；挂不同重物时，橡皮筋下端对应不同的刻度值，作出标记，如图所示。 （1）螺母挂在橡皮筋下静止时，受到橡皮筋的拉力 （选填 大于 等于 或 小于 ）它受到的重 “ ”“ ” “ ” 力； （2）同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母，实验数据记录如下表。 试验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 螺母个数/个 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 螺母总重G/ 0 005 01 015 02 025 03 035 04 045 05 055 刻度尺读数L/mm 0 5 11 20 30 45 60 75 90 110 135 158 ①分析实验数据可初步得出：橡皮筋下所挂重物越重，橡皮筋的伸长越 ； ②进一步分析数据发现：每增加1 个螺母时，刻度尺读数的变化量总体上是不同的，但中间有部分读数的 变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的700mm 处，推测橡皮筋下所挂的物体重约为 （结 果保留两位小数）；若挂另一重物，静止时橡皮筋下端对应刻度尺的150mm 处。此时 （选填 能 或 “ ” 不能 ）确定此物体的重； “ ” （3）同学们根据实验数据，用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计，橡皮筋上端和刻度尺的位置保 持不变。若使测力计的量程最大，零刻度线应标在刻度尺的 mm 刻度处，此测力计的最大量程为 ； （4）同学们更换不同的橡皮筋进行探究，发现其它橡皮筋的特点均与此相似，他们由此总结出，若要用 橡皮筋制作测力计，受橡皮筋材料影响，刻度均匀部分可测量范围 ，整体上测量不准确，所以橡皮筋 不适合做测力计。 【即时检测1】（2023·广东·统考模拟预测）实验小组的同学对、B 两根长度相同粗细不同的橡皮筋测力计， 将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（图甲所示），记录橡皮筋受到的拉力大小F 和橡皮筋伸长量Δ x，根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。 （1）当在橡皮筋上悬挂重力为8 的物体时，橡皮筋的伸长量为 m； （2）分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤，用橡皮筋 制成的测力测量的精确程度高（选填 或 “” “B”）； （3）将本实验中相同的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 。 【即时检测2】（2023·广东东莞·东莞市厚街海月学校校考模拟预测）小华在课外探究弹簧的伸长量跟拉力 的变化关系，记录了相应实验数据，如下表所示。 弹簧下方所挂钩质 量/g 0 100 20 0 300 400 500 60 0 700 指针的位置/m 2 3 4 5 6 7 75 75 （1）分析实验数据，可得到结论：在弹性限度内，弹簧伸长量与拉力成 ； （2）小华利用完全相同的小桶分别盛满四种液体，再用最大量程为5 的弹簧测力计分别称出液体和小桶的 总重力，记录的部分数据见下表。 液体种类 酒精 水 盐水 蜂蜜 弹簧测力计的示数F/ 26 28 30 ①通过分析比较上表，小华推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律，下列图像中能正确反映 这一规律的图像是 ； ②若酒精的密度为08g/m3，根据表格中的数据计算出盐水的密度为 g/m3，小桶的重量为 ；若查到 蜂蜜的密度为14g/m3，则上表空格中数据应为 ； （3）小华又利用相同的弹簧测力计及小桶，将弹簧测力计改装成可以直接读取液体密度的弹簧密度计， 该弹簧密度计能用于测量液体密度的最大值为 g/m3。 实验四 探究物重与物体质量的关系 1. 由重力公式G=mg 可知，物体所受重力大小与物体质量成正比，即验证重力与质量的比值为一定值（或 G-m 图像为正比例函数图像）。因此在设计实验时应分别测量物体的质量与重力，所选取的测量工具为： 弹簧测力计、托盘天平 2. 注意事项 （1）验证一个量与另一个量之间的关系是典型的探究实验设计类型，因此在设计实验时应注重控制无关 变量相同。逐次改变所测物体的质量，并记录对应的重力值，进行多次试验以得到普遍规律。 （2）在太空中或月球等位置进行实验时，注意g 值会发生相应的变化，但同一位置物体所受重力大小与物 体质量成正比这一结论不发生改变。 3. 变形实验 验证重力大小与形状、体积等无关变量的关系，实验时一定要注意控制质量大小相同，牢牢把握重力 与质量成正比这一概念。 【典例4】（2023·湖南长沙·统考中考真题）小明用家里的器材探究重力的大小与质量的关系。如图甲、乙 所示，小明用布袋装着质量不同的米，用电子秤测其质量，用液晶屏拉力器测其重力，实验数据记录如下 表： 实验次数 1 2 3 4 5 电子秤的示数/g 1000 2000 3000 4000 5000 拉力器的示数/ 098 196 294 392 490 （1）在图乙中，当米袋静止时，拉力器的示数与这袋米所受重力的大小 ； （2）分析上表数据可得：物体所受重力的大小与它的质量成 ，下列数据处理方法可以得到此结论的 是 。 ．计算每一次实验中重力的大小与质量的比值 B．计算每一次实验中重力的大小与质量的乘积 【即时检测1】（2023·四川成都·校考模拟预测）在 探究重力与质量的关系 实验中； “ ” （1）同学们所用的弹簧测力计如图所示，在使用它测量力前，应先进行的操作是 ； （2）将物体挂在弹簧测力计下，并让它处于静止状态，忽略弹簧自重；根据 原理可知：此时弹簧测力 计的示数等于物体的重力； （3）在 探究重力的大小与质量的关系 实验中，同学们的实验数据记录如下表所示； “ ” 质量m/kg 006 010 018 022 032 034 重力G/ 06 10 18 22 32 34 分析表中实验数据可得出的结论是 ； （4）小红用质量不同的苹果，小木块、小铁球各一个，并分别测出了它们的质量和重力，来探究物体所 受重力大小与质量的关系，你认为小红的做法 。 ．不合理，因为他没有用同种物质的物体做实验 B．不合理，因为他没有使物体的质量成倍变化 ．合理，因为他同样可以得到物体所受重力大小与质量的关系 D．合理，因为他的操作比甲同学更简便 【即时检测2】（2023·四川内江·威远中学校校考一模）在探究 重力与质量的关系 实验中，采用的实验 “ ” 装置如图甲所示。实验中，以钩码作为被测物体，每个钩码的质量m 均为50g。实验步骤如下： ．将弹簧测力计在竖直方向上调零，使指针对准零刻度线； B．把钩码挂在弹簧测力计上，当钩码 时，读出弹簧测力计的示数。此时弹簧测力计的示数 （选 填 大于 、 小于 或 等于 ）钩码所受的重力； “ ” “ ” “ ” ．逐渐增加所挂钩码的个数，测出相应钩码的重力，并记录在下面的表格中。 钩码数/个 1 2 3 4 5 质量m/kg 005 010 015 020 025 重力G/ 049 097 147 197 245 请你在乙图坐标纸上，用描点法作出G﹣m 图像 。并根据图像得出结论：物体所受的重力与它的质量 成 。 实验五 探究牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律是理想定律，实验室无法完成。故要验证牛顿第一定律，则只能去验证平衡力； 2. 本实验，往往和摩擦力的实验相结合，采用逐步逼近的方法验证，接触面光滑时，物体将做匀速直线 运动 【典例5】（2023·内蒙古呼和浩特·统考中考真题）自古以来，就有很多人认为，力是维持物体运动的原因。 后来，伽利略提出，物体的运动不需要力来维持。我们通过实验来研究：如图所示，让同一小车从同一斜 面的相同位置由静止滑下，保证小车到达水平面的速度相同，结果发现，随着小车受到的阻力减小，小车 在水平面上滑行的距离变大。分析，思考，推理，得出正确结论：（1）如果小车静止，不受力，小车将 保持静止状态；（2）如果小车运动，不受力，小车将保持匀速直线运动状态。进而思考得出： （1）如果一个物体不受力，这个物体将保持 ； （2）力 （选择 是 或 不是 ）改变物体运动状态的原因； “ ” “ ” （3）牛顿第一定律 （选填 能 或 不能 ）由实验直接验证。 “ ” “ ” 【即时检测1】（2023·广东惠州·惠州一中校联考一模）在 探究阻力对物体运动的影响 的实验中，让小 “ ” 车每次从斜面顶端处由静止自由滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离，结果记 录在下表中。 接触面 毛巾 棉布 木板 小车受到的阻力大小 大 较大 小 小车运动的距离s/m 1830 2683 （1）每次实验均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大 小 （选填： 相等 或 不相等 ）；本实验是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断阻力对 “ ” “ ” 物体运动的影响，这种研究问题的方法叫 法；小车到达水平面的初始动能是由 势能转化而来 的： （2）第三次实验中，小车在水平木板上滑行后，停下来的位置如图所示，读出小车在木板上滑行的距离 并填写在上面表中相应空格处： ； （3）分析表中内容可知：水平面阻力越小，小车滑行的距离就越远，则小车的速度 ；进一步推理得 出：如果水平面绝对光滑，物体受到的阻力为零，物体的速度将不会减小，则物体将在水平面上做 运动。 【即时检测2】（2023·辽宁沈阳·沈阳市第一三四中学校考模拟预测）小毅为探究 运动与力的关系 ，设 “ ” 计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平 面上滑行的距离。