專題(九)力學實驗題

能力點1:重視實驗技能，突出綜合分析、探究過程的考查。

八上力學:測量物體的平均速度和密度;八下力學:運動和力的關系，液體壓強特點及其實驗探究，浮力、阿基米德

原理、浮沉條件的結合——測量密度,杠桿、滑輪及動能實驗。

能力點2:獲取材料信息——與高中知識銜接，考查學生理解、運用知識解決問題的能力(單擺、動能與勢能、力

的分解等)。

3雖化訓練

類型一課內力學測量型實驗

1.【測平均速度】小夢利用如圖T2-1所示的裝置,測量小車運動的平均速度。讓小車從斜面上的A點由靜止開

始下滑，分別測出小車到達B點和C點的時間，即可測出小車在不同階段的平均速度。

(1)應選擇較小坡度的斜面，這樣設計的目的是在實驗中便于測量______________________o

(2)圖中BC段的路程SBC=cm,如果測得小車通過BC段所用時間tBC=2s,則小車在BC段的平均速度

VBC=cm/so

(3)在測量小車到達B點所用的時間時,如果小車還沒有到達B點時就停止計時，則測出AB段的平均速度WB會

偏(選填“大”或“小”)。

(4)實驗中應該多次測量，每次測量時必須讓小車從由靜止開始下滑。

⑸(選填“或"=").

2.【測密度】小麗同學在“測量雞蛋的密度”實驗中，進行了以下操作：

(1)將天平放在桌面上，在天平托盤中分別放入不吸水的紙,把游碼移到零刻度線處后指針靜止時的情

形如圖T2-2甲所示，要使橫梁平衡，應將橫梁上的平衡螺母向(選填“左”或“右”)調節，直至天平水平平

衡。接著將雞蛋放在天平左盤，在右盤中加減祛碼并移動游碼，直到天平重新恢復平衡，所加祛碼的質量和游碼

在標尺上的位置如圖乙所示，則被測雞蛋的質量為________go

甲乙丙

圖T2-2

(2)因可供選擇的量筒口徑較小，雞蛋無法放入，小麗自制了一個溢水杯,采用如圖丙所示的方法測量雞蛋的體積,

其具體做法是:先在溢水杯中加水，直到水面恰好與溢水口，把量筒放在溢水口下方，將雞蛋緩慢放入溢

水杯中，雞蛋最終沉入水底，量筒收集完從溢水杯溢出的水后，量筒內水面位置如圖內所示。她所使用量筒的分

度值為mL,在讀取量筒中水的體積時,視線應與液面(選填"相平”或"不相平”),雞蛋的體積

為cm3o

(3)被測雞蛋的密度為g/cnA

(4)若小麗用上述方法先測出雞蛋的體積匕再取出溢水杯中的雞蛋，放在天平的左盤,稱出它的質量札然后利用

計算出雞蛋的密度。用這種方法測得雞蛋的密度與真實值相比會。

3.【測密度】學習了密度知識后，張磊嘗試利用身邊的器材測量鹽水和小石塊的密度。他找到一個圓柱形的硬

質薄壁塑料茶杯，杯壁上標有間距相等的三條刻度線,最上端刻度線旁標有“600mL”字樣。他用這些器材進行了

如下操作：(g取10N/kg)

(1)他用刻度尺量出最上端刻度線距離杯底的高度如圖ZT-3甲所示，則刻度尺示數為cm,將空茶杯放在廚

房電子秤上，廚房電子秤顯示的示數為0.10kg。

=-

=2

E=-

-

h

=

寸

E-I

E-.

圖T2-3

(2)向杯中注入配制好的鹽水直到液面到達最下端刻度線，此時廚房電子秤顯示的示數為0.32kg,則可求得鹽水

密度為kg/m3°

⑶向杯中輕放入一小石塊，小石塊沉到杯底，繼續放入小石塊，直到液面到達中間刻度線處,此時小石塊全部在液

面以下，此時廚房電子秤示數為0.82kg,則小石塊的密度為kg/m\

(4)根據以上操作還可求得放入小石塊后茶杯對廚房電子秤的壓強為Pa,鹽水在杯底處產生的壓強為

________Pa。

4.【測滑輪組機械效率】在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小麗用同一滑輪組提升不同鉤碼，分別做了如圖T2-4

所示的甲、乙、丙3次實驗，實驗數據記錄如下表:

物理量鉤碼所受的重鉤碼上升高度拉力繩端移動的距機械效

力G/Nh/m離s/m率〃

120.051.00.1566.7%

240.051.70.1578.4%

360.05①0.15②

(1)實驗中要豎直向上拉動彈簧測力計,使鉤碼升高。

(2)表格中編號①處數據應為，編號②處數據應為。

(3)分析以上實驗數據可以得出如下結論:同一滑輪組的機械效率主要與有關。

(4)若將此滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，提升相同的物體時，滑輪組的機械效率(選填”變

大,，“變小,，或“不變

類型二課內力學探究類實驗

5.【探究滑動摩擦力的影響因素】在“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗中,小英做了如圖T2-5甲所示的三

次實驗，用到了一個彈簧測力計、一個木塊、一個祛碼、兩個材料相同但表面粗糙程度不同的長木板，實驗中第

1次和第2次用相同的長木板，第3次用表面更加粗糙的長木板。

丙

(1)同組的小芳發現小英在第1次實驗中出現了如圖乙所示的操作，小英操作中的錯誤是。

(2)比較第1、2兩次實驗，是為了探究對滑動摩擦力大小的影響。

(3)比較第(填圖甲中實驗序號)兩次實驗，是為了探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關系。

(4)小英剛做第1次實驗時控制不好力度,拉力隨時間變化的圖像如圖丙所示，木塊的速度隨時間變化的圖像如

圖丁所示，則木塊在第7s時受到的摩擦力為No

(5)小芳同學將實驗方法進行了改進,實驗裝置如圖戊所示，將彈簧測力計一端固定，另一端通過細線拉住木塊，木

塊下面是一長木板，實驗時拉著長木板沿水平地面向右運動，實驗中長木板(選填“需要”或"不需要”)做

勻速直線運動。此時木塊受到的摩擦力大小為N。

6.【探窕力與運動關系實驗】小宇騎車時發現，不踩腳踏板，車也能滑行一段距離，他在不同的路面上多次嘗試后

猜想:車滑行的距離可能與路面的粗糙程度和速度有關。為探究其中的奧秘,他在水平桌面上搭成一斜面，用小

球做實驗，并用毛巾、棉布、木板等改變水平桌面的粗糙程度，如圖T2-6甲所示。

4一Q-------------毛巾序、十得Fl

?\黑一瓶I

甲乙

圖T2-6

（1）為了探究小球在水平面上的運動距離與速度的關系，小宇應先后三次將小球從斜面的（選填“同一”或

“不同”）高度處由靜止釋放，比較小球在（選填“同一”或“不同”）粗糙面上運動的距離。

（2）為探究小球在水平面上運動距離與水平面粗糙程度的關系,小宇應先后三次將小球從斜面上的（選

填“同一”或"不同”）高度處由靜止釋放;小宇認為，通過進一步推理可以得出結論:運動的物體如果不受阻力作用,

將.

（3）在上述（2）的三次實驗中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功為明,克服木板的摩擦力做的功為帆,則M

（選填“大于”“等于”或“小于”）電。

（4）為了模擬探究汽車超速帶來的安全隱患，李斌同學設計了如圖乙所示的探究實驗:將A、B兩個小球先后從同

一裝置上高分別為自、包的位置滾下（叫〈，班也＞%）,推動小木塊運動一段距離后靜止。同組的小紅認為他這樣

設計實驗得出的結論有問題，理由是o

7.【探究浮力大小的影響因素】喜歡書法的小明同學用壓紙石塊進行了如圖T2-7所示的測量與探究活動。

50g

5

圖T2-7

（1）小明在學校用天平和量筒測量壓紙石塊的密度:

①將托盤天平置于水平桌面上,游碼移至零刻度線處，發現指針偏向分度盤右側，他應將平衡螺母向.（選填

“左”或“右”）調節，直至橫梁平衡;

②將石塊放在天平的.（選填“左''或"右”）盤，在另一盤中增減祛碼并移動游碼，直至橫梁再次平衡，此時所

加祛碼質量和游碼位置如圖甲所示，則石塊的質量根=.g；

③他向量筒中倒入40mL的水，將石塊緩慢浸沒在水中，如圖乙所示，則石塊的體積cm3.

根據密度公式可算出它的密度。

（2）小明回家后用操作方便、精確度高的電子秤和同一塊壓紙石塊探究影響浮力大小的因素：

①他將攪勻的糖水倒入柱形杯中，置于電子秤上,如圖丙所示；

②用體積不計的細線系好石塊,并緩慢浸入糖水中直至剛好浸沒的過程中，電子秤示數逐漸增大,則糖水對杯底

的壓力（選填”逐漸增大”“保持不變”或“逐漸減小”）,說明石塊所受浮力大小與有關,

當石塊處于如圖丁所示位置時，石塊所受浮力的大小為N?（g取10N/kg）

③他在石塊沉入杯底，松開細線，如圖戊所示，便開始寫探究報告；

④完成探究報告后,他將石塊從糖水中緩慢提升。細心的小明發現石塊離開杯底至露出液面前，電子秤示數一直

減小，這說明石塊在放置一段時間的糖水中受到的浮力大小與浸沒深度（選填“有關”或“無關”）,造成這

個結果的主要原因可能是。

8.【探究浮力與排開液體重力的關系】如圖T2-8A、B、C、D、E所示是“探究浮力大小跟排開液體所受重力

的關系”實驗的五個步驟。

圖T2-8

（1）由兩步驟可計算出圓柱體物塊浸沒在水中時受到的浮力，且F斫No由兩步驟可

得出物塊排開水所受的重力G排。比較F浮與G%可以得到浮力的大小跟物塊排開水所受重力的關系。

（2）如圖T2-9所示是圓柱體物塊從水面緩慢浸入水中時，根據實驗數據繪制出的彈簧測力計示數F隨物塊浸入

深度〃變化的關系圖像。

分析圖像可得:在物塊沒有浸沒之前,人增大時，彈簧測力計示數（選填“變大”“變小”或“不變”）。當h=4cm

時，物塊所受的浮力為N;浸沒后也繼續增大時，彈簧測力計示數為—N,該圓柱體物塊的高度是—cm。

9.【探究杠桿的平衡條件】學習了杠桿知識后，小明和小紅想探究杠桿的平衡條件。

(1)杠桿兩端的螺母作用是O

⑵小明用如圖T2-10甲所示裝置進行了實驗，并收集了如下表所示的數據,分析數據可知，杠桿的平衡條件

是0(用字母表示)

甲乙丙

圖T2-10

實驗次數動力Fi/N動力臂/i/m阻力B/N阻力h臂/m

10.50.21.00.1

21.00.151.50.1

33.00.12.00.15

(3)小明又用如圖乙所示裝置進行實驗。請在圖乙中畫出拉力尸的力臂/，彈簧測力計的示數應為N。(一

個鉤碼重0.5N)

(4)如圖丙所示，小紅實驗時在一平衡杠桿的兩端放上不同數量的相同硬幣，杠桿仍在水平位置平衡。她用刻度尺

測出硬幣邊緣到支點0'的距離分別為h和則2Li(選填或』”)3人

類型三課內力學設計實驗

10J2019?河北］形狀規則、質量分布均勻的物體，它的重心在它的上。如圖T2-11所示為質量分布均

勻但形狀不規則且帶有三個小孔的薄木板，請用細棉線、刻度尺、筆和鐵架臺來確定它的重心。

圖T2-11

(1)操作方法:?

(2)判斷方法:即為薄木板的重心。

(3)實驗中沒有用到的物理知識有o

①二力平衡的條件

②重力的方向是豎直向下的

③重力的大小跟物體質量成正比

11.學習了液體壓強的知識后，小明想利用生活中的礦泉水瓶來探究液體壓強與深度的關系，請你幫他設計實驗

并寫出實驗步驟、現象和結論。

實驗步驟:。

實驗現象:。

實驗結論:o

若在礦泉水瓶的相同高度扎數個小孔，是為了探究0

12.用一根較長的軟透明塑料管判斷家里的窗臺是否水平。

(1)實驗步驟:o

(2)實驗結論:①若窗臺水平?

②若窗臺不水平,?

(3)實驗中利用的物理知識是原理。

類型四課外力學新情景實驗

13.如圖T2-12甲所示是科技迷小明制作的“真空炮”模型。在--根兩端開口、內壁光滑、水平放置的透明塑料

管左端管口處，放置一枚彈丸，管口兩端各有一塊可自由開合的擋板，靠近管口右端連接一抽氣機。抽氣一段時

間后，迅速將擋板1打開，彈丸便可沖開擋板2從右端管口射出。彈丸從管口射出的出口速度與哪些因素有關呢?

小明提出了如下猜想：

A.與彈丸的形狀有關；

B.與彈丸的直徑有關；

C.與塑料管的長度有關。

小明在塑料管壁兩側安裝了多套光電傳感計時器，用于測量彈丸在管中不同位置的運動速度。

Mms-1)彈頭形

擋板1彈丸擋婢林彈丸

透明塑料管接抽氣機而”

甲乙

圖T2-12

(1)抽出擋板1時,彈丸沖出管口的動力來自于其兩側氣體的。

(2)探究猜想A時，控制其他因素相同，分別用球形與彈頭形彈丸進行實驗，測得彈丸速度大小隨運動位置變化關

系的圖像如圖乙所示，則出口速度較大的是彈丸。

(3)探究猜想B時，小明僅換用底面直徑不同的兩枚彈頭形彈丸重復上述實驗,發現直徑越小的彈丸，出口速度越

小。分析產生上述實驗現象的原因，小明認識到:外界氣體對彈丸的壓強(選填“變大”“變小”或“不變”),

直徑越小，彈丸受力面積越小，產生的推力越因此出口速度越小。

14.實驗表明:密度大于液體的固體球浸沒在液體中，開始時是豎直加速下沉,但隨著下沉速度變大，其所受的阻

力也變大，到一定深度后開始勻速下沉。下表是某興趣小組在探究固體球在水中豎直勻速下沉時的速度與固體

球的半徑、密度的關系時記錄的數據。(g取10N/kg)

次序固體球的半徑”(10-3m)固體球的密度〃(kg.m-3)固體球勻速下沉的速度W(m?sJ)

10.52.0x1030.55

21.02.0x1032.20

31.52.0x1034.95

40.53.0x1031.10

51.03.0x1034.40

60.54.0x1031.65

71.04.0x1036.60

(1)固體球浸沒在水中豎直勻速下沉時受到的力(選填"是''或"不是”)平衡力;若固體球的體積為0.1cn?、

密度為2.0x103kg/n?,則此球質量"=g,浸沒在水中豎直勻速下沉時所受到的浮力尸產N,阻力

f=No

(2)由第1、2、3三組數據可知:密度相同的固體球浸沒在水中勻速下沉時的速度與固體球成正比。

(3)結合表格數據分析，若固體球的半徑為1.5xl(y3m,密度為3.0x103kg/nP,則其浸沒在水中勻速下沉的速度是

________m/s,.

類型五課外初高銜接類實驗

15.同學們課余要做一個周期為1s的擺,即在一條長繩的一端系一個小鐵塊，讓鐵塊來回擺動(如圖T2-13所示)，

擺動一個來回所用的時間為1s?小夢做好繩長為40cm的擺后，當擺動幅度為10cm時測得周期為1.3s,小夢

調整了繩子的長度后仍然讓擺動幅度為10cm繼續做實驗，實驗數據記錄如下表：

圖T2-13

實驗次數1234

繩子長度/fcm204060

擺動周期/s0.91.31.5

(1)分析表格中數據,小夢第4次實驗時繩子的長度應該比第3次實驗時的。

(2)(多選)做完實驗后，小夢覺得擺的周期較短,用停表不易準確測量，于是想到測鐵塊來回擺動10次的時間再除

以10作為周期就準確得多，小夢的這種測量方法與圖T2-14所示(填選項前字母)的方法使測量結果準

確的原理相同。

A.如圖甲所示，用游標卡尺測量一張紙的厚度

B.如圖乙所示，測量形狀不規則小固體的密度

C.用圖內所示的方法測量細金屬絲的直徑

D.三個同學測量同一支鉛筆的長度后取平均值作為鉛筆長度的測量值

(3)小夢在用以上方法測量擺的周期時又發現，第10次的擺動幅度明顯比第1次的擺動幅度小。她想:擺動幅度

變小，擺的周期會不會也變短?對測量結果會不會產生影響?就這一問題你的猜想是

你作出這一猜想的依據是o

16.小明在玩“水槍”玩具時，發現“水槍”水平放置,如果推動活塞的速度越快、水槍離地面的高度越高，水就會射

得越遠，據此，他提出了如下猜想:在空中水平拋出的物體，落地的水平距離與拋出的初速度及拋出點離地面的高

度有關。為驗證猜想，小明找來了如圖T2-15所示裝置進行實驗。

圖T2-15

(1)讓小球從斜槽上自由滾下，是為了使小球到達水平槽時具有一定的;小球從斜槽上滾下時，重力勢能

(選填"增大”"減小”或"不變”)。

(2)保持不變，分別讓同一小球從斜槽上4、B、C位置由靜止自由滾下，測出小球落地的

水平距離分別為SA、SB、SC,發現SA>SB>SC,這表明:空中水平拋出的物體，落地的水平距離與有關。

(3)逐步降低拋出點離地面的高度，分別記為加、/?2、角,每次都讓同一小球從斜槽上A位置由靜止自由滾下，分

別測出小球落地的水平距離SI、S2、S3,發現S>S2>S3。這表明:空中水平拋出的物體，落地的水平距離與

有關。

(4)若在水平槽上鋪上毛巾，使拋出點離地面的高度為〃3,讓同一小球從斜槽上A處由靜止自由滾下，測出小球落

地的水平距離為S4。根據上述實驗的結果，則54(選填“>或"=”)S3。

【參考答案】

1.(1)小車的運動時間

(2)40.020

⑶大

(4)同一位置

(5)>

2.(1)水平右42(2)相平2相平40

⑶1.05(4)偏大

［解析］(1)由圖甲可知，天平指針靜止時指向中央刻度線的左側，則橫梁右側上翹，需將平衡螺母向上翹的右端調

節，使天平重新平衡。雞蛋質量等于祛碼質量與游碼在標尺上所對刻度值之和，即m哂=20g+20g+2g=42g。

(2)為使雞蛋放入溢水杯后溢出水的體積等于雞蛋的體積，則放入雞蛋前應向溢水杯加水至溢水口處。由圖內可

知，量筒的分度值為2mL,在讀取量筒中水的體積時，視線應與液面相平，雞蛋的體積等于量筒中水的體積，為40

3

cm%

⑶被測雞蛋的密度為"奸警=f與=L05g/cm3o

V雞蛋4Ucm

(4)取出溢水杯中的雞蛋時，雞蛋表面會沾有水，所測質量會偏大，故測得雞蛋的密度也會偏大。

3.(1)15.00(2)1.1x103(3)2.5x103

(4)2.05x1031.1X103

［解析］(1)由圖甲可知，刻度尺的分度值為01cm,刻度尺示數為L=15.00cm。

43

(2)向杯中注入配制好的鹽水直到液面到達最下端刻度線，則此時鹽水的體積Vtt*-200mL=200cmMxWm,

杯中鹽水質量m松水=抗&-m杯=0.32kg-0.10kg=0.22kg,則鹽水的密度為p靛水=°22kg=1.1xlO3kg/m3.

t水2x10m

(3)不斷向杯中輕放入小石塊，直到液面到達中間刻度線處,且小石塊均在液面下，則小石塊的體積為V,=400

mr

mL-200mL=200mL=2x］O_4n?,小石塊質量m^=m總加總=0.82kg-0.32kg=0.5kg,則小石塊密度p石二者=

v石

(4)放入小石塊后茶杯對廚房電子秤的壓力F-m總爐=0.82kgxlON/kg=8.2N,

茶杯的底面積5=匕詈=黑”=40c,"2=4xl(y3病,則茶杯對廚房電子秤的壓強pJ-=h蹩［=2.05x103

rPao

L15.00cmS4x10-31n2

因杯上三刻度線間距離相同，則此時液面高度為力=10cm=0.1m,鹽水在杯底處產生的壓強為p截水=0標水gh

=l.lxlO3kgxlON/kgxO.lm=l.lxl03Pao

4.(1)勻速(2)2.483.3%

(3)所提物體的重力

(4)不變

［解析］(1)實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使彈簧測力計示數穩定，便于讀數。

(2)由題圖丙知，彈簧測力計的分度值為0.2N,則彈簧測力計示數為2.4N;第3次實驗中，滑輪組的機械效率

3=皿6Nx0.05m-83.3%o

W&3F3s32.4NxO.15m

(3)實驗選用的是同一滑輪組,動滑輪的重力不變;由表中實驗數據可知，同一滑輪組提起的物體越重，滑輪組的機

械效率越高，所以同一滑輪組的機械效率主要與提起物體的重力有關。

(4)若將此滑輪組換一種繞繩方法，動滑輪的重力不變，不計摩擦及繩重，由J「可

W&卬有額G/1+G動hG+G動

知，提升相同的物體時，滑輪組的機械效率不變。

5.(1)沒有水平勻速拉動木塊(2)壓力(3)2、3(4)3(5)不需要2.8

6.(1)不同同一

(2)同一做勻速直線運動

(3)等于

(4)沒有控制兩個小球的質量相等

［解析］⑴為了探究小球在水平面上的運動距離與速度的關系，應控制小球的速度不同,接觸面粗糙程度相同，所

以應讓小球從不同高度處由靜止釋放，比較小球在相同粗糙面上運動的距離。

(2)為探究小球運動距離與水平面粗糙程度的關系，應控制小球的初速度相等，小宇應先后三次將小球從斜面上

的同一高度處由靜止釋放。由實驗結果可知,接觸面越光滑，摩擦力越小，小球運動的距離越大;若水平面光滑無

摩擦，則小球不受阻力作用，運動速度的大小和方向不變,即做勻速直線運動。

(3)在本實驗中,小球的動能都用來克服摩擦力做功，由于小球質量和速度相同，所以三次實驗中小球的動能相同,

做的功也相同。

(4)要模擬探究汽車超速帶來的安全隱患,應使速度不同而質量相同的小球撞擊木塊，由題意知，小球的質量不同,

這種設計不合理。

7.⑴①左②左53.4③20

(2)②逐