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  • 2022-04-01 发布

天津市2005-2020年中考物理真题分类汇编专题:20其他力学实验含解析

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专题20其他力学实验1.(2008天津,29)菜物理学习小组,针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑,进行了实验探究和理论探究活动.【实验探究】将长度为lm的长木板的一端垫高,构成长度一定高度可调的斜面(如图所示).用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量.表中呈现的是部分实验数据:实验次数1234斜面高度h/m0.150.200.250.30拉力F/N2.73.23.64.1机械效率η0.560.630.690.73(1)疑惑一:“斜面的机械效率越高越省力吗?”请根据表中的实验数据,写出正确的结论。(2)疑惑二:“斜面倾斜程度越大拉力越大,滑块受到的摩擦力也一定越大吗?”请进一步分析表实验数据,写出正确的结论:简述理由:【理论探究】(3)疑惑三:“滑块受到的摩擦力是一个‘不可直接测量’量,能通过‘可测量’量求出摩擦力吗?”请根据已有的知识推导:对于倾斜程度不同的斜面,在拉力F作用下(拉力方向沿斜面向上)使重为G的滑块沿斜面匀速移动时,滑块受到的摩擦力f的数学表达式(斜面的长L和斜面的高h均为“可测量”量)【答案】(1)斜面的机械效率越高不一定越省力(斜面的机械效率越高越费力);(2)倾斜程度越大拉力越大,滑块受到的摩擦力越小;理由:倾斜程度越大,滑块对斜面的压力越小,斜面的光滑程度不变,压力越小摩擦力越小.(3)Ff=F-Gh/l或Ff=Gh/l-F10 【解析】(1)从表中第1到3次实验可以看出,机械效率逐渐增大,拉力也逐渐增大,越来越费力.所以说斜面的机械效率越高不一定越省力.斜面越光滑、坡度越小越省力.但坡度越小机械效率越低,所以说斜面的省力情况与斜面的机械效率无关.(2)斜面的长度一定,斜面越高,倾斜程度越大,从表中数据可知倾斜程度越大拉力越大,但倾斜程度越大滑块对斜面的压力越小,斜面的光滑程度不变,压力越小摩擦力越小.(3)当滑块沿斜面匀速向上运动时:由功的关系得Fl=Gh+Ffl,可得Ff=F-Gh/l当滑块沿斜面匀速向下运动时:由功的关系得Gh=Fl+Ffl,可得Ff=Gh/l-F。2.(2010天津,25)在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时,小雨提出了如下猜想:猜想一:物体的重力势能可能与物体的质量有关;猜想二:物体的重力势能可能与物体所在的高度有关。为此他设计了如图甲的实验装置。将两端开口、长约1m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上,将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处(塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦);其他器材还有:刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒(如图乙)请你帮助小雨回答下列问题:(1)探究“猜想一”时,应使用质量(选填“相同”或“不同”)的钩码从(选填“相同”或“不同”)的高度在玻璃管内由静止下落,去冲击O点的泡沫塑料块,然后用刻度尺分别测量;从而比较出重力势能的大小。(2)设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格。【答案】(1)不同,相同,每次泡沫塑料块下移的距离;(2)见解析【解析】(1)要探究物体的重力势能与质量的关系,根据控制变量法可知,就要控制钩码的高度不变,改变钩码的质量;钩码由静止下落,去冲击O点的泡沫塑料块,通过测量泡沫塑料块下移的距离来反映钩码重力势能的多少.(2)在此实验中,通过泡沫下落的高度来比较物体的重力势能的多少,因此要记录的物理量就要10 包括泡沫下移的距离;由于要探究物体的重力势能与高度得关系,要让物体的高度变化而质量不变,因此表格中还要记录物体下落的高度和物体的质量,具体如下:钩码质量m=______g实验次数钩码下落的高度h/cm泡沫塑料块下移的距离s/cm123或者实验次数钩码质量m/g钩码下落的高度h/cm泡沫塑料块下移的距离s/cm1233.(2013天津,25)某班同学在探究“动能的大小与什么因素有关”时,同学们提出了如下猜想:猜想一:动能的大小可能与物体的密度有关;猜想二:动能的大小可能与物体的运动速度有关;猜想三:动能的大小可能与物体的质量有关。为了验证同学们的猜想,老师提供如下器材:刻度尺、四个金属球(100g的铁球、100g的铝球、50g的铁球、50g的铜球)、小木块和长木板。同学们组装了下图所示的实验装置,让小球从斜面上由静止滚下,碰上水平面上的小木块后,将木块撞出一段距离。在同样的平面上,木块被撞得越远,说明球的动能越大。请你帮同学们完成下列任务:(1)写出探究“猜想一”的实验方案;(2)设计出探究“猜想二”的记录数据表格。【答案】(1)方案:将100g的铁球和100g的铝球(或50g的铁球和50g的铜球)分别从斜面的同一高度处由静止滚下,撞击水平面上同一位置的小木块,用刻度尺分别测量小木块被撞出的距离。(2)见解析10 【解析】(1)“猜想一”是说动能的大小与物体的密度有关,因此要控制物体从斜面上下滑时的高度、物体的质量,只改变物体的密度,据此来设计实验方案,即将100g的铁球和100g的铝球(或50g的铁球和50g的铜球)分别从斜面的同一高度处由静止滚下,撞击水平面上同一位置的小木块,用刻度尺分别测量小木块被撞出的距离;(2)“猜想二”是说动能的大小与物体的运动速度有关,因此要控制物体的质量,只改变物体从斜面上下滑时的高度,从而改变速度,据此来设计实验表格.利用同一金属球次数金属球释放高度h/cm木块移动距离s/cm结论1234.(2015天津,23)小明在研究“影响滑动摩擦力大小的因素”时,提出了如下猜想:猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。为了验证猜想,准备了如下实验器材:一个带挂钩的木块(重6N)、两个砝码(每个重5N)、一块长木板和一个弹簧测力计。所用实验装置如图所示。在验证猜想一时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它延水平木板做匀速直线运动,读取弹簧测力计的示数;在木块上分别放置一个和两个砝码,按上述操作再做两次实验,得到的实验数据如下表所示。次数压力/N测力计示数/N滑动摩擦力/N161.82113.33164.8(1)请将表中空格部分填写完整;(2)结合实验过程分析表中数据,得出的结论是;(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材:。【答案】(1)三次的滑动摩擦力分别为:1.8N、3.3N、4.8N;10 (2)在接触面的粗糙程度相同时,接触面上的压力越大时,滑动摩擦力越大;(3)两块接触面粗糙程度不同的长木板.【解析】(1)实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小,弹簧测力计测量的是木块受到的拉力,当木块做匀速直线运动时拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,由此可得:三次的滑动摩擦力分别为:1.8N、3.3N、4.8N;(2)结合实验过程分析表中数据,得出的结论是:在接触面的粗糙程度相同时,接触面上的压力越大时,滑动摩擦力越大;(3)要验证滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,需要保持压力大小一定,改变接触面的粗糙程度;由此可知需要添加的器材为:两块接触面粗糙程度不同的长木板.5.(2016天津,23)某同学在探究“物体的动能和哪些因素有关”时,提出了如下猜想:猜想一:物体动能大小与物体的质量有关猜想二:物体动能大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想,老师提供了如下器材:斜槽、刻度尺、三个钢球(质量分别为0.1kg、0.2kg和0.3kg)、木块和长木板。实验装置如图所示,让钢球从高为h的斜槽上由静止滚下,碰到水平面上的木块后,将木块撞出一段距离。在同样的平面上,木块被撞得越远,说明钢球的动能越大。该同学利用上述器材和装置进行了实验,并在下表中记录了实验获得的数据。次数钢球质量m/kg钢球下落的高度h/cm木块移动的距离s/cm10.110820.1251930.2202640.2101550.3102260.31530请你完成下列任务:(1)为了便于验证猜想一,请重新设计一个实验表格,并将表中的相关数据全部筛选整理后填入10 你所设计的表中。(2)分析重新设计的表中数据,可以得到的实验结论是_________________________。【答案】(1)见解析表格;(2)当物体运动速度一定时,物体的质量越大,动能越大。【解析】(1)物体动能大小与物体的质量和速度有关,探究物体动能大小与质量关系时,要控制物体到达水平面时的速度一定,即控制钢球在斜面上的高度相同,改变物体的质量;设计表格如下:次数钢球小落高度h/cm钢球质量m/kg木块移动距离s/cm1100.182100.2153100.322(2)由表中数据可得出结论:当物体的运动速度一定时,物体的质量越大,动能就越大.6.(2017天津,22)小明在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,提出了如下猜想:猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关猜想三:滑动摩擦力的大小与接触面积有关为了验证猜想,准备了如下器材:弹簧测力计、长木板、长方体木块和砝码.他利用上述器材进行了如下实验:①将木块平放在长木板上组装成如图1所示的装置.匀速拉动长木板,记下弹簧测力计的示数.图1图2图3②在木块上加砝码,如图2所示.匀速拉动长木板,记下弹簧测力计的示数.完成下列任务:(1)在图3中画出长木板被匀速拉动时(木块相对桌面静止),长木板在水平方向上的受力示意图.(2)通过实验步骤①②可验证猜想  .(3)要完成对“猜想三”的验证,需在实验步骤①的基础上进一步实验,请你写出下一步的实验方案.【答案】(1)见解析;(2)一;(3)将①中的木块侧放,拉动长木板,记录下弹簧测力计的示数,并与实验①中的示数进行比较。10 【解析】(1)长木板在水平方向上受到三个力的共同作用:水平向右的拉力F、水平向左的木块对木板的摩擦力f1、水平向左的桌面对木板的摩擦力f2,力的示意图如下:(2)通过实验步骤①②可知,接触面相同,压力不同,故探究的是压力与摩擦力的关系,探究的是猜想一;(3)要探究摩擦力大小与接触面积的大小的关系,需使压力大小和接触面的粗糙程度相同,改变接触面积的大小,而故可以将①中的木块侧放,拉动长木板,记录下弹簧测力计的示数,并与实验①中的示数进行比较.7.(2019天津,22)小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想:猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关猜想二:物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验:如图所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量铁块距桌面高度桌腿进入沙子的深度①20201.9②20302.9③20403.8④30202.910 ⑤40204.1(1)实验中通过比较来判断物体重力势能的大小;(2)为了验证猜想一,需选择表中_____(填实验序号)三组数据进行分析;(3)分析表中①②③的实验数据,可得出的结论是:。【答案】(1)桌腿进入沙子的深度;(2)①④⑤;(3)质量相同的物体,位置越高,具有的重力势能越大【解析】(1)根据能量的定义,物体具有的重力势能越大能够对小桌做的功越多,能够使桌腿陷入沙子的深度越大,故而本实验比较的是桌腿进入沙子的深度。(2)根据控制变量法,为了验证猜想一,要控制物体的高度不变,质量改变,从表格中数据可以看出,①④⑤高度相同,质量不同;(3)从表格中①②③数据可以看出,当物体质量相同时,随着物体高度增大,小桌桌腿陷入的深度也在增加,即质量相同的物体,位置越高,具有的重力势能越大。8.(2020天津,24)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关;猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关;为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计;小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如下表所示:实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.310 请你解答如下问题:(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______:根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式;(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率______(选填“越高”“越低”或“不变”);(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是______。【答案】(1).80.0%(2).越高(3).自重不同的滑轮【解析】(1)[1]第3次实验中,有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J滑轮组的机械效率[2]因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍,所心滑轮组承重绳子的根数为3,那么滑轮组的绕线如图:10 (2)[3]分析表格数据知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率越高。(3)[4]猜想二,要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关,换用自重不同的动滑轮进行实验。10

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