专题06力与运动实验专题（解析版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 专题06 力与运动实验专题（解析版） 考点直击 典例分析＋变式训练 考点1 探究阻力对物体运动的影响 （1）实验方法：控制变量法、推理法、理想实验法（就是在真实的科学实验基础上，基于可靠的事实,抓住主要因素,忽略次要因素,对实际过程进行更深层次的抽象分析及合理的推理,从而揭示出自然规律）。 （2）实验结论：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 【典例1】（•南关区校级开学）探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图所示。 （1）实验时，每次必须使同一小车从同一斜面的同一高度滑下，这样做的目的是使小车在 　 　（选填“相同”或“不同”）的平面上开始运动的速度相同。 （2）下表是一组同学记录的实验数据，分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越 　 　，小车前进的距离就越 　 　。 接触面 毛巾 棉布 木板 阻力的大小 大 较大 较小 小车移动的距离 18.3 22.6 26.7 （3）小丽同学通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？她做出了以下猜想，你认为其中正确的是 　 　（图中的黑点表示小丽同学） 【答案】（1）不同；（2）小；远；（3）A。 【分析】（1）实验时让小车从同一斜面的同一位置由静止下滑，小车到达水平面时获得的速度相等； （2）水平面越光滑，小车所受阻力越小，运动距离越远，如果小车不受力，小车将做匀速直线运动； （3）当物体不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，判断好物体在外力消失瞬间的运动状态是本题的关键。 【解答】解：（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是小车到达粗糙程度不同的水平面时速度相同； （2）由表中实验数据可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车前进的距离就越远； （3）由实验事实可以推知：如果没有阻力，小车将做匀速直线运动，图中当荡秋千运动到右侧最高点时是瞬间静止的，此时如果受到的力全部消失，根据牛顿第一定律可知，物体将保持静止状态不变，即A图。 故答案为：（1）不同；（2）小；远；（3）A。 【变式训练1】（春•潍坊期末）某同学利用实验装置探究阻力对物体运动的影响实验现象如图所示 （1）实验中，水平面上分别铺设毛巾、棉布和木板的目的是为了 　 　。 （2）每次实验均让小车从同一斜面的相同高度由静止开始下滑，这样做是为了让小车在斜面底端具有相同的 　 　。 （3）由实验现象可得结论：小车受到的阻力越小，　 　。 （4）根据实验结论推理可得：若水平面上运动的小车不受阻力小车将 　 　。 （5）伽利略通过下图所示的实验和推理也得出了类似结论，请写出推理的合理顺序 　 　 （用字母表示）。 【答案】（1）改变接触面的粗糙程度；（2）运动速度；（3）速度减小得越慢，在水面上运动的越远；（4）匀速直线运动；（5）C、A、B。 【分析】（1）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小； （2）实验目的是研究阻力对物体运动的影响，需要控制小车的初速度要相同； （3）通过小车的运动距离反应速度的变化和摩擦阻力的大小； （4）进行合理的推理得出假如不受力的情况； （5）牛顿第一定律的形成过程实质是研究阻力对物体运动的影响，采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理，根据这一特点判断图中的合理顺序。 【解答】解：（1）在做“斜面小车实验”时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是探究阻力对物体运动的影响，由毛巾表面到棉布再到木板，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力也减小； （2）在探究过程中，采用控制变量法，要保证小车到达水平面时的初速度相同，因此，实验时小车每次都要从斜面顶端同一高度滚下； （3）改变接触面的粗糙程度来改变摩擦阻力的大小，通过小车的运动距离远近可以看出，小车在木板上运动的距离越远，这说明小车受到的摩擦力阻力越小，速度减小得越慢； （4）根据这个实验推理，若水平面绝对光滑（即小车不受任何阻力作用），小车的速度不变，即一直做匀速直线运动； （5）牛顿第一定律的形成过程采用了逐渐逼近的方法，即先实验再推理；图C中有空气阻力，图A中没有空气阻力，所以先是C再是A，而图B中，是推理得出了在无空气阻力和无摩擦的情况下，物体将做匀速直线运动，故正确的顺序应该是C、A、B。 故答案为：（1）改变接触面的粗糙程度；（2）运动速度；（3）速度减小得越慢，在水面上运动的越远；（4）匀速直线运动；（5）C、A、B。 【变式训练2】（春•长安区期末）在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离。 （1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 　 　（选填“相等”或“不相等”）； （2）实验中是通过改变 　 　来改变小车所受阻力大小的； （3）实验中发现：接触面越光滑，小车受到的阻力越 　 　，速度减小得越 　 　； （4）推理：本实验中，如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，它将做 　 　。 【答案】（1）相等；（2）水平面的粗糙程度；（3）小；慢；（4）匀速直线运动。 【分析】（1）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放； （2）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小； （3）小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力，接触面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢； （4）由第（3）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况。 【解答】解： （1）每次小车都从斜面上同一位置由静止释放，使小车运动到斜面底端时的速度相等； （2）在做“阻力对物体运动的影响”实验时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是探究阻力对物体运动的影响，由毛巾表面到棉布再到木板，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力也减小； （3）表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢； （4）假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动。 故答案为：（1）相等；（2）水平面的粗糙程度；（3）小；慢；（4）匀速直线运动。 【变式训练3】（春•朝阳区期末）如图所示是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置。实验时，将小车从斜面的同一高度由静止开始释放，在铺有不同材料的水平面上运动，直到停下来。请根据观察到的现象回答： （1）毛巾、棉布和木板不同，是为了反映 　 　。 （2）实验表明：运动的小车所受的阻力越小，向前滑行的距离 　 　。 （3）推理可知：如果小车运动时不受阻力，它将 　 　。 （4）实验中，小车在棉布表面运动时，受到 　 　（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用。 【答案】（1）小车在水平面上受到的阻力大小不同；（2）越大；（3）做匀速直线运动；（4）非平衡力。 【分析】（1）用不同的表面是改变接触面的粗糙程度； （2）运动的小车所受的阻力减小，向前滑行的距离越远； （3）若运动的小车不受任何阻力，将做匀速直线运动； （4）根据小车受力情况分析答题。 【解答】解：（1）水平表面分别用毛巾、棉布和木板的目的是改变接触面的粗糙程度，小车在水平面上受到的阻力大小不同； （2）由实验可以看出，运动的小车所受的阻力减小，向前滑行的距离变大，速度减小变慢； （3）推理可知，如果小车运动时不受阻力，它将运动的无穷远，速度大小不变，即做匀速直线运动； （4）小车在水平面上竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，它们是一对平衡力，小车在棉布表面运动时，只受摩擦力，故小车在水平面上运动的过程中，小车受到非平衡力作用。 故答案为：（1）小车在水平面上受到的阻力大小不同；（2）越大；（3）做匀速直线运动；（4）非平衡力。 考点2 探究二力平衡条件 （1）实验方法：控制变量法、转换法； （2）实验结论：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡，对于二力平衡条件，我们必须注意上面四个要点，且这四个要点缺一不可。 【典例】（春•东台市期中）如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）小华将系于小卡片（重力不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向　 　，并通过调整　 　来改变拉力的大小； （2）为了探究二力平衡是否在同一直线时，当小卡片平衡时，小华将小卡片　 　（填“翻转”或“旋转”）一个角度，松手后小卡片不能平衡。 （3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是　 　； （4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是　 　。 A．小卡片容易扭转 B．小卡片是比较容易获取的材料 C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．减小摩擦力对实验结果的影响 （5）小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢？小明提出了自己的实验方案：用弹簧测力计拉着钩码在　 （填“水平方向”、“竖直方向”或“任意方向”）做匀速直线运动，根据观察到弹簧测力计示数　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）的现象，可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态。 （6）利用图丙装置　 　（选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。 【答案】（1）相反；钩码个数；（2）旋转；（3）将卡片从中间剪开；（4）D；（5）任意方向；不变；（6）能。 【分析】（1）实验中通过调节钩码的个数来改变卡片受到的力； 一个物体上受到的力相差很大时，很小的力可以忽略不计。实验中小卡片的力比较小，可以忽略不计，使小卡片只受水平方向的力。 （2）转动卡片，卡片受到的两个力不在同一直线上，松手后卡片转动说明卡片受到的两个力不在同一直线上时，卡片不能保持平衡状态。 （3）探究二力平衡时，验证两个力需要作用在同一个物体上，可以把小卡片分成两半变成两个物体； （4）由于重力对实验有一定的影响，所以物体的重力越小影响越小； （5）平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，所以物体处于匀速直线运动状态，也可以探究二力平衡条件； （6）只要能到达平衡力的四个条件，就可以研究。 【解答】解：（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力；并通过调整钩码个数来改变拉力的大小； （2）要探究一对平衡力在同一直线上，可将小卡片转过一个角度，使小卡片两端的拉力不在一条直线上，观察小卡片是否平衡； （3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡； （4）小华实验用的小卡片重力小，可以忽略，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小华的实验方案好，故D正确； （5）要探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件，可以有以下几种方案： ①拉着钩码在水平桌面上做匀速直线运动，此时拉力与摩擦力平衡，观察到的现象应为弹簧测力计的示数不变； ②拉着钩码竖直向上做匀速直线运动，此时拉力与重力平衡，弹簧测力计的示数仍然不变； ③也可以拉着钩码在斜向上做匀速直线运动，此时沿斜面向上的拉力与物体沿斜面向下的拉力改为此时沿斜面向上的拉力与物体沿斜面向下的力（重力的分力）和摩擦力的合力平衡，弹簧测力计的示数仍然不变； 所以，可以拉着钩码在任意方向做匀速直线运动；可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态； （6）他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度但是仍然处于平衡状态，因此不影响实验结果能进行试验。 故答案为：（1）相反；钩码个数；（2）旋转；（3）将卡片从中间剪开；（4）D；（5）任意方向；不变；（6）能。 【变式训练1】（春•长葛市期中）如图所示的是探究“二力平衡条件”时的实验情景。 （1）实验前同学们讨论图甲和图乙两种实验方案。认为更科学的是方案 　 　（选填“甲”或“乙”）。 （2）当物体处于静止状态或 　 　状态时，说明它受到的力是相互平衡的。为了方便操作判断，应当使小车处于 　 　状态作为平衡状态。 （3）经过多次实验，发现两边的托盘中砝码质量不同时小车运动，质量相等时小车静止，这说明二力平衡的一个条件是 　 　。 （4）保持两托盘里砝码的质量相等，然后将小车扭转一个角度，如图丙所示，松手后观察到小车 　 　（选填“能”或“不能”）保持平衡状态。 （5）保持两托盘里砝码的质量相等，把两个托盘挂在小车的同一侧，放手后小车运动，说明：二力平衡时，两个力必须 　 　。 【答案】（1）乙；（2）匀速直线运动；静止；（3）大小相等；（4）不能；（5）方向相反。 【分析】（1）实验过程中要克服摩擦力对实验结果的影响；相同条件下，滑动摩擦大于滚动摩擦； （2）当物体处于静止或匀速直线运动状态时就说物体处于平衡状态； （3）（4）（5）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一个物体上、作用在一条直线上。 【解答】解：（1）相同条件下，滑动摩擦大于滚动摩擦，所以选用乙装置可以减小摩擦力对实验结果的影响； （2）物体的平衡状态分为静止状态和匀速直线运动状态，故当物体处于静止状态或 匀速直线运动状态时，说明它受到的力是相互平衡的； （3）两边的托盘中砝码质量不同时，则两边拉力不相等，小车运动；质量相等时，则两边拉力相等，小车静止，说明二力平衡需要两个力大小相等。 （4）将小车扭转一个角度，两个力就不在一条直线上了，松手后，小车将扭转回来，所以不能保持平衡状态。 （5）保持两托盘里砝码的质量相等，把两个托盘挂在小车的同一侧，即两个力的方向相同，放手后小车运动，不能平衡，说明二力平衡需要两个力方向相反。 故答案为：（1）乙；（2）匀速直线运动；静止；（3）大小相等；（4）不能；（5）方向相反。 【变式训练2】（春•南安市期中）某学习小组利用图甲装置进行“二力平衡条件”的探究： （1）该探究装置中的研究对象是 　 　，实验是通过调整 　 　来改变拉力的大小。 （2）王明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，小车两边所受的拉力 　 　（选填“相等”或“不相等”），小车处于静止状态；改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态，由此得到二力平衡的一个条件是 　 　。 （3）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，小车仍处于静止状态，此时小车受到的 　 　（选填“是”或“不是”）平衡力，产生这一现象的原因可能是小车受到 　 　的影响。 （4）为尽量减少以上影响，小敏提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙，实际操作中还发现乙装置具有更适合探究 　 　的优点（填字母）。 A.不在同一条直线上的两个力能否平衡 B.不在同一物体上的两个力能否平衡 【答案】（1）小车；砝码的质量；（2）相等；两个力大小相等；（3）是；摩擦力；（4）B。 【分析】（1）实验中通过改变小车的受力情况与其所处的状态来探究二力平衡条件的，以小车为研究对象； 实验中通过调整砝码的质量来改变小车受到的力； （2）作用在小车上的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上时，小车处于平衡状态； （3）两个物体接触时，要发生或已经发生相对运动时，物体之间产生阻碍物体运动的摩擦力； （4）要想探究二力必须作用在同一物体上，实验时可将物体分成两个物体，看物体是否还能保持静止状态。 【解答】解：（1）实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，故研究对象是小车； 实验中通过调整钩码个数来改变拉力的大小； （2）实验时，王明发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态，改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态，这表明平衡的两个力需要大小相等； （3）实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，小车仍处于静止状态，此时小车还受平衡力的作用，此时小车有向左运动的趋势，桌面对小车有向右的摩擦力； （4）探究二力必须作用在同一物体上，实验时可将物体分成两个物体，而无法将小车分成两个物体，因此该方案无法探究平衡力作用在同一物体上，所以乙装置具有更适合探究B、不在同一物体上的两个力能否平衡。 故答案为：（1）小车；砝码的质量；（2）相等；两个力大小相等；（3）是；摩擦力；（4）B。 【变式训练3】（秋•丰台区期末）小明利用小车、钩码、较光滑的水平桌面等器材进行探究“二力平衡条件”的实验，实验装置如图所示。 （1）此实验的研究对象是　 　。 （2）实验中选用较光滑的水平桌面的目的是　 。 （3）实验中保持F1和F2大小相等，方向相反，用手把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将不能在此位置平衡。这一步骤的目的是为了研究二力平衡时，两个力必须满足的条件之一是　 　。 【答案】（1）小车；（2）减小摩擦力对实验的影响；（3）作用在同一直线上。 【分析】（1）通过研究小车的受力情况进行实验； （2）在研究二力平衡条件时，要排除其它力（如摩擦力）的干扰； （3）可以通过旋转小车探究两个平衡力是否作用在一条直线上。 【解答】解： （1）在探究“二力平衡条件”的实验中，研究对象是小车； （2）实验时，将小车放在光滑的水平桌面上，是为了减小摩擦力对实验的影响； （3）通过扭转小车、松手后观察小车是否平衡，探究两个平衡力是否作用在同一条直线上； 故答案为：（1）小车；（2）减小摩擦力对实验的影响；（3）作用在同一直线上。 考点3 探究影响滑动摩擦力大小因素 （1）实验方法：控制变量法、转换法； （2）实验结论：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关，接触面的粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。 【典例】（春•洛阳期末）小明通过如图所示的实验探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。 （1）进行甲、乙、丙图所示实验时要求水平拉动测力计使物体在水平面上做 　 　运动，这是利用了 　 　原理来测量物体受到的滑动摩擦力。 （2）按照甲、乙两图进行对比实验，研究的是滑动摩擦力与 　 　的关系。 （3）比较甲、丙两图的实验，能得到的实验结论是 　 　。 （4）本实验中运用的科学研究方法有 　 　和 　 　。 （5）为了更易于操作，小红改进了实验装置如图丁所示。将弹簧测力计一端固定，另一端勾住木块，木块下是木板。小红用F＝2N的力拉动木板使其沿水平地面向右匀速运动，此时木块所受摩擦力大小是 　 　N，方向为 　 　；若小红用更大的拉力F拉动木板使其做加速运动，弹簧测力计的示数将会 　 　。（选填“变大”、“不变”或“变小”） 【答案】（1）匀速直线；二力平衡；（2）压力；（3）在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）控制变量法；转换法；（5）0.8；水平向右；不变。 【分析】（1）根据二力平衡的条件分析； （2）（3）（4）影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，由控制变量法，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，根据图中现象得出结论； （5）对物体受力分析得出摩擦力的方向；水平匀速拉动木块时，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，看清分度值读出示数；木块与弹簧测力计静止不动，不需要控制木板做匀速直线运动，便于实验操作，便于弹簧测力计读数。 【解答】解：（1）进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，此时物体在水平方向上受到平衡力的作用，由二力平衡的条件，拉力大小才等于摩擦力的大小； （2）比较甲、乙图的实验知，接触面粗糙程度相同，乙中压力大，弹簧测力计的示数大，乙受到的滑动摩擦力也大，故实验结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； （3）比较甲、丙两图的实验，压力相同，接触面的粗糙程度不同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，滑动摩擦力越大，能得到的实验结论是：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大； （4）由（2）（3）知，本实验采用了控制变量法，所以在本次实验中运用的研究方法是转换法和控制变量法；实验中根据弹簧测力计的示数得出滑动摩擦力的大小，采用的是转换法； （5）木块处于静止状态，受到平衡力的作用，拉力和摩擦力大小相等，方向相反，因测力计对木块的拉力方向水平向左，故木块受到的摩擦力方向为水平向右； 弹簧测力计分度值为0.2N，此时示数为1.0N，即拉力为1.0N，故滑动摩擦力为1.0N； 若小红用更大的拉力F拉动木板使其做加速运动，此时木块仍然处于静止状态，由于压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，则木块受到的摩擦力不变。 故答案为：（1）匀速直线；二力平衡；（2）压力；（3）在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）控制变量法；转换法；（5）0.8；水平向右；不变。 【变式训练1】（•永吉县模拟）如图所示是用相同木块“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验。 （1）本探究实验用的主要研究方法是　 　。 （2）在实验中需　 　（选填“加速”、“匀速”或“减速”）直线拉动木块，使拉力大小　 　滑动摩擦力大小。 （3）为了研究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关，应比较　 　两图所示的实验。 （4）某同学想研究滑动摩擦力大小与受力面积是否有关，他将图甲中的木块沿竖直方向截掉一部分后，重复图甲所示的实验，测得木块受到的滑动摩擦力变小，由此得出“粗糙程度相同时，受力面积越小滑动摩擦力越小”的结论，他得出这个结论　 　（“正确”或“不正确”），理由是：　 　。 【答案】（1）控制变量法；（2）匀速；等于；（3）甲、乙；（4）不正确；没有控制压力相同。 【分析】（1）（3）（4）影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，根据图中现象得出结论； （2）根据二力平衡的条件分析。 【解答】解：（1）实验中采用的是控制变量法； （2）只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡条件可知，拉力大小才等于摩擦