北京中考力学设计性实验,实验探究类型题含答案.doc

1、1力学设计实验：基本题型【例 1】 33在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,小军同学认为滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关。请你利用已有的器材设计一个实验，说明小军的认识是不正确的。实验器材：一端装有定滑轮的长木板、带挂钩的木块一个、细线若干、还需补充的是 。实验步骤：实验结论：【例 2】 实验桌上有如图 21 所示的实验器材：弹簧测力计、有挂钩的长方体木块一块，一端安装了定滑轮的长木板一块，六个质量相同的钩码，细线若干。请选用以上实验器材，设计一个实验证明“当运动物体与接触面间的粗糙程度保持不变时，物体受到的滑动摩擦力 f 摩擦力 与物体对接触面压力 N 的关系为：f 摩擦力

2、 kN（k 为常数） ”。请写出实验步骤，画出实验数据记录表。【例 3】 密云 37实验台上有如下实验器材：两段细线、一个带支架的杠杆、一个量程为 05N 的弹簧测力计、六个质量均为 100g 的钩码。请利用上述实验器材设计一个实验，证明“在杠杆平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，则动力跟动力臂成反比” 。 画出数据表格并写出主要实验步骤。 （5 分）【例 4】 宣武 38小华同学想设计一个实验证明：当液体的密度不变时，液体内部的压强跟液体的深度成正比。实验桌上已备有如下实验器材：已知底面积为 S 的平底小试管一支、装有足量水的水槽一个（水槽高度大于小试管长度） 、天平一架、配套砝码一盒、足量细

3、沙、小勺一把、面巾纸一盒。（1）请你写出应补充的实验器材。（2）请写出主要实验步骤。 （3）请设计实验数据记录表格。第 37 题图O图 21木块2【例 5】 海淀 37 实验桌上有如下器材：细长平底试管一支（已知底面积为 S） 、小汤匙一个、抹布一块、刻度尺一把、大水槽一个（水槽的深度大于平底试管的高度） 、足量的水、足量的细沙子、天平及配套砝码。要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：在同种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比。要求：写出主要的实验步骤并设计记录实验数据的表格。【例 6】 东城 35实验桌上提供了 6 个 50g 附有挂钩的金属块，05N 的弹簧测力计一个

4、，适量的水和满足实验要求的量筒。请你利用提供的实验器材，设计实验证明：水对物体的浮力与物体排开水的体积成正比。写出实验步骤并设计实验数据的记录表格。实验步骤： 实验数据的记录表格：【例 7】 石景山 37.实验装置如图 22 所示，其中弹簧测力计的量程为 05N。另外还有质量均为 100g 的钩码六个（图中未画出） 。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验，探究 “使用同一动滑轮提升物体时，动滑轮机械效率与所提升的物体重力大小的关系” ，请写出实验步骤、画出实验数据记录表。扩展题型【例 8】 如图 25 甲所示：在一个已经调平衡的有刻度的杠杆左端挂一铝制圆柱体（所挂铝圆柱体的位置A 已固定，但

5、细线长短可调） ，杠杆右端挂一所受重力 G 为 5N 的钩码（钩码位置可以在杠杆上移动），此时杠杆平衡，如图 25 乙所示，另有一个量筒、适当长度的细线和适量的水。要求利用上述实验装置和器材，探究“浸在水里的物体所受浮力大小与浸入水中的体积成正比” 。 请写出主要实验步骤，设计出实验数据记录表。图 25OA5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5B甲mL100708090102030405060乙图 2201N23450123453【例 9】 实验桌上有满足实验需要的如下器材：天平、砝码、体积不同的铝块、细线、大烧杯、 量筒、水。请你利用上述器材设计一个实验证明：浸在水中的物体所受的浮力大小

6、跟物 体排开水的体积成正比。请你写出实验步骤，画出实验数据记录表。【例 10】 某校物理小组想通过实验证明：“压强一定时，压力与受力面积成正比”的结论，他们从实验室找来了如下器材：托盘天平一架（含砝码） ，刻度尺，底面积已知且不同的平底试管六只，足量的沙子，装有适量水的大水槽，抹布。请你帮忙设计实验，并写出主要实验步骤 并设计实验记录表格。 （5 分）【例 11】 课外活动小组的同学们猜想：空气阻力的大小与物体相对空气的运动速度及物体与空气相接触的受力面积两因素有关。为了验证猜想，他们利用实验室的铁架台及两块木板组装 成如图 23所示的装置：一段斜面与一段平面对接在一起；其中一位同学从家里带来

7、了一辆性能很好的玩具小车，此小车在被推动放手后，能在水平木板上滑行很远的距离，表明木板给车的摩擦力很小。他们将硬纸板垂直固定在小车上，用有“高” 、 “中” “低”三个风速档位的吹风机对着纸板吹风模拟空气阻力。（1）保持每次实验时 一定，将小车由静止释放，在小车运动到斜面底端时，打开吹风机对着纸板吹风，小车运动过程中始终使吹风机与小车保持一定距离，小车在风力作用下做减速运动，当速度减到零时及时关闭吹风机，由小车停下时距斜面底端的距离可判断空气阻力的大小。（2）请写出初步探究空气阻力与空气流速这一因素之间关系的实验步骤，并画出实验记录的表格。图 234【例 12】 如图 29 甲所示为内充氦气的

8、叮当猫造型的氦气球，小兰知道气球里的气体会慢慢跑出，所以想研究氦气球中氦气体积的减少量 V 随时间 t 变化的情况，她利用如图 29 乙所示的有刻度的杠 杆、一个质量 m=50g 的钩码、细线和手表，设计实 验完成了探究。请你写出实验步骤，并设计实验数 据记录表。 （提示：氦气体积的减少量与气球体积的 减少量相等；空气的密度 空 =1.29kg/m；氦气的密 度约是空气密度的七分之一，可不考虑其重力）【例 13】 实验桌上有以下实验器材：6 个形状相同、但质量和表面粗糙程度都不同的长方体（两端有挂钩） ，弹簧测力计，固定在水平桌面上的长木板。请使用上述器材设计一个实验证明：“接触面的粗糙程度相

9、同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比” 。写出实验步骤，并设计记录数据的表格。甲 乙图 295【例 1】（1）弹簧测力计 （1 分）（2）主要步骤：调节弹簧测力计使指针指零刻线。 （1 分）将系好细绳的木块放在水平放置的长木板上，细绳绕过定滑轮，用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动绳端，使木块在长木板上做匀速直线运动。此时，f 摩=F 拉 在表格中记录弹簧测力计的示数。 （1 分） 改变拉动木块的速度，重复步骤，共作出 3 次。 （1 分）(3)弹簧测力计示数不变。说明小龙的认识是错误的。 （1 分）【例 2】 实验步骤： （1） 调节弹簧测力计使指针指零刻线位置。 （1 分） （

10、2） 用弹簧测力计测量木块的重力 G1，记录在表格中。将长木板放在水平面上，用细线连接木块后通过定滑轮与弹簧测力计相连。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动木块，在表格中记录弹簧测力计的示数F1。 （1 分） （3） 在木块上加一个砝码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉木块，在表格中记录弹簧测力计的示数 F2、木块与砝码总重 G2 （1 分） （4） 仿照步骤（3）在木块上增加砝码，再做 4 次，分别测量 F3。 。 。 。 。 。F6 和木块与砝码总重G3G6,将以上数据都记录在表格中。 （1 分） （5） 根据木块做匀速直线运动时 f 摩擦力=F、N=G，得到木块所受的摩擦力 f1-f6,木块对接触面压

11、力 N1-N6，并将数据记录在表格中；（1 分） （6） 整理实验器材。物体所受摩擦力与物体对接触面压力关系的实验记录表格（1 分） G/N N/N F/N f/N 【例 3】 密云 37（1）用细绳做成两个绳套，将绳套 A 拴在支点右侧第二条刻线处，将绳套 B 拴在支点右侧第三条刻线处，调节杠杆使其在水平位置平衡。将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置。 （2）在 A 绳套上悬挂 2 个钩码并保持位置不动， 将钩码对杠杆的拉力 F 阻 及阻力臂 L 阻 记录在表格中。（3）将弹簧测力计钩在 B 绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，将弹簧测力计示数 F1 及动力臂 L1 记录在表格中。（4）

12、将 B 绳套向右移动一个格，将弹簧测力计钩在 B 绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，将弹簧测力计示数 F2 及动力臂 L2 记录在表格中。（5）仿照步骤（4）依次将 B 绳套向右移动一个格，将弹簧测力计钩在 B 绳套上竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，再做四次实验。读出各次的弹簧测力计示数 F3、F 4、F 5、F 6 及动力臂L3、L 4、L 5、L 6 并记录在表格中。6L 阻 /mF 阻 /NL 动 /mF 动 /N【例 4】 宣武 38（1）刻度尺一把（1 分）（2）实验步骤：用小勺向试管中装入适量沙子，用已调平的天平测量试管和沙子的总质量 m1，记录在表格中；将试管放入水槽的水

13、中，使其直立漂浮，用刻度尺测量试管浸入水中深度 h1，记录在表格中；从水槽中取出试管，用面巾纸擦干其外壁，用小勺向试管中添加适量沙子，用天平测量试管和沙子总质量 m2，记录在表格中； 仿照步骤 2，测量小试管浸入水中深度 h2，记录在表格中；重复步骤3、4，再测 4 组数据 m3、h 3； m6、h 6 记录在表格中；将小试管底面积 S 的数值记录在表格中。利用公式 p= ，计算六次试管对水的压强 p1、p 2p6 ，记录在表格中。 （共 2 分）FgS（3）实验数据记录表格：（1 分）【例 5】 海淀 37（1）把天平放在水平桌面上，调节天平平衡；（有此项给 1 分，没有扣 1 分） 。（2

14、）用刻度尺测出试管的长度 L 并记录；（3）用药匙取适量的细沙装入试管，用天平测出细沙和试管的总质量 m1；再将试管放入盛有水的水槽中，使试管竖直漂浮在水面上静止，用刻度尺测出试管露出水面的高度 h1；将 m1、h 1 记录在表格内。（4）用抹布擦干试管，用药匙再取适量的细沙装入试管，用天平测出细沙和试管的总质量 m2；再将试管放入盛有水的水槽中，使试管竖直漂浮在水面上静止，用刻度尺测出试管露出水面的高度 h2；将m2、h 2 记录在表格内。（5）仿照步骤（4）再做 4 次实验，测出细沙和试管的总质量 m3、m 4、m 5、m 6；测出每次试管露出水面的高度 h3、 h4、 h5、 h6，并将

15、数值记录在表格内。（6）计算出每次试管浸入水中的深度（L-h）和排开水的体积 V 排 ；将数据记录在表管内。（7）根据物体漂浮时 F 浮 G 物 ，可知试管每次漂浮时所受的浮力 F 浮 。（8）分析 F 浮 和试管排开水的体积 V 排 确定两者的关系。说明：此题实验步骤 4 分。写“用调好的天平测量试管和细砂的质量” ，没有操作（1）也可以给 1 分。（2）-（ 8）操作要有三个要点，才给 3 分：要点 1：试管竖直漂浮静止；要点 2：有多次测量试管露出水面高度和试管、细沙总质量；要点 3：有计算每次试管排开水的体积V 排 。若用刻度尺直接测量试管在水中的深度、把湿试制接放在天平盘上测其质量属

16、于不规范操作，扣掉 1分。S 实验次数 1 2 3 4 5 6试管的长度/cm第 37 题图OABm/kg h/mS/m2p/Pa7细沙和试管的总质量 mkg重力 GN浮力 F 浮 N试管露出水面高度 hcm试管浸入水中深度 L-h/cm试管排开水的体积 V 排 cm 3说明：此表格 2 分。数据表格项目齐全能够分析出 F 浮 与 V 排 的关系给 1 分，若没有重力 GN、试管浸入水中深度 L-h/cm，可以不扣分。其他方法正确同样得分。【例 6】 东城 35实验步骤: （3 分）（1）在量筒中倒入适量的水，读出量筒中水的体积 Vo 并记录在表格中；（2）在调节好的弹簧测力计的挂钩上，挂上

17、6 个金属块，测出 6 个金属块的总重为 G 并将数据记录在表格中；（3）手提弹簧测力计，使其中的一个金属块浸没水中，且不碰杯壁和杯底，测出金属块所受拉力 F1，读出此时量筒中水的体积 V1，将 F1 的示数和 V1 记录在表格中；（4）手提弹簧测力计，使其中的两个金属块浸没水中，且不碰杯壁和杯底，测出金属块所受拉力 F2，读出此时量筒中水的体积 V2，将 F2 的示数和 V2 记录在表格中；（5）仿照步骤（4） ，将 36 个金属块依次浸没水中，且不碰杯壁和杯底，分别测出为 F3 F6；读出此时量筒中水的体积分别为 V3 V6，并记录数据在表格中； （6）根据 V 排 =VV 0 和 F 浮

18、 =GF 拉 分别计算金属块排开水的体积 V 排 1 V 排 6 及所受的浮力 F 浮 1F 浮6 并将数据记录在表格中；实验数据的记录表格：（2 分）浮力大小与排液体积成正比的数据记录表Vo/cm3V/cm3V 排 /cm3G/NF 拉 /NF 浮 /N【例 7】 石景山 37（1）将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材。（2）在动滑轮下依次挂 1 个、2 个、3 个、4 个、5 个、6 个钩码，用弹簧测力计拉住绳端，依次竖直向上缓慢匀速拉动，使钩码每次匀速上移相同的一段距离，分别记录绳端移动距离 S 和钩码移动距离h，并将每次所挂钩码的总质量 m 和弹簧测力计的示数 F 分别记录在表格中。

19、（3）利用公式 =W 有 /W 总 =mgh/FS 计算出六次动滑轮的机械效率 1、 2、 3、 4、 5、 6，并将数据记录在表格中。实验数据记录表：探究动滑轮机械效率与所提升的物体重力大小的关系实验数 据记录表m/kgm g/N8【例 8】 昌平 36主要实验步骤：（1） 记下如图 25 所示杠杆平衡时 OA 的长度 L0，OB 的长度 ，把量筒移到铁架台上，倒入适量的0水，水面对应的量筒的刻度用 V0 表示，并把数据记录在表格中；（1 分）（2） 调整系铝圆柱体的细线长短，使部分铝柱浸入水中，此时，水面对应的量筒的刻度用 V 表示，向左调整杠杆右端钩码位置，使杠杆重新平衡，钩码到支点 O

20、 的距离用 L 表示，并把 L、 V 的测量数据记录在表格中；（1 分）（3） 依次改变铝圆柱体浸入水中的体积，仿照步骤 2，再做 5 次实验，并将各次 V 和 L 的数据记录在表格中；（1 分）（4）根据 计算出铝圆柱体各次浸入液体中的体积 V 排 ，根据杠杆平衡条件 ，0V排 0G铝，解得 ,计算出各次铝圆柱体所受 F 浮 ，并把数据记录在表格GLF0(） 浮铝 0)5LF（浮中。 （1 分） （其他答案正确的，均可相应得分）实验数据记录表：（1 分）/ml0VV/ml/ml排/cm0L/cm/cm/N浮F【例 9】 实验步骤： （1）在量筒中注入适量的水，读出此时水的体积 V0；用细线把

21、一个铝块拴好，使其浸没在量筒内的水中，此时量筒中水面对应的刻度值用 V 表示；将 V0、V 的数据记在实 验数据记录表中。（2）在烧杯中注入适量的水，用调节好的天平测出烧杯和水的总质量 m0 的数据，并记在实验数据记录表中；将步骤（1）中用细线拴好的铝块悬挂并浸没在天平左盘上 的烧杯内的水中，铝块不接触烧杯，在天平右盘添加适量的砝码，移动游码，天平再次平衡时，天平右盘中砝码的总质量与游码所对刻度值之和用 m 表示，将 m 的 数据记在实验数据记录表中。（3）换用体积不同的铝块，仿照步骤（1） 、 （2）再做 5 次实验，依次读出它们浸没在量筒的水中 时，水面对应的刻度值 V 的数据；分别测出相

22、应的每个铝块悬挂并浸没在烧杯的水中时 m 的 数据；分别将F/NS/mh/mW 总 /JW 有用 /J9每次的 V、m 的数据记在实验数据记录表中。（4）根据 V 排VV0，F 浮mg m0g 分别计算出 6 次的 V 排和 F 浮的数据，并分别记在实验数据记录表中。实验数据记录表V0/m3V/m3V 排/m3m0/kgm/kgF 浮/N【例 10】 主要实验步骤：（1）将天平置于水平桌面上，调节天平平衡；（2）将底面积为 S1的平底试管装入适量的沙子，放入装有适量水的大水槽中，使试管能竖直地漂浮，用刻度尺测试管浸在水中的深度 h，取出试管，擦干后用天平称出试管和管内沙子的总质量 m1并将数据

23、记录在表格中；（1 分）（3）将底面积为 S2的平底试管装入适量的沙子，放入装有适量水的大水槽中，使试管能竖直地漂浮，用刻度尺测试管浸在水中的深度仍为 h，取出试管，擦干后用天平称出试管和管内沙子的总质量 m2并将数据记录在表格中；（1 分）（4）仿照步骤 3，再做四次实验，完成对 m3m6的测量，并将数据记录在表格中。（1 分）（5）应用 G=mg 算出试管及沙子的总重力，即压力 F 的大小，并将数据记录在表格中。（1 分）表格如下：（1 分）S/m2m/kgF/N【例 11】 （1）小车在斜面上的高度 （1 分）（2）保持小车由静止下滑时高度一定，保持硬纸板的面积一定（1 分） 。将吹风机

24、的档位置于风速的“高”档，进行实验，记下小车滑行的距离。 （1 分）将吹风机的档位分别置于风速的“中” “低”档，重复上述步骤进行实验，分别记录小车滑行的距离。 （1 分）实验记录表：（1 分）当受力面积一定时：空气流速小车滑行距离空气阻力【例 12】 实验步骤：将杠杆调节至在水平位置平衡，用细线将氦气球系在杠杆上距支点为 l0 的某条刻线处；将钩码用细线套在杠杆上，与气球同侧，调节绳套的位置，直至杠杆再次在水平位置平衡，读出绳套距离支点的距离 l1，并将 l0、l 1 和当时的时间 t1 记录在表格中；在 t2 时刻观察杠杆，如仍平衡，适当延长时间间隔；如不平衡，调节绳套的位置直至再次平衡，

25、记录绳套距离支点的距离 l2 和当时的时间 t2 记录在表格中；仿照步骤，再做 5 次实验，把数据 t3t7,l3l7 记录在表格中10根据 t=t2-t1, 得出 ，计算并记录在表格中，按相同方法分别计算120()mglF浮 120()mlV空出 V2V6 记录在表格中。记录表格：l0= m l1= m t1= st/ht/hl/mV/m3【例 13】（1）用已调节好的弹簧测力计测出 1 个长方体（记为长方体 A）受到的重力 G，将其记录到表格中。（1 分）（2）将长方体 A 放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动，将弹簧测力计的示数 F 记录到表格中。 （1 分）（3）用弹簧测力计测

26、出 A 和另一个长方体受到的总重力 G，将其记录到表格中。（4）保持长方体 A 与长木板的接触面不变，将另一长方体放在长方体 A 之上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动长方体 A，保持两个长方体相对静止，将弹簧测力计的示数 F 记录到表格中。（5）分别用不同质量的长方体放在长方体 A 上，仿照步骤（3） 、 （4）再做 4 次实验，将各次测得的长方体 A 和放在 A 上的长方体受到的总重力 G 和匀速拉动长方体 A 时弹簧测力计的示数 F 分别记录到表格中。 （1 分）（6）根据接触面受到的压力 N=G、摩擦力 f=F，分别计算出每次接触面受到的压力 N 和摩擦力 f，并记录到表格中。 （1 分） （表格 1 分）G/NF/N N/N f/N