題型二力學(xué)實(shí)驗(yàn)力學(xué)的范圍比較廣泛,中考命題的變數(shù)也比較大,這一部分的探究題難度不大,但是比較靈活,安徽力學(xué)探究題主要考查密度(質(zhì)量)的測量,牛頓第一定律及其探究、二力平衡的條件的探究、摩擦力、動能勢能的影響因素、杠桿的平衡條件、各種簡單機(jī)械的機(jī)械效率的探究等。解力學(xué)探究題首先要深入了解課本上實(shí)驗(yàn)的原理和方法,做到了如指掌,才能對探究實(shí)驗(yàn)題做到萬無一失;其次是掌握探究的方法,要熟練運(yùn)用“控制變量法”“等效替代法”“類比法”等方法。1.密度的測量例1(2016遼寧丹東中考,30,8分)小紅想測量冰紅茶的密度,小麗想測量一塊小礦石的密度,于是二人利用已學(xué)過的相關(guān)物理知識,做了如下實(shí)驗(yàn):(1)小紅利用天平(含砝碼)、量筒、燒杯測量冰紅茶密度,過程如下:她將天平放在水平臺上,調(diào)節(jié)橫梁平衡后如圖甲所示,她操作中的錯誤是;改正錯誤后,用天平測出燒杯和冰紅茶的質(zhì)量是117 g;將燒杯中的冰紅茶倒入量筒一部分,示數(shù)如圖乙所示;再用天平測出燒杯和剩余冰紅茶的質(zhì)量,砝碼和游碼的示數(shù)如圖丙所示;請你將實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)填入表中:(2)小麗利用彈簧測力計(jì)、礦石、水、燒杯、細(xì)線測量礦石密度,請將她的實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整:用細(xì)線拴住礦石,并用彈簧測力計(jì)測出礦石的;將礦石在裝有適量水的燒杯內(nèi),不要碰到燒杯底部和燒杯壁,并記錄此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F;礦石密度的表達(dá)式為石=(用所測物理量的字母表示,水的密度用水表示)。 答案:(1)游碼沒有移至標(biāo)尺左端零刻線處 方法歸納本題考查了測量物體密度的方法,本題中測量物體密度所用到的知識包括密度知識和阿基米德原理,是一道綜合實(shí)驗(yàn)題,考查了學(xué)生的分析能力和綜合能力。解題時(shí)關(guān)鍵是知道托盤天平是如何使用的,做到放、調(diào)、測、收的方法正確。在調(diào)整平衡時(shí),使用前要知道指針右偏平衡螺母向左調(diào),指針左偏平衡螺母向右調(diào);測量中調(diào)平衡時(shí)是通過加減砝碼或移游碼來實(shí)現(xiàn)平衡的。2.機(jī)械效率的測量例2(2016湖南衡陽中考,28,8分)某實(shí)驗(yàn)小組在測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向拉動彈簧測力計(jì)。 (2)通過表中數(shù)據(jù)可分析出第2次實(shí)驗(yàn)是用(選填“甲”或“乙”)圖所示裝置做的實(shí)驗(yàn)。 (3)通過第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí),動滑輪的個(gè)數(shù)越多(動滑輪的質(zhì)量越大),滑輪組的機(jī)械效率(選填“越高”“不變”或“越低”)。 (4)小組同學(xué)再用第2次實(shí)驗(yàn)中使用的裝置做第3次試驗(yàn),表中第3次實(shí)驗(yàn)中繩端移動距離s漏記,但仍然計(jì)算出第3次的機(jī)械效率=(保留3位有效數(shù)字)。 答案:(1)勻速(2)乙(3)越低(4)83.3%方法歸納本題考查了學(xué)生對測滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)的理解。在使用滑輪組時(shí),滑輪組還要克服一些機(jī)械摩擦,要測量滑輪組的機(jī)械效率,需使物體上升,測出G、h、F、s,根據(jù)公式 計(jì)算。在比較影響滑輪組的機(jī)械效率時(shí)采用的是控制變量法。3.探究影響滑動摩擦力大小的因素例3(2016福建南平中考,28,4分)如圖所示是“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實(shí)驗(yàn)。小明用到了一個(gè)彈簧測力計(jì)、一塊木塊、一個(gè)砝碼、一塊長木板和一條毛巾。(1)拉著木塊在木板上做勻速直線運(yùn)動時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示,則木塊受到的滑動摩擦力大小為N。 (2)分析圖甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,滑動摩擦力大小與有關(guān)。 (3)小明想進(jìn)一步探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系,進(jìn)行了圖丙的實(shí)驗(yàn),當(dāng)測力計(jì)示數(shù)達(dá)到最大值時(shí)仍沒拉動木塊。為了使用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材順利完成此實(shí)驗(yàn)探究,你建議小明可采取的辦法是,測出滑動摩擦力的大小,再和實(shí)驗(yàn)(選填“甲”或“乙”)進(jìn)行比較。 答案:(1)4.2(2)壓力大小(3)先將丙實(shí)驗(yàn)中木塊上的砝碼取下甲解析 :(1)在實(shí)驗(yàn)中,小明用彈簧測力計(jì)在水平方向上勻速直線拉動木塊,此時(shí)拉力與摩擦力是一對平衡力,大小相等;由題圖甲知,測力計(jì)的分度值為0.2 N,所以其示數(shù)為4.2 N,所以摩擦力為4.2 N。(2)甲、乙接觸面的粗糙程度相同,壓力大小不同,測力計(jì)的示數(shù)不同,可得滑動摩擦力與壓力大小有關(guān)。(3)丙是為了探究摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系,需使壓力大小相同,接觸面的粗糙程度不同,由于摩擦力較大,測力計(jì)量程不夠,可使丙的壓力與甲相同進(jìn)行探究,所以可以將丙實(shí)驗(yàn)中木塊上的砝碼取下,測出滑動摩擦力,再和甲實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。方法歸納本題考查了二力平衡條件、轉(zhuǎn)換法、控制變量法等在探究實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用,同時(shí)考查了影響滑動摩擦力大小的因素。在測量滑動摩擦力大小時(shí)要勻速拉動彈簧測力計(jì),才能保證拉力與滑動摩擦力大小相等。探究影響滑動摩擦力的因素主要有壓力、接觸面的粗糙程度、運(yùn)動的速度、接觸面積的大小。1.(2016四川攀枝花中考,27)在探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”的實(shí)驗(yàn)中,在水平桌面上鋪上粗糙程度不同的物體(如毛巾、棉衣、木板等),讓小車自斜面頂端由靜止開始滑下,觀察同一小車從同一斜面的同一高度滑下后,在不同表面上運(yùn)動的距離,如圖所示。(1)結(jié)論:平面越光滑,小車運(yùn)動的距離越遠(yuǎn),這說明小車受到的阻力越小,速度減小得越慢。(2)推理:如果運(yùn)動物體不受力,它將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動。解析:(1)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,表面越光滑,阻力就越小,小車運(yùn)動的距離就越遠(yuǎn),這說明小車受到的阻力越小,速度減小得越慢;(2)假如小車受到的阻力為零,那么就沒有阻力可以改變小車的運(yùn)動狀態(tài)了,小車將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,即做勻速直線運(yùn)動。2.(2016黑龍江綏化中考,28)老師要求同學(xué)們用身邊的物品探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”。小亮找到的器材有海綿和兩瓶完全相同的礦泉水。(1)該同學(xué)通過觀察海綿的凹陷程度來反映壓力的作用效果。(2)如圖所示,小亮將兩瓶完全相同的礦泉水分別正立和倒立放在海綿上,其目的是控制壓力大小相同,改變受力面積的大小。從該實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是壓力一定時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。以下實(shí)例中應(yīng)用該結(jié)論的有AD。(選填字母)A.菜刀要經(jīng)常磨一磨B.書包要用寬的背帶C.汽車限重D.啄木鳥有個(gè)堅(jiān)硬而細(xì)長的喙(3)接下來小亮要探究“壓力的作用效果與壓力大小的關(guān)系”,他的操作步驟是把左側(cè)瓶中倒出一些水后,倒立在海綿上,并與右側(cè)瓶子的作用效果相比較。解析:(1)該同學(xué)通過觀察海綿的凹陷程度來反映壓力的作用效果,這是轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用。(2)將兩瓶完全相同的礦泉水分別正立和倒立放在海綿上,這樣可以控制壓力相同,改變受力面積的大小。從該實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是壓力一定時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。A.菜刀要經(jīng)常磨一磨,是為了在壓力一定時(shí),減小受力面積,增大壓強(qiáng),符合題意;B.書包要用寬的背帶,是為了在壓力一定時(shí),增大受力面積,減小壓強(qiáng),不合題意;C.汽車限重,是在受力面積一定時(shí),減小壓力,減小對路面的壓強(qiáng),不合題意;D.啄木鳥有個(gè)堅(jiān)硬而細(xì)長的喙,是為了在壓力一定時(shí),減小受力面積,增大壓強(qiáng),符合題意。故選AD。(3)要探究“壓力的作用效果與壓力大小的關(guān)系”,應(yīng)控制受力面積相同,只改變壓力的大小,故他的操作步驟是把左側(cè)瓶中倒出一些水后,倒立在海綿上,并與右側(cè)瓶子的作用效果相比較。3.(2016四川雅安中考,20)小敏同學(xué)利用如圖裝置探究“液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)”(乙和丙容器中裝的是同種液體)。(1)實(shí)驗(yàn)中,首先必須檢查壓強(qiáng)計(jì)能否正常使用,若用手指不論輕壓還是重壓探頭的橡皮膜,發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液柱的高度差變化都很小,則說明該壓強(qiáng)計(jì)的氣密性差(選填“好”或“差”)。調(diào)節(jié)好壓強(qiáng)計(jì)后,U形管兩邊液面相平。(2)小敏把探頭分別浸入到甲、乙圖中的兩種液體(水和酒精)中,發(fā)現(xiàn)圖甲中U形管兩邊液柱的高度差比圖乙小,由此,他判斷圖甲中的液體是酒精,他的判斷是錯誤(選填“正確”或“錯誤”)的;接著他改變圖乙中探頭的深度,其探究情況如圖丙所示。(3)比較圖乙、丙,得出探頭浸入液體的深度越深(選填“越深”或“越淺”),U形管兩邊液柱的高度差就越大,表示液體的壓強(qiáng)就越大。(4)小敏發(fā)現(xiàn)在同種液體中,探頭所處深度相同時(shí),只改變探頭的方向,U形管兩邊液柱的高度差不變,表明在同種液體的同一深度處,液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。解析:(1)若用手指不論輕壓還是重壓橡皮膜時(shí),發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液柱的高度差變化都很小,則說明該壓強(qiáng)計(jì)的氣密性差。(2)小敏把探頭分別浸入到題圖甲、乙中的兩種液體(水和酒精)中,由圖可知,沒有控制探頭所在的深度相同,所以不能通過液體壓強(qiáng)的大小來比較液體密度的大小,故他的判斷是錯誤的。(3)研究液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制液體密度相同,改變深度,故小敏應(yīng)該比較題圖乙、丙;探頭浸入液體的深度越深,U形管兩邊液柱的高度差就越大,表示液體的壓強(qiáng)就越大。(4)在同種液體中,探頭所處深度相同時(shí),只改變探頭的方向,U形管兩邊的液面高度差相同,說明在同種液體的同一深度處,液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。4.(2016江蘇宿遷中考,22)小明在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,所用的器材有:杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。(1)實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿水平平衡;實(shí)驗(yàn)中,使杠桿在水平位置平衡,這樣做的好處是便于在杠桿上直接測量力臂。(2)實(shí)驗(yàn)過程中,將鉤碼懸掛于圖中A點(diǎn),保持阻力、阻力臂不變,在支點(diǎn)O右側(cè)不同位置,用彈簧測力計(jì)施加豎直向下的拉力(動力),使杠桿水平平衡,測出每一組動力臂L1和對應(yīng)的動力F1,并記錄在表中。請根據(jù)表中數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中繪制出L1與F1的圖象,根據(jù)圖象中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,當(dāng)L1為0.5 m時(shí),F1為0.6 N。(3)實(shí)驗(yàn)中小明發(fā)現(xiàn),保持杠桿處于水平平衡,當(dāng)彈簧測力計(jì)的拉力方向偏離豎直方向時(shí),彈簧測力計(jì)的拉力會變大,原因是拉力的力臂變小。解析:(1)當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),力的方向與杠桿垂直,力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來。(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn),并用平滑的曲線連接起來,如圖所示:從圖象上讀出一組數(shù)據(jù),當(dāng)動力F1=0.75 N時(shí),對應(yīng)的動力臂L1=0.4 m,根據(jù)杠桿平衡條件,阻力與阻力臂的乘積F2L2=F1L1=0.75 N0.4 m=0.3 Nm,根據(jù)題意可知,阻力與阻力臂的乘積保持不變,(3)保持杠桿處于水平平衡,當(dāng)彈簧測力計(jì)傾斜拉動杠桿時(shí),拉力的力臂變小,但是阻力和阻力臂均不變,根據(jù)杠桿平衡條件可知,彈簧測力計(jì)的拉力會變大。5.(2015江蘇南通中考)用圖示裝置探究“斜面機(jī)械效率”,實(shí)驗(yàn)記錄如下表。(1)沿斜面拉動物體時(shí),應(yīng)使其做勻速直線運(yùn)動。(2)根據(jù)圖中測力計(jì)的示數(shù),可知第2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為95.2%。由實(shí)驗(yàn)可得初步結(jié)論:斜面傾斜程度相同時(shí),摩擦力越小,機(jī)械效率越大。(3)第1次實(shí)驗(yàn)中,木塊所受摩擦力為0.43N。解析:(1)沿斜面拉動物體時(shí),為使彈簧測力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定,便于讀數(shù),所以應(yīng)盡量使物體做勻速直線運(yùn)動。(2)由題圖可知,第2次實(shí)驗(yàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即拉力F=0.7 N,則斜面的機(jī)械效率 比較兩次的機(jī)械效率可知,第2次機(jī)械效率大,斜面的傾斜程度相同,小車所受的摩擦力小,由此可得結(jié)論:斜面傾斜程度相同時(shí),摩擦力越小,機(jī)械效率越大。(3)由第1次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知,沿斜面拉木塊做的有用功W有=Gh=4 N0.15 m=0.6 J,拉力做的總功W總=Fs=1.1 N0.9 m=0.99 J,則額外功W額=W總-W有=0.99 J-0.6 J=0.39 J,