北京中考力学设计性实验,实验探究类型的题目(含问题详解)

力学设计实验： 基此题型
【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。

①实验器材：一端装有定滑轮的长木板、带挂钩的木块一个、细线假如干、还需补充的是。

②实验步骤：
③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，六个质量一样的钩码，细线假如干。

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＝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0~5N 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，如此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：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
【例5】 海淀37实验桌上有如下器材：细长平底试管一支〔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、天平与配套砝码。

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，0～5N 的弹簧测力计一个，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0~5N 。

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25
甲
乙
图
22
【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。

请你帮助设计实验，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测：空气阻力的大小与物体相对空气的运动速度与物体与空气相接触的受力面积两因素有关。

为了验证猜测，他们利用实验室的铁架台与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，明确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。

图23
〔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，当速度减到零时与时关闭吹风机，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。

【例12】
如图29甲所示为内充氦气的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ΔV 随时间Δt 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ρ
空
=1.29kg/m³；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个形状一样、但质量和外表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：“接触面的粗糙程度一样时，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29
【例1】
〔1〕弹簧测力计〔1分〕
〔2〕主要步骤：
①调节弹簧测力计使指针指零刻线。

〔1分〕
②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〕
③改变拉动木块的速度，重复步骤②，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〕
〔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G3 (6)
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阻与阻力臂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与动力臂L1记录在表格中。

〔4〕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与动力臂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、F4、F5、F6与动力臂L3、L4、L5、L6并记录在表格中。

第37题图
【例4】宣武38．
〔1〕刻度尺一把〔1分〕
〔2〕实验步骤：①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；②将试管放入水槽的水中，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；
③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；④仿照步骤2，测量小试管浸入水中深度h2，记录在表格中；⑤重复步骤3、4，再测4组数据m3、h3；……m6、h6记录在表格中；⑥将小试管底面积S的数值记录在表格中。

利用公式
p=F mg
，计算六次试管对水的压强p1、p2……p6，记录在表格中。

〔共2分〕
S S
〔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〕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、h1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、h2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、m4、m5、m6；测出每次试管露出水面的高度h3、h4、h5、h6，并将数值记录在表格内。

〔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：有屡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。

假如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于不规X操作，扣掉1分。

S＝
N、
浮排
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V o并记录在表格中；
〔2〕在调节好的弹簧测力计的挂钩上，挂上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3～6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=V－V0和F浮=G－F拉分别计算金属块排开水的体积V排1~ V排6与所受的浮力F浮1~F浮6并将数据记录在表格中；\
实验数据的记录表格：……〔2分〕
【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一样的一段距离，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。

〔3〕利用公式η=W有/W总=mgh/FS计算出六次动滑轮的机械效率η1、η2、η3、η4、η5、η6，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
【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L 0，OB 的长度0L '，把量筒移到铁架台上，倒入适量的水，
水面对应的量筒的刻度用V 0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，使局部铝柱浸入水中，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 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0V V V -=排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0
0L G L G '=铝，GL L F G =0(）－浮铝，解得0
)5L L L F -'（＝
浮,计算出各次铝圆柱体所受F 浮，并把数据记录在表格中。

〔1分〕〔其他答案正确的，均可相应得分〕
实验数据记录表：〔1分〕
〔1〕在量筒中注入适量的水，读出此时水的体积V0；用细线把一个铝块拴好，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
每次的V、m的数据记在实验数据记录表中。

〔4〕根据V排＝V－V0，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/m3
V/m3
V排/m3
m0/kg
m/kg
F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m3……m6的测量，并将数据记录在表格中。

………〔1分〕〔5〕应用G=mg算出试管与沙子的总重力，即压力F的大小，并将数据记录在表格中。

………〔1分〕
表格如下：………〔
S/m2
m/kg
F/N
【例11】〔1〕小车在斜面上的高度〔1分〕
〔2〕①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〕。

将吹风机的档位置于风速的“高〞档，进展实验，记下小车滑行的距离。

〔1分〕
②将吹风机的档位分别置于风速的“中〞“低〞档，重复上述步骤进展实验，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：
①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；
②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、l1和当时的时间t1记录在表格中；
③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，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；
④仿照步骤③，再做5次实验，把数据t3—t7,l3—l7记录在表格中
⑤根据Δt =t 2-t 1,120
()=
mg l l F l -∆浮1得出1210()
m l l V l ρ-∆=空，计算并记录在表格中，按一样方法分别计算出
ΔV 2—ΔV 6记录在表格中。

记录表格： l 0=m l 1=m t 1=s t /h Δt /h l /m ΔV /m 3
〔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 /N F /N N /N f /N。