八年级物理核心素养特色专题专题三力学实验1课时作业

专题三力学实验（1）实验一《探究阻力对物体运动的影响》▲ 核心考点【实验目的】探究阻力对物体运动的影响【设计和进行实验】（1）实验器材：小车、斜面、长木板、毛巾、棉布等；（2）实验步骤：让小车从同一斜面上的同一高度由静止自由滑下,如图所示,改变水平面表面得粗糙程度,使其对小车运动的阻力不相同。

第一次在水平面上铺毛巾,第二次铺棉布,第三次将棉布去掉,只剩下木板,比较小车每次在水平面上滑行的距离。

【分析现象】水平面越光滑,小车的速度减小得越慢,运动距离越远；【实验结论】①运动物体受到的阻力越大,运动的越近,阻力越小,运动得越远。

②若运动的物体不受阻力,物体的运动速度将不会减小,将保持做匀速直线运动。

【实验方法】：①控制变量法：控制小车从斜面上同一高度处由静止释放,使小车到斜面底端时具有相同的初速度；②转换法：通过小车在水平面上滑行距离的长短来间接判断小车所受阻力大小；③科学推理法：若小车不受阻力时,小车的速度将不会减小,将永远做匀速直线运动；【交流与讨论】（3）小车到达斜面底端继续前行的原因：小车具有惯性；（4）小车最终会停下来的原因：受到摩擦阻力（非平衡力）的作用；（5）牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态；（6）牛顿第一定律得到的方法：在大量经验事实的基础上,通过科学的推理总结归纳出来的,不能直接由实验得到。

（7）对牛顿第一定律的理解：力不是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因。

（8）对小车受力情况的判断：小车在水平面上运动时重力和支持力相互平衡,水平方向上受到阻力的作用,做减速直线运动；（9）小车在运动过程中做功与能量转化：从斜面顶端滑动到水平面的过程中,重力势能转化为动能和内能；从水平面运动到静止的过程中,动能转化为内能,机械能不守恒,但能量的总量不变；小车在三种不同的水平面上克服阻力做功的关系：321W W W ==,功率：321P P P >>（依次为毛巾、棉布和木板）。

▲ 针对训练如图所示,在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,观察将毛巾、棉布分别铺在水平木板上和只有木板的三种情况下,让小车分别从斜面顶端由静止下滑,研究小车在水平面上滑行的距离。

（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止下滑的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 （填“相等”或“不相等”）。

（2）实验中改变小车所受阻力大小,是通过改变 来实现的。

（3）实验中发现小车在毛巾表面滑行的距离最近；在棉布表面滑行的距离较远；在木板表面滑行的距离最远。

说明小车受到的阻力越小,速度减小得越 （填“快”或“慢”）。

（4）推理：如果小车在水平面上滑行,受到的阻力越来越小,直到变为零,它将做 。

在大量经验事实的基础上,牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出了牛顿第一定律,所以牛顿第一定律虽然不是直接由实验得出的,但是通过符合逻辑的 得出的正确结论。

在我们已学的物理知识中,也有用到这种“实验+推理”的研究方法,如 （列举一例）。

（5）实验中,小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是P 1、P 2,则P 1 P 2．（填“＞”、“=”或“＜“）（6）牛顿第一定律告诉了我们物体的运动（填“需要”或“不需要”）力来维持,一切物体都有保持原来不变的性质,力是物体运动状态的原因。

（7）必须保证小车运动在水平支持面上,这是为了让小车在竖直方向所受力和支持面对小车的力相平衡,从而只探究阻力对物体运动的影响。

（8）本实验中小车在水平面上三次运动过程中消耗的机械能大小（选填“相等”或“不相等”）；（9）若让同一小车从斜面上不同高度处由静止滑下,观察小车在毛巾表面滑行的距离,可以探究小车的重力势能与的关系。

若是换用大小不同的小车从斜面同一高度处由静止自由下滑,可以探究动能与的关系。

（10）完成上面的探究后,小林添加了一个木块来探究“物体动能的大小是否与物体的运动速度有关”,接下来他应该将小车放在同一个斜面的（选填“相同高度”或“不同高度”）,由静止自由滑下来撞击放在同一水平面上同一位置的木块。

答案：（1）相等；（2）接触面粗糙程度；（3）慢；（4）匀速直线运动；推理；探究真空不能传声实验；（5）>；在空饮料瓶中装满酱油,用天平测出瓶和酱油的总质量m3；（6）不需要；运动状态；改变；（7）重力；支持力；（8）相等；（9）高度；质量；（10）不同高度。

实验二《探究二力平衡条件》▲ 核心考点【实验目的】物体处于平衡状态时受到的两个力有什么特点【设计和进行实验】1.实验器材：小桌、小车、托盘、钩码甲乙2.实验步骤：（1）探究两个力的大小关系：①在两端的托盘里分别放上质量不相等的钩码,观察小车的运动情况；②在两端的托盘里分别放上质量相等的钩码,观察小车的运动情况。

（2）探究两个力的方向关系：①将两托盘放在小车的同侧,并放上质量相等的钩码,使两个力的方向相同,观察小车的运动情况。

②把小车扭转一个角度,使两个力不在同一直线上,再释放,观察小车的运动情况；（3）探究两个力的作用点关系：把方向相反的力分别施加在两个小车上,观察小车的运动情况。

【分析现象】（1）当小车受到大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上的两个力作用时,其运动状态不变,即保持静止状态,处于平衡状态。

（2）当小车所受力的大小不同或所受力的方向相反或两个力不在同一直线上时,小车的运动状态都会发生变化,不再处于平衡状态。

【实验结论】二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上。

【实验拓展】为了消除小车车轮和木板之间的摩擦带给实验的影响,将实验装置设计成如图乙所示的形式,将系于小卡片（重力可忽略）两对角线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,来进行实验探究二力平衡的条件。

【实验方法】控制变量法：（1）探究平衡的两个力是否大小相等：保持两个力在同一直线上、方向相反,改变两端钩码质量,观察小车或纸片是否处于平衡状态；（2）探究平衡的两个力是否在同一直线上：保持两边钩码质量相同,扭动小车或纸片,观察小车或纸片是否处于平衡状态；（3）探究平衡的两个力是否在同一物体上：保持两个力作用在同一直线上,两边钩码质量相同,用剪刀剪下纸片,观察纸片是否处于平衡状态。

【交流与讨论】（1）实验中使用定滑轮的作用：改变力的方向。

（2）实验中间木块换成小车或硬纸片的目的：减小摩擦力对实验的影响。

（3）实验中使用轻硬纸片的好处：纸片的重力忽略不计,方便研究力的方向问题。

（4）实验中多次测量的目的：让实验结论更具有普遍性。

【实验评估】实验中,甲、乙两方案对比：乙方案通过滚动代替滑动的方式减小了与接触面的摩擦；乙、丙两方案对比：丙方案减小因摩擦带来的实验误差,同时较甲、乙两方案,丙方案能够更方便一对平衡力与作用物体的关系。

甲乙丙▲ 针对训练某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究二力平衡的条件”实验时,请问：（1）实验时应选择较（选填“光滑”或“粗糙”）的实验桌面。

（2）如图甲所示,当左右两端同时挂两个钩码时,小车静止,此时1F 、2F 的大小,方向。

（3）在图甲实验的基础上,将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,观察小车的运动状态,这样做的目的是为了探究两个平衡的力是否作用在。

（4）为了探究两个平衡的力是否作用在同一个物体上,小明用轻质硬纸片代替小车做实验,如图乙所示,他将要对硬纸片进行的操作是。

（5）实验中定滑轮的作用是,通过调整可以改变拉力的大小。

（6）在图甲左侧再挂一个钩码,小车将向（选填“左”或“右”）运动,说明力可以改变物体的。

（7）如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上,且沿同一方向拉小车,可以发现小车不会静止,这是为了表明小车受到的二力若平衡,必须满足这一条件而设计的一个步骤。

（8）通过上述过程可知：作用在上的两个力,只有当大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上,这两个力才彼此平衡。

答案：（1）光滑；）（2）相等；相反；（3）同一直线上；（4）将卡片从中间剪开；（5）改变力的方向；钩码数量；（6）左；（7）方向相反；（8）同一物体。

实验三《探究影响滑动摩擦力大小的因素》▲ 核心考点【设计和进行实验】1.实验器材：木块、砝码、粗糙程度不同的水平面、弹簧测力计；2.实验原理：二力平衡；3.实验步骤：（1）用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力；（2）在木块上放上砝码,用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,测出此时滑动摩擦力；（3）换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持放在木块上的砝码不变,用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,测出此时的滑动摩擦力大小。

【记录数据及分析现象】（1）在这个实验中,在第1、2次实验中变量是接触面的压力,控制的变量是接触面的粗糙程度。

得到的结论是：接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。

（2）在研究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响时,可采用第2、3 次的实验结果,得到的结论是：在接触面压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。

滑动摩擦力的大小与压力的大小与接触面的粗糙程度有关。

【实验结论】滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大；滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

【实验方法】（1）控制变量法：①探究滑动摩擦力的大小与压力的关系,控制接触面的粗糙程度不变,改变物块对接触面的压力,比较压力不同时滑动摩擦力的大小关系；②探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,控制压力不变,改变接触面粗糙程度,比较接触面粗糙程度不同时滑动摩擦力的大小关系。

（2）转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。

【交流与讨论】（1）实验中要水平匀速拉动木块,使木块做匀速直线运动,重力和支持力平衡,才能保证拉力大小等于滑动摩擦力。

（2）滑动摩擦力的大小与运动速度大小、接触面面积的大小无关。

【实验评估】实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计,所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。

因此,将实验方案改进如下,对比甲图,乙图中无论是否匀速拉动弹簧测力计,都可以保证拉力大小始终等于摩擦力大小。

甲图乙图▲ 针对训练为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验。

（1）实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做________运动。

根据知识,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力,此时,滑动摩擦力的大小________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数；（2）在四次实验中,滑动摩擦力最小的是________(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”).（3）分析两次实验数据,可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系,它们的关系为：；分析两次实验数据,可以得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,它们的关系为：；（4）比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是________(选填“正确”或“错误”)的；（5）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板；如上图所示,实验时拉着长木板沿水平方向向右运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小,木块所受摩擦力方向为,这种改进的好处是（写出一种即可）；（6）根据你在本实验中的收获,请写出一种避免汽车在冰雪路面上出现打滑现象的具体做法：。