实验探究题专题训练(五)对力和机械的探究

实验探究题专题训练

★山东省诸城市西郊学校●董国荣 李秀娇（262200）

Ⅷ.对力和机械的探究

例1.某物理实验小组的同学在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如下表：

(1)在实验过程中，需要测量工具有 和 ；

(2)在上表空白处填出比值G/m 的平均值；

(3)分析表中的实验数据，得出结论是： 。

解析：(1)探究物体所受重力大小和物体质量的关系时，物体所受重力用弹簧测量计直接测量，物体的质量用天平测量。

(2)由表格中记录的测量数据可知，三个物体所受重力大小和质量大小的比值依次是9.9N/kg 、9.8N/kg 、9.7N/kg

，重力和质量的比值的平均值为

3

1

（9.9N/kg + 9.8N/kg + 9.7N/kg ）= 9.8N/kg 。

(3)由表中实验数据可得，物体所受重力大小随物体质量的增大而增大，物体质量增大为原来几倍，物体所受重力大小也随着增大为原来的几倍。物体所受重力大小与物体质量成正比。

答案：(1)天平 弹簧测力计 (2)平均值为 9.8N/kg (3) 物体所受重力与质量成正比。 注意：本题是一道探究试题，考查通过阅读图表，对表格中的实验数据分析处理、比较归纳得出实验结论的能力。解答时，先仔细分析表格中实验数据所对应的物理量，再比较数据间存在的量值关系，找出内在联系，最后归纳得出结论。

例2.高尚同学发现家里用皮碗（如图8—1）挂东西， 皮碗所能挂的物体重力大小与什么因素有关呢? (1)请你提出一种猜想： ； 你猜想的依据是： ；

(2)请你自选器材，提出一个验证你的猜想的探究实验方案。

解析：本题源于课本，是一道考查探究实验过程，体现研究

方法的试题。本题从探究皮碗所能挂的物体重力大小与什么因素有关出发，考虑到皮碗与墙壁接触面积的大小，提出合理猜想，利用所学的知识设计实验进行验证自己的猜想是否合理。

答案：(1)皮碗的面积越大，所能挂物体的重力越大（墙壁的光滑程度等）、挂较重的物体的皮碗较大

(2)大小皮碗两个，钩码、弹簧测力计

选取两个质地相同而面积不同的皮碗，将他们挂在同样的墙壁上，在挂钩上不断增加物体直至皮碗要掉下来，称量所挂物体的重力。比较面积不同的皮碗所挂重物的重力，验证猜想是否正确。

注意：此题结合生活中真实生动的情境，让同学们猜想、设计、完成科学探究的过程。猜想和假设只要合乎情理即可，它可能是正确的，也可能是不正确的，有待于实验来检验。

图8—1

例3.(1)某同学在做用一根弹簧制作弹簧测力计的实验时，在弹簧的下端挂不同重力的

请你分析表中这些实验数据，你得到的一个重要的实验结论是：。

（2）给你一个橡皮筋，一条长木板，一个长方体木板，细线，0.5N、1N的钩码各两个。请你做两个物理实验，可任意选择所给器材，但每个实验都必须用橡皮筋。写出每个实验的目的及简要的实验过程。

实验1：；

实验2：。

解析：(1)进行数据分析前，首先看清物理量，理解物理量的含义。表格中“钩码重力”实质是指弹簧测力计受到的“拉力”；表格中直接反映的是“拉力”与“弹簧长度”的关系，如果只看“拉力由0变为5N，弹簧长度由3cm变为13cm”，就会得出“拉力越大，弹簧越长”的错误结论。因为当拉力为零时，弹簧的长度并不为零。必须对数据进行必要的处理，挖掘出一层内涵。因为物体形变大小与力的大小有关，拉力的大小对弹簧的伸长有直接的影响，所以将对“拉力与弹簧长度”的关系的分析转换成对“拉力与弹簧伸长”的关系进行分析，才能得出正确的结论。

(2)用弹簧测力计和提供的其他器材可以做的一些定量测量实验，用橡皮筋代替弹簧测力计也可以完成。

答案：(1)弹簧受到的拉力越长，弹簧的伸长就越长。

(2)实验1：研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。

做法：用橡皮筋拉木块在水平木板上做匀速直线运动，看橡皮筋的长度，再在木块上放钩码，拉动橡皮筋使木块做匀速直线运动，橡皮筋长度比原来长，说明滑动摩擦力大小与压力大小有关。

实验2：研究同一直线上二力的合成

做法：在橡皮筋上各挂两个0.5N的钩码，看橡皮筋的伸长量，看到它们的伸长量是相同的，说明同一直线上方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之和。

注意：如何利用提供的数据，进行有效深入的定性和定量分析，得出正确结论，需要有意识地感悟。

利用提供的器材可以做哪些实验，体现了实验考查的开放性、包容性、综合性越来越大。

例4.如图8—2所示是“研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验。

(1)在实验中，用弹簧测力计拉着木块时，应水平地拉动，且使它在固定的水平面上做__________________运动．根据_________________条件可知，木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．

(a) (b) (c)

图8—2

(2)将图（a）和图（b）的实验进行比较可知，滑动摩擦力的大小与_______ 有关。

(3)将图（a）和图（c）的实验进行比较可知，滑动摩擦力的大小与__________有关。

解析：(1)用弹簧测力计拉着木块，使木块在水平面上做匀速直线运动，水平方向上的摩擦力与拉力平衡，所以木块所受摩擦力的大小等于弹簧测量计的示数。

(2)观察比较图(a)和图(b)可知，加砝码增大压力，其他因素保持不变，可知滑动摩擦力的大小与压力大小有关。

(3)观察比较图(a)和图(c)可知，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力相同时，接触面越粗糙，物体受到的滑动摩擦力越大。

答案：（1）匀速直线二力平衡（2）压力大小接触面的粗糙程度

注意：本题是用控制变量法的思想来探究滑动摩擦力跟哪些因素有关的试题。在应用控制变量法来探究物理问题时，要控制影响物理量的其他因素，让某一个因素发生改变，观察比较这一因素是否与所研究的物理问题有关。本题中从两个方面：在接触面粗糙程度相同时，通过改变压力的大小、压力相同时改变接触面的粗糙程度来探究的。

例5.一个物体在另一个物体表面上滑行时受到的摩擦力称为滑动摩擦力，要探究物体受到的滑动摩擦力大小与什么因素有关。

(1)写出你的两个猜想

(2)现要求验证其中一个猜想，你要验证其中的哪一个猜想？

现有器材a.一块一端带有小钩的长方体木块、b.一块铁板、c.一块长木板、d.棉布、e.毛巾、f.弹簧测力计，你应从这些器材中选择哪些必要的器材做实验？（写器材的英文字母代号）

(3)写出验证第(2)问中猜想的主要实验步骤及分析。

解析：(1)摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力有关，跟接触面的粗糙程度有关，表面受到的压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。针对这些情况可以提出自己的猜想。

(2)要验证其中一个猜想，应选择合适的实验器材，按正确的实验步骤进行操作。

(3)探究滑动摩擦力与哪些因素有关时应采用控制变量法。①在控制压力和受力面积相同时，改变接触面的粗糙程度；②在压力和接触面的粗糙程度相同时，改变受力面积；③在受力面积和接触面的粗糙程度相同时，改变压力的大小。在实验时，应注意让物体做匀速直线运动，只有这样，拉力大小才等于摩擦力大小。

答案：(1)可能的猜想有：①摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；②摩擦力的大小与物体的接触面所受的压力有关；③摩擦力大小与物体大小有关,；④摩擦力大小与拉力大小有关等。

(2)验证物体所受摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，所需器材是a、c、d、e、f。

(3)实验步骤：①把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力F1；②在水平长木板上固定好棉布或毛巾，放上木块（不加砝码），重做上面的实验，读出这时的拉力F2。

分析现象：比较F1、F2，若F1= F2，说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度无关，若F1≠F2，说明滑动摩擦力大小与该接触面粗糙程度有关。

注意：近几年来，此类开放性试题在中考中出现的越来越多，解决这类问题需要有一定的分析问题、概括、归纳总结能力。因此在平时的学习中要多注意研究问题的方法，不断练习、提高自己的归纳总结能力。

巩固练习

1.如图8—3所示，该弹簧测力计的分度值是，量程是，此时弹簧测力计所受的拉力为N。