1、第3练力学实验-力与运动一、选择型实验专练1.在学习牛顿第一定律时，我们做了如图所示实验。下列叙述正确的是A每次实验时，小车可以从斜面上的任何位置开始下滑B实验中运动的小车会停下来，说明力是维持物体运动的原因C实验表明，小车受到的阻力越小，运动的距离越远D根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律【答案】C【解析】A实验中，我们让小车从同一光滑斜面的同一高度自由下滑，目地是为了让小车每次到达水平面时的速度都相同，便于比较，故A错误；B实验中运动的小车会停下来，其运动状态发生了改变，说明力能改变物体的运动状态，故B错误；C实验表明：小车在木板表面运动的距离最远，说明小车受到阻力越小，运动的
2、距离越远，故C正确；D接触面越光滑，阻力越小，小车的速度减小得慢。由此推理得出：假如小车受到的阻力为零，小车将做匀速直线运动，牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理概括出来的，故D错误。故选C。2.某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长x，这样操作，由于弹簧自身的影响，最后画出下图中的图线可能是哪一个图？A B C D【答案】C【解析】实验中用横轴表示弹簧的伸长量x，纵轴表示重物对弹簧的拉力F，弹簧平放时测量自然长度，此时弹簧伸长量为0 cm；当竖直悬
3、挂时，由于弹簧自身的影响弹簧会有一段伸长量，但此时所挂重物为0 N（即：F=0 N），因为在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与其所受的拉力成正比，综合上述分析四个图象中只有C符合。故选C。3.如图所示，在“探究二力平衡的条件”时，选质量为10g的卡片作为研究对象，在线的两端分别挂上等质量的重物，对卡片施加两个拉力，为探究这两个力满足什么条件才能平衡，则所挂重物质量合适的是（）A5g B10g C200g D任意质量均可【答案】C【解析】由题知，质量为10g的卡片作为研究对象；当卡片受到的拉力远大于卡片的重力时，卡片的重力可以忽略不计，此时卡片可以看作只在两个拉力的作用下平衡，故应选质量大的重物来拉
4、卡片。二、填空型实验专练4亲爱的同学，请你应用所学的物理知识解答下列问题(1)如图所示，为了让读数更精确，应选择_刻度尺，所测块的长度为_cm。(2)清晨，王爷爷绕小区花园步行锻炼身体，借助手机中的秒表测量了自己步行一圈的时间为2min24s，如图所示，秒表外圈示数的单位为_，分度值为_s。【答案】（1）乙（2）2.80cm（3）s；0.2s【解析】（1）为使读数更精确，应选择分度值更小的刻度尺，读数时应估读到分度值的下一位；（2）内图示数的单位为min，外圈示数的单位为s，外圈每5个小格子为1s，因此分度值为0.2s。5在探究弹簧的伸长与拉力的关系实验中得到：在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与
5、拉力的大小成正比。根据这一结论小明用7.5 N的力拉弹簧，使弹簧伸长了4.5 cm；小芳用力将这个弹簧拉长了3 cm，则小芳拉弹簧的力是_N。【答案】5【解析】因为弹簧的伸长与所受的拉力成正比，小明将弹簧拉长了4.5 cm，小芳将弹簧拉长了3 cm，所以，前者是后者的1.5倍。那么小明所用的拉力也应该是小芳所用拉力的1.5倍，所以，小芳所用拉力=7.5 N/1.5=5 N。6创新实验小组的同学们在探究弹簧的特点时，依据实验数据绘制出了弹簧的长度与弹簧受到拉力的关系图象，如图所示。我们分析图象可知：弹簧在受到6 N的拉力时，弹簧伸长了_cm；实验得出的结论是：在一定范围内，_成正比，根据这个原理
6、制成了_。【答案】6 弹簧的伸长量与拉力弹簧测力计【解析】由图可知，当拉力为0时，弹簧的长度为2 cm，即原长为2 cm，弹簧在受6 N拉力时，其长度为8 cm，则其伸长量为6 cm，从图中可以看出，在拉力不大于6 N的范围内，弹簧的长度与拉力的变化图线呈线性变化，说明弹簧的伸长量与拉力成正比。弹簧测力计就是根据此原理制成的。7小明利用钩码、弹簧及相关器材进行实验，记录的实验数据如表所示。请根据表中数据归纳出弹力F与弹簧伸长量x的关系式为F=_。【答案】F=0.25（N/cm）x【解析】由表中数据可知：当弹力为1 N时，弹簧伸长量为4 cm；当弹力为2 N时，弹簧伸长量为8 cm；当弹力为3
7、N时，弹簧伸长为12 cm，可见弹力F与弹簧伸长量x成正比；设F=kx，则比例系数：，所以弹力F与弹簧伸长量x的关系式为：F=0.25（N/cm）x。8将一个装有水的杯子放在斜面上（如图所示），不断改变斜面倾角，观察到悬挂小球的绳子与水面垂直，这个实验可以说明_。【答案】重力的方向总是竖直向下的【解析】不断改变斜面倾角，观察到水面总是水平的，悬挂的小球始终与水面垂直，这个实验可以说明重力的方向总是竖直向下的。9.在探究滑动摩擦力与压力大小关系的实验中，如图8所示，在水平地面上放一物块甲，物块甲上面放一物块乙，在大小为l0N的水平拉力F1作用下，甲、乙物块同时以0.3m/s的速度一起作匀速直线运
8、动，物块甲所受地面的摩擦力大小为_N。如图9所示，在同一水平地面上，在水平拉力F2的作用下，物块甲以0.1ms的速度作匀速直线运动，则F2_F1（选填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】10 小于【解析】甲、乙物块同时以0.3m/s的速度一起作匀速直线运动，物块甲达到二力平衡，所受地面的摩擦力大小为10N，当把乙物体去掉后，甲对地面的压力减轻，故滑动摩擦力减小。三、实验探究题专练10小明同学用如图所示的装置研究小车在斜面上的运动。他将小车从坡顶A处静止释放，测出小车从A滑到坡底C处的时间t12.6s；再次将小车从A处静止释放，测出小车从A滑到中点B处的时间t21.8s。（1）通过小明的测量
9、数据可以判断，小车在前半程的平均速度全程的平均速度。（选填：大于、等于、小于）（2）小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时。（选填：A、B）（3）物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来。位置传感器利用超声波测出不同时刻小车与它的距离，计算机就可以算出小车在不同位置的速度（如图2）。屏幕图象如图3所示，横轴为时间，纵轴为速度，通过图象可以看出小车在斜面上滑下时是（选填：匀速、加速）运动的；小车到达坡底时的速度为m/s。【答案】（1）小于；（2）A；（3）加速；0.8。【解析】（1）根据图象读出AB段和BC段的距离和
10、时间，运用公式v=求出AB段和BC段的平均速度；并进行比较；（2）测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度，他应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时；（3）匀速直线运动的vt图象是一条平行于时间轴的直线，匀加速直线运动的vt图象是一条向上倾斜的直线，减速直线运动的vt图象是一条向下倾斜的直线。解：（1）设全程路程为L，则小车运动的距离sACL，sAB=L，由题知，所用的时间tAC2.6s，tABt21.8s，则小车在前半程的平均速度：vAB= = =；小车运动全程的平均速度：vAC= =；所以vABvAC，即AB段的平均速度小于全程的平均速度；（2）测量小车在整个运动过程中
11、后半段的平均速度，他应该将小车从A处静止释放，并在B处开始计时，在C处停止计时；（3）匀加速直线运动的vt图象是一条向上倾斜的直线，由图象可知，小车在斜面上滑下时是加速运动的；小车到达坡底时的时间是25s，对应的速度为0.8m/s。11.某实验兴趣小组做了一个实验，来探究力的三要素对力的作用效果的影响。如图所示，让一条薄钢条的一端固定，现分别用不同的力去推它，使它发生如图A、B、C、D所示的形变，如果力F1F2=F3=F4，那么：（1）能说明力的作用效果与力的大小有关的图是_。（2）能说明力的作用效果与力的方向有关的图是_。（3）能说明力的作用效果与力的作用点有关的图是_。（4）综上所述，A、
12、B图中是在控制力的_和_相同的前提下，探究力的作用效果跟力的_的关系，这种研究问题的方法叫做_法。【答案】（1）A、B （2）B、C （3）B、D （4）方向作用点大小控制变量【解析】（1）研究力的作用效果跟力的大小的关系，应选择力的方向和作用点相同的图A和B，力越大钢条形变越大；（2）研究力的作用效果跟力的方向的关系，应选择力的大小和作用点相同的图B和C，力的方向不同，钢条的形变不同；（3）研究力的作用效果跟力的作用点的关系时，应选择力的大小和力的方向相同的图B和D，力的作用点不同，钢条的形变大小不同；（4）综上所述，A、B图中是在控制力的方向和作用点相同的前提下，探究力的作用效果跟力的大小
13、的关系，这种研究问题的方法叫做控制变量法。12小明在练习使用弹簧测力计，如图所示。（1）小明在丁图中使用的问题是_。（2）他将测力计竖直放置，反复几次轻拉挂钩后，测力计的指针位置如图戊所示。此测力计的量程是0_N，若此时他将一个3 N重的物体悬挂于挂钩上，静止后，测力计的示数会_（选填“大于”“等于”或“小于”）3 N。（3）在老师的指导下，小帆调整好测力计，将某物悬挂好，物体静止后，指针指在如图己所示的位置，此时物体对弹簧的拉力F=_N。【答案】（1）所测拉力与测力计外壳不平行（2）5 大于（3）2.6【解析】（1）使用过程中所测力的方向必须与弹簧的轴线方向在同一条直线上；由图可知，错误之处
14、是所测拉力与测力计外壳不平行；（2）由图甲所示可知，弹簧测力计的测量范围是05 N；由图示可知，弹簧测力计指针没有指在零刻度处，指针没有调零，用该弹簧测力计测3 N重的物体时，弹簧测力计示数大于3 N。（3）由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为0.2 N，示数为2.6 N。13物理小组探究“弹簧的伸长量与其受到拉力的关系”的实验装置如图甲所示。（1）探究过程中，实验记录的数据如下表所示，请在图乙中作出弹簧的伸长量与其受到的拉力的关系图象。（2）弹簧的长度为6.5 cm时，弹簧受到的拉力是_N。（3）由图象得出：在弹性限度内，弹簧的_与其受到的拉力成_。【答案】（1）（2）1.25 （3）伸长正
15、比【解析】（1）根据表格数据描点，并用平滑的曲线连接起来如图所示：（2）拉力每增加0.5 N弹簧都伸长1 cm，当悬挂物体后，弹簧的长度是6.5 cm，由于在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比，则，拉力F=1.25 N。（3）从图象可以看出：在一定限度内，各点的位置在一条过原点的倾斜直线上。因此由此实验可得：在一定的弹性范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。14小明在做“探究物体重力大小与物体质量关系”的实验，（1）实验中需要的测量工具，除了弹簧测力计外还需要_；（2）如图所示，在某次测量中，弹簧测力计的读数为_N；（3）小明多次实验，根据实验所得数据绘制了物体所受重力和物体质量的关系图
16、象，如图所示，由图可知，物体所受重力的大小与物体的质量成_。【答案】（1）托盘天平（2）1.0 （3）正比【解析】（1）在“探究物体重力大小与物体质量关系”的实验中，需要测量物体的重力和质量，除了测量物体重力的弹簧测力计外，还需要测量物体质量的托盘天平；（2）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2 N，读数为1.0 N；（3）由图象可知，横坐标表示质量，纵坐标表示重力，图线为过原点的倾斜直线，所以可得出结论：物体所受重力的大小与物体的质量成正比。15地球附近物体都受到重力，小敏同学认为物体的重力大小与物体的质量有关，他用天平、钩码、弹簧测力计进行了探究。（1）如图甲是他第2次测量中弹簧测力计的读
17、数，其读数是_。（2）请你根据表格中的实验数据，在图乙中作出重力随质量变化的图象。次数1234质量m/g0.10.20.30.4重力G/N134（3）由图象可知：物体的重力跟物体的质量成_。（4）若干年后，小敏在我国建成的太空站工作时，你认为他用同样的器材_（选填“能”或“不能”）完成该探究。【答案】（1）2 N （2）（3）正比（4）不能【解析】（1）由图可知弹簧测力计的分度值是0.2 N，其示数为2 N。（2）根据表中实验数据，在坐标纸上描点，然后根据所描出的点，作出图象。（3）由图线可知，物体所受的重力与物体的质量成正比。（4）由于在太空站中，不能用弹簧测力计测出物体受到的重力，所以用同
18、样的器材，在太空站中不能完成该实验。16下面是吴丽同学“探究重力的大小跟质量的关系”的步骤，请完成：（1）用天平分别测出不同物体的_；（2）用弹簧秤分别测出物体对应的_；（3）将数据记录在下面的表格中：其中第5组数据对应质量应为_克。物体序号12345质量m（kg）0.050.100.150.20重力G（N）0.490.981.471.962.94重力质量比（N/kg）9.89.89.89.89.8（4）以质量为横坐标，重力为纵坐标，描点并连接这些点。（5）从数据和图象可以看出物体所受的重力跟它的质量的关系是_。（6）如果吴丽同学将这些器材带到月球上做此实验，所得图象与（4）中所画图象相比应该
19、是_。A重合B在所画图象与横轴之间C在所画图象和纵轴之间【答案】（1）质量（2）重力（3）300 （4）（5）成正比（6）B【解析】（1）在实验中要用天平测量物体的质量；（2）在实验中要用弹簧测力计测量物体的重力；（3）由表格中的信息可知，物体的质量越大，重力越大，第5组数据中重力是第三组重力的2倍，故质量也是第3组质量的2倍，即20.15 kg=0.3 kg=300 g；（4）根据表格中的数据描点连线，如图：（5）由图可知，该图象为一条直线，这说明物体的重力与质量成正比；（6）月球上的重力为地球上重力的六分之一，也就是说在质量相同时，重力要小一些，故B正确。17在探究“阻力对物体运动的影响”
20、实验中。（1）小悦用如图所示的实验装置进行实验时，让小车从斜面的同一位置由静止滑下，目的是使小车到达水平面时的相同。（2）小车在粗糙程度不同的平面上静止时的位置如图甲、乙、丙所示。可以得出，物体受到的阻力越（填“大”或“小”），速度减小得越慢。由此推理得出：如果运动的物体不受力时，将保持运动状态。（3）小悦还想探究“动能的大小与速度的关系”，并进行了如图丁所示实验。让小车从斜面上的（填“相同”或“不同”）高度由静止滑下，撞击木块。观察木块移动的距离，并得出结论。实验中发现两次木块移动距离都较近，于是用木板代替毛巾进行实验。这样就可以在相同时，通过减小接触面的来减小木块与平面的滑动摩擦力，使木块
21、移动距离较远，实验现象更明显。【答案】（1）速度；（2）小；匀速直线；（3）不同；压力；粗糙程度【解析】（1）实验中每次均让小车从同一斜面顶端由静止滑下，是为了使小车运动到斜面底端时的速度相等；（2）由实验知：接触面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；如果运动的物体不受力时，物体的运动状态将不会改变，则它将做匀速直线运动；（3）为了探究动能大小与速度的关系，应控制质量不变，改变速度，可以让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始释放，使得小车到达斜面底部时的速度不同；用木板代替毛巾进行实验，是在压力一定时，减小了接触面的粗糙程度，从而减小了摩擦力使
22、木块移动距离较远，实验现象更明显。18如图所示，是探究“二力平衡条件”的实验装置图。（1）实验时使用小车而不使用木块，是因为小车与桌面间的更小，从而减小对实验结果的影响。（2）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入砝码，小车立即向左运动，在运动过程中，左盘中砝码的重力势能将，动能将。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小。【答案】（1）摩擦力；（2）变小；变大；（3）相等【解析】（1）实验时使用小车而不使用木块，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦对实验的影响；（2）小车向左运动过程中，左盘
23、中砝码的质量不变，高度减小，重力势能将变小，砝码的速度增大，动能将变大；（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，由于砝码的重力相同，这两个力产生的拉力是一对平衡力，小车就能保持静止，说明彼此平衡的两个力大小相等。19.如图是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。（1）三次实验中，每次都用弹簧测力计沿水平方向拉着木板做_运动。（2）比较_两次实验，可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。（3）根据乙、丙两次实验的探究结论，请说出一条你在生活中应用的例子：_。【答案】匀速直线 甲乙 自行车刹车时，要用力捏紧车闸【解析】（1）只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，拉力大小才等于摩擦力的大小；（2）探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系要控制压力大小相同，故比较甲乙两次实验，可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；（3）根据乙、丙两次实验中，接触面粗糙程度相同，丙中压力大，滑动摩擦力也大，即通过增大压力可增大滑动摩擦力；在生活中应用的例子：自行车刹车时，要用力捏紧车闸。（1）根据二力平衡的条件分析；（2）影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；（3）根据乙、丙两次实验得出结论，结合生活实际回答。
