初中物理平衡状态的判断实验题

小明平时感觉到同一双运动鞋，新的时候不易打滑，而穿旧（即鞋底磨平）了，就容易打滑。小明猜想鞋与地面间的摩擦力的大小除与压力有关外，还跟鞋底花纹的深度有关。于是他找来了两只尺码型号都相同而新旧不同的运动鞋进行实验探究：他首先用弹簧称测出两只鞋子的重力并记入表格中；然后按图示方法分别在同一水平面上水平匀速拉动两只鞋子，并读出弹簧称的示数，记入表格中，他根据这组实验数据得出结论：鞋底花纹越深，与地面摩擦力越大。

⑴小林同学经过分析，说小明这样得出的结论不可靠，其主要原因是因为小明没有控制    相同。
⑵如果不增加任何器材，要解决小明存在的问题。小林提出三种方 
法：①将两鞋平放后拉，一次水平放，一次前后放；②将两鞋叠放后拉，一次新鞋在上，一次旧鞋在上；③换用两只新旧、尺码和型号都完全相同的鞋。其中方法   （填序号）可行的。
⑶摩擦力应用相当广泛，请举出日常生活中增大有益摩擦和减小有害摩擦各一例：
增大有益摩擦：   ；减小有害摩擦：    。

在探究“二力平衡条件”的实验中：

⑴将小卡片作为受力物体完成实验探究，是为了________(选填“考虑”或“不考虑）小卡片的重力
⑵在比较相互平衡的两个力大小关系时,应比较                                                 。⑶在探究_________________________________________时，可将小卡片转过一个角度，松开手后观察小卡片是否保持平衡。
⑷为了说明平衡力必须作用在同一物体上，应进行的操作是___________________。

如图所示，水平桌面的右端固定一定滑轮，轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上质量为0.4kg的木块相连，当小盘内放有重力为0.5N的砝码使木块未被拉动，这时木块受到的摩擦力大小为      N；当小盘内放有重为0.6N的砝码时，木块正好作匀速运动，当小盘内放上重为0.7N的砝码时，小盘拖动木块运动，当小盘落在地面上后，木块继续运动，此时木块所受到的摩擦力大小为        N．

如图为小明“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验，其中图甲和图乙所用的是粗糙程度相同且较光滑的木板，图丙所用的是较粗糙的木板，小明做出了如下猜想：
猜想A：滑动摩擦力大小与压力有关；
猜想B：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想C：滑动摩擦力大小与接触面积有关．

为了验证以上猜想，小明设计了如下的实验过程：
（1）实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做　  　运动，目的是使拉力等于摩擦力；
（2）为了验证猜想A，比较图甲和图乙可得出：　  　一定，压力越大，滑动摩擦力越大；
（3）比较图　　 和图　　 ，可得出：压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）将图甲中的木块侧放进行实验，测出的摩擦力与图甲实验所测出的摩擦力相同，可验证猜想　  　是
　   　（选填“正确”或“错误”）的．

在玻璃杯里装上大半杯米，把一根筷子插在中间，将米压紧并使筷子直立，再往杯内加少许水，过一会儿拿起筷子，可以看到筷子把装米的玻璃杯提起来．这是因为米吸水后发胀发涩，既增大了米对筷子和米对玻璃杯的　  　，又增大了它们接触面的粗糙程度，从而增大了摩擦力．若米重1.5N，玻璃杯重1N，则当筷子提着米在空中静止时，米与筷子的摩擦力为　  　N．

如图是研究“滑动摩擦力”的实验。

（1）小金用弹簧秤水平向左拉木块做匀速直线运动，弹簧秤示数如图甲所示。由二力平衡可知，木块受到的滑动摩擦力大小     （填“大于”、“小于”、“等于”）弹簧秤示数。
（2）小王在用同一装置重做小金的实验时，发现弹簧秤示数不稳定，某时刻弹簧秤示数如图乙所示。此时木块受到的滑动摩擦力为     N。
（3）为解决上述问题，小王对实验装置进行了如图丙的改进。他拉着足够长的木板沿水平地面向左运动，读出弹簧秤示数，此时木块受到的滑动摩擦力大小     （填等于、不等于）弹簧秤示数。
（4）实验后，聪明的小郑认为如果仅比较滑动摩擦力的大小可以不用二力平衡的原理。请你举出一个不用二力平衡原理比较滑动摩擦力大小的例子：     。

如图所示，是研究“滑动摩擦力与什么因素有关”的实验装置图。则：

（1）如图a、b、c所示，把长方体木块平放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向用逐渐增大的拉力拉木块，但木块始终保持静止状态，分别记下三种情况下弹簧测力计的示数。根据实验可以得出的结论是：木块和水平桌面间的静摩擦力随着拉力的增大而       。
（2）由图可知，木块和水平桌面间的滑动摩擦力为    N。当用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，如果木块有1/3伸出到桌面边缘外，那么，此时滑动摩擦力的大小为     N。

小华同学在“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验中，他把物体用垂直于竖直墙壁的力F_压压紧在墙壁上，同时用竖直向上的力F匀速拉动物体向上运动，如图所示，保持其他条件不变的情况下，通过改变F_压来改变物体与墙壁之间压力的大小。经过多次实验测量F_压、F，记录了如下实验数据：

实验次数	1	2	3	4	5
F压/N	1	2	3	4	5
F/N	1	1.2	1.4	1.6	1.8

（1）实验中，拉力 F        (选填“大于”、“小于”或“等于”)物体所受滑动摩擦力F_f。
（2）根据表中测量数据可以得出，滑动摩擦力与压力大小之间的定性关系是：                      
（3）在图中画出F与F_压关系的图像。分析图像可知，物体重力大小为         N。

（1）探究二力平衡的条件：

猜想	小雨在探究二力平衡条件时，猜想两个力只要大小相等，方向相反且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡．
过程	叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是设计了如图实验，向挂在轻质硬纸片两端的小盘中加质量相等的砝码时，硬纸片保持静止；用剪刀将硬纸片从中间剪开，发现分开后的硬纸片分别向相反方向运动． 通过上述现象，叶子姐姐得出结论：只有作用在_____上的两个力，在大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，这两个力才能彼此平衡．从而证明小雨的猜想是错误的．这里运用了_____ 法．
程序	提出问题--猜想_____得出结论．
作图	请画出图中轻质硬纸片静止时的受力示意图．

（2）探究密度概念的建构：

表格图象	实验次数 物体 m/g V/cm^3 /（g/cm^3） 1 铝块1 27 10 2.7 2 铝块2 54 20 2.7 3 铁块1 79 10 7.9 4 铁块2 158 20 7.9
结论方法	①同种物质的质量与体积的比值是相同的，不同物质的质量与体积的比值一般是_____的． ②上述实验图象如图所示，图线_____反映了铝块的实验情况． ③由数据表格形式变换成图象格式，运用了_____法． ④由上述试验引入了密度的概念，密度在数值上等于物体_____的质量．
讨论	小雨用天平和量筒测量石块的密度，运用了_____法．实验得到如下数据： 石块的质量m/g 量筒中水的体积V1/cm^3 石块和水的总体积V2/cm^3 石块的体积V/cm^3 石块的密度ρ/（kg•m^3）   50 70 20 2.2×10^3

如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它在同一水平木板上滑动，图乙是他两次拉动同一木块得到的路程随时间变化的图象．请根据图象判断：在相等的时间内，木块两次受到的拉力F₁    F₂；两次拉力对木块做的功W₁     W₂．（选填“＞”“＜”或“=”）

一位同学在学习了滑动摩擦力之后，认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题．
(1)为完成本实验，需要自己制作木块，他制作的木块应是下列选项中的    ．

A．各面粗糙程度相同的正方体

B．各面粗糙程度不同的正方体

C．各面粗糙程度相同，长宽高各不相同的长方体

D．各面粗糙程度不相同，长宽高各不相同的长方体

(2)本实验中，该同学设计了两种实验方安案：
方案一：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图甲所示，
方案二：木块与弹簧测力计相连，弹簧测力计水平固定，通过细绳水平拉动木板．
如图乙所示．

上述两种方案中，你认为更合理、更易于操作的是    （填“方案一”或“方案二”），因为在这一方案中，拉动时，并不一定要它作    ．

实验课上，同学们用弹簧测力计测量钩码的重力，小明认为“只有当钩码静止或匀速直线运动时，弹簧测力计的示数才等于钩码的重力”，小红认为“无论钩码如何运动，弹簧测力计示数始终等于钩码的重力”。请你利用现有实验器材设计一个实验证明，小红的观点是错误的。请简述实验过程及实验结论。

（6 分）某学习小组利用如图甲体验“模拟引力”之后，进一步思考：绳子的拉力大小与什么因素有关？并提出了如下猜想：
猜想A：与小球的质量大小有关；
猜想B：与小球运动的快慢有关；
猜想C：与绳子的长度有关。

为了验证猜想，学习小组进行了如图乙所示实验探究：用一根细绳子的一端拴住一个小球，用手抓住绳子的另一端，抡动细绳，让小球在光滑水平面上做圆周运动。实验中，用手感受绳子的拉力大小。做几次实验后，得到实验数据如下表：

实验次数	小球的质量（g）	运动的快慢	绳子的长度（cm）	绳子的拉力
1	15	慢	10	很小
2	20	慢	10	小
3	20	快	10	大
4	20	快	15	很大

（1）实验中，小球在竖直方向上受到的      力和     力是一对平衡力（不计空气阻力）。
（2）实验中，在绳子拉力的作用下，小球的运动方向不断改变。这一现象可说明绳子拉力的作用效果是           。若绳子断了，小球       （选填“能”或“不能”）继续做圆周运动。
（3）分析对比实验次数1 、2 的数据，可以初步验证猜想      ；
分析对比实验次数2 、3 的数据，可以初步得出的结论是：                                    。

阅读短文，回答问题
日常生活中存在这样的现象：飞机、轮船、汽车等交通工具运行时，受到空气阻力；人在水中游泳、船在水中行驶时，受到水的阻力；百米赛跑时，奔跑得越快，我们感到风的阻力越大。这是什么原因呢?
查阅相关资料得知：物体在流体中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关，速度越大，阻力越大；跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大；跟物体的形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫做流线型）的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落，速度会越来越大，所受阻力也越来越大，下落一段距离后，当阻力大到与重力相等时，将以某一速度作匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。
某研究小组做了“空气对球形物体阻力大小与球的半径和速度的关系”的实验，测量数据见下表。（g取1 0 N／kg）

（1）下列          实验，可以验证“流体阻力大小与横截面积有关”

A．比较纸锥下落的快慢

B．研究气泡的运动规律

C．探究动能大小与哪些因素有关

D．探究阻力对物体运动的影响

（2）1号小球受到空气阻力最大时的速度为     m/s，此时空气阻力为         依据           原理。
（3）半径相同的小球，质量        （大／小）的收尾速度大。
（4）对于3号小球，当速度为20 m/s时，空气阻力             （大于／等于／小于）重力。
（5）轿车的外形常做成         ，目的是       ；在座位的靠背上安装“头枕”可防轿车     被（前面／后面）的车撞击时对乘者的伤害。
（6）为提高游泳成绩，请从泳姿或泳装方面，给运动员提一条合理化建议：                     

探究“作用在同一个物体上二个力的平衡条件”，需要比较“平衡”和“不平衡”两种不同状态的受力情况才可以得出结论。实验室内的实验装置如图所示（定滑轮按45°角固定在桌边上）。小红利用此装置做实验过程中，将木块进行扭转，小亮说：“由于定滑轮无法扭转，所以会影响实验效果”。
（1）在木块不扭转的情况下，“二力平衡”的三个条件中，对哪些平衡条件的探究存在缺陷？
（2）根据实验需要改进该实验装置，简述你的改进方案。