初中物理平衡状态的判断实验题

物体速度越来越大，所受空气阻力也会随速度增大而增大，因此物体下落一段距离后将以某一速度做匀速直线运动，通常把这个速度称为收尾速度。小明猜想物体达到收尾速度时受到的空气阻力可能与收尾速度的大小、及物体的体积等因素有关系。他用几个半径不同的小球在相同环境下进行实验探究，得到了如下的数据。请你根据表中的数据分析，完成下列问题：

小球编号	1	2	3	4	5
小球质量/（kg）	1	2	8	12	0.75
小球半径/（m）	0.5	1	1	1.5	1.5
小球的收尾速度/（m/s）	20	20	40	40	10

（1）根据表中的数据，求出1号小球以收尾速度运动时，所受空气阻力f₁=＿＿＿＿N；
（2）由1、2或3、4号小球的数据分析，可得出在收尾速度v相同时，空气阻力f与小球半径r的关系：＿＿＿＿；
（3）由2、3或4、5号小球的数据分析，可得出在小球半径r相同时，空气阻力f与收尾速度v的关系：＿＿＿＿。

在“探究二力平衡的条件”实验中，应保持物体处于_________或_________状态进行研究。图中（a）、（b）所示的实验过程说明所探究的两个力需作用在_________上，物体才能平衡。图（c）则可验证所探究的两个力必须作用于_________。

李豪同学总结两年来所做的物理探究实验发现：
（1）当要探究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来。

甲 探究摩擦力与哪些因素有关       乙 探究动能的大小与哪些因素有关
例如：图中甲实验是让木块在水平面上做________运动，通过读取弹簧测力计上的示数间接知道摩擦力的大小；乙实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B在水平板上滑行的________反映出来的。
（2）当要探究的物理量与多个因素有关时，都要采用_______________法来探究。
例如：甲实验探究摩擦力的大小与压力大小的关系，应保持接触面的粗糙程度不变，多次改变_______大小；乙实验探究小球动能的大小与速度的关系，就要控制小球的________不变，多次改变小球在水平板上的初速度大小。

下图是小宇“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。实验时，小宇用弹簧测力计拉动物体在水平放置的长木板上做匀速直线运动。

（1）乙图中铁块受到的摩擦力是             N。
（2）比较甲、乙两图，可得到的结论是                                    。
（3）乙、丙两图中铁块和木块叠放在一起的目的是使______     相同，比较乙、丙两图可得出摩擦力的大小与______        有关。
（4）若小宇还想探究摩擦力大小是否与速度有关,他接下来应改变拉动铁块（木块）的_________进行实验
（5）小宇在实验中采用的研究方法是:_______________________.

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。

在“探究二力平衡的条件”实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端细线绕过滑轮，并挂上钩码．

（1）实验中选择小卡片的目的是不考虑小卡片的       ；探究两个力大小关系时，应该观察细线两端所挂钩码的个数．
（2）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，进行如下操作：
      （填“挤压”、“翻转”或“旋转”）小卡片，松手后观察小卡片是否平衡．
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是：                  
（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验．其主要原因是                       ．

小明利用如图所示的装置分别匀速拉动两个同种材料制成的正方体A和B,他发现“匀速拉动体积大的物体A时，所用的拉力大”，于是他认为“接触面积大的物体所受的摩擦力大”。小雪认为“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关”。请利用给定的实验器材，设计一个实验证明小明的观点是错误的。

在探究“二力平衡的条件”的实验中，某同学采用的实验装置如图所示：

⑴当物体处于静止状态或_____________状态时我们认为它受到的力是相互平衡的。
⑵实验时，小明发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时，木块处于静止状态。此时木块在水平方向受到两个力的作用，这两个力是平衡的。小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是_______________，这时木块在水平方向受到的力__________________（填“平衡”或“不平衡”）。要避免这种现象产生，请你对该实验装置提出改进意见：___________________________。

如图所示是小明 “探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同。在实验前，小明提出了以下几种猜想：


猜想一：滑动摩擦力的大小与压力的大小有关
猜想二：滑动摩擦力的大小与物体间接触面的粗糙程度有关
猜想三：滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积大小有关
（1）实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做             运动，此时弹簧测力计的示数即为物体所受滑动摩擦力的大小，这样做的依据是：__________。
（2）比较甲、乙两图，可得到的结论是                               。
（3）图乙、丙中铜块和木块叠在一起的目的是使              相同，比较乙、丙两图可得出滑动摩擦力的大小与＿＿＿＿＿＿＿有关。
（4）要“探究滑动摩擦力大小与接触面积大小是否有关”，小明将木块和铜块做为一个整体竖着放置在长木板上，如丁图，测出滑动摩擦力的大小并与乙比较。你认为他的探究方案中存在的主要缺陷是：_____________________________。
（5）在全班交流环节中，小明为探究猜想二，又设计了如下方案：
①用弹簧测力计测出铜块和木块的重力大小分别为和；
②如图A和B所示，将铜块和木块都平放在长木板上测出滑动摩擦力大小分别为和；

③比较和的大小关系，获得结论。（提示：此时物块对木板的压力大小即为重力大小。）
老师肯定了小明的方案，因为：
（Ⅰ）路程与时间的比值即单位时间内物体通过的路程，反映了物体运动的快慢；同样道理，滑动摩擦力与压力的比值即___________下的滑动摩擦力，反映了________________。
（Ⅱ）我们学过的利用比值法定义的物理量还有___________。
（6）在全班交流环节中，同班的小华在实验中还发现：在物体还没有被拉动的情况下，弹簧测力计仍然有示数，且示数逐渐增大，直到拉动物体为止。就小华观察到的现象，请你提出一个有价值且可探究的问题__________________________________。（该空2分）
（7）课后，班级创新小组的同学们设计出如图所示的装置测滑动摩擦力，桌面上的滑块A通过轻绳绕过滑轮，绳的另一端悬挂一只一次性塑料杯子。测量时，向塑料杯中加适量水（当需加少量水时可改用胶头滴管），使滑块A做匀速直线运动。将一次性杯中的水全部倒入量杯中，读出量杯中水的体积250ml，则滑块A受到的摩擦力f=_____N；实验中选择一次性塑料杯子的原因是：_____________；与课本中的装置比较后，请具体指出利用该装置的优点是____________________。（该空2分）

一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板，以中线MN为界，对比观察左右两部分，发现粗糙程度可能不一样，哪一侧更粗糙？同学们进行了研究。

(1)①小华将滑块放木板上，通过细线和固定的测力计相连，如图甲。水平向右拉动木板，待示数稳定时，记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F_左和F_右，若F_左>F_右，则木板的       侧更粗糙，实验时         （选填“需要”或“不需要”）匀速拉动木板。
②小华左右手戴上同样的手套，木板水平对称地放在左右手上，现左手向左、右手向右，使两手距离快速增大，若木板向左运动，则木板        侧更粗糙。
(2)小明用图乙实验装置，进行如下操作：
A．将轻弹簧的一端分别固定在板上MN左右两侧的P、Q点，另一端分别与同一滑块接触。
B．移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块越过MN但不滑离木板。
C．分别测出滑块越过MN后滑行的距离x₁和x₂。
小明想根据x₁和x₂的大小关系判断木板的粗糙程度，小华提出疑义。
①为能根据x₁和x₂的大小关系作出正确判断，请指出小明实验中存在的问题是         。
②简述改进方法：                                                             。
(3)小红使滑块分别从左右两侧滑上木板，测出滑块运动的速度，作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙，则图线   （选填“a”或“b”）所对应的接触面更粗糙，判断的依据是       。

利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”．

（1）将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上．当卡片平衡时，从钩码质量看，卡片两边所受的拉力  ．
（2）为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片  ，释放时观察其是否保持平衡．
（3）在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象．由此可以得到二力平衡的又一个条件是           ．
（4）该实验在选择卡片时，选用较轻卡片的目的是          ．

小明在“探究二力平衡条件”的实验中，将系于卡片两对角的线分别跨过左、右支架上的滑轮，并在两个线端挂上相同的钩码.

（1）当卡片静止时，发现拉线不在同一直线上（如图甲所示），于是他得出：二力平衡时，两个力可以不在同一直线上，你认为造成这种情况的原因是    ；要得到科学的结论，请你给他提出一条改进建议是：    ；
（2）实验改进后出现了如图乙所示的平衡现象，若使卡片在图示位置失去平衡，你将通过    或    方法实现.

在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中．小明这一合作小组的实验如图所示。
（1）实验中要测量出每次木块与水平放置的木板间的滑动摩擦力的大小，应沿木板水平拉木块做匀速直线运动，这样做的目的是使得                    由图甲可知木块此时受到的滑动摩擦力为    N

（2）小明做了4次实验，实验数据如下表,根据实验数据，请你帮助他用描点法在方格纸上画出木块受到的滑动摩擦力与压力的关系图。

实验次数	1	2	3	4
木块与砝码重G(N)	4.0	6.0	8.0	10.0
弹簧秤示数F(N)	0.8	1.2	1.6	2.0

分析图像可得出：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成       。
（3）他先在竖直方向对弹簧测力计进行调零，然后水平拉动弹簧测力计，这样测出的摩擦力______（大于、等于、小于）实际摩擦力
（4）本实验在测摩擦力时发现测力计的示数很不稳定，这是因为______________________。他重新设计了实验，如图所示，拉动木板，而木板相对于地面静止，请说出这样操作的优点___________________________。
（5）实验快结束时，爱打网球的小明想判断网球鞋和运动鞋那个防滑效果更好。请您利用上述仪器（不添加任何器材），写出实验方法：
_______________________________________________

如图所示是小明 “探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同，实验时弹簧测力计拉着物体沿         做            运动。

（1）图（乙）中弹簧测力计的读数是        N。 由图（乙）、（丙）弹簧测力计的示数可得         的表面粗糙些（铜块或木块）
（2）实验时，小明先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用正确方法拉着弹簧测力计，则测出的摩擦力            实际摩擦力（填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）实际操作时，手拉着弹簧测力计做匀速直线运动是比较难做到的，因而测力计的读数不一定等于摩擦力的大小。请你提出一个改进的方法，确保测力计的读数等于摩擦力的大小。写出你的做法（画图或文字说明）：                                

在学习“运动和力的关系”时，我们曾追随者物理学家的足迹，设计过实验。
（1）车在水平路面上运动时，竖直方向上受到的     力和      力是平衡的二力，对小车的作用效果为0，相当于小车只受水平方向的摩擦力；
（2）每次都让小车从同一斜面的相同高度由静止开始自有下滑，是为了使小车在滑到斜面底端上水平路面时具有           。
（3）试验中，换用不同粗糙程度的毛巾、棉布、木板做水平面，比较小车在不同表面运动的最大距离，可以得出：在起始速度相同的情况下，水平面越光滑，小车受到的阻力越     ，小车运动得越          。
（4）进一步推断可知，若水平面绝对光滑，小车将在水平面上做         运动。