初中物理力和机械实验题

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究密度概念的建构：

表格图象	铝块 $m/g$ $V/c{m}^3$ 1 27.0 10 2 40.5 15 3 81.0 30	请利用表格中的数据，用描点法画出铝块的 $m-V$图象
结论	同种物质的质量与体积的比值是　　的。
问题讨论	小雨用天平和量筒测量饮料的密度，运用的科学方法是　　法。他的实验步骤如下：①用天平测出空烧杯的质量 $m_0$；②用量筒测出饮料的体积 $V$；③把饮料从量筒倒入空烧杯，测出烧杯和饮料的总质量 $m_1$；④代入公式 $\rho =\frac{m}{V}=$　　求出饮料的密度。测出的饮料密度值比真实值　　（填“偏大”或“偏小” $)$。

（2）探究影响滑动摩擦力大小的因素：

猜想	小雨猜想：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小和速度大小有关。
过程	叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是进行了如下实验： ①如图甲，用弹簧测力计以速度 $v_1$匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计示数为 $F_1$； ②如图乙，在木块上加放砝码，以速度 $v_1$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_2$； ③如图丙，改变拉动速度，以速度 $v_2$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_3$。 发现： $F_1<F_2=F_3$。 说明：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关，与速度大小　　。 这就证明小雨的猜想是　　。
程序	提出问题 $--$　　 $--$实验反驳 $--$得出结论。
作图	画出图甲中木块在水平方向上所受力的示意图。
问题 讨论	把一个钢笔帽竖放在静止的木块上，突然向右拉动木块，发现钢笔帽　　倾倒（填“向右”或“向左” $)$，这说明物体具有惯性。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，小红同学用弹簧测力计拉动同一木块在水平面上进行甲、乙、丙三次实验：

（1）为了测木块受到的摩擦力，小红用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做　　运动；

（2）由图甲和图乙两个实验可知，滑动摩擦力的大小于　　有关；

（3）为了探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，如图丙所示，小红竖直向下切去一半木块，测得摩擦力大小是图甲中的一半，于是得出，摩擦力大小与接触面积大小成正比。你认为此结论　　（选填“正确”或“错误” $)$，原因是　　。

小东同学用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力。

（1）测量前观察弹簧测力计，发现指针指在图1所示的位置，他应先　　后再测量；此弹簧测力计的分度值是　　 $N$。

（2）如图2所示，测量时长木板应　　放置，用弹簧测力计平行于长木板拉着木板做　　运动，根据　　知识，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。

（3）小东在实验中还发现，用此装置按照（2）中的方式快拉或慢拉木块，弹簧测力计的示数都相同，说明滑动摩擦力的大小与　　无关。测量时，如果不小心使弹簧测力计向右上方倾斜，则木块受到的滑动摩擦力会　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成，工程完成后，从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。（海水密度 $\rho =1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）海底隧道长 $5.7\mathit{km}$，设计时速为 $100\mathit{km}/h$，求汽车通过隧道所用的时间（汽车长度忽略不计）。

（2）海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道，实际安装水深 $45m$，求在海底作业的工人承受的海水压强。

（3）海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成，每节沉管长 $180m$，宽 $38m$，高 $11.4m$，约 $8\times {10}^{4}t$（按 $8\times {10}^{4}t$计算），如图所示，求每节沉管受到的重力。

（4）将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难，请利用学过的浮力知识，给海水中运输沉管提出一个建议。

在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小强有如下猜想：

$A$．滑动摩擦力大小与压力大小有关

$B$．滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关

为此小强进行了如图所示实验，实验数据如表

序号	压力 $/N$	接触面种类	弹簧测力计示数 $/N$
1	6	木板	1.5
2	6	毛巾	2.8
3	12	毛巾	5.6
4	12	毛巾	？

（1）实验1、2、3中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据　　知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。

（2）由实验1、2可验证猜想　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$正确，并可得到的结论是：　　。

（3）接着小强在毛巾表面上，进行第4次实验，如图4所示，使木块水平匀速直线移动了 $15\mathit{cm}$，则绳子自由端水平移动的距离为　　 $\mathit{cm}$，若此滑轮组的机械效率 $\eta =80\%$，则表中序号4弹簧测力计的示数是　　 $N$（不计滑轮组重力）。

小明同学在探究"重力的大小跟质量的关系"实验中，得到下表中的实验数据。

（1）实验中，需要的测量工具包括弹簧测力计以及 　    　。

试验次数	被测物体	物体质量m（kg）	重力G（N）	比值G/m（N/kg）
1	物体1	0.1	0.99	9.9
2	物体2	0.4	3.88	9.7
3	物体3	0.5

（2）第3次实验"物体3"的重力如图所示（物体处于静止状态），根据实验结果完成表格中第3次实验的有关数据。

（3）根据上面实验结果可知；同一物体重力与质量的比值为 　    　N/kg。

（4）月球对它表面附近的物体也有引力，这个引力是地球对地面附近同一物体引力的 $\frac{1}{6}$ 。若一个连同随身装备共90kg的航天员到达月球表面，根据上面实验结果，月球对他的引力是 　    　N。

（5）小明对太空中的星球比较感兴趣，他从网上查得：甲、乙两个星球表面上物体的重力（G）与其质量（m）的关系如图所示。从图中信息可知，相同质量的物体在甲星球表面上的重力 　    　（选填"大于""等于"或"小于"）其在乙星球表面上的重力。

如图所示，是某实验小组用弹簧测力计、木块、砝码、长木板和毛巾探究"影响滑动摩擦力大小的因素"的实验。

（1）实验过程中，应拉着木块在木板上做 　      　运动，弹簧测力计的示数如图甲所示，则木块受到的滑动摩擦力大小为 　      　N。

（2）对比甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力的大小与 　      　的关系。在图甲中，若拉着木块以比原来更大的速度运动，木块所受摩擦力的大小将 　      　（选填"变大""变小"或"不变"）。

（3）实验小组想进一步探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，进行了如图丙所示的实验，当弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块，为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究，可采取的办法是： 　      　。

在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中：

（1）先后用相同的力将手按在不同的接触面上滑动时，感觉受到的阻碍是不同的，由此猜想滑动摩擦力大小可能与　　有关；先后用大小不同的力将手按在同一接触面上滑动时，感觉受到的阻碍也是不同的，猜想滑动摩擦力大小还可能与　　有关。

（2）一个同学在用弹簧测力计测量滑动摩擦力时，采用了如图所示的方式，这种操作是　　的。

（3）根据　　，实验中应该　　、　　的拉滑块，滑动摩擦力的大小才　　拉力的大小。

（4）一个同学认为滑动摩擦力大小还与接触面积的大小有关，于是他设计了一个实验方案，下面是该方案中的一个环节：”将两个材质和平滑程度均相同、体积不同的木块放在同一水平桌面上，让两个木块与桌面的接触面积不同“，他对这个环节的设计是　　的，原因是　　。

某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。

实验器材：粗糙程度不同的长木板甲和乙、滑块（质量已知）、砝码、测力计。

实验步骤：①将滑块放在水平长木板甲上进行实验，通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力；记录多组滑动摩擦力 $F$及压力 $F_N$的大小；作出摩擦力 $F$随压力 $F_N$变化的图像，如 $F-F_N$图像中甲所示；

②换用木板乙重复上述实验，作出摩擦力 $F$随压力 $F_N$变化的图像，如 $F-F_N$图像中乙所示。

（1）如图所示，　     　（选填“ $A$”或“ $B$”）操作更便于测量滑动摩擦力的大小。

（2）由 $F-F_N$图像可知：①在接触面一定的情况下滑动摩擦力与压力成　    　比；②长木板　      　（选填“甲”或“乙”）的接触面更粗糙。

请阅读下列材料，回答相关问题。

2020年4月24日，中国国家航天局宣布，中国行星探索计划以屈原的长诗“天问”命名，表达了中华民族对于真理追求的坚韧与执着。我国首次火星飞行任务命名为“天问1号”，将开启中国人探索“星辰大海”的伟大征程！

火星在我国古代被称之为“荧惑星”，是太阳系八大行星之一，直径约为地球的 $53\%$，质量约为地球的 $11\%$，火星表面 $g$约为 $3.7N/\mathit{kg}$，火星地表沙丘、砾石遍布，非常干燥，南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖。火星表面的大气密度大约只有地球的 $1\%$．火星表面平均温度约为 $-{55}^{°}\text{C}$，从冬天的 $-{133}^{°}\text{C}$到夏日白天的将近 ${27}^{°}\text{C}$，温差很大。火星表面的平均大气压强约为 $700\mathit{Pa}$，比地球上的 $1\%$还小。

（1）发射到火星的探测器，进入火星大气层后，若用降落伞减速，为保证减速效果，如果让你选择着陆点，应选择在地势　     　（选填“较高”或“较低”）的地方。火星探测器与地球之间是利用　        　来传递信息的。

（2）假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上　        　（选填“长”或“短”），原因是　        　。

（3）有人设想通过加热火星两极的冰盖获得液态水，从而减小地表温差这是利用了水的什么性质：　         　。

（4）在火星上水的沸点会比地球上液态水的沸点　         　（选填“高”或“低”）。

针对“滑动摩擦力大小是与压力有关，还是与重力有关？”这一问题，某物理兴趣小组的同学利用如图所示装置进行了探究，实验步骤和数据记录如表：

实验步骤		台式测力计示数 $F/N$	金属盒重力 $G/N$	弹簧测力计示数 $f/N$
①	把金属盒放在质量不计的白纸上，在拉动白纸的过程中读出测力计的示数	4.8	4.8	1.9
②	将质量不计的氢气球系在金属盒上，重复步骤①的实验	3.2	4.8	1.2
③	氢气球仍系在金属盒上，往金属盒加入适量的沙子，使台式测力计的示数为 $4.8N$，再重复步骤步骤①的实验	4.8	6.4	1.9

（1）此实验是根据二力平衡原理　　 （选填“间接地”或“直接地” $)$测出摩擦力大小；

（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变　　 （选填“金属盒对纸的压力”或“金属盒的重力” $)$；

（3）根据实验步骤②、③的数据　　（选填“能”或“不能” $)$说明摩擦力大小与压力有关；

（4）要分析摩擦力大小与重力大小是否有关，应选择　　两组数据进行分析；

（5）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下说法中不是其优点的是　　（选填字母序号）。

$A$．不需要匀速拉动白纸

$B$．测力计位置和示数较稳定

$C$．拉动白纸时所用拉力较小，能省力

研究定滑轮的特点。

（1）在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是　           　和　           　。

（2）如图乙所示，分别用拉力 $F_1$、 $F_2$、 $F_3$匀速提升重物，则三个力的大小关系是　      　。

（3）旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮　      　的特点。

小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为 $1.0N$，每个钩码的重力为 $0.5N$，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见下表）

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
动滑轮重 $G_0/N$	1.0	1.0	1.3	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
所挂钩码的重力 $G/N$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
弹簧测力计示数 $F/N$	0.8	1.2	1.3	1.6	1.8	2.2	2.3	2.7

（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组　   　（选填“省力”或“不省力” $)$

（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数 $F$与被提升钩码重力 $G$以及动滑轮重力 $G_0$的关系为　　

（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为 $50N$的物块从位置 $A$匀速直线拉到位置 $B$，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为　　 $\mathit{cm}$；若此时绳自由端所用拉力为 $10N$，物块受到的摩擦力为 $18N$，该滑轮组的机械效率为　　。

以下是小桂“探究杠杆的平衡条件”的实验。

动力F1/N	动力臂L1/m	阻力F2/N	阻力臂L2/m
2	5	1	10

（1）实验前，杠杆静止时如图所示，接下来小桂应将平衡螺母向 　 　端调节，使杠杆处于水平平衡状态。

（2）调节好后，小桂在杠杆两边挂上不同数量的钩码，并不断调节悬挂位置直至杠杆在 　 　位置平衡，将实验数据记录在下表后，分析得出杠杆的平衡条件：　 　。

（3）小桂仅凭一组实验数据就得出结论的做法是否科学？答：　 　。

如图所示为“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验。

（1）三次实验中用弹簧测力计水平匀速拉动木块，分别读出弹簧测力计的示数为 $F_1$、 $F_2$和 $F_3$，其中最大的是　　。

（2）比较甲、乙两次实验，得出的结论是：在压力相同时，　　，滑动摩擦力越大。

（3）在丙图中，弹簧测力计示数 $F_3$为 $1.6N$，若弹簧测力计示数增大到 $2N$，此时的木块 $A$所受滑动摩擦力为　　 $N$。