专题09 力与运动- 2023 中考物理实验与探究专题训练（全国通用）

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专题09力与运动（解析版）

一．实验探究题（共20小题）
1．在“探究二力平衡的条件”活动中。如果物体只受到两个力的作用，且处于静止或匀速直线运动状态，说明这两个力是相互平衡的。由此，小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡时二个力大小相等？

（1）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的重力和拉力的大小来进行比较。研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出 　拉力　的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力不能直接测量，所以这一方案无法证明二力平衡时两个力大小相等。
（2）后来两位同学采用如图乙所示所示的实验装置，为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明利用乙图的装置又分别进行如图A和图B所示操作，并在松手后都观察到卡片都无法平衡，其中操作 　A　（选填“A”或“B”）是正确的，另一方案操作错误原因是 　没有控制拉力方向相反　。
【分析】（1）弹簧测力计的示数是弹簧受到的拉力的大小；
（2）为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”需要将卡片扭转一个角度释放，根据控制变量法分析图A和图B所示操作。
【解答】解：（1）在小明的方案中，必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较，而只能根据相互作用力的关系直接测出拉力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个重力无法直接测量，所以无法证明二力平衡时两个力大小相等。
（2）要验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，变量为力是否在同一直线上，需要控制其他变量不变。
图A中，将纸片沿水平旋转，松手后纸片所受的力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，但力不在同一直线上。
图B中，将纸片沿水平方向后拉，松手后纸片所受的力大小相等，作用在同一物体上，但方向不相反，力不在同一直线上，有两个改变量。
故操作A是正确，操作B是错误的，原因是B中的力方向不相反，没有控制变量唯一。
故答案为：（1）拉力；（2）A；没有控制拉力方向相反。
2．如图（a）、（b）所示，某小组同学以硬纸板为研究对象，利用弹簧测力计，细线等器材进行实验，该小组是在做“探究 　二力平衡条件　实验”。图（b）是为了探究物体受两个力作用处于平衡状态时，这两个力作用线的关系，在放开硬纸板前，应使两个弹簧测力计的示数 　相同　，两细线对硬纸板的拉力方向 　相反　。探究结果表明：物体受两个力作用平衡时，这两个力作用在 　同一直线　上。

【分析】物体的平衡状态包括两种情况，一是静止，二是做匀速直线运动；影响二力平衡的因素有多个，实验时应逐一进行探究，最终得出规律，因此，读图时要注意找出所研究的量是哪一个。
【解答】解：由实验装置图a可知，以硬纸板为研究对象，利用弹簧测力计、细线等器材可以探究二力平衡条件实验；
按图b所示进行实验操作时，放开硬纸板前，应使两测力计的示数相同，两细线对硬纸板拉力的方向相反，放手后观察纸板是否静止，得出结论。
探究结果表明：物体受两个力作用平衡时，这两个力作用在同一直线上。
故答案为：二力平衡条件；相同；相反；同一直线。
3．小明在探究“阻力对物体运动的影响”时，让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端，然后在三种水平表面上滑行，如图所示。

（1）实验中，每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑，目的是使小车到达斜面底部时具有相同的 　初速度　，这种研究方法是 　控制变量法　。
（2）实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力与 　接触面的粗糙程度　有关。
（3）假设水平面绝对光滑，小车不受任何阻力，小车从斜面上滑下后会在水平面上做 　匀速　直线运动（选填“匀速”“减速”或“加速”）。
（4）用图丙所示装置，让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑，与另一辆放置在水平板上的小车相撞，则还可以探究小车 　B　的关系（选填答案序号）。
A.动能与质量
B.动能与速度
C.势能与质量
（5）小车从斜面上滑下时，它的 　重力势　能转化成动能。
【分析】（1）实验中通过让小车从同一斜面的同一高度处由静止滑下来控制小车的初速度相同；应用了控制变量法；
（2）摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关；
（3）水平面越光滑，阻力越小，小车运动状态改变得越慢；进而推理出阻力为零时的运动情况；
（4）根据控制变量法，结合动能重力势能等的因素去分析；
（5）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，分析变化的因素，确定能的转化。
【解答】解：（1）为使小车刚运动到水平面上时的速度大小相等，可让同一小车从斜面上相同高度由静止滑下，应用了控制变量法；
（2）实验中同一个小车，压力不变，通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦力，小车在木板表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力最小，说明小车受到的阻力与接触面的粗糙程度有关；
（3）木板的表面最光滑，阻力最小，小车的速度改变得最慢，滑行的最远；由此推论，当小车不受任何摩擦阻力作用时，即小车水平方向不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动；
（4）当小车从不同高度下滑到达水平面的初速度不同，通过碰撞过后小车运动的距离可知小车到达水平面时的动能大小，所以还可以探究动能与速度的关系，故选B。
（5）小车从斜面上滑下时，高度减小，重力势能减小，同时速度增大、动能增大，则重力势能转化为动能。
故答案为：（1）初速度；控制变量法；（2）接触面的粗糙程度；（3）匀速；（4）B；（5）重力势。
4．在“探究二力平衡条件”的实验中。

（1）如图甲所示，滑轮上细线AB两端所挂钩码的质量相等，当小卡片平衡时，某同学将小卡片转过一个角度，松手后的瞬间小卡片 　不能　（填“能”或“不能”）保持平衡；若在细线B端加挂一个钩码，则此时小卡片 　不能　（填“能”或“不能”）保持平衡。
（2）如图甲所示，选用轻薄小卡片作为实验研究对象的主要原因是 　B　（单项选择，填“A”、“B”或“C”）；在探究二力平衡条件时，某同学将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，大家认为甲实验装置的选取优于乙实验装置，其主要原因是 　C　（单项选择，填“A”、“B”或“C”）。
A.小卡片为较易获取的材料
B.减小研究对象自重对实验的影响
C.减小摩擦力对实验结果的影响
【分析】（1）小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡；
若在B侧加挂了一个钩码，则此时卡片所受到向右的力大于向左的力，两个力大小不同，卡片将向右运动，不能平衡；
（2）在探究二力平衡条件实验中，用到了轻薄小卡片，是因为轻薄小卡片的质量很小，其重力远小于小卡片受到的拉力，可以忽略重力对实验的影响；
在研究二力平衡的条件时，要尽可能排除其它力（如摩擦力）对实验的干扰和操作是否方便上考虑。
【解答】解：（1）将图中的小卡片转过一个角度，这两个力就不在一条直线上了，所以松开手后小卡片不能平衡，该现象说明二力平衡需要两个力在同一条直线上；
若在B侧加挂了一个钩码，则此时卡片所受到向右的力大于向左的力，两个力大小不同，卡片将向右运动，不能平衡，该现象说明二力平衡需要作用在同一直线上的两个力要大小相等；
（2）由于轻薄小卡片的质量很小，重力远小于轻薄卡片受到的拉力，所以选用轻薄小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响，故B正确；
甲实验装置中用悬挂的纸片优于乙实验方案，原因是悬挂的纸片可以减小摩擦力对实验结果的影响，故C正确。
故答案为：（1）不能；不能；（2）B；C。
5．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。

（1）实验中（图甲）选择小卡片的目的是 　不考虑重力对实验的影响　；
（2）当小卡片平衡时，小华将卡片 　旋转　（选填“翻转”或“旋转”）一个角度，松手后小卡片 　不能　（选填“能”或“不能”）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究 　不在同一直线上的两个力能否平衡　；
（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 　将卡片从中间剪开　；
（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 　A　；
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小书片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
（5）小明同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度，你认为 　能　（选填“能”或“不能”）用小明的装置进行实验。
【分析】（1）小卡片质量比较小，重力比较小，可以忽略小卡片的重力；
（2）小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡；
（3）为了验证作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，据此可知下一步的操作；
（4）为了减小实验误差，应减小摩擦力对实验的影响，根据摩擦力对实验的影响分析小明与小华的实验设计的优劣；
（5）平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，所以物体处于匀速直线运动状态，也可以探究二力平衡条件。
【解答】解：
（1）实验中选择小卡片，小卡片的重力很小，可以忽略小卡片的重力；
（2）小华将小卡片旋转一个角度，两个拉力不在同一直线上，放手后，小卡片运动，说明小卡片不能平衡；设计此实验步骤的目的是为了探究：不在同一直线上的两个力能否平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，所以下一步的操作是：将卡片从中间剪开；
（4）如图乙所示的实验，木块在桌面上受摩擦力作用，摩擦力对实验影响较大，而甲实验不受摩擦力的影响，因此甲实验优于乙实验，故选A；
（5）他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度但是仍然处于平衡状态，因此不影响实验结果能进行实验。
故答案为：（1）不考虑重力对实验的影响；（2）旋转；不能；不在同一直线上的两个力能否平衡；（3）将卡片从中间剪开；（4）A；（5）能。
6．在探究二力平衡条件活动中，主要通过力对物体的作用效果来实现探究目的。

（1）实验中，如果物体只受两个力的作用，使物体处于 　静止　状态，方便研究这两个力是否能平衡。
（2）小组同学进行讨论后，先后设计了三个实验方案，如图所示，其中甲方案的不足是物块受到桌面对它 　摩擦　的影响，使物体在水平方向受 　三　个力平衡。
（3）在乙方案中，某小组探究两个力大小满足什么关系时物体能平衡，分别进行了三次实验，如图丁所示，并得出二力平衡时力的大小相等的结论，但小强同学认为实验方案存在不足，小强这样认为的理由是未探究 　物体受到两个大小不同的力　时，物体能否平衡，得出的结论不可靠。
（4）在最终确定的丙方案中，安装挂钩码的滑轮一边高，一边底，你认为不加以改正进行实验，对实验 　没有　影响（填“有”或“没有”）。
【分析】（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于静止或匀速直线运动状态，说明这两个力是相互平衡的；
（2）探究二力平衡的条件时，要确保物体只受两个力的作用，因此分析实验甲中是否在水平方向上存在摩擦力，并从减小摩擦力对实验的影响来分析解答；
（3）探究二力平衡条件实验应减少摩擦力和重力对实验的影响。应使实验尽可能的满足二力平衡的条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体上，作用在同一直线上；
（4）两个滑轮安装的高度不相同，力的大小、方向都没变，故不会影响实验效果。
【解答】解：（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于静止状态，方便研究这两个力是否能平衡；
（2）其中甲方案的不足是物块受到桌面摩擦力对它的影响，使物体在水平方向受两个拉力和一个摩擦力共三个力平衡；
（3）图丁中未探究物体受到两个大小不同的力时，物体能否平衡，得出的结论不可靠；
（4）两个滑轮安装的高度不相同时，二力的大小不变，方向仍然相反，且在同一直线上，故不会影响实验结论。
答：（1）静止；（2）摩擦；三；（3）物体受到两个大小不同的力；（4）没有。
7．在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，如图中①②③所示：

（1）让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，可使小车到达水平面时的速度相同，小车每次都滑到水平面上运动，小车在竖直方向上受到的重力和 　支持力　是一对平衡力，其作用效果相互抵消，相当于小车只受阻力的作用；
（2）分析小车运动情况可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越 　慢　。进一步推理分析得出，若小车不受任何力，将 　做匀速直线运动　；
（3）实验中小车先后在水平面上毛巾、棉布和木板表面三次运动过程中，克服摩擦力做的功分别为W1、W2、W3，则三者的大小关系为 　W1＝W2＝W3　；
（4）完成上面的实验后，同学们还想探究“物体的动能与哪些因素有关”，实验过程如图中④⑤所示，让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，这是探究小车的动能和 　速度　的关系；
（5）同学在做图中实验⑤时，木块被撞后滑出木板掉落，为防止因此造成的木块损坏，在不改变木板长度的情况下，应采用以下方法中的 　C　来改进实验。
A.换用质量更小的小车
B.给水平木板铺上毛巾
C.适当降低小车的高度
D.换用一个较重的木块
【分析】（1）分析小车受到的力，小车在水平方向受重力和支持力，这两个力相互平衡，作用效果相互抵消；
（2）小车受到的阻力越小，运动距离越远，速度减小越慢；由此推理得出如果水平面光滑小车的运动状态；
（3）从小车的动能全部转化为内能，大小等于克服阻力做的功分析；
（4）同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，木块被撞后移动的距离越远，推力做功越多，就可以说明木块的动能越大，从而得出质量相同时，速度越大的物体动能越大；
（5）实验中，小车到达水平面时的速度由小车的高度决定，通过调整高度可调整其速度，从而改变动能。
【解答】解：（1）小车在水平方向运动时，小车在竖直方向受重力和支持力，是一对平衡力；
（2）由实验现象可知，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；由此推理：如果水平面光滑，小车运动时不受阻力作用，它将在水平面上做匀速直线运动；
（3）实验中，控制小车从斜面同一高度滑下，小球所具有的重力势能相同，到达底端所具有的动能相同，最终都静止，动能转化为内能，故有克服摩擦力做的功W1、W2、W3相等，即为
W1＝W2＝W3；
（4）让小车从斜面的不同高度滑下，那么小车到达水平面时的速度就不同，小车推动木块做功，运动距离越远，做功越多，动能越大。所以根据控制变量法可得结论是：当质量一定时，物体动能的大小与物体的速度有关，故是探究动能和速度的关系；
（5）A、换用质量更小的小车，不能与④控制相同的质量，故A不符合题意；
B、给水平木板铺上毛巾，不能与④控制的接触面相同，故B不符合题意；
C、适当降低小车的高度，小车的动能减小，撞击木块后前进的距离变小，就不会掉落了，故C符合题意；
D、换用一个较重的木块，则与④图中的木块不同，无法根据距离比较动能的大小，故D不符合题意。
故选C。
故答案为：（1）支持力；（2）慢；做匀速直线运动；（3）W1＝W2＝W3；（4）速度；（5）C。
8．古希腊学者亚里士多德曾给出这样一个结论：物体的运动要靠力来维持。因为这个结论在地球上不能用实验来直接验证，直到一千多年后，才有伽利略等人对他的结论表示怀疑，并用实验来间接说明。这个实验如图所示，他是让小车从斜面的同一高度滑下，观察、比较小车沿不同的平面运动的情况。

（1）①实验时让小车从斜面的同一高度由静止滑下，其目的是让小车在粗糙程度不同的表面上开始运动时获得相同的 　速度　；
②一般人的思维都局限在直接比较小车在不同表面上运动的距离不同，但科学家们却能发现：物体运动的表面越光滑，相同情况下物体受到的 　阻力　越小，因此物体运动的距离越长；并由此推理出进一步的结论：运动的物体如果不受外力作用，它将 　做匀速直线运动　；
③同学们进行实验时，小车在粗糙程度不同的表面运动时每次都滑出表面，无法得出物体运动的距离，在器材不变的情况下，请你为他们改进一下实验，你的做法是：　降低小车在斜面的位置　；
（2）牛顿第一定律是在实验基础上进行推理论证，以下哪一个研究问题的方法与此相同 　B　。
A．探究物体动能的大小与哪些因素有关
B．探究声音能否在真空中传播
C．探究滑动摩擦力与哪些因素有关
D．探究二力平衡的条件
【分析】（1）①实验中要求小车从同一光滑斜面的同一高度自由下滑，是为了保证小车到达斜面底端的速度相同；
②水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车速度变化越慢，小车滑行距离越远，由此可以合理的推理，当小车不受力时，速度保持不变，永远运动下去；
③高度越高，重力势能越大，滑下时，转化成的动能越多，做功越多；
（2）有不少实验由于条件限制难以实现，在大量可靠实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法，但得出的某些规律却又不能用实验直接验证，这种研究方法叫实验推理法，又称理想实验法；牛顿第一定律就是利用这种方法研究的，只要从选项中找出也用同样研究方法的实验即可。
【解答】解：（1）①根据控制变量法，要求小车到达水平的初始速度相同，每次都从斜面上同一位置释放，使小车运动到斜面底端时的速度相同；
②表面越光滑，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；
并由此推想出进一步的结论，假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动；
③小车在粗糙程度不同的表面运动时每次都滑出表面，说明小车的初速度过快，可以降低小车在斜面的位置，使小车的初速度降低；
（2）牛顿第一定律是在实验的基础上，通过推理得出的，不能用实验直接得出，这用到了实验推理法，
其中探究物体动能的大小与哪些因素有关、探究滑动摩擦力与哪些因素有关、探究二力平衡的条件都可以通过实验直接得出结论，而探究声音能否在真空中传播时，真空罩也会有少量空气存在，由于在地球上不存在绝对真空的环境，不能通过实验直接得出结论，所以通过推理得出真空不能传声。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选：B。
故答案为：（1）①速度；②阻力；做匀速直线运动；③降低小车在斜面的位置；（2）B。
9．小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。
（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验时应让小车从同一斜面的 　同一位置　滑下；
（2）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上 　做匀速直线运动　；
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律 　C　。
A．能用实验直接验证
B．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确
C．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的

【分析】（1）根据控制变量法，在实验中，为使小车到达水平面时具有相同的初速度，应让小车从斜面的同一高度由静止滑下；
（2）假如表面绝对光滑，则小车不受摩擦阻力作用，小车将永远不停地运动下去；
（3）牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出。
【解答】解：
（1）根据控制变量法，要观察小车在水平面上滑行的距离，就要控制小车的初始速度相同，所以应让小车从同一斜面的同一位置滑下。
（2）根据实验分析，毛巾对小车的阻力相对较大，而木板对小车的阻力较小，小车在木板上滑行的距离比较远，因此，推测得，如果水平面足够光滑，小车在运动时不受阻力的影响，那么小车将在水平面上做匀速直线运动。
（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律，是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的，C符合题意。
故选：C。
故答案为：（1）同一位置；（2）做匀速直线运动；（3）C。
10．如图是小明“探究阻力对物体运动的影响”的实验情景。

（1）为了使小车到达水平面时的速度相同，三次实验中小明让小车都从 　同一斜面的相同高度处　由静止开始滑下，在下滑过程中小车能量的转化情况是 　重力势能转化为动能　（小车与斜面间的摩擦忽略不计）；
（2）小明通过分析实验现象可知：平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越 　远　，速度减小得越 　慢　；
（3）小明进一步推测：如果小车受到的阻力为零，它将做 　匀速直线运动　；
（4）如果利用上述实验中的三种表面“探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”，还需要增加的器材有木块、　弹簧测力计　。实验中应拉着木块在水平面上做匀速直线运动，根据 　二力平衡　的知识可间接测量出滑动摩擦力的大小。
【分析】（1）实验中要求小车从同一斜面的同一高度自由下滑，是为了保证小车到达水平面的速度相同；小车下滑时，重力势能转化为动能；
（2）水平面越光滑，阻力越小，小车运动的距离越远，速度减小得越慢，据此分析；
（3）根据实验结果进行推理，可得出小车所受阻力为零时的运动状态；
（4）若要探究“滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”，应使用弹簧测力计拉着木块在不同的水平面上做匀速直线运动，据此判断。
【解答】解：（1）实验中为了使小车运动到水平面时速度相同，应让小车从同一斜面、相同高度由静止开始滑下；
小车沿斜面下滑过程中，小车的质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能；
（2）由图可知，实验时平面越光滑，小车受到的摩擦力就越小，小车前进的距离就越远，速度减小的越慢；
（3）由此我们可以推理得出：若水平面绝对光滑，即运动物体不受阻力，则运动的小车在水平面上做匀速直线运动；
（4）要研究“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系”，需要借助二力平衡的知识，利用弹簧测力计来间接的测量滑动摩擦力的大小，因此，还需要增加的实验器材是木块、弹簧测力计。
故答案为：（1）同一斜面的相同高度处；重力势能转化为动能；（2）远；慢；（3）匀速直线运动；（4）弹簧测力计；二力平衡。
11．某次探究实验中，小明依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面上滑下，再观察和比较小车在水平面上滑行的距离，实验情景如图1所示。

（1）实验中每次让小车从斜面 　同一高度　由静止滑下，目的是使小车在水平面上开始滑行时的 　速度　相等。
（2）分析小车运动情况可知：小车受到的阻力越小，速度减小得越 　不容易　（选填“容易”或“不容易”）；
（3）3月23日下午空间站“天宫课堂”，宇航员完成了太空抛物实验。实验中，只见王亚平把冰墩墩正对着叶光富手的方向顺手一推，只见冰墩墩稳稳地沿着她原来抛出去的方向，一路飘到了同伴叶光富的手里，如图2，冰墩墩在太空中处于失重状态，在空中不受力的作用，它在空中飞行做 　匀速直线　运动；这个小实验直接验证了 　牛顿第一　定律，也说明物体的运动 　不需要　（选填“需要”或“不需要”）力来维持。
【分析】（1）实验中应将小车从斜面的同一高度处滑下，使小车到达水平面的速度相同；
（2）分析运动情况得出小车运动距离与所受阻力的关系，根据牛顿第一定律推理得出如果小车不受阻力，运动状态将不变，做匀速直线运动；
（3）牛顿第一定律内容：一切物体在没有受到任何力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；
物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。
【解答】解：（1）实验中每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时具有相同的初速度，这用到了控制变量法；
（2）分析小车运动情况可知：毛巾、棉布、木板表面越来越光滑，小车通过的距离增大，可知小车受到的阻力越小，速度减小得越不容易，小车运动的距离越远；
（3）冰墩墩被推出后，处于运动状态，由于冰墩墩在太空中处于失重状态，在空中不受力的作用，所以冰墩墩会沿着原来的方向做匀速直线运动，这个实验直接证明了牛顿第一定律，也说明了物体的运动不需要力来维持。
故答案为：（1）同一高度；速度；（2）不容易；（3）匀速直线；牛顿第一；不需要。
12．用如图所示的装置探究阻力对物体运动的影响。

（1）实验时在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体的目的是为了使小车在水平面上受到的 　阻力　不同；
（2）实验中每次均让小车从斜面上 　相同　（相同/不同）位置由静止下滑的目的：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 　相等　（相等/不相等）；
（3）分析实验现象可得；水平面越光滑，小车的速度减小得越 　慢　（快/慢），小车运动的路程越长。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，它将 　做匀速直线运动　；
（4）通过上述实验和推理可得：力是 　改变　（维持/改变）物体运动状态的原因。
【分析】（1）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小；
（2）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放；
（3）根据实验现象分析小车速度变化的特点；根据实验现象推理得出结论；
（4）力是改变物体运动状态的原因，物体的运动不需要力来维持。
【解答】解：
（1）要探究阻力对物体运动的影响，需要控制其他条件相同，只改变小车受到的阻力大小，观察小车在水平面运动的距离长短，所以在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体的目的是为了使小车所受的阻力不同；
（2）每次都从斜面上同一位置释放，使小车运动到斜面底端时的速度相等；
（3）水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车能运动的距离越长，说明小车的速度减小得越慢。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，由牛顿第一定律可知，当运动的物体不受力时，它将保持匀速直线运动。
（4）小车受到的阻力越小，小车能运动的距离越长，小车受到的阻力越大，小车能运动的距离越短，说明力是改变物体运动状态的原因；如果小车在绝对光滑的水平面上运动，受到的阻力为0，它将保持匀速直线运动，说明物体的运动不需要力来维持。
故答案为：（1）阻力；（2）相同；相等；（3）慢；做匀速直线运动；（4）改变。
13．如图为探究“运动和力的关系”的实验。

（1）如图所示，实验时每次都必须让小车从斜面滑下后沿水平面运动，是因为小车在水平面运动时，竖直方向的重力等于 　支持　力，相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
（2）每次都让小车从同一斜面的同一位置由静止开始自由滑下，是为了使小车到达水平面运动时的 　速度相等　。
（3）分析图中水平面的粗糙程度，并观察比较小车在不同表面滑行的最大距离，可以得出：在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越 　小　，小车运动的距离越 　远　。
（4）由以上现象可知，若水平面绝对光滑（小车不受任何阻力），则小车会在水平面上做 　匀速直线　运动。
【分析】（1）分析小车在水平面上运动时竖直方向和水平方向受到的力，可做出判断；
（2）为完成研究“运动和力的关系”的实验，应采用控制变量的思想，即保持小车到达水平面时的速度相同；
（3）（4）根据实验现象，加上科学的推理后，可获得结论。
【解答】解：（1）小车在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力，平衡力大小相等，方向相反、相互抵消，相当于小车只受水平方向上的摩擦力；
（2）根据控制变量法的思想，让小车从同一个斜面的同一高度位置由静止开始滑下，是为了使小车滑到斜面底端时具有相同的速度；
（3）对比三幅图，不难看出：在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离越远；
（4）在此实验的基础上进行合理的推理，可以得出：若水平面绝对光滑，运动物体不受外力时，其速度不会变化，即它将做匀速直线运动。
故答案为：（1）支持；（2）速度相等；（3）小；远；（4）匀速直线。
14．在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图1所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离。
（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小　相等　（选填“相等”或“不相等”）；
（2）实验中是通过改变　水平面的粗糙程度　来改变小车所受阻力大小的。
（3）实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越　慢　（选填“快”或“慢”）。
（4）推理：本实验中，如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，它将做　匀速直线运动　。
（5）在此基础上，牛顿总结了伽利略等人的研究成果概括出牛顿第一定律，请问：牛顿第一定律　不能　（选填“能”或“不能”）直接由实验得出。
（6）通过上面的探究后，小明再思考如下的问题，如图2所示，摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，如果摆球所受的力忽然全部消失，则摆球将　静止　（选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”。）

【分析】（1）该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等，比较小车运动的距离才有意义，所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放；
（2）改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦力阻力的大小；
（3）小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力，实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小，阻力越小小车运动的距离越远；
（4）由第（3）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况；
（5）牛顿第一定律是在实验基础上通过推理得出的；
（6）根据牛顿第一定律，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：
（1）每次都从斜面上同一位置释放，使小车运动到斜面底端时的速度相等；
（2）在做“斜面小车实验”时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是探究阻力对物体运动的影响，由毛巾表面到棉布再到木板，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力也减小；
（3）表面越光滑，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；
（4）假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，做匀速直线运动；
（5）由上分析可知，牛顿第一定律是在实验的基础上，通过推理得出的，不是用实验直接得出的；
（6）当摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时，此时小球的动能全部转化为重力势能，速度为零，若不受任何外力，将保持静止状态不变。
故答案为：（1）相等；（2）水平面的粗糙程度；（3）慢；（4）匀速直线运动；（5）不能；（6）静止。
15．研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图1所示。

（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是　让小车到达水平面具有相同的速度　；
（2）经过实验发现：水平面越光滑，小车受到的阻力　越小　，小车前进的距离就越　远　。如果运动的小车不受力的作用，它会　做匀速直线运动　。
（3）小丽同学通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到右侧最高点时，如果自己受到的力全部消失，自己将会处于怎样的运动状态呢？她做出了以下猜想，你认为其中准确的是　A　。（图2中的黑点表示小丽同学）

【分析】（1）为使小车到达水平面时，具有相同的初速度，应使其从斜面的同一高度处由静止滑下；
（2）水平面越光滑，小车受到的阻力越小，分析表格中数据，得出小车运动与阻力的关系，得出阻力越小，小车速度减小得越慢，小车运动的越远；
（3）根据牛顿第一定律，当物体不受任何外力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：
（1）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做的目的是让小车到达水平面具有相同的初速度；
（2）由表格中数据可知，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车前进的距离就越大，速度减小的越慢；如果运动的小车不受力的作用，阻力为零，速度不在减小，它会做匀速直线运动；
（3）当秋千运动到右侧最高点时，此时小球的动能全部转化为重力势能，速度为零，若不受任何外力，将保持静止状态不变，故A正确。
故答案为：（1）让小车到达水平面具有相同的速度；（2）越小；远；做匀速直线运动；（3）A。
16．在学习牛顿第一定律时，为了探究“阻力对物体运动的影响”，做了如图所示的实验①、②、③及推理④。
（1）在实验中，每次都让小车从同一斜面、　同一高度　由静止开始滑下，是为了使小车在刚进入水平面时的　速度　相同。
（2）每次实验中，为了让小车在水平面上受到不同的阻力，采用的做法是：　使水平面的粗糙程度不同　
（3）实验表明：表面越光滑，小车运动的距离越　远　（选填“远”或“近”），这说明小车受到的阻力越小，速度减少得越　慢　。（选填“快”或“慢”）
（4）进而推理得出：如果运动物体不受力，它将　匀速直线运动　。
（5）牛顿第一定律是建立在　D　
A．日常生活经验的基础上 B．科学家猜想的基础上
C．直接实验结果的基础上 D．实验和科学推理相结合的基础上。

【分析】（1）在实验中，我们是把小车放在斜面上，让小车从斜面上向下运动，从而让小车获得一定的速度。小车在斜面上的高度不同，则向下运动的速度就会不同；
（2）在水平面上铺上粗糙程度不同的物体，可使小车受到不同的阻力；
（3）要知道阻力大小与表面光滑程度的关系以及运动的距离与阻力大小的关系；
（4）由第（3）问中所观察到的现象以及结论推理出阻力为零时的运动情况；
（5）牛顿第一定律是在实验的基础上推理概括得出的规律；物体在不受力的作用时保持静止状态或物体做匀速直线运动状态。
【解答】解：
（1）用控制变量法，让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在到达平面时的运动速度相同；
（2）粗糙程度不同的物体，摩擦系数不同，在水平面上铺上粗糙程度不同的物体，可使小车受到不同的阻力；
（3）表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越长，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；
（4）假如小车受到的阻力为零，那么就没有阻力可以改变小车的运动状态了，小车将以恒定不变的速度永远运动下去，即小车将匀速直线运动；
（5）牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不是直接通过日常生活经验或实验得出的，更不是科学家猜想出来的，故ABC错误、D正确。
故答案为：（1）同一高度； 速度；（2）使水平面的粗糙程度不同；（3）远； 慢；（4）匀速直线运动；（5）D。
17．小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。

（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系，小宇应先后三次将小球从斜面的　不同　（同一/不同）高度处释放，比较小球在　同一　（同一/不同）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系。小宇先后三次将小球从斜面上的同一高度处释放，三次实验结果如图甲所示，由此得到结论：　当速度相同时，水平面粗糙程度越小，小球滑行距离越远　。小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，将　做匀速直线运动　。
（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W1，小球克服木板的摩擦力做的功为W2，则W1　＝　W2（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为hA、hB的位置滚下（mA＜mB，hA＞hB），推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是　没有控制两个小球的质量相等　。在如图乙所示的甲、乙两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则f甲　＝　f乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【分析】（1）要探究滑行距离与速度的关系，则应使小球的速度不同，接触面的粗糙程度相同；
（2）实验目的是研究阻力对物体运动的影响，需要控制小球的初速度要相同；通过小球的运动距离反应速度的变化和摩擦阻力的大小进而得出结论；最后进行合理的推理得出假如不受力的情况。
（3）小球消耗的动能都克服摩擦力做功了，根据小球原来动能的大小比较做功的多少；
（4）要探究超速带来的安全隐患，应控制车的质量、路面相同而车的速度不同；滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与物体运动速度的大小无关。
【解答】解：（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系，小球的速度不同，接触面粗糙程度相同，所以应让小球从相同高度处释放，比较小球在相同粗糙面上滑行的路程；
（2）在探究过程中，采用控制变量法，保证小车到达水平面时的速度相同，通过实验结果可以看出，接触面越粗糙，摩擦力越大，小球速度减小的越快；
若水平面光滑无摩擦，则小球不受摩擦力，小球的速度和方向不变，即做匀速直线运动。
（3）在本实验中，小球的动能都用来克服摩擦力做功了，由于小球质量和速度相同，所以三次的动能相同，做的功也相同；
（4）要模拟研究汽车超速带来的安全隐患，应使速度不同但质量相同的小球撞击木块，由图乙知，小球的质量不同，这种设计不合理；
在图乙所示的甲、乙两次实验中，木块移动过程中对接触面的压力和接触面的粗糙程度没变，受到的摩擦力不变，则f甲＝f乙。
故答案为：
（1）不同；同一；
（2）当速度相同时，水平面粗糙程度越小，小球滑行距离越远；做匀速直线运动；
（3）＝；
（4）没有控制两个小球的质量相等；＝。
18．图甲是小盛同学探究“阻力对物体运动的影响”的实验

（1）三次实验中，均保持小车从同一斜面同一位置由静止下滑，目的是保证小车到达平面起始端时　速度　相同。在水平面上、小车每次停止时的位置如图甲所示，由实验可以看出，在阻力越小的表面上速度减小得越　慢　（填“快”或“慢”）从而推理得出：运动的物体不受阻力时，将保持　匀速直线　运动状态。
（2）小盛又将小车系上细线，分别倒放、立放在铺有不同材料的水平木板上，用测力计拉动小车，探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，实验如图乙所示。
①实验中，沿水平方向匀速直线拉动测力计，根据　二力平衡　原理可测出滑动摩擦力的大小；
②比较第　5、6　两次实验可知，滑动摩擦力大小与接触面积无关；
③比较第4、5两次实验可知，压力一定时，　接触面越粗糙　滑动摩擦力越大。
【分析】（1）要使小车到达水平面具有相同的初速度，应让小车从斜面的同一高度处由静止滑下；
根据实验现象得出平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；
（2）①物体只有在做匀速直线运动时，受到弹簧测力计的拉力才等于受到的摩擦力；
②探究摩擦力大小与接触面面积的关系，应控制接触面粗糙程度与压力大小相等而接触面的面积不同；
③比较第4.5两次实验，根据控制的变量与实验现象得出结论。
【解答】解：
（1）要研究小车在水平面上滑行的距离，必须控制变量，即控制控制小车的初速度相同，即让小车从斜面的同一高度滑下；
由图知，小车在木板表面停止得最慢，是因为在该表面受到的阻力最小；由以上的现象可知，平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，可以推理得出：当小车不受阻力时，应该沿着光滑的水平面永远保持匀速直线运动状态。
解：
（2）①实验中需沿水平方向拉动小车做匀速直线运动，此时小车受力平衡，根据二力平衡条件，测力计的示数等于摩擦力的大小；
②由5、6两次实验数据可知，物体间接触面的粗糙程度与物体间的压力相同而接触面的面积不同，物体间的滑动摩擦力相同，由此可知，滑动摩擦力的大小与接触面积无关；
③比较第4、5两次实验数据可知，在压力相同时，物体间接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。
故答案为：（1）速度；慢；匀速直线；（2）①二力平衡；②5、6；③接触面越粗糙。
19．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向　相反　，并通过调整　钩码数量　来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片　旋转　（填“翻转”或“旋转”）一个角度，松手后小卡片不能平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究　不在同一直线上的两个力能否平衡　。
（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　把小卡片剪成两半　。
（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　D　。
A．小卡片容易扭转 B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．减小摩擦力对实验结果的影响
（5）小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢？小明提出了自己的实验方案：用弹簧测力计拉着钩码在　任意方向　（填“水平方向”、“竖直方向”或“任意方向”）做匀速直线运动，根据观察到弹簧测力计示数　不变　（填“变大”、“变小”或“不变”）的现象，可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态。
【分析】（1）钩码由于重力的作用，会对小卡片施加一个拉力的作用，左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力，右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力；
（2）小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡；
（3）为了验证作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，据此可知下一步的操作。
（4）在实验中，应尽量减小摩擦力对实验的影响；
（5）物体做匀速直线运动，则物体受力平衡，物体的运动方向无关。
【解答】解：
（1）在线的两端挂上钩码的作用是使两个拉力的方向相反，可通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；
（2）小华将小卡片转过一个角度，两个拉力不在同一直线上，设计此实验步骤的目的是为了探究：不在同一直线上的两个力能否平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，所以下一步的操作是：可以把纸片剪成两半；
（4）两图相比，甲图可减小摩擦力对实验的影响；故选D；
（5）要探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件，可以有以下几种方案：
①拉着钩码在水平桌面上做匀速直线运动，此时拉力与摩擦力平衡，观察到的现象应为弹簧测力计的示数不变。
②拉着钩码竖直向上做匀速直线运动，此时拉力与重力平衡，弹簧测力计的示数仍然不变。
③也可以拉着钩码沿斜向上方向做匀速直线运动，此时竖直向上的拉力与竖直向下的重力平衡，弹簧测力计的示数仍然不变。
所以，可以拉着钩码在任意方向做匀速直线运动；
可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态。
故答案为：（1）相反；钩码数量；（2）旋转；不在同一直线上两个力能否平衡；（3）把小卡片剪成两半；（4）D；（5）任意方向；不变
20．如图是小红探究“阻力对物体运动的影响”的实验。每次让小车从斜面同一高度由静止滑下，记下小车最终停在水平面上的位置。
（1）三次运动中，水平运动的小车在　毛巾　表面上受到的摩擦力最大，判断依据是　压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大　。
（2）观察实验现象可知小车受到的阻力越小，小车速度变化得越　慢　（选填“快”或“慢”）．运动的小车在木板上最终停下来，是因为小车在水平方向上受　非平衡力　（选填“平衡力”“非平衡力”或“不受力”）。
（3）由上面实验可推测：如果运动小车不受阻力，　将保持匀速直线运动状态　。
（4）如忽略一切阻力，原静止在水平面上的大石头被另一块小石头水平撞击，大石头的运动情况是　D　。
A．始终静止不动 B．动了一点点，很快停下来
C．撞击时开始运动，然后慢慢停下来 D．撞击时开始运动，然后做匀速直线运动。

【分析】（1）根据影响滑动摩擦力大小的因素来判断摩擦力的大小关系；
（2）小车运动的距离越大，说明受到的阻力越小，速度减小得越慢；
物体的运动状态变化，则受非平衡力；
（3）根据实验事实，进行合理的推理，即可得出正确结论；
（4）要想改变物体的运动状态一定要有力的作用，据此来分析大石头的变化，同时，还要关注当不受外力时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：
（1）由题意知，小车对水平面的压力相同，毛巾的表面最粗糙，则小车在毛巾表面受到的阻力最大；
（2）由图象可知，木板的表面最光滑，受到的阻力最小，小车在木板表面上运动的距离最大，可知，小车受到的阻力越小，小车速度变化得越慢；
运动的小车在木板上最终停下来，运动状态发生了变化，说明小车在水平方向上受到非平衡力的作用；
（3）由以上分析知，如果运动小车不受阻力，将做匀速直线运动；
（4）此题的前提是“忽略一切阻力”，因此，原静止在水平面上的大石头被另一块小石头水平撞击，其运动状态一定改变，即开始运动。又因为没有阻力的作用，所以大石头将做匀速直线运动。只有选项D的说法符合题意。
故答案为：（1）毛巾；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（2）慢；非平衡力；（3）将保持匀速直线运动状态；（4）D。