专题32 实验题——力（五） 备战中考物理重难点题型专题突破

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本专题涉及的考点
1.动能
物体由于运动而具有的能，其大小由物体的质量和速度共同决定。
2.重力势能
物体由于被举高而具有的能，其大小由物体的质量和高度决定。
3.弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能，其大小由物体本身的性质和弹性形变的大小共同决定。
4.能量的转化和守恒
各种形式的能量可以发生相互的转化和转移，在发生转化和转移的过程中，总的能量保持不变。
5.杠杆的平衡
（1）在探究前，调节杠杆在水平位置平衡时要根据杠杆的偏向调节，杠杆那端高就把平衡螺母向那端调；杠杆在水平位置平衡时可以直接从杠杆上读出力臂。
（2）判断杠杆是否平衡，可以利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，求出力和力臂的乘积。若两边的乘积不等，则那边乘积大哪边就下沉。
6.滑轮及滑轮组
（1）滑轮组用来提升重物时，拉力的大小与物重有关；滑轮组拉着物体水平移动时（如图），拉力的大小与物重无关，而与物体与水平面的摩擦力有关。此时若不计绳与滑轮的摩擦及滑轮重，滑轮组用几段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一，即（n为拉动动滑轮的绳子的段数）。物体移动距离与绳自由端移动的距离关系为。
（2）解答测量滑轮组机械效率问题的关键
①由机械效率的公式得，其中s=nh 。
②影响滑轮组机械效率的因素有物体重力、动滑轮的重力、绳重及摩擦。物重越大，机械效率越高；动滑轮越轻，机械效率越高；绳重及摩擦越小，机械效率越高。
7.斜面
（1）功的原理：即动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功。也就是说利用任何机械都不能省功。
（2）总功、额外功：利用机械工作时，总共做的功叫总功（）。总功包含着有用功和额外功两部分。有用功（）是人们利用机械工作时对人们有用的功，额外功（）是人们利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功。
（3）机械效率：把有用的功和总功的比值叫做机械效率，通常用百分率表示，它的计算公式为.
一、实验题
1．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，如图甲、乙、丙所示，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下（mA=mB＜mC，h1=h3＞h2），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题：
（1）该实验探究的是 ______（填“木块”或“钢球”）的动能。
（2）实验通过观察木块被钢球撞出______的长短，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫______。
（3）比较______两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与速度有关。
（4）比较______两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度______（填“相等”或“不相等”）。
（5）由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，______（填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h。
【答案】 钢球 距离 转换法 甲、乙 甲、丙 相等 大客车
【解析】（1）[1]该实验研究的主体是钢球，研究的是钢球动能的大小与速度和质量的关系。
（2）[2] [3]该实验中钢球动能的大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，被撞的越近，说明钢球的动能越小，这里采用了转换法的思想。
（3）[4]为了研究物体动能与物体速度的关系，应多次让同一钢球从斜面不同高度上静止滚下，控制钢球的质量相同，改变钢球的速度，故选甲、乙两图；质量相同，速度越大，钢球推动木块移动的距离越大，动能越大。
（4）[5] [6]为了研究物体动能与物体质量的关系，应多次让不同钢球从斜面相同高度上静止滚下，控制钢球到达水平面时的速度相同，改变钢球的速度，故选甲、丙两图；速度相同，质量越大，钢球推动木块移动的距离越大，动能越大。
（5）[7]因速度相同时，质量越大，动能越大，克服摩擦力做功的越多，越不容易刹车，因大客车的质量更大，故限制的速度要越小，大客车的限速应该是80km/h。
2．（2022·黑龙江绥化·统考中考真题）为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）该实验中所探究物体的动能是指___________的动能；（选填“钢球”或“木块”）
（2）由甲、乙两图可知，当物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）如甲、丙两图所示，让不同质量的钢球从同一斜面的___________由静止滚下，目的是___________，可得出结论：___________；
（4）若斜面下方水平面光滑，本实验___________达到实验目的。（选填“能”或“不能”）
【答案】 钢球 同一高度 使钢球运动到水平面时速度相同 当物体速度相同时，质量越大，动能越大 不能
【解析】（1）[1]实验中通过比较滚下的钢球撞击木块移动的距离，来比较钢球动能的大小，这里用到了转换法。
（3）[2][3][4]用不同质量的两个钢球从同一斜面的相同高度自由滚下，钢球到达水平面的速度是相同的；探究动能与质量的关系时，需要控制速度相同，质量不同，故需要比较甲、丙两次实验，根据实验现象可知，当物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（4）[5]若斜面下方水平面光滑，根据牛顿第一定律，钢球和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较动能的目的，即此时达不到实验目的。
3．（2022·广西玉林·统考中考真题）如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过________（选填“高度”或“距离”）大小来反映的；
（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越________；
（3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（4）综合上述可知，如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________；
（5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【答案】 距离s 大 甲、丙 速度 减小
【解析】（1）[1]小钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过小木块移动距离s的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大。
（2）[2]分析比较甲和乙两组实验可知，小球的质量相同，而小球在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。
（3）[3]探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。
（4）[4]图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量越大的车，限速越低。
（5）[5]在实验中，若增大水平面的粗糙程度，木块受到的阻力增大，则木块移动的距离将减小。
4．（2022·贵州贵阳·统考中考真题）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。
【答案】 会 距离 质量 速度 见解析 见解析
【解析】（1）[1]小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
[2]危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）[3]逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
[4]影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）[5]将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
[6]若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
5．（2022·广西河池·统考中考真题）如图所示是某实验小组探究动能的大小与什么因素有关的实验装置。实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩。
（1）本实验是通过观察________来比较钢球动能的大小；
（2）保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（3）换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大。表明：物体的动能大小与________有关；
（4）本实验中用到的研究方法是________（填其中一种即可）。
【答案】 弹簧被压缩的程度 速度 质量 控制变量法（或转换法）
【解析】（1）[1]实验中，用力将钢球推出，让钢球瞬间获得速度并向右运动，钢球跟弹簧碰撞后把弹簧压缩，将动能转化为弹簧的弹性势能，钢球的动能越大，转化成的弹性势能越大，弹簧被压缩的程度就越大，所以本实验是通过观察弹簧被压缩的程度来比较钢球动能的大小，这是利用了转换法。
（2）[2]保持钢球的质量不变，推出钢球的速度越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与速度有关，物体的速度越大动能越大。
（3）[3]换不同质量的钢球，以相同的速度推出，钢球的质量越大，弹簧被压缩的程度也越大，说明钢球的动能越大，可得结论：物体的动能大小与质量有关，物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
（4）[4]本实验中在探究动能大小与质量的关系时，控制小球的速度不变，用到的研究方法是控制变量法。
6．（2022·甘肃金昌·中考真题）如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。
（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 ______无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较 ______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫 ______（选填“控制变量法”或“转换法”）；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与 ______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做 ______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能 ______（选填“相等”或“不相等”），该方案 ______（选填“正确”或“错误”）。
【答案】 质量 木块移动的距离 转换法 速度 匀速 相同 错误
【解析】（1）[1]图甲、乙中，小球A、B的质量不同，但从相同的高度同时由静止释放，它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，说明两个小球在任一时刻速度相同，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量无关。
（2）[2][3]小球与木块碰撞，小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越大，所以通过比较木块移动的距离可以比较小球撞击木块C前的动能大小；通过木块移动的距离比较小球动能的大小，这种研究方法叫转换法。
（3）[4]因为θ1＜θ2，所以图丙中小球比图乙中小球释放时的高度更高，小球摆动到竖直位置时的速度更大，把木块撞得更远，说明小球的动能大小与速度有关。
（4）[5]若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受外力作用，根据牛顿第一定律可知，木块C被撞击后，它将做匀速直线运动。
（5）[6][7]将同一根弹簧压缩相同的程度，弹簧具有相同的弹性势能，弹出小球，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，那么不同质量的小球获得的动能也相等；因为动能大小与质量和速度有关，不同质量的小球的动能相同，小球的速度也不同，这里有两个变量，所以该方案是错误的。
7．（2022·天津·统考中考真题）热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。
问题一：压力作用效果跟哪些因素有关
问题二：重力势能大小跟哪些因素有关
（1）做实验①②③是为了探究______（选填“问题一”或“问题二”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与______是否有关；
（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论______。
【答案】 问题一 质量 质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
【解析】（1）[1]由图中可知，实验①②中，压力不同，而受力面积相同，实验②③中，压力相同，而受力面积不同，故可知做实验①②③是为了探究问题一。
（2）[2]由实验④⑤可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。
（3）[3]由实验⑤⑥中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。
8．（2022·山东威海·统考中考真题）为了定量研究机械能和内能之间的转化是否遵循能量守恒定律，小明利用图所示装置进行实验。重物A在下落的过程中通过滑轮、轻绳带动容器中的金属叶片与水摩擦生热，使容器中的水温度升高了，则水的内能增加___________J；经过多次实验，发现重物A的机械能减少量总是稍大于水的内能增加量，为了使此装置的机械能更多的转化为水的内能，你建议小明采取的措施是___________。[重物A的质量及每次下落高度保持不变，]
【答案】 420 见解析
【解析】[1]的水温度升高了，根据知，水的内能增加
[2]重物A的机械能减少量，一部分机械能使滑轮克服摩擦做功，一部分转化为水的内能，同时水在吸热的同时，也在放热，所以可采取措施减小热量散失、保温、减小滑轮轮轴的摩擦 、用轻质量的绳子等。
9．（2022·四川宜宾·统考中考真题）下图是小净利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
（1）实验前没挂钩码，杠杆静止的位置如图甲，为使杠杆在水平位置平衡，应将螺母向______（选填“左”或“右”）端调节；
（2）在杠杆调整到水平位置平衡后，利用钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力及其力臂，测得数据如下表：由以上实验数据，可得出杠杆的平衡条件是：______；
（3）进行3次实验的目的是______（单项选择，选填正确答案标号）；
A．取平均值减小误差 B．归纳出物理规律 C．使每组数据更准确
（4）如图乙，由杠杆的平衡条件可知杠杆的______（选填“左”或“右”）端会下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变两侧钩码各自数量的前提下，仅需把左侧钩码______；
（5）如图丙，用同一弹簧测力计两次挂在杠杆的同一位置用力拉（不超过弹簧测力计的量程），均使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计第二次的示数比第一次的示数______（选填“大”或“小”）；
（6）如图丁，有一左粗右细的直木棒，悬挂使其水平平衡，仍利用钩码和刻度尺，使用该直木棒______（选填“能”或“不能”）探究“杠杆平衡条件”；
（7）如图戊，杆秤是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。根据杠杆平衡条件，杆秤的刻度应是______的（选填“均匀”或“非均匀”）。
【答案】 右 F1l1=F2l2 B 左 向右移动一格 大 能 均匀
【解析】（1）[1]如图甲，杠杆左低右高，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右端调节。
（2）[2] 分析表格中数据可知，每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，所以杠杆平衡的条件是
F1l1=F2l2
（3）[3]为避免偶然因素，获得杠杆平衡的普遍性规律，应改变钩码数量及位置，多次实验，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（4）[4]如图乙，设杠杆上每格长度为l，每个钩码的重力为G，由杠杆的平衡条件可知，左端力与力臂的乘积为4G×3l，右端力与力臂的乘积为2G×4l，则
4G×3l>2G×4l
因此杠杆的左端会下沉。
[5]要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变两侧钩码各自数量的前提下，仅需把左侧钩码向右移动一格，使
4G×2l=2G×4l
（5）[6]如图丙，杠杆在水平位置平衡时，根据力臂的定义可知，第二次拉力的力臂比第一次的小，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越小，动力越大，所以弹簧测力计第二次的示数比第一次的示数大。
（6）[7]木棒悬挂时在水平位置平衡，其重心在支点上，避免了杠杆自重对实验的影响，在其两端挂上数量不同的钩码，调整位置，使杠杆在水平位置平衡，用刻度尺测出力臂，就能探究杠杆平衡的条件。
（7）[8]如图所示，当杆秤在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件，有
G物‧OA=G砣‧OB
则
由于G砣和OA是定值，所以OB与G物成正比，即杆秤的刻度应是均匀的。
10．（2022·四川巴中·中考真题）小明在超市买了一个哈密瓜，回到家用弹簧测力计测量其重力时，发现哈密瓜的重力超出了弹簧测力计的量程，身边又找不到其它合适的测量工具，于是他找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如下示意图进行了改进：
步骤一：将细绳系在米尺的50cm刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。
步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。
步骤三：在米尺45cm刻度线处挂上哈密瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡，如图甲所示。
（1）小明是利用___________（选填“二力”或“杠杆”）平衡的条件相关知识来计算哈密瓜的重力。
（2）在步骤一中使米尺在水平位置平衡是为了避免___________对测量结果的影响。
（3）当小明在操作步骤三时，他父亲指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小明这样使用弹簧测力计会使测量结果___________（选填“偏大”或“偏小”）。
（4）小明分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为3N，最后计算出哈密瓜的重力为___________N。
（5）小明发现：如图乙和图丙所示，先后竖直向下和斜向下拉弹簧测力计，均使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计两次的示数分别为F和F′，你认为F___________F′（选填“>”“s乙，于是她得出实验结论：_________。
【答案】 没有控制小钢球甲乙在水平面上的初速度大小相同 让小钢球甲乙均从A点由静止滚下 物体动能的大小与物体质量大小有关或 物体速度大小相同时，物体的质量越大则物体的动能越大
【解析】（1）[1]本实验探究物体的动能大小与质量的关系，根据控制变量法，应保持速度相同，质量不同，甲、乙两个小球没有从同一高度落下，没有保证甲、乙小球到水平面的初速度大小相同。
（2）[2]小茗的实验设计实验时只需要将甲、乙两小球从同一高度从静止自由滑下。
（3）[3]被甲、乙撞击的木块在水平木板面上滑行的距离的远近代表了甲、乙物体的动能的大小，甲的质量比乙大，结合木块在水平木板面上滑行的距离始终有s甲>s乙，可得出结论：物体动能的大小与物体的质量有关，速度相同的情况下，质量越大，动能就越大。
2．（2023春·天津南开·九年级南开中学校考开学考试）如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块在木板上向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中mA=mBhB。
（1）实验中小球的动能是由__________能转化而来的，其大小是通过__________来反映的；
（2）分析比较步骤__________两组实验可得出物体的动能与物体速度的关系；分析比较甲、丙两组实验可得的结论是速度一定时，物体质量越大，物体的动能__________（选填“越大”或“越小”），这里主要采用的实验方法是__________；
（3）若水平面绝对光滑且足够长，木块被撞击后，它将做__________（选填“减速”“匀速”或“加速”）直线运动。
【答案】 重力势 木块移动的距离 甲乙 越大 控制变量法 匀速
【解析】（1）[1][2]小球从斜面滚下过程中，质量不变，高度减小，故重力势能减小，同时速度增大，动能增大，所以是将重力势能转化为动能的过程；其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的，小木块移动的距离越大，动能越大。
（2）[3]探究物体的动能与物体速度的关系，保持小球的质量相同，滚下的高度不同，到达水平面时的速度不同，选择图甲和图乙进行实验。
[4]由图甲和图丙可知，滚下的高度相同，达到水平面的速度相同，丙图中小球的质量较大，推动木块移动的距离越远，动能越大，可以得到速度一定时，物体质量越大，物体的动能越大。
[5]动能大小与质量和速度有关，在探究一个因素时，需要控制另一个因素不变，所以本实验主要采用了控制变量法。
（3）[6]若水平面绝对光滑且足够长，木块被撞击后，木块水平方向不受力的作用，由牛顿第一定律可知，木块将做匀速直线运动。
3．（2023春·北京·九年级北京市第三十五中学校考阶段练习）实验桌上有如下器材：已经组装好的倾角固定的斜面和长木板（如图所示）、质量已知且不同的甲、乙两个小钢球、木块、刻度尺。某同学利用上述器材，设计一个实验探究“物体重力势能的大小与物体质量是否有关”。他利用小钢球撞击木块，通过观察木块在水平板面上滑行的距离的大小来判断小钢球具有的重力势能大小。
以下是他的主要实验步骤：
①将甲、乙两个小钢球的质量m记录在表格中。
②在斜面上标记点A、点B，让小钢球甲从A点由静止开始滚下，撞击放在C点的木块。用刻度尺测量木块在水平木板面上滑行的距离s，并记录在表格中。
③让小钢球甲从B点由静止开始滚下，撞击放在C点的木块。用刻度尺测量木块在水平木板面上滑行的距离s，并记录在表格中。
(1)该同学的探究过程中存在的问题：________；
(2)请你针对探究过程中存在的问题，写出改正措施：________；
(3)改正措施后进行实验，请你帮助他设计实验记录表格______。
【答案】 两次实验没有改变自变量质量，没有控制小钢球高度相同 在步骤③中，让小钢球乙从A点由静止开始滚下，其他操作不变
【分析】(1)(2)实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让质量不同的钢球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同。
(3)实验记录表格包括小钢球的质量、块撞击后的距离。
【解析】(1)[1]探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”，应控制小球的速度相同；将不同质量的小球从斜面的相同高度释放，小球到达水平面时的速度是相同的；而两次实验中小钢球在斜面上被释放的起始位置不同，则小球到达水平面时的速度不同，变量不唯一。
(2)[2]改正措施：在步骤③中，应将小钢球乙仍从A点由静止开始滚下，其他操作不变，这样保证小球到达水平面时的速度是相同的。
(3)[3]实验记录表格包括小钢球的质量、木块撞击后的距离，如下表所示：
4．（2023·安徽合肥·一模）某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
（1）物体M从P点运动到Q点过程中，物体M的动能变化情况：___________；
（2）弹簧弹性势能的大小是通过比较 ___________来判断的；
（3）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用相同弹簧进行实验，先改变 ___________之间的距离，再测出物体M静止时的位置，然后重复实验，测量多组数据并记录。
【答案】 先增大后减小 物体M被弹出的距离 OP
【解析】（1）[1]物体M从P点运动到O点过程中，弹簧从压缩状态到恢复原长，此过程弹簧的弹性势能转化为物体M的动能，即物体M的动能逐渐增大；而物体M从O点运动到Q点过程中，物体M要克服水平面的摩擦力做功，一部分动能将转化为内能，则此过程中动能会逐渐减小，因此整个过程中物体M的动能变化情况是先增大后减小。
（2）[2]该实验中弹性势能的大小是通过物体M被弹出的距离来间接反映的，这采用了转换法，物体M被弹出的距离越大，则说明原来弹簧的弹性势能越大。
（3）[3]探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，根据控制变量法可知，必须控制弹簧的螺纹圈直径、弹簧的材料相同（即相同的弹簧），改变弹簧长度变化量，即OP间的距离。
5．（2023·江苏苏州·苏州中学校考模拟预测）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验时,调节杠杆在水平位置平衡的目的是_________．
（2）杠杆平衡后，小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_______个钩码，使杠杆在水平位置平衡．
（3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡（如图乙），测力计示数如何变化__________．
（4）在探究过程中，我们需要测量和记录动力、动力臂、阻力，阻力臂四个物理量，在进行多次实验的过程中，我们_______(选填“可以”“不可以”)同时改变多个量，进行探究测量．
（5）完成实验后，小明利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量．
①若以杠杆上的B位置为支点，在B的右侧挂质量为m的钩码，左右移动钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡（如图丙）．
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和_________的距离L2．
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出杠杆的质量m杆=_________（用题目中所给物理量表示）
【答案】 便于测力臂 3 先变小后变大 可以 O到B(OB) mL1/L2
【解析】（1）调节两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，方便测出力臂大小；
（2）由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大；
（3）已知钩码的质量m，用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离，即L1，欲求杠杆的质量m杆，杠杆的重心在O点，则应量出O到B的距离，即L2，然后根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得，mL1=m杆L2，则m杆=mL1/L2
6．（2023·山西太原·太原五中校考二模）小强在探究“杠杆的平衡条件”时：
（1）实验前要先调节杠杆两端的平衡螺母，其目的是使杠杆________；
（2）下表是小强的实验记录：
在这两组数据中，实验序号为_________的一组数据肯定是错误的，经检查，发现是测量动力臂时读错了，实际值比记录值________（填“大”或“小”）；通过探究，应该得出的结论是________；
（3）图所示是园艺工人在修剪树枝时使用的剪刀。当他在修剪树枝时，手握在________点更省力。
【答案】 在水平位置平衡 1 小 动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积 B
【解析】（1）[1]实验前要先调节杠杆两端的平衡螺母，其目的是使杠杆在水平位置平衡，实验时便于测量力臂。
（2）[2]由表格中数据得，实验序号1中的动力与动力臂乘积不等于阻力与阻力臂的乘积，所以数据有误。
[3]由表格中数据得，实验序号1：动力与动力臂的乘积
阻力与阻力臂的乘积
则动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积，经检查，发现是测量动力臂时读错了，则实际值应比记录值小。
[4]由表格中数据得，杠杆平衡时，动力与动力臂乘积等于阻力与阻力臂的乘积。
（3）[5]当他在修剪树枝时，动力臂越长，动力越小，B点的力臂较长，则手握在B点更省力。
7．（2023·广西柳州·统考一模）某实验小组在做“测量滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。
（1）表格中第2次测力计自由端移动的距离s=______m；
（2）在实验操作中应竖直向上 ______拉动弹簧测力计，小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 ______（选填“正确”“不正确”）；
（3）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，______可以提高滑轮组的机械效率；
（4）由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），滑轮组的机械效率 ______。
【答案】 0.3 匀速 不正确 增大提升物体的重力 越低
【解析】（1）[1]根据图乙可知，n=3，h=0.1m，则
s=nh=3×0.1m=0.3m
（2）[2]在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计的示数稳定，便于读数。
[3]弹簧测力计静止时，绳子与滑轮之间的摩擦力与运动时的摩擦力不同，测得拉力不准确，所以他的想法不正确。
（3）[4]比较第1次实验和第2次实验，滑轮组相同，提升的重物不同，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高。可得结论：使用同样的滑轮组，增大重物的重力可以提高滑轮组的机械效率。
（4）[5]由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），额外功占总功的比值越大，机械效率越低。
8．（2023·山东泰安·校考模拟预测）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 ________调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 ________；
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表
①由图2可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 ________N；
②由第3次实验中滑轮组的机械效率为 ________%（结果保留一位小数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 ________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
④小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 ________的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重G=4N、斜面长s=1m、高h=0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 ________N。
【答案】 右 力臂的大小 1.6 66.7 变大 减小接触面的粗糙程度 0.2
【解析】（1）[1]根据图1可知，杠杆的左端下沉，右端上翘，则右端轻，因此平衡螺母应该向右调节。
[2]实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡，其目的是使杠杆的重心落在支点上，从而消除杠杆的重力对平衡的影响，同时便于测量力臂的大小。
（2）①[3]根据图2可知，测力计的分度值为0.2N，则第2次实验时测力计的示数为1.6N。
②[4]第3次实验中，克服物体重力所做的有用功W有用=0.4J，拉力所做的总功W总=0.6J，则滑轮组的机械效率为
③[5]使用滑轮组提升重物时，克服动滑轮的重力所做的功是额外功。提升同一物体时，有用功相等，动滑轮的重力减小，额外功减小，滑轮组的机械效率变大。
④[6]影响滑动摩擦力的因素有压力和接触面的粗糙程度，保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
[7]利用斜面做的有用功为
则总功为
克服摩擦做的额外功
物体在斜面上受到的摩擦力
9．（2023·江苏苏州·统考一模）在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。
（1）表格中第三次实验的机械效率为 ___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究 ___________（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面 ___________，机械效率越高；
（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；
②用弹簧测力计沿斜面把一木块 ___________拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；
③保持斜面的 ___________不变，改变斜面的 ___________，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率；
④比较两次 ___________的大小，即可初步验证猜想是否正确。
【答案】 70.6% 小聪 越陡 匀速 倾斜程度 粗糙程度 机械效率
【解析】（1）[1]根据机械效率的知识可知，第三次实验的机械效率为
[2]由表中实验数据可知，斜面的粗糙程度相同而斜面的倾斜程度不同，因此该实验探究的是机械效率与斜面倾斜程度的关系，验证的是小聪的猜想。
[3]由表中实验数据可知，在其它条件不变的情况下，斜面越陡斜面的机械效率越高，斜面越陡越费力。
（2）②[4]根据探究斜面的机械效率的知识可知，用弹簧测力计沿斜面把一木块匀速拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。
③[5][6]根据控制变量法的知识可知，保持斜面的倾斜程度不变，改变斜面的粗糙程度，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率。
④[7]根据机械效率的知识可知，实验的最后一步是，根据记录的数值，计算出机械效率的大小，即可验证猜想是否正确。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
3.0
10.0
2.0
15.0
……
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
次数
物体重力（N）
物体上升的高度（cm）
弹簧测力计的示数（N）
绳子自由端移动的距离（cm）
机械效率
1
2
10
1.0
30
66.75
2
4
10
1.7
30
3
6
10
2.4
30
83.3%
实验序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
实验序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
m/kg
s/m
m/kg
s/m
实验序号
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
0.2
1
0.1
2
1
0.08
2
0.04
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.9
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.6
___________
83.3%
3
4
0.1
1.1
0.5
72.7%
实验次数
滑轮材质
钩码的重力G/N
钩码提升的高度h/m
有用功W有用/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
总功W总
机械效率η/%
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
实验序号
斜面的倾斜程度
物块的重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面的拉力F/N
斜面长s/m
机械效率
1
较缓
10
0.2
5.5
1
36.4%
2
较陡
10
0.4
7.0
1
57.1%
3
最陡
10
0.6
8.5
1