备战2023年物理新中考二轮复习热点透析疑难点拨04 力学实验探究

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疑难点拨04 力学实验探究
一、 考向分析
力学探究类实验较多，常考的如：重力与质量的关系；影响滑动摩擦力大小的因素；二力平衡的条件；阻力与运动的关系（牛顿第一定律）；影响压力作用效果的因素；液体压强的特点；影响浮力大小的因素；浮力与物体排开液体的重力大小的关系；杠杆平衡原理；影响滑轮组机械效率高低的因素；影响动能大小的因素等。其中高频考点主要集中在影响滑动摩擦力大小的因素、杠杆平衡原理这两个实验。
二、 考点详解
一、运动和力
1.牛顿第一定律与惯性
牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
惯性：物体具有保持原来运动状态不变的性质。
2.二力平衡及条件
二力平衡：如果一个物体在两个力的作用下能保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡。
二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体上、在同一条直线上。
3.二力平衡的应用
判断标准：物体处于静止或匀速直线运动状态。
结论：物体一定受到平衡力。
4.平衡力和相互作用力的异同点
平衡力和相互作用力的对比
相同点：两个力等大、反向、共线。
不同点：平衡力作用在同一物体上；相互作用力作用在两个物体上。
二、压强和浮力
1.增大或减小压强的方法
压强等于单位面积上所受到的压力，压强的大小与压力和受力面积的大小有关。
增大压强：增大压力或减小受力面积。
减小压强：减小压力或增大受力面积。
2.液体和气体压强的规律
液体压强的规律：
液体内部向各个方向都有压强；同一深度处向各个方向的压强都相等；液体的压强与液体的密度有关。
大气压强的规律：
随着高度的增加压强越来越小；液体的沸点随压强的增大而升高。
3.阿基米德原理
浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力；这一原理对于气体同样适用。
4.物体的浮沉
物体的浮沉取决于重力与浮力的大小关系，重力大于浮力，将下沉；重力等于浮力，漂浮或悬浮；重力小于浮力，将上浮，上浮的最终结果是漂浮。
三、功和功率、简单机械、机械效率
1.做功的两个必要因素
2.功、功率的概念及有关计算
3.有用功、总功、机械效率
4.探究影响动能大小的因素
5.杠杆
（1）支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂是杠杆的五要素。
（2）支点：杠杆绕着转动的点。
（3）力臂：指从支点到力的作用线的距离。（过支点向力的作用线画垂线就是力臂，垂足要落在力的作用线上）
杠杆的分类：
省力杠杆：动力臂大于阻力臂 动力小于阻力 省力、费距离
费力杠杆：动力臂小于阻力臂 动力大于阻力 费力、省距离
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂 动力等于阻力 不省力、不费力
6.探究：杠杆的平衡条件
（1）杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动。
（2）杠杆平衡条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂或F1L1=F2L2。
7.滑轮、其他简单机械
轮轴：实质上是一个变形的杠杆，大小轮的半径就是两个力臂。作用在大轮上的力小但费距离。
应用：螺丝刀、钥匙、扳手、方向盘、车把、水龙头开关等。
斜面特点：省力、费距离。斜面越平缓，越省力。
8.机械效率：。

三、真题再现
1．（2021·广东东莞·八年级期末）小刚发现汽车在柏油马路上容易停下来，而在冰雪路面上不容易停下来。
（1）由此小刚猜想：滑动摩擦力的大小可能与______有关。于是小刚利用长木板、毛巾、装有沙子的纸盒A、长方体物块B，以及弹簧测力计做了如图（1）所示的实验；


（2）实验时用弹簧测力计水平拉动木块，使其做______运动，根据______的知识，得出滑动摩擦力与拉力大小相等；
（3）小刚通过比较______两图的弹簧测力计示数，可以验证他的猜想；
（4）小刚还发现，汽车速度越快，越不容易停下来。他想探究“滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系”。由此，他改进探究实验的装置，如图（2）A所示，电动传送带做匀速运动，当木块相对地面静止时，弹簧测力计的示数如题图（2）B所示；（忽略滑轮的摩擦）


①木块相对地面静止时，木块受到的摩擦力大小为______N；
②小刚改变传送带速度，根据实验数据绘制的速度与时间（v-t）和拉力与时间（F-t）的关系图像，如图（2）图C、D所示，分析图像可知，滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小______（选填“有关“或“无关”），理由是：______。
【答案】    接触面的粗糙程度     匀速直线     二力平衡     甲、乙     4     无关     摩擦力的大小与速度无关，滑动摩擦力的大小不变
【详解】（1）[1]由题中情境可知，柏油马路与冰雪路面的粗糙程度不同，故可猜想到摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。
（2）[2][3]摩擦力和弹簧测力计的拉力是相当于水平方向上方向相反的一对力，若物体做匀速直线运动，此时摩擦力和弹簧测力计的拉力就是水平方向的一对平衡力，读出弹簧测力计的示数，就等于摩擦力。
（3）[4]要探究滑动摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系，需要控制压力的大小不变，改变接触面的粗糙程度，由三幅图中可知甲乙符合要求。
（4）①[5]木块相对地面静止时，木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力、水平向左的摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为4.0N，所以此时木块受到的摩擦力大小为4.0N。
②[6][7]根据图像可知，在速度不同时，摩擦力的大小是相同的，即滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关，当速度发生变化时，滑动摩擦力的大小不变。
2．（2022·山东·鲁村中学八年级阶段练习）如图，将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银，用手指将管口堵住，倒插在水银槽中。放开手指，管内水银面下降到一定高度就不再下降，这时管内外水银面高度差约750mm。

（1）实验中玻璃管内水银面的上方是真空，管外水银面的上方是空气，因此，是______支持这段水银柱不会落下，大气压的数值就等于水银柱所产生的压强，通过计算可知当地的大气压为______；（ρ水银=13.6×103 kg/m3）
（2）实验中选用水银而不是水来做实验，这是利用水银的______较大的特性；在实验过程中，若像图丁中一样将玻璃管倾斜，水银柱的竖直高度将______；
（3）如果将此装置拿到高山上，观察到的现象是水银柱的竖直高度将______。
【答案】    大气压     9.996×104     密度     不变     变小
【详解】（1）[1]实验开始要在水银管内灌满水银，这样可以将管内空气全部排出，保证管内水银上方为真空，因此，是大气压支持这段水银柱不会落下。
[2]大气压的数值等于水银柱所产生的压强，通过计算可知当地的大气压为
p=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×750×10-3m=9.996×104Pa
（2）[3]根据p=ρgh知，在大气压不变时，液体的密度越大，液体的高度就越小，所以实验操作越方便，所以做托里拆利实验时应选用密度大的水银，这是利用水银的密度较大的特性。
[4]若像图丁中一样将玻璃管倾斜，因大气压不变，根据p=ρgh知，水银柱的竖直高度h将不变。
[5]大气压随高度的增加而减小，将此装置拿到高山上，因大气压强变小，故大气压支持的水银柱的高度变小，即观察到的现象是水银柱的竖直高度将变小。
3．（2022·山东·鲁村中学八年级阶段练习）在探究“影响液体内部压强大小因素”的实验中。

（1）使用压强计前用手轻轻按压几下橡皮膜，发现U形管中的液体能灵活升降，则说明装置______（选填“漏气”或“不漏气”）。若在使用压强计前发现U形管内水面有高度差，应通过方法______进行调节；
A．从U形管内倒出适量的水
B．拆除软管重新安装
C．向U形管内加入适量的水
（2）图甲、乙两容器中装的液体均为水，根据甲乙两图探究可得出的结论是：______；
（3）实验时使用的U形压强计______（选填“是”或“不是”）连通器；
（4）如图乙所示，若U形管左右两侧水面的高度差为h，外界气压为ρ0，水的密度用ρ水表示，则橡皮管内气体的压强为______（用所给字母表示）；
（5）将压强计做了如图丙所示的改进，当两金属盒在空气中时，U形管两边液面相平；现把两金属盒分别放在密度为ρ1、ρ2的A、B两种液体中，则由图可知ρ1______ρ2 （选填“>”、“