中考冲刺：力学实验（基础）知识讲解

这是一份中考冲刺：力学实验（基础）知识讲解，共8页。教案主要包含了中考展望，方法点拨，典型例题，思路点拨，总结升华，答案与解析等内容，欢迎下载使用。
【中考展望】
实验题是最能体现物理学科的学习能力的一种题型，它不仅能反映学生学习过程中的观察能力、动手动脑能力，而且还能反映学生对学习物理概念和物理规律的理解情况，重要的是它能再现学生的情感、态度、价值观。实验题的形式是多种多样的，它可以用选择题、填空题、问答题、作图题、计算题等不同方式展示，所以各种题型的解题思路、解题方法、以及解题步骤，都适用于对实验题的正确解答。
1、测量型实验主要考查学生对实验器材的正确操作，是考查其他实验的基础。熟悉各种仪器及仪表的操作规则是解决这类测量型实验的基础。
2、实验考查中对实验中用到的科学研究方法和实验现象的分析及实验操作顺序的考查是当前中考考点之一。要快速准确地解决这类问题，必须明确各实验中常用的研究方法和各实验操作顺序，当然，要在平时真正做过实验，而不是背实验，才能把这类习题回答好。
3、熟练地操作书本上的每一个演示实验是实验复习中的重点，只有这样方能真正提高动手能力。
4、近几年各地的中考试卷中出现了一些“探索性”“设计性”实验，这类实验不仅能充分反映教师在平时物理教学中对物理实验的重视程度，而且也能培养和提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。随着素质教育的逐步深入，这种题型仍是今后中考的热点。在扎实的基础上设计出合理的方法是解决此类问题的关键，平时要多加练习。
【方法点拨】
实验题解答过程中需要注意的问题
1、实验原理定方向
正确解答物理实验题必须坚持以实验原理为依据的操作过程，实验原理是整个实验的指导方向，而对实验原理的理解必须做到：
（1）要结合课本中学过的物理知识加深理解实验原理；
（2）要从实验原理中理解实验成立的条件；
（3）弄清一个实验原理可以做不同的类似实验；
（4）理解原理设计替代性实验。
2、实验步骤要有科学性
实验步骤是否合理、完善直接影响着物理实验的质量，因此在实验操作过程中弄懂，理解和熟悉实验步骤对做好实验题是非常重要的：
（1）保证实验步骤的完整性和合理性。
（2）保证实验步骤的必要性。
3、间接测量物理量的等值性
这种方法常用于实验中无法直接测量的物理量的取值问题，就是对于一个实验中不能直接测量的物理量可以通过这个物理量对周围的影响或与别的物理量之间存在的某种关系确定这个物理量的大小，然后用相应的公式计算出待测物理量的值。
4、实验的设计性
这种方法是灵活应用物理知识、理论联系实际、根据具体情况设计出简单、合理、便于操作的实验过程，然后应用物理公式和测量的物理量表示出待测物理量的表达式。
5、实验的开放性
这种方法是多向思维、全面考虑、注重知识的横向联系。把各种可能的方法都考虑到。能够考查学生对所学知识灵活掌握和灵活应用的能力。
【典型例题】
类型一、质量密度
1、小强同学用托盘天平测量一块橡皮的质量，调节天平平衡时，将游码调到0刻度后，发现指针停在分度盘的右侧，如图甲所示，要使天平平衡，应使右端的平衡螺母向左 移动，天平平衡后，在左盘放橡皮，右盘添加砝码，向右移动游码后，指针停在分度盘中央，所加砝码数值和游码的位置如图所示，则橡皮的质量是 g，如果调节天平平衡时，忘记将游码调到0刻度，则他测量的橡皮质量比真实值 。

【思路点拨】（1）调节天平时，指针指向分度盘的哪一侧，说明哪一侧的质量偏大，应将平衡螺母向相反的方向移；
（2）读取天平数值时，要先将砝码的质量相加，再加上游码的示数；
（3）在调节横梁平衡时，忘记将游码拨到左端的零刻度线处，就相当于在左盘中已经早加上了一个小物体，故测量值偏大。
【答案】左；33.2；大
【解析】（1）指针偏右，说明右侧质量偏大，因此要将平衡螺母向左移动；
（2）图中标尺的分度值为0.2g，游码的示数为3.2g，故物体的质量为20g+10g+3.2g=33.2g；
（3）如果在调节横梁平衡时，游码忘记移到标尺左端的“0”刻度线上，相当于零刻度改变了位置，零刻度右移到一定值，用它测量时，测量值比真实值大。
【总结升华】用天平测量物质质量，要严格遵守天平的使用规则：水平放稳，游码归零，左偏右调，右偏左调，左右一样，天平平衡。天平的调节和读数是我们应该掌握的最基本的操作。
举一反三：
【变式】用托盘天平测物体质量前，调节横梁平衡时，发现指针在分度盘中线的左侧，这时应该（ ）
A．将游码向左移动
B．将右端平衡螺母向左旋进一些
C．将游码向右移动
D．将右端平衡螺母向右旋出一些
【答案】D
2、小明的邻居阿姨是经销调味品的。一天，阿姨拿着几瓶新进的酱油让小明帮忙检测一下密度，以确定酱油的优劣。
（1）小明决定用物理课上学到的“天平、量筒测密度”的方法测酱油的密度。小明的实验有如下步骤：
A．用天平称出盛有酱油的烧杯的总质量m1；
B．将天平放在水平桌面上，调节横梁平衡；
C．把酱油倒入量筒中一部分，记下量筒中酱油的体积V；
D．用天平称出剩余酱油和烧杯的总质量m2；
E．算出酱油的密度。
小明的测量步骤已被打乱，正确的测量步骤顺序应该是 。
（2）如图是小明画出的三种酱油的密度图象，其中密度最大的是 。
【思路点拨】（1）先测烧杯与酱油总质量，向量筒中倒入适量酱油后，再测剩余酱油与烧杯的质量，这样量筒中酱油的体积和它的质量就比较准确，然后利用密度公式算出酱油的密度。
（2）图象所示的是三种酱的质量m与体积V的关系，当体积相同时，根据三种酱油的质量关系。可以得到三种酱油的密度大小关系。
【答案】（1）B、A、C、D、E （2）a
【解析】（1）正确的测量步骤顺序：
①（B）小明首先将天平放在水平桌面上，调节横梁平衡；
②（A）用天平称出盛有酱油的烧杯的总质量m1，天平右盘中砝码的质量加上游码所对的质量为物体质量。
③（C）把酱油倒入量筒中一部分，记下量筒中酱油的体积V
④（D）用天平称出剩余酱油和烧杯的总质量m2；则量筒内酱油的质量m=m1-m2
⑤（E）然后利用密度公式算出酱油的密度
（2）由图象知，在三种酱油体积相同时，a的质量较大，由公式可以得到：a酱油的密度较大。
【总结升华】（1）由天平和量筒测量液体的密度是最基本的测量，是初中的重点内容，并且在试题中经常出现，一定要理解记忆。
（2）本题还考查了应用数学函数图象来分析解决物理问题的能力，在具体做题的过程中应注意区分图象的纵坐标是V还是m
举一反三：
【变式】（•郎溪县模拟）小亮想测出小木块的密度（其密度比水小，表面经处理后不吸水），老师给他提供了如下器材：小木块、细铁丝、足够大的量筒和足量的水（已知水的密度为ρ水），他设计了如下的实验步骤：
①向量筒内加入适量的水，记下量筒内水的体积为V0；
②将木块轻轻放入量筒的水中，带木块静止时处于 状态，记下水面对应的刻度值为V1；
③用细铁丝将木块按入水中浸没，记下水面对应的刻度值为V2；
由此可得：木块质量的表达式 ，木块体积的表达式 ，木块密度的表达式 。（要求：上述表达式用已知量和所测量表示）
【答案】（1）漂浮；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）将木块轻轻放入量筒中，静止时木块处于漂浮状态；（2）当木块漂浮时，水面对应的刻度V1，则木块排开水的体积V排=V1-V0，则木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水g（V1-V0）；因为木块漂浮，所以木块重力G木=F浮=ρ水g（V1-V0）；木块的质量：m木=G木/g=ρ水g（V1-V0）/g=ρ水（V1-V0）；用细铁丝将木块浸没于水中，量筒的示数V2，则小木块的体积V木=V2-V0，木块的密度：。
类型二、运动和力
3、在“探究运动和力的关系”实验中，让小车每次从斜面顶端处由静止滑下，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离。结果记录在下表中。
（1）第三次实验中，小车在水平木板上滑行时的停止位置如图所示，读出小车在木板上滑行的距离并填在表中相应空格处。
（2）分析表中内容可知：平面越光滑，小车受到的摩擦力就越 ，小车前进的距离就越 。
（3）根据实验结果推理可得：若接触面完全光滑，即水平方向不受外力作用，轨道足够长，小车将 。
（4）三次试验中，都让小车从同一高度滑下是为了 。
【思路点拨】（1）首先读出小车的起始位置，后读出小车的终止位置，两位置之间的距离是小车移动的距离。
（2）掌握摩擦力与接触面粗糙程度之间的关系，接触面越粗糙，摩擦力越大．摩擦力越小，小车前进的距离越大。
（3）若物体不受力的作用，则将做匀速直线运动。
（4）注意控制变量法在此实验中的应用，为判断摩擦力对物体运动的影响，首先使小车具有相同的初速度，而小车要从同一高度滑下。
【答案】（1）63.20
（2）小；远
（3）做匀速直线运动
（4）使小车到达斜面底端的初速度相等
【解析】（1）小车原来在0cm处，停止时在63.20cm处，所以小车运动的距离为s=63.20cm-0cm=63.20cm。
（2）运动平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，则小车运动的距离就越远。
（3）若接触面完全光滑，则小车在水平方向不受摩擦力，小车将做匀速直线运动。
（4）要比较小车运动的距离，则需使小车具有相同的初速度，所以应使小车从同一高度滑下。
【总结升华】牛顿第一定律用科学的语言准确的总结出了力与运动的具体关系，揭示了物体不受力或受平衡力时应保持静止状态或匀速直线运动状态；力是改变物体运动状态的原因；物体都具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质-惯性。此题考查了控制变量法的应用，同时考查了接触面对摩擦力的影响及力与运动的关系。
类型三、压强浮力
4、小明同学利用洗手间的肥皂及海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”，实验探究过程如图所示。
（1）分析比较甲、乙两图中的实验现象，得到的结论是什么？
（2）图乙和图丙探究的问题是什么？
（3）小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示，由实验现象，他经过分析、论证得到的结论是：压力的作用效果与受力面积无关。分析评估他的实验结论。

【思路点拨】（1）压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关。探究压力作用效果跟受力面积大小关系时，控制压力大小不变，改变受力面积大小，分析压力作用效果跟受力面积的关系；探究压力作用效果跟压力大小关系，控制受力面积大小不变，改变压力大小，分析压力作用效果跟压力大小的关系。
（2）当压力大小和受力面积大小同时改变时，不能探究压力作用效果和压力大小、受力面积大小的关系。
【答案与解析】（1）压力的作用效果与受力面积有关，压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显；
（2）受力面积一定时，压力的作用效果与压力的关系；
（3）小明得出的结论是错误的；小明同时改变了受力面积和压力的大小，没有控制压力大小不变，不能探究压力作用效果跟受力面积的关系。
【总结升华】掌握压力作用效果的影响因素，利用控制变量法，探究压力作用效果跟各因素之间的关系。
举一反三：
【变式】（•亭湖区二模）为了探究压强的大小与哪些因素有关，谢军同学提出两个猜想：猜想一：压强的大小与受力面积的大小有关；猜想二：压强的大小与压力的大小有关。他通过思考设计这样的实验：用两食指先后用不同的力两次同时压铅笔两端，挤压时保持静止，如图所示。他这样的操作（ ）
A．只能验证猜想一
B．只能验证猜想二
C．既能验证猜想一，也能验证猜想二
D．既不能验证猜想一，也不能验证猜想二
【答案】B
5、在探究“浮力的大小等于什么”的实验中，有如图所示的四个步骤，正确的操作顺序应是（ ）
A．①②③④ B．①④③② C．④③②① D．②①④③
【思路点拨】利用弹簧测力计可以得到固体在水中受到的浮力；利用溢水杯、小桶和弹簧测力计可以得到固体排开的水重。两者比较，可以得到浮力等于什么。
【答案】D
【解析】验证阿基米德原理的实验过程是：
A 用弹簧测力计测出小桶的重1N；
B 用弹簧测力计测出固体的重4N；
C 在溢水杯中盛满水，将固体慢慢浸入水中，记下拉力，固体受到的浮力为4N-3N=1N；同时使溢出的水流入小桶；
D 用弹簧测力计测出小桶和溢出的水的总重2N，所以排出的水重为2N-1N=1N．
所以固体受到的浮力等于排开的水受到的重力。
【总结升华】此题是验证阿基米德原理的实验，难度适中，只要读懂示意图就能解决。
举一反三：
【变式】某同学在实验室里探究“影响浮力大小的因素”的实验，如图是其中的一次实验情景。根据图示可以知道，该同学这次操作的目的是（ ）
A．探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系
B．说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积大小有关
C．探究物体所受浮力大小与液体密度的关系
D．验证阿基米德原理F浮=G排
【答案】C
类型四、简单机械
6、物理实验小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。
（1）如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）移动，将杠杆调在水平位置的目的是为了方便测量 。
（2）实验中测得的数据如表所示，表格中漏填的数据为 N。
（3）有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中 （填字母）
A．没有改变力的大小 B．没有改变力的方向
C．没有改变力的作用点 D．实验次数较少，结论具有偶然性
【思路点拨】（1）由图知，杠杆左端下倾，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了直接从杠杆上读出力臂；
（2）由前两组可以得到杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂．第三组已知动力和动力臂、阻力臂，所以可以得到阻力；
（3）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂。
【答案】（1）右 力臂 （2）1 （3）B
【解析】（1）杠杆重心左移应将平衡螺母向右调节，直至重心移到支点处；由于力臂是支点到力的作用线的垂直距离，调节杠杆在水平位置平衡时，可以方便的读出力臂；
（2）第三组的阻力为；
（3）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向．故选项A、C、D错误，选项B正确
【总结升华】探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来。
举一反三：
【变式】（高清课堂《中考冲刺—力学实验题》例4）小鹏利用滑轮组及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系：F= 。
【答案】F=0.4G+0.1N
类型五、功和能
7、学习了功的知识后，章莹和爱萍同学就“人们为什么要使用简单机械”进行了讨论、她们想：使用机械有时可以省力，有时能够省距离，那么使用机械可不可以省功呢？带着这个问题，她们去问老师，老师却给她们提供了一根细线、一段绳子及动滑轮、铁块、铁架台各一只，要她们自己去验证。以下是她们的探究过程，请帮助她们完成下面的填空。
（1）老师少给了她们一样必要的器材，这件器材是 。
（2）她们用细线系住铁块，并用向老师要来的器材测出铁块的 。
（3）用手直接将铁块竖直向上匀速提升20cm，求出这次对铁块所做的功是W1。
（4）再利用动滑轮将这个铁块也竖直向上匀速提升20cm，测出这时绳子自由端的拉力是1.5N，那么这次拉力所做的功W2= 。
（5）经过比较，她们发现W2＞W1，请你和她们一起分析造成W2＞W1的一种可能的原因是 。
（6）她们将所得到结论告诉老师向老师求证，老师告诉她们，只要方法正确，无论用哪种机械进行实验，都有这样的规律：把同一物体匀速提升相同高度的条件下，使用机械时做的功大于直接用手对物体做的功、即“使用任何机械都 省功”（填“能”或“不能”）。
【思路点拨】功等于力与物体在力的方向上移动的距离，所以求功一定用到测力的工具；而且若用动滑轮提升重物进行实验，必须测出物体的重力和自由端的拉力；计算的一个功W1为物体重力G乘以物体升高的高度h，另一个功W2为绳子自由端的拉力F乘以自由端移动的距离s；因为有摩擦、滑轮重等原因，W2的数值一般大于W1的数值。
【答案】弹簧测力计 重力 0.6 必须克服动滑轮重及摩擦力做一些额外功 不能
【解析】（1）在探究使用机械可不可以省功问题时，若用动滑轮提升重物进行实验，必须用弹簧测力计测出物体的重力和自由端的拉力；
（2）需要测出铁块的重力；
（4）绳子自由端移动的距离为s=20cm×2=40cm=0.4m，拉力做的功W2=Fs=1.5N×0.4m=0.6J；
（5）用动滑轮提升铁块时，动滑轮也跟着铁块升高，所以要克服动滑轮重力做功，而且还要克服摩擦力做额外功，所以一定有W2＞W1；
（6）把同一物体匀速提升相同高度的条件下，使用机械时做的功大于直接用手对物体做的功，所以使用任何机械都不能省功。
【总结升华】使用任何机械都不省功是指使用任何机械时对机械所做的功W2不会少于机械对物体所做的功w1，若忽略机械自重和摩擦，则有W2=W1，否则W2一定大于W1。
举一反三：
【变式】（高清课堂《中考冲刺—力学实验题》例3）如图所示，是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验：

甲 乙 丙
（1）用质量不同的A、B两个小球（mA>mB）碰撞静止在同一水平面上的纸盒。实验中控制小球的高度相同，是为了控制两球到达底端时__________相同；实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的_____ 的大小。
（2）将（甲）与（乙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的_______有关。将（甲）与（丙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的_______有关。
（3）本次实验采用物理最常用的一种实验方法是 。
【答案】（1）速度；动能 （2）速度；质量 （3）控制变量法
接触面
小车受到的摩擦力的大小
小车运动的距离s（单位：cm）
毛巾
大
18.30
棉布
较大
26.83
木板
小
测量序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
①
1
20
2
10
②
2
15
1.5
20
③
3
5
1
15
G/N
2
3
4
5
6
7
8
F/N
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
2.9
3.3