初中物理运动和力实验题

物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略。物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关，小明有如下猜想：
猜想一：物体下落的快慢与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的快慢与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的快慢与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几同学用三个0.5kg的金属球做了一系列的实验，实验数据记录如下表：

实验序号	材料	下落高度（m）	下落时间（s）
1	铁球	20	1.96
2	铁球	30	2.47
3	铅球	20	1.96

（1）为验证猜想一，应比较实验序号              ，结论是：                                     。
（2）比较实验序号1、2，得出的结论是：                                  。
（3）请你帮助小明验证猜想三：除需要0.5kg的铁球A、1kg的铁球B和皮尺，还需要的器材是：                               。
（4）某同学在研究时，她让两片完全相同的纸（一张平展，另一张对折）同时从三楼由静止开始下落，她发现两片纸           填“同时”或“不同时”）着地，此下落过程中两片纸            （填“是”或“不是”）自由落体运动，因为                                               。

【改编】探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图所示．

（1）探究“阻力对物体运动的影响”用到            和         （填物理方法）。
（2）实验时，每次必须使小车从斜面的同一高度滑下，这样做                     ；
（3）下表是一组同学记录的实验数据，分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越    ，小车前进的距离就越      

（4）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   ．（图中的黑点表示小丽同学）

学习了同一直线的二力的合成知识后，小林想如果作用在物体上的二力不在同一直线上，而是互成一定的夹角，那么合力F的大小与两个分力F₁、F₂的大小，是否还有F等于F₁＋F₂的关系呢？于是他应用教材中学过的方法，对此进行了探究.
（1）如左图所示，橡皮筋原长为AB，通过两个弹簧测力计对橡皮筋施加互成一定夹角的两个力F₁和F₂，使橡皮筋伸长到C，记录此时F₁、F₂的大小。撤去力F₁和F₂后，用一个弹簧测力计对橡皮筋施加一个力F的作用，为了使这个力F的作用效果与那两个力F₁、F₂的作用效果         ，应使橡皮筋                 ，记录此时F的大小.

（2）先后两次改变F₁和F₂的夹角，重复步骤（1），得到三次实验数据如下表所示：

物理量 实验序号	F1/N	F2/N	F1和F2的夹角	合力F/N
1	4	5	θ1	8.7
2	4	5	θ2	8.3
3	4	5	θ3	7.8
备注：θ1<θ2<θ3

分析实验数据可知，当两个力不在一条直线上时，其合力大小F       F₁—F₂，且在F₁、F₂大小不变的情况下，合力F的大小随着F₁与F₂夹角的增大而     .

牛顿曾说过，如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。这体现了牛顿谦逊的品质。但前任的研究确实对牛顿产生了启迪，其中的一位巨人就是伽利略，他400多年前的研究思想一致闪耀着理性的光辉。

伽利略之前观测到，钟摆来回摆动的高度是相同的，如图甲。因此他设想了这样一个实验：在左边一个固定的斜坡上滚下一个球，球又滚上右边不同坡度的斜坡，如果球没有受到摩擦的作用，他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样，好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考，伽利略推断，如果右边的斜坡变成平坦，球将会一直匀速滚动下去，如图乙。

（1）像科学家那样“进一步思考”：图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置，他认为当斜坡倾角变小时，　　。于是他大胆推测：当斜坡变成平坦时，球的速度不再变小，球将做匀速滚动。

（2）伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态。“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来，球的这种属性称为　　。

（3）我们学习了“能量”的知识后知道，事实球“记住”的是能量。因为有摩擦的存在，球将不会到达起始高度，因此过程中球的机械能减少，但减少的机械能转化为　　能，而能的总量保持不变。

探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置如图所示．

（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                     ；
（2）下表是一组同学记录的实验数据，分析表中内容可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越    ，小车前进的距离就越      

（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   ．（图中的黑点表示小丽同学）

在探究气泡运动规律的实验中，小林学习小组 在长约1米的细玻璃管内注入水，管内留有长约0.8厘米的气泡，他们用橡皮塞塞住管口后，用胶带将玻璃管固定在中间有数字的木制米尺上。在探究过程中，他们观察到如下现象：

（1）玻璃管竖直放置时气泡几乎不动，请你提出一种使气泡动起来的方法          。
（2）在气泡上升的过程中，他们的视线随气泡一起移动，则通过气泡观察到米尺上面的数字与原来相比           （选填“变大”、“不变”、“变小”）。
（3）实验时，要等气泡运动一段路程后才开始计时，这是因为                     。
（4）为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要测量气泡运动的路程和时间，为便于测量，应使气泡在管内运动得较_______（选填“快”或“慢”）。
（5）实验记录的数据如下表，小气泡所做的是                      （匀速/变速）直线运动，判断的理由是                               ，气泡在前30cm运动的速度是     m/s.

路程S/cm	0	10	20	30	40	50	60
时间t/s	0	2	4	6	8	10	12

 

在“测平均速度”的实验中，小浩提出了“小球在斜面上滚动所经历的时间与哪些因素有关”的问题．为此他选择了质量大小不同但光洁程度相同的4个玻璃小球，先后让这4个小球由静止开始，从同一斜面的同一高度滚下．实验测得4个小球在斜面上滚动所经历的时间如下表所示：

（1）小浩设计这个实验的目的是为了探究       对小球在斜面上滚动时间的影响．
（2）通过对上述实验数据的分析，能得到的结论是                                  。
（3）你猜想小球在斜面上滚动所经历的时间可能与           等因素有关。

在课外实践活动中，小明探究纸锥竖直下落的运动情况．
（1）为了测定纸锥下落的快慢，小明用频闪相机拍下某一纸锥下落过程的照片，如图甲所示．再用刻度尺测量照片上AC之间的距离是  _ cm．由照片可知，纸锥下落到B位置时受到的空气阻力  __ （选填“大于”、“小于”或“等于”）纸锥下落到C位置时受到的空气阻力．已知照相机每隔0.2s曝光一次，照片的缩放比例为1:30，则纸锥经过B位置时的实际速度为  __ m/s．

（2）实验中，小明还发现不同纸锥由静止释放下落相同高度所经历的时间不同．通过观察分析，他猜想这可能与纸锥的锥角、锥边的长度、纸锥的质量以及纸面粗糙程度有关．于是他利用同一规格的纸张按相同的方法制作纸锥：先裁剪出一个圆，再剪下一个缺口，最后用胶水将缺口两边粘合住，制作了a、b、c三个不同的纸锥，如图乙所示．其中锥边r₁>r₂=r₃，锥角α₁=α₂>α₃．

①为了研究纸锥从同一高度由静止释放下落到地面的时间与纸锥锥边长度的关系，小明应选择纸锥  （选填“a”、“b”、“c”）来进行对比实验．
②在研究纸锥下落的时间与纸锥锥角的关系时，小明将a、c两个纸锥分别从同一高度由静止释放下落到地面，用秒表分别测出两纸锥下落的时间，再进行比较总结，得出结论．请你评估小明的实验方案并在现有器材的基础上提出相应的改进方法．评估意见：    ．改进方法：        ．

在探究“力与物体运动的关系”的实验中，小明提出了“运动物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗？”的间题。如图所示，他让一小球自斜面顶端同一高度从静止开始滑下，并逐渐减小水平木板表面的粗糙程度，然后测量小球的运动距离。

(1)实验时小球每次都自斜面顶端一同高度从静止开始下滑，是为了让小球在水平木板表面开始运动的_____相同。
(2)由图示可知，小球在很光滑的木板上前进的距离最_________，这说明平面越光滑，小球受到的阻力越________。
(3)根据这个实验推理：假如平面足够光滑（即小车不受任何阻力作用），那么小车将一直保持_________

（1）理想实验是物理发展过程中的一种重要的研究方法，伽利略曾设想了一个理想实验，如图所示（图中两个斜面底部均用一小段光滑圆弧连接），下列是该实验中的一些事实和推论

A、如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
B、减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然能达到原来的高度
C、继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动
D、两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
在上诉A、B、C、D四个步骤中，属于可靠性事实的有_________，属于理想化推论的有_______________；
②、上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列是___________________；
③、该理想实验__________（填“是”或“否”）直接证明了牛顿第一定律。
（2）小明在学完浮力知识后，用如下器材做了验证“阿基米德原理”的实验

①、仔细观察上述步骤的示意图，期中会影响实验结果的是甲乙丙丁戊中的____________；
②、这次实验操作的正确顺序是 _________________；
③、“甲丙丁戊”四个示意图中的弹簧测力计示数分别为、、、，如果关系式______________成立，则可得出阿基米德原理，还能测出铁块的密度=__________________（已知、、、和）。
（3）某同学做“测量小灯泡电功率”的实验，小灯泡有“2.5V”字样，测量电路图如图：

电路图中E表和F表分别为__________（填A或B）
AV和A，     BA和V
正确接入电表后，实验中滑动变阻器滑片移到某个位置是，电压表示数如图所示，其电压为______V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________（填a或b）段滑动，表中为该同学的实验记录分析表

老师认为该同学的数据处理过程有误，你认为正确的测量结果为=___________W。

某校"制作浮力秤"项目研究小组，制成如图所示浮力秤。使用过程中，发现称量范围较小，有待提升改造。

【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时 $F_{浮}=G_{物}$ 的原理工作的；浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。

【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系？

【方案设计】

器材：悬挂式电子秤、金属块 $(4.0N)$ 、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。

步骤：①将金属块挂在电子秤下，读取电子秤示数并记录；

②将金属块浸没在盛水的烧杯中，读取电子秤示数并记录，然后取出金属块擦干；

③按照步骤②的操作，换用不同密度的溶液，多次重复实验。

【数据处理】

实验编号	1	2	3	4	5	6	7
液体密度     ${\rho }_{液}\left(g/c{m}^3\right)$	$-$	0.8	1.0	1.2	1.4	1.9	2.0
电子秤示数     $F_{拉}\left(N\right)$	4.0	3.6	3.5	3.4	3.3	2.6	3.0
浮力大小     $F_{浮}\left(N\right)$	$-$	0.4	0.5	$x$	0.7	1.4	1.0

【交流分析】

（1）表格中 $x$ 的数据是 　　；

（2）实验过程中，除步骤①外，其余每一次测量，金属块都需要浸没，其目的是 　　；

（3）小组同学对实验数据进行了分析讨论，认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 　　。

【得出结论】 $\dots \dots$

【知识应用】（4）根据以上探究，写出一种增大浮力秤称量范围的方法 　　。

小明看到滑雪运动员从越陡的坡滑下时，越快滑到底端。对此他猜想：“物体离地高度一定时，斜面坡度越大，物体从静止开始滑到底端的平均速度也越大”。请你设计实验验证其猜想。

（1）实验所需的公式：　　。

（2）实验器材：除了如图所示的器材，你还需要的测量工具有　　。

（3）实验步骤（可用画图或文字表述）　　。

（一）小刚在探究“力与物体运动的关系”的实验中，提出了“运动物体如果不受外力的作用，会一直运动下去吗？”的问题。如图所示，他让一小球从斜面顶端同一高度从静止开始滑下，并逐渐减小水平木板表面的粗糙程度，然后测量小球的运动距离。

（1）实验时小球每次都从斜面顶端同一高度从静止开始下滑，是为了让小球在水平木板表面开始运动的__________相同。
（2）由图可知，小球在很光滑的木板上前进的距离最大，这说明平面越光滑，小球受到的阻力越________。
（3）根据这个实验推理：假如平面足够光滑（即小车不受任何阻力作用），那么小车将一直保持________________。
（二）小刚同学为了参加体育考试，想测试一下他穿橡胶底和牛筋底的运动鞋时哪个鞋底表面更粗糙。
（1）如图甲所示，他首先用弹簧测力计水平拉动橡胶底运动鞋在水平桌面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为__________N。
（2）小刚发现牛筋底的运动鞋较轻些，于是便向鞋中添加了适量的砝码，目的是_______________________。
（3）在拉动过程中小刚发现，匀速直线拉动鞋实际很难控制，于是他将鞋放在水平放置的木板上，将弹簧测力计固定，改为拉动木板，如图乙所示，当他水平向左拉动木板时，鞋所受到的摩擦力的方向为______________(选填“水平向左”或“水平向右”)。

（4）小刚比较出了哪双鞋摩擦力更大后，他用一拉力传感器（能感应力大小的装置）水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0～t_l时间内木块静止；从t₁时刻开始，木块发生运动，木块运动后改变拉力：t₁～t₂时间内木块作变速直线运动（速度大小在变）；木块在t₂时刻后处于匀速直线运动状态。对数据处理后，得到如图乙所示拉力随时间变化图像，则当用F=6.3N的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为_______N；当用F=6.8N的水平拉力拉木块时，木块所受摩擦力大小为_________N。

（1）如图甲所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿着水平的长木板做匀速直线运动，木块在水平木板上受到的滑动摩擦力的大小等于　      　，要研究滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系，一定要保持接触面的粗糙程度相同，改变木块对长木板的压力，这种研究问题的思维方法运用在许多物理实验中，请列举一例：　                　．
（2）如图乙所示，在“探究光折射时的特点”的实验中，两组同学根据实验现象作出了光路图．对比光路图可以发现，当光以相同的入射角斜射入　       　（选填“相同的”或“不同的”）介质中时，折射角不同，折射角的大小可能与什么因素有关？你的猜想是：　                　．

从高空下落的小球，速度越来越大，所受空气阻力也会随速度的增大而增大，某一小球下落一段距离后的运动情况如下频闪摄影照片所示，通常把这一过程中的速度称为收尾速度。

(1)从图中可以看出该小球收尾时做       运动，简要说明理由：                     。
(2)小球是先加速,后匀速.下表为某次研究的实验数据。

小球编号	1	2	3	4
小球质量(×10^-2kg)	2	5	45	40
小球半径(×10^-3m)	0.5	0.5	1.5	2
小球的收尾速度m/s	16	40	40	20

 
由表格中的数据，空气阻力大小与小球的半径和小球的收尾速度有关。
根据表格中的数据，编号为2、3的小球在达到收尾速度时所受的空气阻力之比        ．
（3）分析编号为1、2的小球可得出：在小球的半径不变时，空气阻力f与球的收尾速度V     （填“成”或“不成”）正比。
（4）分析由编号为         的小球，可得出球形物体所受的空气阻力f与球的半径r的关系．
实验结论：                                               。