初中物理阻力对物体运动影响的探究实验试题

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。

用如图所示的装置来探究“阻力对物体运动的影响”。第一次在水平木板上铺毛巾如图甲，第二次将毛巾换为棉布如图乙，第三次撤去棉布如图丙。观察小车在水平面上滑行的距离，回答下列问题：

（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的　 。

（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最　　。

（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　　直线运动（选填“匀速”“减速”或“加速” $)$。

（4）用如图丙装置，若让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑，则还可以探究小车　　的关系（选填答案序号）。

$A$．重力势能与质量

$B$．重力势能与高度

$C$．动能与质量

$D$．动能与速度

刘伟同学为了探究“运动和力的关系”，设计了如图所示的斜面实验。

（1）为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中刘伟让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，刘伟采用的研究问题的方法是　　。

（2）从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看，　　图中小车所受阻力最大。

（3）刘伟从实验推理可知，若水平面绝对光滑，则运动的小车会在水平面上做　　运动。

（4）牛顿在前人研究成果的基础上，总结处牛顿第一定律，它的内容是：　　。

实验探究

（1）探究重力与质量的关系

①某同学用质量已知的钩码进行实验，根据测得的数据作出的 $G-m$关系图象是一条过原点的直线 $a$由此得出结论：物体受到的重力与它的质量成　     　比。

②他又正确测量了一个木块的质量和重力，并在同一坐标系中正确描点得到点 $A$，如图所示。点 $A$不在直线 $a$上的主要原因是　      　。

（2）探究阻力对物体运动的影响

如图所示，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，小车在水平面上由于受到阻力，滑行一段距离后停止；去掉木板上的棉布，再次让小车从斜面顶端由静止滑下，运动的小车所受到的阻力减小，滑行的距离增大。

进一步推理：如果运动的小车受到的阻力为零，它将　      　。通过上述实验和推理可得：力不是维持物体运动状态的原因，而是　       　物体运动状态的原因。

（3）测量滑轮组的机械效率

实验装置和数据记录表如下：

次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升的高度 $h/m$	绳端拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.10	0.9	0.30	$74.1\%$
2	2.0	0.15	0.9	0.45	$74.1\%$
3	2.0	0.20	0.9	0.60	$74.1\%$
4	4.0	0.20	1.6	0.60

①第4次实验测得的机械效率为　     　。

②分析表中数据可得：利用相同的滑轮组提升同一物体，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率　    　；提升不同的物体，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越　     　。

小明同学用如图所示的装置探究“力与运动的关系”。让小车从斜面同一高度处由静止滑下，分别标记出小车在水平面的毛巾、棉布、木板表面的停止位置。

（1）小车在相同斜面同一高度由静止滑下，是为了使小车到达水平面时的　　相同；

（2）标记 $a$是小车在　　（选填“毛巾”、“棉布”、“木板” $)$表面停下来的位置，分析可知，水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越　　（选填“快”、“慢” $)$；

（3）在此实验基础上通过推理可知观点　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$是正确的；

$A$．物体的运动不需要力来维持

$B$．力是维持物体运动的原因

（4）在此实验的基础上进行改进，让同一小车从斜面不同高度处由静止滑下，观察小车在相同水平面滑行的距离，可以探究小车的重力势能与　　有关。

关于“阻力对物体运动的影响”问题，某学习小组进行了如下探究实验：依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上，让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平面上滑行的最大距离，三种情况下的运动如图所示。

（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑，目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小　　（选填“相等”或“不相等” $)$，本实验中的“阻力”是指小车受到的　　；

（2）分析图运动情况可知：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，说明小车受到的阻力越大，速度减小得越　　（选填“快”或“慢” $)$；

（3）牛顿在伽利略等人的研究基础上，概括出牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持　　状态或　　状态；

（4）牛顿第一定律　　（选填“是”或“不是” $)$直接由实验得出的，其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要方法。

在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体（如毛巾、棉衣、木板等），让小车自斜面顶端由静止开始滑下，观察同一小车从同一斜面的同一高度滑下后，在不同表面上运动的距离，如图所示

（1）结论：平面越光滑，小车运动的距离越远，这说明小车受到的阻力越　　，速度减小得越　　

（2）推理：如果运动物体不受力，它将永远做　　。

如图甲，浩浩为探究“阻力对物体运动的影响”，每次都让小车从斜面顶端由静止开始下滑，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离。

（1）如图乙，小车在木板上滑行的距离为　        　 $\mathit{cm}$。

（2）实验时，小车每次都滑到水平面上运动，小车在竖直方向上受一对　        　，其作用效果相互抵消，相当于小车只受阻力 $\left(f\right)$的作用。（即合外力 $F_{合}=f)$

（3）对比甲图可知：小车所受阻力越小，运动的距离就越远，速度减小的就越　       　，如果阻力为零，小车将　　       。

（4）浩浩评估实验时发现，本实验还可以探究物体速度变化快慢与阻力（合外力）的定量关系，在老师的指导下，他用类比的方法联想到：物体运动的快慢等于路程与时间之比，用速度 $v$来表示，那么速度变化快慢就等于速度的变化量与时间之比，用加速度 $a$来表示，他重新实验对这个问题进行了研究，得到下表所示数据：

物理量 次数	水平 接触面	小车质量 $m/\left(\mathit{kg}\right)$	初速度 $v_0(m/s)$	末速度 $v_1(m/s)$	减速所用 时间 $t\left(s\right)$	速度减小快慢 $a(m/s^2)$	阻力 $f\left(N\right)$
1	毛巾	0.04	1	0	0.1	10	0.4
2	棉布	0.04	1	0	0.2	5	0.2
3	木板	0.04	1	0	0.4	2.5	0.1

对数据进行定量研究，分析可知：同一物体速度变化快慢（a）与阻力 $\left(f\right)$的关系式为　          　。

（5）交流讨论时，薇薇说：高速路上，满载的大货车很难停下来，而小轿车却容易得多。试猜想，速度变化的快慢（a）可能还与　      　有关。

小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图的斜面实验。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　　滑下，这种研究问题的方法是　　法（选填“微小量放大”、“模型”或“控制变量” $)$。

（2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越　　（选填“远”或“近” $)$，说明小车运动的速度改变得越　　（选填“快”或“慢” $)$。

（3）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　　。说明运动的物体　　力来维持（选填“需要”、“不需要” $)$。

（4）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　　

$A$．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

小明探究“物体运动与其所受阻力的关系”实验时。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。小明发现小车在水平木板表面上滑行的距离量最长，这个现象说明：　                               　；实验中让小车从同一高度滑下的目的是　                      　。

如图所示，是“探究阻力对运动的影响”的实验情景。

（1）让小车三次从同一斜面上的同一高度处，沿斜面从静止开始运动，目的是使小车到达水平面时的　 　相同；

（2）水平面越光滑，运动小车受到的阻力越　　，运动的时间越长，运动的距离越远；

（3）进一步推理，如果水平面足够光滑，小车不受阻力，它将　　运动下去。

在探究“运动和力的关系”实验中，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，观察小车子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，实验应让小车从同一斜面的　         　滑下，这种研究问题的方法是　           　（选填“转换法”、“模型法”或“控制变量法”）。

（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　         　。说明物体的运动　        　（填“需要”或“不需要”）力来维持。

（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　            　。

$A$．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

探究与斜面相关的实验。

（1）如图甲所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车滑行的距离；去掉棉布，重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小，小车向前滑行的距离　       　。在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量　        　。

伽利略对类似实验进行了分析，认识到：运动的物体受到的阻力越小，它运动的时间就越长，它的速度减小得就越　         　。他进一步推测：在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将　         　。

（2）如图乙所示，在探究“物体的动能跟哪些因素有关”实验中，斜面上安装斜槽，水平面上的 $A$处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，表明它对小木块做的功较　　     。由此可知：　       　相同的物体，质量越大，它的动能越大。

在一次物理兴趣小组活动中，某组同学给大家展示了“探究阻力对物体运动的影响”实验，如图所示。

（1）实验中每次都使同一辆小车从斜面的　　高度由静止自由滑下，目的是使小车到达水平面时具有相同的　　。

（2）按照图甲、乙、丙的顺序实验时记录的内容如表：

接触面材料	小车受摩擦力情况	小车在水平面运动的距离 $s/\mathit{cm}$
毛巾	大	20.2
棉布	较大	40.0
木板	小	90.1

分析表中内容，得到的实验结论是：在其他条件相同时，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越　　；进一步推理出的结论是：运动的小车不受阻力作用时，将　　。早在300多年前，意大利物理学家　　就通过实验和科学推理的方法研究过“力和运动的关系”。本实验所运用的实验和科学推理的方法还可用于研究　　（填写实验名称即可）。

（3）上述实验除用到实验推理的方法外，还用到了控制变量法和　　法。

（4）实验中若再添加一小木块，就可用图丙装置来探究“动能与速度的关系”。具体的操作是让同一小车从斜面的　　由静止自由滑下，去撞击置于木板表面相同位置的木块并进行比较。

小王同学用表面粗糙程度不同的毛巾、木板、玻璃等器材探究“阻力对物体运动的影响”，实验过程及现象如图所示：

（1）小王在实验中设置了三种粗糙程度不同的表面，让小车从斜面上同一位置滑下，小王发现小车在毛巾表面滑行的距离最近，在木板表面滑行的距离较远，在玻璃表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小越慢。推理：如是小车在水平面上滑行，受到的阻力越来越小，直到变为零，小车将做　　。

（2）牛顿第一定律告诉我们物体的运动　　（填“需要”或“不需要” $)$力来维持，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质。