必考實驗探究題37力與運動的關系（原卷版）

必考實驗探究題37力與運動的關系題型分析：本題考查力與運動關系、機械功能與能量守恒。常以彈簧、蹦極等模型為切入點，考查某一過程的機械能變化，題中通常以是否存在空氣阻力、是否有摩擦力等因素作為迷惑項，在此基礎上考查機械能守恒、能量守恒等內(nèi)容。題目比較注重考查學生的受力分析能力和使用控制變量法的能力。也成為必考題。常見于杭州中考的第30或31題，在全省各地也幾乎是必考題。一、實驗探究題1.（2020·衢州）小科騎自行車時發(fā)現(xiàn)，在不同的路面上，停止踩腳踏板，車都能繼續(xù)運動一段距離。于是小科作出了以下猜想。猜想一：車運動的距離可能與路面的粗糙程度有關；猜想二：車運動的距離可能與車速有關。為驗證猜想，他用絲綢、棉布、小球、斜面和長木板進行模擬實驗，如圖所示。（1）驗證猜想一，應分別將絲綢、棉布鋪在________（選填“斜面”“長木板”或“斜面和長木板”）上，并完成實驗。（2）請用所給的器材，設計一個驗證猜想二的實驗方案（要求簡要敘述實驗步驟和預期實驗結(jié)果）。（3）小科實驗結(jié)束后反思，若探究“阻力對物體運動的影響”，那么可以通過比較起始速度相同的同一小球，在不同水平面上運動的距離或________來判斷阻力對物體運動的影響。2.（2020·臺州）為研究作用在物體上的兩個力滿足什么條件時，才能使物體處于平衡狀態(tài)，進行如下實驗。（1）選用輕薄塑料片作為圖甲實驗研究對象的原因是________。（2）將圖甲中靜止的研究對象轉(zhuǎn)到虛線位置，松手后發(fā)現(xiàn)研究對象發(fā)生轉(zhuǎn)動。據(jù)此可以得出結(jié)論：作用在物體上的兩個力需要滿足的條件是________，物體才處于靜止狀態(tài)。（3）如圖乙，若啟動電動機繼續(xù)進行研究：當彈簧測力計示數(shù)與物體重力大小相等時、觀察物體的運動狀態(tài)；當彈簧測力計示數(shù)與物體重力大小不相等時，再觀察物體的運動狀態(tài)。繼續(xù)這項研究的目的是________。3.（2020·湖州）力能使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，運動狀態(tài)的改變包括運動速度的改變和運動方向的改變。某科學興趣小組為探究物體運動速度改變的快慢(單位時間內(nèi)運動速度的改變量)與物體受力大小的關系，在創(chuàng)新實驗室做了如下的實驗：

如圖甲所示，水平桌面上固定了一個導軌。導軌上的小車用細繩跨過定滑輪(摩擦不計)與重物相連，小車上固定一個寬為d=1厘米的擋光片。在導軌上A、B兩個位置各固定一個光電門。光電門如圖乙所示。光電門內(nèi)有一束光從N射向Ｍ，M處裝有光傳感器。當有物體經(jīng)過NM之間把光擋住時，傳感器能記錄光被擋住的時間t，這樣就可求得擋光片經(jīng)過光電門時的速度vA和vB。兩個光電門配合使用還能測出擋光片從A運動到B的時間tAB。實驗步驟：①保持重物P質(zhì)量不變，讓小車從OA間任意點釋放，分別測出擋光片經(jīng)過A、B兩位置的擋光時間tA和tB，以及擋光片從A運動到B的時間tAB，計算出單位時間運動速度的改變量(用a1表示)，即a1=vB?v②增大重物質(zhì)量且保持不變，讓小車從OA間任意點釋放，按照①的操作，計算出單位時間運動速度的改變量(用a2表示)。重復實驗。a2近似相等，且a2>a1。（1）在實驗①時，某次擋光片經(jīng)過A位置的擋光時間tA為0．025秒，則擋光片穿過光束的速度vA為________。（2）該實驗中為什么用重物P來提供拉力？（3）由實驗可得出的結(jié)論是________。（4）上述結(jié)論可以解釋汽車在行駛過程中

的現(xiàn)象。A.制動力(阻力)越大，汽車越容易停下來

B.質(zhì)量越大，汽車越難停下來

C.速度越大，汽車越難停下來4.（2020·金華·麗水）在游泳時，小金發(fā)現(xiàn)越往深水區(qū)走，越感到胸悶，由此猜想液體內(nèi)部壓強可能與液體的深度有關。于是用液體壓強計對此進行了探究。步驟一：將金屬盒放入水中深度5厘米處，觀察現(xiàn)象；步驟二：將金屬盒放入水中深度15厘米處時，發(fā)現(xiàn)金屬盒的位置不動，但Ｕ形管兩側(cè)的液面高度差逐漸減小；步驟三：調(diào)整好器材后，重新實驗。在深度5厘米處觀察到現(xiàn)象如圖(甲)A所示，在深度15厘米處觀察到現(xiàn)象如圖(甲)B所示。得出結(jié)論：同種液體內(nèi)部壓強隨著深度的增加而增大。請完成下列問題：（1）該實驗過程用到的科學方法有

(填字母)；A.轉(zhuǎn)換法B.控制變量法C.類比法（2）步驟二中金屬盒在水里的位置不動，但U形管兩側(cè)的液面高度差逐漸減小的原因是________；（3）小金反思：只進行兩次實驗就得出結(jié)論，結(jié)論是不可靠的，還需改變深度、更換液體進行多次實驗，其目的是________

；（4）對液體內(nèi)部壓強大小與深度關系的進一步思考。圖(乙)為一圓柱形容器，容器內(nèi)裝有密度為ρ的液體，a點在深度為h處的水平橫截面上，橫截面上方的液柱對橫截面產(chǎn)生的壓力大小等于該液柱的重力。根據(jù)壓強公式p=FS，推導出a點所在橫截面受到的液體壓強pa與深度h之間的關系式是pa5.（2019·杭州）現(xiàn)有一根兩端開口的直玻璃管,將其橡皮膜外表面在以下不同情境中的形狀變化（1）向管內(nèi)緩緩注水,觀察到橡皮膜向外凸。隨著加入的水量增多橡皮膜向外凸的程度會________(選填“變大”“變小”或“不變”)（2）將注人水后的玻璃管放入裝有水的水槽中,慢慢向下移動到如圖所示的位置,橡皮膜向外凸的程度會________(選填“變大”“變小”或“不變”)（3）當玻璃管移動到管內(nèi)液面和水槽液面恰好相平時,橡皮膜的形狀是________(選填“凸面”“凹面”或“平面”),試說明理由。________6.（2018·寧波）據(jù)報道，高空墜物傷人事件時有發(fā)生。某專業(yè)研究小組對物體從高空落到地面的破壞力進行如下實驗研究：實驗器材：1cm厚的石膏板若干，質(zhì)量為50g的雞蛋數(shù)枚。實驗過程：無風環(huán)境下，將雞蛋從樓上靜止釋放，砸中鋪在草坪上的石膏板，記錄實驗現(xiàn)象。實驗序號樓層實驗現(xiàn)象115雞蛋破碎，石膏板凹陷且出現(xiàn)一圈圈螺旋狀的裂紋225雞蛋破碎，石膏板被硬中的地方出現(xiàn)小坑且破裂325雞蛋破碎發(fā)出巨響，石膏板被擊穿（1）實驗中，雞蛋從高空墜落的破壞力可以通過________反映出來。（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象，可以得出：同一物體從高空落到地面的破壞力與________有關。（3）實驗后，小科對高空落下的雨滴不會對人造成傷害感到好奇。他通過在閱資料知道：雨滴從高空落下的過程中，受到的空氣阻力與用滴速度的平方成正比，達到最大速度后，雨滴勻速落向地面。雨滴下落過程中機械能________（填“增大”，“不變”或“減小”）。對于下落的雨滴不傷人的現(xiàn)象，小科將進一步探究。7.（2018·湖州）小華和小麗在觀摩一次自行車比賽中，看到運動員在轉(zhuǎn)彎時，身體和自行車都是向彎道內(nèi)側(cè)傾斜的，如圖所示。（1）騎自行車轉(zhuǎn)彎時，身體為什么要向彎道內(nèi)側(cè)傾斜呢？小華提出了疑問。一旁的小麗說：“要想轉(zhuǎn)彎，必須受力。身體傾斜是為了給自行車一個向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎的力”小華覺得小麗“要想轉(zhuǎn)彎，必須受力”的觀點和有道理，因為________。（2）我們平時騎自行車轉(zhuǎn)彎時，身體的傾斜沒有這么明顯。可為什么比賽時選手傾斜得這么明顯呢？且靠內(nèi)道的選手轉(zhuǎn)彎時比外道選手傾斜得更明顯。使騎行的自行車轉(zhuǎn)彎的力的大小，可能與哪些因素有關呢？小華和小麗提出了兩種猜想。猜想一：可能與騎行的速度有關。猜想二：可能與圓弧形跑道的半徑有關。接著，小華和小麗一起設計實驗，并在實驗室里通過實驗驗證猜想一。把半徑為0.5米的半圓軌道（左端連著橫桿）通過橫桿在O點與墻壁活動連接（能繞O點在豎直方向自由轉(zhuǎn)動），軌道置于壓力傳感器上時，傳感器示數(shù)為1牛。讓質(zhì)量為30克的同一小鋼球分別從距離傳感器表面不同高度的弧面A、B、C三處自由滾下，如左圖所示。觀察、記錄每次壓力傳感器達到的最大示數(shù)（注：小鋼球到達最低點時的示數(shù)最大），記錄如下表。該實驗可以得出的結(jié)論是________。若要驗證猜想二，從控制變量角度考慮，需對上述實驗進行哪兩項改變？（不考慮小鋼球與軌道之間的摩擦）①________；②________。實驗后，他倆在與同學們的交流中，有了新的猜想：讓騎行的自行車轉(zhuǎn)彎需要的力還可能與人和車的總質(zhì)量有關。于是，他倆又展開了后續(xù)實驗探究……8.（2017·麗水）某興趣小組在探究“影響摩擦力大小的因素”時，用如圖所示的裝置進行實驗。

實驗一：將長方體木塊平放在長木板上，用力F拉長木板，當長木板與木塊發(fā)生相對滑動后，記錄彈簧秤的示數(shù)于表一。再將木塊分別側(cè)放、豎放，重復實驗。實驗二：將長方體木塊平放在長木板上，用力F拉長木板，當長木板與木塊發(fā)生相對滑動后，記錄彈簧秤的示數(shù)于表二。再分別將一個砝碼，二個砝碼放在木塊上，重復實驗。

表一實驗次數(shù)壓力大小木塊放置情況彈簧秤示數(shù)/牛1木塊的重平放1.02木塊的重倒放1.03木塊的重豎放1.0表二實驗次數(shù)壓力大小木塊放置情況彈簧秤示數(shù)/牛1木塊的重平放1.02木塊和一個砝碼的總量平放1.53木塊和二個砝碼的總量平放2.0（1）實驗一的第3次實驗時，木塊與長木板之間的滑動摩擦力為________牛；（2）實驗一探究的問題是________；（3）表二中的實驗數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是________。9.（2016·金華）科學研究源于觀察和問題，拓展性小組同學觀察到下列現(xiàn)象，跳傘運動員在未打開降落傘時下落很快，打開降落傘下落的速度會減??；“瓢潑大雨”以很快速度降落到地面，而“毛毛細雨”則緩慢地飄落到地面．【查閱資料】物體從高空下落時，速度越來越大，所受阻力也越來越大，當阻力增大到重力相等時，將以某一速度作勻速直線運動，這個速度被稱為物體下落的收尾速度．【提出猜想】物體從高空下落時收尾速度與什么因素有關？（1）【建立猜想】①可能與物體的橫截面積有關．②可能與物體的________有關．（2）【設計方案】同學們經(jīng)過討論后認為，可以用小球作為理想化模型來代替生活中的不規(guī)則問題作為研究對象進行探究，于是同學們決定取5個不同的小球進行實驗，在相同環(huán)境條件下，分別從一定高度（足夠高）由靜止下落，來探究小球從高空下落時的收尾速度與哪些因素有關．【獲取證據(jù)】相關測量數(shù)據(jù)見表：

小球編號

1

2

3

4

5

小球質(zhì)量m（g）

2

5

5

5

45

小球半徑r（m）

0.05

0.05

0.10

0.25

0.15小球的收尾速度v（m/s）

16

40

10

1.6？【得出結(jié)論】比較1、2號小球的相關實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是________（3）【拓展應用】①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，推測5號小球的收尾速度v=________m/s．②請你結(jié)合上述探究，解釋“跳傘運動員打開降落傘后比打開降落傘前收尾速度小”的原因是________．10.（2021·樂清模擬）汽車安全行駛備受人們關注。哪些因素會影響摩擦力從而影響汽車剎車距離？某研究小組讓同一駕駛員在相同環(huán)境下，駕駛同一輛車，以100千米/時的車速進行剎車實驗測試，結(jié)果如下表所示：胎壓剎車距離輪胎型號2.22×105帕2.34×105帕(標準胎壓)2.48×105帕16英寸44.5米42.8米43.3米17英寸41.9米40.6米41.1米18英寸42.1米41.0米41.5米（1）該實驗測試中所研究的影響剎車距離因素有________。（2）測試中由同一個駕駛員用同一輛汽車進行實驗的目的是_________。（3）安全行車資料顯示：當安裝ABS系統(tǒng)的汽車，當汽車剎車時，ABS系統(tǒng)能自動控制車輪的轉(zhuǎn)動速度，讓車輪處于剛要滑行就滾動的狀態(tài)，即車輪滾動時胎面與地面保持相對靜止；未安裝ABS系統(tǒng)的汽車|剎車時，車輪就會停止?jié)L動而滑行。ABS系統(tǒng)為什么可以減小剎車距離呢？在老師的指導下，小歸進行如圖甲實驗，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊，t1時木塊開始運動，t2時木塊開始勻速滑動，水平拉力F隨時間t變化的關系如圖乙所示。請結(jié)合圖乙和所學知識解釋采用ABS系統(tǒng)后汽車剎車距離更短的原因。11.（2021·鹿城模擬）科學興趣小組同學發(fā)現(xiàn)利用播種機對谷粒進行播種時，有少量谷粒因與機器摩擦而損傷。為了比較不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力大小，他們采用如圖所示的裝置進行了探究，具體步驟如下：①取含水率為10.7%的同一品種谷粒若干，用泡沫膠單層均勻固定在水平測試臺上。②將一定厚度和大小的薄鋼板平放在谷粒上方，并在鋼板上方放置一定質(zhì)量的配重。③用彈簧測力計水平勻速拉動鋼板，記錄彈簧測力計的讀數(shù)F，重復操作3次。④將鋼板替換為形狀相同的鐵板、亞克力板，并分別調(diào)整配重的質(zhì)量，重復步驟①~③。獲得實驗結(jié)果如下表。實驗次數(shù)拉動不同材質(zhì)薄板的拉力F/牛鋼板鐵板亞克力板11.691.901.8221.621.951.7831.731.871.85（1）實驗中每次都要調(diào)整配重的目的是________。（2）通過本實驗研究，可得出的結(jié)論是________。（3）為使實驗結(jié)論更具普遍性，還需選擇怎樣的谷粒進行進一步實驗？________

。12.（2020·玉環(huán)模擬）小晨做“探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”的實驗，實驗過程如圖所示。（1）實驗中應沿水平直線方向勻速拉動物體A，根據(jù)________原理測出滑動摩擦力的大小；（2）比較甲、乙兩組實驗可以得出結(jié)論：在接觸面粗糙程度相同時，________越大，滑動摩擦力越大；（3）小晨重復做實驗乙時，發(fā)現(xiàn)有一次彈簧秤的讀數(shù)比其他幾次要大些，其原因可能是：

。A.拉動物體A時速度越來越大

B.拉動物體A時棉布表面沒有處理平整

C.彈簧秤內(nèi)彈簧拉伸時拉桿與秤殼間存在摩擦13.（2020·湖州模擬）如圖所示是表面光滑、斜面傾斜程度可調(diào)的實驗裝置。小明用其探究“物體由靜止沿光滑斜面下滑到底端的速度大小與什么因素有關”。他提出如下猜想：A.可能與物體質(zhì)量有關；B.可能與斜面傾斜程度有關；C.可能與物體下滑起點的高度有關?？晒┻x用的器材：質(zhì)量不同的鋼球若干，刻度尺，量筒，秒表。斜面傾斜程度較大較小實驗次數(shù)123123小球從P運動到Q的時間1/s5.15.05.15.15.15.0（1）若用圖甲裝置探究猜想A，除秒表外，還要選用的器材是________。（2）丙表格是利用一鋼球探究猜想B，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是：________。（3）寫出上述實驗中產(chǎn)生誤差的一種原因：________。（4）如乙圖所示，讓小球從A點靜止釋放，運動到C點時，若一切外力消失，則小球會沿哪條路線繼續(xù)運動，并寫出你判斷的依據(jù)。________。14.（2020·金東模擬）在探究“阻力對物體運動的影響”時，小華設計了如圖所示的實驗裝置：將鐵球用細繩懸于O點，小車置于O點正下方水平面上靜止。實驗時，分別在水平面上鋪毛巾、棉布、玻璃板。（1）每次都要讓鐵球從圖中A點由靜止釋放，是為了使小車在水平面開始運動時具有相同的________。（2）下面是記錄實驗情況的表格，請將(a)中的內(nèi)容補充完整。實驗序號水平部分的材料(a)________小車在水平面運動的距離①毛巾②棉布③玻璃板（3）由實驗可知水平面越光滑，小車運動的距離越遠。由此推理得出：如果水平面絕對光滑，被撞擊后的小車將作________（選填“加速”“減速”或“勻速”）直線運動。（4）如果用此裝置探究“物體動能的大小與什么因素有關”，換用不同質(zhì)量的鐵球每次從圖中A點由靜止釋放，通過觀察小車在水平面運動的距離，來探究物體的動能與________的關系。15.（2020·鄞州模擬）為了研究彈簧振動快慢與所掛重物質(zhì)量的關系，某興趣小組設計了一個探究實驗，步驟如下：步驟1：測出一個鉤碼的質(zhì)量，在某一輕質(zhì)彈簧a下端掛一鉤碼，上端固定；步驟2：把彈簧拉伸到A點后放手，讓鉤碼上下振動(如圖甲所示)；步驟3：測出振動30次所需的時間t，算出每振動一次所需的時間t/30；步驟4：增加所掛鉤碼的個數(shù)，重復步驟2、步驟3；步驟5：將數(shù)據(jù)采用描點法繪制出輕質(zhì)彈簧a每振動一次所需的時間(即振動快慢)與所掛重物質(zhì)量的關系圖象(見圖乙中輕質(zhì)彈簧a曲線)；步驟6：換用一條輕質(zhì)彈簧b，重復以上實驗，同理繪制出輕質(zhì)彈簧b每振動1次所需的時間(即振動快慢)與所掛重物質(zhì)量的關系圖象(見圖乙中輕質(zhì)彈簧b曲線)。根據(jù)以上實驗過程回答如下問題：（1）在該實驗中，主要用到的測量儀器有________。（2）彈簧振動從________(填“O”、“A”或“B”)點開始計時誤差最小。（3）分析圖乙，可以得到的初步結(jié)論是：輕質(zhì)彈簧下所掛重物質(zhì)量越大，彈簧振動越________。(填“快”或“慢”)16.（2020·南潯模擬）某科學興趣小組探究“滑動摩擦力大小與壓力、重力二個因素是否有關”，設計了如圖裝置：在水平放置的臺式測力計上放質(zhì)量不計的白紙，再在白紙上壓金屬盒，右邊連彈簧測力計，彈簧測力計右端固定，左邊用手拉白紙。（1）為了測出滑動摩擦力的大小，彈簧測力計讀數(shù)時有什么要求？

A.白紙、金屬盒都必須勻速運動

B.白紙必須勻速運動、要等金屬盒停止運動

C.白紙運動可以不勻速、要等金屬盒停止運動

D.白紙、金屬盒都必須停止運動（2）探究小組進行了3次實驗，記錄如下：請根據(jù)探究記錄回答：實驗步驟臺式測力計的示數(shù)F/N金屬盒重力G/N彈簧測力計示數(shù)f/N①將金屬盒放在質(zhì)量不計的白紙上，在拉動白紙的過程中讀出相關數(shù)據(jù)552②接步驟①，將質(zhì)量不計的氫氣球系在金屬盒上，在拉動白紙的過程中讀出相關數(shù)據(jù)351.2③接步驟②，往金屬盒注入適量的沙子，使臺式測力計的示數(shù)為5N，在拉動白紙的過程中讀出相關數(shù)據(jù)572要得出摩擦力大小與重力是否有關的結(jié)論，應對比步驟________。（3）寫出本探究的結(jié)論________。17.（2020·慈溪模擬）小科和小思在做如圖甲所示的“觀察小球擺動時動能和勢能的轉(zhuǎn)化”的實驗。（1）甲圖中，小球從A點由靜止開始擺動到B點，B點小球受到的拉力與小球受到的重力________（選填“是”或“不是”）一對平衡力。（2）小科發(fā)現(xiàn)小球每擺一個來回的時間似乎都相同，于是他猜想小球來回擺動一次所用的時間t可能與小球質(zhì)量m、繩子長度l、小球移開的距離s等因素有關，為了驗證猜想，他在豎直的木板上畫出方格，用瓶子代替小球，并在瓶內(nèi)裝大米以改變質(zhì)量（如圖乙所示），進行實驗并得到了下表中的數(shù)據(jù)：序號瓶質(zhì)量m/g移開距離s/格懸線長度l/格來回時間t/s1203122.12403122.13603122.14602122.15601122.1660391.9760361.5通過分析表中的數(shù)據(jù)可以得出初步的結(jié)論：t與________有關（填寫符號）。（3）小科在實驗中發(fā)現(xiàn)，瓶子每擺動一次所用的時間其實很難測準，請你幫他想一個更準確的測量方法，具體是：________。18.（2020·寧波模擬）為研究小物塊在足夠長斜面上的運動規(guī)律，小科每次將小物塊從斜面上A點由靜止釋放，沿斜面向下運動，利用秒表和刻度尺測出其運動時間和通過的路程，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示：從A點開始計時的時間t/s012345從A點開始運動的路程s/m00.31.22.74.8（1）求出物塊自A點開始計時的5s時間內(nèi)通過的路程為________m。（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：物體通過的路程與________成正比。（3）小科通過查找資料知道，滿足上述路程與時間關系的運動是一種由靜止開始的勻加速運動(即在相同的時間內(nèi)速度的增加量總是相同的運動)，而且正比例關系中的系數(shù)是一個恒量，這個恒量在不同情況下是不同的。在上面實驗中，你可以通過改變實驗裝置的哪個方面的因素來增大這個系數(shù)？________。(只需填出一種方法即可)19.（2019·天臺模擬）小科同學家住10樓，他每次剛啟動電梯上升時，身體感覺變沉，而快到10樓時，身體卻又感覺變輕；剛啟動電梯下降時，身體又感覺變輕，而快到一樓時又感覺變沉。小科想探究這四個階段人對電梯地板的壓力有什么變化。他找來一只電子秤和一塊鐵塊，先把電子秤放在電梯地板上，再把鐵塊放在電子秤托盤上。當電梯靜止時，電子秤的示數(shù)為10牛，然后他開始研究電梯在整個上升過程中電子秤的示數(shù)變化。每隔1秒記錄一次數(shù)據(jù)，如表一所示。接著他又研究電梯整個下降過程中電子秤的示數(shù)變化，記錄數(shù)據(jù)如表二所示。表一1樓到10樓的實驗數(shù)據(jù)時間t（秒）01234567891011壓力計的