浙江省中考科学总复习 第38讲 力学实验探究专题课件.ppt

第五部分专题突破 第38讲力学实验探究专题 科学探究实验的形式多种多样 其中的力学实验探究是初中科学教学中以及中考出题的一个重要的类型 力学实验探究中的提出问题 猜想与假设 制定计划与设计实验 进行实验与收集数据 分析与论证 合作等要素 在现今的初中科学课堂教与学中都有很好的实施 近几年中考力学实验探究题可以分为研究科学量影响因素类 如 研究影响压力作用效果 滑动摩擦力 液体的压强 动能的因素 研究科学原理类 如 阿基米德原理 杠杆平衡原理等 测量科学量类 如测大气压的值 密度 平均速度 研究科学量影响因素类 这类力学实验探究题注重考察两种实验方法 转化法和控制变量法 转化法 如 动能 无法直接测量或比较其大小 应设法转变成推出木块的远近进行比较 控制变量法 往往有多个变量影响一个科学量 要研究其中一个变量对其影响 必须控制其他变量相同 以便发现科学量与变量之间的关系 1 如图所示 在探究 压力的作用效果与哪些因素有关 的实验中 小明和小华利用所提供的器材 小桌 海绵 砝码 木板 设计了图 a b 两个实验 通过观察图 a b 后得出 压力一定时 受力面积越小 压力的作用效果越明显 的结论 此后小华把小桌挪放到一块木板上 发现小桌对木板的压力效果不够明显 如图 c 所示 通过对图 a c 的比较又得出 压力一定时 受力面积越小 压力的作用效果越不明显 的结论 请你根据已学过的压强知识分析 1 小明和小华根据海绵的凹陷程度来比较图 a 和图 b 的压力的作用效果 这种研究方法叫做转化法 下面是小明和小华同学在学习中遇到的三个研究实例 其中采取的方法属于转化法的是 b a 比较重力和质量的区别和联系b 电流看不见 摸不着 判断电路中是否有电流时 我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定c 研究电流时 将它比作水流 2 造成前后两个结论不一致的原因是 发生形变的材料不同造成的 3 设图 b 中小桌对海绵的压强是pb 图 c 中小桌对木板的压强是pc 则pb 等于 pc 填 小于 等于 或 大于 解析 1 a 比较重力和质量的区别和联系 这是比较两个物理量的不同点 并且建立两者之间的关系 这种方法是比较法 不符合题意 b 电流看不见 摸不着 判断电路中是否有电流时 我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定 电流的有无不能直接看出 而是通过灯泡的变化进行判断 这种方法是把电流的有无转化为灯泡是否发光 这种方法是转化法 符合题意 c 研究电流时 将它比作水流 电流和水流虽然不是同类物体 但是水分子在水压作用下能发生定向移动形成水流 自由电荷在电压作用下能发生定向移动形成电流 都是由于发生定向移动形成的 可以通过常见的水流来理解抽象的电流 这种方法是类比法 不符合题意 2 图 a 形变的物体是海绵 图 c 形变的物体是木板 由于形变物体不同 不能通过形变大小来反映压力作用效果大小 3 压力作用效果只跟压力大小 受力面积大小有关 图 b 和图 c 压力相同 受力面积相同 压力作用效果相同 即压强相等 2 2013 日照 1 图1是 测量水平运动物体所受的滑动摩擦力 的实验装置图 实验时在水平桌面上用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块 使其做匀速直线运动 弹簧测力计示数如图1所示 由 二力平衡 知识可知 木块所受的滑动摩擦力为 2 8 n 2 在 探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时 李丽同学提出 滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关 的猜想 张华同学提出来 滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关 的猜想 图2是他们进行探究实验的实验装置图 李丽同学为了完成他自己的探究应该按 甲 丙 两个图所示的方案进行 张华选用正确的实验装置进行实验 得到的实验数据见下表 请根据表中记录的数据 在图3中作出摩擦力的大小ff与接触面受到的压力大小fn之间的关系图像 根据图像可以得出ff与fn的关系是 成正比 图见解析 3 滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关呢 张华将图甲中的木块侧放在水平木板上 用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动 发现弹簧测力计的读数和图甲的示数一样 得出 滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关 的结论 而李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后 用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动 发现弹簧测力计的读数为图甲中示数的一半 得出 滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关 的结论 你认为 李丽 的结论是错误的 错误的原因 实验中没有保持压力不变 解析 1 用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块 使其做匀速直线运动 所以拉力和摩擦力是一对平衡力 摩擦力大小等于拉力 由图知 测力计的分度值为0 1n 所以其示数为2 8n 由二力平衡条件得 摩擦力也为2 8n 2 李丽同学提出 滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关 所以需控制压力大小这个变量 改变接触面的粗糙程度 甲丙两图中压力相同 接触面的粗糙程度不同 所以应选择甲丙两图进行实验 根据表格中数据进行描点 并用平滑的曲线连接起来 如图所示 由图像知 接触面的粗糙程度相同 摩擦力与压力大小成正比 3 李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后 这样压力大小也会变为一半 没有保持压力大小不变 所以得出的结论是错误的 1 2014 淮安 小明在选用弹簧测力计的过程中 发现测量大小相同的力时 用不同规格的测力计 弹簧伸长的长度不一样 对哪些因素会影响弹簧的伸长量 小明有三种猜想 猜想1 制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的伸长量 猜想2 弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量 猜想3 弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量 小明为探究自己的猜想 设计出一个实验方案 将一根弹簧剪成长度不同的两根 测出两根弹簧的初始长度l1 l2 如图所示 固定弹簧的一端 用大小相等的力拉弹簧 测出两根弹簧的对应长度l1 l2 改变拉力的大小 重复实验步骤 记录实验数据 1 该实验方案研究的是猜想 2 填写序号 2 实验方案中将 一根弹簧剪成长度不同的两根 这样做的目的是 得到材料 粗细均相同的两根弹簧 3 实验方案中 用大小相同的力拉弹簧 表明弹簧的伸长量还与 拉力大小 有关 4 探究此猜想需要研究和比较的物理量是 弹簧的原长 和 对应的伸长量 2 2014 南京 在 探究影响滑动摩擦力大小的因素 实验中 1 将物体a置于水平木板上 用弹簧测力计沿水平方向拉动 使其做 匀速直线 运动 这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小 2 小明设计了如图所示的实验方案 通过实验得到了正确的结论 下列各种现象中 利用了该实验结论的是 b 选填字母 a 汽车在结冰的路面行驶时 在车轮上缠绕铁链b 用力压住橡皮 擦去写错的字c 移动很重的石块时 在地上铺设滚木 甲图中物体运动的速度大小为v1 乙图中物体运动的速度大小为v2 实验过程中 关于v1和v2的大小 下列说法正确的是 d 选填字母 a v1一定大于v2b v1一定小于v2c v1一定等于v2d v1可以大于 等于或小于v2 研究科学原理类 解答研究科学原理类的实验题时应该注意正确而恰当地选用科学模型 深入审视实验过程中的科学原理 谨慎地得出正确的结论等 在结论的描述中要严密 讲清前提 科学 分清定量或定性关系 3 a 某同学在做 杠杆的平衡条件 实验时 进行了以下操作 如图1 1 调节杠杆的左右平衡螺母 使杠杆保持水平 2 在杠杆o点位置两边分别挂上数目不等的钩码 通过移动悬挂钩码的滑片的位置 并调节杠杆两端的螺母 使杠杆重新保持水平 记录有关数据 3 改变两边钩码的数量 按照 2 再进行一次操作 指出该同学操作中存在的问题 在 2 中不能再调节杠杆的平衡螺母 b 另一位同学用如图2所示装置做实验 调整左边钩码的个数和悬挂位置 使杠杆平衡 读出弹簧秤的示数f1 钩码重f2 以及由支点到这两个力的作用点的距离oa ob 他将所得数据直接代入杠杆的平衡条件数学式中 发现f1 oa f2 ob 填 或 其原因是 f1的力臂比oa要小 解析 a 在做 杠杆的平衡条件 实验时 首先要将杠杆调平 进行 2 中的步骤 再测下一组数据时 重新调节螺母使杠杆平衡 以减少杠杆自身重量的影响 再改变两边钩码数量 按照 2 进行操作 b 因杠杆处于平衡状态 f2l2 f1l1 又因水平 l2 ob 而f1斜向下拉 l1为o点到f1作用线垂直距离 使得l1 oa 所以f1 oa f2 ob 4 2013 广安 如图 为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系 某同学进行了实验 1 图b中用细线将合金块挂在弹簧测力计下 测出它的 重力 大小 2 将合金块浸入装满水的溢水杯中如图c 合金块所受浮力是 0 5 n 3 比较图c和图d可知 合金块在水中所受浮力与浸没的 深度 无关 4 该同学做完实验总结出规律后 计算合金块的密度是 4 103 kg m3 3 2013 武汉 某同学用如图所示的实验装置探究阻力对小车运动的影响 他在水平桌面上分别铺上毛巾 棉布 木板 让小车从斜面上的同一位置由静止滑下 在小车停下的位置分别做上标记 1 标记 是小车在 木板 表面上停下的位置 2 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 慢 推理可知 运动小车如果不受阻力作用 它将以恒定不变的速度永远运动下去 3 若让同一小车从不同高度处滑下 则不仅可以探究小车的重力势能与 高度 的关系 还可以探究小车的动能与速度的关系 解析 1 图中标记 的距离最远 说明其表面是最光滑的 故应该是木板表面停下的位置 2 分析可知 水平表面越光滑 小车受到的阻力越小 速度减小得越慢 推理可知 运动小车如果不受阻力作用 它将以恒定不变的速度永远运动下去 这就是牛顿第一定律的基本内容 3 物体的重力势能与物体的质量和高度有关 动能的大小与物体的质量和运动的速度有关 根据实验现象 若让同一小车从不同高度处滑下 不仅可以探究小车的重力势能与高度的关系 还可以探究小车的动能与速度的关系 测量科学量类 正确解答测量科学量类实验题必须坚持用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 纵观这些年这类实验题 注重考察以下两方面 1 测量结果误差原因的判断以及改进 此类问题需要学生能对所得数据进行分析 判断 体现了学生独立地运用所学的知识进行问题分析的能力 2 替代性或改进性实验的设计 解决这类题目需要学生进行多向思维 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 改进实验进行探究的能力 有利于学生养成乐于探究的习惯 培养学生的科学探究精神 5 利用天平和量筒测合金块的密度 1 调节天平时 发现指针偏向分度盘右侧 如图甲 此时应将平衡螺母向 左 调 2 小明用托盘天平测合金块的质量 操作情况如图乙所示 指出其中的一个错误是 用手直接拿砝码 物体和砝码的位置放反了 测量前没有将游码拨到零刻度线处 改正错误后 小明用正确的方法称合金块的质量 平衡时放在盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图丙所示 则合金块的质量是 47 4 g 3 用细线拴好合金块 把它放入盛有30ml水的量筒中 水面达到了如图丁所示 则合金块的体积为 10 cm3 合金块的密度为 4 74 g cm3 解析 1 利用天平测量质量之前要调平 调平的原则是相对指针 平衡螺母 左偏右调 右偏左调 2 使用天平测量质量之前要进行调平 使游码对齐标尺零刻度线 调节平衡螺母使指针指在分度盘中央 测量时 将被测物体放在左盘 估计被测物体质量 用镊子夹取适当的砝码放在右盘 必要时调节游码使横梁平衡 3 被测物体的质量等于砝码的总质量与游码所对刻度之和 读取游码所对刻度时 以左侧为准 用量筒测量液体体积时 先要明确量筒的分度值 读数时视线与最凹处相平 已知金属块的质量和体积 用公式 计算其密度 5 某科学实验小组利用注射器 弹簧测力计 刻度尺等器材测量大气压强的值 实验步骤如下 1 把注射器的活塞推至注射器筒的底端 然后用橡皮帽堵住注射器的小孔 这样做的目的是 排尽注射器内的空气 2 如图甲所示 用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部 使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连 然后水平向右慢慢拉动注射器筒 当注射器中的活塞刚被拉动时 记下弹簧测力计的示数为29 9n 3 如图乙所示 用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 6 00 cm 计算出活塞的横截面积 4 计算得到大气压强的数值为 0 9 105 pa 5 同学们发现实验误差较大 请分析 该实验过程中导致误差的因素有 请写出两条 空气没有排尽 注射器筒壁与活塞之间有摩擦 6 2014 广州 1 如图1中 天平测出物体的质量是 106 g 量筒中液体的体积是 34 ml 弹簧测力计的示数是 1 4 n 温度计的示数是 7 2 木块从如图2斜面所示位置静止释放 直到撞上金属片 测此过程木块的平均速度 在图中画出需要测量的距离 解 用粗糙程度相同 质量不同的木块做实验所得数据如下表 根据公式 v 算出第一次实验木块的平均速度 1 25 m s 请归纳本实验木块的平均速度与质量是否有关 无关 1 2014 益阳 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系 将弹簧悬挂在铁架台上 刻度尺固定在弹簧一侧 弹簧轴线和刻度尺都在竖直方向上 在弹簧下端依次增加相同型号钩码的个数 数据记录如下表 1 在数据记录表中 有一个记录不规范的数据是 14 2 根据记录的数据可知 所用刻度尺的分度值是 1mm 2 请在下面的坐标图中画出弹簧的伸长量 l与所挂钩码个数n的关系图像 根据图像可知 当挂6个钩码时 弹簧伸长量为 3 28 cm 未超过弹簧的弹性限度 2 2014 青岛 实验和探究 请将下列实验报告中的空缺部分填写完整 1 探究二力平衡的条件 2 探究密度概念的建构 3 2014 凉山 在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料 小车自斜面顶端由静止开始滑下 比较小车在水平面运动的距离 如图所示 伽利略 牛顿等科学家曾多次做过类似实验 并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律 请回答下列问题 1 为了得出科学结论 三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑 这样做的目的是 使小车运动到水平面上的初速度相同 2 三次实验中 小车在 木板 表面上停止得最慢 是因为小车在该表面受到的阻力最 小 3 进一步推理可知 若水平面对光滑 小车不受阻力 则小车会在水平面上做 匀速直线 运动 4 2014 菏泽 探究 作用在同一个物体上二个力的平衡条件 需要比较 平衡 和 不平衡 两种不同状态的受力情况才可以得出结论 实验室内的实验装置如图所示 定滑轮按45 角固定在桌边上 小红利用此装置做实验过程中 将木块进行扭转 小亮说 由于定滑轮无法扭转 所以会影响实验效果 1 在木块不扭转的情况下 二力平衡 的三个条件中 对哪些平衡条件的探究存在缺陷 2 根据实验需要改进该实验装置 简述你的改进方案 解 1 方向相反 作用在同一条直线上 2 改进方案 用小车代替木块 然后将小车扭转一个角度 看小车是否平衡 5 2014 兰州 如图所示是 探究物体动能的大小与什么因素有关 的实验装置 1 该实验利用了转换法 通过观察 木块移动的距离 来判断 小球 填 小球 或 木块 动能的大小 2 让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下 推动木块做功 目的是为了探究动能的大小与 速度 的关系 3 换用质量不同的小球 使它们从斜面的 相同 填 相同 或 不同 高度由静止滚下 推动木块做功 目的是为了探究动能的大小与 质量 的关系 6 2014 泰州 利用如图所示器材 探究二力平衡的条件 1 将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上 并在两个线端分别挂上钩码 使作用在卡片上的两个拉力方向相反 且在一条直线上 当卡片平衡时 从钩码质量看 卡片两边所受的拉力 相等 2 为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡 可用手将卡片 旋转一定角度 释放时观察其是否保持平衡 3 在卡片平衡时 用剪刀将卡片从中间剪开 并观察随之发生的现象 由此可以得到二力平衡的又一个条件是 必须在同一物体上 4 该实验在选择卡片时 选用较轻卡片的目