物理实验探究1：密度+光+力（解析版）-2021年中考科学考点

考点54物理实验探究：密度+光+力

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一、密度测量

实验器材天平(含破码)、刻度尺、矿泉水

瓶、适小的水、足限的牛奶、细线

测小石块的密度实验操作

实险步骤

⑴脚寸好天平，测出石块的质时

(I)川调式好的天平.测出空矿泉水瓶的

(2)在故筒中倒入适后的水，涌出水的

测小石质依为叫

体积匕

(3)将石块川细线系住、放入盛水的批块的密等体积法■(2)将矿泉水瓶中倒满水川天平测出矿

筒中、(排水法)测出总体积度泉水瓶和水的总质状3

(4)计算密度(3)将水倒出，在矿泉水瓶中倒满牛奶.

p=w(r,-r,)用天*测出矿泉水瓶和牛奶的总质;也工

(4)密度计算:厂=(肛-，%)/&

P=(m-m0)卬(/»厂mJ

非常C实验器材烧杯、弹簧测力计、水、细线、石块、溢水杯

密度规法®实验步骤

测量⑴用弹—测力计潴出石块ifiJjG

(2)在溢水杯中装满水后把石块浸没在水中，用

状简收集溢出的水.记卜玳筒中水的体积厂(即为

石块体积)「

浮力法。石块密度的表达式:P二号-

测食用油的空度实验步骤

(I)调W好天平.测出烧杯和食

用油的质址S

(2)将•部分食用油倒入疏筒、并测油的

读出体积厂

(3)用天平测出剩余食用油和烧杯密度

的质;而入

(4)计算食川油的密度

P=(町

典例训练

1.(2019•邺州模拟)小科设计了一个实验，用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空筒、溢水杯、

烧杯、量筒和水，实验步骤如下:

①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；

②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙；

③将烧杯中20毫升水倒掉,从水中取出金属块,如图丙；

④将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为50毫升,如图丁。

请回答下列问题：

(1)被测金属块的密度是________克/厘米:

（2）图丁中小空筒受到的重力和水对小空筒的浮力（选填“是”或“不是"）一对平衡力

（3）在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空筒,测出的金属块密度将________（选填“偏大”、

，，不变，，或“偏小”）o

【答案】（1）2.5（2）不是（3）不变

【解析】（1）金属块的体积V=20ml=20cm'；

金属块的质量为：m=m^=PN水=19/cm3x50cm3=50g；

金属块的密度：p=£==2sgicw?;

（2）图丁中，小空筒在水面漂浮，那么它受到的浮力：尸浮=G笥+G金属块，那么小空筒受到的重力就小于

水对小空筒的浮力，它们不是平衡力；

（3）设金属块沾走水的质量为m,当它在外面时体积为：V吟

当它在小空筒内漂浮时，浮力F^=G；

这时它排开水的体积为：七#=生=且==

体9P9PP

可见，vtt=v,即水无论在里面还是在外面，都不会对排出水的体积影响，即测得的质量是准确的，那么计

算的密度也是准确的。

2.（2019•东阳模拟）李明同学仅用直尺这一测量工具测出了石块的密度•装置如图所示，主要实验步骤

如下:

A.用细线将轻质直杆悬起来，悬点为0,并将一重物用细线悬于直杆0点左侧的P点;

B.保持重物的悬点不变，将装水的轻质塑料袋用细线挂在直杆0点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直

尺测得该点到0的距离为30.0cm；

C.在溢水杯中装满水，将待测石块缓慢浸没在杯中，让溢出的水全部流入轻质塑料袋中；

D.保持重物的悬点不变，将待测石块用细线挂在直杆0点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直尺测得该

点到0的距离为12.0cm；

（1）上述实验步骤最佳顺序是________（填入步骤前的字母）;

3

（2）已知水的密度为1.OX10%g/m,可求得待测石块密度为。

【答案】（1）ADCB（2）2.5g/cm3

【解析】根据公式P=^可知，只要能够直接或间接测量出石块的重力和体积就可以求出它的密度。将石

块首先挂在杠杆上，利用杠杆的平衡条件可以求出它的重力：再将石块浸没在水中，利用杠杆的平衡条件

可以测出这时石块受到的浮力，根据阿基米德原来计算出它的体积，问题迎刃而解。如果要测量物体的质

量或重力，尽量不要浸入水中后测，这时物体会带水，测出的结果偏大；根据杠杠的平衡条件，分别列出

两个平衡方程，然后再利用阿基米德原理替换其中的浮力部分，通过数学运算得到结果。

（1）应该先测石块的重力，后测石块的体积，那么正确的实验顺序为：

①用细线将轻质直杆悬起来，悬点为0,并将一重物用细线悬于直杆0点左侧的P点；

②保持重物的悬点不变，将待测石块用细线挂在直杆0点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直尺测得该

点到0的距离为12.0cm；

③在溢水杯中装满水，将待测石块缓慢浸没在杯中，让溢出的水全部流入轻质塑料袋中；

④保持重物的悬点不变，将装水的轻质塑料袋用细线挂在直杆0点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直

尺测得该点到0的距离为30.0cm；

即ADCB；

（2）将重物挂在直杆上时，根据杠杆的平衡条件得到：G（tLs=GX12crn①；

将装水的塑料袋浸挂在杠杆上时，根据杠杆的平衡条件得到：G*L『F浮X30cm②：

根据①二②得到：GXI2cm=F；7X30cm；

将重力公式和阿基米德原理代入得到：

pgVx12cm=p水gVx30cm

px12cm=p次x30cm.

解得：P次=2.5g/cm3。

3.（2018•拱墅模拟）在学习了密度计的知识后，小金同学自制了一支密度计，通过实验比较自制密度计

与实验室用密度计的异同。他将两支密度计A、B分别放入甲、乙两种液体中，观察到密度计静止后的现

象如图（a）、（b）、（c）和（d）所示。（两支密度计的重力相同）

1

（1）观察比较图（a）、（b）可以判断：液体_密度大（选填“甲”或“乙”）。

（2）观察比较图（c）、（d）可知，自制密度计判断出液体甲、乙密度的大小关系（选填“能”

或“不能”），且对比密度计A、B可知，它们的刻度线都是________的（选填“均匀”或“不均匀”）。

【答案】（1）甲（2）能；不均匀

【解析】浮沉条件指的是浸没在液体中的物体，受到两个力：竖宜向下的重力和竖直向上的浮力，这两个

力的大小决定了物体在液体中的运动状态：浸在液体里的物体受到的浮力，浮力大小等于物体排开液体的

重力，即公式F滓=9浓8\"。浮力大小只与液体密度和浸在液体的体积有关，与物体的质量无关。

（1）观察比较（a）、（b）两图，两密度计处于漂浮状态，F浮np^gVxG,由于两支密度计的重力相同，

所以两支密度计受到的浮力相同,又因为V中推<Vz排,所以Pi?»>P乙浪；

（2）观察比较图（c）、（d）可知，图（c）中的密度计排开液体的体积小，因此，自制密度计能判断出

液体甲、乙密度的大小关系，密度计A、B的刻度线都是不均匀的；

4.（2020•杭州模拟）某同学要测一个金属块的密度，他手中的测量工具只有一只量程较小的弹簧测力计,

当他用此弹簧测力计测量该金属块的重力时，发现已超过弹簧测力计的最大量程，于是他设计了如图所示

的装置去测量。图中0A:0B=l:3。他实验的步骤如下：

⑴用细绳把金属块悬挂于A点，用弹簧测力计在B点作用一个竖直向上的力，使杠杆OAB在水平位置静止,

金属块静止在空中，读出弹簧测力计此时的读数Fu

⑵向容器中加适量的水，“适量”指的是,待杆在水平位置重新平衡后，再读出弹簧测力计此时

的读数则RF2（选填“大于”、“等于"、“小于”）；

⑶若杠杆OAB质量不计，则被测金属块密度的表达式：P=（水的密度表示为PQ

【答案】水能完全浸没金属块但又没有水溢出：大于：丝

【解析】（2）由实验步骤可知，没有加入水之前是为了测量金属块的重力；而加入水后的读数是通过浮力

来测量金属块的体积，从而计算金属块的密度，所以适量的水是指恰好把金属块完全浸没但乂没有的水的

体积；由于第二步有浮力的原因，则阻力减小，即&要减小，所以

（3）由步骤一可知，F1xOB=GxOA,

•.♦OA:OB=1:3；.G=3F,*4=詈;

由步骤二可知，F2xOB=FxOA

.•,F=3F2；/.F^=G-F=3(F-F2)；

「

.v=v=2=3(FF”

‘‘物排””

3F1

F'P水

・"勿=＞缶7F「Fz»

5.（2019•温州）气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度，小明在实验室按如图所示步骤进

行实验:

打足气的足球排气后的足球

①如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为426毫升。

②如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同

时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。共排气10次。

③如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为420毫升。

（1）图乙中，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是o

（2）根据测得的数据，计算实验室中空气的密度。

【答案】（1）使量筒内的气压等于外界气压

（2）GFFIXP*8丫技|=1乂103千克/米3义10牛/千克X426X10*米3=4.26牛

3

G2=F浮2=P水gV推2=1X千克/米xi0牛/千克X420XKT®米=4.2牛

排出空气的质量m＜（-G-Jg=（Gi-G2）/g=（4.26牛-4.2牛）/10牛/千克=6X10'千克

排出空气的体积V“1=10X500毫升=5000毫升=5X10米3

P1/V-=6X103千克用x103米3=1.2千克/米3

答：实验室中空气的密度为1.2千克/米

【解析】（1）当量筒内外水面相平时，水处于静止状态，那么量筒内的气压与量筒外的大气压强相等：

（2）当足球漂浮时，它受到的浮力等于重力，根据G=F萨P求gV热分别计算出排气前和排气后足球的重力,

而二者之差就是排气的重力，再根据血=（计算出排气的质量；而排气的体积就是量筒内水面所对的刻

度，即500ml,最后根据公式p=£计算空气的密度即可。

6.（2020•三门模拟）某兴趣小组做了以下研究，将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后，用

弹簧测力计测出它们的重力，记录数据如表所示。

液体密度（g/cn?）0.81.01.21.4

弹簧测力计的示数（N）1.61.82.02.2

V

1

2

3

4

5

（1）通过分析此表，发现液体密度与弹簧测力计示数之间有一定规律，能正确反映这一规律的图象是

»（填字母序号）

（2）根据实验结果，将实验时所用的弹簧测力计和小桶改装成了一个液体密度计。使用时，只需将小桶中

装满待测液体，就可从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度。该液体密度计的零刻度线指示的

位置是No

（3）若小桶中装满密度未知的某种液体时，弹簧测力计的示数为2.3N,该液体的体积是多少？（写出计算

过程）

【答案】（1）A

(2)0.8

（3）分析数据得P淑体=1.5Xl（）3kg/m3,结合G=p秘gV,G+G**2.3N,解得V=10/或由表中任意两组数据

列方程组得V=10W

【解析】弹簧测力计的示数等于小桶的重力和里面液体的重力之和，据此分析当小桶内没有液体时，测力

计的示数是否为零。将表格中相邻的两组数据相减，分析测力计的示数和密度的变化量之间的数量关系，

对图像的形状进行判断；

当液体的密度为零时，那么测力计的示数就是小桶的重力。从表格中选取两组数据，根据F=G桶+G列出两

个方程，联立计算出小桶的重力。

（1）弹簧测力计的示数等于小桶的重力和里面液体的重力之和，因此当里面没有液体时，即液体的密度为

零时，测力计的示数等于小桶的重力，肯定不是零。将表格中相邻的两组数据相减可知，当液体密度增大

0.2g/cm：’时，测力计的示数增大0.2N,因此二者之间是正比例关系，即图像是条倾斜的直线，故选C。

（2）将第一组和第二组数据代入F=G柚+G得到：1.6N=G植+0.8XlOlg/nf,X10N/kgXV；

1.8N=G桶+1X103kg/m3X10N/kgXV；

解得：G桶=0.8N,V=10m3=100cm3；

（3）该液体的体积等于小桶的容积，BP100cm%

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二、凸透镜成像实验

1.（2020•绍兴）在“研究凸透镜成像规律”的实验中。

蜡烛凸透镜

1川|||川|||叩||甲川|11甲11|川1|川1/1¥1川1呷川|川甲川|川

0510力2025j0354()455055606570cm

(1)某次实验过程中，小敏移动光屏直到出现清晰的像，蜡烛、透镜和光屏在光具座上位置如图所示，此

时所成的是倒立________的实像。

(2)若通过移动透镜，使光屏上再次成清晰的像，透镜应该移到_______厘米刻度处。

(3)实验一段时间后，原为成在光屏中央的像，“跑”到图甲所示的位置。下列操作可以让像重新回到光

屏中央的有________«

国甲国乙阳内

①光屏上移一段距离②蜡烛下移一段距离③透镜下移一段距离

(4)研究好成像规律后，小敏模拟了近视和远视的矫正，图乙中，小敏给透镜A戴上“眼镜“(凸透镜B),

光屏上刚好出现清晰的像，摘下”眼镜“后，光屏上的像变模糊，如图丙所示，若要通过移动蜡烛使像再

次清晰，应将蜡烛向________(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动一段距离。

【答案】(1)放大(2)45(3)①③(4)远离

【解析】凸透镜成像规律是一种光学定律。在光学中，由实际光线会聚而成，且能在光屏上呈现的像称为

实像；由光线的反向延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像。

(1)由图可知，U=15cm,V=30cm,U<V成倒立放大的实像；

(2)由(1)可知，f<15cm<2f,V=30cm>2f；所以7.5cm〈f<15cm；所以移动透镜再次成清晰的像，即成倒

立缩小的实像，U>2f,f<V<2f；所以透镜移动到45cm处即可；

(3)由图甲可知，像向上移动，所以可以把蜡烛向上移一段距离、光屏上移、透镜下移均可；故①③符

合题意；

(4)图乙是两次会聚成清晰的像，因此去掉一个凸透镜后光线的偏折减小，所以物体要远离透镜一段距离

即可；

2.(2017•杭州)小金在实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。

(1)当小金将三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像。请你根据此现象回答下列问题：光屏

上像的性质为________，并推算出焦距为________厘米。

（2）保持蜡烛和凸透镜位置不变，小金换了个凸透镜继续实验，并使透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者

高度相同，但在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法在屏上成像（光具座足够长），请你帮助小金分析产生

此现象的原因。

【答案】（I）倒立、等大、实像：20

（2）因为换的凸透镜焦距大于或等于40厘米，所以物距小于或等于焦距，得不到实像

【解析】当物距等于像距时，成倒立等大的实像.物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上。

（1）由图可知，此时的u=40.0cm=v,则u=2f,f=20.0cm；此时成的是倒立、等大的实像；

（2）透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同，光具座也足够长，故光屏上不成像的原因是物距小于

焦距，凸透镜成的是虚像，虚像不能被光屏承接。

3.（2020•南潺模拟）某小组同学用如图甲的装置探究“凸透镜成像规律”，其中凸透镜的焦距为15厘米,

他们进行实验的同时，在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙（用带箭头的线段表示物或

像，A'、B'、C'分别表示蜡烛在A、B、C处时像的位置）

|iiiqiiii|ii^ii|iiii|Rii|iRi|ii^n|iiii|iiii|iiii|iiiipiii|iiii^iJ^ii|iiiiinqiHi|

0cm102030405060708090100

甲

ABC

（1）从图乙中可以看出，蜡烛在ABC位置时光屏上得到的都是（填像的性质）的实像;

（2）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15-30厘米之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30厘米以

外处，此时物体所成像大小与物距的关系是。

（3）根据如果所示的成像规律，若在将蜡烛放在C和焦点F之间，此时，应该在凸透镜前放置一个

（填凸透镜或凹透镜）才能使像成在C'的位置。

【答案】（1）倒立、放大（2）物距越大，像越小（3）凸透镜

【解析】（1）根据乙图可知，蜡烛在ABC位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像；

（2）将A和C比较可知，A比C的像距大，那么对应的像A'比C'小，且对应的像距变小，那么得到结论：

物距越大，像距越小，像越小；

（3）若在将蜡烛放在C和焦点F之间，与C相比，此时物距减小了，那么根据“物近像远大”的规律可

知，此时像距肯定变大，即对应的像应该在C'的右边。如果此时的像要前移成在C'的位置，那么光线就要

更加会聚一些，那么应该放置一个凸透镜才行。

4.（2020•温岭模拟）照相机为什么不采用小孔成像而采用凸透镜成像？为了解答这个问题，某同学利用

如图装置进行实验。

该装置由两个不透光的筒组成，内筒能在外筒内左右移动。内筒开口处用半透明纸作光屏，在外筒的孔上

放置凸透镜（实验序号1）,调节内筒位置，直至出现清晰的像，并记录现象。然后保持内外筒位置不变，仅

对孔上放置的透镜及孔的大小按照序号2、3、4、5、6进行实验，记录如表：

实验序号123456

未遮盖的凸透小部分遮盖的大部分遮盖凸中等孔径的小较小孔径的小

较大孔径的小孔

夕卜筒孑L中放

镜凸透镜透镜孔孔

置物体

0Q0090

像的清晰程清晰，能分辨清晰，能分辨清晰，能分辨很模糊，基本看不模糊，能分辨清晰，能分辨

度出笔画出笔画出笔画清笔画出笔画出笔画

像的亮暗亮中暗亮中暗

请回答以下问题:

（1）小孔成像和凸透镜成像分别利用了光的什么原理？

A.光的直线传播，光的反射B.光的直线传播，光的折射

C.光的反射，光的折射D.光的折射，光的反射

（2）本实验用发光字而不用蜡烛烛焰，是因为发光字相比烛焰有以下优点：（写出两条）。

（3）一张照片要求成像清晰、亮度合适，根据实验结果分析相机中采用凸透镜成像而不采用小孔成像的原

因是o

【答案】（1）B（2）能更容易判断像的清晰程度；光源亮度更稳定。

（3）凸透镜成像能兼顾亮度和清晰度，而小孔成像则是亮度合适时像模糊，像清晰时亮度暗。

【解析】（1）小孔成像的成像原理是光的直线传播，而凸透镜成像的成像原理是光的折射，故选B；

（2）本实验用发光字而不用蜡烛烛焰，是因为发光字相比烛焰有以下优点：能更容易判断像的清晰程度；

光源亮度更稳定。

（3）一张照片要求成像清晰、亮度合适，根据实验结果分析相机中采用凸透镜成像而不采用小孔成像的原

因是：凸透镜成像能兼顾亮度和清晰度，而小孔成像则是亮度合适时像模糊，像清晰时亮度暗。

5.（2020•温州模拟）科学兴趣小组探究显微镜成像原理，查阅资料发现：显微镜的镜头可以看作由一块

焦距较小的凸透镜（物镜，其焦距用f粉表示）和一块焦距较大的凸透镜（目镜，其焦距用表示）组成。并

根据凸透镜成像原理推测其原理图如下：其中AB表示待观测的物体标本，R为物镜的焦点，F?为目镜的焦

点，&Bz为最终观测到的物像。

（1）隔离法是一种常见的分析研究方法，可分为整体隔离和局部隔离。请使用局部隔离的观察方法找出图

中物体AB经过物镜折射后所成的像的特点o

（2）眼睛透过目镜能看到A瓜所成的像AzB”下列与其成像原理是一致的是<,

A.放大镜B.照相机C.幻灯机

（3）兴趣小组同学继续在光具座上利用不同焦距的凸透镜，通过改变两块凸透镜之间的距离（相当于改变

显微镜镜筒长度），模拟显微镜成像放大倍数实验，得到如下数据：

1-1

f物（厘米）7；（"厘米）两镜之间距离（厘米）f目（厘米）"（1/厘米）像放大倍数

1.60.625a50.250倍

20.5b50.250倍

1.60.625a2.50.4100倍

20.5b2.50.4100倍

X1/Xa50.2200倍

0.52b50.2200倍

表中的X的数据为O

【答案】(1)倒立、放大、实像(2)A(3)0.4

【解析】1、物体经过物镜所成的像是AB,从图中可得到像的特点；

2、AB在目镜的一倍焦距内，根据凸透镜的成像规律可知，将成一个放大、正立的虚像；

3、观察表格数据可知，像的放大倍数是由物镜和目镜的放大倍数共同决定的。在物镜不变时，目镜焦距

的倒数增大儿倍像的放大倍数也增加儿倍。在目镜不变时，物镜焦距的倒数增大几倍像的放大倍数也增加

几倍。由此可在表格中选择目镜不变的对照组来确定X的数据。

(1)物体AB经过物镜所成的像是AB,从图中可知，所成的像是倒立、放大、实像；

(2)眼镜透过目镜看到的AB在目镜的一倍焦距内，根据凸透镜的成像规律可知，将成一个放大、正立的

虚像，这与放大镜的原理相同，A选项正确；

(3)由表格数据第二组与第六组比较可知，H镜不变时物镜焦距的倒数扩大4倍，像放大倍数也增加4倍。

将第五组与第一组比较可知，像放大倍数增加了4倍，在目镜不变的情况下，可知物镜焦距的倒数也扩大

了4倍,所以l/X=0.625X4=2.5,X=0.4。

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三、滑动摩擦力大小的影响因素

典例训练

1.如图是研究“滑动摩擦力”的实验。

（1）小金用弹簧秤水平向左拉木块做匀速直线运动，弹簧秤示数如图甲所示。由二力平衡可知，木块受到

的滑动摩擦力大小（填''大于"、“小于”、“等于"）弹簧秤示数。

（2）小王在用同一装置重做小金的实验时，发现弹簧秤示数不稳定，某时刻弹簧秤示数如图乙所示。此时

木块受到的滑动摩擦力为N«

（3）实验后，聪明的小郑认为如果仅比较滑动摩擦力的大小可以不用二力平衡的原理。请你举出一个不用

二力平衡原理比较滑动摩擦力大小的例子：。

【答案】（1）等于（2）2.2

（3）从同一斜面同一高度滑下的物块，通过比较在不同粗糙程度的水平面上滑动距离的长短，比较滑动摩

擦力的大小

【解析】弹簧测力计读数：首先确定每一个大格和每一个小格的读数，然后读数.弹簧测力计拉动物体时,

弹簧测力计显示拉力大小，物体在水平面上进行匀速直线运动时，水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,

这两个力是一对平衡力，大小相等。

（1）木块进行匀速直线运动，滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡条件，所以滑动摩擦力大小

等于拉力等于弹簧测力计的示数；

（2）弹簧测力计的每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,弹簧测力计示数是2.6N；但由滑动摩擦力的

因素可知，滑动摩擦力没变化应该与第1问中相同，即为2.2N。

（3）例如：①从同一斜面同一高度滑下的物块，通过比较在不同粗糙程度的水平面上滑动距离的长短，比

较滑动摩擦力的大小。

②板刷滑动时通过比较毛弯曲的长度，比较滑动摩擦力的大小。

2.小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时，不时往手上吐口水，询问后得知是为了防止打滑。但为什么许多场

合写着“地板湿滑小心慢走”？于是他找来弹簧测力计、滴管、一块油漆过的木块和一杯水进行探究。如

图，在水平玻璃桌面上滴不同滴数的水并涂匀，立即让木块在玻璃桌面上做匀速直线运动，测出摩擦力，

记录数据如表：

实验次数12345

水滴数/滴510152025

摩擦力/牛1.31.51.81.4—

（1）该实验基于的假设是

（2）第五次实验中弹簧测力计的读数如图，为牛。

（3）随着水滴的增加，摩擦力的大小变化趋势更接近以下四幅图中的.图。

擦

力

、

牛

0水滴数滴,0水滴数

AB

【答案】（1）摩擦力大小可能与水滴多少有关（2）1.2（3）B

【解析】（I）紧抓题中信息“小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时，不时地往手上吐口水，询问后得知是为

了防止打滑”和“为什么许多场合写着‘地板湿滑小心慢走'进行假设。弹簧测力计读数：首先确定每一

个大格和每一个小格各代表的示数，然后读出力的大小。

(1)对”用铁锹时吐口水防止打滑“、”地板湿滑小心慢走“分析可得出：变量是水的多少，产生的结果

是摩擦力大小的变化，由此得出此实验基于的假设是：摩擦力大小可能与水滴多少有关。

(2)弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,所以滑动摩擦力为1.2N。

(3)由表格数据知，水滴从5——15时增加时，摩擦力增大；当水滴数量从15——25继续增加时，摩擦

力反而减小。同时，结合所学知识还可知：当水滴数为0时，接触面之间存在摩擦力，当水滴很多时，接

触面之间还是存在摩擦力。综合得出摩擦力和水滴数量的关系为B。

3.(2017•台州)在学习影响滑动摩擦力大小的因素后，小柯还是认为：重力越大，滑动摩擦力越大。于

是张老师用如图装置与他一起实验。

步骤一：将铁块放在木板上，往沙桶中加入一定量细沙，使压力传感器的示数为5.00牛，水平向左拉动木

板，读出拉力传感器的示数并记录。

步骤二：换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的铁块，重复步骤一，记录结果如下表。

实验次数质量不同的铁块压力传感器示数(牛)拉力传感器示数(牛)

1小5.002.10

2中5.002.11

3大5.002.11

请回答下列问题：

(1)第1次实验中铁块受到的摩擦力为_______牛。

(2)实验中能否用钩码代替细沙？并说明理由。

(3)通过实验得出的结论是o

(4)小柯认为：该实验中压力传感器的上表面要尽量光滑，否则会使拉力传感器的读数偏大，为什么？

【答案】(1)2.10

(2)不能：细沙质量小，能较为准确调节对铁块的拉力，来保证压力大小相同。

（3）摩擦力大小与重力无关

（4）不合理，拉力传感器示数始终等于木板对铁块的摩擦力，而与压力传感器和木板之间的摩擦无关

【解析】（1）由图可知以铁块为研究对象，拉力传感器对铁块向右的拉力与木板对铁块向左的摩擦力是一

对平衡力，拉力传感器示数大小上就是摩擦力所以第1次实验中铁块受到的摩擦力为2.10牛；（2）铁块

增加的质量用小桶内物质的质量抵消掉，细沙可以实现质量的微小调节所以比较合适，钩码单个质量较大

不利用微小调节所以不能；（3）由表格数据可知质量增加摩擦力大小不变所以摩擦力大小与重力无关；（4）

压力传感器上表面与铁块没有接触不影响木板对铁块的摩擦力。

4.（2017•丽水）某兴趣小组在探究“影响摩擦力大小的因素”时，用如图所示的装置进行实验。

7///////////////////////////////////////z

实验一：将长方体木块平放在长木板上，用力F拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤

的示数于表一。再将木块分别侧放、竖放，重复实验。

实验二：将长方体木块平放在长木板上，用力F拉长木板，当长木板与木块发生相对滑动后，记录弹簧秤

的示数于表二。再分别将一个祛码，二个祛码放在木块上，重复实验。

表一

实验次数压力大小木块放置情况弹簧秤示数/牛

1木块的重平放1.0

2木块的重倒放1.0

3木块的重竖放1.0

表二

实验次数压力大小木块放置情况弹簧秤示数/牛

1木块的重平放1.0

2木块和一个祛码的总量平放1.5

3木块和二个祛码的总量平放2.0

（1）实验一的第3次实验时，木块与长木板之间的滑动摩擦力为________牛;

（2）实验一探究的问题是________；

（3）表二中的实验数据可得出的结论是________。

【答案】（1）1.0

（2）滑动摩擦力的大小与接触面积大小是否有关？

（3）在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力也越大

【解析】此题是探究影响滑动摩擦力的因素，上要考查了对二力平衡条件的应用及控制变量法.在此实验

中要拉动木块做匀速直线运动，要研究滑动摩擦力与一个量的关系，需要控制另一个量不变。物体在平衡

力的作用下处于静止状态和匀速直线运动状态，二力平衡时，摩擦力等于拉力；滑动摩擦力的大小与压力

大小和接触面的粗糙程度有关，要研究滑动摩擦力与其中一个量之间的关系，要控制另一个量不变；滑动

摩擦力由物体间的压力、接触面的粗糙程度决定，与物体所受拉力大小无关，据此分析答题。

（1）根据二力平衡摩擦力等于拉力，因此摩擦力为1.0\;

（2）实验一通过不同的摆放方式改变接触面积，探究的是滑动摩擦力的大小与接触面积大小是否有关；

（3）表二为不同的压力下，摩擦力的变化，观察表格可以得出结论在接触面粗糙程度相同时，压力越大，

滑动摩擦力也越大。

5.（2016•金华）科学研究源于观察和问题，拓展性小组同学观察到下列现象，跳伞运动员在未打开降落

伞时下落很快，打开降落伞下落的速度会减小；“瓢泼大雨”以很快速度降落到地面，而“毛毛细雨”则

缓慢地飘落到地面.

【查阅资料】物体从高空下落时，速度越来越大，所受阻力也越来越大，当阻力增大到重力相等时，将以

某一速度作匀速直线运动，这个速度被称为物体下落的收尾速度.

【提出猜想】物体从高空下落时收尾速度与什么因素有关？

（1）【建立猜想】①可能与物体的横截面积有关.②可能与物体的有关.

（2）【设计方案】同学们经过讨论后认为，可以用小球作为理想化模型来代替生活中的不规则问题作为研

究对象进行探究，于是同学们决定取5个不同的小球进行实验，在相同环境条件下，分别从一定高度（足

够高）由静止下落，来探究小球从高空下落时的收尾速度与哪些因素有关.

【获取证据】相关测量数据见表：

小球编号12345

小球质量m（g）255545

小球半径r（m）0.050.050.100.250.15

小球的收尾速度v（m/s）1640101.69

【得出结论】比较1、2号小球的相关实验数据，可以得到的结论是

（3）【拓展应用】

①根据表中数据，推测5号小球的收尾速度v=m/s.

②请你结合上述探究，解释“跳伞运动员打开降落伞后比打开降落伞前收尾速度小”的原因是.

【答案】（1）质量

（2）在该实验环境下，半径相同的小球从高空落下时的收尾速度与质量成正比

（3）40；打开降落伞后半径增大

【解析】根据查阅资料的内容进行合理的猜想；比较1、2号小球的相关实验数据得出相同量和不同量，然

后根据控制变量法得出结论：①分析表中2、3、4号小球的相关实验数据得出收尾速度与小球半径的关系,

综合收尾速度和小球质量、小球半径的关系得出表达式，然后推测5号小球的收尾速度；②根据所得的结

论解释“跳伞运动员打开降落伞后比打开降落伞前收尾速度小”的原因.本题考查了实验的猜想和分析实

验数据得出结论以及利用结论解决问题，利用控制变量法分析数据得出结论是关键.

【建立猜想】由“阻力增大到重力相等时，将以某一速度作匀速直线运动”可猜想，物体从高空下落时收

尾速度可能与物体的质量（或重力）有关；

【得出结论】比较1、2号小球的相关实验数据可知，两球的半径相等，质量不同，且质量越大收尾速度越

大，且收尾速度与质量的比值8相等，

故可得结论：在该实验环境下，半径相同的小球从高空落下时的收尾速度与质量成正比；

【拓展应用】①分析表中2、3、4号小球的相关实验数据可知，小球的质量相等，半径不同，收尾速度不

同，且收尾速度与小球半径平方的乘积0.1不变，

故可得结论：在该实验环境下，质量相同的小球从高空落下时的收尾速度与小球半径的平方成反比；

综上可知，小球的收尾速度可设为v=k黑，把1号小球的数据代入可得：16m/s=kX-^解得:

r（0.05m）”

3

k=0.02—,

g"s

则5号小球的收尾速度：v=k3=0.02卫士X—^2=40m/s；

1g-s（0.15m）”

②因环境相同时，质量相等的小球从高空中下落时，半径越大，收尾速度越小,

所以，跳伞运动员打开降落伞后，半径增大，收尾速度减小，即比打开降落伞前收尾速度小.

跟踪训练

1.（2020•温州模拟）小明利用实验用的杠杆（杠杆上有等间隔的刻度）和溢水杯等材料制作了一个固体密

度秤，具体步骤如下：

①将固体密度秤放在水平工作台上，并在水平位置调节平衡。

②溢水杯中盛满清水，在溢水口处套好接水袋

③用细线系住被测物体，并将其浸没在水中，当水停止外流时，取出物体并擦干

④将被测物体挂在A点（距0点10cm处）,同时将接水袋取下，并挂在密度秤的右端

⑤再读出接水袋和点0的距离，即可知道被测物体的密度

（1）请完善步骤5的操作。

（2）当杠杆左端0A的长度是10cm,右端接水袋距0点的距离为78cm,那么被测物块的密度是g/cm\

（3）下列操作会使物块的密度测量偏大的是（）

A.水袋有一定质量B.取出的物块未擦干C.步骤一的杠杆左端下沉

【答案】（1）移动接水袋的位置，直至杠杆在水平位置平衡（2）7.8（3）B.C

【解析】水袋里水的体积等于物体的体积，即V产V。当杠杆平衡时，根据杠杆的平衡条件得到：GftLFG）lf

Lz,用密度公式将两边拆开得到：PagVXLi=P4；gVitL2＞解得：P物=水°

（1）根据公式p物=2p次可知，得到杠杆平衡时水袋对应的力臂长度L即可，因此步骤5

的操作为：移动接水袋的位置，直至杠杆在水平位置平衡；

（2）根据公式。物=/次得到：p,^=lg/cm3=7.8g/cm3,

（3）A.根据公式G^LkG#L可知，如果水袋有一定质量，那么会使G打增大，而L?变小，计算出物体的密

度变小，故A不合题意：

B.如果取出的物块没有擦干，会使G粉增大，从而导致密度偏大，故B符合题意；

C.如果步骤一中的杠杆左端下沉，那么右面的水袋需要向右移动更大的距离，即增大L来平衡杠杆，因此

会使测得的密度偏大，故C符合题意。

2.（2019•海曙模拟）小海从旅游胜地带回一块玄武岩火山石，如图中所示，他通过多种方法测定这块玄

武岩的密度。

（1）方法一:

①将托盘天平放在水平桌面上，把标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母，直到指针在

—,表示天平平衡；

②用天平测量火山石质量，天平平衡时，祛码和游码的示数，如图乙，火山石质量为_______g;

③再用排水法测得火山石的体积，利用密度公式算得了火山石的密度。

（2）方法二：

①将装有水的玻璃杯放在电子秤上，电子秤示数清零，如图丙：

②火山石用细线绑住悬挂着浸没于水中，电子秤示数为8.6g,如图丁；

③结合方法一中测得的数据，小海算出火山石的密度为_______g/cnf（保留一位小数）。

【答案】（1）分度盘中央刻度线；21.6（2）2.5

【解析】①使用天平时，如果指针在分度盘的中央，或者指针左右摆动的幅度相同，那么表示天平平衡；

②物体的质量=祛码质量+游码质量；

电子秤的示数就是火山石排开水的质量,根据V=/次=/计算出它的体积，根据密度公式计算密度即可。

（1）①将托盘天平放在水平桌面上，把标尺上的游码移至零刻度线处，调节平衡螺母，直到指针在分度盘

中央刻度线，表示天平平衡；

②祛码质量是20g,游码质量是1.6g,那么火山石的质量m=20g+l.6g=21.6g；

（2）火山石的体积V=/次=片=募匕=8.6sn3；

火山石的密度P=£=靠3=2.5g/cm3.

3.（2019•浙江模拟）某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”.其制作过程和原理如下：如图甲

所示，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡；在左侧离支点10cm的位置A用细线固定一

个质量为110g、容积为50mL的容器.右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。

【测量过程】将下对实验空白处补充完整：

（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向端调节（填“左”或“右”）;测量

液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位置直接读出液体密度。

（2）当容器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距离支点0cm。

（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处