【特色专题专训】类型二 力学重点实验

特色专题专训第第页类型二力学重点实验近五年力学实验题考查情况年份实验目的考查点类型2025利用杠杆测密度1.实验操作；2.计算；3.解释；4.方案评估探究类实验2024探究杠杆的平衡条件1.杠杆的调整；2.实验操作；3.规律的应用；4.方案分析探究类实验2023测量小球的密度1.器材的使用及调整；2.利用天平和量筒测量密度（常规法）；3.分析论证；4.表达式求解测量类实验2022探究影响摩擦力大小的因素1.实验方案设计（控制变量）；2.实验原理：二力平衡；3.用测力计测力；4.增大摩擦力的方法（应用）；5.实验改进探究类实验2021测量吸水性石块的密度1.器材的使用及调整；2.利用天平和量筒测量密度（常规法）；3.利用浮力测密度（特殊）；4.分析论证：误差及改进措施测量类实验实验1测量物质的密度考向1测量固体的密度1.（2024·唐山模拟）小明在家庭实验室里对一方形物块的密度进行探究。甲乙丙（1）他先将物块拿在手中掂量了一下，感觉比较轻；再将物块放入水中，发现能漂浮在水面且不吸水，从而表明了该物块的密度（选填“大于”“小于”或“等于”）水的密度。（2）他从家庭实验室找来烧杯、量筒、记号笔、足够的水（水的密度ρ水=1.0×103kg/m3）、细针，来测量该物块的密度。其操作步骤如下：①向烧杯中注入适量的水，将物块放入水中，静止时如图甲所示，用记号笔在烧杯水面处作标记A。②用细针将物块全部压入水中，用记号笔在此时烧杯水面处作标记B，如图乙所示。③从水中取出物块，在量筒中倒入90mL的水。④将量筒中的水缓慢倒入烧杯中至标记A处，此时量筒内剩余水的水面如图丙所示，则量筒内剩余水的体积为mL，由此可计算出该物块的质量为g。⑤继续将量筒内的水倒入烧杯至标记B处，量筒内剩余水的体积为40mL，由此可计算出该物块的密度为kg/m3。（3）小明反思其探究过程，在确认读数准确的情况下，从水中取出物块会带出少量水，导致测得物块的体积，质量。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）2.（创新方案·缺量筒型）用如图所示的器材测量一矿石的密度，主要过程如下。（1）将天平放在水平台面上，游码移到处，发现指针位置如图甲所示，为使横梁水平平衡，应将右侧平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节。（2）将装有适量水的烧杯放在天平的左盘，然后向右盘加砝码并移动游码。天平恢复平衡时，右盘中的砝码和游码如图乙所示，则烧杯和水的总质量为g。（3）如图丙所示，用细线系住矿石，悬挂在铁架台上，让矿石浸没在水中，细线和矿石都没有与烧杯接触，天平重新平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g，则矿石的体积为m3。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（4）如图丁所示，矿石下沉到烧杯底部，天平再次平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g，则矿石的密度为kg/m3。【拓展】若矿石具有吸水性，则所测矿石的密度（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。3.（创新方案·利用杠杆测密度）如图所示，这是“利用杠杆测量石块密度”的实验。（ρ水=1.0×103kg/m3）（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向调节，这样做的目的是，并消除杠杆自重对实验的影响。（2）如图乙所示，在溢水杯中装满水，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积等于的体积。（3）将石块从溢水杯中取出，放入另一相同小桶B中，将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置恢复平衡，如图丙所示。①若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为kg/m3。②若考虑小桶重力，则石块的实际密度将比上述测量值偏。③在步骤（3）中可以进一步减小测量误差的措施：（写出一条即可）。考向2测量液体的密度4.（2023·石家庄模拟）如图所示，小明为了测量某种液体的密度，进行了如下实验。（1）将托盘天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的零刻度线处。发现指针静止时位置如图甲所示，则应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节使横梁平衡。（2）小明进行了四项操作：A.用天平测出空烧杯的质量m1=16gB.如图乙所示，向烧杯中倒入适量的液体，用天平测出烧杯和液体的总质量m2=gC.将烧杯中的部分液体倒入量筒中，测出这部分液体的体积，如图丙所示D.用天平测出烧杯和剩余液体的质量m3=26g①以上操作中有一项是多余的，该操作是（只写字母）；②该液体的密度为kg/m3。【拓展】上述液体由密度分别为ρ1、ρ2（ρ1<ρ2）的甲、乙两种液体配制而成。将质量均为m0的甲、乙两种液体按体积比1∶1的比例配制成上述液体（设混合前后总体积保持不变），且使所得混合液的质量最大，则混合后的液体的密度为，剩下的那部分液体的质量为（均用已知字母表示）。5.（2025·石家庄一模）为测定某牛奶的密度，小明在实验室进行了如图1所示的实验。图1图2（1）将托盘天平放在水平工作台上，游码移到标尺的“0”刻度线处，发现指针静止在图1甲所示位置，应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，使指针指在分度盘的中央。（2）将装有适量牛奶的烧杯放在天平的左盘，加减砝码，天平重新平衡时如图1乙所示，烧杯和牛奶的总质量为g；将烧杯中的部分牛奶倒入量筒，测得烧杯和剩余牛奶的质量为40.9g。（3）量筒内的牛奶液面如图1丙所示，可得出牛奶的密度为ρ牛奶=kg/m3。（4）上述实验中，有少量牛奶溅到量筒内壁，未静置就直接读出牛奶体积，则测得牛奶的密度（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。【拓展】小明设计了另一种测牛奶密度的方案继续实验，如图2所示，请将实验过程补充完整。①先用一个小杯子装一定量的水，放在大烧杯的水面上漂浮，沿水面的位置在小杯子侧壁标记为A。再将小杯子中的水全部倒入量筒，测得体积为V1。②再向该小杯子倒入少量牛奶，放在大烧杯的水面上漂浮，接着用滴管滴入牛奶，直至，再将小杯子中的牛奶全部倒入量筒，测得体积为V2。③牛奶的密度为ρ牛奶=（用ρ水、V1、V2表示）。6.小雨用电子秤、溢水杯测量金属块和液体的密度。操作步骤如下：①将电子秤放在水平台上，将溢水杯放在电子秤上。②如图甲所示，向溢水杯中缓慢注入某种液体，直至液面达到溢水口；电子秤的示数与液体的体积关系如图乙所示。③将金属块用细线系着缓慢放入液体中，直至沉底，此时电子秤示数如图丙所示。④将溢水杯中的液体全部倒出后，电子秤示数如图丁所示。请根据相关信息回答下列问题。（1）溢水杯的质量为g。（2）液体的密度为kg/m3。（3）金属块的密度为kg/m3。（4）在将金属块缓慢放入液体中，直至沉底前的过程，电子秤的示数（选填“变大”“变小”或“不变”）。（5）将溢水杯的液体全部倒出时，由于，使得测量的金属块密度值比真实值（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。7.（创新方案·利用浮力测密度）小明学习浮力知识后，想将弹簧测力计改装成“简易液体密度计”，用来测量液体密度。请你帮他完善实验步骤。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）小明竖直拿起弹簧测力计，首先观察其测量范围，然后检查弹簧测力计的指针是否指在上；调节好测力计后，小明将一实心小球悬挂在已经调好的弹簧测力计下方，指针恰好到测力计最大刻度值处，如图甲所示。（2）接着，他将小球浸没在水中，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时小球受到的浮力为N，小球的密度为g/cm3。（3）然后，小明用测力计提着小球浸没在某未知液体中，弹簧测力计的示数为3N，如图丙所示，则指针在3N位置时对应的液体密度为g/cm3。（4）更换不同液体，重复实验，将测力计上相应的刻度标为液体密度值，制成了“简易液体密度计”。请分析：弹簧测力计上的示数越小，对应的液体密度值越。【拓展】若容器底面积为40cm2，高为16cm，现倒入水至容器高8cm处，将另一个体积为160cm3的实心球放入容器中，静止时水对容器底部的压力增加量为1N。则该实心球的密度为kg/m3。8.（创新方案·利用杠杆测密度）小明利用如图所示装置和刻度尺来测量液体的密度。已知钩码的质量为500g，杠杆质量忽略不计。（已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）请将下面的实验过程补充完整。①将绳索固定在杠杆的O点，调整左右两端的平衡螺母使杠杆在位置平衡。②用刻度尺测得AB=30cm、OB=20cm。将物体M和钩码分别悬挂在杠杆A、B端，杠杆恰好在水平位置平衡。③将物体M浸没在水中（没有与容器接触），钩码移至C点时，杠杆恰好在水平位置平衡，测得OC=15cm。④将，钩码移至D点时，杠杆恰好在水平位置平衡，测得OD=14cm。（2）根据上面的数据可得，M的质量为kg，M的体积为m3；待测液体的密度为kg/m3。【拓展】将体积相同的实心铜块和铁块分别挂在杠杆的两端，调节O点到如图丙所示的位置时，杠杆恰好处于平衡状态，将铜块浸没在水中，铁块浸没在待测液体中时（没有与容器接触），杠杆（选填“能”或“不能”）在水平位置平衡。（ρ铜=8.9×103kg/m3，ρ铁=7.9×103kg/m3）实验2探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关9.某实验小组用如图所示的装置和器材探究影响滑动摩擦力大小的因素。（1）将木块平放在水平长木板上，为使弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小，则应沿方向拉动弹簧测力计。（2）在木块上加放砝码，是为了探究滑动摩擦力的大小与的关系；在长木板上铺棉布或毛巾，是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的关系。10.（2023·河北模拟）如图，小明用同一个木块进行了“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验，木板、棉布均放置在水平桌面上。（1）实验中测量滑动摩擦力的原理是。（2）为测出木块所受滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做运动。（3）拔河比赛时，队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛，这是应用了两次实验得出的结论。（4）完成图甲所示实验时，小明进行了两次正确的操作，两次木块运动的速度分别为va、vb，所受的摩擦力分别为fa、fb。已知va<vb，则fa（选填“>”“<”或“=”）fb。（5）小明与伙伴共同创建了一种新的实验方式，将图甲测量摩擦力大小的装置改为如图丁所示的装置。这样做的好处是。实验3探究浮力大小与哪些因素有关11.（2025·邢台模拟）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，同学们提出如下猜想：猜想1：浮力的大小可能与液体的密度有关。猜想2：浮力的大小可能与物体的重力有关。猜想3：浮力的大小可能与物体的形状有关。猜想4：浮力的大小可能与排开液体的体积有关。图1图2（1）如图1所示，用手把饮料罐按入水中，在饮料罐未完全没入水中时，饮料罐浸入水中越深，手会感到越吃力。这个事实可以支持猜想（选填序号）。（2）为了研究猜想1和猜想2，运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体，测得B和C的重力分别为4.4N和5N，然后进行如图2所示的实验。①如图2，在序号a中圆柱体A的重力已测出，在序号b的实验中物体所受的浮力为N。②比较序号三次实验，可得出初步结论：浮力大小与液体密度有关，液体的密度越大，物体浸没时所受的浮力越大。③比较序号b、c、d的三次实验，可得出结论：浮力的大小与物体的重力（选填“有关”或“无关”）。④进一步计算可知，圆柱体A的密度为kg/m3。（3）为了研究猜想3，小明用两块相同的橡皮泥分别捏成小船和小球放入装有水的烧杯中，发现小船浮在水面上而小球沉入水底。由此小明得出结论：浮力的大小与物体的形状有关。你认为这个结论（选填“可靠”或“不可靠”）。12.（2025·邯郸模拟）小宁探究“影响浮力大小的因素”的实验过程如图所示，图中带有盖子的圆筒可以密封，圆筒中可以添加砝码（每个砝码重为1N）。图1图2图3（1）通过比较图a和c，圆筒浸没在水中受到的浮力为N；通过比较图b和c可知，物体所受浮力的大小与有关；通过比较图c和d可知，物体所受浮力的大小与物体无关。（2）小宁对a、b、c、d四个步骤进行了观察研究，能正确反映弹簧测力计的示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是图2中的。（选填字母，金属块未接触容器底）（3）通过比较图c和e，发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图3所示的密度计，实验步骤如下：①让密度计漂浮在水中，测得此时水面到密度计底部的距离h0=6.0cm；②让密度计漂浮在某溶液中，测得此时液面到密度计底部的距离h1=5.0cm，则此溶液的密度ρ=g/cm3。【拓展】在第（3）问中若适当增大圆筒中配重的质量，这支密度计所能测量液体密度的最大值（选填“减小”“不变”或“增大”）。13.同学们利用蜡烛、细铁丝、杯子等制作了一个蜡烛“跷跷板”，如图甲。一端烛油滴下时，此端就上升，两端交替上下。为了寻找上述现象的原因，同学们用铁架台、杠杆（已在水平位置平衡）、质量相等的钩码等器材进行以下探究。（1）图乙中杠杆水平平衡，分别改变一侧钩码的个数或悬挂位置，发现杠杆不再平衡。小聪认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离。小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离。为判断谁的观点正确，同学们利用图丙中水平平衡的杠杆（OD>OA=OC）进行实验，保持B处悬挂钩码的个数和位置不变。甲乙丙①把A处悬挂的钩码改挂在C处，发现杠杆不再平衡。与A处相比，支点到力的作用点的距离（选填“变小”“不变”或“变大”）；②把A处悬挂的钩码改挂在D处，发现杠杆仍保持平衡，与A处相比，的距离不变；③由此初步判断的观点是正确的。（2）明确影响因素后，同学们利用图乙的器材探究杠杆平衡条件，将实验数据记录在设计的表格中。实验次数动力F1/Na阻力F2/N阻力臂l2/cm……………①表格中a处应填写的内容是；②若在图乙中杠杆两侧钩码下端各加挂一个钩码，杠杆（选填“左”或“右”）端下沉。（3）交替上下的蜡烛“跷跷板”，一端烛油滴下时，此端上升，原因是。实验4探究杠杆的平衡条件14.（2024·承德模拟）如图，小明利用粗细均匀的轻质直尺、纸盘、质量为50g的钩码、细线做成一个测量质量的仪器——杆秤。甲乙丙丁（1）用细线拴在直尺的中点O处，并把直尺挂在铁架台上，直尺刚好在水平位置平衡，让直尺水平平衡的目的是。（2）把纸盘挂在A点，钩码挂在B点，如图甲所示，直尺在水平位置平衡，把B点标注为0g，已知OA=4cm，OB=4cm，则纸盘的质量m盘=g。（3）将某待测物体放入纸盘，如图乙所示，保持纸盘的位置不动，将钩码向右移动到C点，直尺再次在水平位置平衡，OC=6cm，则待测物体的质量m物=g，并将该质量标注在C点。（4）小明陪妈妈在中药店买药时，发现药店的杆秤与他制作的杆秤有不同之处，药店杆秤的秤盘在秤杆的最左侧，提纽（支点）在靠近秤盘的位置（如图丙），小明模仿药店杆秤的构造，利用原来器材将自制杆秤进行改造（如图丁），与原来相比，改造后自制杆秤的测量范围将（选填“增大”“不变”或“减小”）。15.（2023·邢台模拟）小明探究杠杆平衡条件时，选定的实验器材：铁架台与两端带有平衡螺母的直尺组成的杠杆装置、弹簧测力计一个、细线和完全相同的钩码若干。（1）将杠杆装置放在水平实验台上，静止时如图1甲所示。为了探究杠杆的平衡条件，接下来的操作是，使杠杆在水平位置平衡。（2）实验中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，第1次、第2次杠杆平衡时的实验数据已填写在表格中。图1乙是第3次杠杆平衡时的情景，这次杠杆右侧的阻力①为N，阻力臂②为m。实验次数动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m12.50.220.25220.151.50.2310.2①②（3）分析表中数据，可以得出杠杆的平衡条件为。（4）为了使实验结论具有普遍性，他做了图1丙所示的实验，用弹簧测力计斜拉，使杠杆在水平位置平衡。若图中∠α=30°，则拉力F=N。【拓展】杠杆在我国古代就有了许多应用。在距今三千多年以前，就有了用来捣米的舂。现在一些资料中见到的舂，结构大致有图2中的甲、乙两种。工作时，以O为固定转轴，在A端连着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷。请把你认为比较符合生活实际的“舂”（甲或乙）选出来，并简要写出它的主要特点：。实验5测量滑轮组的机械效率16.（2025·邯郸模拟）同学们进行了“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。甲乙丙实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η120.11.20.355.6%240.11.90.370.2%360.11.60.5420.21.20.655.6%（1）实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。（2）通过比较1、4两次实验数据可知：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度。（3）通过比较两次实验数据可知：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图（选填“甲”“乙”或“丙”）所示的装置来完成的，第3次实验时滑轮组的机械效率是%。（5）假如第1次实验时，不计绳重和摩擦，钩码重由2N增加到8.4N，滑轮组的效率可以达到%。17.（2024·河北模拟）小敏和同学们用如图甲所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在表中：甲乙丙实验序号物重G/N物体上升的高度h/m绳端拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η140.101.80.374.1%260.102.50.380%360.152.5（1）小敏在实验中，发现竖直向上拉动弹簧测力计时读数很不方便，她便在测力计静止时读数，同组的小明同学指出她这样测出的数据是错误的，原因是。（2）第三次实验中，绳端移动的距离为m，滑轮组的机械效率是。（3）由1、2两次实验数据可得出结论：。（4）同组的小华增加了一个质量相同的滑轮，组成了图乙所示滑轮组来提升相同的重物，发现更省力，那么与小敏相比，小华的方法测出的机械效率将（选填“变大”“变小”或“不变”）。（5）在图乙实验操作的基础上，如图丙所示改变绳端拉力方向，测得的测力计示数将（选填“变大”“变小”或“不变”）。

参考答案1.（1）小于（2）④5040⑤0.8×103（3）偏大偏大2.（1）零刻度线右（2）124（3）2×10-5（4）2.5×103【拓展】偏大解析：若矿石具有吸水性，则图丙中矿石吸水后水面会下降，会造成测得的总质量偏小，测得排开水的质量以及排开水的体积都偏小（也可理解为矿石吸水后相当于矿石的重力变大，导致绳子的拉力变大，测得的总质量偏小），即测得矿石的体积偏小，而通过乙、丁两图测得矿石的质量是准确的，所以根据密度公式可知测得矿石的密度偏大。3.（1）右便于从杠杆上测量力臂（2）石块（3）①2.5×103②大③换用质量更小的小桶（或将石块从溢水杯中取出擦干后再放入B桶中，或用刻度尺测量OA、OB的距离）4.（1）左（2）61.2①A②0.88×103【拓展】ρ1+ρ22m0解析：设甲、乙用来配制液体的体积均为V，则配制液的总体积V总=2V，配制液的总质量m总=ρ1V+ρ2V，故配制液体的密度ρ=m总V总=ρ1V+ρ2V2V=ρ1+ρ22，已知ρ1<ρ2，由公式ρ=mV可知，V1>V2，因此，当V=V2时，配制液体的质量最大，为m配=ρ1+ρ222V=ρ1+ρ222V25.（1）右（2）72.4（3）1.05×103（4）大于【拓展】②水面的位置与标记A重合③ρ6.（1）120（2）1.2×103（3）1.8×103（4）不变（5）溢水杯壁和金属块上沾有液体偏大7.（1）零刻度线（2）15（3）2（4）大【拓展】0.