力学提高实验.docx
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力学提高实验
力学提高实验
6
模块一:
特殊方法测密度
天平类
【例1】小军同学要测量一块矿石的密度，其主要测量步骤如图18甲、乙、丙所示。
请你看图读取天平各次的测量数据，并将读取数据及由此计算出的矿石的密度填入下表中。
m石/g
m1/g
m2/g
/gcm－3
【例2】
小李用下面的方法测量某种液体的密度。
首先用调好的天平测出盛有适量水的烧杯A的总质量为60g，然后用细线拴着一个小球，将其浸没在烧杯A内的水中，不触碰烧杯的底和壁，天平平衡后如图20甲所示，此时天平的测量值为______g。
接着他用天平测出盛有适量待测液体的烧杯B的总质量为60g，再用细线拴着擦干后的同一个小球浸没在烧杯B内的液体中，不触碰烧杯的底和壁，天平平衡后如图20乙所示。
则待测液体的密度为______kg/m3。
【例3】小刚要用一架已调好的天平及配套的砝码、装有适量水的烧杯、细线测
一小块矿石的密度，下面是小刚的部分实验步骤，请你按照小刚
的实验思路，将实验步骤补充完整。
实验步骤：
（1）用已调好的天平测出小矿石质量m1
（2）用已调好的天平测出装有适量水的烧杯质量m2
（3）__________________________________________________________
利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ石的表达式为：
____________________。
【例4】小萱在实验室中测量某种矿石的密度。
实验器材：
一只有标记线的空烧杯、托盘天平、砝码盒、足量的水、待测矿石颗粒若干。
请你帮小萱把下列实验步骤补充完整，并写出计算矿石密度的表达式。
（1）取适量的矿石颗粒，用调好的天平测其质量为m1，并记录；
（2）将质量为m1的矿石颗粒装入空烧杯中，向烧杯中加水到烧杯的标记线。
用天平测烧杯的总质量为m2，并记录；
（3）将烧杯清空，________，用天平测量烧杯的总质量为m3，并记录；
（4）根据测量数据计算这种矿石的密度ρ石=________。
【例5】小洁利用天平（含砝码）、刻度尺、烧杯（无刻度）、适量的水、足量的牛奶，测量牛奶的密度。
以下是小洁设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）用调节好的天平，测出空烧杯的质量m0；
（2）将适量的水倒入烧杯中，用天平测出烧杯和水的总质量m1，用刻度尺量出水面达到的高度h；
（3）将水倒出，在烧杯中倒入牛奶，，用天平测出烧杯和牛奶的总质量m2；
（4）已知水的密度为水，利用测量出的物理量和水计算牛奶的密度=，并将计算结果记录在表格中。
测力计类
【例6】小明有一形状规则且不吸水的固体A，放在水中能漂浮。
为测量A的密度，小明找来了弹簧测力计、滑轮、细线等器材，进行了如下实验。
（1）如图24甲所示，调节弹簧测力计的“0”点，用细线将A拴好后挂在测力计的挂勾上，静止时弹簧测力计的示数为F1=N;
（2）如图乙所示，小明将A完全浸入水中，当其静止时，弹簧测力计的示数为F2=N;
（3）则固体A的密度ρ＝g/cm3。
（忽略绳重与摩擦,g取10N/kg）
【例7】小明同学准备利用“一个弹簧测力计、一个重锤、两根质量和体积均可忽略不计的细线、一个装有适量水的烧杯”测量一个不规则小木块的密度。
请你帮他将实验方案补充完整。
（1）用细线系住木块，挂在弹簧测力计下，记录弹簧测力的示数F；
（2）用细线将重锤系在木块下方，将重锤浸没在水中，记录弹簧测力的示数F1；
（3）________________________________________________________________________；
（4）根据测得数据，计算木块浸没在水中所受的浮力F浮＝______；
（5）计算出木块的密度ρ木＝______。
【例8】小东利用一个已经调零的弹簧测力计、一根轻质细线、一个小石块、两个烧杯和足量的水测量某液体
的密度。
小东同学根据这些器材设计出了下面的实验步骤，但不完整，请你按照他的实验思路，将实验步骤补
充完整。
（1）用细线系住小石块，将适量的水与液体
分别倒入两个烧杯中；
（2）用弹簧测力计测出小石块的重力为
，并记录在表格中；
（3）用弹簧测力计测出小石块浸没在水中静止时受到的拉力为
，并记录在表格中；
（4）___，并记录在表格中；
（5）已知水的密度为
，利用测量出的物理量和
计算出液体
的密度：
＝，并将计算结果记录在表格中。
刻度尺—量筒类
【例9】
水泥钉是比较坚硬的，小刚想用实验测定水泥钉的密度。
因此他准备了水泥钉、刻度尺、圆筒形玻璃杯、口大底小的小玻璃杯和适量的水。
他根据这些实验器材设计出了下面的实验步骤，但不完整。
请你将小刚的实验步骤补充完整。
实验步骤：
（1）在圆筒形玻璃杯内放入适量水，再将小玻璃杯杯口朝上轻轻放入水中飘浮，如图A所示。
用刻度尺测出此时水的深度为h1。
（2）将适量的水泥钉放在小玻璃杯中，使装有水泥钉的小玻璃杯漂浮，如图B所示。
用刻度尺测出此时水的深度为h2。
（3）将小玻璃中的水泥钉放入水中，如图C所示。
。
（4）已知水的密度为ρ水，利用上述测量的物理量和已知条件，写出水泥钉密度的表达式。
ρ水泥钉=。
【例10】小红的妈妈有一只翠玉手镯，她想知道手镯的密度。
现在只有如下器材：
一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。
请你按照下面的实验设计思路，把实验步骤补充完整，并利用测量中的表示符号和水的密度ρ水，写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤：
①水槽中装入适量水，将木块放入水槽中，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h1；
②将手镯放于木块上，如图17所示，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2；
③______________________________________________________。
翠玉手镯密度的数学表达式
：
ρ=_______。
【例11】小阳利用刻度尺、圆柱形容器、有配重的薄壁长烧杯和适量的水测金属块A的密度。
以下是小阳的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）在圆柱形容器中装有适量的水，将一只装有配重的薄壁长烧杯放入圆柱形容器的水中，烧杯静止时用刻度尺测出容器中水的深度H1，如图20甲所示。
（2）将金属块A吊在烧杯底部，烧杯静止时用刻度尺测出烧杯露出水面的高度h1，容器中水的深度H2，如图20乙所示。
（3）将金属块A放在烧杯中，，如图20丙所示。
（4）已知圆柱形容器底面积为S1,烧杯底面积为S2，水的密度为ρ。
则金属块A的密度为。
刻度尺—杠杆类
【例12】
小东想估测出某种金属块B的密度ρB，他手边的测量工具只有刻度尺，小东利用身边的器材设计出一个实验方案，首先找一根均匀直硬棒，用细线系住O点并悬挂起来，硬棒在水平位置平衡，然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物A挂在硬棒上的位置为E，如图20所示，下面是小东测出ρB的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）用刻度尺测出OE的长度L0；
（2）把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；
（3）；
（4）已知水的密度为ρ水，利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρB的表达式为：
。
【例13】
小明利用轻质硬棒（可视为杠杆）和透明塑料小桶等器材制作了如图23所示的测量液体密度的秤：
用细线做成提纽系在O点将硬棒吊起，棒的一端悬挂塑料小桶（小桶中可装水或其他待测液体）。
另外找一个重物做为秤砣，通过调节秤砣在硬棒上悬挂的位置，可使硬棒（杠杆）处于水平平衡。
以下是小明测量某种待测液体密度时的实验步骤的一部分，请你将实验步骤补充完整。
（1）小桶内不加液体，手提O点处的提纽，移动秤砣位置，当秤砣置于A位置时使杠杆处于水平平衡。
测量并记录此时O点到A点的距离l0；
（2）将适量的水注入小桶中，在桶壁上标记水面位置。
移动秤砣到某一位置，使杠杆再次处于水平平衡，测量并记录____________________；
（3）将小桶内的水全部倒出，_____________________________________________；
（4）已知水的密度为ρ水，利用上述测量出的物理量和已知量，写出计算待测液体密度ρ液的表达式：
ρ液=。
模块二:
证伪实验
【例1】
小林用纸杯、塑料片和水做实验。
他将纸杯装满水，用塑料片把杯口盖严，一只手按住塑料片，另一只手抓住杯底，在空中将纸杯倒过来。
移开按塑料片的手后，他发现塑料片和杯子里的水都不落下来，如图19所示。
小林对这一现象的解释是：
塑料片和杯子里的水都不落下来是由于塑料片被水粘住了，与大气压无关。
请你利用上述器材再补充必要的辅助器材，设计一个实验证明小林的解释是错误的。
请你写出实验步骤和实验现象。
【例2】小红想利用实验研究影响液体压强大小的因素，于是她找来扎有橡皮膜的平底试管，逐渐往试管中加水，发现加水越多橡皮膜凸起越厉害，所以她得出结论：
液体越重，产生的压强越大。
请你利用已有器材证明她的观点是错误的，请你写出实验步骤和实验现象。
【例3】
35．学习了力学知识后，小强认为：
“先后作用在同一物体上的两个力，它们的大小和方向都相同，则这两个力的作用效果就相同”。
现有已调平的轻质杠杆（如图25所示）、钩码一盒。
请你选用上述实验器材设计一个实验，说明小强的观点不正确。
要求：
简述实验步骤和实验现象。
【例4】
小东利用图26所示装置，探究压力的作用效果。
其中A和B是作为支架的木块，C为弹性很好的钢板尺。
M表示形状相同、质量不同的金属块。
小东在实验中发现，随着金属块M的质量变大，钢板尺C的弯曲程度也变大。
于是小东得出结论：
“在受力面积一定时，物体M的重力越大，钢板尺C的弯曲程度就越大。
”请你利用现有器材，重新设计实验证明小东的结论不正确。
请你简述
（1）实验步骤；
（2）实验现象；
（3）实验分析与结论。
模块三:
探究性实验
【例1】同学们在学习了压强概念后得到一个结论：
“压强一定时，压力与受力面积成正比”，同学们利用实验室提供的实验器材：
托盘天平一架（含砝码），药匙一把，刻度尺，三角板，底面积不同的平底试管六只，足量的沙子，装有适量水的大水槽进行实验探究。
请你写出主要实验步骤和画出记录实验数据的表格。
【例2】
实验桌上有满足实验需要的如下器材：
天平（含砝码）、容器内装有适量的水的烧杯、轻细线、铁架台、底面积为S且侧面有刻度的圆柱体金属块（其上表面有可拴细线的小孔）。
请你利用上述器材设计一个实验证明：
物体没入水中之前，下表面受到水向上的压强与它浸在水中的深度成正比。
请写出实验步骤，画出实验数据记录表。
【例3】实验桌上有满足实验需要的如下器材：
如图19所示的一套固定在铁架台上且带有刻度的杠杆、一个升降台上放有一只足够深的透明圆柱形容器，容器内装有足量的水、两块重力均为G、底面积均为S且侧面贴有刻度的长方体铁块（其上表面有可拴细线的小孔）、轻细线。
请你利用上述器材设计一个实验证明：
在液体的密度一定的条件下，液体内部向上的压强与液体的深度成正比。
请写出实验
【例4】水平实验桌上提供了如下的器材：
平底试管1只（已知底面积为S），纸杯中装有适量的细沙，玻璃杯中装有适量的水，一架托盘天平，一根刻度尺，纸巾，药匙。
请利用提供的器材设计实验，证明：
在液体密度一定时，物体所受的浮力与排开液体的体积成正比。
【例5】实验桌上有如下器材：
烧杯、系有细线的石块、六种不同密度的液体（其密度均小于石块密度）、密度计、弹簧测力计。
请利用上述器材设计实验证明：
在排开液体的体积保持不变时，物体浸入液体所受到的浮力与液体密度成正比。
要求：
（1）写出实验步骤；
（2）画出实验数据记录表格。
【例6】如图22甲所示，在一个已经调节平衡的有刻度的杠杆左端A位置挂一个金属圆柱体（位置A固定不变，但悬挂金属圆柱体的细线长度可调），杠杆右端挂一个重力为G的钩码，（悬挂钩码的细绳套可以在杠杆上左右移动），此时杠杆在水平位置平衡；如图22乙所示，另有一个已知底面积为S的圆柱形容器、刻度尺和足量的水。
要求利用上述实验装置和器材，设计实验证明：
“浸在水中的物体所受浮力的大小与排开水的体积
成正比。
”请写出主要实验步骤，设计出实验数据记录表。
图22甲
图22乙
【例7】
如图29甲所示为内充氦气的叮当猫造型的氦气球，小兰知道气球里的气体会慢慢跑出，所以想研究氦气球中氦气体积的减少量ΔV随时间Δt变化的情况，她利用如图29乙所示的有刻度的杠杆、一个质量m=50g的钩码、细线和手表，设计实验完成了探究。
请你写出实验步骤，并设计实验数据记录表。
（提示：
氦气体积的减少量与气球体积的减少量相等；空气的密度ρ空=1.29kg/m³；氦气的密度约是空气密度的七分之一，可不考虑其重力）
模块四:
材料分析题
【例1】阅读下列短文
我们知道，力是物体对物体的作用，只要有力的作用，就一定要有施力物体和受力物体，一个物体是施力物体的同时是不是也是受力物体呢？
两位滑冰的同学站在冰场上，甲同学推乙同学一下，乙同学运动起来，同时甲同学向相反方向运动起来。
平静的湖面上，在甲船上推动乙船，两只船同时向相反方向运动。
在水面上放两只软木塞，一个上面放磁铁，另一个上面放小铁条，磁铁和铁条相互吸引，两个软木塞相向运动。
（1）根据上文的阅读你能得出的结论是：
______________。
（2）举出两个你在体育课上应用此结论的实例：
__________________。
【例2】阅读下列材料：
当高台跳雪运动员出现在赛道的顶端时，全场观众的目光都集中在他身上。
运动员由高处急速滑下，在即将到达赛道底部时，他的速度已达到100km/h。
这时，他双膝弯曲，使劲一蹬，顺势跃向空中。
然后，为了减小空气阻力的影响，他上身前倾，双臂后摆，整个身体就像一架飞机，向前滑翔。
刺骨的寒风抽打着他的脸庞，两边的雪松飞快地向后掠过。
最终，滑雪板稳稳地接触地面。
如图所示，是记者用照相机拍下的精彩瞬间。
（1）滑雪不仅是一项运动，同时还是一门科学。
请你从以上材料中，找出与物理有关的现象，并说出相应的原理、道理或概念。
图、文中与物理相关的现象原理（或道理、概念）
示例：
运动员由高处急速滑下
重力势能转化为动能
（2）小羽发现在滑雪比赛中，运动员能否稳稳地接触地面，是比赛得分较关键的因素。
他猜想：
运动员落地时的稳定程度可能与他的重心高低有关。
于是他利用物理课上学到的科学探究方法，对猜想进行验证。
小羽找来两块完全相同的橡皮，一块竖直放置；另一块平放，且切去总长的1/5垫在下部（粘牢）。
如图所示，同时放在水平书面上，微微摆动书，发现竖直放置的橡皮总是先倾倒。
①在探究过程中，小羽采用接触面积相同，观察____________，判断稳定程度与重心高低的关系；
②通过以上探究可得到的结论是：
________________________。
③该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用，试举一例：
______________________。
【例3】
小明看到在没有起重机的情况下，工人要将油桶搬运上汽车，常常用如右图的方法．小明想：
为什么不直接将油桶抬上车呢？
难道这样做可以省力吗？
如果能省力那么推力的大小与斜面长度有关吗？
为了探究推力大小与斜面长度的关系，小明选用弹簧秤、4N的重物和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验，每次斜面的高度均为0.2m．测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如下图
甲、乙、丙所示．（假设斜面很光滑，不计摩擦）
（1）请你为小明设计一个记录实验数据的表格（要求有利于实验数据的分析），并将上面实验数据记录在表格中．
（2）认真分析数据，写出F与L的关系是：
.
（3）下列四个图线中，你认为哪个图能正确反映F与L的关系．答：
.
【练1】小军利用天平、水和烧杯来测量一不规则小石块的密度。
（1）把托盘天平放在水平台面上，将标尺上的游码移到零刻度处，调节天平平衡。
用天平测量小石块的质量，右盘中的砝码和标尺上的游码如图14所示，则小石块的质量为g。
（2）如图15所示
a.往烧杯中加入适量的水，把小石块浸没，在水面到达的位置上做标记；
b.取出小石块，测得烧杯和水的总质量为153g；
c.往烧杯中加水，直到标记处，再测出此时烧杯和水的总质量为184g；
d.计算出小石块的体积为cm3。
（3）计算出小石块的密度为g/cm3。
【练2】
小红在探究物体在水中受到浮力问题时，做了如图23所示的实验。
她根据测量得到的实验数据，绘制的图像如图24所示。
其中横坐标h表示物体A的底面在水中的深度，纵坐标F拉表示弹簧测力计的示数。
分析图像可知：
物体A受到的重力为N；物体A的密度＝kg/m3。
【练3】小军用天平、烧杯、细线和水测量不规则小石块的
密度。
进行了下列实验操作步骤：
用天平测得小石块的质量为m1
把托盘天平放在水平桌面上
游码移到标尺的零刻度线处，调节横梁上的平衡螺母，使横梁在水平位置平衡
往烧杯中加入适量的水，用天平称出烧杯和水的总质量m2=173g
用细线栓住小石块，使其浸没在烧杯的水中（水未溢出），且不与烧杯接触，在右盘中增减砝码，并调节游码，天平平衡后，读出砝码和游码的总示数为m3=194g
（1）测量小石块密度的实验操作步骤的合理顺序是：
_______（填字母）。
A．
B．
在上述
项的操作中，右盘中砝码的质量和游码的位置如图26所示，则小石块的质量是______g；
（3）计算出小石块的密度为g/cm3。
【练4】给你一把钥匙、溢杯、足量的水、天平（带砝码）、细线，请测出钥匙的密度．
（1）主要实验步骤如下：
①用天平测出钥匙的质量m；
②在溢杯中装水，使水面与溢杯相平，测出杯和水的总质量m1；
③用细线拴住钥匙放入水中浸没，溢出部分水；
④____________________________________________．（请补充完整）．
（2）用上述物理量写出钥匙密度的表达式ρ=______．（已知水的密度为ρ水）
【练5】小阳利用刻度尺、塑料碗、圆柱形玻璃筒和适量的水测量一块铁矿石的密度。
以下是小阳设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）在圆柱形玻璃筒内放入适量的水，将塑料碗轻轻放入水中，塑料碗漂浮，用刻度尺测出此时玻璃筒内水面到玻璃筒口的高度为h1，并记录在表格中；
（2）将铁矿石轻轻放入塑料碗中，塑料碗仍漂浮，用刻度尺测出此时玻璃筒内水面到玻璃筒口的高度为h2，并记录在表格中；
（3）；
（4）已知水的密度为水，利用测量出的物理量和水计算铁矿石的密度=，并将计算结果记录在表格中。
【练6】爱好科技的小刚自己制作了一条小木船，船上带有金属船锚，船舷上表明了三种情况的排水量。
（1）将锚放
在船舱里，当船静止在水槽中时观察对应的排水量为
；
（2）用细线拴住船锚，悬挂在船下方的水中且完全浸没，观察对应的排水量为
，此时水槽中的水面将；（选填“升高”、“降低”或“不变”）。
（3）把细线放得更长些，直至线松了，锚沉在盆底，记下此时对应的排水量为
于是利用这些排水量测出了船锚的密度。
，则锚的密度
。
【练7】小刚同学在测量一木块的密度时，由于木块的密度ρ木小于水的密度ρ水，因此他在测量时采取了如下的方法：
①将木块悬挂在竖直的弹簧测力计下，测出木块的重力G1；
②取一个铁块悬挂在竖直的弹簧测力计下，测出铁块的重力G2；
③将铁块完全浸没在水中，读出弹簧测力计的拉力F1；
（1）为了测出木块的密度，小刚接下来的操作与测量应是：
__________________________
________________________________________________________________________。
读出并记录弹簧测力计的示数F2。
（2）根据以上测量的物理量和水的密度ρ水，得出计算木块密度的表达式ρ木＝______。
【练8】小明利用弹簧测力计、细线、装有适量水的小桶，测量铁矿石的密度。
以下是小明设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）将装有适量水的小桶悬挂在弹簧测力计下方，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F1，并记录在表格中；
（2）用细线拴住铁矿石，将铁矿石放入小桶中，手松开细线，铁矿石沉入桶底，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F2，并记录在表格中；
（3），待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F3，并记录在表格中；
（4）已知水的密度为水，利用测量出的物理量和水计算铁矿石的密度=，并将计算结果记录在表格中。
【练9】
图20
小李想测量食用油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。
小李利用身边的器材设计出一个实验方案。
找来一根均匀轻质直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，将一密度未知的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为D，如图18所示。
下面是小李测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小李的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）用刻度尺测出OD的长度Lo；
（2）将适量水倒入烧杯（水的密度为ρ水为已知），金属块B没入水中且不碰烧杯，把重物A从D处移动到E处时（E点未标出），硬棒再次在水平位置平衡，，将金属块B取出；
（3）将适量油倒入另一烧杯，金属块B没入油中且不碰烧杯，将重物A从E处移动到F处时，硬棒再次在水平位置平衡，，将金属块B取出，用抹布擦干；
（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算的表达式为：
____________。
【练10】实验桌上有如下器材：
如图33所示的金属圆柱体（底面积为S，侧面带有间距均为2cm的刻线），已调零的弹簧测力计、足够深的水槽、足量的水。
请你利用上述器材设计一个实验证明：
“水内部的压强跟水的深度成正比”。
要求：
（1）请写出实验步骤。
（2）画出实验数据记录表。
【练11】固体在液体中所受的浮力大小跟什么因素有关？
在进行该问题的实验探究时，小李根据自己的经验提出：
“同种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比”。
实验器材：
弹簧测力计、多个体积不同的铁块、符合要求的量筒、水、细线。
请你根据提供的器材设计一个实验验证小李的猜想。
（1）简明陈述实验步骤，
（2）画出实验数据记录表。
【练12】如图22所示，在一个已经调平衡、有刻度的杠杆右侧挂重力为G0的钩码，钩码的位置B固定不动；左侧挂重力未知的金属圆柱体，悬挂点A的位置可以在杠杆上移动，细线长短可以调整，此时杠杆在水平位置平衡；量筒中盛有适量的水。
要求利用上述实验装置和器材，探究“浸在水里的物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积成正比”。
写出主要实验步骤，设计实验数据记录表。
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