力和运动实验题(含解析)

1．小明的爸爸准备购买一辆SUV型（运动型多用途）轿车,可是上网搜索后有人说这种车重心较高，汽车容易翻倒。

小明有些怀疑，通过观察家里台灯、照相机三脚架的稳度（即稳定性）后，设计并进行了如下实验：如下图所示，他首先制作了甲、乙、丙、丁四块重相同、除甲底面积较大外其他外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，然后将它们依次放在木板上(物体不滑动)，慢慢转动木板，直至圆柱体翻到，记录此时木板转过的角度θ，记录结果如下表。

（1）小明是通过________ 来判断物体的稳度。

（2）分析数据________ （填实验次数的序号）可以得到稳度与重心高低之间的关系。

（3）分析小明的实验数据，发现物体的稳度还与________ 有关。

（4）设汽车车轮和地面的四个接触点围成的四边形的面积为S，汽车的重心离地面高度为h，现有汽车甲和乙，它们的重G相同，结合小明的探究结果,你认为可以通过简单比较_____或______（写出表达式）就可以初步比较甲、乙两辆汽车的稳度。

（5）小又提出了下列几个问题，对SUV型汽车生产厂家来说，最有研究价值的问题是_____A. 是否可以通过加大车轮间距离提高稳度B. 如何降低用户的成本C. 稳度是否与汽车车重有关D. 如何提高大家的科学素养【答案】物体刚好翻到时转过的角度θ2、3、4 底面积S/h h/S A【解析】 (1)根据实验现象或数据表可以知道，圆柱体刚好翻倒时转过的角度越小，说明越容易翻倒，即稳定程度小，实验中根据物体刚好翻倒时木板转过的角度θ来判断物体的稳度；(2)探究稳度大小与重心高低关系的实验中，应控制物体所受的重力大小和支持面的大小不变，改变重心高度，所以要分析2、3、4次的实验数据；(3)分析1、2两次实验可知，甲乙圆柱体重力相同、重心高度相同，但甲圆柱体底面积大，稳度高，所以物体的稳度还与物体的底面积的大小有关；(4) 设汽车车轮和地面的四个接触点围成的四边形的面积为S，汽车的重心离地面高度为h，现有汽车甲和乙，它们的重G相同，结合小明的探究结果，你认为可以通过简单比较S/h 或h/S 就可以初步比较甲、乙两辆汽车的稳度；(5)因为小明的探究是关于稳度的探究，所以通过上述对稳度的探究后，对SUV型汽车生产厂家来说，最有研究价值的问题应该是否可以通过加大车轮间距离提高稳度；故答案为：(1). 物体刚好翻到时转过的角度θ (2). 2、3、4 (3). 底面积 (4). S/h (5). h/S (6). A2．为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明设计了如图（甲乙丙丁）所示的实验。

（1）实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做_______运动，此时，滑动摩擦力_____（选填“大于”、“等于”或“小于”）弹簧测力计的示数。

（2）在四次实验中，滑动摩擦力最小的是_________（选填“甲”、“乙”“丙”或“丁”）。

（3）比较甲、乙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与_________有关；比较乙、丙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与________________有关。

（4）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得出结论：滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是____（选填“正确”或“错误”）的，理由是：________。

（5）小明要对实验装置进行改动，如上右图所示，重复实验，发现效果更好，实验中，小明_____（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板。

【答案】匀速直线等于丁压力接触面的粗糙程度错误没有控制压力大小相同不一定【解析】（1）实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，因为匀速直线运动时拉力与摩擦力是一对平衡力，所以滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。

（2）在四次实验中，丁实验时压力最小，接触面为木板，粗糙程度也较小，所以滑动摩擦力最小的是丁。

（3）比较甲、乙实验，接触面相同，压力不同，是为了研究滑动摩擦力大小与压力有关；比较乙、丙实验，接触面不同，压力相同，，是为了研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。

（4）比较甲、丁实验，得出结论：滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关，结论是不正确的，因为虽然再次的接触面积不同，但切去一半后，压力大小也变了，即没有控制压力大小相同。

（5）如上右图所示，接着木板运动时，因为摩擦力与速度没有关系，所以不做匀速运动也不会影响实验结果，小明不一定要匀速拉动长木板。

点睛：最后一问中的方法改进了实验过程，使实验更容易操作，容易读数，是很好的方法，体会其中的原理。

3．3．实验小组要探究二力平衡条件，实验中每个钩码重力相同，摩擦力忽略不计．如图甲装置，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的方向_____，大小_____；当左右两端同时取下一个钩码时，如图乙，小车仍静止，此时F3______F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车将做变速运动，此时F5_______F6.【答案】相反相等等于小于【解析】当左右两端同时各挂两个钩码时，小车受到的拉力等于钩码的重力，小车静止，处于平衡状态。

此时此时F1、F2的方向相反，大小相等；当左右两端同时取下一个钩码时，小车仍静止，小车处于平衡状态，此时F3=F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车将做变速运动，此时F5小于F6；点睛：对比三次实验可知，当小车静止时，小车在水平方向上受到的两个力大小相等；当小车受非平衡力作用时，运动状态将改变。

4．为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明同学在老师的指导下做了一系列实验．以下是部分实验步骤(实验过程中保持长木板水平且固定)．第一次：把木块水平放在长木板上，用弹簧测力计水平拖拉木块，使木块做匀速直线运动，如图甲所示，读出弹簧测力计的示数，并记入下表中；第二次：把木块侧放在长木板上，用同样的方法拉木块，如图乙所示，记下相应的示数；第三次：把两块相同的木块叠放在一起平放在长木板上，再用同样的方法拉木块，如图丙所示，记下相应的示数．(1)请你帮助小明填全表格内的数据__________；(2)比较_______两次实验数据，可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关；(3)比较一、三两次实验数据，可以初步得出的结论是：_________________________．【答案】一、二在接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与物体的压力成正比【解析】(1)木块对水平木板的压力等于木块的重力，一个木块对木板的压力为20N，则两个木块对水平木板的压力为20N×2 40N，木块做匀速直线运动，处于平衡状态，滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数，实验数据如下表所示：(2)由实验步骤可知，第一、二实验时，木块与木板间接触面的粗糙程度与木块与木板间的压力相同而接触面的面积不同，由表中实验数据可知，木块受到的滑动摩擦力相同，由此可知，滑动摩擦力的大小与接触面积无关。

(3)由表中一、三两次实验数据可知，接触面的粗糙程度相同而压力不同，木块受到的滑动摩擦力不同，压力越大，滑动摩擦力越大，由此可得：接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与物体的压力成正比。

点睛：（1）木块做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力；木块对水平木板的压力等于木块的重力；根据表中实验数据分析答题。

（2）探究滑动摩擦力与接触面面积的关系，应控制接触面的粗糙程度与物体间的压力相同而接触面的面积不同，根据实验控制的变量与实验数据分析答题。

（3）分析表中1、3所示实验数据，根据实验控制的变量与实验数据得出实验结论。

5．同学们在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，做出如下猜想：猜想一：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关；猜想二：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；猜想三：滑动摩擦力的大小与接触面积有关．为了验证上述三个猜想，同学们在水平台上做了如图所示的实验（其中甲乙接触面都为相同木板、丙接触面为毛巾），请你补全下列实验过程：（1）实验过程中，在水平面上沿水平方向________拉动弹簧测力计；（2）通过对比甲、乙两图，可知猜想___是正确的，其结论是：______________________________．（3）通过比较甲、丙两图得出“接触面越粗糙，滑动摩擦力越大”的结论，这是___（选填“正确”或“错误”）的，因为_____________________________．（4）要想验证猜想三是否正确，在控制其它变量不变的基础上，需要改变_________.【答案】匀速直线一在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大错误没有控制压力大小不变接触面积【解析】（1）匀速直线运动时，物体受力平衡，拉力与摩擦力才相等，所以实验过程中，在水平面上沿水平方向匀速直线拉动弹簧测力计。

（2）通过对比甲、乙两图，接触面的粗糙程度相同，压力不同，可知猜想一是正确的，其结论是：在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大。

（3）通过比较甲、丙两图，接触面粗糙程度不同，但压力也不同，所以得出“接触面越粗糙，滑动摩擦力越大”的结论，是不正确的，两个因素都有变化，不符合控制变量的思想，即没有控制压力大小不变。

（4）要想验证猜想三是否正确，在控制其它变量不变的基础上，需要改变接触面积，即实验时将木块侧放或立放，匀速拉动，比较摩擦力的大小即可验证猜想三。

点睛：重点研究滑动摩擦力的实验，此实验是典型的控制变量法的应用，是初中物理实验中用的最多的方法，考试中经常出现，注意理解掌握此方法的精髓。

6．研究物体转动时，为了要表示绕轴转动时物体具有的惯性通常会引入“转动惯量（Moment of Inertia）”这一物理量。

在花样滑冰体育比赛项目中，运动员要做许多旋转动作，花滑运动员通过打开手臂、收回手臂以及改变身体的形态可以让自己在冰上转动的快慢发生明显的变化。

请依据上述描述提出一个同转动惯量相关的可探究的科学问题：_______________________________________________。

【答案】转动惯量同物体的质量是否有关?（转动惯量同物体的形状是否有关?或转动惯量是否同物体的质量分布有关?）【解析】惯性是物体本身的一种性质，只与质量有关，转动惯量是转动物体的转动物体的性质，同惯性一样与物体的质量有关，故可以提出可探究的科学问题是：转动惯量同物体的质量是否有关？故答案为：转动惯量同物体的质量是否有关?（转动惯量同物体的形状是否有关?或转动惯量是否同物体的质量分布有关?）7．在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，小明同学的三次实验情况分别如图甲、乙、丙所示：(1)该实验的关键是用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做________________运动；(2)图甲中弹簧测力计的示数是________N；(3)若要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，应选________两图的实验进行探究；(4)若要探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，应选________两图的实验进行探究；(5)此实验所采用的研究方法是____________法。