题目内容

5．为了探究拉动物体时用力大小与用力方向的关系，小王将一个重力为10牛的重物放置在不同的粗糙水平面上，用弹簧测力计沿水平方向向缓慢拉动重物匀速前进，如图（a）所示，然后，他改变测力计的用力方向，使测力计的用力方向与水平方向成一定角度α，如图（b），接着，他继续增大测力计的用力方向与水平方向之间的角度α，并记录下不同角度α下弹簧测力计的示数．
表一   木板 （较光滑）
序号α（度）拉力F（N）
1103.47
2203.42
3303.47
4403.63
5503.95
表二   砂纸 （较粗糙）
序号α（度）拉力F（N）
6107.42
7206.84
8306.52
9406.42
10506.52
（1）比较序号1和6（或2和7、或3和8、或4和9、或5和10）可知，在不同的水平面上拉动同一个物体时，测力计的用力方向与水平方向之间的角度α相同，水平面越粗糙，拉力越大．
（2）比较序号1-5可知，在同一水平面上拉动同一个物体时，用力方向与水平方向之间的角度α越大，法力先减小后增大．
（3）小王发现，两次实验，拉力可能存在最小值，表一中，拉力的最小值应该在角度α为20度至40度之间寻找才有可能找到．

分析 （1）根据控制变量法可判断：实验次数1控制的是接触面积和压力，改变的是粗糙程度，研究拉力与粗糙程度的关系；
（2）探究力方向与水平方向之间的角度α的关系，应控制接触面相同；
（3）接触面积、粗糙程度和压力都相同，但拉力与水平面的夹角不同，拉力也随之变化，根据数据即可分析；

解答 解：（1）比较实验次数1、6的数据可知：质量和接触面积相同，粗糙程度不同，拉力的方向也相同，测力计的示数是逐渐变大，所以可得出的初步结论是：在同一水平面上，测力计的用力方向与水平方向之间的角度α相同，水平面越粗糙，拉力也越大；
（2）探究力方向与水平方向之间的角度α的关系，应控制接触面相同，角度不同，故实验序号为1-5或6-10；
（3）接触面积、粗糙程度和压力都相同，但拉力与水平面的夹角增大时，拉力先减小后增大，由此分析可得：在接触面积、粗糙程度和压力都相同，沿水平方向匀速拉动物体，当拉力与水平面的夹角增大时，拉力先减小后增大；根据上面结论可判断：拉力与水平面的夹角最小为30度时，拉力为最小；所以为了找到这一角度，还应该在夹角α为20～40度的范围内进一步探究．
故答案为：（1）测力计的用力方向与水平方向之间的角度α相同，水平面越粗糙，拉力越大；（2）1-5；（3）20；40．

点评 把握住利用控制变量法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在．

练习册系列答案
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9．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小华同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于平衡（选填“平衡”或“不平衡”）状态．为了使杠杆在水平位置平衡，此时应向左调节平衡螺母，这样做的好处是便于测量力臂．

（2）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm．该同学根据这些数据能否得出探究结论？不能，理由是：一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论．
（3）如果利用如图乙所示装置进行实验，每个钩码重0.5N，杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为2.25N．如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向拉，为了保证杠杆在水平位置平衡，其示数变大（选填“变大”“不变”或“变小”）．
（4）某次实验中，用如图丙所示的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式．这主要是以下哪种原因D（选填字母）
A．一个人无法独立操作     B．需要使用太多的钩码
C．力臂与杠杆不重合         D．力和力臂数目过多
（5）在探究实验中部分同学们还得出这样的结论：只要满足“动力×动力作用点到支点的距离=阻力×阻力作用点到支点的距离”，杠杆就平衡．
a、你认为这个结论是错误的．（选填“正确”或“错误”）
b、如何用图丁的装置来验证你的观点？答：保证悬挂点位置不变，将弹簧测力计斜向右下或左下拉．
（6）某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量．
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图戊所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，向右（选填“左”或“右”）移动刻度尺，直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡．记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m=$\frac{{M}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$．（用题目中所给物理量表示）．
16．如图甲是某同学设计的测量平均速度的实验，图乙是某教师的改进实验：将一小块含铁小重物（涂黑部分）密封在灌满水的长直玻璃管内．当长直玻璃管竖直后，迅速移去玻璃管顶端的小磁铁，小重物开始下落，分别测得小重物到达15cm、30cm、45cm处所用的时间，实验数据如表：
距离/cm
时间/s
次数		153045
11.001.922.82
20.991.942.80
30.961.902.78
（1）要完成该实验，需要用到的主要测量工具是刻度尺和刻度尺；
（2）分析表中数据（不考虑实验误差），从最高处下落到玻璃管底部的过程中小重物不是（选填“是”或“不是”）做匀速直线运动；
（3）为求小重物在第一次实验时整个下落过程的平均速度，某同学采用了下列两种计算方法：
方法1：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{0.45m}{2.82s}$=…
方法2：v=$\frac{s}{t}$=[$\frac{0.15m}{1.00s}$+$\frac{（0.30-0.15）m}{（1.92-1.00）s}$+$\frac{（0.45-0.30）m}{（2.82-1.92）s}$]÷3=…
以上两次计算方法正确的是方法1（选填“方法1”或“方法2”）；
（4）在甲实验中，为了测量铅笔沿硬纸板下滑的平均速度，应使纸板较长且保持较小（选填“大”或“小”）的角度；
（5）与甲实验相比，乙实验具有能保证物体做直线运动、便于观察实验过程等优点，但还有继续改进之处，你的改进建议是加长玻璃管的长度（写出一点即可）．
13．小明了解到用刻度尺测量物体长度时会有一些因素引起测量误差，其中刻度尺的温度变化也是引起误差的原因之一，他想通过实验研究刻度尺长度随温度变化的情况．
（1）小明找来两把完全相同，长为20cm的钢尺子，一把放在冰箱充分冷冻，一把放在阳光下长时间暴晒，再把两把钢尺子进行测量，结果发现两把钢尺子的长度几乎没有差异，请你写出造成这种现象的原因：两把钢尺长度变化太小，简单的测量工具无法测量出微小的变化．
（2）他重新设计了如图所示的装置研究物体长度随温度变化的情况，装置中AB是粗细均匀的铜棒，COD是可以绕O点转动的指针，实验时，A端固定不动，指针C端靠紧在铜棒B端，当用酒精灯给AB加热时，小明可以通过观察指针示数变化分析金属棒受热时的长度的变化．装置中铜棒、指针构成了一个整体，其中指针设计成CD段比CD段短，这使得实验现象的观察更加的明显，在物理学中这种实验方法叫放大法．（填“放大法”、“控制变量法”或“转换法”）
（3）请你根据小明的实验提出一个值得探究的问题：物体在温度变化时，物体的长度变化是否与材料有关．
（温馨提示：影响物体长度变化多少的因素可能有物体的材料、物体自身软硬程度等等）
20．小季在探究影响电阻导体大小的因素的活动后，想到盐水也能导电，他想研究盐水导电能力的强弱与哪些因素有关．于是设计了如下实验：他连接了如图所示的电路，他用两块表面平整大小相同的金属板正对着平行地插入盐水中，并将金属板连入电路．请你帮助他完成下列探究过程．
Ⅰ．小季在实验探究前先提出了多种猜想，他根据同学们的交流和筛选，最终提出影响盐水导电能力的强弱的因素可能有：
（1）两金属板间距离；
（2）盐水的温度；
（3）盐水的浓度；
请你也提出一个猜想：两金属板的面积．
Ⅱ．小季决定设计实验来探究以上猜想．
（1）实验中，为了将盐水的导电能力的强弱“显示”出来，具体的做法是保持电压一定，根据电流强弱判断导电能力的强弱．
（2）影响盐水导电能力强弱的因素有多个，如果要研究其中的一个因素是否影响盐水导电能力应该采用的科学方法是控制变量法．在研究电流与电压和电阻的关系中我们也使用了这种方法．
（3）为此，除了装置图中出现的器材外，你还需要的器材有刻度尺、温度计．
10．小科在观看世界冰壶锦标赛时猜想：冰壶在冰面上的滑行距离，除了与离手时的速度大小、接触面的粗糙程度有关外，还可能与质量有关．

为了验证这一猜想，小科、小敏和小思做了如下实验（如图所示）：在木块上加放数量不等的钩码后，让木块从O点静止滑下，记录木块和钩码的总质量m和它在水平面的滑行距离S，记录数据如表
质量m/kg0.100.150.200.250.300.350.40
滑行距离s/m0.420.410.430.420.430.420.42
（1）木块每次都从O点沿光滑的斜面静止下滑，到达A点的速度 相同．
（2）从上述数据分析，可以得到的结论是：在初速度和接触面粗糙程度相同的条件下，物体在水平面上滑行的距离与物体的质量大小无关．
（3）小敏认为：木块及钩码的质量越大，对水平面的压力越大，则滑行中受到的阻力也越大，滑行距离就会越短．因此，他认为数据有问题，于是对上表数据做了如下改动：

请你评判小敏的做法并阐述理由：小敏的做法是错误的．我们做实验记录数据时要尊重客观事实，不能随便更改数据．
17．在生产和生活中我们常遇到下列事例：投掷铅球时，铅球被举起一定的高度后再斜向上用力推出去，铅球会落到很远的地方；投掷标枪时，标枪被举起一定的高度用力甩出去，标枪会落到很远的地方…
（1）请你再举一个类似的事例：投掷手榴弹．
（2）这些事例应用到的共同物理知识是：利用了惯性．
（3）李娟看到投掷铅球场景后，思考：铅球投掷的远近跟什么因素有关呢？
她提出猜想一：铅球投掷的远近与用力的大小有关．
请你另提出一个猜想二：铅球投掷的远近与铅球的质量、铅球的体积、投掷的角度等有关．
（4）小芳找来弹弓模拟“投掷铅球”来验证猜想一．设计实验方案如下：
a、把弹弓的橡皮用力拉长到一定的长度后，以一定弹射角度θ1将弹丸弹射出去，测出水平射程为S1．
b、把弹弓的橡皮用力拉长到另一长度后，以另一个弹射角度θ2将同一弹丸弹射出去，测出水平射程为S2．
c、通过比较两次射程S1，S2的远近，得出结论：铅球投掷的远近跟抛射角大小有关．
（5）请对小芳的实验方案作出评估，指出她本次实验中的不足之处或需要改进的地方：两次没有控制弹射的角度相同．
14．某小组同学研究“使用动滑轮匀速提起物体时，所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”．他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的滑轮重G滑、物体重G物和拉力F的大小记录在表一、二中．

表一：G滑=2牛　　　　　　　　　                                                                 　 表二：G滑=4牛
实验
序号		G物
（牛）		F
（牛）		实验
序号		G物
（牛）		F
（牛）
111.5623.0
222.0744.0
343.0865.0
464.0986.0
585.010107.0
①分析比较表一或表二中F与G物的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G滑相同时，G物越大，F越大．
②分析比较实验序号2、6（或3、7或4、8或5、9）的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑越大，F越大．
③分析比较表中F与G滑、G物的数据及相关条件，可发现其满足的数学关系式为F=$\frac{1}{2}$（G物+G滑），由此可判断：按图所示的方式使用功滑轮匀速提起物体，若要省力，需要满足的条件是G物＞G滑．
④该小组同学z做多次实验的目的是B．（选填“A”或“B”）
A．取平均值，减小误差     B．从实验数据中得到普遍规律
⑤若小王同学用G滑=5牛、G物=3牛的器材做次实验，则F=4牛；而小李同学根据实验推理可得到：当G滑=0N时，使用动滑轮匀速提升物体时，所用竖直向上拉力F的大小等于物体重力的一半．
15．如图1所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验．将质量相等的沙子和水分别装在易拉罐中，并测出沙子和水的初温．然后用酒精灯加热并不断搅拌，每隔1min记录一次温度．实验记录如表：
加热时间/min01234
温度/℃沙子2025293438
水2021222324
（1）实验中，加热时间实质上反映了沙子与水吸收热量的多少．
（2）根据实验数据小明画出了沙子的温度随时间变化的图象（图2），请再画出水的温度随时间变化的图象．
（3）分析图象可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是沙子；若使两者升高相同的温度，则水吸收的热量较多．
（4）已知c水=4.2×l03J/（kg•℃）．在标准大气压下，质量为400g、温度为55℃的水，吸收8.4×104J的热量后，温度将升高50℃．

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