專訓(xùn)3　探究力的規(guī)律

名師點金：

1．探究阻力對運動影響的實驗技巧：(1)讓同一小車從同一斜面的同一高度處自由滑下——控制小車在水平面上的初速度相同；(2)改變接觸面的材料——改變阻力的大小。

探究阻力影響因素的實驗需要用到控制變量法和推理法。

2．探究二力平衡條件的實驗技巧：(1)用小車代替木塊——減小摩擦力對實驗的影響；(2)用紙片代替小車——減小重力對實驗的影響；(3)扭轉(zhuǎn)紙片的目的——探究一對平衡力是否作用在同一直線上；(4)從中間剪開紙片的目的——探究一對平衡力是否作用在同一物體上。

?阻力對物體運動影響的探究

1．【中考·百色】在探究“阻力對物體運動的影響”實驗中，在水平木板上先后鋪上粗糙程度不同的毛巾和棉布，讓小車從斜面頂端由靜止滑下，如圖甲所示，觀察和比較小車在毛巾表面、棉布表面和木板表面滑行的距離。

(第1題圖)

(1)實驗中每次均讓小車從斜面頂端由靜止滑下的目的是：使小車每次在水平面上開始滑行時速度大小____________(填“相等”或“不相等”)。

(2)實驗中是通過改變______________________來改變小車所受阻力大小的。

(3)實驗中發(fā)現(xiàn)：小車在毛巾表面上滑行的距離最短，在木板上滑行的距離最遠，說明小車受到的阻力越小，速度減小得越________(填“快”或“慢”)。

(4)推理：本實驗中，如果小車在水平面上滑行時受到的阻力為零，它將做_________________________________________________________________。

(5)在此基礎(chǔ)上，牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果概括出牛頓第一定律，請問：牛頓第一定律________(填“能”或“不能”)直接由實驗得出。

(6)通過上面的探究后，小明再思考如下的問題：如圖乙所示，擺球從A點由靜止釋放擺到右側(cè)最高點C時，如果擺球所受的力忽然全部消失，則擺球?qū)_______________(填“往回擺”“靜止”或“做勻速直線運動”)。

?(第2題圖)

2．【中考·黔東南州】在研究“阻力對物體運動的影響”的實驗中，讓小車從同一斜面的同一高度處靜止開始下滑，小車分別停在如圖所示的位置。

(1)讓小車從斜面同一高度滑下的目的是：使小車到斜面底端的________相同。

(2)結(jié)論：表面越光滑，小車受到的阻力越小，它運動得________。

(3)推理：如果表面絕對光滑，小車受到的阻力為零，它將永遠做____________。

(4)牛頓第一定律是在________的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的________而總結(jié)歸納出來的。

(5)通過實驗探究后，對牛頓第一定律的知識有更深一層次的理解；力不是維持物體運動狀態(tài)原因，而是________物體運動狀態(tài)的原因。

?二力平衡條件的探究

3．【中考·揚州】在“探究二力平衡的條件”活動中。

(1)如果物體只受到兩個力的作用，且處于________狀態(tài)，說明這兩個力是相互平衡的。由此，小明提出，能否利用如圖甲所示的實驗裝置來探究二力平衡的條件？

(2)小華認為，若采用小明的方案，必須測出物體所受的________和________ 的大小來進行比較。研究發(fā)現(xiàn)，在小明的方案中，只能根據(jù)相互作用的關(guān)系直接測出________的大小，在未知二力平衡條件的前提下，另一個力無法直接測量，所以這一方案無法實施下去。

(3)為此，兩位同學(xué)不斷改進并先后設(shè)計了三個實驗方案，如圖乙所示，請你判斷出他們改進的先后順序：________ (用字母表示)，這樣的改進是為了減小________對實驗的影響。

(第3題圖)

(4)如圖丙，是最終確認的實驗方案。此方案中，由于________________，故卡片的重力可忽略不計。

4．如圖甲所示，在研究二力平衡條件的實驗中，取一塊硬紙板在相對的頂點附近各開一個小孔用細線系住，細線的另一端跨過桌邊的兩個定滑輪。

(第4題圖)

(1)硬紙板沒有與桌面接觸，這樣做的好處是__________________________

____________________________________________________________________。

(2)當兩側(cè)滑輪上所掛鉤碼質(zhì)量________時，紙板靜止。

(3)保持兩側(cè)所掛鉤碼質(zhì)量相等，把紙板扭轉(zhuǎn)一個角度，(如圖乙)使拉力F₁和F₂不在同一直線上，這時紙板________。當紙板重新恢復(fù)到靜止狀態(tài)時，拉力F₁和F₂作用在同一直線上。

由上述實驗可知，作用在同一物體上的力，如果________，方向________，作用在____________，這兩個力就彼此平衡。

?阻力影響因素的探究

5．【中考·溫州】小明發(fā)現(xiàn)，高空墜物下落越來越快，而跳傘運動員利用降落傘卻能安全著地?？罩邢侣涞奈矬w，其最大速度與什么因素有關(guān)呢？為了研究這一問題，小明在老師的幫助下進行如下實驗：

(第5題圖)

①取相同型號、質(zhì)量為m的紙杯10個，按如圖所示分成A、B、C、D四組。

②將A組紙杯在一定高度、底部向下靜止釋放，讓其自由下落，并用儀器記錄下落過程中的速度。

③分別用B、C、D組紙杯重復(fù)步驟②。

④記錄并整理相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。

(1)實驗中應(yīng)將疊加的紙杯盡量壓緊，目的是為了控制__________盡可能相同。

(2)本實驗的結(jié)論是___________________________________________。

(3)某同學(xué)分析實驗數(shù)據(jù)后，認為“紙杯下落的最大速度越大，其所受的最大空氣阻力也越大”，請說明其依據(jù)：________________________________

_________________________________________________________________。

6．【中考·蘇州】為研究紙錐下落的運動情況，小華查閱資料了解到，

(第6題圖)

物體下落過程中會受到空氣阻力的作用，阻力f的大小與物體的迎風面積S和速度v的二次方成正比，公式為f＝kSv²(k為比例常數(shù))。現(xiàn)用一張半徑為R、面密度ρ(厚度和質(zhì)量分布均勻的物體，其質(zhì)量與面積之比稱為面密度)的圓紙片，按圖甲所示將圓紙片裁剪成圓心角為n°的扇形，然后做成如圖乙所示的紙錐，紙錐的底面積為S₀(即為紙錐的迎風面積)，讓紙錐從足夠高處靜止下落。

(1)紙錐在整個豎直下落過程中的運動狀態(tài)是______。

A．一直加速　　　　　　B．一直勻速

C．先加速后勻速 ?D．先加速后減速

(2)下落過程中紙錐能達到的最大速度為________。

?同一直線上二力的合成(等效替代法)

7．小明在探究同一直線上二力合成的實驗中，把一根輕質(zhì)彈簧的一端固定在O點，另一端用尼龍細線固定在彈簧測力計的掛鉤上，每次實驗時，都將彈簧由A位置拉伸到B位置。研究過程及實驗數(shù)據(jù)如圖a、b、c所示，請仔細觀察圖中的裝置、操作及現(xiàn)象，然后歸納得出初步結(jié)論。

(第7題圖)

(1)探究實驗所采用的科學(xué)方法是____________法。

(2)由圖a、b中拉力方向及彈簧測力計示數(shù)可得出的結(jié)論是：同一直線上，方向相同的兩個力的合力大小等于兩力大小之________，合力的方向跟兩力方向相同。

(3)由圖a、c中拉力方向及彈簧測力計示數(shù)可得出的結(jié)論是：同一直線上，方向相反的兩個力的合力大小等于兩力大小之________，合力的方向跟較________力的方向相同。

專訓(xùn)答案

專訓(xùn)3

1．(1) 相等　(2)接觸面的粗糙程度　 (3)慢

?(4)勻速直線運動　(5)不能　(6)靜止

點撥：(6)當擺球從A點由靜止釋放擺到右側(cè)最高點C時，速度為零，若不受任何外力，將保持靜止狀態(tài)不變。

2．(1)速度　(2)越遠　(3)勻速直線運動

(4)大量實驗；推理　(5)改變

點撥：(1)根據(jù)控制變量法的思想；讓小車從同一個斜面的同一高度處由靜止開始滑下，是為了使小車滑到斜面底端時具有相同速度。(2)摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大；反之接觸面越光滑，則摩擦力越小，當摩擦力越小時，小車運動的距離越遠。(3)推理：如果表面絕對光滑，小車受到的阻力為零，它將做勻速直線運動。

(4)牛頓第一定律是在大量實驗的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)家的推理而總結(jié)歸納出來的。

(5)力不是維持物體運動狀態(tài)原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。

3．(1)平衡(靜止或勻速直線運動)　(2)拉力；重力；拉力

(3)BAC；摩擦力　(4)卡片所受重力遠小于拉力(卡片較輕)

4．(1)減小了摩擦力對實驗結(jié)果的影響　(2)相等

(3)會轉(zhuǎn)動；大小相等；相反；同一直線上

點撥：(1)把物體放在水平桌面上，物體和水平桌面之間存在阻力，會對實驗產(chǎn)生影響。硬紙板沒有與桌面接觸，這樣做的好處是減小了摩擦力對實驗結(jié)果的影響。(2)紙板兩端通過滑輪各掛質(zhì)量相同的鉤碼，紙板兩端的拉力大小相等，可研究平衡力大小的關(guān)系。(3)紙板轉(zhuǎn)過一個角度，紙板兩端的拉力就不在一條直線上，紙板就會轉(zhuǎn)動，說明了不在同一直線上的兩個力不能平衡。二力平衡的條件是：作用在同一個物體上的兩個力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上。

5．(1)形狀　(2)相同條件下，紙杯質(zhì)量越大，下落的最大速度越大　(3)紙杯重力越大，其下落的最大速度越大，紙杯勻速運動時，所受最大空氣阻力等于重力，因此下落的紙杯最大速度越大，其所受最大空氣阻力也越大　點撥：(1)實驗中應(yīng)將疊加的紙杯盡量壓緊，目的是為了控制紙杯的形狀盡可能相同。(2)本實驗的結(jié)論是相同條件下，紙杯質(zhì)量越大，下落的最大速度越大。(3)紙杯重力越大，其最大速度越大，紙杯勻速運動時，所受最大空氣阻力等于重力，因此下落的紙杯最大速度越大，其所受最大空氣阻力也越大。

6．(1)C　(2)v＝360kS0(πR2nρg)

7．(1)等效替代　(2)和　(3)差；大　方法規(guī)律：(1)彈簧形變相同，表明受到相同的拉力，這種方法叫等效替代法。(2)由圖a、b可知，同一直線上，方向相同的兩個力的合力大小等于兩力大小之和，即F＝F₁＋F₂，合力的方向跟兩力方向相同。(3)同一直線上，方向相反的兩個力的合力大小等于兩力大小之差，即F＝F₃－F₄，合力的方向跟較大力F₃的方向相同。

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