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15. 如图 12 所示,以 O 为支点用撬棒撬石头,画出作用在 A 点的最小动力 F 的示意图。
答案
15. 如答图1所示
解析
【分析】要画出作用在A点的最小动力，需依据杠杆平衡条件：当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。因此需先确定最大动力臂，支点O到动力作用点A的距离OA是最长的动力臂，此时动力方向应垂直于OA，这样对应的动力最小，结合撬石头的实际情况，动力方向向下。
【解析】根据杠杆平衡原理$ F_1L_1 = F_2L_2 $，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小。最大动力臂为支点O到A点的距离OA，因此作用在A点的最小动力F应垂直于OA，方向向下，画出该力的示意图即可。
【答案】15. 如答图1所示
【知识点】杠杆平衡条件，力臂，最小动力作图
【点评】本题考查杠杆中最小动力的作图，核心是确定最大动力臂，属于基础作图题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据杠杆平衡原理$ F_1L_1 = F_2L_2 $，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小。最大动力臂为支点O到A点的距离OA，因此作用在A点的最小动力F应垂直于OA，方向向下，画出该力的示意图即可。
【答案】15. 如答图1所示
【知识点】杠杆平衡条件，力臂，最小动力作图
【点评】本题考查杠杆中最小动力的作图，核心是确定最大动力臂，属于基础作图题，难度适中。
【难度系数】0.6
16. 浸没在水中的物体,上表面受到水的压力大小为6 N,下表面受到水的压力大小为10 N,请在图13中画出物体受到的浮力$F_{浮}$的示意图。
答案
16. 如答图2所示
解析
【分析】
要画出浸没在水中物体的浮力示意图，需先根据浮力产生的原理计算浮力大小：浮力等于物体上下表面受到的水的压力差，再确定浮力方向（竖直向上），最后按力的示意图的规范画法，从物体重心出发，沿竖直向上方向绘制带箭头的线段并标注浮力大小。
【解析】
根据浮力产生的原因，浸没在液体中的物体所受浮力等于上下表面受到的液体压力差，因此浮力大小为：$F_{浮}=F_{下表面}-F_{上表面}=10\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=4\ \mathrm{N}$；浮力方向始终竖直向上，作用点在物体的重心。据此，从物体的重心处，沿竖直向上方向画一条带箭头的线段，标注$F_{浮}=4\ \mathrm{N}$，示意图如答图2所示。
【答案】
【知识点】
浮力产生原因、力的示意图
【点评】
本题考查浮力的计算与力的示意图的绘制，核心是理解浮力的本质是压力差，需准确计算浮力大小并规范绘制力的示意图。
【难度系数】
0.5
要画出浸没在水中物体的浮力示意图，需先根据浮力产生的原理计算浮力大小：浮力等于物体上下表面受到的水的压力差，再确定浮力方向（竖直向上），最后按力的示意图的规范画法，从物体重心出发，沿竖直向上方向绘制带箭头的线段并标注浮力大小。
【解析】
根据浮力产生的原因，浸没在液体中的物体所受浮力等于上下表面受到的液体压力差，因此浮力大小为：$F_{浮}=F_{下表面}-F_{上表面}=10\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=4\ \mathrm{N}$；浮力方向始终竖直向上，作用点在物体的重心。据此，从物体的重心处，沿竖直向上方向画一条带箭头的线段，标注$F_{浮}=4\ \mathrm{N}$，示意图如答图2所示。
【答案】
【知识点】
浮力产生原因、力的示意图
【点评】
本题考查浮力的计算与力的示意图的绘制，核心是理解浮力的本质是压力差，需准确计算浮力大小并规范绘制力的示意图。
【难度系数】
0.5
四、实验探究题(本题共3小题,第17题4分,第18题6分,第19题9分,共19分)
答案
解：
17.
(1) 竖直（垂直）
(2) 不能；同一平面内
(3) 可逆
18.
(1) 匀速直线；二力平衡
(2) 压力大小
(3) 甲、丙
(4) 不变
(5) 不需要
19.
(1) 零刻度线；右
(2) 62；30；1.07×10³
(3) 偏大；烧杯壁残留部分牛奶，使量筒测得的牛奶体积偏小，由ρ=m/V可知计算得到的密度偏大
(4) $\rho=\frac{m_1-m_2}{V}$
17.
(1) 竖直（垂直）
(2) 不能；同一平面内
(3) 可逆
18.
(1) 匀速直线；二力平衡
(2) 压力大小
(3) 甲、丙
(4) 不变
(5) 不需要
19.
(1) 零刻度线；右
(2) 62；30；1.07×10³
(3) 偏大；烧杯壁残留部分牛奶，使量筒测得的牛奶体积偏小，由ρ=m/V可知计算得到的密度偏大
(4) $\rho=\frac{m_1-m_2}{V}$
解析
【分析】
本题涉及初中物理三个核心实验：光的反射定律实验、滑动摩擦力影响因素探究实验、液体密度测量实验。需结合各实验的原理、操作要点、控制变量法、误差分析等知识点逐一解答：17题围绕光的反射定律的验证展开，需明确纸板放置要求、反射光线与入射光线的位置关系、光路特点；18题探究滑动摩擦力的影响因素，利用二力平衡原理，结合控制变量法分析实验设计与结论；19题是液体密度的测量，涉及天平量筒的使用、密度计算及误差分析，需掌握实验步骤的合理性。
【解析】
17. (1) 实验时，为使反射光线能在纸板上呈现，纸板需竖直（垂直）放置在平面镜上；
(2) 将纸板向后折，无法在纸板上看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
(3) 若入射光线逆着反射光线方向射向镜面，反射光线会逆着原入射光线射出，体现光路可逆。
18. (1) 实验中需拉着木块做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，利用二力平衡原理间接测摩擦力；
(2) 甲、乙实验接触面粗糙程度相同，压力大小不同，探究滑动摩擦力与压力大小的关系；
(3) 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力相同，改变粗糙程度，故选甲、丙两组实验；
(4) 滑动摩擦力只与压力大小和接触面粗糙程度有关，与运动速度无关，故速度增大时摩擦力不变；
(5) 若将弹簧测力计固定，拉动长木板，木块始终静止，此时拉力与摩擦力仍平衡，不需要匀速拉动长木板，操作更简便。
19. (1) 天平使用前，需将游码移到标尺左端的零刻度线处，调节平衡螺母使天平平衡，指针左偏时，平衡螺母向右调节；
(2) 牛奶质量为砝码总质量加游码示数：50g+10g+2g=62g，体积为30mL=30cm³，密度ρ=m/V=62g/30cm³≈1.07g/cm³=1.07×10³kg/m³；
(3) 若先测烧杯和牛奶总质量，倒出牛奶到量筒时，烧杯壁会残留部分牛奶，导致量筒测得的体积偏小，由ρ=m/V可知，计算出的密度偏大；
(4) 合理方案：烧杯和牛奶总质量为m₁，倒出部分牛奶到量筒，体积为V，剩余烧杯和牛奶总质量为m₂，则倒出牛奶质量为m₁-m₂，密度ρ=(m₁-m₂)/V。
【答案】
17. (1) 竖直（垂直）；(2) 不能；同一平面内；(3) 可逆
18. (1) 匀速直线；二力平衡；(2) 压力大小；(3) 甲、丙；(4) 不变；(5) 不需要
19. (1) 零刻度线；右；(2) 62；30；1.07×10³；(3) 偏大；烧杯壁残留部分牛奶，使量筒测得的牛奶体积偏小，由ρ=m/V可知计算得到的密度偏大；(4) $\rho=\frac{m_1-m_2}{V}$
【知识点】
光的反射定律、滑动摩擦力的影响因素、密度的测量
【点评】
本题为初中物理实验探究核心题型，覆盖光学、力学重点实验，考查实验操作细节、原理应用、控制变量法及误差分析，是学业水平考试的高频考点，需熟练掌握各实验的关键要点。
【难度系数】
0.5
本题涉及初中物理三个核心实验：光的反射定律实验、滑动摩擦力影响因素探究实验、液体密度测量实验。需结合各实验的原理、操作要点、控制变量法、误差分析等知识点逐一解答：17题围绕光的反射定律的验证展开，需明确纸板放置要求、反射光线与入射光线的位置关系、光路特点；18题探究滑动摩擦力的影响因素，利用二力平衡原理，结合控制变量法分析实验设计与结论；19题是液体密度的测量，涉及天平量筒的使用、密度计算及误差分析，需掌握实验步骤的合理性。
【解析】
17. (1) 实验时，为使反射光线能在纸板上呈现，纸板需竖直（垂直）放置在平面镜上；
(2) 将纸板向后折，无法在纸板上看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
(3) 若入射光线逆着反射光线方向射向镜面，反射光线会逆着原入射光线射出，体现光路可逆。
18. (1) 实验中需拉着木块做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，利用二力平衡原理间接测摩擦力；
(2) 甲、乙实验接触面粗糙程度相同，压力大小不同，探究滑动摩擦力与压力大小的关系；
(3) 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力相同，改变粗糙程度，故选甲、丙两组实验；
(4) 滑动摩擦力只与压力大小和接触面粗糙程度有关，与运动速度无关，故速度增大时摩擦力不变；
(5) 若将弹簧测力计固定，拉动长木板，木块始终静止，此时拉力与摩擦力仍平衡，不需要匀速拉动长木板，操作更简便。
19. (1) 天平使用前，需将游码移到标尺左端的零刻度线处，调节平衡螺母使天平平衡，指针左偏时，平衡螺母向右调节；
(2) 牛奶质量为砝码总质量加游码示数：50g+10g+2g=62g，体积为30mL=30cm³，密度ρ=m/V=62g/30cm³≈1.07g/cm³=1.07×10³kg/m³；
(3) 若先测烧杯和牛奶总质量，倒出牛奶到量筒时，烧杯壁会残留部分牛奶，导致量筒测得的体积偏小，由ρ=m/V可知，计算出的密度偏大；
(4) 合理方案：烧杯和牛奶总质量为m₁，倒出部分牛奶到量筒，体积为V，剩余烧杯和牛奶总质量为m₂，则倒出牛奶质量为m₁-m₂，密度ρ=(m₁-m₂)/V。
【答案】
17. (1) 竖直（垂直）；(2) 不能；同一平面内；(3) 可逆
18. (1) 匀速直线；二力平衡；(2) 压力大小；(3) 甲、丙；(4) 不变；(5) 不需要
19. (1) 零刻度线；右；(2) 62；30；1.07×10³；(3) 偏大；烧杯壁残留部分牛奶，使量筒测得的牛奶体积偏小，由ρ=m/V可知计算得到的密度偏大；(4) $\rho=\frac{m_1-m_2}{V}$
【知识点】
光的反射定律、滑动摩擦力的影响因素、密度的测量
【点评】
本题为初中物理实验探究核心题型，覆盖光学、力学重点实验，考查实验操作细节、原理应用、控制变量法及误差分析，是学业水平考试的高频考点，需熟练掌握各实验的关键要点。
【难度系数】
0.5
17.下表是小明在“探究重力的大小跟质量的关系”实验中得到的实验数据。
(1)实验中,需要的测量工具是天平和
(2)表中第一行A处缺少的栏目是
(3)根据实验数据画出的$G-m$图像如图14所示,该小组实验过程可能存在的问题是
(1)实验中,需要的测量工具是天平和
弹簧测力计
。(2)表中第一行A处缺少的栏目是
$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$
;分析表中数据,可以得到的结论是:物体的重力与质量成正比
。(3)根据实验数据画出的$G-m$图像如图14所示,该小组实验过程可能存在的问题是
弹簧测力计使用前未调零
。答案
17.(1)弹簧测力计 (2)$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$ 正比 (3)弹簧测力计使用前未调零
解析
【分析】
解决本题需结合“探究重力的大小跟质量的关系”实验的原理、操作要点及误差分析思路：
1. 实验需测量质量和重力，对应工具分别为天平和弹簧测力计；
2. 实验要推导重力与质量的关系，需计算二者的比值，表格栏目需标注该比值的单位；分析数据中重力与质量的比值特征，可得出二者的关系；
3. 结合G-m图像的正常形态（过原点），对比异常图像的截距特征，分析实验误差的原因。
【解析】
(1) 探究重力与质量的关系时，需测量物体的质量和重力，测量重力的工具是弹簧测力计，故填弹簧测力计；
(2) 实验中需计算重力与质量的比值来分析二者关系，表格栏目应包含该比值的单位，因此A处为$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$；由表中数据可知，重力与质量的比值近似为定值，因此物体的重力与质量成正比；
(3) 正常情况下，质量为0时重力应为0，G-m图像应过原点；若图像在纵轴有截距（质量为0时重力不为0），说明弹簧测力计使用前未调零，导致零刻度线不准确。
【答案】
(1)弹簧测力计 (2)$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$；正比 (3)弹簧测力计使用前未调零
【知识点】
探究重力与质量的关系、弹簧测力计的使用
【点评】
本题围绕“探究重力与质量的关系”实验展开，考查实验工具选择、表格设计、结论推导及误差分析，需学生熟悉实验基本操作和原理，属于初中物理的基础实验题。
【难度系数】
0.5
解决本题需结合“探究重力的大小跟质量的关系”实验的原理、操作要点及误差分析思路：
1. 实验需测量质量和重力，对应工具分别为天平和弹簧测力计；
2. 实验要推导重力与质量的关系，需计算二者的比值，表格栏目需标注该比值的单位；分析数据中重力与质量的比值特征，可得出二者的关系；
3. 结合G-m图像的正常形态（过原点），对比异常图像的截距特征，分析实验误差的原因。
【解析】
(1) 探究重力与质量的关系时，需测量物体的质量和重力，测量重力的工具是弹簧测力计，故填弹簧测力计；
(2) 实验中需计算重力与质量的比值来分析二者关系，表格栏目应包含该比值的单位，因此A处为$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$；由表中数据可知，重力与质量的比值近似为定值，因此物体的重力与质量成正比；
(3) 正常情况下，质量为0时重力应为0，G-m图像应过原点；若图像在纵轴有截距（质量为0时重力不为0），说明弹簧测力计使用前未调零，导致零刻度线不准确。
【答案】
(1)弹簧测力计 (2)$\frac{G}{m}/(\mathrm{N· kg^{-1}})$；正比 (3)弹簧测力计使用前未调零
【知识点】
探究重力与质量的关系、弹簧测力计的使用
【点评】
本题围绕“探究重力与质量的关系”实验展开，考查实验工具选择、表格设计、结论推导及误差分析，需学生熟悉实验基本操作和原理，属于初中物理的基础实验题。
【难度系数】
0.5
18. 在“探究二力平衡条件”的实验中,小明设置的实验装置如图 15 甲所示,实验中钩码的质量相同。
(1)实验是通过
(2)实验时,在左、右两侧同时挂上等重的钩码,这时木块保持静止;但小明在实验时发现,若在左、右两侧同时挂上不等重的钩码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是
(3)现保持$F_1$与$F_2$的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是
(4)小红设计了如图 15 乙所示的装置探究,同学们认为小红的实验优于小明的实验,其主要原因是
(1)实验是通过
改变钩码的数量
来改变木块受到的拉力大小的。(2)实验时,在左、右两侧同时挂上等重的钩码,这时木块保持静止;但小明在实验时发现,若在左、右两侧同时挂上不等重的钩码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是
木块与桌面之间存在较大的摩擦力
。(3)现保持$F_1$与$F_2$的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是
相互平衡的两个力一定在同一直线上
。(4)小红设计了如图 15 乙所示的装置探究,同学们认为小红的实验优于小明的实验,其主要原因是
减小摩擦力对实验结果的影响
。用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开,可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是相互平衡的两个力作用在同一物体上
。如果两个滑轮安装成不同的高度,如图 15 丙所示,该装置能
(填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。答案
18.(1)改变钩码的数量 (2)木块与桌面之间存在较大的摩擦力 (3)相互平衡的两个力一定在同一直线上 (4)减小摩擦力对实验结果的影响 相互平衡的两个力作用在同一物体上 能
解析
【分析】
本题围绕“探究二力平衡条件”的实验展开，需结合实验原理、装置特点分析各问题：
1. 拉力大小由钩码重力决定，改变钩码数量可调整拉力；
2. 拉力不等时木块仍静止，需考虑木块与桌面间静摩擦力的平衡作用；
3. 扭转角度的操作用于验证二力是否需在同一直线上；
4. 对比不同装置的优缺点，分析小卡片实验的优势、剪开卡片的目的，以及滑轮高度不同时对实验的影响。
【解析】
(1) 实验中木块受到的拉力等于钩码的重力，因此通过改变钩码的数量来调整拉力大小；
(2) 当左右钩码不等重时，木块有向拉力大的一侧运动的趋势，木块与桌面间会产生静摩擦力，该摩擦力与较小拉力之和等于较大拉力，使木块保持静止，故原因是木块与桌面之间存在较大的摩擦力；
(3) 将小车扭转一个角度后，两个拉力不再作用在同一直线上，松手后小车转动，说明二力平衡时需满足“相互平衡的两个力一定在同一直线上”；
(4) 小红的实验用悬空的小卡片，消除了小明实验中木块与桌面间的摩擦力，减小了摩擦力对实验结果的影响；剪开小卡片后，两个力分别作用在两个物体上，可探究“相互平衡的两个力作用在同一物体上”；丙图中滑轮高度不同，但两个拉力仍满足大小相等、方向相反，只要调整后使力作用在同一直线，仍能探究二力平衡条件，故填“能”。
【答案】
(1)改变钩码的数量 (2)木块与桌面之间存在较大的摩擦力 (3)相互平衡的两个力一定在同一直线上 (4)减小摩擦力对实验结果的影响 相互平衡的两个力作用在同一物体上 能
【知识点】
二力平衡条件，探究二力平衡的实验，摩擦力的影响
【点评】
本题是探究二力平衡条件的经典实验题，考查实验装置设计、误差分析及实验结论推导，需理解每个操作的目的，区分不同实验装置的优缺点，是力学实验的基础题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究二力平衡条件”的实验展开，需结合实验原理、装置特点分析各问题：
1. 拉力大小由钩码重力决定，改变钩码数量可调整拉力；
2. 拉力不等时木块仍静止，需考虑木块与桌面间静摩擦力的平衡作用；
3. 扭转角度的操作用于验证二力是否需在同一直线上；
4. 对比不同装置的优缺点，分析小卡片实验的优势、剪开卡片的目的，以及滑轮高度不同时对实验的影响。
【解析】
(1) 实验中木块受到的拉力等于钩码的重力，因此通过改变钩码的数量来调整拉力大小；
(2) 当左右钩码不等重时，木块有向拉力大的一侧运动的趋势，木块与桌面间会产生静摩擦力，该摩擦力与较小拉力之和等于较大拉力，使木块保持静止，故原因是木块与桌面之间存在较大的摩擦力；
(3) 将小车扭转一个角度后，两个拉力不再作用在同一直线上，松手后小车转动，说明二力平衡时需满足“相互平衡的两个力一定在同一直线上”；
(4) 小红的实验用悬空的小卡片，消除了小明实验中木块与桌面间的摩擦力，减小了摩擦力对实验结果的影响；剪开小卡片后，两个力分别作用在两个物体上，可探究“相互平衡的两个力作用在同一物体上”；丙图中滑轮高度不同，但两个拉力仍满足大小相等、方向相反，只要调整后使力作用在同一直线，仍能探究二力平衡条件，故填“能”。
【答案】
(1)改变钩码的数量 (2)木块与桌面之间存在较大的摩擦力 (3)相互平衡的两个力一定在同一直线上 (4)减小摩擦力对实验结果的影响 相互平衡的两个力作用在同一物体上 能
【知识点】
二力平衡条件，探究二力平衡的实验，摩擦力的影响
【点评】
本题是探究二力平衡条件的经典实验题，考查实验装置设计、误差分析及实验结论推导，需理解每个操作的目的，区分不同实验装置的优缺点，是力学实验的基础题型。
【难度系数】
0.6
