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22. (4分)如图所示,在探究“同一直线上二力合成”的实验中,首先将弹簧的一端固定,再用两个弹簧测力计沿相同方向拉A端,使A端到达O点并记录下O点的位置,然后在表格中记录两个拉力$ F_1 $、$ F_2 $的大小与方向;再用一个弹簧测力计拉弹簧A端,仍将A端拉伸到O点,记录此时拉力$ F $的大小与方向。
(1)实验中两次将弹簧A端都拉伸到同一点O的目的是使两次力的
(2)按照此方法多次实验,得出的结论是:同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小为$ F = $
(1)实验中两次将弹簧A端都拉伸到同一点O的目的是使两次力的
作用效果
相同,这种物理研究方法叫等效替代法
。(2)按照此方法多次实验,得出的结论是:同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小为$ F = $
$F_1 + F_2$
(用字母$ F_1 $、$ F_2 $表示),方向与其中任一分力方向相同
(选填“相同”或“相反”)。答案
22. (1)作用效果 等效替代法 (2)$F_1 + F_2$ 相同
【点拨】本题考查“同一直线上二力合成”的实验探究,需要理解实验原理和方法,难度不大。
【解析】(1)实验中两次将弹簧A端拉伸到同一点O,是为了让弹簧的形变程度相同,因为力的作用效果可以通过弹簧的形变来体现,这样就能保证两次力的作用效果相同;这种用一个力的作用效果等效替代两个力的作用效果的物理研究方法叫等效替代法;
(2)当两个力$F_1$、$F_2$在同一直线上且方向相同时,它们的合力大小等于两个力的大小之和,即$F = F_1 + F_2$,合力的方向与这两个分力的方向相同。
【点拨】本题考查“同一直线上二力合成”的实验探究,需要理解实验原理和方法,难度不大。
【解析】(1)实验中两次将弹簧A端拉伸到同一点O,是为了让弹簧的形变程度相同,因为力的作用效果可以通过弹簧的形变来体现,这样就能保证两次力的作用效果相同;这种用一个力的作用效果等效替代两个力的作用效果的物理研究方法叫等效替代法;
(2)当两个力$F_1$、$F_2$在同一直线上且方向相同时,它们的合力大小等于两个力的大小之和,即$F = F_1 + F_2$,合力的方向与这两个分力的方向相同。
解析
【分析】
这道题考查“同一直线上二力合成”的实验，解题思路分两步：第一步，明确实验中两次将弹簧拉到同一点O的目的——力的作用效果可通过弹簧形变体现，拉到同一点是保证两次力的作用效果相同，对应的研究方法是等效替代法；第二步，掌握同一直线上方向相同的两个力的合力规律，合力大小等于两分力之和，方向与分力方向相同。
【解析】
(1) 力的作用效果可通过物体形变体现，实验中两次将弹簧A端拉伸到同一点O，是为了让弹簧形变程度相同，从而保证两次力的作用效果相同；用一个力的作用效果等效替代两个力的作用效果，这种研究方法叫等效替代法。
(2) 根据同一直线上二力合成规律，当两个力方向相同时，合力大小等于两分力大小之和，即$ F = F_1 + F_2 $，合力方向与分力方向相同。
【答案】
(1) 作用效果；等效替代法 (2) $ F_1 + F_2 $；相同
【知识点】
同一直线上二力合成；等效替代法
【点评】
本题是基础实验探究题，重点考查实验方法和同方向二力合成规律的理解，属于力学基础知识点，难度较低，学生易掌握。
【难度系数】
0.8
这道题考查“同一直线上二力合成”的实验，解题思路分两步：第一步，明确实验中两次将弹簧拉到同一点O的目的——力的作用效果可通过弹簧形变体现，拉到同一点是保证两次力的作用效果相同，对应的研究方法是等效替代法；第二步，掌握同一直线上方向相同的两个力的合力规律，合力大小等于两分力之和，方向与分力方向相同。
【解析】
(1) 力的作用效果可通过物体形变体现，实验中两次将弹簧A端拉伸到同一点O，是为了让弹簧形变程度相同，从而保证两次力的作用效果相同；用一个力的作用效果等效替代两个力的作用效果，这种研究方法叫等效替代法。
(2) 根据同一直线上二力合成规律，当两个力方向相同时，合力大小等于两分力大小之和，即$ F = F_1 + F_2 $，合力方向与分力方向相同。
【答案】
(1) 作用效果；等效替代法 (2) $ F_1 + F_2 $；相同
【知识点】
同一直线上二力合成；等效替代法
【点评】
本题是基础实验探究题，重点考查实验方法和同方向二力合成规律的理解，属于力学基础知识点，难度较低，学生易掌握。
【难度系数】
0.8
23. (4分)用如图所示的器材研究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)乙图中用弹簧测力计沿
(2)比较乙、丙两次实验,可得出结论:接触面所受的压力大小相同时,
(3)下列生活事例中,可由甲、乙两图的实验结论解释的是
A. 要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸
B. 下大雪后,将煤渣撒在结冰的路面上,防止打滑
C. 交通管理部门规定,某种货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
(1)乙图中用弹簧测力计沿
水平
方向匀速直线拉动木块,根据二力平衡
的知识,可知弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。(2)比较乙、丙两次实验,可得出结论:接触面所受的压力大小相同时,
接触面越粗糙
,滑动摩擦力越大。(3)下列生活事例中,可由甲、乙两图的实验结论解释的是
A
(选填字母代号)。A. 要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸
B. 下大雪后,将煤渣撒在结冰的路面上,防止打滑
C. 交通管理部门规定,某种货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
答案
23. (1)水平 二力平衡 (2)接触面越粗糙 (3)A
【点拨】本题考查影响摩擦力大小的因素,注意实验原理、操作和结论,属于基础实验题。
【解析】(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;
(2)比较乙、丙两次实验,探究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系时,应控制压力大小相同,接触面粗糙程度不同,根据实验现象可得出结论:接触面所受的压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)分析甲、乙两次实验可知,接触面粗糙程度相同,而乙中压力大,弹簧测力计示数大,即滑动摩擦力大小与压力大小有关;A.要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸,是为了增大压力,从而增大摩擦力,故A正确;B.下大雪后,将煤渣撒在结冰的路面,是为了增大接触面的粗糙程度,来增大摩擦力,故B错误;C.货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t,这是通过减小压力来减小对路面的压强,故C错误。
【点拨】本题考查影响摩擦力大小的因素,注意实验原理、操作和结论,属于基础实验题。
【解析】(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;
(2)比较乙、丙两次实验,探究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度的关系时,应控制压力大小相同,接触面粗糙程度不同,根据实验现象可得出结论:接触面所受的压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)分析甲、乙两次实验可知,接触面粗糙程度相同,而乙中压力大,弹簧测力计示数大,即滑动摩擦力大小与压力大小有关;A.要让自行车更快地停下来,可以用力捏闸,是为了增大压力,从而增大摩擦力,故A正确;B.下大雪后,将煤渣撒在结冰的路面,是为了增大接触面的粗糙程度,来增大摩擦力,故B错误;C.货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t,这是通过减小压力来减小对路面的压强,故C错误。
解析
【分析】
本题考查影响滑动摩擦力大小的因素，实验利用控制变量法和二力平衡原理解题。第(1)问需明确实验操作的方向及原理；第(2)问通过对比乙、丙实验的变量得出结论；第(3)问分析甲、乙实验的结论，对应生活事例的原理。
【解析】
(1) 实验时，需用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块，此时木块做匀速直线运动，处于平衡状态，根据二力平衡的知识，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等。
(2) 乙、丙两次实验中，接触面所受的压力大小相同，丙的接触面更粗糙，弹簧测力计示数更大，说明滑动摩擦力更大，因此可得出结论：接触面所受的压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
(3) 甲、乙两次实验中，接触面粗糙程度相同，乙中木块上有砝码，压力更大，滑动摩擦力更大，结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
选项A：用力捏闸是通过增大压力来增大摩擦力，符合甲、乙实验的结论；
选项B：撒煤渣是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力，对应乙、丙实验的结论；
选项C：限制货车承载质量是通过减小压力减小对路面的压强，与滑动摩擦力无关。因此选A。
【答案】
(1)水平；二力平衡 (2)接触面越粗糙 (3)A
【知识点】
滑动摩擦力、二力平衡、影响摩擦力的因素
【点评】
本题为基础实验题，重点考查滑动摩擦力实验的原理、操作及结论，核心是控制变量法的应用，需学生区分压力和接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，属于对基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.5
本题考查影响滑动摩擦力大小的因素，实验利用控制变量法和二力平衡原理解题。第(1)问需明确实验操作的方向及原理；第(2)问通过对比乙、丙实验的变量得出结论；第(3)问分析甲、乙实验的结论，对应生活事例的原理。
【解析】
(1) 实验时，需用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块，此时木块做匀速直线运动，处于平衡状态，根据二力平衡的知识，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等。
(2) 乙、丙两次实验中，接触面所受的压力大小相同，丙的接触面更粗糙，弹簧测力计示数更大，说明滑动摩擦力更大，因此可得出结论：接触面所受的压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
(3) 甲、乙两次实验中，接触面粗糙程度相同，乙中木块上有砝码，压力更大，滑动摩擦力更大，结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
选项A：用力捏闸是通过增大压力来增大摩擦力，符合甲、乙实验的结论；
选项B：撒煤渣是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力，对应乙、丙实验的结论；
选项C：限制货车承载质量是通过减小压力减小对路面的压强，与滑动摩擦力无关。因此选A。
【答案】
(1)水平；二力平衡 (2)接触面越粗糙 (3)A
【知识点】
滑动摩擦力、二力平衡、影响摩擦力的因素
【点评】
本题为基础实验题，重点考查滑动摩擦力实验的原理、操作及结论，核心是控制变量法的应用，需学生区分压力和接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，属于对基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.5
24.（6分）某同学利用小桌、海绵及砝码探究影响压力作用效果的因素，实验探究过程如图所示：
（1）该同学通过观察海绵的
（2）通过
A. 控制变量法
B. 实验推理法
C. 转换法
D. 等效替代法
（3）图丙和图丁中，海绵有明显凹陷，而木板未见明显凹陷。小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为：$p_{丙}$
（4）图丁中，砝码和小桌的质量分别为500 g和100 g，砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为$20\ \mathrm{cm}^2$和$200\ \mathrm{cm}^2$，则小桌对海绵的压强为
（5）该同学实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块（如图戊），将左边部分移开后，发现海绵的凹陷程度不变，由此得出压力的作用效果与受力面积无关，你认为此探究过程中存在的问题是
（1）该同学通过观察海绵的
凹陷程度
来比较压力的作用效果。（2）通过
甲、乙
两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系，本实验用到哪些物理方法AC
。A. 控制变量法
B. 实验推理法
C. 转换法
D. 等效替代法
（3）图丙和图丁中，海绵有明显凹陷，而木板未见明显凹陷。小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为：$p_{丙}$
等于
（选填“大于”“等于”或“小于”）$p_{丁}$。（4）图丁中，砝码和小桌的质量分别为500 g和100 g，砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为$20\ \mathrm{cm}^2$和$200\ \mathrm{cm}^2$，则小桌对海绵的压强为
300
Pa。（5）该同学实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块（如图戊），将左边部分移开后，发现海绵的凹陷程度不变，由此得出压力的作用效果与受力面积无关，你认为此探究过程中存在的问题是
没有控制压力相同
。答案
24. (1)凹陷程度 (2)甲、乙 AC (3)等于 (4)300 (5)没有控制压力相同
【点拨】本题考查压力的作用效果与什么因素有关,注意控制变量法和转换法的正确使用,难度不大。
【解析】(1)根据转换法,该同学通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;
(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,故通过甲、乙两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;本实验用到的物理研究方法有控制变量法和转换法,故选AC;
(3)图丙和图丁中,海绵有明显凹陷,而木板未见明显凹陷,因压力大小和受力面积相同,根据$p = \frac{F}{S}$ 知,小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为:$p_{丙}$ 等于 $p_{丁}$;
(4)小桌对海绵的压力为:$F_{压} = G_{总} = (m_{小桌} + m_{砝码})g = (0.1\ \mathrm{kg} + 0.5\ \mathrm{kg}) × 10\ \mathrm{N/kg} = 6\ \mathrm{N}$,即小桌对海绵的压强为$p = \frac{F}{S} = \frac{6\ \mathrm{N}}{200 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2} = 300\ \mathrm{Pa}$;
(5)探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变,该同学实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块(如图戊),压力大小不同,由此得出压力的作用效果与受力面积无关,故此探究过程中存在的问题是没有控制压力相同。
【点拨】本题考查压力的作用效果与什么因素有关,注意控制变量法和转换法的正确使用,难度不大。
【解析】(1)根据转换法,该同学通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;
(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,故通过甲、乙两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;本实验用到的物理研究方法有控制变量法和转换法,故选AC;
(3)图丙和图丁中,海绵有明显凹陷,而木板未见明显凹陷,因压力大小和受力面积相同,根据$p = \frac{F}{S}$ 知,小桌对木板和小桌对海绵的压强大小关系为:$p_{丙}$ 等于 $p_{丁}$;
(4)小桌对海绵的压力为:$F_{压} = G_{总} = (m_{小桌} + m_{砝码})g = (0.1\ \mathrm{kg} + 0.5\ \mathrm{kg}) × 10\ \mathrm{N/kg} = 6\ \mathrm{N}$,即小桌对海绵的压强为$p = \frac{F}{S} = \frac{6\ \mathrm{N}}{200 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2} = 300\ \mathrm{Pa}$;
(5)探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变,该同学实验时将质量分布均匀的物体沿竖直方向切成大小不同的两块(如图戊),压力大小不同,由此得出压力的作用效果与受力面积无关,故此探究过程中存在的问题是没有控制压力相同。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合探究压力作用效果的实验原理与方法逐一分析：
1. 压力的作用效果无法直接观察，需通过转换法，借助海绵的形变程度（凹陷程度）体现，因此第一问需明确该转换法的应用；
2. 探究压力作用效果与压力大小的关系时，需控制受力面积不变，改变压力大小，据此选择对应实验图；同时明确实验用到的两种核心方法；
3. 压强由压力和受力面积决定，与受力物体材料无关，据此判断丙、丁的压强关系；
4. 计算压强时，先求总压力（小桌与砝码的总重力），再换算受力面积单位，代入压强公式计算；
5. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力不变，分析图戊实验中未控制的变量。
【解析】
(1) 根据转换法，实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，故填凹陷程度。
(2) 探究压力作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，改变压力大小，甲、乙两图符合要求；实验中用到控制变量法（控制受力面积不变，改变压力）和转换法（将不易观察的作用效果转换为海绵凹陷程度），故选AC，故填甲、乙；AC。
(3) 压强公式为$p=\frac{F}{S}$，丙、丁中，小桌对海绵和木板的压力等于小桌与砝码的总重力，受力面积相同，因此压强相等，故填等于。
(4) 总质量$m=m_{桌}+m_{砝码}=0.1\ \mathrm{kg}+0.5\ \mathrm{kg}=0.6\ \mathrm{kg}$，总压力$F=G=mg=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$，受力面积$S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{6\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2}=300\ \mathrm{Pa}$，故填300。
(5) 探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力大小不变，图戊实验中竖直切物体后，压力随受力面积减小而减小，未控制压力相同，故填没有控制压力相同。
【答案】
(1)凹陷程度 (2)甲、乙；AC (3)等于 (4)300 (5)没有控制压力相同
【知识点】
压力的作用效果、压强计算、实验方法
【点评】
本题是探究压力作用效果的经典实验题，考查了转换法、控制变量法的应用，压强计算及实验结论评估，注重对实验原理和方法的理解，是力学基础实验的典型考查题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合探究压力作用效果的实验原理与方法逐一分析：
1. 压力的作用效果无法直接观察，需通过转换法，借助海绵的形变程度（凹陷程度）体现，因此第一问需明确该转换法的应用；
2. 探究压力作用效果与压力大小的关系时，需控制受力面积不变，改变压力大小，据此选择对应实验图；同时明确实验用到的两种核心方法；
3. 压强由压力和受力面积决定，与受力物体材料无关，据此判断丙、丁的压强关系；
4. 计算压强时，先求总压力（小桌与砝码的总重力），再换算受力面积单位，代入压强公式计算；
5. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力不变，分析图戊实验中未控制的变量。
【解析】
(1) 根据转换法，实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，故填凹陷程度。
(2) 探究压力作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，改变压力大小，甲、乙两图符合要求；实验中用到控制变量法（控制受力面积不变，改变压力）和转换法（将不易观察的作用效果转换为海绵凹陷程度），故选AC，故填甲、乙；AC。
(3) 压强公式为$p=\frac{F}{S}$，丙、丁中，小桌对海绵和木板的压力等于小桌与砝码的总重力，受力面积相同，因此压强相等，故填等于。
(4) 总质量$m=m_{桌}+m_{砝码}=0.1\ \mathrm{kg}+0.5\ \mathrm{kg}=0.6\ \mathrm{kg}$，总压力$F=G=mg=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$，受力面积$S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{6\ \mathrm{N}}{0.02\ \mathrm{m}^2}=300\ \mathrm{Pa}$，故填300。
(5) 探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力大小不变，图戊实验中竖直切物体后，压力随受力面积减小而减小，未控制压力相同，故填没有控制压力相同。
【答案】
(1)凹陷程度 (2)甲、乙；AC (3)等于 (4)300 (5)没有控制压力相同
【知识点】
压力的作用效果、压强计算、实验方法
【点评】
本题是探究压力作用效果的经典实验题，考查了转换法、控制变量法的应用，压强计算及实验结论评估，注重对实验原理和方法的理解，是力学基础实验的典型考查题型。
【难度系数】
0.6
