卷子答案网-一个不只有答案的网站专题1 课外力学实验解读01
贵州省自2023年初中学业水平考试试题卷采用全省统一一套卷的形式进行命制，物理学科第20题为课外力学实验探究题，此题是原毕节中考卷中没有涉及到的考题，此题有如下特点：
（1）背景素材来源于生活。此题的背景来源于生活中为大家所熟悉的情景，尽量避免教材内力学实验重复考察，这就要求大家在复习阶段有一定的阅读量，熟悉一些常见的生活情景素材，在面临新情景素材时才不会手忙脚乱，内心产生畏惧感。例如贵阳近5年中考此题的情景素材分别为2022年“货车超速与超载在追尾事故中的危害”，2021年“空气阻力的大小与物体运动的速度是否有关”，2020年“牛顿摆”，2019年“浮力秤”，2018年“真空炮”，贵州省2023年中考真题“汽车通过凸起路面时的速度越大时，路面与车之间相互作用力如何变化”贵州省2023年中考适应性考试“筷子提米实验”。（2）情景素材考察落脚点为初中教材知识，或者高中力学相关知识。例如贵阳2022年考察知识点为影响动能大小的两个因素。贵阳2021年考察知识点为速度大小的比较方法、二力平衡。贵阳2020年考察知识点为高中物理动能定理和动量守恒定律。贵阳2019年考察知识点为受力分析、影响浮力大小的因素。贵阳2018年考察知识点为大气压、合力。贵州省2023年中考为高中物理“圆周运动”贵州省2023年中考适应性考试考察知识点为“影响摩擦力大小的因素”。（3）问题设置考察能力方向清晰明了。①考察学生对知识的应用能力，例如2022年贵阳中考“仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随 的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时 还不够大”本题考察学生对影响动能的两个因素（质量和速度）的应用能力，2021年贵州中考“将刻度尺固定在水平放置的铁架台上时，如何检验刻度尺是否竖直？写出你的办法： ”考察学生应用重锤线判断物体是否竖直的理解与应用，2020年贵阳中考“探究猜想I时，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是： 。”考察学生对重力势能和动能相互转化的理解，影响动能大小的因素的理解应用，2019年贵阳中考“取下砝码，当浮筒受到 力和 力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。”考察学生对二力平衡的理解和应用，2018年贵阳中考“（1）抽出挡板1时，弹丸受到的动力来自于其两端气体的 。”考察学生对飞机升力来源的理解和拓展应用。贵州省2023年全省中考“先测小球静止时对电子秤的 （选填“压力”或“摩擦力”）来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。”考察学生对相互作用力的理解和应用，②考察学生对实验方法的掌握，例如控制变量法、转换法、实验推理法。例如2022年贵阳中考“本实验可用木块运动的 反映追尾的危害程度”考察对转换法的理解和应用，2023年贵州中考真题“根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示 kg。”考察学生对实验推理法的应用。③考察学生对实验数据、坐标图像、误差的分析能力。例如2018年贵阳中考“探究猜想A时，控制其他因素相同，分别用球形与弹头形弹丸进行实验，测得弹丸速度大小随运动位置变化关系的图象（如图乙所示），则出口速度较大的是 弹丸。”，考察学生对坐标图像的分析和理解，2023年贵州省中考真题“根据上述实验现象推理：若小球速度足够大，通过弧面顶部时，电子秤的示数将显示 kg。”考察学生对数据的分析和理解能力，2023年贵州省中考适应性考试“请你结合表一和表二的数据分析，盛米高度h和杯子直径d满足________条件时，“筷子提米”实验成功率高；”考察学生对数据的分析和理解能力。④考察学生对实验的理解能力，语言表述能力，评估能力、实验方案设计能力，作为压轴题进行考察，难度大，是高分生需要重点突破的核心考点。例如2022年贵阳中考“由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害。
①操作： ；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？ 。”考察学生的方案设计能力，2021年贵阳中考“以上实验过程均没有考虑气球所受浮力，那么气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果是否产生影响？ 请在答题卡虚线框中分别画出测量它们重力和匀速下落时的受力情况，并结合受力情况写出理由。 （不考虑空气对钩码的作用力）”考察学生对实验方法控制变量法的评估，2020年贵阳中考“若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是 （选填“零刻度线上升”或“最大刻度线下降“），请你分析带来这一变化的原因是： 。”考察学生对实验原理的理解能力和语言规范表述能力，2019年贵阳中考“探究猜想B时，小明仅换用底面直径不同的两枚弹头形弹丸重复上述实验，发现直径越小的弹丸，出口速度越小。你认为直径小的弹丸出口速度小的原因可能是 。”考察学生对实验误差的分析能力和语言规范表述能力，2023年贵州省中考真题“进一步推理：当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大，若路面前方突发状况，结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由： 。”考察学生对实验推理法的理解和应用能力。2023年贵州省中考适应性考试“（若使用如图乙所示形状不规则的塑料瓶要成功进行“筷子提米”实验，只需考虑________（选填“瓶颈”或“瓶身”）直径和盛米高度的关系，请结合上述实验说明你考虑的理由：________________。”考察学生对实验数据的分析和评估能力。
（3）突破此题型的一些建议：①需要有一定的刷题量，刷题过程中着重培养自我阅读能力和理解能力，同时要回归教材，扎实掌握相关基础知识，扩充掌握一些高中物理知识（牛顿第二定律、匀变速直线运动、抛体运动、圆周运动、万有引力、动能定理，机械能守恒定律），进一步掌握好对知识的应用能力，而不是仅仅为了做题而做题，平时做好题后反思与知识的补充。②做题过程中可以关注实验方法的应用，即改变自变量的方法和反映的方式，以及实验推理法的应用。③解题过程中可以关注语言表达的规范性、严谨性，常犯的错误有：语言逻辑不通，读起来生硬别扭，语言随意性强，简单几个字就打发了一个题，语言长篇大论，害怕阅卷老师不懂你，说了很多不该说的话，反而暴露了自己的缺点，④作为尖子生，突破此题的掌握是中考取胜的关键所在，因此要把突破此题放在一个战略的高度去对待，思想认识一定要到位，否则难以取胜。
例1.（难度系数：★★★★）空气对运动物体有阻碍作用，这就是我们常说的空气阻力（f）。空气阻力的大小与哪些因素有关呢？根据生活经验发现：无风的环境中，人散步时几乎感受不到空气阻力，快跑时就明显感受到空气阻力。由此猜想：空气阻力的大小可能与物体运动的速度有关。
为了验证这一猜想，准备了如下器材：充气的气球、无弹性细线、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、带连拍照相功能的手机（该手机每隔相同时间对物体拍摄一次）。
如图甲所示以气球为研究对象，在气球下方用细线悬挂钩码，保持钩码底部与刻度尺的某一刻度线相平，释放气球并用手机记录钩码竖直下落过程的位置。（气球和钩码的运动情况相同，可将两者视为一个整体）
请回答下列问题：
（1）将刻度尺固定在水平放置的铁架台上时，如何检验刻度尺是否竖直？写出你的办法：
；
（2）用不同质量的钩码进行实验，选取相同时间间隔的多张照片组合对比：第一次记录钩码位置如图乙所示，可判断钩码从位置 （填序号）开始匀速下落；增加钩码质量继续实验，再次记录钩码位置如图丙所示。对比乙、丙两图可知：在图 中，气球匀速下落的速度较大；
（3）若不考虑气球所受的浮力，气球和钩码匀速下落时，其重力和空气阻力是一对平衡力，于是用弹簧测力计测量气球和钩码静止时的总重，便可推导阻力大小。由上述实验可得：气球运动的速度越大，受到的空气阻力 ；
（4）以上实验过程均没有考虑气球所受浮力，那么气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果是否产生影响？请在答题卡虚线框中分别画出测量它们重力和匀速下落时的受力情况，并结合受力情况写出理由。 （不考虑空气对钩码的作用力）
【解析】（1）在气球下方用细线悬挂钩码可视为重垂线，因重力的方向竖直向下，用重垂线观察细线与刻度尺是否平行；
（2）根据图乙可知，前三次实验时间间隔通过的距离越来越大，从序号3开始相同的时间间隔内通过的路程保持不变，即可判断钩码从位置3开始匀速下落；
对比乙、丙两图可知，在相同时间间隔内，图丙中物体通过的距离较大，根据v＝可知，在图丙中气球匀速下落的速度较大；
（3）若不考虑气球所受的浮力，气球和钩码匀速下落时，其重力和空气阻力是一对平衡力，重力大小等于阻力大小。根据题意知，丙图中物体的质量较大，物体的重力较大，丙图中物体受到的阻力较大，而图丙中气球匀速下落的速度较大，由上述实验可得：气球运动的速度越大，受到的空气阻力越大；
（4）实验过程中均没有考虑气球所受浮力，气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果没有影响；
用弹簧测力计测量它们（处于静止状态）重力时，物体受到测力计竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用及竖直向下的重力作用，如下图所示：
匀速下落时受到竖直向上的阻力作用和竖直向上的浮力作用及竖直向下的重力作用，如下图所示：
两次实验受到的浮力大小不变，第1个图中物体处于静止状态，受到平衡力的作用：F浮+F拉＝G……①
第2个图中，物体做匀速直线运动，物体受到平衡力的作用：F浮+f＝G……②
例2.（难度系数：★★★★）如图所示，小明在“研究气泡的运动规律”的实验中，发现气泡运动得较快，测量时间的误差较大。如何使气泡运动得慢一些？气泡的运动快慢到底与哪些因素有关呢？小明做出了如下猜想：
猜想一：跟气泡的大小有关 猜想二：跟玻璃管与水平面的坡角∠α有关
于是小明课后找了几位同学一起探究“气泡运动的快慢与气泡的大小、坡角有什么关系”。得到的数据如下（玻璃管内径8mm，气泡通过路程为80cm，玻璃管内液体为水）：
表一 表二 表三
气泡 大小 1cm 坡 角 时间 /s 速度/ cm s﹣1 气泡 大小 2cm 坡 角 时间/s 速度/ cm s﹣1 气泡 大小 4cm 坡 角 时间/s 速度/ cm s﹣1
实验序号 1 15° 14.80 5.41 实验序号 6 15° 22.47 3.56 实验序号 11 15° 18.20 4.40
2 30° 13.10 6.11 7 30° 14.84 5.39 12 30° 13.40 5.97
3 45° 14.70 5.44 8 45° 12.16 6.58 13 45° 12.50 6.40
4 60° 17.70 4.52 9 60° 13.77 5.81 14 60° 13.50 5.93
5 90° 32.40 2.47 10 90° 19.95 4.01 15 90° 19.10 4.19
（1）实验中，小明将标有刻度的玻璃管一端放在水平桌面上，另一端抬高，如图甲所示。为了完成实验，他还需要的器材有刻度尺、秒表、滴管、棉线和 。
（2）计时的起点“0”刻度线没有设定在玻璃管的底端，原因是：
。
（3）分析表一（或表二、表三）的数据，可以发现气泡运动的快慢随坡角的变化关系是：
。
（4）分析表中第 （填表中实验序号）次实验数据可知，气泡运动的快慢与气泡的大小有关。在分析过程中，小明他们运用的科学方法是 （选填“类比法”、“转换法”或“控制变量法”）。
（5）要使气泡运动得慢一些，小明他们选择的气泡大小为2cm，坡角大小应为 （选填“5°”、“45°”或“90°”）；请你猜想气泡运动的快慢还可能与 有关。
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