第八章 专题训练 压强实验探究
1.在探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图所示的实验:
(1)同学们是根据______来比较压力的作用效果的;
(2)观察比较图甲、乙所示的情况,可以得到结论:______;
(3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较______两图的实验;
(4)小明将图丙中的小桌和砝码放到一块木板上,如图丁所示,图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙______p丁(选填“>”、“<”或“=”);
(5)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他的结论是______(选填“正确”或“错误”)的,原因是:______
2.在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,小强利用了多个完全相同的木块和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的___________来比较压力作用效果;
(2)对比甲、乙两图可以得出:当___________一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;
(3)由___________、___________两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;
(4)对比甲、丁两图,小强认为压力作用效果与压力大小无关,你认为他的观点___________(选填“正确”或“错误”),理由是___________ 。
3.如图所示,某同学利用小桌、海绵和砝码等器材进行“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验。
(1)该同学通过观察___________来反映压力的作用效果。
(2)比较图甲、乙实验可知,受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。为了探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应比较___________两图的实验,可知压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)进一步综合分析得出结论:压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。为了反映压力的效果在物理学中引入了___________这个概念。
(4)在生活中,公交车上的破窗锤敲击端做成锥状,这是利用了___________来增大压力作用的效果;某桥头上立着20t的限重标示牌,这是利用了___________来减小压力作用的效果。
(5)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙___________ p丁(选填“>”“<”或“=”)
4.小明同学利用A、B两物体、海绵等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察海绵___________来比较压力的作用效果,下列实验中所用的研究方法与此相同的是___________(填序号);
A.利用弹簧形变的程度来反映力的大小
B.研究滑动摩擦力与压力关系时控制接触面粗糙程度不变
C.研究阻力对物体运动的影响时,假设小车运动时不受力做出科学推理
(2)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应选择___________两图进行比较;
(3)甲、乙两图比较可以得到:受力面积一定吋,___________越大,压力的作用效果越明显。下列实例中,可用此结论解释的是___________ ;(填序号)
A.交通管理部门规定,货车毎一车轴的平均承载质量不得超过10t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
(4)小明同学在上述实验的基础上又将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,取走左边小物块,此时物体B剩余部分对海绵的压强与丁图相比________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
5.小强利用液体压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点;
(1)实验前,发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图A所示,接下来的操作应该是______;
A.再多加一些红墨水
B.倒出一些红墨水
C.取下软管重新安装
D.橡皮管漏气,更换新的橡皮管
(2)实验中小强是根据______来比较液体中压强的大小;
(3)若使用调好的压强计,探究水内部压强特点的情景如图B、C、D所示;比较B、C、D,可以得到的结论是:______;
(4)如图E、F所示,有两只相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精(没有标签);小唐采用压强计进行探究:把金属盒分别浸入到这两种液体中,发现图E中U形管两边的液柱高度差较大,小唐则认为图E烧杯中盛的是密度较大的水;他的结论正确吗?______;理由是:______;
(5)小强换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当金属盒在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,你认为小强应采取下列哪些操作才能使实验现象更加明显______(选填序号)。
①烧杯中换密度差更大的液体;
②U形管中换用密度更小的液体;
③换用更细的U形管;
④换用稍长的U形管;
6.水对容器侧壁有压强,水从小孔水平射出的速度与哪些因素有关
【提出猜想】
水从小孔水平射出的速度可能与小孔在水中的深度有关。
【查阅资料和思考】
如图甲所示,h表示小孔在水中的深度,v表示水流从小孔水平射出的速度,H表示小孔到桌面的高度,s表示水流射程(小孔到落点的水平距离)。查阅资料可知,当H一定时,s随v的增大而增大。
要研究v和h的关系,由于v无法直接测量,转为研究s、H、h的关系。
【实验步骤】
①将容器置于木块上,如图乙所示。
②堵住三个小孔,往容器中加入适量的水。记录h和H。
③打开小孔,同时测量并记录从三个小孔水平射出的水流射程s。
④换高度不同的本块,重复步骤①-③。
【实验数据及分析】
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
小孔 a b c a b c a b c
h/cm 10 20 30 10 20 30 10 20 30
H/cm 30 20 10 40 30 20 50 40 30
s/cm 35 41 35 40 49 50 45 58 59
(1)分析表中数据可知,当小孔在水中的深度h一定时,水流射程s随小孔距桌面的高度H增大而______(填“增大”或“减小”);
(2)采用控制变量的方法,通过比较实验序号为______的三组数据,可以得出:水从小孔水平射出的速度v与小孔在水中的深度h有关;
(3)小宁再分别用食盐水和酒精替换水进行实验,目的是为了探究液体从小孔水平射出的速度v是否与_______有关。
7.“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的__。实验过程中通过U形管两侧液面的__来比较液体内部压强的大小。
(2)比较图乙中的A、B、C,可得出结论:同种液体,同一深度,__。
(3)在实验过程中发现,在同种液体的同深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。小明猜想可能是实验时U形管没有__放置;小强则认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是__(填“正确”或“错误” 的;小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U型管两侧液面的高度差较__。你认为U型管两侧液面的高度差还与橡皮膜的__有关。
8.小晨对同种液体内部压强的规律提出两种猜想:
①同种液体内部压强大小与液体高度有关;
②同种液体内部压强大小与液体深度有关。
于是他对同种液体内部压强的规律进行研究,在横截面积相同的柱形容器侧壁开口处包有相同的橡皮膜,注入不同深度的水,容器侧壁开口处与水面的距离从左往右分别为、、、、且,橡皮膜的鼓起情况及相关现象如图所示:(图c、d、e橡皮膜鼓起程度相同)
(1)实验中是通过观察_______现象来判断液体内部压强的大小;
(2)小晨观如图(a)、(b)、(c)的实验现象认为:同种液体,液体内部压强大小随着液体高度的增加而增大;请你根据上述实验现象判断小晨的结论正确与否,并阐述理由:
小晨的结论是________,理由1:________;理由2:________。
9.如图所示是托里拆利实验的装置图,请回答下列问题:
(1)如图甲所示,先在一端封闭、约1米长的细玻璃管内灌满水银,确保管内没有________;
(2)如图乙所示,用手指堵住管口,将管口向下插入水银槽中。移开手指,待液面稳定后,读出此时管内外的液面高度差为745mm,此时外界压强_______(选填“小于”“大于”或“等于”)1个标准大气压:如果用水来代替水银做实验,水_______(选填“会”或“不会”)充满这个玻璃管;
(3)如果该实验中出现以下情况(以下均选填“变长”“不变”或“变短”):
a将玻璃管稍微倾斜一点,水银柱的长度将_______;
b将玻璃管换成更粗的玻璃管,水银柱的高度将_______;
c若有少量空气残留在玻璃管内,水银柱的高度将_______。
(4)如图丙所示,如果把这套装置移入足够大的玻璃钟罩内,用抽气机逐渐抽出里面的空气,将会看到玻璃管中的水银柱_______(选填“上升”或“下降”)。
10.某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是________;
(2)如图1,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为6N;
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为________;
(4)同学们发现实验误差偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因________;
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图示3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为________N,所测大气压的值应为________Pa。
11.如图所示,小玮想估测大气压的大小,她设计的实验方案如下:
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力;
B.将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
C.用弹簧测力计勾着吸盘缓慢向上,直到吸盘脱离玻璃板面;
D.量出吸盘与玻璃板接触面的直径,算出吸盘与玻璃板的接触面积为S;
E.根据,计算出大气压的大小p。
(1)小玮由于疏忽,将前三项的顺序写颠倒了,正确的顺序是______;
(2)实验中小玮将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘的目的是______;
(3)如果实验中小玮所用的弹簧测力计的量程是0~5N,吸盘的面积是10cm2,她______(能/不能)测出大气压的大小(设大气压约为1.0×105Pa);要测出大气压的大小,你认为实验中所选吸盘的面积应尽量_______(大/小)一些;
(4)小玮通过实验测出的大气压值与1个标准大气压值相差很大。她分析,可能是测得的吸盘的面积不准确,也可能是吸盘与玻璃板面脱离时,弹簧测力计的读数不准确,还可能是______(写出一条);
(5)小玮又把玻璃板分别斜放、立放,也都测出了大气压的值,这说明______。
12.洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了,他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了,如图所示,为此他突然联想到所学过的大气压知识,于是,洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案
【方案设计】
(1)用刻度尺测出吸盘的直径D;
(2)将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑的水平地面上;
(3)用力竖直往上拉吸盘柄,直到吸盘脱离地面,根据经验估测拉脱吸盘所需拉力的大小
(4)计算出当地大气压强
【评估交流】洋洋同学说:我们的实验原理是______,操作过程规范,较方便地估测出了大气压强
瑞瑞同学说:在操作过程中,我发现存在______、______等问题,尽管我的操作规范,但估测的结果误差较大,洋洋认真思考后,同意了瑞瑞的意见,然后,他们继续一起探讨如何改进方案,尽量减少测量误差。
根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况,请你回答,洋洋和瑞瑞测出的大气压强p=______(用字母表示);实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水,这样做的目的是______。
参考答案
1.海绵的凹陷程度 当受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显 乙丙 = 错误 没有控制压力大小相同
2.凹陷程度 压力 甲 丙 错误 没有控制受力面积相等
3.海绵的凹陷程度 乙、丙 压强 减小受力面积 减小压力 =
4.凹陷程度 A 甲、丙 压力 A 不变
5.C U形管两侧液面的高度差 在同一深度处,液体内部向着各个方向的压强相等 不正确 没有控制金属盒浸入液体中的深度相同 ①②
6.增大 1、5、9 液体密度
7.气密性 高度差 液体向各个方向的压强相等 竖直 错误 小 大小
8.橡皮膜的凸出程度 不正确
9.空气 小于 会 变长 不变 变短 下降
10.把注射器内的空气排尽 活塞与针筒壁之间存在摩擦 11 9×104
11.BCA 排尽吸盘内的空气并防止漏气 不能 小 吸盘内空气未排尽 大气向各个方向都有压强
12. 吸盘内的空气没有完全排尽 估测拉脱吸盘所需拉力时误差较大 防止外面的空气进入吸盘对实验结果造成影响