第十章 专题训练 压强和浮力实验探究
1.如图甲、乙、丙所示,小妍利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察海绵的________来比较压力作用效果的,这里用到的研究方法是________法;
(2)通过比较图甲、乙,说明压力的作用效果与________有关;
(3)通过比较图________(填序号),说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较丙、丁两种情况后,小妍认为压力的作用效果还与接触面的材料有关,这个结论是________(填“正确”或“错误”)的,说明为了便于观察,我们在做此实验时应该选择表面材质________(填“相同”或“不同”)且形变________(填“明显”或“不明显”)的材料来做实验;
(5)实验时,小妍将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关,你认为她在探究过程中存在的问题是________。
2.物理课堂上,老师请同学们进行如下实验:第一次,两食指同时挤压铅笔的两端;第二次,用更大的力同时挤压铅笔两端,如图甲所示。老师请同学说出自己的感受,同学们说:右手食指肚疼。老师说:疼,说明压力产生了一定的效果。请同学们根据刚才的实验及结果,大胆地猜一猜压力的作用效果可能与哪些因素有关,分别设计实验验证。
(1)同学们根据第一次实验得到猜想1:压力的作用效果可能与受力面积有关;根据第二次实验得到猜想2:压力的作用效果可能与______有关。为了验证同学们的猜想,小伟所在小组的同学找来了一块海绵、两块规格和质量均相同的长方体砖块进行实验,如图中的乙、丙、丁、戊所示;
(2)实验过程中,小伟和同学们是通过观察海绵的______来比较压力作用效果的;
(3)为了验证猜想2,小伟和同学们应观察比较图中的______两次实验。通过实验可知:受力面积相同时,压力越______,压力的作用效果越明显;
(4)另一小组的同学在验证猜想1时,将两块相同的砖块竖放在海绵上,如图戊所示。他们发现图戊中的压力作用效果与图乙中的压力作用效果相同,得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。在探究过程中存在的问题是______。
3.如图是用U形管压强计“探究影响液体内部压强大小因素”的实验,②图杯中装的是浓盐水,⑥杯中装的是未知液体,其余杯里装的都是水。
(1)压强计是通过U形管中液面的______来反映被测压强大小的;使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)若在使用压强计前发现U型管中有高度差,通过______方法可以进行调节:
A.从U型管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U型管内加适量水
(3)用手按压强计的橡皮膜,U型管内液面出现高度差;将橡皮膜放入水中,U型管内液面也出现高度差,这说明______;这种研究问题的方法是______法;
(4)比较图①③④实验可知______;
(5)比较②、③实验可知,液体内部压强与______有关,在探究这一关系时,应保持______相同;
(6)比较⑤⑥______(选填“能”或“不能”)判断未知液体与水的密度大小关系。
4.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。
5.巴川中学某八年级同学小曹利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“影响液体内部压强大小的因素”。如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A下部有一圆形孔C与B箱相连,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜。先在A箱中不断加水,实验现象如图乙、丙所示。然后在B箱中加入一定量盐水,如图丁所示。
(1)该实验中,通过观察____________反映液体压强的大小,这种研究方法叫做___________(“转换法”或“控制变量法”);
(2)由步骤甲、乙、丙可知,同种液体深度越深,产生液体压强___________(选填“越大“越小”或“不变”);
(3)由步骤丁可知,此时___________(选填“水”或“盐水”)对橡皮膜产生的液体压强更大,说明在液体深度相同时,液体___________越大,产生的压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是:___________;
(4)若在B箱中加入某未知液体,此时橡皮膜相平,如图戊所示,已知h1=21cm,h2=8cm,h3=11cm,则该未知液体的密度为=___________g/cm3;(己知水=1g/cm3)
(5)另一小组同学小胡,将实验室的微小压强计进行改装如图所示,此时U形管中两液面相平,若将右侧探头继续向下移动,则可以观察到U形管内__________(选填“左”或“右”)侧液面更高。
6.如图是小明利用V=2mL的注射器,弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出______的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为______cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p=______Pa;
(3)考虑到活塞与筒壁之间有摩擦,小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为,则大气压值______(用题中出现的物理量符号表示);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值______(偏大/偏小/不变)。
7.如图所示,小伟想估测大气压的大小,他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.用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板板面。
D.量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算出吸盘与玻璃板的接触面积S。
E.根据,计算出大气压的大小。
(1)小伟由于疏忽,将前三项的顺序写混乱了,正确的顺序是______。
(2)实验中小伟将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘的目的是什么?答:______。
(3)如果吸盘与玻璃板的接触面积是10cm2,小伟选择量程为0~10N的弹簧测力计去测拉力F。你认为他选择的量程合适吗?(大气压约为1.0×105Pa)答:______。大气对吸盘的压力约为______N。
8.下面是有关流体压强和流速的关系在生活中的实例,请运用所学过的科学知识解答这些现象;
(1)图甲,取两张白纸,使其平行自然下垂,向两纸中间用力吹气,可观察到两纸相互______(填“靠近”或“远离”),由此得到流体流速越大,压强越______(填“大”或“小”);
(2)图乙,飞机机翼把气流分为上、下两部分,机翼上方气流速度______机翼下方气流速度(填“大于”“等于”或“小于”);
(3)图丙,小汽车的外形类似于飞机机翼,当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时,请回答:
①小汽车在水平方向上受到的牵引力______(填“大于”“小于”或“等于”)它的阻力;
②小汽车对地面的压力______(填“大于”“小于”或“等于”)车的重力。
9.小婷同学在探究“影响浮力大小的因素”时,依次做了如图甲所示实验,A图中物体静止时弹簧测力计的示数为F1。
(1)C、D两图中弹簧测力计的示数不等,说明物体在液体中所受浮力大小与________有关;
(2)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图像是___________(选填“①”或“②”);
(3)图乙中另一个图像表示的是弹簧测力计的示数随h的变化关系,分析可知ρ物________2ρ水;(选填“>”、“<”或“=”)
(4)在B图中,物体从的体积浸入水中到体积浸入水中的过程中,弹簧测力计的示数减少了ΔF,则物体的密度ρ物=_______(用F1、ΔF和ρ水来表示)。
10.小强同学在“探究影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验。请你根据小强的实验探究回答下列问题。(水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)根据A与E两图所示的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______N;
(2)分析A、B、C图中的有关实验数据可知,浮力的大小与______ 有关;
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为______kg/m3。
11.如图1所示,A、B、C、D、E是探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系实验过程中的五个图景。
(1)图1的实验,最佳顺序为______;(用字母表示)
(2)由______两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮,比较F浮与G排可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系;
(3)如图2所示是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像;
分析图像可得:在物块浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数______(填变大、变小、不变);浸没后,h继续增大时,物块受到的浮力F浮为______N。该圆柱体物块的密度是______g/cm3。
12.小吴同学对“阿基米德原理”进行了实验验证:
(1)他首先对弹簧测力计沿竖直方向进行______;
(2)然后依次进行图①②的实验,其中图②中测力计示数为______N,然后他将物块逐渐浸入水中至一定深度处,测力计示数先减小后保持不变,静止时如图③所示,对此正确的解释是:浸在水中的物体所受浮力的大小随着______增大而增大。接下来又进行了图④的实验,由图①②③④中数据可知:物块在水中所受浮力大小______(大于/等于/小于)排开水的重力大小,初步验证了阿基米德原理的成立;
(3)只将水换成盐水重复如图③④所示的实验,第③④次测力计的示数分别变为0.6N、1.4N,由此发现在盐水中阿基米德原理依然成立。他还发现:在物体排开液体体积相同时,______越大,物体所受的浮力越大;物体在盐水中所受到的浮力大小为 ______N;他所用盐水的密度为______g/cm3;
(4)为了进一步验证结论是否具有普遍性,小吴同学用同一物块和图①中小桶,进行了如图⑤⑥所示的实验,若图⑥中小桶和桶中水的总重力等于______ N,表明:物体漂浮时阿基米德原理依然成立。
参考答案
1.凹陷程度 转化法 压力大小 乙、丙 错误 相同 明显 没有控制压力的大小相同
2.压力大小 凹陷程度 乙、丁 大 没有控制压力大小相同
3.高度差 不漏气 B 液体内部也有压强 等效替代法 同种液体中,同一深度处,液体各个方向压强相等 密度 深度 不能
4.增大 1、5、9 液体密度
5.橡皮膜的凹陷程度 转换法 越大 盐水 密度 向A箱中加水 0.8 左
6.注射器刻度部分 0.2 偏小
7.BCA 尽量将吸盘内的空气排干净 不合适 100
8.靠近 小 大于 等于 小于
9.液体的密度 ② >
10.2.4 浸入体积 1.2×103
11.DABCE AC 变小 1.2 3.5
12.调零 1.8 物体排开水的体积 等于 液体的密度 1.2 2.0