1.将挂有重物的吸盘用力按压在竖直的玻璃表面,吸盘小会掉下来,是什么力使吸盘不掉下来的呢?两位同学提出了两种不同的观点:同学一认为是吸盘受到的大气压力;同学二认为是吸盘受到玻璃对它的摩擦力。为了研究这一问题,他们分别设计了以下实验:
同学一:如图甲,用抽气机不断抽出玻璃钟罩内的空气,最后看到玻璃表面的吸盘滑下。
同学二:如图乙,挂上同样重的钩码后,吸在涂油玻璃上的吸盘滑下,而吸在干燥玻璃上的吸盘不动。
(1)同学二认为他的实验结果否定了同学一的观点,理由是因为他的实验中两个吸盘受到的____________相同,但实验结果却不同。
(2)同学二的实验中,涂油玻璃表面的吸盘滑下的原因是吸盘受到的____________减小。
(3)同学一的实验之所以有这样的结果,原因是____________________________。
2.生活中处处有科学,同学们在玩中都会无意识地涉及许多物理知识。以下两个现象可能您尝试或观察过:
(1)喝牛奶时,把吸管插入牛奶盒中吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出。
(2)在窒温下,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了。由以上现象进行猜想:当气体的体积一定时,气体压强可能与气体的_______和_______有关。
【设计并进行实验】
小明同学进行了如下实验来研究烧瓶内水面上方的气体压强:
(1)把细玻璃管插入装有半瓶水的密闭烧瓶中,如图甲所示。
(2)从细管上端往烧瓶里吹气,此时瓶内气体压强_______(填“增大”“减小”或“不变”);迅速放开,观察到细玻璃管内水柱上升到a处位置(如图乙所示)。
(3)接着用手握住烧瓶的瓶颈部分,使瓶内气体的压强增大。请你在图乙中画出细玻璃管内水柱所上升到b处的大致位置。
【实验拓展】
(1)控制其他条件相同时,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,则管内水柱上升的高度会 (填“相同”或“不同”),理由是_______________________。
(2)控制其他条件相同时,把图甲的装置从山脚移到山顶,则细玻璃管内的液面将________(填“上升”“下降”或“不变”),这是由于_____________________________。
3.小明所在的实验探究小组用注射器、量程足够大的弹簧测力计、刻度尺去测大气压的值。主要实验步骤如下:
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔;
②用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,水平向右慢慢拉动注射器筒,如图所示,当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计的示数F(即大气对活塞的压力);
③读取注射器的容积V;
④用刻度尺测出注射器对应容积刻度的长度L。
(1)完成实验步骤①的目的是________________________________。
(2)活塞的横截面积S=___________________。
(3)计算大气压强的表达式为p=____________。
(4)按照上述实验方案测得的大气压强的值,往往会比大气压强的实际值偏小。你认为产生这种现象的主要原因是__________________________________。
4.小敏同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。这样做的目的是________。
(2)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为p=________。(用F、V、L表示)
(3)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2, 若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用________(选填“甲”或“乙”)注射器,理由是________。
5.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)如下图所示,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29.9牛。
如下图,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度,算出活塞的横截面积________cm2。
(3)计算得到大气压强的数值为________帕。
(4)发现实验误差较大,该实验过程中导致误差的原因有(请写出两条):
6.某同学用硬度适当的塑料瓶、橡皮塞、有刻度的两端开口的细玻璃管、滴入红墨水的溶液自制了一个简易气压计(如图),来探究“大气压随高度的变化情况”:
(1)水面上方是空气,分析可知瓶内的气压________(填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压。
(2)该同学将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的水柱高度会________(填“上升”“下降”或“不变”),这说明了________________________________________。
(3)为了排除其他因素对实验结果的影响,在探究过程中除了要塞紧橡皮塞外,还应该注意___________________(写出一点即可)。
(4)本实验用到了____________法。
7.某新建的广场喷泉引起了同学们的好奇:喷水时,“泉水”中央有一颗硕大的石球不停地翻滚。这是怎么回事?同学们有种种猜测。小玲联想所学知识,意识到这个问题可能跟“流体压强与流速的关系”等方面的知识有关,她与同学们反复讨论,设计了一个模拟实验并获得了成功。
【实验器材】 圆珠笔杆、乒乓球、软管、自来水等。
【实验步骤】 取圆珠笔杆作为喷管,通过软管接于自来水龙头上;打开龙头,自来水从笔杆尖端竖直向上喷出水束。将乒乓球放到水束上方,观察乒乓球的情况。
【观察结果】 多次实验表明,乒乓球能稳定在水束上方旋转。
【分析讨论】
(1)球能稳定在水束上方某一位置,是因为它在竖直方向受到________作用的缘故;球在水束上方旋转,是由于水对球左右两侧向上的推力不相等所造成的,从图乙中球的旋转情况看,此时水束对球左侧向上的推力________(填“大于”或“小于”)右侧;根据你的思考,在多次实验中,每次乒乓球旋转的方向________________(填“一定相同”“一定不同”或“不一定相同”)。
(2)如图乙,水束略偏左,球为什么没有向右远离而下落呢?这是因为,左侧水的流速大于右侧水的流速,导致左侧水的压强________(填“大于”“等于”或“小于”)右侧水的压强,使球在水平方向能维持平衡。
8.在自主学习探究过程中,某同学利用带拉环的吸盘,固定在墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;②用弹簧测力计测出吸盘自身的重力0.5牛;③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;④用弹簧测力计水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧测力计示数为95牛;⑤记录整理数据;⑥算出大气压的值,分析实验结论。实验装置如图甲。请结合你所学的知识分析:
(1)上述的实验步骤中,哪一步是多余的?__________。
(2)将吸盘沾水湿润的目的是__________。
(3)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压强__________帕。
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,如图乙,则你估计弹簧测力计示数可能会__________(填“大于”“小于”或“等于”)95牛。
9.小明从资料中了解到:在几千米高的山上,如果没有高压锅,连一顿熟饭都吃不上,这是由于水的沸点随气压改变的缘故。
为了验证沸点与气压间存在怎样的关系,小明设计了一个实验方案并加以实施。
实验:烧瓶中的水沸腾(如图甲所示)后移去酒精灯,水停止沸腾;待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上(如图乙所示),向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾。
(1)实验表明:__________。
(2)小明同学把图乙的装置改装成图丙的装置,注射器改为加热待水沸腾后才与胶管连接,并继续加热,目的是想通过实验验证“气压增大时,液体的沸点升高”,接下来小明的操作是__________。
10.塑料吸盘是家庭常用的小工具,小明做了如图的实验,在实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。
(1)小科按甲图和乙图分别进行实验,你认为能粗略测出大气压的是____________。
(2)根据正确的方法测量大气压,需要测量的物理量有________。
(3)已知每个钩码重力为1N,请指出本实验可以改进的地方_____________。
11.小明利用如图所示的装置测量本地大气压的大小,其中弹簧测力计和2mL注射器的自重可忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,但摩擦较大.他进行了如下实验。
(1)拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至3N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为2N,则活塞与针筒间的摩擦力为______N。
(2)为了能更好的利用此装置测量大气压,小明撤去弹簧测力计,将活塞左端直接固定在墙上,再用弹簧测力计代替钩码,如图乙所示。重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔.当弹簧测力计示数为5.1N时,针筒开始向右移动,又测得针筒全部刻度的总长度为4cm,则本地大气压强的测量值为______Pa.小明发现将活塞推至底端时,注射器前端小孔内的气体无法排尽,这将使得大气压的测量值______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
12.小科同学利用注射器、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,目的是_____________。
(2)如图所示,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6.8N。
(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.0cm
(4)计算得到大气压强的数值为_________Pa。
(5)小科了解到班内同学们的测量结果与标准大气压值存在差异,有的偏大,有的偏小,请分析该实验过程中导致数值偏小的可能原因是______________。(写一个原因)
13.科学兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计(量程为5N)、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A. 把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B. 如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的钩码相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
C. 读出注射器针筒上有刻度部分的溶剂V;
D. 用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度L ;
请根据他们设计的方案回答一下问题:
(1)实验时同学们发现注射器顶端装针头出空气无法排尽,这将会使测量结果有偏差。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内空气排尽。你的方法是______________。
(2)若同学们用图乙中B注射器在测量时,弹簧测力计被拉倒5N,活塞仍没有活动,可改变图乙中的__________(选填“A”或“C”)注射器,用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则p=__________。
(3)小明发现,同学们在做次实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因可能会使测量值大于真实值的是______________________________。
14.小明利用标有最大刻度值2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压的值进行测量,其实验步骤如下:
a.先让注射器吸入少量水,然后将__________推至注射器底端,当注射器的小孔充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小孔。
b.用细绳拴住注射器活塞颈部,使绳另一端与弹簧测力计挂钩相连,然后水平向右拉注射器筒,如图所示。当注射器中的活塞___________时,记下弹簧测力计的示数为7.5N。
c.测出注射器全部刻度的长度为4cm。
d.根据测量数据,算出大气压的值。
(1)实验所用的器材为:注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和刻度尺。
(2)此注射器活塞的横截面积是_______cm2,根据实验数据计算出大气压强是________Pa。
(3)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大,对此小明与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;
③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封。
上述原因一定会使测量值小于真实值的是__________。(填序号)
(4)实验结束后,小明又用塑料吸盘挂钩对大气压的值进行测量。他将吸盘紧紧压在竖直的厚玻璃上,测出吸盘的直径为D,然后用弹簧测力计缓慢的水平拉塑料吸盘直至使其脱离玻璃,读出拉开瞬间的拉力为F,算出大气压的值为__________(用字母表示)。他发现测出的大气压值比真实值___________(偏大/偏小)。导致这种结果的原因是______________________。
15.小科学了大气的压强后,借助注射器(容积为5ml)、铁架台、小桶、细绳等器材设计如图装置估测大气压的值。其实验步骤如下∶
①按图示组装好器材,首先将注射器活塞推至顶端,上端未封口,接着往小桶内缓慢加水,直至活塞恰好开始下滑时,取下小桶,并用天平测量其总质量为78g;
②重新将注射器活塞推至顶端,并用橡皮帽封住注射口,将步骤①中的装水小桶(水未倒出)重新接在注射器下端,缓慢向小桶内加水,直至活塞又恰好开始下滑,再取下小桶,并用天平测量其总质量为548g;
③取下注射器,并用刻度尺测出其壁上全部刻度部分的长度为10cm。
请回答以下问题∶
(1)本实验中主要应以_________(选填"注射器"、"活塞"或"小桶")为研究对象来分析其所受大气压力。
(2)上述实验中,在不考虑活塞的重力情况下,可得出大气压强的值为________,其中步骤②将活塞重新推至顶端井用橡皮帽封口,其目的是___________。
(3)进一步分析,如果考虑活塞的重力,所测出的大气压值与(2)中所测得值相比___________(选填"较大"、"不变"或"较小")。
参考答案
1.(1)大气压力(或大气压强)(2)摩擦力(3)大气压力减小,导致摩擦力减小
2.(2)质量(密度) 温度【设计并进行实验】(2)增大(3)b处位置如下图所示:【实验拓展】(1)相同 液体压强只与液体的密度和深度有关(2)上升 大气压随高度升高而降低
3.(1)排出注射器筒内的空气,防止对实验产生影响(2)V/L(3)FL/V(4)注射器筒内的空气很难排尽
4.(1)排尽注射器筒内空气 (2)FL/V (3)偏小(4)甲;若选择乙注射器,则拉力会超过弹簧测力计的量程
5.(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,活塞把注射器内的空气排出;(2)3.33(3)9×104 (4)①当注射器内的空气没有徘净时,会导致测出的压强偏小;②若橡皮帽密封不好,在测量时外界的空气会进入注射器。
6.(1)大于(2)上升;大气压强随高度升高而减小(3)保持瓶内水温不变(4)转换
7.(1)平衡力;不一定相同(2)小于
8.(1)②(2)加强密封性,防止漏气(3)9.5×104(4)小于
9.(1)气压减小,水的沸点降低 (2)向瓶内压入气体,观察水是否停止沸腾
10.(1)乙(2)钩码的重力,吸盘的直径(吸盘面积)(3)换用沙子和小桶,或换用更小的钩码
11.2;1.02×105;偏小
12.(1)排尽注射器内的空气(2)9.1×104(3)注射器内空气未排尽
13.(1)将注射器内抽满水,断后向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口;(2)C,FL/V;(3)②③。
14.a、活塞, b、刚开始滑动;c、0.625;1.2×105;①④;(4)4FπD2;偏小;空气没有排尽。
15.(1)活塞(2)9.4×104pa;排出注射器内的空气(3)较大
《天气与气候》实验探究训练(1)