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实验专项
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
实验一 探究咀力对物体运动的影响
1.(24-25八年级下·全国·单元测试)小明采用下图所示的装置探究阻力对物体运动的影响。
(1)本实验通过比较小车在水平面上运动距离的大小来比较阻力对物体运动的影响,这种研究方法叫 。影响小车在水平面上运动距离大小的因素除了阻力大小外,还有小车在水平面上开始运动时的速度,为了控制小车到达水平面时的速度的大小相同,小明采用的具体操作方法是 。
(2)小明在实验中可采取的改变小车在水平面上受到的阻力大小的方法是 。
(3)物理学家伽利略最先做过类似的实验,并在此实验的基础上,加以推理得出:运动的物体如果不受阻力,物体将 (描述物体的运动状态)。请再举出一个我们学过的用到科学实验加推理的研究方法的例子: 。
【答案】(1) 转换法 让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下
(2)在水平面上先后铺上棉布和毛巾
(3) 以恒定不变的速度永远运动下去 探究声音的传播是否需要介质
【详解】(1)[1]将阻力对运动的影响通过可以观察的通过的距离显现出来,是转换法。
[2]同一物体在同一斜面的同一位置由静止向下自由运动,到达斜面底端时速度是相同的。
(2)通过在平面上铺上不同的物体(棉布、毛巾等),改变平面的粗糙程度,从而改变平面对小车的阻力。
(3)[1]实验现象是:受到的阻力越小,小车通过的距离越长。从而推理得到的结论是:如果运动的物体不受阻力,它将永远运动下去,且速度不变,即做匀速直线运动。
[2]在探究真空是否传声时,用到了科学实验加推理的研究方法:真空罩内空气越少,听到的声音越小。从而推理出:如果没有空气(真空环境),将听不到声音,即真空不能传声。
2.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图(a)所示,小明根据生活现象总结出关于“力和运动”的关系。
(1)他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)“真空不能传声”这一结论 (选填“能”或“不能”)通过图(b)的实验直接证明,我们通过步骤①不断抽出瓶内空气;步骤②听到的声音不断减弱,最终推理得到了“真空不能传声”的结论。
(3)利用图(c)的实验器材(小车、斜面、毛巾、棉布、玻璃板),仿照(2)中的研究方法可以得到结论:运动的物体不受阻力将保持匀速直线运动状态,其中与(2)中步骤①类似的做法是 ;与(2)中步骤②类似的现象是 。
【答案】(1)错误
(2)不能
(3) 在水平面先后铺上毛巾、棉布和玻璃板,让小车从斜面的同一高度分别滑向铺上毛巾、棉布和玻璃板的水平面上 小车受到的阻力越小,小车运动的路程越远
【详解】(1)运动的物体在不受力作用时,总保持匀速直线运动,则他的观点是错误。
(2)生活中无法得到真空环境,“真空不能传声”这一结论不能通过图(b)的实验直接证明,我们通过步骤①不断抽出瓶内空气,步骤②听到的声音不断减弱,最终推理得到了“真空不能传声”的结论。
(3)[1](2)中的步骤①是为了创造实验环境,则与(2)中步骤①类似的做法是:在水平面先后铺上毛巾、棉布和玻璃板,让小车从斜面的同一高度分别滑向铺上毛巾、棉布和玻璃板的水平面上。
[2](2)中步骤②是总结实验现象,与(2)中步骤②类似的现象是小车受到的阻力越小,小车运动的路程越远。
3.(24-25八年级下·全国·期末)如图所示是探究阻力对物体运动影响的实验过程。
(1)根据图中的情景判断,下列说法中正确的是( );
A.①是假设,②③是实验事实,④是实验推论 B.①②③④都是实验事实
C.①②是实验事实,③④是实验推论 D.①②③是实验事实,④是实验推论
(2)每次让小车从斜面 (选填“相同”或“不同”)位置由静止滑下,记下小车最终停在水平面上的位置。可知小车受到的阻力越小,运动的路程越 ;
(3)若用木块代替小车再探究摩擦力的大小与哪些因素有关,还需要添加的器材是长方体木块、钩码和 。
【答案】(1)D
(2) 相同 远
(3)弹簧测力计
【详解】(1)图示中,小车在毛巾表面、棉布表面和木板表面上运动一定的距离,最终会停下,这是通过实验操作得到的,而绝对光滑表面是很难得到的,只能在以上实验现象的基础上推理得出的,故ABC错误,D正确。
故选D。
(2)[1]实验中,需要控制小车到达水平面时的速度相同,所以让小车从斜面的同一位置静止滑下。
[2]小车在毛巾表面、棉布表面及木板表面上所受的阻力由大到小,在水平面上停下的距离由近到远,所以小车受到的阻力越小,运动的距离越远。
(3)要探究摩擦力的大小与哪些因素有关,需要用弹簧测力计拉动木块匀速运动,木块所受的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,通过测力计示数的大小得到滑动摩擦力的大小,所以还需要添加的器材是弹簧测力计。
4.(24-25八年级下·河南·课后作业)在学习牛顿第一定律时,同学们分组进行了“探究阻力对物体运动的影响”实验,如图所示。
(1)实验中每次都使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下,目的是使小车到达水平面时具有相同的 。
(2)按照图甲、乙、丙的顺序实验,记录的内容如表。
小车受阻力情况 小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾 大 23.2
棉布 较大 45.3
木板 小 97.5
同学们分析表中内容,得到实验结论:在其他条件相同时,小车受到的阻力越小,运动的距离越远。进一步推理得出结论:不受阻力作用时,运动的小车将 。
(3)上述实验除了用到科学推理法,还用到了控制变量法和 法。
【拓展设问】
(4)该实验说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。英国科学家 总结前人成果概括出了牛顿第一定律,该实验 (选填“能”或“不能”)直接验证牛顿第一定律。
(5)由此实验可联想到汽车由于具有 ,刹车时不能立即停下。雨天驾驶时应该 (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
(6)做完实验后小明思考荡秋千运动到最高点时,如果自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?你认为其中正确的是___________。(图中的黑点表示小明同学)
A.做匀速圆周运动
B.做匀速直线运动
C.继续来回摆动
D.保持静止状态
(7)【科学思维】如图丁所示的实验装置中,四种接触面的粗糙程度由小到大的顺序是:玻璃板、纸板、棉布、毛巾。为了便于推理得出结论,请将图中的四次实验排出合理的顺序: 。(填写字母序号)
(8)小华进行实验时,发现小车在粗糙程度不同的表面运动时每次都滑出表面,无法得出小车在水平面运动的距离。在器材不变的情况下,请你为小华改进一下实验,你的做法是 。
(9)在我们已学的物理实验中,也有用到这种“实验+推理”的研究方法,如: (列举一例)。
(10)【科学思维】根据实验推理结论,小亮认为:任何物体,如果它的速度不发生变化,那么它一定不受阻力的作用。他的观点正确吗?请你进行评价。
【答案】(1)速度
(2)做匀速直线运动
(3)转换
(4) 不需要 牛顿 不能
(5) 惯性 增大
(6)D
(7)(b)(d)(c)(a)
(8)降低小车从斜面由静止滑下时的高度
(9)探究真空能否传声的实验
(10)不正确;若某物体做匀速直线运动,且其所受阻力与牵引力是一对平衡力,则其速度不发生变化但受到阻力的作用
【详解】(1)实验时将小车从斜面的同一高度由静止滑下,目的是为了使小车到达平面的速度相等。
(2)由实验得,在其他条件相同时,小车受到的阻力越小,小车速度减小越慢,运动的距离越远。进一步推理得出结论:不受阻力作用时,运动的小车的速度将不变,将做匀速直线运动。
(3)实验中通过小车在水平面上运动的距离看出,不同阻力对小车运动的影响,采用转换法。
(4)[1]该实验推理得出不受阻力作用时,运动的小车将做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持。
[2]牛顿第一定律是由英国科学家牛顿在前人成果的基础上概括得到的。
[3]牛顿第一定律是在实验加推理的基础上得出的,该实验不能直接验证牛顿第一定律。
(5)[1]惯性是物体保持原来运动状态的性质,汽车由于具有惯性,刹车时不能立即停下。
[2]雨天驾驶时,汽车与路面间的粗糙程度减小,汽车受到路面的摩擦力减小,汽车的制动距离加长,则应该增大汽车之间的距离。
(6)做完实验后小明思考荡秋千运动到最高点时,速度为0,如果自己受到的力全部消失,自己的运动状态不变,将保持静止,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(7)实验中,水平面对小车的摩擦力应越来越小,则小车四种接触面的粗糙程度由小到大的顺序是:,则小车在四种接触面受到的摩擦力由大到小的顺序是:毛巾、棉布、纸板、玻璃板,故四次实验的合理顺序为(b)(d)(c)(a)。
(8)小华进行实验时,发现小车在粗糙程度不同的表面运动时每次都滑出表面,说明小车到达水平面的速度偏大,则在器材不变的情况下,可以降低小车从斜面由静止滑下时的高度,减小小车到达水平面的速度。
(9)真空在生活中难以创造,探究真空能否传声的实验也是利用实验+推理的方法。
(10)力可以改变物体的运动状态,若某物体做匀速直线运动,且其所受阻力与牵引力是一对平衡力,物体相当于不受力的作用,则其速度不发生变化但受到阻力的作用,故小亮的想法是不正确的。
5.(24-25八年级上·上海崇明·期末)沿地面向前滚动的小球由于受到摩擦力作用,最终会停下来;如果没有摩擦力作用,小球是否会一直运动下去呢?为解答这一问题,伽利略设计了理想实验,如下图所示:
(1)让小球从斜面上由静止滚下来,小球将滚上另一个斜面。如果没有摩擦力,小球将上升到原来的高度;减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的
(2)继续减小第二个斜面的倾角,直至它最终成为水平面,小球再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定的速度 ,此时该物体受到的合力为
【答案】(1)距离
(2) 一直运动下去 0
【详解】(1)让小球从斜面上由静止滚下来,如果没有摩擦力,小球将在另一个斜面上升到原来的高度;减小第二个斜面的倾角,小球从斜面上的同一位置滚下来,小球在另一个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离,但仍能到达相同的高度。
(2)第二个斜面的倾角越小,小球在另一个斜坡到达相同的高度通过的路程越长;直至另一个斜坡最终成为水平面,小球再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定的速度一直运动下去,此时物体做匀速直线运动,处于平衡状态,该物体受到的合力为0。
实验二 探究影响滑动率擦力大小的因素
6.(2024·北京·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做 直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与 是否有关。
【答案】(1)匀速
(2)压力大小
【详解】(1)应使木块沿水平桌面做匀速直线运动,木块处于平衡态,拉力与摩擦力才是平衡力,拉力的大小等于摩擦力的大小。
(2)如图所示,接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,故探究的是滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
7.(24-25八年级上·贵州遵义·期末)小琴用弹簧测力计、木块、铁块、表面粗糙程度不同的两块长木板和毛巾来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验前发现弹簧测力计的指针没有对准零刻度线,则应该立即进行 ;
(2)如图甲所示拉着木块做匀速直线运动时,木块受到的滑动摩擦力大小为 N;
(3)对比甲、乙两次实验,可探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(4)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,应该选择 两图进行实验;
(5)在图丁中,用从0开始逐渐变大的力F水平向右拉木块,当拉力增大到F0时木块开始运动,当拉力从F0增大到3F0的过程中,木块速度逐渐增大,在图戊中画出拉力从F0增大到3F0的过程中,木块所受滑动摩擦力f的大小与拉力F的大小的大致关系图像 。
【答案】(1)调零
(2)1.2
(3)压力
(4)甲、丙
(5)
【详解】(1)实验前发现弹簧测力计的指针没有对准零刻度线,则应该立即对弹簧测力计进调零。实验时用弹簧测力计沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,故应该在水平方向调零。
(2)如图甲所示,拉着木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为1.2N,根据二力平衡,此时木块受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数,等于1.2N。
(3)对比甲、乙两次实验,只有压力大小不同,可探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。
(4)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,根据控制变量法,应控制压力大小相同,改变接触面的粗糙程度,所以应该选择甲、丙两图进行实验。
(5)当拉力从F0增大到3F0的过程中,木块速度逐渐增大,压力和接触面粗糙程度不变,则滑动摩擦力不变,如图所示:
8.(24-25八年级上·安徽合肥·期末)小明想比较某两种品牌运动鞋的防滑性能,他设计了如图所示的实验,实验步骤如下:
(1)用弹簧测力计分别拉A、B在同块木板上做 运动,根据弹簧测力计示数判断滑动摩擦力的大小;
(2)同组的小华发现这个实验有问题:两只鞋子的重力不一定相同。于是小华用弹簧测力计挂起较轻的那只鞋子,再向里面缓慢加入细沙,直至弹簧测力计示数与悬挂较重鞋子时的示数相同,目的是 ,;
(3)纠正问题后,小明用1m/s的速度拉A鞋,用1.5m/s的速度拉B鞋 (选填“有”或“没有”)影响;
(4)小明解决了一切问题后再完成这个实验,弹簧测力计示数如甲、乙两图,则根据该图得出的结论是: (选填“A”或“B”)鞋防滑效果更好。
【答案】(1)匀速直线
(2)控制鞋子对地压力相同
(3)没有
(4)A
【详解】(1)只有使用弹簧测力计水平拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力,故需要拉着物体做匀速直线运动。
(2)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,需要控制其它因素相同;探究影响滑动摩擦力大小因素接触面的粗糙程度,需要控制压力相同,向里面缓慢加入细沙,目的是控制鞋子对地压力相同。
(3)滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,因此用1m/s的速度拉A鞋,用1.5m/s的速度拉B鞋,这个操作对实验结果无影响。
(4)利用二力平衡的条件,可知A鞋受的滑动摩擦力更大,A鞋防滑效果更好。
9.(24-25八年级下·全国·期末)在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时,小辉同学根据自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出了“摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想;小华同学根据自己推箱子时,箱子越重,推起来越费力,提出了“摩擦力大小可能与接触面受到的压力有关”的猜想。下图所示的是验证他们猜想的实验装置图。
(1)小辉同学为了完成他自己的探究,应按 、 两图进行实验;
(2)小华同学为了完成他自己的探究,应按 、 两图进行实验。小华进行实验得到5组实验数据,请你帮小华在下列虚线框中设计一个记录实验数据的表格;
(3)小华和小辉同学在实验中都应使物块做 运动。
【答案】(1) 甲 丙
(2) 甲 乙
F/N
f/N
(3)匀速直线
【详解】(1)[1][2]小辉探究摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关,根据控制变量法,应保持压力一定,改变接触面粗糙程度,故应选择甲、丙两图进行实验。
(2)[1][2]小华探究摩擦力大小可能与压力有关,根据控制变量法,应保持接触面粗糙程度一定,改变压力,故应选择甲、乙两图进行实验。
[3]根据小华的实验设计,实验要记录每次的压力大小及对应的摩擦力,表格如图所示:
F/N
f/N
(3)摩擦力不能直接测量,在水平面上如果匀速直线拉动木块,则木块受平衡力作用,根据二力平衡条件,此时拉力与摩擦力相等,故小华和小辉同学在实验中都应使物块做匀速直线运动。
10.(24-25八年级上·福建泉州·期末)为了探究滑动摩擦力大小与什么因素有关,小钟设计了如图所示的实验。
(1)比较图甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 是否有关;
(2)比较图甲、丁两次实验,发现图甲实验中弹簧测力计的示数大于图丁实验中弹簧测力计的示数,小钟由此得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(3)为了使弹簧测力计示数稳定,小钟对实验装置进行了改进,如图戊所示。他用水平拉力拉动长木板,则木块A受到水平向 (填“左”或“右”)的摩擦力,若此时增大拉力F,弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”和“不变”)。
【答案】(1)压力大小
(2) 错误 没有控制压力大小相等
(3) 左 不变
【详解】(1)甲、乙两次实验,压力大小不同,接触面的粗糙程度相同,因此是为了探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关。
(2)[1][2]探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系,需要控制压力和接触面的粗糙程度相同,而甲、丁两次实验,压力大小不同,即没有控制压力大小相等,故得到的结论是错误的。
(3)[1]实验改进后,物体A相对于地面是静止的,处于平衡状态,则受到的拉力与摩擦力为一对平衡力,已知拉力水平向右,则擦力水平向左。
[2]滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关,与其他因素无关,若此时增大拉力F,摩擦力大小不变,则弹簧测力计的示数不变。
实验三 探究影响压力作用效果的因素
11.(23-24八年级下·河北沧州·期末)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”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)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,此处采用的实验方法是 ;
(2)观察比较图甲、乙的情况可以得到的结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(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,得到的结论是:压力一定时,受力面积 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;
(4)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选图中的 (填字母)。
A. B.
C. D.
【答案】 转换法 压力越大 乙丙 越小 D
【详解】(1)[1]实验时压力的作用效果不易观察,根据转换法,可以通过容易观察的海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
(2)[2]由图可知,甲乙实验中受力面积相同,乙中压力更大,海绵的凹陷程度更大,压力的作用效果更明显,故可得:在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)[3]由图可知,乙丙两图中压力大小相同,而受力面积不同,可用于研究压力作用效果与受力面积的关系。
[4]图乙中受力面积更小,海绵的凹陷程度更大,压力的作用效果更明显,故可得:在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果更明显。
(4)[5]由[4]可知,在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果更明显,所以逃生锤尖端应做的尖一点,减小受力面积,增大压强,更易打破玻璃。
故选D。
12.(23-24八年级下·吉林·期末)小强同学利用洗手间的肥皂、海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果,这种研究方法是 ;
(2)比较 两图中的实验可知,压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显;
(3)通过比较图甲和图乙可以得出结论,下列事例中,直接应用该结论的是 (填序号);
①书包要用宽的背带
②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度
③交通管理部门规定,货车禁止超载
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如丁图所示,发现无论是大块肥皂还是小块肥皂,对海绵的作用效果都与之前一样。他经过分析得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 (正确、错误)的,理由是: 。
【答案】(1) 凹陷程度 转换法
(2) 甲丙 受力面积
(3)③
(4) 错误 没有控制压力大小一定
【详解】(1)[1][2]实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果,海绵凹陷程度大,压力作用效果越明显。使用了转换法。
(2)[1][2]由甲、丙两图知道,压力大小相同,受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可得在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)由图甲和图乙知道,受力面积大小相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可得在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。①书包要用宽的背带,是在压力一定时,通过减小受力面积来减小压强,故①不符合题意;②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度,使用了连通器原理,故②不符合题意;③交通管理部门规定,货车禁止超载,是因为受力面积一定时,压力越大,对地面的压强越大,故③符合题意。故选③。
(4)[1][2]将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,压力变化,受力面积同时也发生变化,得出压力作用效果跟受力面积的关系,这个实验没有控制压力大小不同,就探究压力作用效果跟受力面积的关系是错误的。
13.(24-25八年级下·吉林·期末)小明设计了一个实验来“探究压力的作用效果与哪些因素有关”。使用的器材有小桌、海绵、砝码、木板各一个。
请你利用学过的知识分析:
(1)通过观察甲、乙两图后得出结论: ;
(2)图丙中小桌对木板的压强为p丙,图丁中的小桌对海绵的压强设为p丁,则p丙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)p丁;由此可见,压强能反映压力作用效果的前提是 ;
(3)老师还提供了图戊所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器,供同学们选择,同学们所选的下列四组器材中,不能达到小明探究目的的是__________。
A.①③⑥ B.③④⑤ C.②③④ D.②⑤
【答案】(1)压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 等于 受压物体材料相同
(3)B
【详解】(1)由图甲、乙可知,甲、乙压力大小相同,乙的受力面积更小,海绵的凹陷程度更大,说明压力作用效果越明显,故可以得出结论:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(2)[1]由图丙、丁可知,丙和丁压力大小相同,受力面积也相同,由可知,压强相同,则p丙等于p丁。
[2]图丙和丁压强相等,但受压物体凹陷程度不同,所以压强能反应压力作用效果的前提是受压物体材料相同。
(3)A.①③⑥:可将桌子正放在装有沙子的容器上,观察海绵的凹陷程度,再将桌子倒放在装有沙子的容器上,观察沙子的凹陷程度,可探究压力的作用效果与受力面积的关系;将桌子正放在装有沙子的容器上,再将砝码放在桌子上,观察沙子的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故A不符合题意;
B.③④⑤:由于木板受力之后不容易发生形变,所以不能观察到明显现象,故B符合题意;
C.②③④:可将木板平放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,再将木板竖直放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与受力面积的关系;将砝码放在水平放置在海绵上的木板上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故C不符合题意;
D.②⑤:将矿泉水正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,再将矿泉水瓶倒放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可用于探究压力的作用效果与受力面积的关系;将矿泉水瓶内的水倒掉一部分后,再将矿泉水瓶正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故D不符合题意。
故选B。
14.(23-24八年级下·河南漯河·期末)小明在家和妈妈一起做饭,一个饮料瓶不小心落到了面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用面团和装有水的饮料瓶,依次做了如图所示的实验,对如下两个问题进行了探究。
瓶子放在面团上瓶子从高处落入面团中
问题一:压力作用效果跟哪些因素有关
问题二:重力势能大小跟哪些因素有关
(1)做实验①②③是为了探究 (选填“问题一”或“问题二”),实验中是利用 反映压力的作用效果;
(2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关;
(3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关,应对比实验 (填实验序号);
(4)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为,“高空抛物”危害性大的原因是 。
【答案】(1) 问题一 面团的凹陷程度
(2)物体的质量
(3)⑤⑥
(4)见解析
【详解】(1)[1][2]实验①②③,瓶子始终放在面团上,没有从一定高度释放,所以做实验①②③是为了探究问题一,即探究压力作用效果跟哪些因素有关;根据转换法,实验中是利用面团的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)实验④⑤瓶子下落的高度相同,质量不同,所以利用实验④⑤可探究重力势能大小与物体的质量是否有关。
(3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关,应控制质量相同,下落的高度不同,所以应对比实验⑤⑥。
(4)对比实验⑤⑥中面团的凹陷程度可知,在物体质量一定时,所处的高度越高,重力势能越大,下落到地面能做的功就越多,所以“高空抛物”危害性大。
15.(24-25八年级上·江西宜春·期末)生活处处有物理,小丁利用矿泉水瓶、硬纸片、清水,海绵,橡皮膜、玻璃管、浓盐水、锥子、红墨水(为了方便观察染色),做了如图所示的实验。
(1)实验时,通过观察 来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果。
(2)在图甲、乙、丙操作中,观察 和 两图可知:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)完成实验后,小丁用锥子在装有水(滴有红墨水)的饮料瓶侧壁扎三个高度不同的孔,观察图A现象,这个小实验可以研究液体的压强大小与 的关系。
(4)将矿泉水瓶装满水,瓶口覆盖一张硬纸片后倒置,硬纸片不下落,如图B所示,说明了 的存在。
(5)如图C所示,小丁用橡皮膜将玻璃管的一端蒙住,装入适量浓盐水并滴入两滴红墨水,把玻璃管浸入装水的饮料瓶中,直到内外液面相平,发现橡皮膜向下凸出。实验证明,深度相同时,盐水的内部压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的内部压强。
(6)图甲实验中,若在饮料瓶的瓶底扎一个小孔,随着水的不断流出,直到瓶子中的水全部流出,瓶子的重心将________。
A.降低 B.不变
C.升高 D.先降低后升高
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2) 甲 乙
(3)液体深度
(4)大气压强
(5)大于
(6)D
【详解】(1)压力作用效果用海绵凹陷程度来反映,海绵形变越大,压力作用效果越明显,这用到了转换法。
(2)[1][2]根据控制变量法,要想探究压力的作用效果与受力面积的关系,应控制压力一定,受力面积不同,因此应分析比较甲、乙的实验,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小,海绵的凹陷程度越大。
(3)如图A所示,越往下的孔深度越大,水射出的越远,说明压强越大,由此可知可以研究液体的压强大小与深度有关。
(4)在矿泉水瓶中装满水,用纸片盖住瓶口后倒置,纸片不会落下,是大气压将纸片和水托住的,该现象说明了大气压强的存在。
(5)如图C所示,小华用橡皮膜将玻璃管的一端蒙住,装入适量浓盐水并滴入两滴红墨水,把玻璃管浸入装水的饮料瓶中,直到内外液面相平,发现橡皮膜向下凸出,根据控制变量法的思想,可以证明,深度相同时,盐水的内部压强大于水的内部压强。
(6)随着水的不断流出,瓶子和水的重心会下降;直到瓶子中的水全部射出时,瓶子的重心会升高,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
实验四 探究液体内部压强的特点
16.(24-25八年级下·河南·期末)如图所示是“研究液体内部的压强”的实验。
(1)当探头在空气中时,U形管两侧的液面应该是 (选填“不平”或“相平”)的,实验中使用的U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验中通过观察U形管两侧液面的 来比较液体内部压强的大小,物理学中把这种研究方法叫 法。
(3)比较图甲、图乙,可以得出结论: 。
(4)如图丙所示,去掉探头的橡皮管和一个玻璃管的侧壁管口相连通,当小明向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是 (选填“”或“”)侧。
【答案】(1) 相平 不是
(2) 高度差 转换
(3)同一深度,液体密度越大,液体的压强越大
(4)b
【详解】(1)[1]当探头在空气中时,U形管两侧的液面应该是相平的,探头浸入液体时,U形管两侧的液面出现高度差。
[2]实验中使用的U形管压强计不是连通器,因为U型管上端连接橡胶管和探头,橡胶管这边不是开口的。
(2)[1][2]实验中通过观察U形管两侧液面的高度差来比较液体内部压强的大小,高度差越大,说明探头所受的压强越大,物理学中把这种研究方法叫转换法。
(3)比较图甲、图乙,在不同的液体中,探头所处深度相同,盐水的密度比水的密度大,乙图中压强计U型管两边液面高度差大,可以得出结论: 同一深度,液体密度越大,液体的压强越大。
(4)如图丙所示,去掉探头的橡皮管和一个玻璃管的侧壁管口相连通,当小明向玻璃管中吹气时,玻璃管中空气流速大,压强小,U型管中液面左侧上升,右侧液面下降,U形管内液面较低的是侧。
17.(24-25九年级上·四川眉山·期末)如图,小强同学用微小压强计来研究液体内部压强规律。
(1)小强把A处的橡皮管与玻璃管互相脱开,这时他观察U形玻璃管中的液体液面 (选填“相平”、“不相平”);再把把橡皮管与玻璃管互相连接好;
(2)如图甲所示,探头慢慢放入甲水杯(装清水)中,在下降过程中观察到玻璃管中的液体液面高度差 (填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)小强同学从上述实验中可得出的结论是:同一液体内部压强与液体的 有关;
(4)继续用图乙中的水杯做对比实验,可知液体内部的压强与上方液体重量 (填“ 无关”、“有关”);
(5)若要继续研究液体内部的压强与液体密度的关系,还需要准备 (选填“更多的水”、“浓盐水”);
(6)若U形管内液体为红色的水,密度为1.0×103kg/m3,在图丙中,U形管底部A点距左、右两侧水面的高度分别为h1和h2(h1=3cm,h2=9cm),则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 Pa。
【答案】(1)相平
(2)变大
(3)深度
(4)无关
(5)浓盐水
(6)600
【详解】(1)A处的橡皮管与玻璃管互相脱开后,这时U形管相当于一个连通器,U形管左右两边的液面相平。
(2)探头慢慢放入水中,在下降过程中,橡皮膜受到的压强越来越大,观察到玻璃管中的液体液面高度差变大。
(3)橡皮膜放在相同液体的不同深度,U形管左右两边液面的高度差变大,说明液体的密度一定,液体内部压强与液体的深度有关,随深度的增加而增大。
(4)图甲和图乙中,都是水,深度相同,只有容器的形状不同,乙容器上方液体重量大,但是U形管中液面的高度差相同,液体内部压强相同,说明液体内部的压强与上方液体重量无关。
(5)若要继续研究液体内部的压强与液体密度的关系,需要添加不同的液体,可以准备浓盐水,并且保持金属盒探头的深度不变。
(6)橡皮管内气体的压强与大气压之差约为
18.(24-25九年级上·广东揭阳·期末)小华同学利用U形管压强计探究液体内部压强的特点,具体操作如图所示:
(1)安装后,小华发现U形管内液面左低右高如图甲所示,接下来应通过_______(选填正确答案前字母)的方法使U形管左右两侧液面 ,之后才能进行实验探究;
A.摇晃U形管 B.拆除软管重新安装 C.往左侧管中加入适量红墨水
(2)实验前,要检查装置气密性,方法是用手指轻轻按压探头上的橡皮膜,如果U形管中液面升降灵活,则说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(3)小华将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,这说明:同种液体, ;
(4)小华按图乙和丁所示进行液体压强与液体密度关系的实验探究,得出“液体内部压强与液体密度有关”的结论,你认为小华的操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(5)小华将压强计进行改装,在U形管另一端也连接上探头,实验现象如图戊所示,不同液体内部在同一深度处, (选填“左”或“右”)侧液体产生的压强大。
【答案】(1) B 相平
(2)不漏气
(3)深度越深压强越大
(4) 错误 没有控制液体的深度相等
(5)左
【详解】(1)[1][2]安装后,小华发现U形管内液面左低右高如图甲所示,说明软管内气体压强和外界气压不相等,需要重新安装软管,使U形管左右两侧液面相平。摇晃U形管,不能改变软管内气体压强,不能改变高度差;往左侧管中加入适量红墨水,不能消除U形管的高度差,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)使用前应检查装置是否漏气,用手指轻按金属盒上的橡皮膜,如果U形管中液面升降灵活,说明装置不漏气。
(3)小华将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,说明液体产生的压强变大,实验得到同种液体的压强随液体深度增加而增大。
(4)[1][2]液体的深度是指橡皮膜到液面的距离,图乙和丁很明显看出橡皮膜所在的深度不相等,无法探究液体内部压强跟液体密度的关系,故操作错误,是因为没有控制液体的深度相等。
(5)如图戊所示,U形管两侧液体产生的强和软管内气体压强之和相等,由于U形管左侧液面低,U形管左侧液体压强小,左侧软管气体压强大,所以左侧容器液体产生的压强大。
19.(23-24八年级下·四川泸州·期末)小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(1)图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强,放在液体里的薄膜就会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 。
(2)根据图2、图3所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状。
(3)如图3、图4所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论: 。
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是 (选填“正确”或“错误”)的,
(5)通过学习,小彬利用掌握的液体压强知识测量实验所用盐水的密度,过程如下:
①向如图5所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水,直至橡皮膜变平;
③测得水面到橡皮膜中心的深度为h1;
测得盐水液面到橡皮膜中心的深度为h2;
④可推导出该盐水密度的表达式为盐水= (用h1、h2、水表示)
【答案】(1)高度差
(2) 深度 下宽上窄
(3)同种液体在同一深度向各个方向的压强相等
(4)错误
(5)
【详解】(1)当探头薄膜受到压强时会发生形变,导致U形管两侧液面产生高度差,高度差的大小反映压强的大小。
(2)[1]图2和图3中探头深度不同,U形管液面高度差不同,说明研究的是液体压强与深度的关系。
[2]由于液体压强随深度增加而增大,所以拦河坝应设计成下宽上窄的形状以承受更大的水压。
(3)保持深度不变改变探头方向,U形管液面高度差不变,说明同种液体在同一深度向各个方向的压强相等。
(4)将盐水倒入水中混合会改变液体密度和探头深度两个变量,无法得出准确结论,因此实验过程是错误的。
(5)当橡皮膜变平时,两侧压强相等,即ρ水gh1=ρ盐水gh2,解得ρ盐水=。
实验五 探究浮力的大小与排开液体所受的重力的关系
20.(24-25八年级下·河南·期末)下列A、B、C、D四幅图是小明“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)为完成本实验,最合理的操作顺序是 。
(2)本实验的操作中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,设A、B、C、D四个实验步骤中弹簧测力计的示数分别是、、、,则金属圆柱体受到的浮力 N,排开液体的重力 N。
(4)进一步思考:如果圆柱体没有完全浸没在水中, 验证“阿基米德原理”;如果圆柱体碰到了容器底部, 验证“阿基米德原理”(均选填“能”或“不能”)。
【答案】(1)CADB
(2)圆柱体放入水中前溢水杯中未装满水
(3) 1 1
(4) 能 不能
【详解】(1)为了准确测量物体排开液体的重力,合理的实验顺序是:
C.测出空桶所受的重力;
A.测出物体所受的重力;
D.把物体浸没在装满水的溢水杯中,读出弹簧测力计的示数;
B.测出桶和排开的水所受的重力。
最合理的实验顺序是CADB。
(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积。所以存在的错误是圆柱体放入水中前溢水杯未注满水。
(3)[1]如图弹簧测力计分度值为0.2N,由图A可知,圆柱体重力为,由图D可知,圆柱体浸没在水中时弹簧测力计的示数,则圆柱受到的浮力。
[2]由图B可知,小桶和水的总重力,由图C可知,空小桶的重力,则圆柱体排开水所受的重力。
(4)[1]阿基米德原理的表达式为 ,只要物体浸在液体中,排开了一定体积的液体,就满足F浮与G排相等的关系,与物体是否完全浸没无关。所以即便圆柱体没有完全浸没在水中,也能验证阿基米德原理。
[2]当圆柱体碰到容器底部时,容器底部会对圆柱体产生一个支持力。此时弹簧测力计的示数会受到支持力的影响,根据称重法计算出的浮力就不准确了。因为弹簧测力计的示数不再单纯是物体重力与浮力的差值,导致无法准确验证F浮与G排这一关系,所以不能验证阿基米德原理。
21.(23-24八年级下·安徽六安·期末)某小组利用图中装置,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)如C图所示,把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N;
(2)由 两图可以测出物体排开水所受重力的大小;
(3)由以上步骤可初步得出的结论是:浸在液体中的物体所受的浮力等于被物体排开的液体的 ;
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中合理的是______;
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.用原来的方案将水换成盐水进行实验
(5)小明在实验中,没有将石块完全浸在水中,则他们 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
【答案】(1)1.4
(2)AD
(3)重力
(4)B
(5)能
【详解】(1)由图B可知,测力计的分度值为0.2N,石块的重力为3.8N,由图C可知,石块浸没时受到的拉力为2.4N,由称重法可知,石块受到的浮力为
(2)由AD可知,排开水受到的重力为
(3)物体手打的浮力为1.4N,排开液体的重力为1.4N,可初步得出结论:浸没在水中的物体浮力的大小等于排开液体受到的重力。
(4)为了得到更普遍的结论,应更换密度与水不同的液体或体积与石块不同的物体重复实验。测量类实验中,可采取多次测量取平均值可以减小误差,本实验为探究性实验,故选B。
(5)物体所受浮力与排开液体的重力相等,与物体是否完全浸没无关,物体在水下的体积减小,即排开液体的体积减小,所受浮力减小,排开水的重力也减小,所以即使只将石块的一部分浸在水中,只要其他步骤操作正确,也可以得出正确的结论。
22.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直 ;
(2)探究实验的实验步骤如图中甲、乙、丙、丁所示,合理的实验顺序是 ;
(3)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N,所测出排出水的重力为 N;
(4)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于它 ;
(5)以下情况会影响结论的是 ;
A.未放入石块前溢水杯中水面未到达溢水口 B.图甲中物体未全部浸没在水中
(6)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中如图戊所示,在铝块浸入水的过程中 (始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 ,电子秤的读数 。 (均选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】(1)调零
(2)丁、乙、甲、丙
(3) 2 2
(4)排开液体的重力
(5)A
(6) 不变 不变
【详解】(1)由于弹簧测力计需要在竖直方向上测量石块的重力,为了减小测量误差,所以在使用前,需要先在竖直方向上调零。
(2)为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,减小误差,应先测量空桶的重;实验中利用二次称重法得到石块浸入水中受到的浮力,则应先测量石块在空气中的重力,再将石块直接浸入水中观察测力计的示数,然后求出石块浸入水中的浮力,最后测量小桶和水的总重力,得到石块排出的水的重力,最合理的顺序应为:丁、乙、甲、丙。
(3)[1]乙图中弹簧测力计分度值为0.2N,示数为3.4N,则石块的重力为3.4N,由甲图可知,石块浸没在水中,弹簧测力计对石块的拉力为1.4N,根据称重法可知,石块受到的浮力
[2]由图丙可知,小桶和水的总重力为3.2N,由图丁可知,小桶的重力为1.2N,则石块排开的水所受的重力
(4)由以上计算结果可知
即石块受到的浮力等于石块排开水的重力,所以可得结论是浸在水中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力。
(5)A.未放入石块前,溢水杯中水面未到达溢水口,则放入石块后,排开水的体积小于石块浸入水中的体积,所以会影响结论,故A符合题意;
B.图甲中物体未全部浸没在水中,排开水的体积仍等于物体浸入水中的体积,所以不会影响结论,故B不符合题意。
故选A。
(6)[1]铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,水对溢水杯底的压强不变,溢水杯底面积不变,所以水对溢水杯底的压力不变。
[2]由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以电子秤示数不变。
23.(22-23八年级下·陕西咸阳·期末)如图所示,小红和小枫同学为了探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”,选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体石块、小桶、细线等器材进行实验,按照A、B、C、D的顺序做了如下实验:
(1)按照上述顺序的实验步骤所测 (选填“浮力”或“排开液体所受重力”)偏小,更合理的实验顺序是 。从步骤A到步骤B,水对溢水杯底部的压强 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
(2)按照合理的顺序进行实验,收集测量数据来验证阿基米德原理。设A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是、、、,如果关系式 (用字母表达式表示)成立,即可验证阿基米德原理。
(3)为使实验结论具有科学性,接下来他们还应该用 (选填“相同”或“不同”)的液体重新实验。
(4)他们还发现通过上述实验收集到的测量数据可以测出金属块的密度,某次实验过程中记录的A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是1.8N、1.6N、0.5N、0.3N,则金属块的质量为 kg,金属块的密度为 ,(,)
【答案】(1) 排开液体所受重力 D、A、B、C 不变
(2)
(3)不同
(4)
【详解】(1)[1]若按图示顺序进行实验,D图中,因空桶中会沾有水,根据桶与水的重力减去空桶的重力计算出的排开液体的重力会偏小。
[2]为消除这个影响,实验时,先测出空桶的重力,然后测出石块的重力,再将石块浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据得出石块受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,从而测出石块排开水的重力,因此合理的实验步骤是D、A、B、C。
[3]从步骤A到步骤B水的深度不变,根据知水对溢水杯底部的压强不变。
(2)由称重法知石块浸没水中受到的浮力为
石块排开水的重力为
若
说明
即可验证阿基米德原理。
(3)由于只测了一组实验数据,这样得出的结论会具有片面性或偶然性,所以为了寻找普遍规律,做完一次实验后,需要换用不同液体重新实验。
(4)[1]由表格数据知浸没在水中的金属块所受的浮力
由阿基米德原理知物体的体积
根据知金属块的质量为
[2]金属块的密度为
24.(23-24八年级下·山西吕梁·期末)小明按照如图所示的操作,探究了影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)观察A、B、C三次实验可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关。
(3)观察A、D、E三次实验可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关。
(4)由 三次实验可得出:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)小明还想用图F所示装置验证阿基米德原理。
将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,即可证明 等于 。
(6)小明又利用实验桌上的薄铝片、烧杯和水进行了如下的实验:
步骤一:将铝片放入盛水的烧杯中,铝片下沉至杯底;
步骤二:将铝片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。通过分析可知,步骤一中铝片受到的浮力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)步骤二中铝片受到的浮力。
【答案】(1)1
(2)浸入液体的体积(或物体排开液体的体积)
(3)液体的密度
(4)A、C、D
(5) 变大 (或浮力) (或排开液体所受的重力)
(6)小于
【详解】(1)由图A可知,金属块的重力为
G=4N
由图D可知金属块浸没在水中时弹簧测力计的示数为
FD=3N
则金属块浸没在水中所受的浮力
(2)由图A、B、C可知,金属块排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体体积(或浸在液体中的体积)有关。
(3)由图A、D、E可知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不相同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(4)由图A、C、D可知,浸入液体的密度相同,排开液体的体积相同,而浸入液体的深度不同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,故可得出结论:物浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)[1][2][3]如图F,小明将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当小明逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计甲的示数
F甲=G﹣F浮
变小。又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计乙的示数会变大,若它们的变化量相等,则证明(或浮力)等于(或排开液体所受的重力)。
(6)步骤一:将铝片放入盛水的烧杯中,铝片下沉至杯底,此时铝片受到的浮力小于重力;步骤二:将铝片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上,此时铝片受到的浮力等于重力;由于重力不变,故步骤一中铝片受到的浮力小于步骤二中铝片受到的浮力。
25.(23-24八年级下·广东汕尾·期末)在验证“阿基米德原理”的实验时,伍松同学准备了如下器材:铁块、细线、盛满水的溢水杯、小桶和弹簧测力计。实验步骤如下:
A.把铁块浸没在满水溢水杯中,并用小桶收集小铁块所排开的水,同时读出此时弹簧测力计的示数为F1;
B.用弹簧测力计测出小铁块所受的重力F2;
C.测出“空桶和被排开的水”所受的总重力F3;
D.测出空桶所受的重力F4。
(1)上述步骤较为合理的排序为 (填字母);
(2)铁块浸没在水中时所受的浮力F浮= ;(用图中所给物理量表示)
(3)铁块排开的水受到的重力G排= ;(用图中所给的物理量表示)
(4)经过(2)(3)步骤的计算后,若F浮 G排,则可以验证阿基米德原理;伍松同学在进行A步骤时,石块浸入水中的速度太快,导致F浮 G排(均选填大于/等于/小于)
(5)伍松同学进一步深入研究,绘制出了当液体的密度不变时F浮与V排的图像(如上图所示)。根据图像可知,液体的密度为 kg/m 。(g取10 N/kg)
【答案】(1)DBAC
(2)F2-F1
(3)F3-F4
(4) 等于 大于
(5)1.2×103
【详解】(1)做实验时先测出物体重力和空小桶的重力,再把物体放入水中读出测力计的示数,最后测出排开水的重力,进行比较。
D.测出空桶所受的重力F4。
B.用弹簧测力计测出小铁块所受的重力F2;
A.把铁块浸没在满水溢水杯中,并用小桶收集小铁块所排开的水,同时读出此时弹簧测力计的示数为F1;
C.测出“空桶和被排开的水”所受的总重力F3;
故上述步骤的正确排序为:DBAC。
(2)根据称重法测浮力,铁块浸没在水中时所受浮力
(3)铁块排开的水受到的重力
(4)[1]如果,即F浮等于G排,可验证阿基米德原理。
[2]石块浸入水中的速度太快,导致液体飞溅出去,使得排开液体的重力偏小,故有F浮大于G排。
(5)由图知,当
受到的浮力为2.4N,由阿基米德原理知,液体的密度是
实验六 探究影响物体动能的因素
26.(23-24八年级下·重庆·期末)如图,某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后静止。
(1)实验中探究的是 (选填“小球”或“木块”)的动能,其动能大小是通过比较 来反映的,此处用到的物理方法是 ;
(2)分析比较 两次实验可以得出结论:质量相同的物体,速度越 ,动能越大;
(3)若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是 。
A.质量不同的木块 B.倾斜程度不同的斜面 C.粗糙程度不同的水平面
【答案】(1) 小球 木块移动的距离 转换法
(2) 甲、乙 大
(3)C
【详解】(1)[1]小球撞击木块,对木块做功,说明小球具有能量,当前小球运动,因此探究的是小球的动能。
[2][3]实验中小球动能的大小通过观察木块移动的距离来表示的,且木块运动的距离越远,说明小球具有的动能越大,运用了转换法。
(2)[1][2]探究动能的大小与速度的关系,需要控制小球的质量相同,速度不同,即小球从斜面的不同高度下滑,因此应选择甲乙两实验,且实验中小球的速度越快,撞击木块移动的距离越远,说明小球具有的动能越大,因此可得结论为:质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(3)若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响,即需要改变水平面的粗糙程度,因此需要增加的器材是粗糙程度不同的水平面,故C符合题意。
27.(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图所示,小明用钢球A、木块B和带有斜槽的长木板,探究“物体的动能跟哪些因素有关”。
(1)小明让钢球A从斜槽上的某一高度由 开始运动,撞击水平面上的木块,并推动木块移动一段距离,钢球对木块做的 越多,说明 (钢球/木块)的动能也就越大;
(2)将钢球A置于斜槽上更高的位置重复上述实验,发现木块移动的距离更 。实验表明,物体的质量一定时, (速度/高度)越大,动能越大;
(3)探究动能跟质量的关系时,应选择质量 (相同/不同)的钢球从斜槽高度 (相同/不同)的位置开始运动;
(4)若水平面绝对光滑,本实验将 (能/不能)达到探究目的。
【答案】(1) 静止 功 钢球
(2) 大 速度
(3) 不同 相同
(4)不能
【详解】(1)[1]为了控制钢球到达水平面的速度相同,需要让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始滚下。
[2][3]实验中通过观察木块被撞击后移动的距离长短来判断钢球动能的大小,木块移动的距离越大,钢球对木块做功越多,说明钢球的动能越大。
(2)[1][2]让同一钢球从不同的高度由静止滚下,小球的质量不变,且从斜槽越高的位置开始运动,钢球到达水平面的速度越大,推动木块移动的距离越远。所以由实验可知:物体的质量一定时,速度越大,动能越大。
(3)[1][2]探究动能跟质量的关系时,需控制速度不变,质量不同,故应选择质量不同的钢球从斜槽高度相同的位置开始运动。
(4)若水平面绝对光滑,根据牛顿第一定律可知,木块将一直运动下去,无法通过木块移动的距离比较动能的大小,故本实验将不能达到探究目的。
28.(24-25八年级下·吉林·期末)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下,推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1=h3>h2,mA=mB(1)小钢球在滚下斜面的过程中,它的动能大小是通过 (选填“高度h”或“距离s”)大小来反映的;
(2)分析比较甲和乙两组实验可得,物体质量相同时,速度越大,动能越 ;
(3)分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系;
(4)综合上述可知,如图丁所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高 。
【答案】(1)距离
(2)大
(3)甲、丙
(4)车速
【详解】(1)小钢球从斜面滚下的过程中,其动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的,移动的距离越大,说明小钢球的动能越大。
(2)由甲、乙两组实验可知,高度h越大,小钢球到水平面时的初速度越大,小木块向前移动的距离s越远,说明小钢球的动能越大,故分析比较甲和乙两组实验可得,物体质量相同时,速度越大,动能越大。
(3)根据控制变量法可知,若想分析物体的动能与质量的关系,应控制速度相同、质量不同,甲、丙两组实验中小钢球的质量不同,其高度相同,小球到水平面的初速度相同,故由甲、丙实验可得出物体的动能与质量的关系。
(4)速度相同时,质量越大物体的动能越大,故图中所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高车速。
29.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明设计了如图所示的实验方案。
(1)本实验的研究对象是 ,动能大小是用 来反映的;
(2)小明的实验方案无法探究动能大小与 的关系;
(3)小明完成甲图实验后,在做乙图实验时发现木块被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成的木块损坏,在不改变木板长度的情况下,改进乙图实验再与甲图实验对比,以下方法中不可行的是 。
A.换用一个较重的木块
B.适当降低小车的高度
C.给水平木板铺上毛巾
D.换用质量更小的小车
【答案】(1) 小车 木块在水平面移动的距离
(2)质量
(3)ACD
【详解】(1)[1][2]本实验探究小车动能的影响因素,故本实验研究的对象是小车;通过木块在水平面移动的距离反映小车动能的大小,体现了转换法。
(2)由图可知,甲、乙小车质量相同,高度不同,故可探究动能与速度的关系;要想探究动能与质量的关系,需要控制速度相同,改变质量,由图可知,都不符合,故不能探究动能与质量的关系。
(3)对比甲、乙两图实验,让小车从不同的高度滑下,是为了使小车到达水平面时具有不同的初速度,是为了验证物体动能与速度的关系。在做乙图实验时发现木块被撞后滑出木板掉落,说明小车具有的动能过大,应适当减小小车具有的动能。
A.换用一个较重的木块,不能通过移动距离反映动能大小,故A符合题意;
B.适当降低小车的高度,小车的动能减小,撞击后木块前进的距离变小,就不会掉落了,故B不符合题意;
C.给水平木板铺上毛巾,不能与甲控制相同的接触面,没有控制变量,故C符合题意;
D.换用质量更小的小车,小车的质量和速度均不同,没有控制变量,故D符合题意。
故选ACD。
实验七 探究影响物体重力势能的因素
30.(24-25八年级下·河南·期末)在探究“重力势能的大小与哪一些因素有关”的实验中,已知重物A、B、C的质量关系为。三个完全相同的木桩和三个不同高度处释放时的重物位置如图甲所示,木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示,重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。
(1)让重物自由下落在木桩上,通过观察木桩陷入沙中的深度判断 (选填“重物”或“木桩”)的重力势能大小。
(2)比较 两个重物将木桩打入沙中的深度,可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。得出的结论是:在 一定时,物体的高度越 ,重力势能越大。
(3)结合(2)中的实验结论,通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度,我们 (选填“能”或“不能”)得出物体的重力势能与其质量有关的结论。
【答案】(1)重物
(2) A、B 质量 高
(3)能
【详解】(1)让重物自由下落打击在木桩上,通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小,木桩陷入沙中的深度越深,重力势能越大。
(2)[1][2][3]判断重力势能的大小和重物下落高度的关系,要控制质量相等,由题意可知,A、B的质量是相同的,物块B的高度大于A的高度,B撞击木桩的陷入沙中的深度大于A撞击木桩陷入沙中的深度,所以结论为:物体的质量一定时,物体的高度越大,具有的重力势能就越大。
(3)图乙重物B、C将木桩打入沙中的深度相同,则重力势能是相同的,B和C的质量不同,且C的高度小,如果B、C高度相同的话,C能将木桩打入沙中的深度更大,所以能得出结论。
31.(24-25九年级上·江苏南通·期末)小名和小华在研究“物体的重力势能与高度有什么关系”时,做了如下实验:
第一步,小名让一个沾有水的篮球从1m高处由静止释放,留在水泥地面上的形状如图a。
第二步,再分别从1.4m、1.8m高处由静止分别释放,留在水泥地面上的形状如图b、c。
根据实验过程,回答下列问题:
(1)该实验中,小名是用 来反映重力势能的大小;
(2)对比三次实验可以得到的结论是: ;
(3)从能量角度看,篮球下落并在地面上留下印迹的过程中,经历了篮球的重力势能先转化为 能,再转化为 能的过程。
(4)细心的小华观察到,在做“从1.4m、1.8m高处由静止分别释放”的实验中,原先篮球中沾的水变少了,他觉得根据刚才收集的信息得出结论的有误。你支持小华的说法吗? (选填“支持”或“不支持”),理由是 。
【答案】(1)球与地面接触面积的大小
(2)质量一定时,物体的高度越大,重力势能越大
(3) 动 弹性势
(4) 不支持 见解析
【详解】(1)小名是用球与地面接触面积的大小来反映重力势能的大小。这是通过观察篮球在不同高度释放后,留在地面上的印迹大小来间接反映篮球的重力势能大小。这种方法称为转换法,即通过观察一个易于测量的物理量(如印迹大小)来间接了解另一个物理量(如重力势能)。
(2)三次实验中,篮球的质量是相同的,下落的高度不同,高度越高,球与地面接触面积就越大,所以结论为:质量一定时,物体的高度越大,重力势能越大
(3)[1][2]篮球下落并在地面上留下印迹的过程中,高度先减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,当篮球与地面接触后,篮球的动能会转化为篮球的弹性势能,使篮球发生形变,从而在地面上留下印迹。
(4)[1][2]对于小华的说法,我们不支持。理由是:篮球沾水的减少可能是因为水在下落过程中飞溅出去,但这并不影响实验结论的正确性。实验结论是基于篮球撞击地面时留下的印迹大小来判断重力势能的大小,而不是篮球沾水的多少。因此,即使篮球沾的水变少了,只要篮球的质量没有显著变化,实验结论仍然是有效的。
实验八 操究杠杆的平衡条件
32.(24-25九年级上·江苏南通·期末)如图所示是某同学“探究杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了将杠杆调至水平位置平衡,他应将左端平衡螺母向 端调节;
(2)图乙中,在水平位置平衡的杠杆A处挂两个钩码,则在B处需挂 个钩码时,杠杆才能继续保持在水平位置平衡;实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的主要目的是便于直接测量 ;
(3)保持杠杆水平位置平衡,将图丙中的弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置,弹簧测力计示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1) 平衡 左
(2) 3 力臂
(3)变大
【详解】(1)[1][2]杠杆静止不动或匀速转动时,叫杠杆平衡,所以杠杆在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于平衡状态;由图可知,杠杆左高右低,为了将杠杆调至水平位置平衡,他应将左端平衡螺母向左端调节。
(2)[1][2]图乙中,在水平位置平衡的杠杆A处挂两个钩码,设每个小格长度l,每个钩码重力为G,根据杠杆的平衡条件可得,解得:,即在B处挂3个相同的钩码;实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡,由于钩码对杠杆的拉力方向竖直向下,力臂在杠杆上,便于测量力臂。
(3)由题意可知,此时阻力和阻力臂大小不变,弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置时,动力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即弹簧测力计的示数变大。
33.(24-25九年级上·陕西西安·期末)小明用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,其中杠杆的刻度均匀,每小格为,每个钩码的重力均为。
(1)如图甲所示,安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的 (选填“左”或“右”)端翘起。杠杆水平平衡后,在实验过程中不能再次调节两侧的平衡螺母;
(2)如图乙所示,实验中小明在杠杆两侧挂上数量不同的钩码并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡,此时调节杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于 。小明进行了3次实验。杠杆水平平衡时的数据已填入表中。分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件是 (用表格中的物理量符号表示);
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 0.10 2.0 0.05
2 2.0 0.15 2.0 0.15
3 3.0 0.20 6.0 0.10
(3)该实验进行多次测量的目的是 ;
(4)如图丙所示,当弹簧测力计由图中位置逐渐旋转至虚线位置时,杠杆始终处于水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变小”、“变大”或“不变”)。
【答案】(1)左
(2) 测量力臂
(3)寻找普遍规律
(4)变小
【详解】(1)实验前,要先调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,调节方法是“左高左调,右高右调”。如图甲所示,安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的左端翘起。
(2)[1][2]钩码对杠杆拉力的方向竖直向下,杠杆在水平位置平衡时,力臂在杠杆上,便于测量力臂;分析三次实验数据,杠杆平衡时动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积,可以得出杠杆的平衡条件是。
(3)该实验改变力和力臂进行多次测量,可以避免偶然现象,得到杠杆平衡的普遍规律。
(4)如图丙所示,当弹簧测力计由图中位置逐渐旋转至虚线位置时,动力臂逐渐变大,阻力及阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力变小,弹簧测力计的示数将变小。
34.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在探究“杠杆的平衡条件”实验中。
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止,应把平衡螺母向 调,使其在 位置平衡;
(2)如图乙所示,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆将 (选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”)。
(3)如图丙所示,质量分布均匀的金属棒CB,将AC部分搭在水平桌面上,已知金属棒重G=60N,CA∶AB=1∶3,则使金属棒在图示位置静止时,在B点施加竖直方向的力F的范围是 。
(4)图丁中,一轻质杠杆可绕P点转动,距离P点为L的A点处用弹簧测力计竖直向上将其吊起并处于水平位置,若在O点(可在杠杆上移动)悬挂总质量为m的钩码,OA距离为x,则弹簧测力计示数F随x变化的关系图像正确的是_______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 右 水平
(2)左端下沉
(3)20N≤F≤30N
(4)D
【详解】(1)[1][2]由图甲可知,此时杠杆左端低,右端高,则左边较重,为了便于测量力臂,使杠杆在水平位置平衡,根据“左偏右调”的调节方法,接下来应将杠杆两端的螺母向右调节。
(2)设杠杆分度值是L,一个钩码重是G,如图乙所示,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,根据杠杆平衡条件可得
所以杠杆左端下沉。
(3)由图可知,CA∶AB=1∶3,由于金属棒质量分布均匀,重心在O点,当以A为支点、AB为动力臂时,动力臂与阻力臂的比值为3∶1,此时的比值是最大的,根据杠杆的平衡条件可知,此时的动力是最小的;则
若保持与F的作用点和方向均相同,则C为支点,BC为动力臂,动力臂与阻力臂的比值为2∶1,此时的比值是最大的,根据杠杆的平衡条件可知,此时的F最大,则
则使金属棒在图示位置静止时所需外力F的范围是
(4)轻质硬杆可看做以O为支点的杠杆,不计杠杆重量,动力为测力计的拉力F,阻力等于悬挂物体的重力mg,动力臂等于轻质硬杆长L,已知物体m的悬挂点P到测力计吊起点A端的距离为x,则阻力臂等于L﹣x;根据杠杆的平衡条件可得
其中L、mg不变,所以可知随着x的增大,F逐渐减小;当物体悬挂在A点时,此时x=0,此处阻力臂等于动力臂,则拉力的大小等于物体的重力,即F=mg;当物体悬挂在O点时,此时x=L,此处阻力臂等于0,则拉力的大小变为零,即F=0,由
可得
所以拉力F与x成一次函数关系,则F与x的关系图像为倾斜的直线,故ABC错误,D正确。
故选D。
35.(24-25九年级上·陕西渭南·期末)实验小组为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、网盘等。
(1)如图甲,小明将杠杆安装到铁架台上,静止放置,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)侧适当调节;
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,点挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡。完成此操作后,下一步小明不能做的是________(填序号);
A.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
B.保持右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
C.同时改变左右两侧钩码数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心转动。如图丙所示,在点和点分别悬挂钩码,使圆盘平衡。接下来她应将挂在点的钩码先后挂在圆盘上的 ,两个点上,观察圆盘是否平衡;
(4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后,利用身边的材料模仿中药房的戥(dēnɡ)秤制作了杆秤,如图丁所示,若要增加称量的范围,应选用提纽 。
【答案】(1) 平衡 右
(2)A
(3)、
(4)2
【详解】(1)[1]杠杆在力的作用下静止或缓慢匀速转动的状态,称为杠杆的平衡。实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右高左低,此时杠杆处于平衡状态。
[2]杠杆左端下沉,应将平衡螺母(左端和右端的均可)向右调节,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,这样便于在杠杆上测量力臂的大小。
(2)在实验中,多次改变力和力臂的大小主要是为了得出普遍结论,避免偶然性,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)由题意知道,左右两边对圆盘的拉力不变,左边力臂不变,根据杠杆的平衡条件知道,要使圆盘平衡,右边力臂也应保持不变,所以他可以将挂在D点的钩码先后挂在E、F两个点又进行实验,这样右边的力臂始终为OD。
(4)选用提纽2,支点左移,可以增大阻力臂,秤砣的质量不变,阻力的大小不变,阻力与阻力臂的乘积变大,动力臂也比原来小,则说明动力变大了,从而增加了称量的范围。
36.(24-25九年级上·江苏无锡·期末)在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于 (选填“平衡”或者“非平衡”)状态。接下来应把平衡螺母向 调,直至在水平位置平衡。
(2)调节平衡后,如图乙所示将弹簧测力计从a缓慢转到b位置,杠杆始终保持水平平衡,此过程中弹簧测力计示数 (选填“变大”或“变小”),为了便于测量力臂,弹簧测力计应沿 (选填“a”或“b”)位置拉动。
(3)实验中测得的数据如下表,第2组数据中动力示数如图乙所示,为 N;分析数据得出杠杆平衡的条件是 。
测量序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 20 2 10
2 15 1.5 20
3 3 5 1 15
(4)小华同学在学习杠杆平衡条件后想要测量一根质量不均匀的硬杆的重力(重心在O点),由于所用测力计的量程小于硬棒的重力,因此设计了如下步骤:
步骤1:如图丙,将硬杆左端放在支架上,用弹簧测力计向上拉硬杆的右端,当硬杆提起到水平位置时,读出弹簧测力计的示数为F1;
步骤2:如图丁,然后将硬杆右端放在支架上,用弹簧测力计向上拉硬杆的左端,当硬杆提起到水平位置时,读出弹簧测力计的示数为F2;
硬杆重力的数学表达式为:G= 。(用F1和F2表示)
【答案】(1) 平衡 右
(2) 变大 a
(3) 2 F1l1=F2l2
(4)F1+F2
【详解】(1)[1][2]挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于平衡状态;在调节前发现杠杆静止时,左端下沉,右端上翘,可将杠杆右端的平衡螺母向右移动。
(2)[1][2]保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,左侧拉力与力臂不变,力变大;力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时,拉力作用点到支点的距离就是其力臂,这样便于从杠杆上直接读出力臂,由图杠杆水平平衡时拉力方向应为a方向。
(3)[1]弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,示数为2N。
[2]根据表中数据的各自的力与力臂相乘,发现每次实验中力与力臂的乘积总是相等的,得出杠杆的平衡条件为
(4)硬杆的重心在A点,根据杠杆平衡的条件,由步骤①可得,
由步骤②可得,
因
联立可得:
实验九 测量滑轮组的机械效率
37.(24-25九年级上·安徽六安·期末)在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3次实验,实验数据记录如下:
实验次数 钩码所受重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳断移动的距离s/m 机械效率
1 2 0.05 1.0 0.15 66.7%
2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%
3 6 0.05 2.4 0.15 88.3%
(1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计,使钩码升高。
(2)分析以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关。
(3)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)匀速
(2)物重
(3)不变
【详解】(1)由二力平衡的知识知,实验中要竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,此时系统处于平衡状态,测力计示数才等于拉力大小,测力计示数稳定便于读数。
(2)分析实验数据,可以看到,在三次实验中,滑轮组是相同的,但钩码的重力不同。随着钩码重力的增加,拉力也在增加,但机械效率却在提高。这说明,对于同一滑轮组,其机械效率主要与物体的重力有关,物体越重,机械效率越高。
(3)若将此滑轮组换一种绕绳方法,但不计摩擦及绳重,那么动滑轮的重力仍然不变。因此,在提升相同的物体时,有用功和额外功都不会改变,总功也就不会改变。所以,滑轮组的机械效率也不会改变。
38.(24-25九年级上·安徽铜陵·期末)小明使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图所示。他们将测得的钩码重、拉力、钩码上升的高度、弹簧测力计移动的距离,计算出的有用功、总功和机械效率数据一并记入表中:
次序
(1)在实验3的操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。表格中数据 (保留到小数点后一位)。
(2)比较实验、,第次的机械效率较低,主要原因是 。
(3)比较实验、,影响这两次实验机械效率不同的主要因素是 。
【答案】(1) 匀速 74.1%
(2)有用功相同时,使用动滑轮做的额外功多
(3)克服摩擦阻力做的额外功增加
【详解】(1)[1]在测绳端拉力时,需竖直向上匀速拉动测力计,此时,系统处于平衡状态,弹簧测力计的示数才等于拉力大小。
[2]实验3中,滑轮组的机械效率
(2)由图知道,第2次实验中滑轮为动滑轮,由于动滑轮重力的存在,使额外功增加,机械效率降低。
(3)读图知道,第2、3两次实验相比较,滑轮组的绕绳方法不同,使得其摩擦力的大小不同,这是造成其机械效率不同的主要因素。
39.(24-25九年级上·江苏无锡·期末)实验小组同学想探究使用斜面能否省功、省力。如图所示,已知斜面长,与之对应的高。现用弹簧测力计进行两次操作;第一次操作:沿竖直方向匀速提升小车;第二次操作:沿斜面方向匀速拉动同一辆小车。记录数据如表所示:
(1)沿竖直方向匀速提升小车时,拉力F对小车所做的功为 J;
(2)分析数据可以初步发现:利用斜面不可以 (选填“省力”或“省功”);
测力计示数(N) 移动距离(cm)
竖直提升 10 30
沿斜面运动 5.5 60
(3)根据表格数据可知,斜面机械效率为 %。
【答案】(1)3
(2)省功
(3)90.9
【详解】(1)竖直提升时拉力做功为W有 =Fs=10N×0.3m=3J
(2)由表中数据,利用斜面时拉力F′=5.5N<10N,所以利用斜面可以省力;直接沿竖直方向匀速提升物体时,拉力F对小车做的功为3J, 利用斜面做功W总=F's'=5.5N×0.6m=3.3J
因为利用斜面做功W总>W有,所以使用斜面不能省功。
(3)斜面机械效率
40.(24-25九年级上·安徽淮南·期末)小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,他先后将钩码放置在图中B、C位置,并得到下表实验数据。试完成下列问题:
实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/%
1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5
2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20
(1)实验中,应在物体处于 (填“静止”或“匀速运动”)状态时,读取弹簧测力计示数;
(2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 (保留1位小数);
(3)小新分析实验数据,发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度,重物的悬挂点不同,杠杆的机械效率也不同。这是因为 。
【答案】(1)匀速运动
(2)66.7%
(3)在有用功相同时,克服杠杆重力所做的额外功不同
【详解】(1)实验中,小新应在物体处于匀速运动状态时,此时系统处于平衡状态,二力平衡,弹簧测力计示数才等于拉力大小。
(2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为
(3)重物的悬挂点不同,克服杠杆重力所做的额外功不同,而有用功相同,所以总功不同,由知,杠杆的机械效率不同。
41.(24-25八年级下·全国·期末)某物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,装置如图所示。
实验次数 1 2 3
钩码重力G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为 m、 %;
(2)若采用图丙装置,改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出图丁所示的图像,分析可知,被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 (选填“越高”“不变”或“越低”);分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N(忽略绳重和摩擦);
(3)若每个滑轮的质量为100g,则第2次实验中克服摩擦做的额外功为 J;(不计绳重,g取10N/kg)
(4)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率变小,试着分析原因: ;
(5)某同学在实验中损坏了弹簧测力计,无法测量钩码重力为8N时的机械效率,他认为可以利用现有的实验数据计算出动滑轮的重力,再利用η=就可以计算出钩码重力为8N时的机械效率,他的想法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1) 0.3 83.3
(2) 越低 3
(3)0.04
(4)弹簧测力计未重新调零
(5)错误
【详解】(1)[1][2]由表格数据可知,第1次实验中,绳端移动距离是物体上升高度的3倍,则该滑轮组绳子承重段数n=3,用第1次实验中使用的装置做第3次实验,则绳端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m
机械效率机械效率为=83.3%
所以表中第3次实验中空缺的数据应为0.3m、83.3%。
(2)[1]由图丁可知,随着动滑轮重力的增加,机械效率呈下降趋势,说明被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
[2]忽略绳重和摩擦时,滑轮组机械效率为
根据图中A点的数据
解得被提升物体所受的重力为3N。
(3)第2次实验中总的额外功
根据图中数据可以判断,第2组实验使用的时乙滑轮组,有两个动滑轮,则克服动滑轮重力做的额外功为
第二次实验中克服摩擦做的额外功为
第二次实验中克服摩擦做的额外功0.04J。
(4)根据可知,滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。根据可知,若弹簧测力计在向下拉动之前未重新调零,会使测得的拉力偏大,滑轮组机械效率偏小。
(5)公式只有在不计绳重和摩擦的条件下才能使用,实验中会有绳重和摩擦的影响,所以他的想法是错误的。
试卷第1页,共3页
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实验专项
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
实验一 探究咀力对物体运动的影响
1.(24-25八年级下·全国·单元测试)小明采用下图所示的装置探究阻力对物体运动的影响。
(1)本实验通过比较小车在水平面上运动距离的大小来比较阻力对物体运动的影响,这种研究方法叫 。影响小车在水平面上运动距离大小的因素除了阻力大小外,还有小车在水平面上开始运动时的速度,为了控制小车到达水平面时的速度的大小相同,小明采用的具体操作方法是 。
(2)小明在实验中可采取的改变小车在水平面上受到的阻力大小的方法是 。
(3)物理学家伽利略最先做过类似的实验,并在此实验的基础上,加以推理得出:运动的物体如果不受阻力,物体将 (描述物体的运动状态)。请再举出一个我们学过的用到科学实验加推理的研究方法的例子: 。
2.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图(a)所示,小明根据生活现象总结出关于“力和运动”的关系。
(1)他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)“真空不能传声”这一结论 (选填“能”或“不能”)通过图(b)的实验直接证明,我们通过步骤①不断抽出瓶内空气;步骤②听到的声音不断减弱,最终推理得到了“真空不能传声”的结论。
(3)利用图(c)的实验器材(小车、斜面、毛巾、棉布、玻璃板),仿照(2)中的研究方法可以得到结论:运动的物体不受阻力将保持匀速直线运动状态,其中与(2)中步骤①类似的做法是 ;与(2)中步骤②类似的现象是 。
3.(24-25八年级下·全国·期末)如图所示是探究阻力对物体运动影响的实验过程。
(1)根据图中的情景判断,下列说法中正确的是( );
A.①是假设,②③是实验事实,④是实验推论 B.①②③④都是实验事实
C.①②是实验事实,③④是实验推论 D.①②③是实验事实,④是实验推论
(2)每次让小车从斜面 (选填“相同”或“不同”)位置由静止滑下,记下小车最终停在水平面上的位置。可知小车受到的阻力越小,运动的路程越 ;
(3)若用木块代替小车再探究摩擦力的大小与哪些因素有关,还需要添加的器材是长方体木块、钩码和 。
4.(24-25八年级下·河南·课后作业)在学习牛顿第一定律时,同学们分组进行了“探究阻力对物体运动的影响”实验,如图所示。
(1)实验中每次都使同一小车从同一斜面的同一高度由静止自由滑下,目的是使小车到达水平面时具有相同的 。
(2)按照图甲、乙、丙的顺序实验,记录的内容如表。
小车受阻力情况 小车在水平面运动的距离s/cm
毛巾 大 23.2
棉布 较大 45.3
木板 小 97.5
同学们分析表中内容,得到实验结论:在其他条件相同时,小车受到的阻力越小,运动的距离越远。进一步推理得出结论:不受阻力作用时,运动的小车将 。
(3)上述实验除了用到科学推理法,还用到了控制变量法和 法。
【拓展设问】
(4)该实验说明物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。英国科学家 总结前人成果概括出了牛顿第一定律,该实验 (选填“能”或“不能”)直接验证牛顿第一定律。
(5)由此实验可联想到汽车由于具有 ,刹车时不能立即停下。雨天驾驶时应该 (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
(6)做完实验后小明思考荡秋千运动到最高点时,如果自己受到的力全部消失,自己将会处于怎样的运动状态呢?你认为其中正确的是___________。(图中的黑点表示小明同学)
A.做匀速圆周运动
B.做匀速直线运动
C.继续来回摆动
D.保持静止状态
(7)【科学思维】如图丁所示的实验装置中,四种接触面的粗糙程度由小到大的顺序是:玻璃板、纸板、棉布、毛巾。为了便于推理得出结论,请将图中的四次实验排出合理的顺序: 。(填写字母序号)
(8)小华进行实验时,发现小车在粗糙程度不同的表面运动时每次都滑出表面,无法得出小车在水平面运动的距离。在器材不变的情况下,请你为小华改进一下实验,你的做法是 。
(9)在我们已学的物理实验中,也有用到这种“实验+推理”的研究方法,如: (列举一例)。
(10)【科学思维】根据实验推理结论,小亮认为:任何物体,如果它的速度不发生变化,那么它一定不受阻力的作用。他的观点正确吗?请你进行评价。
5.(24-25八年级上·上海崇明·期末)沿地面向前滚动的小球由于受到摩擦力作用,最终会停下来;如果没有摩擦力作用,小球是否会一直运动下去呢?为解答这一问题,伽利略设计了理想实验,如下图所示:
(1)让小球从斜面上由静止滚下来,小球将滚上另一个斜面。如果没有摩擦力,小球将上升到原来的高度;减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的
(2)继续减小第二个斜面的倾角,直至它最终成为水平面,小球再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定的速度 ,此时该物体受到的合力为
实验二 探究影响滑动率擦力大小的因素
6.(2024·北京·中考真题)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,某同学在水平桌面上完成了如图所示的实验。
(1)该同学用弹簧测力计水平拉动木块。应使木块沿水平桌面做 直线运动,才能用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)甲、乙所示的两次实验探究的问题是:滑动摩擦力大小与 是否有关。
7.(24-25八年级上·贵州遵义·期末)小琴用弹簧测力计、木块、铁块、表面粗糙程度不同的两块长木板和毛巾来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验前发现弹簧测力计的指针没有对准零刻度线,则应该立即进行 ;
(2)如图甲所示拉着木块做匀速直线运动时,木块受到的滑动摩擦力大小为 N;
(3)对比甲、乙两次实验,可探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(4)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,应该选择 两图进行实验;
(5)在图丁中,用从0开始逐渐变大的力F水平向右拉木块,当拉力增大到F0时木块开始运动,当拉力从F0增大到3F0的过程中,木块速度逐渐增大,在图戊中画出拉力从F0增大到3F0的过程中,木块所受滑动摩擦力f的大小与拉力F的大小的大致关系图像 。
8.(24-25八年级上·安徽合肥·期末)小明想比较某两种品牌运动鞋的防滑性能,他设计了如图所示的实验,实验步骤如下:
(1)用弹簧测力计分别拉A、B在同块木板上做 运动,根据弹簧测力计示数判断滑动摩擦力的大小;
(2)同组的小华发现这个实验有问题:两只鞋子的重力不一定相同。于是小华用弹簧测力计挂起较轻的那只鞋子,再向里面缓慢加入细沙,直至弹簧测力计示数与悬挂较重鞋子时的示数相同,目的是 ,;
(3)纠正问题后,小明用1m/s的速度拉A鞋,用1.5m/s的速度拉B鞋 (选填“有”或“没有”)影响;
(4)小明解决了一切问题后再完成这个实验,弹簧测力计示数如甲、乙两图,则根据该图得出的结论是: (选填“A”或“B”)鞋防滑效果更好。
9.(24-25八年级下·全国·期末)在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时,小辉同学根据自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出了“摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想;小华同学根据自己推箱子时,箱子越重,推起来越费力,提出了“摩擦力大小可能与接触面受到的压力有关”的猜想。下图所示的是验证他们猜想的实验装置图。
(1)小辉同学为了完成他自己的探究,应按 、 两图进行实验;
(2)小华同学为了完成他自己的探究,应按 、 两图进行实验。小华进行实验得到5组实验数据,请你帮小华在下列虚线框中设计一个记录实验数据的表格;
(3)小华和小辉同学在实验中都应使物块做 运动。
10.(24-25八年级上·福建泉州·期末)为了探究滑动摩擦力大小与什么因素有关,小钟设计了如图所示的实验。
(1)比较图甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 是否有关;
(2)比较图甲、丁两次实验,发现图甲实验中弹簧测力计的示数大于图丁实验中弹簧测力计的示数,小钟由此得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(3)为了使弹簧测力计示数稳定,小钟对实验装置进行了改进,如图戊所示。他用水平拉力拉动长木板,则木块A受到水平向 (填“左”或“右”)的摩擦力,若此时增大拉力F,弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”和“不变”)。
实验三 探究影响压力作用效果的因素
11.(23-24八年级下·河北沧州·期末)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”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)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,此处采用的实验方法是 ;
(2)观察比较图甲、乙的情况可以得到的结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(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,得到的结论是:压力一定时,受力面积 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;
(4)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选图中的 (填字母)。
A. B.
C. D.
12.(23-24八年级下·吉林·期末)小强同学利用洗手间的肥皂、海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果,这种研究方法是 ;
(2)比较 两图中的实验可知,压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显;
(3)通过比较图甲和图乙可以得出结论,下列事例中,直接应用该结论的是 (填序号);
①书包要用宽的背带
②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度
③交通管理部门规定,货车禁止超载
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如丁图所示,发现无论是大块肥皂还是小块肥皂,对海绵的作用效果都与之前一样。他经过分析得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 (正确、错误)的,理由是: 。
13.(24-25八年级下·吉林·期末)小明设计了一个实验来“探究压力的作用效果与哪些因素有关”。使用的器材有小桌、海绵、砝码、木板各一个。
请你利用学过的知识分析:
(1)通过观察甲、乙两图后得出结论: ;
(2)图丙中小桌对木板的压强为p丙,图丁中的小桌对海绵的压强设为p丁,则p丙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)p丁;由此可见,压强能反映压力作用效果的前提是 ;
(3)老师还提供了图戊所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器,供同学们选择,同学们所选的下列四组器材中,不能达到小明探究目的的是__________。
A.①③⑥ B.③④⑤ C.②③④ D.②⑤
14.(23-24八年级下·河南漯河·期末)小明在家和妈妈一起做饭,一个饮料瓶不小心落到了面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用面团和装有水的饮料瓶,依次做了如图所示的实验,对如下两个问题进行了探究。
瓶子放在面团上瓶子从高处落入面团中
问题一:压力作用效果跟哪些因素有关
问题二:重力势能大小跟哪些因素有关
(1)做实验①②③是为了探究 (选填“问题一”或“问题二”),实验中是利用 反映压力的作用效果;
(2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关;
(3)要研究重力势能的大小是否与物体所处的高度有关,应对比实验 (填实验序号);
(4)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为,“高空抛物”危害性大的原因是 。
15.(24-25八年级上·江西宜春·期末)生活处处有物理,小丁利用矿泉水瓶、硬纸片、清水,海绵,橡皮膜、玻璃管、浓盐水、锥子、红墨水(为了方便观察染色),做了如图所示的实验。
(1)实验时,通过观察 来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果。
(2)在图甲、乙、丙操作中,观察 和 两图可知:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)完成实验后,小丁用锥子在装有水(滴有红墨水)的饮料瓶侧壁扎三个高度不同的孔,观察图A现象,这个小实验可以研究液体的压强大小与 的关系。
(4)将矿泉水瓶装满水,瓶口覆盖一张硬纸片后倒置,硬纸片不下落,如图B所示,说明了 的存在。
(5)如图C所示,小丁用橡皮膜将玻璃管的一端蒙住,装入适量浓盐水并滴入两滴红墨水,把玻璃管浸入装水的饮料瓶中,直到内外液面相平,发现橡皮膜向下凸出。实验证明,深度相同时,盐水的内部压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的内部压强。
(6)图甲实验中,若在饮料瓶的瓶底扎一个小孔,随着水的不断流出,直到瓶子中的水全部流出,瓶子的重心将________。
A.降低 B.不变
C.升高 D.先降低后升高
实验四 探究液体内部压强的特点
16.(24-25八年级下·河南·期末)如图所示是“研究液体内部的压强”的实验。
(1)当探头在空气中时,U形管两侧的液面应该是 (选填“不平”或“相平”)的,实验中使用的U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验中通过观察U形管两侧液面的 来比较液体内部压强的大小,物理学中把这种研究方法叫 法。
(3)比较图甲、图乙,可以得出结论: 。
(4)如图丙所示,去掉探头的橡皮管和一个玻璃管的侧壁管口相连通,当小明向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是 (选填“”或“”)侧。
17.(24-25九年级上·四川眉山·期末)如图,小强同学用微小压强计来研究液体内部压强规律。
(1)小强把A处的橡皮管与玻璃管互相脱开,这时他观察U形玻璃管中的液体液面 (选填“相平”、“不相平”);再把把橡皮管与玻璃管互相连接好;
(2)如图甲所示,探头慢慢放入甲水杯(装清水)中,在下降过程中观察到玻璃管中的液体液面高度差 (填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)小强同学从上述实验中可得出的结论是:同一液体内部压强与液体的 有关;
(4)继续用图乙中的水杯做对比实验,可知液体内部的压强与上方液体重量 (填“ 无关”、“有关”);
(5)若要继续研究液体内部的压强与液体密度的关系,还需要准备 (选填“更多的水”、“浓盐水”);
(6)若U形管内液体为红色的水,密度为1.0×103kg/m3,在图丙中,U形管底部A点距左、右两侧水面的高度分别为h1和h2(h1=3cm,h2=9cm),则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 Pa。
18.(24-25九年级上·广东揭阳·期末)小华同学利用U形管压强计探究液体内部压强的特点,具体操作如图所示:
(1)安装后,小华发现U形管内液面左低右高如图甲所示,接下来应通过_______(选填正确答案前字母)的方法使U形管左右两侧液面 ,之后才能进行实验探究;
A.摇晃U形管 B.拆除软管重新安装 C.往左侧管中加入适量红墨水
(2)实验前,要检查装置气密性,方法是用手指轻轻按压探头上的橡皮膜,如果U形管中液面升降灵活,则说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(3)小华将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,这说明:同种液体, ;
(4)小华按图乙和丁所示进行液体压强与液体密度关系的实验探究,得出“液体内部压强与液体密度有关”的结论,你认为小华的操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(5)小华将压强计进行改装,在U形管另一端也连接上探头,实验现象如图戊所示,不同液体内部在同一深度处, (选填“左”或“右”)侧液体产生的压强大。
19.(23-24八年级下·四川泸州·期末)小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(1)图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强,放在液体里的薄膜就会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 。
(2)根据图2、图3所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状。
(3)如图3、图4所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论: 。
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是 (选填“正确”或“错误”)的,
(5)通过学习,小彬利用掌握的液体压强知识测量实验所用盐水的密度,过程如下:
①向如图5所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水,直至橡皮膜变平;
③测得水面到橡皮膜中心的深度为h1;
测得盐水液面到橡皮膜中心的深度为h2;
④可推导出该盐水密度的表达式为盐水= (用h1、h2、水表示)
实验五 探究浮力的大小与排开液体所受的重力的关系
20.(24-25八年级下·河南·期末)下列A、B、C、D四幅图是小明“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)为完成本实验,最合理的操作顺序是 。
(2)本实验的操作中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,设A、B、C、D四个实验步骤中弹簧测力计的示数分别是、、、,则金属圆柱体受到的浮力 N,排开液体的重力 N。
(4)进一步思考:如果圆柱体没有完全浸没在水中, 验证“阿基米德原理”;如果圆柱体碰到了容器底部, 验证“阿基米德原理”(均选填“能”或“不能”)。
21.(23-24八年级下·安徽六安·期末)某小组利用图中装置,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)如C图所示,把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N;
(2)由 两图可以测出物体排开水所受重力的大小;
(3)由以上步骤可初步得出的结论是:浸在液体中的物体所受的浮力等于被物体排开的液体的 ;
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中合理的是______;
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.用原来的方案将水换成盐水进行实验
(5)小明在实验中,没有将石块完全浸在水中,则他们 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
22.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直 ;
(2)探究实验的实验步骤如图中甲、乙、丙、丁所示,合理的实验顺序是 ;
(3)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N,所测出排出水的重力为 N;
(4)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于它 ;
(5)以下情况会影响结论的是 ;
A.未放入石块前溢水杯中水面未到达溢水口 B.图甲中物体未全部浸没在水中
(6)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中如图戊所示,在铝块浸入水的过程中 (始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 ,电子秤的读数 。 (均选填“变大”、“不变”或“变小”)
23.(22-23八年级下·陕西咸阳·期末)如图所示,小红和小枫同学为了探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”,选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体石块、小桶、细线等器材进行实验,按照A、B、C、D的顺序做了如下实验:
(1)按照上述顺序的实验步骤所测 (选填“浮力”或“排开液体所受重力”)偏小,更合理的实验顺序是 。从步骤A到步骤B,水对溢水杯底部的压强 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
(2)按照合理的顺序进行实验,收集测量数据来验证阿基米德原理。设A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是、、、,如果关系式 (用字母表达式表示)成立,即可验证阿基米德原理。
(3)为使实验结论具有科学性,接下来他们还应该用 (选填“相同”或“不同”)的液体重新实验。
(4)他们还发现通过上述实验收集到的测量数据可以测出金属块的密度,某次实验过程中记录的A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是1.8N、1.6N、0.5N、0.3N,则金属块的质量为 kg,金属块的密度为 ,(,)
24.(23-24八年级下·山西吕梁·期末)小明按照如图所示的操作,探究了影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)观察A、B、C三次实验可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关。
(3)观察A、D、E三次实验可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关。
(4)由 三次实验可得出:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)小明还想用图F所示装置验证阿基米德原理。
将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,即可证明 等于 。
(6)小明又利用实验桌上的薄铝片、烧杯和水进行了如下的实验:
步骤一:将铝片放入盛水的烧杯中,铝片下沉至杯底;
步骤二:将铝片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。通过分析可知,步骤一中铝片受到的浮力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)步骤二中铝片受到的浮力。
25.(23-24八年级下·广东汕尾·期末)在验证“阿基米德原理”的实验时,伍松同学准备了如下器材:铁块、细线、盛满水的溢水杯、小桶和弹簧测力计。实验步骤如下:
A.把铁块浸没在满水溢水杯中,并用小桶收集小铁块所排开的水,同时读出此时弹簧测力计的示数为F1;
B.用弹簧测力计测出小铁块所受的重力F2;
C.测出“空桶和被排开的水”所受的总重力F3;
D.测出空桶所受的重力F4。
(1)上述步骤较为合理的排序为 (填字母);
(2)铁块浸没在水中时所受的浮力F浮= ;(用图中所给物理量表示)
(3)铁块排开的水受到的重力G排= ;(用图中所给的物理量表示)
(4)经过(2)(3)步骤的计算后,若F浮 G排,则可以验证阿基米德原理;伍松同学在进行A步骤时,石块浸入水中的速度太快,导致F浮 G排(均选填大于/等于/小于)
(5)伍松同学进一步深入研究,绘制出了当液体的密度不变时F浮与V排的图像(如上图所示)。根据图像可知,液体的密度为 kg/m 。(g取10 N/kg)
实验六 探究影响物体动能的因素
26.(23-24八年级下·重庆·期末)如图,某小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后静止。
(1)实验中探究的是 (选填“小球”或“木块”)的动能,其动能大小是通过比较 来反映的,此处用到的物理方法是 ;
(2)分析比较 两次实验可以得出结论:质量相同的物体,速度越 ,动能越大;
(3)若用上述实验器材探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是 。
A.质量不同的木块 B.倾斜程度不同的斜面 C.粗糙程度不同的水平面
27.(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图所示,小明用钢球A、木块B和带有斜槽的长木板,探究“物体的动能跟哪些因素有关”。
(1)小明让钢球A从斜槽上的某一高度由 开始运动,撞击水平面上的木块,并推动木块移动一段距离,钢球对木块做的 越多,说明 (钢球/木块)的动能也就越大;
(2)将钢球A置于斜槽上更高的位置重复上述实验,发现木块移动的距离更 。实验表明,物体的质量一定时, (速度/高度)越大,动能越大;
(3)探究动能跟质量的关系时,应选择质量 (相同/不同)的钢球从斜槽高度 (相同/不同)的位置开始运动;
(4)若水平面绝对光滑,本实验将 (能/不能)达到探究目的。
28.(24-25八年级下·吉林·期末)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下,推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1=h3>h2,mA=mB(1)小钢球在滚下斜面的过程中,它的动能大小是通过 (选填“高度h”或“距离s”)大小来反映的;
(2)分析比较甲和乙两组实验可得,物体质量相同时,速度越大,动能越 ;
(3)分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系;
(4)综合上述可知,如图丁所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高 。
29.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明设计了如图所示的实验方案。
(1)本实验的研究对象是 ,动能大小是用 来反映的;
(2)小明的实验方案无法探究动能大小与 的关系;
(3)小明完成甲图实验后,在做乙图实验时发现木块被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成的木块损坏,在不改变木板长度的情况下,改进乙图实验再与甲图实验对比,以下方法中不可行的是 。
A.换用一个较重的木块
B.适当降低小车的高度
C.给水平木板铺上毛巾
D.换用质量更小的小车
实验七 探究影响物体重力势能的因素
30.(24-25八年级下·河南·期末)在探究“重力势能的大小与哪一些因素有关”的实验中,已知重物A、B、C的质量关系为。三个完全相同的木桩和三个不同高度处释放时的重物位置如图甲所示,木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示,重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。
(1)让重物自由下落在木桩上,通过观察木桩陷入沙中的深度判断 (选填“重物”或“木桩”)的重力势能大小。
(2)比较 两个重物将木桩打入沙中的深度,可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。得出的结论是:在 一定时,物体的高度越 ,重力势能越大。
(3)结合(2)中的实验结论,通过比较B和C两个重物将木桩打入沙中的深度,我们 (选填“能”或“不能”)得出物体的重力势能与其质量有关的结论。
31.(24-25九年级上·江苏南通·期末)小名和小华在研究“物体的重力势能与高度有什么关系”时,做了如下实验:
第一步,小名让一个沾有水的篮球从1m高处由静止释放,留在水泥地面上的形状如图a。
第二步,再分别从1.4m、1.8m高处由静止分别释放,留在水泥地面上的形状如图b、c。
根据实验过程,回答下列问题:
(1)该实验中,小名是用 来反映重力势能的大小;
(2)对比三次实验可以得到的结论是: ;
(3)从能量角度看,篮球下落并在地面上留下印迹的过程中,经历了篮球的重力势能先转化为 能,再转化为 能的过程。
(4)细心的小华观察到,在做“从1.4m、1.8m高处由静止分别释放”的实验中,原先篮球中沾的水变少了,他觉得根据刚才收集的信息得出结论的有误。你支持小华的说法吗? (选填“支持”或“不支持”),理由是 。
实验八 操究杠杆的平衡条件
32.(24-25九年级上·江苏南通·期末)如图所示是某同学“探究杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了将杠杆调至水平位置平衡,他应将左端平衡螺母向 端调节;
(2)图乙中,在水平位置平衡的杠杆A处挂两个钩码,则在B处需挂 个钩码时,杠杆才能继续保持在水平位置平衡;实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡,这样做的主要目的是便于直接测量 ;
(3)保持杠杆水平位置平衡,将图丙中的弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置,弹簧测力计示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
33.(24-25九年级上·陕西西安·期末)小明用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,其中杠杆的刻度均匀,每小格为,每个钩码的重力均为。
(1)如图甲所示,安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的 (选填“左”或“右”)端翘起。杠杆水平平衡后,在实验过程中不能再次调节两侧的平衡螺母;
(2)如图乙所示,实验中小明在杠杆两侧挂上数量不同的钩码并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡,此时调节杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于 。小明进行了3次实验。杠杆水平平衡时的数据已填入表中。分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件是 (用表格中的物理量符号表示);
实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂
1 1.0 0.10 2.0 0.05
2 2.0 0.15 2.0 0.15
3 3.0 0.20 6.0 0.10
(3)该实验进行多次测量的目的是 ;
(4)如图丙所示,当弹簧测力计由图中位置逐渐旋转至虚线位置时,杠杆始终处于水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变小”、“变大”或“不变”)。
34.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在探究“杠杆的平衡条件”实验中。
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止,应把平衡螺母向 调,使其在 位置平衡;
(2)如图乙所示,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆将 (选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”)。
(3)如图丙所示,质量分布均匀的金属棒CB,将AC部分搭在水平桌面上,已知金属棒重G=60N,CA∶AB=1∶3,则使金属棒在图示位置静止时,在B点施加竖直方向的力F的范围是 。
(4)图丁中,一轻质杠杆可绕P点转动,距离P点为L的A点处用弹簧测力计竖直向上将其吊起并处于水平位置,若在O点(可在杠杆上移动)悬挂总质量为m的钩码,OA距离为x,则弹簧测力计示数F随x变化的关系图像正确的是_______。
A. B.
C. D.
35.(24-25九年级上·陕西渭南·期末)实验小组为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、网盘等。
(1)如图甲,小明将杠杆安装到铁架台上,静止放置,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)侧适当调节;
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,点挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡。完成此操作后,下一步小明不能做的是________(填序号);
A.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
B.保持右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
C.同时改变左右两侧钩码数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确,他们制作了一个密度均匀的圆盘,圆盘可以绕着圆心转动。如图丙所示,在点和点分别悬挂钩码,使圆盘平衡。接下来她应将挂在点的钩码先后挂在圆盘上的 ,两个点上,观察圆盘是否平衡;
(4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后,利用身边的材料模仿中药房的戥(dēnɡ)秤制作了杆秤,如图丁所示,若要增加称量的范围,应选用提纽 。
36.(24-25九年级上·江苏无锡·期末)在探究“杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于 (选填“平衡”或者“非平衡”)状态。接下来应把平衡螺母向 调,直至在水平位置平衡。
(2)调节平衡后,如图乙所示将弹簧测力计从a缓慢转到b位置,杠杆始终保持水平平衡,此过程中弹簧测力计示数 (选填“变大”或“变小”),为了便于测量力臂,弹簧测力计应沿 (选填“a”或“b”)位置拉动。
(3)实验中测得的数据如下表,第2组数据中动力示数如图乙所示,为 N;分析数据得出杠杆平衡的条件是 。
测量序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 20 2 10
2 15 1.5 20
3 3 5 1 15
(4)小华同学在学习杠杆平衡条件后想要测量一根质量不均匀的硬杆的重力(重心在O点),由于所用测力计的量程小于硬棒的重力,因此设计了如下步骤:
步骤1:如图丙,将硬杆左端放在支架上,用弹簧测力计向上拉硬杆的右端,当硬杆提起到水平位置时,读出弹簧测力计的示数为F1;
步骤2:如图丁,然后将硬杆右端放在支架上,用弹簧测力计向上拉硬杆的左端,当硬杆提起到水平位置时,读出弹簧测力计的示数为F2;
硬杆重力的数学表达式为:G= 。(用F1和F2表示)
实验九 测量滑轮组的机械效率
37.(24-25九年级上·安徽六安·期末)在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3次实验,实验数据记录如下:
实验次数 钩码所受重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳断移动的距离s/m 机械效率
1 2 0.05 1.0 0.15 66.7%
2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%
3 6 0.05 2.4 0.15 88.3%
(1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计,使钩码升高。
(2)分析以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关。
(3)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
38.(24-25九年级上·安徽铜陵·期末)小明使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图所示。他们将测得的钩码重、拉力、钩码上升的高度、弹簧测力计移动的距离,计算出的有用功、总功和机械效率数据一并记入表中:
次序
(1)在实验3的操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。表格中数据 (保留到小数点后一位)。
(2)比较实验、,第次的机械效率较低,主要原因是 。
(3)比较实验、,影响这两次实验机械效率不同的主要因素是 。
39.(24-25九年级上·江苏无锡·期末)实验小组同学想探究使用斜面能否省功、省力。如图所示,已知斜面长,与之对应的高。现用弹簧测力计进行两次操作;第一次操作:沿竖直方向匀速提升小车;第二次操作:沿斜面方向匀速拉动同一辆小车。记录数据如表所示:
(1)沿竖直方向匀速提升小车时,拉力F对小车所做的功为 J;
(2)分析数据可以初步发现:利用斜面不可以 (选填“省力”或“省功”);
测力计示数(N) 移动距离(cm)
竖直提升 10 30
沿斜面运动 5.5 60
(3)根据表格数据可知,斜面机械效率为 %。
40.(24-25九年级上·安徽淮南·期末)小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,他先后将钩码放置在图中B、C位置,并得到下表实验数据。试完成下列问题:
实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/%
1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5
2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20
(1)实验中,应在物体处于 (填“静止”或“匀速运动”)状态时,读取弹簧测力计示数;
(2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 (保留1位小数);
(3)小新分析实验数据,发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度,重物的悬挂点不同,杠杆的机械效率也不同。这是因为 。
41.(24-25八年级下·全国·期末)某物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,装置如图所示。
实验次数 1 2 3
钩码重力G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为 m、 %;
(2)若采用图丙装置,改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出图丁所示的图像,分析可知,被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 (选填“越高”“不变”或“越低”);分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N(忽略绳重和摩擦);
(3)若每个滑轮的质量为100g,则第2次实验中克服摩擦做的额外功为 J;(不计绳重,g取10N/kg)
(4)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率变小,试着分析原因: ;
(5)某同学在实验中损坏了弹簧测力计,无法测量钩码重力为8N时的机械效率,他认为可以利用现有的实验数据计算出动滑轮的重力,再利用η=就可以计算出钩码重力为8N时的机械效率,他的想法是 (选填“正确”或“错误”)的。
试卷第1页,共3页
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