专题八 跨学科实践
项目一 制作隔音房间模型
1.项目式学习:制作隔音房间模型。
活动任务一 选择房间模型
(1)小明列举出以下几种能够作为房间模型的备选方案:①鞋盒、②塑料盆。请选择 ① (填序号),理由: 选择鞋盒,容易获取,且有盖方便放置隔音材料;塑料盆不是密闭空间 。
活动任务二 选择声源
(2)老师给同学们提供了:
①音叉、②闹钟:请选择 ② (填序号),理由: 声音较为稳定 。
活动任务三 选择和安装隔音材料
(3)小明从家中找出一些材料开始研究:一张报纸、一件羽绒服、一个薄塑料袋、一些包装家电的泡沫板、一些棉花和一些棉布,小强认为小明选择的这些材料中存在一个明显问题,不能有效地说明这些材料的隔声性能。这个明显的问题是这些材料的 厚度 (选填“重量”“厚度”或“硬度”)不同,不符合物理实验研究方法中 控制变量 法的要求。
(4)对材料进行科学调整后,小明打算将这些材料裁剪至合适大小并贴在房间模型的内部,以下做法合理的是 C 。
A.只贴在“房间”的四面墙壁上
B.贴在“房间”的四面墙壁和地面上
C.贴在“房间”的四面墙壁、地面和顶面上
活动任务四 测试隔音性能
小明在“房间”外1 m处摆放分贝仪,将每次实验测得的数据填在表中。
材料 报纸 羽绒服 泡沫板 棉花 棉布
分贝仪显示声 音的大小/dB 83 68 72 78 75
(5)由实验数据可知,这些材料中隔音性能最好的是 羽绒服 ,影响物体隔音性能的因素很多,生活中也常常利用双层玻璃来隔音,并把双层玻璃间抽成真空,这样能大大降低噪声的原因是 真空不能传声 。
项目二 制作望远镜
2.在跨学科实践课上,同学们要制作一个望远镜并进行调试。下面是某小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目准备】两块凸透镜(甲透镜焦距为20 cm,直径约为5 cm;乙透镜焦距为
10 cm,直径约为4 cm)、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。
【项目实施】
项目一:了解望远镜的基本原理
如图为天文爱好者使用的望远镜简化图,观察它的结构,通过已学知识可以分析得出物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的 实 像(选填“实”或“虚”),目镜的作用相当于放大镜,用来把这个像放大。
项目二:设计简易望远镜
(1)选择物镜和目镜,首先,我们确定望远镜的放大倍率为2倍。为了确定用哪块透镜作物镜,我们先将甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜,调整二者间距离,观察A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像,然后 交换两块透镜的位置 ,再使用两块凸透镜组合看A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像。通过操作我们确定选择甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜。
(2)设计镜筒,在对不同远处的物体进行观察时,需要调节两块透镜间的距离,于是我们计划设计镜筒将两块透镜固定,并固定物镜,前后移动目镜,来观察成像情况。那么,镜筒的长度是多少合适呢 我们又找来如图乙所示实验器材进行测量并分析最佳成像距离。
①组装器材,调节光源、两个不同焦距的凸透镜,使三者中心高度 相同 。
②将F形发光物体放在98 cm刻度线处,物镜(f丙=10 cm)放在20 cm刻度线处,如丙所示。前后调节目镜(f丁=5 cm),直至 眼睛透过凸透镜看到F形发光物体最大、最清晰的像 ,记录 物镜与目镜之间的距离 。通过操作确定了镜筒的长度。
项目三:制作及调试望远镜
根据以上探究我们设计的望远镜的结构如图丁所示,按照设计图我们选择了合适的器材并进行裁剪、粘贴和组装,成功制作了望远镜,并用它观察远处的物体,使用中发现两个镜筒间的缝隙偏大,请说说应如何改进 增大目镜镜筒的直径或用一侧带双面胶的海绵条粘贴内筒的另一端 (器材可另外自选)
项目三 比较鞋子面料的透水汽性
3.(2024·广东中考)鞋子面料的透水汽性会影响脚的舒适感。透水汽性是指单位时间内透过单位面积的水蒸气质量。为比较两款鞋子面料的透水汽性,小明用如图所示的两个装置进行实验。在相同规格的容器中盛放等质量的水,用恒温装置维持水温不变,面料与容器口紧密贴合。容器口的面积为40 cm2,装置甲中的水温为37 ℃,实验室温度为23 ℃。
(1)实验中,装置乙中的水温应为 37 ℃;
(2)分别测出两装置中容器、水和面料的总质量m1;30 min后,再次测出相应的总质量m2,数据记录见表。分析数据可得:
实验装置 总质量m1/g 总质量m2/g
甲 225.00 223.12
乙 235.00 232.68
①装置甲中透过面料1的水蒸气质量为 1.88 g;
②面料 2 的透水汽性更大;
③两种面料的透水汽性之差为 22 mg;
(3)实验过程中,容器的 内 (选填“内”或“外”)表面会有小水珠形成;
(4)请举出1个生活中选用透水汽性大的材料而增强舒适感的实例: 夏季的床单选用透水汽性大的材料而增强舒适感 。
项目四 制作雨量计
4.(2025·福建中考)降水量是指一段时间内,雨水(或融化后的固体降水)未经蒸发、渗透和流失所积聚起来的水层深度。为了监测降水量,科创小组制作了“翻斗式雨量计”,装置外观是上端开口的圆柱体,如图1甲。内部结构示意图如图1乙。装置核心部件如图1丙,它是用中间隔板分开的两个完全对称的三角形容器,可绕O点处的水平轴转动,从而使两侧容器轮流接水,当一侧容器接满10 mL雨水时会发生翻转,将水倒出,随着降雨持续,翻斗左右翻转,过程如图1丁。磁铁与配重通过连杆安装在翻斗上并随翻斗左右摆动,当磁铁经过磁感应开关(两者相互作用力忽略不计)时,磁感应开关通过电流传感器将翻斗翻转信息变成电信号,从而推算降水量。
(1)翻斗在水平位置时是等臂杠杆,实验器材中属于等臂杠杆的有 托盘天平(定滑轮) 。
(2)连杆上装有可调高度的配重。校准过程,若倒入的水量总是大于10 mL时翻斗才发生翻转,可通过 降低 (填“降低”或“升高”)配重在连杆上的位置进行调整。
(3)图2甲是翻斗翻转信息变为电信号的工作电路,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,R1=800 Ω。某次降雨,电流传感器(电阻不计)测得电流随时间变化关系如图2乙。
①当磁铁每次经过磁感应开关时,开关状态是 闭合 。
②“翻斗式雨量计”顶端开口面积为0.1 m2,由图2乙可知该地区30 min内降水量约为 1.2 mm,降水量变化趋势是 减弱(减缓或变小) 。(测量前翻斗内无水)
③由图2可知,R2= 200 Ω。
(4)若该装置在我国北方地区使用,可改进的措施是 低温天气,增加加热装置;若降水量偏小,可以降低配重的高度并重新校准参数 。
项目五 汽车减速带
5.(2024·南宁模拟)小明看到一段公路上有很多减速带(如图甲所示),爸爸告诉他:拱起的减速带一般设置在学校等需要车辆减速慢行和容易发生交通事故的路段。若车辆高速通过减速带,剧烈的颠簸会引起驾驶员的不适,促使他到达减速带前主动减速,保障交通安全。小明想:车辆经过减速带时,车速是否会受到影响
为此,小明设计了以下实验方案:
①如图乙所示,用光滑玻璃板搭一斜面,将小车放在斜面顶端由静止释放,测出小车到达底端的时间为t1;
②如图丙所示,用若干条相同的橡胶带模拟减速带,将它们等距地固定在斜面上,重复上述操作,测出小车到达底端的时间为t2。
请回答下列问题:
(1)若小车5 s内通过的路程为1 m,小车的平均速度为多少
(2)小车的质量为0.2 kg,小车受到的重力是多少N (g取10 N/kg)
(3)测量后发现t1(4)若实验中的斜面足够长、等距的减速带足够多。已知车速越大,小车经过减速带损失的机械能越多。请判断最终小车经过每一个减速带时的速度是否有可能相等,并解释其原因。
解:(1)小车的平均速度:v===0.2 m/s;
(2)小车受到的重力:G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N;
(3)由测量后发现t1(4)车速越大,小车经过减速带损失的机械能越多,则随着经过减速带的数量增加,速度会越来越小。
项目六 制作浮力秤
6.(2025·贵州中考)某次学校物理社团活动主题是“制作浮力秤”。经思考,小明决定用薄壁硬质饮料瓶、水槽、水、细线及几个质量不同的重物进行制作。他设想,让饮料瓶漂浮于水面,在瓶身上标记出相应的质量刻度线,把待测物体放入瓶中,待水面静止时,根据水面所在刻度线的位置,便可读出待测物体质量。小明进行如下制作:
【任务一】制作秤体
小明切掉饮料瓶底部,用细线将瓶盖与其中一个重物连接,旋紧瓶盖,将瓶体开口向上倒置于水槽中,待其静止后,若瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,则秤体制作完成,如图甲所示。此时瓶体便可作为秤盘盛放待测物体。
(1)此时秤体所受浮力大小 等于 其重力大小。
【任务二】标注刻度
小明认为当秤体漂浮,且水面位于瓶体的圆柱状部分时才便于标记刻度。他发现图甲中秤体在水中的位置尚未满足标记刻度的条件。
(2)为满足条件,小明用准备的器材进行调整,请你给他提出调整建议 增加重物质量 。
调整完成后,小明先将饮料瓶身与水面齐平处标记为0 cm,此处即为质量标度的零刻度线;将饮料瓶取出,再将刻度尺对应的长度刻度值标记在瓶身上;测量出饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50 cm2,再放入水中,如图乙所示。
(3)接下来,只需将瓶身上所标注的长度刻度值转换为相应的质量标度,便可完成浮力秤的制作。请你计算瓶身上刻度1 cm处所对应的质量标度为多少克 (ρ水=1.0 g/cm3)
小明按照此方法计算并标注了浮力秤各刻度值对应的质量标度。
【任务三】拓展分析
小羽参照小明的方法,用一个横截面为圆形,切口处圆的面积也为50 cm2,但上下粗细不同的饮料瓶来制作浮力秤。她正确标记了零刻度线的位置,用刻度尺紧贴瓶身,在瓶身上标注了均匀的刻度,如图丙所示;接着她依照小明浮力秤的刻度值,在相同的刻度处标注了相同的质量标度(图中未画出)。
(4)请判断小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大还是偏小 说明理由。
【解析】(1)此时瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,根据物体漂浮的条件,秤体处于平衡状态时,浮力与重力大小相等。秤体所受浮力大小等于其重力大小。
(2)此时秤体浸入水中过浅,说明浮力过小,需增加排开水的体积即增加重物质量以增大浮力。
(3)由阿基米德原理得F浮=ρ水gV排
设待测物体质量为m,排开水的体积V排=Sh=50 cm2×1 cm=50 cm3
由平衡条件可知F浮=mg,
则mg=ρ水gV排
化简得m=ρ水V排=1.0 g/cm3×50 cm3=50 g。
(4)由于图丙中的切口在有刻度部分的上方,所以有刻度部分处截面面积均小于50 cm2,1 cm 刻度处与零刻度线之间水的实际深度小于1 cm,从零刻度线到1 cm刻度线,密度秤增加的排开水的质量小于50 g,测量值质量标度为50 g,故所称出的物体质量比真实值偏大。
答案:(1)等于 (2)增加重物质量
(3)50 g
(4)偏大。 由于图丙中的切口在有刻度部分的上方,所以有刻度部分处截面面积均小于50 cm2,1 cm刻度处与零刻度线之间水的实际深度小于1 cm,从零刻度线到1 cm刻度线,密度秤增加的排开水的质量小于50 g,测量值质量标度为50 g,故所称出的物体质量比真实值偏大。
项目七 自制微型密度计
7.(2025·福州三模)项目式小组要研究“植物体对水的吸收、利用和散失”,需要自制一个微型密度计测定装在自制的新鲜冬瓜碗内的盐水密度(如图甲所示)来探究植物细胞吸水、失水的规律。
【任务一】了解微型密度计的工作原理及设计要求
了解原理:密度计测量时漂浮于液体中,它的重力 等于 浮力;液体的密度越大,它排开液体的体积越 小 。
【任务二】制作微型密度计
初作设计:用棉签的实心塑料杆作为标度杆,塑料杆中部套一个密度较小的泡沫塑料球作为浮子,下端绕有铜丝作为配重,初步做成一个微型密度计,如图乙所示。
解决问题:先将冬瓜碗装入适量水,密度计放入水中后发现触碰碗底,如图丙所示。为了使密度计漂浮,请你提出一条解决措施: 可以减少铜丝的缠绕量 。
标定刻度:
①调整后,密度计漂浮于水中,液面位于标度杆的A位置,记为水的密度值;再将密度计漂浮于1.2×103 kg/m3的盐水中,液面位于标度杆的B位置,记为盐水密度,如图丁所示。
②测出密度计的总质量为m,体积为V,塑料杆的横截面积为S,测量时(泡沫球始终浸没液体中)塑料杆露出水面的高度为h,推导待测液体的密度ρ= 。据此推断将密度计放入密度为1.1×103 kg/m3的液体中,液面对应的位置可能在图丁中的C的 下方 (选填“上方”或“下方”)。(其中C为AB的中点)。
【任务三】根据使用需要改进密度计,写出产品优化方案
答:由ρ液=可得,减小杆的横截面积S可使h变化更灵敏(刻度间距增大);增加密度计的总质量m可增大浮力,适应测量更大密度的液体;增大泡沫球体积V球可增加浮力调整范围。
项目八 测量浮力
8.(2025·广州中考)跨学科实践小组设计了“测量气球在空气中所受浮力”的实验;
(1)实验过程:
①如图a,用细线穿过自制标尺的O点并悬挂,使其处于水平平衡状态,其中标尺分度值为1 mm(图中毫米刻度线没有画出);
②将充足气的篮球和套有气针的干瘪气球,固定悬挂在标尺左端距O点为L0的位置;在标尺右端对称位置悬挂小桶,往桶内装入适量细沙,使标尺处于水平平衡状态。若测得小桶和细沙的总重力为G,则篮球和气球(含气针)的总重力为 G ;
③把气针插入篮球的气门内,气球随即膨胀,如图b,标尺的 右端 (选填“左端”“右端”)向下发生倾斜, 理由是: 左端的气球受到了向上的浮力,导致杠杆左端受到的动力变小,动力与动力臂的乘积变小,小于右端阻力与阻力臂的乘积 ;
④测量膨胀气球受到的浮力大小;
方法一:在不改变小桶悬挂位置的情况下, 从小桶内取出 (选填“向小桶内添加”“从小桶内取出”)重力为G0的细沙,使标尺重新处于水平平衡状态,则膨胀气球受到的浮力大小为 G0 ;
方法二:保持小桶和细沙总重力为G的情况下,移动小桶悬挂的位置,使标尺重新处于水平平衡状态,此时小桶悬挂位置与O点的距离为L,则膨胀气球受到的浮力大小为 G- ;
(2)实验评估:
如图c,如果用钩码替换图a中的小桶和桶内细沙,为了较精准测量膨胀气球受到的浮力大小,采用④中的哪种方法更合理 简要说明理由 方法二 通过移动钩码悬挂的位置,使杠杆在水平位置平衡便于读出力臂并计算浮力。
项目九 探究广告牌容易倾倒的原因
9.(2025·贵州中考)一些容易倾倒的广告牌成为城市的安全隐患,如图甲所示。这一问题引发了小明、小羽的思考:这类广告牌之所以容易倾倒,是否与它们的结构特点有关 通过观察,他们绘制了这类广告牌的结构图(如图乙所示),并猜想:在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下,底座宽度越窄的越容易倾倒。
为验证猜想,他们制定了如下探究方案:制作两个展板相同、底座长度相同但宽度不同的模型,底座质量不计,如图丙所示。用悬挂于铁架台上的铁球撞击展板,模拟外界对展板的作用,记录观察到的现象并进行分析。
接下来请参与他们的探究并回答以下问题:
(1)如图丁所示,他们让铁球静止时与展板接触但不挤压。拉起铁球,松手后铁球由静止向下摆动,铁球的重力势能转化为 动 能,使铁球具有撞击展板的能量。
(2)小明先后两次释放铁球,分别撞击两块展板最上端。为使两次的撞击作用相同,摆线被拉开的角度α应该 相同 。撞击后发现:两块展板都未倾倒。由此,小明得出“广告牌是否容易倾倒与底座宽度无关”的结论。你认为他能否根据实验现象得到这一结论 不能 。(无需说明理由)
(3)小羽对小明的结论提出了质疑。她选用了一个质量更大的铁球,重复上述操作后发现:两块展板都被撞倒。这似乎证明了小明的结论是正确的。你认为当撞击作用相同时,需观察到什么现象,才可对比出哪块展板更容易倾倒 需观察两块展板都未倾倒时倾斜的最大角度的不同(或都倾倒时观察倾倒需要的时间的长短不同) 。
(4)在不改变实验装置的前提下,如何验证“在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下,底座宽度越窄的越容易倾倒”,请写出你的操作方法。
答:方法一:保持摆线角度α相同,逐渐增加铁球质量进行多次撞击,记录使不同底座宽度的展板刚好倾倒时的最小铁球质量。比较发现使窄底座展板倾倒所需铁球质量更小,即可验证猜想。方法二:用同一个铁球,不断增大摆线角度α,但需要保证撞击两块展板时,摆线角度相同,直到观察到其中一块倾倒而另一块未倾倒,可以验证猜想。专题八 跨学科实践
项目一 制作隔音房间模型
1.项目式学习:制作隔音房间模型。
活动任务一 选择房间模型
(1)小明列举出以下几种能够作为房间模型的备选方案:①鞋盒、②塑料盆。请选择 (填序号),理由: 。
活动任务二 选择声源
(2)老师给同学们提供了:
①音叉、②闹钟:请选择 (填序号),理由: 。
活动任务三 选择和安装隔音材料
(3)小明从家中找出一些材料开始研究:一张报纸、一件羽绒服、一个薄塑料袋、一些包装家电的泡沫板、一些棉花和一些棉布,小强认为小明选择的这些材料中存在一个明显问题,不能有效地说明这些材料的隔声性能。这个明显的问题是这些材料的 (选填“重量”“厚度”或“硬度”)不同,不符合物理实验研究方法中 法的要求。
(4)对材料进行科学调整后,小明打算将这些材料裁剪至合适大小并贴在房间模型的内部,以下做法合理的是 。
A.只贴在“房间”的四面墙壁上
B.贴在“房间”的四面墙壁和地面上
C.贴在“房间”的四面墙壁、地面和顶面上
活动任务四 测试隔音性能
小明在“房间”外1 m处摆放分贝仪,将每次实验测得的数据填在表中。
材料 报纸 羽绒服 泡沫板 棉花 棉布
分贝仪显示声 音的大小/dB 83 68 72 78 75
(5)由实验数据可知,这些材料中隔音性能最好的是 ,影响物体隔音性能的因素很多,生活中也常常利用双层玻璃来隔音,并把双层玻璃间抽成真空,这样能大大降低噪声的原因是 。
项目二 制作望远镜
2.在跨学科实践课上,同学们要制作一个望远镜并进行调试。下面是某小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目准备】两块凸透镜(甲透镜焦距为20 cm,直径约为5 cm;乙透镜焦距为
10 cm,直径约为4 cm)、瓦楞纸、剪刀、透明胶、双面胶等。
【项目实施】
项目一:了解望远镜的基本原理
如图为天文爱好者使用的望远镜简化图,观察它的结构,通过已学知识可以分析得出物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的 像(选填“实”或“虚”),目镜的作用相当于放大镜,用来把这个像放大。
项目二:设计简易望远镜
(1)选择物镜和目镜,首先,我们确定望远镜的放大倍率为2倍。为了确定用哪块透镜作物镜,我们先将甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜,调整二者间距离,观察A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像,然后 ,再使用两块凸透镜组合看A4纸上的字,直到找到最大、最清晰的像。通过操作我们确定选择甲透镜作为物镜,乙透镜作为目镜。
(2)设计镜筒,在对不同远处的物体进行观察时,需要调节两块透镜间的距离,于是我们计划设计镜筒将两块透镜固定,并固定物镜,前后移动目镜,来观察成像情况。那么,镜筒的长度是多少合适呢 我们又找来如图乙所示实验器材进行测量并分析最佳成像距离。
①组装器材,调节光源、两个不同焦距的凸透镜,使三者中心高度 。
②将F形发光物体放在98 cm刻度线处,物镜(f丙=10 cm)放在20 cm刻度线处,如丙所示。前后调节目镜(f丁=5 cm),直至 ,记录 。通过操作确定了镜筒的长度。
项目三:制作及调试望远镜
根据以上探究我们设计的望远镜的结构如图丁所示,按照设计图我们选择了合适的器材并进行裁剪、粘贴和组装,成功制作了望远镜,并用它观察远处的物体,使用中发现两个镜筒间的缝隙偏大,请说说应如何改进 (器材可另外自选)
项目三 比较鞋子面料的透水汽性
3.(2024·广东中考)鞋子面料的透水汽性会影响脚的舒适感。透水汽性是指单位时间内透过单位面积的水蒸气质量。为比较两款鞋子面料的透水汽性,小明用如图所示的两个装置进行实验。在相同规格的容器中盛放等质量的水,用恒温装置维持水温不变,面料与容器口紧密贴合。容器口的面积为40 cm2,装置甲中的水温为37 ℃,实验室温度为23 ℃。
(1)实验中,装置乙中的水温应为 ℃;
(2)分别测出两装置中容器、水和面料的总质量m1;30 min后,再次测出相应的总质量m2,数据记录见表。分析数据可得:
实验装置 总质量m1/g 总质量m2/g
甲 225.00 223.12
乙 235.00 232.68
①装置甲中透过面料1的水蒸气质量为 g;
②面料 的透水汽性更大;
③两种面料的透水汽性之差为 mg;
(3)实验过程中,容器的 (选填“内”或“外”)表面会有小水珠形成;
(4)请举出1个生活中选用透水汽性大的材料而增强舒适感的实例: 。
项目四 制作雨量计
4.(2025·福建中考)降水量是指一段时间内,雨水(或融化后的固体降水)未经蒸发、渗透和流失所积聚起来的水层深度。为了监测降水量,科创小组制作了“翻斗式雨量计”,装置外观是上端开口的圆柱体,如图1甲。内部结构示意图如图1乙。装置核心部件如图1丙,它是用中间隔板分开的两个完全对称的三角形容器,可绕O点处的水平轴转动,从而使两侧容器轮流接水,当一侧容器接满10 mL雨水时会发生翻转,将水倒出,随着降雨持续,翻斗左右翻转,过程如图1丁。磁铁与配重通过连杆安装在翻斗上并随翻斗左右摆动,当磁铁经过磁感应开关(两者相互作用力忽略不计)时,磁感应开关通过电流传感器将翻斗翻转信息变成电信号,从而推算降水量。
(1)翻斗在水平位置时是等臂杠杆,实验器材中属于等臂杠杆的有 。
(2)连杆上装有可调高度的配重。校准过程,若倒入的水量总是大于10 mL时翻斗才发生翻转,可通过 (填“降低”或“升高”)配重在连杆上的位置进行调整。
(3)图2甲是翻斗翻转信息变为电信号的工作电路,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,R1=800 Ω。某次降雨,电流传感器(电阻不计)测得电流随时间变化关系如图2乙。
①当磁铁每次经过磁感应开关时,开关状态是 。
②“翻斗式雨量计”顶端开口面积为0.1 m2,由图2乙可知该地区30 min内降水量约为 mm,降水量变化趋势是 。(测量前翻斗内无水)
③由图2可知,R2= Ω。
(4)若该装置在我国北方地区使用,可改进的措施是 。
项目五 汽车减速带
5.(2024·南宁模拟)小明看到一段公路上有很多减速带(如图甲所示),爸爸告诉他:拱起的减速带一般设置在学校等需要车辆减速慢行和容易发生交通事故的路段。若车辆高速通过减速带,剧烈的颠簸会引起驾驶员的不适,促使他到达减速带前主动减速,保障交通安全。小明想:车辆经过减速带时,车速是否会受到影响
为此,小明设计了以下实验方案:
①如图乙所示,用光滑玻璃板搭一斜面,将小车放在斜面顶端由静止释放,测出小车到达底端的时间为t1;
②如图丙所示,用若干条相同的橡胶带模拟减速带,将它们等距地固定在斜面上,重复上述操作,测出小车到达底端的时间为t2。
请回答下列问题:
(1)若小车5 s内通过的路程为1 m,小车的平均速度为多少
(2)小车的质量为0.2 kg,小车受到的重力是多少N (g取10 N/kg)
(3)测量后发现t1(4)若实验中的斜面足够长、等距的减速带足够多。已知车速越大,小车经过减速带损失的机械能越多。请判断最终小车经过每一个减速带时的速度是否有可能相等,并解释其原因。
项目六 制作浮力秤
6.(2025·贵州中考)某次学校物理社团活动主题是“制作浮力秤”。经思考,小明决定用薄壁硬质饮料瓶、水槽、水、细线及几个质量不同的重物进行制作。他设想,让饮料瓶漂浮于水面,在瓶身上标记出相应的质量刻度线,把待测物体放入瓶中,待水面静止时,根据水面所在刻度线的位置,便可读出待测物体质量。小明进行如下制作:
【任务一】制作秤体
小明切掉饮料瓶底部,用细线将瓶盖与其中一个重物连接,旋紧瓶盖,将瓶体开口向上倒置于水槽中,待其静止后,若瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,则秤体制作完成,如图甲所示。此时瓶体便可作为秤盘盛放待测物体。
(1)此时秤体所受浮力大小 其重力大小。
【任务二】标注刻度
小明认为当秤体漂浮,且水面位于瓶体的圆柱状部分时才便于标记刻度。他发现图甲中秤体在水中的位置尚未满足标记刻度的条件。
(2)为满足条件,小明用准备的器材进行调整,请你给他提出调整建议 。
调整完成后,小明先将饮料瓶身与水面齐平处标记为0 cm,此处即为质量标度的零刻度线;将饮料瓶取出,再将刻度尺对应的长度刻度值标记在瓶身上;测量出饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50 cm2,再放入水中,如图乙所示。
(3)接下来,只需将瓶身上所标注的长度刻度值转换为相应的质量标度,便可完成浮力秤的制作。请你计算瓶身上刻度1 cm处所对应的质量标度为多少克 (ρ水=1.0 g/cm3)
小明按照此方法计算并标注了浮力秤各刻度值对应的质量标度。
【任务三】拓展分析
小羽参照小明的方法,用一个横截面为圆形,切口处圆的面积也为50 cm2,但上下粗细不同的饮料瓶来制作浮力秤。她正确标记了零刻度线的位置,用刻度尺紧贴瓶身,在瓶身上标注了均匀的刻度,如图丙所示;接着她依照小明浮力秤的刻度值,在相同的刻度处标注了相同的质量标度(图中未画出)。
(4)请判断小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大还是偏小 说明理由。
项目七 自制微型密度计
7.(2025·福州三模)项目式小组要研究“植物体对水的吸收、利用和散失”,需要自制一个微型密度计测定装在自制的新鲜冬瓜碗内的盐水密度(如图甲所示)来探究植物细胞吸水、失水的规律。
【任务一】了解微型密度计的工作原理及设计要求
了解原理:密度计测量时漂浮于液体中,它的重力 浮力;液体的密度越大,它排开液体的体积越 。
【任务二】制作微型密度计
初作设计:用棉签的实心塑料杆作为标度杆,塑料杆中部套一个密度较小的泡沫塑料球作为浮子,下端绕有铜丝作为配重,初步做成一个微型密度计,如图乙所示。
解决问题:先将冬瓜碗装入适量水,密度计放入水中后发现触碰碗底,如图丙所示。为了使密度计漂浮,请你提出一条解决措施: 。
标定刻度:
①调整后,密度计漂浮于水中,液面位于标度杆的A位置,记为水的密度值;再将密度计漂浮于1.2×103 kg/m3的盐水中,液面位于标度杆的B位置,记为盐水密度,如图丁所示。
②测出密度计的总质量为m,体积为V,塑料杆的横截面积为S,测量时(泡沫球始终浸没液体中)塑料杆露出水面的高度为h,推导待测液体的密度ρ= 。据此推断将密度计放入密度为1.1×103 kg/m3的液体中,液面对应的位置可能在图丁中的C的 (选填“上方”或“下方”)。(其中C为AB的中点)。
【任务三】根据使用需要改进密度计,写出产品优化方案
项目八 测量浮力
8.(2025·广州中考)跨学科实践小组设计了“测量气球在空气中所受浮力”的实验;
(1)实验过程:
①如图a,用细线穿过自制标尺的O点并悬挂,使其处于水平平衡状态,其中标尺分度值为1 mm(图中毫米刻度线没有画出);
②将充足气的篮球和套有气针的干瘪气球,固定悬挂在标尺左端距O点为L0的位置;在标尺右端对称位置悬挂小桶,往桶内装入适量细沙,使标尺处于水平平衡状态。若测得小桶和细沙的总重力为G,则篮球和气球(含气针)的总重力为 ;
③把气针插入篮球的气门内,气球随即膨胀,如图b,标尺的 (选填“左端”“右端”)向下发生倾斜, 理由是: ;
④测量膨胀气球受到的浮力大小;
方法一:在不改变小桶悬挂位置的情况下, (选填“向小桶内添加”“从小桶内取出”)重力为G0的细沙,使标尺重新处于水平平衡状态,则膨胀气球受到的浮力大小为 ;
方法二:保持小桶和细沙总重力为G的情况下,移动小桶悬挂的位置,使标尺重新处于水平平衡状态,此时小桶悬挂位置与O点的距离为L,则膨胀气球受到的浮力大小为 ;
(2)实验评估:
如图c,如果用钩码替换图a中的小桶和桶内细沙,为了较精准测量膨胀气球受到的浮力大小,采用④中的哪种方法更合理 简要说明理由 。
项目九 探究广告牌容易倾倒的原因
9.(2025·贵州中考)一些容易倾倒的广告牌成为城市的安全隐患,如图甲所示。这一问题引发了小明、小羽的思考:这类广告牌之所以容易倾倒,是否与它们的结构特点有关 通过观察,他们绘制了这类广告牌的结构图(如图乙所示),并猜想:在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下,底座宽度越窄的越容易倾倒。
为验证猜想,他们制定了如下探究方案:制作两个展板相同、底座长度相同但宽度不同的模型,底座质量不计,如图丙所示。用悬挂于铁架台上的铁球撞击展板,模拟外界对展板的作用,记录观察到的现象并进行分析。
接下来请参与他们的探究并回答以下问题:
(1)如图丁所示,他们让铁球静止时与展板接触但不挤压。拉起铁球,松手后铁球由静止向下摆动,铁球的重力势能转化为 能,使铁球具有撞击展板的能量。
(2)小明先后两次释放铁球,分别撞击两块展板最上端。为使两次的撞击作用相同,摆线被拉开的角度α应该 。撞击后发现:两块展板都未倾倒。由此,小明得出“广告牌是否容易倾倒与底座宽度无关”的结论。你认为他能否根据实验现象得到这一结论 。(无需说明理由)
(3)小羽对小明的结论提出了质疑。她选用了一个质量更大的铁球,重复上述操作后发现:两块展板都被撞倒。这似乎证明了小明的结论是正确的。你认为当撞击作用相同时,需观察到什么现象,才可对比出哪块展板更容易倾倒 。
(4)在不改变实验装置的前提下,如何验证“在广告牌展板相同、底座长度相同的情况下,底座宽度越窄的越容易倾倒”,请写出你的操作方法。
