力学培优冲刺——实验探究1—2020-2021学年华师大版八年级科学暑假专题（含答案）

力学培优冲刺——实验探究1
1.学习浮力知识后，小华想制作一个密度计，他制作步骤如下：
a、取一根饮料吸管，将铁丝从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来。
b、将其漂浮在水中，在吸管上标出水面的位置，测出该位置到吸管下端的距离，即吸管浸入水中的深度H，如图所示。
c、推导：设吸管横截面积为S，在水中漂浮，故浮力与重力二力平衡，所以G=ρ水gSH；若漂浮在其它液体中，则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变，但浮力仍与重力平衡，即G=ρ液gSh。
（1）小华制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时，浮力________重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。步骤a中，将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心，从而让它能够竖直的漂浮在液面上。
（2）通过对步骤c的分析，请推导出漂浮在ρ液液体中时，浸入深度h=________（用ρ水、ρ液、H表达）．
（3）若吸管漂浮在水中时H=7.2cm，漂浮在某液体中时h=9cm，则液体密度为________kg/m3。
（4）制作完毕后，小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小，请提出一个方法，使两条刻度线之间的距离增大一些，进而使测量结果更精确。方法是________。
2.? 2020年7月11日中国航海日”活动拉开帷幕，明星舰船极地科考破冰船“雪龙2”号轮停靠在上海港国际客运中心码头供市民参观。“雪龙2”号是中国第一艘自主建造的极地科考破冰船，吃水7.85米，排水量13996吨，填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。为了探知轮船的奥秘，了解轮船各项参数背后的意义，STEAM小组的同学自己动手，设计并制作了“雪龙2”模型，如图甲所示。。
（1）设计制作船模的过程中，同学们应该重点考虑船的哪些因素？________（至少答3点）
（2）根据船的相关知识，小明同学已经在船舷上绘制了一条载重线。请你根据载重线测出这艘船模的最大载重量，测量的方法是________（简述实验步骤）
（3）你觉得在轮船上勘绘载重线标志的目的是_____________。
A.最大限度地利用船舶的装载能力
B.保证船舶的航行安全
C.保证船舶行驶过程中保持稳定
D.判断船舶是否超载
（4）现实中，船舶上往往不止一条载重线。如图乙所示为“雪龙2”轮船船舷上漆着的5条载重线。其中的S表示“印度洋载重线”，W表示“北大西洋载重线”。请说明“S”在上， “W”在下的原因？________
3.兴趣小组的同学用一个弹簧测力计、一个金属块、细线、刻度尺、两个相同的容器（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图是实验的若干操作，据此回答问题：

（1）金属块完全浸没在水中时，所受浮力为________N，金属块的密度为________kg/m3。
（2）分析图________（选填图中字母），可以说明浮力大小与液体的密度有关。
（3）分析图B、C、D，小乐同学认为物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关，但小欢同学认为物体所受浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。请利用提供的器材设计实验否定小欢同学的猜想。简要写出实验步骤及分析。
4.科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤．他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系一块质量适的石块，然后将其倒置在水桶里，使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量，经测量，该饮料瓶圆柱状部分的横截面积为12cm2(忽略塑料瓶厚度)，当浮力秤中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度，如上页图所示。(g取10N/kg)

（1）如图所示，浮力秤静止时，浮力秤所受的重力________(填大于、等于、小于)其所受的浮力。
（2）浮力秤下悬挂的石块的作用是________。
（3）如果浮力秤柱状体的最大刻度是4cm，那么浮力秤所测的质量的最大值是________g。
（4）这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗？答：________。
5.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"）。
6.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某小组同学用如图所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积，实验数据记录在表中。 ρ水=1.0g/cm3 ρ酒精=0.8g/cm3
液体种类
实验序号
物体重力G物（N）
弹簧测力计示数F（N）
物体受到的浮力
F浮（N）
排开液体体积V排（cm3）
水
1
2
1.5
0.5
50
2
1.0
1.0
100
3
0.5
1.5
150
酒精
4
2
1.6
0.4
50
5
1.2
0.8
100
6
0.8
1.2
150
（1）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可得出的初步结论是：________。
（2）分析比较实验序号________可得出的初步结论是：当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，浸在液体中的物体受到的浮力越大。
（3）实验中小明观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动，在弹簧测力计下挂了一个重1.5N的物块，如图甲所示，当他把物块浸没在水中时，如图乙所示，弹簧测力计的读数为0.5N，他就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3；当他把物块浸没在酒精中时，如图丙所示，应该在弹簧测力计刻度盘________N处对应标上0.8g/cm3字样，聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。

7.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”）。
8.为探究“浮在液面上的实心球体露出液面的体积与哪些因素有关"，某小组同学用甲、乙两种不同物质制成的若干实心球体，放入盛水量筒中进行实验，他们将测量及计算得到的有关数据记录在表一中。
表一：ρ水>ρ甲>ρ乙
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
8
物质
甲
乙
球体的体积(厘米3)
10
15
20
30
10
12
20
30
球体浸入水中的体积(厘米3)
8
12
16
24
5
6
10
15
球体露出水面的体积(厘米3)
2
3
4
6
5
6
10
15
（1）分析比较表中实验序号1~4(或5~8)中球体露出水面体积随球体体积变化的倍数关系，可初步得出：________。
（2）若用乙物质制成体积为15厘米3的实心球体，当它浮在水面上时露出水面的体积应为________厘米3。
（3）在上述活动的基础上，小组同学认为还须进一步探究所得结论是否适用其他液体，表二所列三个方案中，符合探究要求的是________(选填序号)。
?
表二： ρ酒精<ρ水<ρ盐水
序号
方案
A
仍用上述球体换在盐水中进行实验
B
换用柱形物体并在酒精中进行实验
C
换用其它物质的球体仍在水中进行实验
（4）如图所示为一种自动贮水器的示意图，若图中的浮子是用甲物质制成的，如果换用乙物质制成相同体积的实心球体为浮子，贮水器中的最高水位将________(选填“升高”或“降低”)。
9.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。

（1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是________ N。
（2）戊图中盐水的密度是________ kg/m3。如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用，此时测量出的盐水密度值将 ________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），并分析原因________
（3）实验中由于握着测力计的手臂易晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难。请你写出一种改进措施：________。
10.【生活发现】①自行车在烈日下暴晒，车胎容易发生爆炸；
②压缩一段封闭在注射器内的空气，发现越压缩越费力。
【提出问题】一定质量的气体产生压强的大小与哪些因素有关？
【建立假设】
假设一：一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的温度有关；
假设二：一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的体积有关；
【实验检验】为了验证假设一，进行如下实验：
步骤一：取一根长度约为1米一端封闭的细玻璃管，在室温（20℃）下用水银密封一段空气柱，将玻璃管竖直固定，并在玻璃管上标记处标出水银柱下表面的位置（如图所示），此空气柱的压强记为p1。
步骤二：将空气柱浸入50℃的水中，水银柱上升直至停止，此空气柱的压强记为p2。
步骤三：往玻璃管内注入水银，直到水银柱的下表面对准所标出的位置为止，此空气柱的压强记为p3。
【实验分析】
（1）p1、p2、p3的大小关系是________。
（2）实验的步骤三，往玻璃管内注入水银，直到水银柱的下表面对准所标出的位置为止，这样操作目的是________。
（3）【得出结论】通过观察________可以得出，一定质量的气体产生的压强与气体的温度有关，气体的温度越高，压强越________。
（4）【实验反思】实验后小敏同学作了如下的反思，一定质量的气体，升温后改变了气压，那么，根据上面步骤二中的实验现象（水银往上升），可以得出：一定质量的气体，若增大气体的体积，则气压会减小，此结论你认为合理吗？为什么？________。
参考答案
1.【答案】 （1）等于
（2）h=ρ水H/ρ液
（3）0.8×103kg/m3
（4）在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重或用更细的吸管制作密度计
2.【答案】 （1）材料、稳定性、载重量、形状等（合理即可）
（2）方法一：船模放在水面上，逐渐往船中装物体（如细沙等合适的物质）直到水面恰好到载重线，称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量。 方法二：利用一个大的溢水杯能放下船模，在溢水杯中放满水，将船模放入杯中，用手将船模下按到水面刚好到达载重线，测出排出水的体积，利用公式计算出溢出水的质量就为船模的载重量。
（3）A,B,D
（4）船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于重力且不变，在不同的海域，海水的密度不同，根据公式F浮=G物=ρ液gV排可知，海水密度越大，排开水的体积越小，北大西洋海水密度大于印度洋海水的密度，所以S在上，W在下。
3.【答案】 （1）4；2.5×103
（2）（A）DE
（3）在D的基础上，改变金属块在水中浸没的深度若干次，测量并记录各次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F。计算出各次的浮力F浮 ， 发现浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同。（或将金属块分别水平悬挂和竖直悬挂，让其上表面刚好浸没水中，测量并记录两次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F，计算出两次金属块所受的浮力F浮，发现浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同）
4.【答案】 （1）等于
（2）可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中
（3）48
（4）均匀
5.【答案】 （1）活塞
（2）9.4×104pa；排出注射器内的空气
（3）较大
6.【答案】 （1）当物体密度相同时，排开液体的体积越大，受到浮力越大。
（2）1、4或2、5或3、6
（3）0.7
7.【答案】 （1）2
（2）1.02×105；偏小
8.【答案】 （1）露出液面的体积与其体积成正比
（2）7.5
（3）A
（4）降低
9.【答案】 （1）2
（2）1.2×103；偏大；因为容器底对金属块有支持力，弹簧测力计示数减小，由F浮＝G－F拉可知，浮力测量值偏大，gV排不变，由ρ盐水＝F浮/V排g可知，测量出的盐水密度值偏大
（3）将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上，把弹簧测力计固定在铁圈上，通过改变铁圈的高度来改变金属浸在液体中的体积(或“先将盛有适量液体的烧杯放在升降台上，然后把弹簧测力计固定在铁架台的铁圈上，并调节到适当高度，接着用升降台调节烧杯的高度来改变金属块浸在液体中的体积”)（合理即可）
10.【答案】 （1）p1=p2（2）控制封闭空气柱的体积不变
（3）空气柱上方水银柱的长度；大
（4）不合理，没有控制气体温度不变