2021-2022人教版八年级物理下期中考试复习专题二:实验题
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这是一份2021-2022人教版八年级物理下期中考试复习专题二:实验题,共36页。试卷主要包含了考点梳理,针对练习等内容,欢迎下载使用。
2021-2022人教版八年级物理下期中考试复习专题二:实验题
一、考点梳理
1.探究重力大小跟什么因素有关的实验
探究目的
探究重力的大小跟什么因素有关
猜想与假设
物体所受的重力大小可能与物体的质量有关,质量越大重力越大
探究方法
用弹簧测力计测出不同质量的钩码所受的重力
实验数据
m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
G/N
0.98
1.96
2.94
3.92
9.8
G/与m的比值
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
分析与论证
利用描点法作出重力﹣质量的图象,我们得到过原点的一条直线,如图所示,说明重力与质量成正比
得出结论
物体所受的重力跟它的质量成正比
2.探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验
提出问题:生活经验告诉我们,在水平面上移动越重的物体,所用的力就要越大;在不同的物体表面上推动同一物体,所用的力也不一样;由此我们猜想滑动摩擦力的大小是否跟物体之间的压力大小和接触面的粗糙程度有关呢?
实验器材:一个木块、一块长木板、一块长玻璃板、一条长毛巾、一个弹簧测力计、砝码若干
实验步骤:如图所示,用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,从而测出木块和木板、木块和毛巾、木块和玻璃板之间的摩擦力,在木块上加砝码,改变压力,再测出木块和木板之间的摩擦力,并且记下各种情况下弹簧测力计的示数,即摩擦力的大小,填在表格中
研究方法:控制变量法、转换法
实验数据:
实验序号
实验条件
摩擦力f/N
压力情况
接触面情况
1
木块
木板表面
0.9
2
木块
毛巾表面
2.6
3
木块
玻璃板表面
0.6
4
木块和砝码
木板表面
2.1
分析论证:
(1)为了保证压力等于木板上物体的重力,必须在水平桌面上做实验
(2)实验时所用的木板要足够长,以保证木块在上面画的时有匀速运动的过程
(3)弹簧测力计拉木块做匀速直线运动,目的是使木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力构成平衡力,这样读出拉力的大小,就可以知道摩擦力的大小了.由此推理可知,当物体在同一直线上的摩擦力和拉力作用下处于平衡状态时,可利用平衡力的知识求摩擦力的大小.
得出结论:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关.接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大.
3.探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明和小华利用所提供的器材(小桌、海绵、砝码、木板)设计了图(a)、(b)两个实验,通过观察图(a)、(b)后得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”的结论.此后小华把小桌挪放到一块木板上,发现小桌对木板的压力效果不够明显,如图(c)所示.通过对图(a)、(c)的比较又得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越不明显”的结论.
请你根据已学过的压强知识分析:
(1)小明和小华是根据 的现象来比较压力的作用效果的.
(2)造成前后两个结论不一致的原因是.
(3)设图(b)中小桌对海绵的压强是Pb,图(c)中小桌对木板的压强是Pc,则Pb Pc.
(4)比较图(b)和图(c)可知,根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是:.
答案:(1)受力面(海绵和木板表面)的形变程度
(2)前后两次受力面的材料不同
(3)“=”
(4)必须在相同的物体表面(或相同的材料)的情况下进行比较.
4.探究液体压强的特点实验
研究液体内部的压强与哪些因素有关
1.观察U形管压强计
U形管压强计左右两管中液面相平,液面上方的压强相等。用手指轻压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较小,两管液面呈现较小的液面差。用手指稍重一些压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较大,两管液面呈现较大的液面差。
2.研究液体内部的压强与液体内部深度的关系。
[实验 一]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在不同深处U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强的金属盒在水内较深处,U形管左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内较浅处的高度差。
[实验 二]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在一定深度处,改变橡皮膜面的朝向,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在水内一定深度处,改变橡皮膜的朝向,U形管左、右两管中液面的高度差。
实验表明,在同种液体内部,深度越小,该处压强越小;在同一深度处,各个方向的压强相等。
3.研究液体内部液强与液体密度的关系。
[实验 三]两个玻璃筒内分别盛有水和浓盐水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放在水和浓盐水内部同一深度处,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在浓盐水内一定深处,左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内相同深处的高度差。
实验表明,在不同液体的同一深度处,密度大的液体产生的压强。
4.液体内部的压强取决于液体密度的和液体内部的深度。
5.大气压强的测量方法
【知识点的认识】
11年前意大利科学家托里拆利在一根1米长的细玻璃管中注满水银倒置在盛有水银的水槽中,发现玻璃管中的水银大约下降了24厘米后就不再下降了.这24厘米的空间无空气进入,是真空.托里拆利据此推断大气的压强就等于水银柱的长度,这就是著名的托里拆利实验.托里拆利实验:在长约1m,一段封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中.放开手指,管内水银下降到一定程度时就不再下降,这时管内外水银高度差约为760mm,把玻璃管倾斜,则水银柱的长度变长,但水银柱的高度,即玻璃管内外水银面的高度差不变.测量结果表明这个高度是由当时的大气压的大小和水银的密度所共同决定的,与玻璃管的粗细、形状、长度(足够长的玻璃管)无关.标准大气压约为1.013×105 Pa.
大气压强的测量方法很多:(1)利用气压计(2)设计实验
二、针对练习
1.在探究“重力的大小跟质量的关系”的实验中,按照如图甲所示,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在如表中。
质量m/g
100
200
300
400
500
重力G/N
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
(1)图甲中弹簧测力计的示数为 N,它的量程是 N,分度值是 N。
(2)根据表格中的实验数据,在图乙中画出重力与质量的关系图象。
(3)由此可知物体所受的重力跟质量成 ,物体所受重力跟质量的比值约是 N/kg。
2.某实验小组利用天平、弹簧测力计、若干质量均为100g的钩码、橡皮泥、细线等器材“探究重力与质量的关系”。
(1)测量物体重力前,需要先观察弹簧测力计的量程和分度值,如图所示,该弹簧测力计的分度值是 ;还应将弹簧测力计放置在 (选填“水平”或“竖直”或“任意”)方向调零。
(2)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 状态,这时弹簧测力计的示数就等于物体的重力。
(3)该实验小组利用部分器材,通过实验得到了下表中的数据,分析数据得出的结论是 。本实验中测量多组数据的目的是 。
质量m/g
100
200
300
500
重力G/N
1
2
3
5
(4)实验小组的小阳同学提出:“还可以测量钩码以外的其它物体的质量和重力,将这些数据与钩码的数据放到一起来寻找规律”。而同组的小洛同学不赞同,他认为“必须全部用钩码的重力与质量的数据来寻找规律”。你认为 (选填“小洛”或“小阳”)同学的观点是正确的。
3.在“探究重力与质量的关系”的实验中:
(1)测量物体重力前,除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 方向调零。
(2)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 状态,根据 原理可知这时弹簧测力计的示数(即拉力大小)就等于物体的重力。
(3)实验小组的同学测量出了不同质量钩码所受重力的多组数据,如下表:表中空缺的实验数据是 N。
钩码数/个
质量/g
重力/G
1
0.05
0.49
2
0.10
0.98
3
0.15
4
0.20
1.96
(4)分析表中数据,下列图象中能正确表示物体所受重力与质量关系的是 。
(5)根据实验数据可知的比值为 ,它表示的物理意义是 。
4.在探究“二力平衡的条件”的实验中,小华小组采用的实验装置如图所示(若干砝码、钩码的质量均相等)。
(1)如甲图,小华选用木块做实验,木块受到的 对实验有较大影响。
(2)如图乙同组小丽用轻质小卡片代替木块,探究二力平衡时两个力的大小是否相等,发现两端所挂钩码数相同时,小卡片保持静止,增减两端钩码的数量, ,观察小卡片能否静止。现把小卡片转过一个角度,然后再松手。这样做的目的是用于探究不在 上的两个力能否平衡?
(3)如甲图所示,木块在两个拉力作用下保持静止,为了验证木块水平方向受平衡力作用,力的作用效果相互抵消,等效于不受力。接下来的操作和对应的现象分别是什么? 。
5.某学习小组利用图甲装置进行“二力平衡条件”的探究:
(1)该探究装置中的研究对象是 ,实验是通过调整 来改变拉力的大小。
(2)王明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,小车两边所受的拉力 (选填“相等”或“不相等”),小车处于静止状态;改变其中一端的砝码数量,发现小车无法保持静止状态,由此得到二力平衡的一个条件是 。
(3)某次实验中,当左盘放入稍大一点的砝码时,小车仍处于静止状态,此时小车受到的 (选填“是”或“不是”)平衡力,产生这一现象的原因可能是小车受到 的影响。
(4)为尽量减少以上影响,小敏提出将甲装置中的小车换成小卡片,如图乙,实际操作中还发现乙装置具有更适合探究 的优点(填字母)。
A.不在同一条直线上的两个力能否平衡
B.不在同一物体上的两个力能否平衡
6.如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实验装置。
(1)实验中,小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮,在线两端的小盘上放上砝码,通过调整 来改变F1和F2的大小。
(2)实验中,保持F1和F2大小相等,用手将小车扭转一个角度,松手后,小车将 (选填“转动”或“保持静止”),设计这一步骤是为了探究两个力是否 。
(3)小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置,比较甲、乙两种实验装置, 的实验装置更合理,原因是该设计减小了 对实验的影响。
7.在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中
(1)如图所示,某次预测量时,将长方体木块置于水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,滑动摩擦力的大小等于 N。
(2)实验记录的数据见如表
序号
木块放置情况
接触面
压力F/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
4
1.2
2
平放
木板
6
1.8
3
平放
木板
8
2.4
4
侧放
木板
8
2.4
5
平放
木板上铺棉布
6
2.6
6
平放
木板上铺毛巾
6
3.2
①分析2、5、6三组实验数据,可得到结论是:当接触面受到的压力一定时,滑动摩擦力大小跟接触面的 有关。下列实例与结论相符的是 (填字母代号)。
A.用力压黑板擦擦黑板上的粉笔字
B.鞋底上有凹凸不平的花纹
②分析 (填序号)两组数据可得:滑动摩擦力的大小跟接触面的面积无关。
③分析1、2、3三组实验数据,可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为f= 。
8.在学习滑动摩擦力时,小强猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:
(1)接触面所受的压力;(2)接触面的粗糙程度。
他通过如下图所示进行实验,并记录实验数据:
实验次数
接触面
压力
弹簧测力计的读数
1
木板面
4N
0.6N
2
木板面
6N
0.9N
3
毛巾面
6N
3N
①以上实验中,用弹簧测力计 拉动木块做匀速直线运动,根据 知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。
②在第1次实验中,滑动摩擦力为 N,若拉力增大到2N,木块所受的滑动摩擦力为 N,木块做 运动。
③比较第2、3次实验得出结论: 。
④如图丁所示,小强还利用以上器材来研究木块受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中,木块相对地面保持静止,木块受到木板的摩擦力大小 (选填“大于”、“等于”、“小于”)弹簧测力计的读数,方向是 。
9.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做 运动,这样做的目的是利用 原理来测出滑动摩擦力的大小。
(2)在四次实验中,滑动摩擦力最小的是 (选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 有关;比较乙、丙实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 有关。
(4)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数。小明得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论 (选填“正确”或“错误”)的,理由 。
10.如图所示,利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)图甲乙丙中是通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 p丁。(填“>”“<”或“=”)
11.小明用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)图中压力的作用效果是通过观察 来比较压力作用效果的。
(2)通过比较图甲和乙,说明 ,压力的作用效果越明显,通过比图 和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是控制变量法和 。
(4)若图甲中泡沫受到的压强为p1,之后在图甲基础上仅将泡沫换成木板,木板受到的压强为p2,它们的大小关系为p1 p2(填“>”“<”或“=”)。
(5)实验时如果将B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,小明发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的说法 (填“正确”或“不正确”),理由是 。
12.如图所示,为小明和小丽在“探究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的小凳、砝码、海绵等器材在水平桌面上进行的实验过程。
(1)小明观察图A、B中水平桌面没有发生明显的形变,从而得出结论:压力作用的效果跟压力的大小无关,你认为这个结论是 (选填“正确”或“错误”)的,原因是桌面的形变太 (选填“大”或“小”),不利于观察压力的作用效果。
(2)分析图D和E两图所示实验,可得出结论:当受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显。分析图E和 两图所示实验,可得出结论:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟 的大小有关,而且跟 有关。
13.同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强的规律”,进行了如下的操作。
(1)如果所用的压强计U形管中可选择装染色的酒精、水以及水银中的一种液体,为了使实验现象更明显,小明应该选择三种液体中的 装入U形管中。(ρ水银>ρ水>ρ酒精)
(2)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是 (选填字母)。
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体
B.拆除胶管重新安装
(3)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ,因此拦河大坝要做成 的形状(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)。
(4)小红用丁装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,需要测量的物理量有 。
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ= (用题目中字母和ρ水表示)。
14.小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点,实验前,他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上,如图甲所示。
(1)本实验通过观察 来判断液体内部压强的大小,当他将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面如图乙所示的情景,则实验装置可能出现了 问题。
(2)排除故障后,他重新将金属盒浸没于水中,发现随着金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,如图丙所示,由此可知液体内部的压强与 有关,深度越深,压强越 。
(3)小强保持丙图金属盒在水中的深度不变, ,观察中发现U形管两边的高度差没有改变,得出了在同一深度,液体向各个方向的压强 的结论。
(4)接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系,小强保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丁所示,比较丙、丁两次实验,小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。小宇认为他的结论是不可靠,原因是: 。
15.在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与 的关系。要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 。
(3)对比乙、丙两个图得出的结论是:液体内部压强的大小跟液体 有关。
(4)在图丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒处于:向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体压强与 的关系。
16.在自主学习探究过程中,小张利用带拉环的吸盘,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平方厘米;②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N;③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;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 (填序号)。
(2)将吸盘沾水润湿的目的是: 。
(3)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,则你预计的弹簧秤示数可能会 (“变大”变小”或”不变”)。
(4)若丙装置活塞与注射器筒内壁间的摩擦力为4N,小刚用14N拉力慢慢拉动注射器该注射器有刻度的部分长度为10cm,注射器容积为10毫升,则该地的大气压为 Pa。
17.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)如图1,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6N。
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为 。
(4)同学们发现实验误差偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 。
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图示3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 N,所测大气压的值应为 Pa。
18.如图,将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度就不再下降,这时管内外水银面高度差约750mm。
(1)实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是空气,因此,是 支持这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于750mm水银柱所产生的压强,通过计算可知当地的大气压为 Pa。(ρ水银=13.6×103kg/m3)
(2)实验中选用水银而不是水来做实验,这是利用水银的 较大的特性;在实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度将 。
(3)如果将此装置拿到高山上,观察到的现象是水银柱的竖直高度将 。
2022人教版八年级物理下期中考试复习专题二:实验题
参考答案
1.在探究“重力的大小跟质量的关系”的实验中,按照如图甲所示,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在如表中。
质量m/g
100
200
300
400
500
重力G/N
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
(1)图甲中弹簧测力计的示数为 2.0 N,它的量程是 0﹣5 N,分度值是 0.2 N。
(2)根据表格中的实验数据,在图乙中画出重力与质量的关系图象。
(3)由此可知物体所受的重力跟质量成 正比 ,物体所受重力跟质量的比值约是 10 N/kg。
【解答】解:(1)观察图象发现,弹簧测力计的量程是0﹣5N,弹簧测力计的分度值是0.5N,弹簧测力计指针指示的数字是2,故图甲中弹簧测力计的示数为2.0N;
(2)根据表格中记录的数据在表格中描绘出相应的点,再连成线;如图所示:
(3)根据表中数据可知,物体所受的重力跟质量的比值是一个定值,满足正比例函数关系,分析图象也能发现这两个量是成正比的,由此可知物体所受的重力跟质量成正比,比值g=10N/kg。
故答案为:(1)2.0;0﹣5;0.2;(2);(3)正比;10。
2.某实验小组利用天平、弹簧测力计、若干质量均为100g的钩码、橡皮泥、细线等器材“探究重力与质量的关系”。
(1)测量物体重力前,需要先观察弹簧测力计的量程和分度值,如图所示,该弹簧测力计的分度值是 0.2N ;还应将弹簧测力计放置在 竖直 (选填“水平”或“竖直”或“任意”)方向调零。
(2)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 静止 状态,这时弹簧测力计的示数就等于物体的重力。
(3)该实验小组利用部分器材,通过实验得到了下表中的数据,分析数据得出的结论是 物体所受的重力与物体的质量成正比 。本实验中测量多组数据的目的是 避免偶然性,得到更为普遍的规律 。
质量m/g
100
200
300
500
重力G/N
1
2
3
5
(4)实验小组的小阳同学提出:“还可以测量钩码以外的其它物体的质量和重力,将这些数据与钩码的数据放到一起来寻找规律”。而同组的小洛同学不赞同,他认为“必须全部用钩码的重力与质量的数据来寻找规律”。你认为 小阳 (选填“小洛”或“小阳”)同学的观点是正确的。
【解答】解:
(1)图中弹簧测力计的分度值为0.2N;
测量物体重力时,由于重力是竖直向下的,应将弹簧测力计在竖直方向调零;
(2)测量物体重力时,当物体静止时,物体受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等;
(3)由表格在数据知,物体的重力和质量的比值是一定值,得出的结论是:物体所受的重力与物体的质量成正比(G=mg);
本实验中测量多组数据的目的是:避免偶然性,得到更为普遍的规律;
(4)为了得到普遍的规律,应该在实验中采用不同的物体,这样结论更具有普遍性,故小阳同学的观点是正确的。
故答案为:(1)0.2N;竖直;(2)静止;(3)物体所受的重力与物体的质量成正比;避免偶然性,得到更为普遍的规律;(4)小阳。
3.在“探究重力与质量的关系”的实验中:
(1)测量物体重力前,除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 竖直 方向调零。
(2)测量物体重力时,应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 静止 状态,根据 二力平衡 原理可知这时弹簧测力计的示数(即拉力大小)就等于物体的重力。
(3)实验小组的同学测量出了不同质量钩码所受重力的多组数据,如下表:表中空缺的实验数据是 1.47 N。
钩码数/个
质量/g
重力/G
1
0.05
0.49
2
0.10
0.98
3
0.15
4
0.20
1.96
(4)分析表中数据,下列图象中能正确表示物体所受重力与质量关系的是 B 。
(5)根据实验数据可知的比值为 9.8N/kg ,它表示的物理意义是 1kg的物体所受的重力为9.8N 。
【解答】解:(1)测量物体重力前,由于重力的方向是竖直向下的,所以应将弹簧测力计在竖直方向调零;
(2)实验中钩码保持静止时,钩码受力平衡,根据二力平衡,弹簧测力计的示数等于钩码所受重力的大小;
(3)分析表中数据可得,重力与质量的比值===9.8N/kg;
当物体的质量为0.15kg时,它受到的重力为G=m×9.8N/kg=0.15kg×9.8N/kg=1.47N;
(4)分析实验数据可知,重力和质量成正比,当质量为零时,重力也是零,所以重力和质量的关系图象是一条过原点的直线,故选B;
(5)由(3)可知,重力与质量的比值g==9.8N/kg,g表示1kg的物体所受的重力为9.8N。
故答案为:(1)竖直;(2)静止;二力平衡;(3)1.47;(4)B;(5)9.8N/kg;1kg的物体所受的重力为9.8N。
4.在探究“二力平衡的条件”的实验中,小华小组采用的实验装置如图所示(若干砝码、钩码的质量均相等)。
(1)如甲图,小华选用木块做实验,木块受到的 摩擦力 对实验有较大影响。
(2)如图乙同组小丽用轻质小卡片代替木块,探究二力平衡时两个力的大小是否相等,发现两端所挂钩码数相同时,小卡片保持静止,增减两端钩码的数量, 使两端所挂钩码个数不同 ,观察小卡片能否静止。现把小卡片转过一个角度,然后再松手。这样做的目的是用于探究不在 同一直线 上的两个力能否平衡?
(3)如甲图所示,木块在两个拉力作用下保持静止,为了验证木块水平方向受平衡力作用,力的作用效果相互抵消,等效于不受力。接下来的操作和对应的现象分别是什么? 操作:将两端的钩码同时去掉。现象:木块仍保持静止 。
【解答】解:(1)图甲中,实验时如果两边所挂钩码不相等时,木块也可能保持平衡,出现这种情况的原因是木块与桌面之间存在较大的摩擦力;
(2)探究一对平衡力的大是否小相等,使两边悬挂钩码数量相等时,观察小卡片是否静止;把小卡片转过一个角度后作用在卡片上的两个力不在同一直线上,可以验证二力平衡的两个力是否在同一直线上;
(3)图甲,实验时两边所挂钩码相等时,木块保持平衡,为了验证木块水平方向受平衡力作用,可以将两端钩码同时去掉,观察木块是否仍保持静止。
故答案为:(1)摩擦力;(2)使两端所挂钩码个数不同;同一直线;(3)操作:将两端钩码同时去掉。现象:木块仍保持静止。
5.某学习小组利用图甲装置进行“二力平衡条件”的探究:
(1)该探究装置中的研究对象是 小车 ,实验是通过调整 砝码的质量 来改变拉力的大小。
(2)王明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,小车两边所受的拉力 相等 (选填“相等”或“不相等”),小车处于静止状态;改变其中一端的砝码数量,发现小车无法保持静止状态,由此得到二力平衡的一个条件是 两个力大小相等 。
(3)某次实验中,当左盘放入稍大一点的砝码时,小车仍处于静止状态,此时小车受到的 是 (选填“是”或“不是”)平衡力,产生这一现象的原因可能是小车受到 摩擦力 的影响。
(4)为尽量减少以上影响,小敏提出将甲装置中的小车换成小卡片,如图乙,实际操作中还发现乙装置具有更适合探究 B 的优点(填字母)。
A.不在同一条直线上的两个力能否平衡
B.不在同一物体上的两个力能否平衡
【解答】解:(1)实验中通过观察小车能否静止,确定其是否处于平衡状态,故研究对象是小车;
实验中通过调整钩码个数来改变拉力的大小;
(2)实验时,王明发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重量的砝码时,小车在水平方向受到的拉力相等,处于静止状态,改变其中一端的砝码数量,发现小车无法保持静止状态,这表明平衡的两个力需要大小相等;
(3)实验中,当左盘放入稍大一点的砝码时,小车仍处于静止状态,此时小车还受平衡力的作用,此时小车有向左运动的趋势,桌面对小车有向右的摩擦力;
(4)探究二力必须作用在同一物体上,实验时可将物体分成两个物体,而无法将小车分成两个物体,因此该方案无法探究平衡力作用在同一物体上,所以乙装置具有更适合探究B、不在同一物体上的两个力能否平衡。
故答案为:(1)小车;砝码的质量;(2)相等;两个力大小相等;(3)是;摩擦力;(4)B。
6.如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实验装置。
(1)实验中,小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮,在线两端的小盘上放上砝码,通过调整 砝码的质量 来改变F1和F2的大小。
(2)实验中,保持F1和F2大小相等,用手将小车扭转一个角度,松手后,小车将 转动 (选填“转动”或“保持静止”),设计这一步骤是为了探究两个力是否 在同一直线上 。
(3)小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置,比较甲、乙两种实验装置, 甲 的实验装置更合理,原因是该设计减小了 摩擦力 对实验的影响。
【解答】解:
(1)实验过程中,可以通过改变砝码的个数改变两个拉力的大小;
(2)保持力F1与F2大小相等,用手将小车扭转一定的角度,松手后,两力不在一直线上,小车将转动,所以实验中设计这一步骤的目的是为探究二力平衡时是否要满足两个力必须在一条直线上;
(3)图甲的实验装置更加合理,因为乙图用木块做实验时,木块与桌面间的摩擦比较大,而用小车减小了摩擦力对实验的影响。
故答案为:(1)砝码的个数;(2)转动;在同一直线上;(3)甲;摩擦力。
7.在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中
(1)如图所示,某次预测量时,将长方体木块置于水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,滑动摩擦力的大小等于 2.2 N。
(2)实验记录的数据见如表
序号
木块放置情况
接触面
压力F/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
4
1.2
2
平放
木板
6
1.8
3
平放
木板
8
2.4
4
侧放
木板
8
2.4
5
平放
木板上铺棉布
6
2.6
6
平放
木板上铺毛巾
6
3.2
①分析2、5、6三组实验数据,可得到结论是:当接触面受到的压力一定时,滑动摩擦力大小跟接触面的 粗糙程度 有关。下列实例与结论相符的是 B (填字母代号)。
A.用力压黑板擦擦黑板上的粉笔字
B.鞋底上有凹凸不平的花纹
②分析 3、4 (填序号)两组数据可得:滑动摩擦力的大小跟接触面的面积无关。
③分析1、2、3三组实验数据,可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为f= 0.3F 。
【解答】解:(1)图中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N,所以木块受到摩擦力大小为2.2N;
(2)①分析序号2、5、6三组数据可知:压力相同,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,摩擦力越大;
A、用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字,是通过增大压力来增大摩擦力的,故A不符合题意;
B、鞋底上有凹凸不平的花纹,是通过增加接触面的粗糙程度来增加摩擦力的,故B符合题意。
故选:B。
②要探究滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关,需要控制接触面的粗糙程度相同、压力大小相同,改变接触面的大小,所以需分析3、4两组数据;
③分析1、2、3三组实验数据可知,接触面的粗糙程度相同,压力越大,弹簧测力计的示数越大,摩擦力越大,且滑动摩擦力与压力成正比,即====0.3,由此可以得出:f=0.3F;
故答案为:(1)2.2;(2)①粗糙程度;B;②3、4;③0.3F。
8.在学习滑动摩擦力时,小强猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:
(1)接触面所受的压力;(2)接触面的粗糙程度。
他通过如下图所示进行实验,并记录实验数据:
实验次数
接触面
压力
弹簧测力计的读数
1
木板面
4N
0.6N
2
木板面
6N
0.9N
3
毛巾面
6N
3N
①以上实验中,用弹簧测力计 水平方向 拉动木块做匀速直线运动,根据 二力平衡 知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。
②在第1次实验中,滑动摩擦力为 0.6 N,若拉力增大到2N,木块所受的滑动摩擦力为 0.6 N,木块做 加速直线 运动。
③比较第2、3次实验得出结论: 在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 。
④如图丁所示,小强还利用以上器材来研究木块受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中,木块相对地面保持静止,木块受到木板的摩擦力大小 等于 (选填“大于”、“等于”、“小于”)弹簧测力计的读数,方向是 水平向右 。
【解答】解:①弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,当木块在水平方向上进行匀速直线运动时,木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,这两个力大小相等,所以滑动摩擦力大小等于拉力大小。
②在第1次实验中,弹簧测力计示数是0.6N,则木块受到的拉力是0.6N,滑动摩擦力和拉力大小相等,所以滑动摩擦力为0.6N。
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。若拉力增大到2N,压力大小和接触面粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,所以滑动摩擦力还为0.6N,由于木块受到的拉力大于滑动摩擦力,木块进行加速直线运动。
③比较第2、3次实验,压力大小相等,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,所以得到的实验结论:在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
④如图丁所示,他水平拉动木板向右加速运动的过程中,木块相对地面保持静止,木块受到弹簧测力计水平向左的拉力和木板对木块水平向右的滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,弹簧测力计显示拉力大小,所以木块受到木板的摩擦力大小等于弹簧测力计的读数,方向水平向右。
故答案为:①水平;二力平衡;②0.6;0.6;加速直线;③在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;④等于;水平向右。
9.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做 匀速直线 运动,这样做的目的是利用 二力平衡 原理来测出滑动摩擦力的大小。
(2)在四次实验中,滑动摩擦力最小的是 丁 (选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 压力大小 有关;比较乙、丙实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 接触面粗糙程度 有关。
(4)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数。小明得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由 没有控制物体间的压力相同 。
【解答】解:(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时物块处于平衡状态,由平衡条件可知,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)由图示四次实验可知,在实验丁中,物体间的压力最小,接触面粗糙程度最小,因此滑动摩擦力最小;
(3)要研究滑动摩擦力大小与压力大小有关,需要控制接触面的粗糙程度相同,改变压力的大小,图甲、乙中接触面的粗糙程度相同,压力不同,故可以应用甲、乙所示实验探究滑动摩擦力大小与压力的关系;
由图乙、丙所示实验可知,物体间的压力相等而接触面的粗糙程度不同,乙、丙所示实验可以探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(4)由图甲、丁所示实验可知,接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同,由于没有控制物体间的压力相同,他的结论是错误的。
故答案为:(1)匀速直线;二力平衡;(2)丁;(3)压力大小;接触面粗糙程度;(4)错误;没有控制物体间的压力相同。
10.如图所示,利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)图甲乙丙中是通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果;我们 可以 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图 甲 和图乙,说明受力面积一定时, 压力增大 ,压力的作用效果越明显;通过比较图 乙 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是 控制变量法 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 = p丁。(填“>”“<”或“=”)
【解答】解:(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因沙子受压形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图甲和图乙知,说明压力越大,压力的作用效果越明显;研究压力的作用效果与受力面积关系时,要控制压力一定,故通过比较图乙和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据p=,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p等于图丁中木板受到的压强p′的大小,p=p′。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;可以;(2)甲;压力越大;乙;(3)控制变量法;(4)=。
11.小明用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
(1)图中压力的作用效果是通过观察 泡沫凹陷程度 来比较压力作用效果的。
(2)通过比较图甲和乙,说明 在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显 ,压力的作用效果越明显,通过比图 甲 和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是控制变量法和 转换法 。
(4)若图甲中泡沫受到的压强为p1,之后在图甲基础上仅将泡沫换成木板,木板受到的压强为p2,它们的大小关系为p1 = p2(填“>”“<”或“=”)。
(5)实验时如果将B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,小明发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的说法 不正确 (填“正确”或“不正确”),理由是 没有控制压力相等 。
【解答】解:(1)海绵容易发生形变,通过泡沫凹陷程度来反映压力作用效果;我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易发生形变物体作为受力面,所以,如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本次实验;
(2)甲、乙两图说明,在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。甲、丙两图说明,在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(3)压力作用效果通过容易发生形变的物体发生形变大小来反映,运用了转换法;
(4)将甲的泡沫换成木板,根据p=,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p1等于图丁中木板受到的压强p2的大小,p1=p2;
(5)研究压力的作用效果与受力面积的关系要控制压力大小相等,将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,对支持面的压力大小发生了改变,故他在探究过程中存在的问题是:没有控制压力大小不变。
故答案为:(1)泡沫凹陷程度;(2)在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;甲;(3)转换法;(4)=;(5)不正确;没有控制压力相等。
12.如图所示,为小明和小丽在“探究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的小凳、砝码、海绵等器材在水平桌面上进行的实验过程。
(1)小明观察图A、B中水平桌面没有发生明显的形变,从而得出结论:压力作用的效果跟压力的大小无关,你认为这个结论是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,原因是桌面的形变太 小 (选填“大”或“小”),不利于观察压力的作用效果。
(2)分析图D和E两图所示实验,可得出结论:当受力面积一定时,压力越 大 ,压力的作用效果越明显。分析图E和 F 两图所示实验,可得出结论:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟 压力 的大小有关,而且跟 受力面积 有关。
【解答】解:(1)小明观察图A、B中水平桌面没有发生明显的形变,是因为桌面的材料不易形变,原因是桌面的形变太小,不利于观察压力的作用效果;
(2)分析图D和E两图所示实验,受力面积相同,E中压力大,压力作用效果明显,故可得出结论:当受力的面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
研究压力作用效果与受力面积的关系,要控制压力相同,只改变受力面积大小,故分析图E和F所示两图实验,可得出结论:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。
故答案为:(1)错误;小;(2)大;F;(3)压力;受力面积。
13.同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强的规律”,进行了如下的操作。
(1)如果所用的压强计U形管中可选择装染色的酒精、水以及水银中的一种液体,为了使实验现象更明显,小明应该选择三种液体中的 染色的酒精 装入U形管中。(ρ水银>ρ水>ρ酒精)
(2)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是 B (选填字母)。
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体
B.拆除胶管重新安装
(3)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 增大 ,因此拦河大坝要做成 上窄下宽 的形状(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)。
(4)小红用丁装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,需要测量的物理量有 BD 。
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ= ×ρ水 (用题目中字母和ρ水表示)。
【解答】解:(1)根据转换法,压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强的大小;
如果被测压强大小相同,根据p=ρ液gh,U形管中液体密度越小,液面高度差就越大,为了使实验现象更明显,小明应该选择染色的酒精装入U形管中;
(2)在使用压强计前,发现U形管两侧液面有高度差,可以通过拆除软管重新安装的方法使两侧的液面相平,故选B;
(3)将压强计调节后正常后,小明将探头先后放到两杯液体中,分析乙、丙两次实验中的现象,在同种液体中,深度越大,U形管两侧液面高度差越大,由此可以得出初步结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(4)液体压强中的深度指的是液体内部到液面的高度差,需要测量橡皮膜中心到液面的竖直高度差,得到深度,选BD;若橡皮膜左右两侧压强不相等,橡皮膜将左凸或右凸,只有橡皮膜左侧和右侧的压强相等时,橡皮膜相平,根据液体压强公式p=ρgh,由p左=p右,得ρ水gh4=ρ右gh2,解得:ρ右=×ρ水;
14.小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点,实验前,他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上,如图甲所示。
(1)本实验通过观察 高度差 来判断液体内部压强的大小,当他将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面如图乙所示的情景,则实验装置可能出现了 漏气 问题。
(2)排除故障后,他重新将金属盒浸没于水中,发现随着金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,如图丙所示,由此可知液体内部的压强与 浸入液体的深度 有关,深度越深,压强越 大 。
(3)小强保持丙图金属盒在水中的深度不变, 改变金属盒的方向 ,观察中发现U形管两边的高度差没有改变,得出了在同一深度,液体向各个方向的压强 相等 的结论。
(4)接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系,小强保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丁所示,比较丙、丁两次实验,小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。小宇认为他的结论是不可靠,原因是: 小强没有考虑到烧杯中因加入盐水而使金属盒到液面的深度发生了变化 。
【解答】解:(1)实验过程中根据U形管中两管液面的高度差来判断液体压强的大小,当他将金属盒浸没于水中后。发现U形管两端液面相平,一定出现漏气现象,所以在使用压强计之前要用手轻压金属盒,看U形管液面是否变化;
(2)金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,所以在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大,所以液体压强跟液体深度有关;
(3)小强保持丙图金属盒在水中的深度不变,改变金属盒的方向,观察中发现U形管两边的高度差没有改变,得出了在同一深度,液体向各个方向的压强相等的结论;
(4)小强保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体的深度增大,密度增大,U形管左右液面高度差增大,由于没有控制深度不变,所以不能探究液体压强跟液体密度的关系,故结论不可靠。
故答案为:(1)高度差;漏气;(2)浸入液体的深度;大;(3)改变金属盒的方向;相等;(4)小强没有考虑到烧杯中因加入盐水而使金属盒到液面的深度发生了变化。
15.在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 相平 。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与 深度 的关系。要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 丙、丁 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 无关 。
(3)对比乙、丙两个图得出的结论是:液体内部压强的大小跟液体 密度 有关。
(4)在图丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒处于:向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体压强与 方向 的关系。
【解答】解:(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面相平;
(2)比较甲、乙两图可知,同种液体,乙的深度大于甲,乙图中U形管中液面的高度差也大于甲图,故探究的是液体压强与深度的关系;
要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,需要控制液体的密度和深度相同,改变容器的形状,图丙与丁符合题意,由图丙、丁知,液体都为盐水,深度相同,只有容器的形状不同,并且U形管中液面的高度差也相同,说明,液体压强与盛放液体的容器形状无关;
(3)比较乙、丙两图可知,金属盒浸没的深度相同,液体的密度不同,因此,探究的是液体压强与液体密度的关系;
(4)固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的同一深度,使金属盒处于:向上、向下、向左、向右等方位,同时观察U形管液面变化情况,这是为了探究同一深度处,液体向不同方向的压强大小关系。
故答案为:(1)相平;(2)深度;丙、丁;无关;(3)密度;(4)方向。
16.在自主学习探究过程中,小张利用带拉环的吸盘,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平方厘米;②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N;③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;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 (填序号)。
(2)将吸盘沾水润湿的目的是: 排尽吸盘内空气,防止漏气 。
(3)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,则你预计的弹簧秤示数可能会 变小 (“变大”变小”或”不变”)。
(4)若丙装置活塞与注射器筒内壁间的摩擦力为4N,小刚用14N拉力慢慢拉动注射器该注射器有刻度的部分长度为10cm,注射器容积为10毫升,则该地的大气压为 1×105 Pa。
【解答】解:(1)根据压强公式p=可知,测量大气压强的大小,需要通过实验得出大气对吸盘的压力和吸盘平面面积,没有必要用弹簧秤测出吸盘自身的重力,因此步骤②是多余的;
(2)将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气,防止漏气;
(3)由图可知,若将高压气泵的出风口如图乙那样对着吸盘自上而下吹风,
根据流体压强和流速的关系可知,吸盘外侧空气流速增大,压强变小,大气对吸盘的压力减小,
所以,弹簧秤拉动吸盘至恰好脱落时的示数一般会小于95N。
(4)当活塞开始滑动时,大气产生的压力为:F=14N﹣4N=10N;
注射器刻度部分的长度为:L=10cm,注射器容积为:V=10mL=10cm3,
则注射器的横截面积为:S===1cm2=1×10﹣4m2;
大气产生的压强为:p===1×105Pa。
故答案为:(1)②;(2)排尽吸盘内空气,防止漏气;(3)变小;(4)1×105。
17.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 把注射器内的空气排尽 。
(2)如图1,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6N。
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为 cm2 。
(4)同学们发现实验误差偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 活塞与针筒壁之间存在摩擦 。
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图示3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 11 N,所测大气压的值应为 9.0×104 Pa。
【解答】解:(1)根据实验原理p=可知,只有先排尽注射器内的空气后,刚拉动活塞时的拉力大小才等于大气压力,若注射器内存有空气,拉力小于大气压力,会使测量值偏小;
(3)由图2可知,注射器有刻度部分的容积为20mL,有刻度部分的长度为6.0cm,注射器活塞的横截面积S===cm2;
(4)造成误差的主要原因有注射器内的空气没有排尽、橡皮帽密封不好、刚拉动时弹簧测力计读数不准确、活塞与针筒壁之间存在摩擦等,但注射器内的空气没有排尽或橡皮帽密封不好会使测量值偏小;刚拉动时弹簧测力计读数不准确会使测量值偏大偏小都有可能;活塞与针筒壁之间存在摩擦会使测量值偏大,由此可知,实验误差偏大的原因是活塞与针筒壁之间存在摩擦;
(5)当活塞向左滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉、水平向右的大气压力F大气、水平向右的摩擦力f,处于平衡状态,即F拉=F大气+f......①;
当活塞向右滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉′、水平向右的大气压力F大气、水平向左的摩擦力f,处于平衡状态,即F大气=F拉′+f......②;
F拉=G1=m1g=4.1kg×10N/kg=41N......③;
F拉′=G1﹣G2=4.1kg×10N/kg﹣2.2kg×10N/kg=19N......④;
联立①②③④,解得,摩擦力f=11N,大气压力F大气=30N,
大气压强p===9×104Pa。
故答案为:(1)把注射器内的空气排尽;(3)cm2;(4)活塞与针筒壁之间存在摩擦;(5)11;9×104。
18.如图,将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度就不再下降,这时管内外水银面高度差约750mm。
(1)实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是空气,因此,是 大气压 支持这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于750mm水银柱所产生的压强,通过计算可知当地的大气压为 0.9996×105 Pa。(ρ水银=13.6×103kg/m3)
(2)实验中选用水银而不是水来做实验,这是利用水银的 密度 较大的特性;在实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度将 不变 。
(3)如果将此装置拿到高山上,观察到的现象是水银柱的竖直高度将 变小 。
【解答】解:(1)实验装置最早测出大气压的值,开始要在水银管内灌满水银,这样可以将管内空气全部排出,保证管内水银上方为真空;玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持;首先测出大气压值的是意大利的科学家托里拆利;一个标准大气压支持的水银柱的高度h=760mm;水银柱的高度为760mm,此时的大气压值为:p=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×750×10﹣3m=0.9996×105Pa;
(2)做托里拆利实验时应选用密度大的汞液,而不是水来做实验,为了操作方便;玻璃管的粗细、长短、倾斜,以及水银槽中水银的多少无关;
(3)大气压随高度的增加而减小,将此装置拿到高山土,观察到的现象是水银柱高度变小。
故答案为:(1)大气压;0.9996×105;(2)密度;不变;(3)变小。
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