对压强和浮力的探究

Ⅸ．对压强和浮力的探究 【例1】小亮在探究压力的作用效果跟什么因素有关时，做了如图9-1所示的实验： (1)甲、乙两图所示的实验可以用来说明 ； (2)丙、丁两图所示的实验可以用来说明 ； (3)根据(1)(2)的结果可以看出，压力的作用效果跟 和 有关。 【解析】仔细观察分析实验过程可知，甲、乙两图受力面积相同，不同的是乙图中的压力大，所以，这两幅图可以说明压力作用效果跟压力大小的关系。当压力变大时，压陷深度增大．说明压力效果明显。丙图和丁图中压力相同，受力面积不同，由这两幅图可以说明压力作用效果跟受力面积大小的关系。当受力面积减小时，压陷深度增大，说明压力作用效果明显。 【答案】(1)受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显。(2)压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显。(3)压力受力面积 【注意】(1)压力作用的效果跟压力的大小和受力面积的大小都有关，进行探究实验时，要利用控制变量法。 (2)运用控制变量法进行科学探究是获取正确结论的一种有效方法，运用时要始终记住，在研究一个物理量对某个现象的影响时，一定要保持其他物理量不变，要分析清楚保证了哪些物理量不变，哪一个是变化的物理量。 【例2】小亮同学在实验室做“探究液体内部压强规律”的实验，图9-2是其中一次的实验和分析。他将压强计的探头(金属盒)放进盛水的容器中的同一深度，改变探头的朝向，发现探头朝向各个方向时，u形管两侧的液面都出现高度差，并且发现在同一深度，探头不论朝向哪个方向，u形管两侧的液面的高度差都保持不变。 (1)根据图中的情景可知道，小亮同学的这次实验操作的主要目的是 ( ) A．说明液体内部的压强随深度的增加而增大 B．探究同一深度处液体向各个方向的压强的大小关系 C．研究液体内部压强和密度的关系 D．以上说法都不对 (2)在上述的实验中，要观察到上述实验现象，必须控制的实验条件有： ①同一种液体；② ； (3)比较图9-2中所示的实验现象，可以得到的实验结论是 。 【解析】从图中可以看出，和压强计连接的探头的橡皮膜所处的深度是相同的，只是方向改变了。这是在研究同一深度，液体向各个方向的压强。由于液体的压强跟深度和密度这两个因素有关，要研究此问题，就必须运用控制变量法，即控制密度一定(同一种液体)，且在同一深度，然后改变橡皮膜在水中的朝向。图9-2中所示的实验现象是：探头朝向各个方向时，u形管两侧的液面都出现了高度差，在同一深度，探头不论朝向哪个方向，u形管两侧的液面的高度差都保持不变，这说明液体向各个方向的压强相等。 【答案】(1)B(2)同一深度(3)在同一深度，液体向各个方向的压强相等 【注意】压强计是测量液体内部压强的仪器。当探头的橡皮膜受压强作用时，u形管左右两侧液面产生高度差，高度差的大小反映橡皮膜所受压强的大小：高度差越大，受到的压强越大。 【例3】已知1个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 大气压的值约为l05Pa，小亮同学想通过实验探究大气压究竟有多大。他 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是：将沾水的塑料挂钩的吸盘按在光滑水平玻璃板上，挤出里面的空气。用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离玻璃板。 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力。再设法量出吸盘与玻璃板的接触面积，然后算出大气压。(如图9-3所示)他选择的实验器材是量程为5 N的弹簧测力计，底面积为5cm2吸盘。 (1)这种通过测量拉力和接触面积来计算大气压强的方法是否可行? (2)如果上述实验方案可行，小亮同学选择的器材能否测出大气压的值?请你进行分析和评估。 【解析】(1)大气的压强是不能直接测量的，利用吸盘来测大气压强，是运用了转换替代的方法。吸盘吸在玻璃上(吸盘内无空气)，大气压把吸盘紧紧地压在玻璃板上，依据二力平衡条件，当外力拉吸盘的力小于大气压力时，吸盘不能被拉开。当拉力等于大气压力时，吸盘刚好能被拉开。通过测出F拉和吸盘面积S，根据p大气=F拉／S能计算出大气压强。由题中提供的数据，量程5N的弹簧测力计，能否满足实验的需要，需进行计算后才能进行判断。 【答案】(1)小亮的方法是可行的。 (2)根据 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 p=F／S得 F=Ps=105Pa× 5 x10-4m2=50N 而弹簧测力计的量程只有5N，所以小亮同学选择的器材不能测出大气压的值。 【注意】(1)由题中计算数据可知，该实验需要量程达到50N的弹簧测力计，但题中没有提供，那么，如何用小量程的弹簧测力计测量大气压呢?可用弹簧测力汁下悬挂重物来替代大量程的弹簧测力计。如图9-4所示，当挂的钩码加一个或减去一个少时，再用弹簧测力计拉，则大气压力等于拉力加钩码重。 (2)用此方法测大气压的值的实际实验过程中，要受到吸盘内的空气未全都排出，吸盘面积计算不精确，吸盘和桌面分离的瞬间弹簧测力计的读数不一定准确等因素的影响。用这种方法只能估测出大气压的值，不很准确。 【例4】人们经常可以看到这种现象：汽车在马路上快速驶过以后，马路两边的树叶会随风飘动。如图9-5所示，马路两边的树叶会沿着A、B、C哪一个方向飘动呢?请你猜想并说明理由。 【解析】本题是一道实验探究和知识应用的综合题。解答时，要根据生活经验和已有的知识对可能出现的实际现象进行猜想。对图分析可得：汽车占据一定的空间，当车子飞快地行驶时，车身刚经过的地方就要有空气来补充，因此，空气就由两旁和后面向这个地方涌来，这使马路中间的空气流速大，空气压强小．两边的气压就把树叶压向中间A的方向。 【答案】猜想：马路两旁的树叶会沿着A方向飘动。 理由：因为汽车快速行驶时，马路中间的空气流速大，空气压强小，所以两边的气压就把树叶压向中间。 【注意】(1)探究实验是新课标提倡的主要学习方式之，在有关探究实验的题目中，针对其中七个要素的一两个方面进行考试，是各类考题的～般形式。这要求我们在平时的实验中，对探究实验的各个环节都要有专题训练，掌握好要点，能正确地表述出来。 (2)对流体现象，要注意分析流速的快慢，注意分析物体的形状(窄处流速快，凸部流速快)，得到压力差的方向。 【例5】如图9-6所示的是小亮同学在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时所做的一系列实验。 (1)由甲、丙图可知物体A浸没在水中时，所受的浮力大小为 N； (2)由乙、丙图可得出的结论是 ； (3)由丙、丁图可得出的结论是：浸没在液体中的物体，所受的浮力大小跟浸入的深度 (填“有关”或“无关”)。 (4)由 图可得出的结论是：浸入液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。 【解析】(1)弹簧测力计减小的示数等于水对A的浮力大小。(2)由乙、丙图实验对比发现，A物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，说明浮力大小跟排开液体的体积有关。(3)由丙、丁图弹簧测力计示数保持不变，说明A所受的浮力保持不变。(4)要说明浮力大小跟液体的密度有关，就要选择两种不同的液体。同时注意控制一些变量不变．如A浸入液体中的深度等。 【答案】(1)1.2N(2)浸入液体中的物体所受的浮力跟排开液体的体积有关(3)无关(4)丙、戊 【注意】浸人液体中的物体。在没有浸没前，所受的浮力大小跟浸入的深度有关，浸没在液体中后，所受的浮力跟浸入的深度无关。 【巩固练习】 1．如图9-7所示，用食指和大拇指轻轻夹着三角板使它保持静止，下列说法中正确的是 ( ) A．两手指所受压力相同，大拇指受的压强大 B．两手指所受压强相同，大拇指受的压力大 C．两手指所受压力相同，食指受的压强大 D．两手指所受压强相同，食指受的压力大 2．小王同学平躺时与床面的接触面积约为0.15m2请根据图9-8中某些情况下的压强数值估算。小王同学的重力约为 ( ) A．45N B．50N C． 450N D．500N 3．一只可乐瓶子，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精。如图9-9所示，把瓶没入水中，当瓶内外液面相平时，拔出a、b两个小孔的塞子，则 ( ) A．a、b两小孔均有酒精流出 B．a、b两小孔均有水流人 C．酒精从a孔流出，水从b孔流入 D水从a孔流人，酒精从b孔流出 4．在“探究液体压强”的实验中，将压强计的探头放在水中，下列做法能够使图9-10中压强计u形管两边的液面高度差减小的是 ( ) A．压强计的探头向下移动一段距离 B．将压强计的探头向上移动一段距离 C．将压强计的探头在原处转动180O D．将压强计的探头放在同样深度的盐水中 5小亮同学做托里拆利实验，测得水银柱高出水银面760mm，他采取下列哪些做法可以减小这个高度差 ( ) A．往水银槽里加少量水银 B．把玻璃管向上提，但不出水银面 C．实验时，在玻璃管中混进少许空气 D．把玻璃管倾斜放置 6．如图9-11，小红同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象，无论她怎么用力，饮料都吸不上来。你认为出现这种现象的原因是 ( ) A．吸管有孔 B．大气压偏小 C．吸管太细 D．吸管插得太深 7．一个边长为a的立方体铁块从图9-12所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平)，下降至图中的虚线位置，则图9-13中能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图象是 8湖北神农架科学考察队在丛林深处松软平整的泥地上发现“野人”行走时留下的新鲜脚印，队员小明用方格纸描下了“野人”的脚印，如图9-14所示，并测出脚印深2cm。已知方格纸每小格的边长是3cm，则“野人”每只脚的面积为 cm2(不满一格的以半格计)。一般情况下，人的身高太约是脚长的7倍，照此推算“野人”身高大约为 m，为了估测“野人”的质量，小明从背包中拿出一个边长为5cm的正方体铝块，放在“野人”脚印旁的平地上，并在铝块上面加岩石块，当铝块陷入泥中的深度也为2cm时．用测力计测出铝块和岩石块的总重为65N，据此小明算出“野人”的质量为 Kg。(取g=10N／kg) 9．如图9-15所示，物体A在水平推力F的作用下，从甲图位置匀速运动到乙图位置。在此过程中，一对桌面的压力将 ，A对桌面的压强将 (填“变大”或“不变”“变小”) 10．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9-16甲、乙两个实验，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9-16丙所示。通过对图9-16甲、丙的比较又得出“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)设图乙中小桌对海绵的压强是P乙，图丙中小桌对木板的压强是P丙，则P乙 P丙(选填“小于”或“大于”等于”)； (4)比较图乙和图丙可知，根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是： 。 11．通过学习，同学们知道了液体压强的特点。在此基础上，老师提出了这样的问题：有两只杯子，分别盛有清水和盐水，但没有标签，你能否用压强计将它们区别开? (1)当压强计的金属盒在空气中时，u形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图9一17甲所示的情景。 出现这种情况的原因是：u形管左支管液面上方的气压 大气压(选填“大干”或“小于”“等于”)。调节的方法是 ( ) A．将此时右边支管中高出的液体倒出 B．取下软管重新安装 (2)小明再做图乙所示的检查，当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时，发现u形管两边液柱的高度几乎不变化，出现这种情况的原因是： ； (3)压强计调节正常后，小明将金属盒先后浸入到两杯液体中，如图丙和丁所示，他发现图丁中u形管两边的液柱高度差较大，于是认为图丁杯子中盛的是盐水。 ①你认为，小明的结论是 (填“可靠的”或“不可靠的”)； ②简要说明理由： 。 12：小明所设计的“估测大气压的值”的实验方案如下： ①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔。 ②如图9-18所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F。 ③观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L。 (1)根据以上实验方案，用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为P= 。 (2)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： 。 13．物体在流体(液体和气体)中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫流体阻力。这种阻力的大小与哪些因素有关呢? (1)请仔细观察如图9-19所示的应用实例，对影响流体阻力的因素提出一种猜想： ； (2)根据你的猜想，请设计一个实验方案来验证； (3)小刚同学猜想：流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关。 他设计了如下的实验方案： ①用弹簧测力计拉一艘底面光滑的船模型在水中运动，记下弹簧测力计的示数F1； ②用弹簧测力计拉另一艘底面粗糙的船模型在水中运动，记下弹簧测力计的示数F2； ③通过比较F1与F2的大小，就能得出物体受到流体的阻力是否与物体表面粗糙程度有关。 请你对小强同学的实验方案中存在的问题，进行评估(只需写出一条评估意见)： 。 14用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管(或塑料管)、容器和水等，按图9-20制作了一只潜水艇模型，为使潜水艇下沉．则必须从进排气管处 (选填“吹气”或“吸气”)，潜水艇在下沉的过程中所受到水的浮力 (选填“减小”或“不变”“增大”)。 15．图9-2l所示，将一个普通的乒乓球轻轻放入漏斗中，用电吹风从管口向上吹，那么，球 (选填“会”或“不会”)被向上吹起．因为其下方气体流速 ，压强 。(选填“大”或“小”) 16．大气压随高度的升高而降低，一支登山队测出了几个高度的大气压．如下表所示。 高度h／km 大气压p／×105pa 0 l.01 0.4 0.97 0.8 0.92 1.4 0.86 2.0 0.79 (1)在图9-22所示的坐标中画出大气压随高度变化的图象。 (2)根据图象，可以看出大气压随高度变化的数量关系大致为： ； (3)当高度为lKm时，大气压约为 Pa。当高度为30~0km时，已到了大气层的边缘，此处的大气压约为 Pa (4)除了高度，大气压还与什么因素有关?请提出你的一个猜想： 。 17．由阿基米德原理(F浮=G排)结合相关知识，可以推得F=P液V排g，从而看出物体受到的浮力大小与物体 和液体的 有关。 有些爱思考的同学进一步提出，除上述两个因素外，浮力的大小是否还与别的什么因素有关?其中，一个比较具体的问题是：物体所受浮力大小是否与物体的形状有关?针对这个问题，若提供下列器材由你选择，你将选择哪些器材、怎样进行探究? 供选择的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块，橡皮泥烧杯、细线，水。 (1)你选择的器材是： 。 (2)你的探究方案(即实验步骤)是： 。 (3)你如何根据探究过程中观察到的现象或获得的数据得出结论： 。 所用器材及镬j量的物理量 (用符号表示) 表达式 示例：测正方 体物块的密度 用劐度尺测物块边长L， 用天平测物块的质量m p=m/L3 测物块受到的 浮力方法一 F浮= 测物块受到的 浮力方法二 F浮= 18．现提供如下器材：正方体物块(密度大于水的密度)、天平(附砝码)、弹簧测力计、溢水杯、烧杯、刻度尺、细线、水(水的密度ρ水已知)。 根据以上器材可以设计多个实验，如下表中的示 例：测定正方体物块的密度。 请选用器材，设计两个测定物块浸没在水中所受浮力的实验，按示例的表达形式完成下表内容：