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瑞博娱乐中考中【压强与浮力】题型特征与典型

瑞博娱乐中考中【压强与浮力】题型特征与典型

产品简介:此类试题一般事先提供适当的实验器材,或要求依据某种实验原理自行选择器材,进行探究活动方案的设计,实现某种物理量的探究。这类题型的关键是要落实探究方案的优化设计,探

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  此类试题一般事先提供适当的实验器材,或要求依据某种实验原理自行选择器材,进行探究活动方案的设计,实现某种物理量的探究。这类题型的关键是要落实探究方案的优化设计,探究方案的设计通常要考虑到以下几点,即方案中的探究器材选择合理,实验步骤简单,实验现象明显,实验操作可行等因素。

  例题1:小华同学用有挂钩的塑料吸盘来“估测大气压的值”,他设计的实验方案是:将蘸水的吸盘按在平滑的玻璃板上,挤出里面的空气,按住玻璃板,用弹簧测力计钩着吸盘上的挂钩,缓慢往上拉,记录吸盘刚刚脱离玻璃板时弹簧测力计的读数,再测量出吸盘与玻璃板的接触面积,即可算出大气压的值,如图1所示。实验室提供的器材是:量程为10N的弹簧测力计1只,底面积为75px2的吸盘,平滑的玻璃板。实验时,他发现当弹簧测力计拉至读数最大时,吸盘仍未脱离玻璃板,实验室又没有量程更大的弹簧测力计,他认为可运用其它器材结合所学物理知识来解决这一问题。

  (1)请设计两种不同的实验方案,要求:先确定所需的其它器材(除量程为10N的弹簧测力计1只、底面积为75px2的吸盘和平滑的玻璃板外),再简要说明你是如何运用物理知识解决这一问题的?(不增加弹簧测力计的个数)

  分析:大气压强除了托里拆利测量方法以外,还可以通过选择合理的器材,设计其他方案。测量大气压强的方法还是要利用到压强的一般定义入手,即压强=压力/受力面积。通过估算,75px2上皮碗受到的大气压力远远大于10N,本题中的弹簧测力计量程较小,不能直接进行大气压强测量,需要通过转化的方法,利用小量程的弹簧测力计来实现较大压力的测量一般可以借助杠杆、钩码配重、滑轮组来实现。当然其它方案只要正确同样可以,每套方案中器材选择要正确,简要说明的内容要抓住知识要点,正确反映出设计的物理原理,也可以通过画图来“说明”。

  说明:利用省力杠杆,在一端用较小的弹簧测力计的拉力,在另一边获得较大的拉吸盘的力。

  (2)方案一中:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、杠杆有自重且杠杆重心不在悬点正下方等等;

  方案二中:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、滑轮与轴间有摩擦等等;

  方案三中:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、滑轮与轴间有摩擦、动滑轮有重力等等。

  例题2: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)你选择的器材是:________________。

  (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:_____________。

  本题根据提供实验器材,进行探究活动设计,探究活动方案的设计原则一般是要求器材最少,操作简单,现象明显。本题要求探究浮力大小是否与物理形状有关,探究方案的设计核心是如何进行形状的改变。在改变形状的过程中要保证物体的质量要保持不变,三个形状不同的小石块其质量各不相等,这样导致实验中的研究对象的条件发生的变化,因此选择橡皮泥改变物体形状比较方便。实验主要利用弹簧测力计,采取差值法测浮力大小的方法,探究橡皮泥形状发生变化后,橡皮泥所受的浮力的大小是否改变,进而测出实验的结论。为了减小实验误差,提高实验的结论的准确性,一般橡皮泥形状改变至少三次以上。

  或b.①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上,将橡皮泥浸没水中,记下测力计的示数F1;

  或a.求出橡皮泥各次在水中所受的浮力。若各次所受浮力相等,说明浮力大小与形状无关;若各次所受浮力不等,说明浮力大小与形状有关。

  或b.比较橡皮泥各次浸没水中时测力计示数。若测力计的示数相等,说明浮力大小与形状无关;若测力计的示数不等,则说明浮力大小与形状有关。

  小刚在学习了阿基米德原理(F浮=G排)后,推导得出F浮==ρ液V排g,从而知道物体受到的浮力大小与液体的

  有关。小刚进一步猜想,物体所受浮力大小与物体的形状有关?针对这个问题,他选用以下实验器材进行探究:弹簧测力计、体积相同的圆柱体和长方体铝块各—块、烧杯、细线和水。

  实验步骤如下:①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上,测出它们的重力分别为G1、G2;②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数F1;③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数F2;

  密度(1分),排开液体的体积(或浸入液体的体积) (1)G1=G2 (2)G1一F1=G2一F2 (或Fl=F2), G1一Fl≠G2一F2 (或F1≠F2)。二、数据分析类

  要求根据提供的探究数据分析归纳出科学规律或初步的结论。会分析处理图表中的数据是实验能力的重要方面,实验数据并不等于探究的结论,实验数据是对实验事实的客观记录,探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。数据分析类试题一般要筛选题目提供或收集的信息,进行简单的因果推理,寻找数据之间的相互关系的特征。这种特征通常表现为“相等、之和、之差、乘积、比值”等数学关系。同时还要关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。考点:

  :某同学用如图2所示的压强计研究液体内部压强的特点,实验时,他将压强计的橡皮膜置于水中不同深度,并调节橡皮膜在水中的方向,得到如下数据。图2

  ⑶由实验_______________,可得出结论:液体内部的压强随深度的增加而增大。

  ⑷该同学想完成研究液体内部压强与液体密度关系的实验,请你帮助他设计一个可行的方案。

  本题表格数据是学生实验的再现,重在考查学生对实验过程的理解。压强计的橡皮膜受到压强时,其U型管左右液面出现高度差,反过来当压强计U型管左右液面出现高度差则说明橡皮膜受到了压强,高度差越大则压强越大。设计研究液体内部压强与液体密度关系的实验方案要采用控制变量法,即橡皮膜在液体中的深度不变。

  (1)7.5 15。(2)液体内部向各个方向都有压强,同一深度处液体向各个方向的压强都相等。(3)①如图4取一杯水,将压强计的橡皮膜置于水中一定深度处,记下U型管左右液面高度,算出液面高度差h1;②将杯中的水换成盐水,将压强计的橡皮膜置于盐水中相同深度处,记下U型管左右液面高度,算出液面高度差h2;③比较h1与h2 的大小得出结论。

  :为了探究压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上,进行了三组实验,并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示。实验时,他仔细观察沙面的凹陷程度,并通过比较,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同,第一组凹陷程度最大,第二组其次,第三组最小。表一 表二 表三

  ⑴分析比较实验序号1与4(或2与5、3与6)及观察到的现象,可得出的初步结论是________。

  ⑵分析比较_______及观察到的现象,可得出的初步结论是:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著。

  ⑶请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。

  本题除考查同学们对压力作用效果的掌握程度外,着重考查了同学们对数据表格的分析和处理能力。另外还考查同学们对控制变量法的理解和运用。解答这类题目时,需先分析要研究的是什么量,影响该量的因素可能有哪些,若有两个或两个以上的影响因素,就要考虑用控制变量法来研究。即在分析压力的大小影响作用效果时,必须控制受力面积不变;在分析受力面积的大小影响作用效果时,必须控制压力的大小不变。

  【设计实验】探究液体产生的压强跟深度的关系,用如图所示装置,在弹簧秤下挂一圆柱体,容器中盛有某种液体。

  【获取证据】测得圆柱体的横截面积为l×l0-4米3,柱体的重为0.6牛顿。当圆柱体缓慢地浸人液体中时(圆柱体始终竖直且没有被浸没),记下圆柱体下表面所处的深度h、弹簧秤相应的示数F,求得相应的圆柱体在下表面处产生对液体的压强p(体在圆柱体下表面处产生的压强也为p),所得数据如下表:

  【讨论与交流】(1)根据第5次实验所得数据,求得圆柱体在下表面处对液体产生的压强是▲

  此类试题通常提供一定数量的探究器材,要求根据一定物理原理,进行物理量的测量,一般要求能设计出测定物理量的操作方案。一般此类试题着重对学生物理思维方法的考查。求解此类试题一般思路是要求能正确理解和把握实验的原理,测定物理量的设计方案要思路清晰,同时要保证测定结果的准确性。

  (2)某同学做实验时发现弹簧测力计的量程太小,不能测出吸盘脱离板面时的拉力。请你选择其他器材与这只弹簧测力计组合,测出吸盘脱离板面时的拉力,要求写出用到的器材和方法。

  其原理包括平衡力和压强知识,如图甲所示,吸盘受到两个力的作用:一是大气作用在吸盘上的大气压力F大,其大小始终不变;另一个是弹簧测力计对吸盘向上的拉力F拉,其大小随吸盘被缓慢上拉的同时逐渐增大,F大和F拉是同直线上反方向的两个力,当F拉略大于F大时,(粗略认为F拉等于F大,即平衡)吸盘被拉离玻璃板,读出此时弹簧测力计的示数,便间接得出F大(F大 =F拉),用尺测出吸盘的直径D,算出其面积S=πD2/4,即大气压的作用面积,借助压强公式P=F/S可以粗略算出大气压P=4F拉/πD2。

  若吸盘面积较大,吸盘受到的大气压力F大将较大,超过了常用弹簧测力计的量程,这就需要辅助于省力机械来测量,本题第(2)问就是针对可能出现的这种情况设计的。

  (1)实验原理:二力平衡的条件F大=F拉和压强公式P=F/S。(2)法(一):如图乙所示取一轻质杠杆(质量忽略不计),为使OA.OB分别为阻力臂L2和动力臂L1以便测量,须让杠杆处于水平位置,人手作用于玻璃板上向下缓慢拉动,读出拉开玻璃板时弹簧测力计的示数F1,便可算出F大=F2=F1L1/L2。瑞博娱乐法(二):如图丙所示,取一轻质动滑轮,缓慢向上拉动弹簧测力计,读出刚拉开玻璃板时弹簧测力计的示数F1,算出大气压力F大=2F1。

  测定物质的密度是初中物理一个重要实验,基本方法为用天平和量筒这两种仪器,而此实验的拓宽是往往只给一种仪器,甚至一种也没有,而代以其他实验器材,因此寻找合适的代换是关键。利用浮力的知识进行密度的测量时,漂浮条件和阿基米德原理等基本知识是出发点。利用物体在液体中的状态,抓住“浮体”F浮=G和“沉体”V排=V物的特点进行代换。本题要测玻璃的密度,必须测出小玻璃试管的质量和它具有的玻璃的体积。当小玻璃试管下沉在量筒的水中时可以测出它的体积;小玻璃试管的质量可以通过测量它的重力获得,由于小玻璃试管漂浮在水面上时它的重力就等于浮力,所以只要用量筒测量它漂浮时排开水的体积,就可以得到它的质量。此类实验探究设计题不仅注重学生基本操作技能的掌握,而且也注重提高学生实验设计能力和对知识的综合应用能力。

  ③将细沙从小玻璃管倒入量筒的水中,让小玻璃管仍漂浮在水面上(如上图),记下此时水面刻度V2

  同学们在学校体育馆进行排球训练时,班级“物理实践活动小组”的同学准备测量排球被击打落地后形变最大时对地板的压强,如图5所示。

  (3)为了使测量的误差较小,你建议同学们在实验过程中应注意什么问题。(写出一条即可)

  此类试题一般以具体科学探究活动中记录的探究数据或探究中绘制的图像为考查素材,其中探究数据以表格的形式呈现,图像一般是根据数据绘制图像,或者根据提供与探究活动相关的图像分析、推理出其中蕴含的物理规律或结论。图表类探究试题解题时,从提供的数据中发现规律,得出结论是关键,图像类探究试题解题时,要关注图像的特征,关注图像中一些关键的“特征点”,如果提供的图像是几个的混合,好要注意图像中的“交点”所蕴含的信息。

  超凡为了探究物体存水中不同深度所受浮力变化情况,如图6甲所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:次数

  5(1)分析表中实验数据,可以得出物体重__________N,第4次实验时,物体受到的浮力__________N;

  (2)分析表中第1次到第5次数据,说明物体浸没液体之前,____________________;

  本题考查密度大于水的固体由水面下沉直至完全浸没水中受到浮力的变化过程,通过提供的数据来求解物体的重力,受到的浮力,以及在一定条件下物体受到的浮力大小的变化特点。本题的关键是利用阿基米德原理,准确把握圆柱体排开水的体积变化规律以及与深度h之间的关系。物体由水面逐步到完全浸没到水中,物体排开水的体积是先变大后保持不变,因此圆柱体受到的浮力变化是先变大后保持不变。浮力与h的关键要把物理排开水的体积大小关系转化为与深度的关系就可以了。由于物体排开水的体积与深度的关系是先成正比后保持不变,因此浮力的图像变化随深度增加而增大,再保持不变。本题涉及科学探究过程中数据记录、数据分析与论证环节,同时还要求会根据数据分析得出科学结论。要学会研究问题的方法,在探究中培养观察、判断、分析、归纳等能力。

  物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究,在一个重为4N,底面积为5000px2的圆柱形薄壁玻璃容器底部,放一个连长为250px的正方体物块,然后逐渐向容器中倒水(始终未溢出)。通过测量容器中水的深度h,分别计算出该物块所受到的浮力F浮,并绘制了如图7所示的图像。请你解答下列问题(g取10N/kg)。

  (1)分析图像可知,水的深度由0逐渐增加到200px的过程中,物块受到的浮力越来越怎样?,继续往容器中倒水,随着水的深度增加,水对容器底部的压强怎样变化?。当水深增至200px后,物块处于什么状态?(选填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”)。

  (3)将物块取出后,若容器中水的重力为20N,此时容器对水平桌面的压强是多少?

  本题是根据图像提供的信息进行力学综合知识的考查,涉及的知识包括:重力、密度、压强以及浮沉条件,同时对学生的数学图像分析分析能力也有所要求。题中求解木块密度,关键是要通过题设条件求解出木块的质量。分析本题的图像可以知道,当容器中水的深度增加,水对容器地的液体压强逐渐增大。同时由于木块排开水的体积增加,受到的浮力也逐渐增大。当水的深度增加到200px时,浮力不变,及物体的排开水的体积不再变化,这时木块应开始处于漂浮状态,重力与浮力相等,因木块重力不变,即木块受到的浮力开始保持不变,不再受水的深度影响。通过漂浮条件,根据图像中木块受到的浮力大小可以得到木块的重力大小,即可得到木块的质量。木块取出容器后,由于容器是圆柱形,已知容器中水的重,和容器自重,可以得到容器对地面的压力为容器重和水的总重。根据压强工作即可得出容器对桌面压强。

  1.如图8所示是“探究浮力大小与那些因素有关”的实验装置,请根据图示回答问题:

  可知物体排开相同体积的液体时,浮力大小跟液体的种类有关.(3)当物体完全浸没在水中时,物体上下表面所受压力的差为

  2.在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图9所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像(g=10N/kg)。求:

  (5)分析图像BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越________(选填“大”或“小”);

  此类试题通常以某个科学探究活动过程及步骤为考查背景,重点考查探究活动中一些关键操作步骤的注意事项,关键步骤中应注意观察的物理现象。求解此类题型一般要求能熟练的把握一些探究实验的步骤,平常物理学习中,一定要亲自动手进行探究实验,培养规范操作的习惯,对探究实验的关键操作步骤建立一定的感性认识。同时,在探究实验操作中要注意一些易错的操作行为,应注意积累一些常见实验操作故障的排除方法。

  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10(a)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(填“大于”、“小于”或“等于”);调节的方法是:( )

  (2)小明再作图10(b)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10(c)和(d)所示。他发现图10(d)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图10(d)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:_________________。

  本题重点考查探究液体压强特点的实验过程。探究液体压强特点的实验中,需要借助压强计,通过压强计的U型管内左右页面的高度差来判断液体内部压强的特点,因此压强的气密性的好环是实验准确性的前提条件。本题主要以实验中容易出现的实验故障与现象为考察背景,着重考察学生的实验操作技能。要解决本题,需要学生在日常实验操作中逐步实验现象的仔细观察与经验积累,不能背实验,并助于学习实验故障的排除方法。

  小明在量筒中放入适量的水,把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力。你认为上述操作用存在的问题是

  本题取材于教材中浮沉条件探究实验,解题的关键是能够正确理解浮沉条件的内容,重温浮沉条件探究的过程与步骤。物体上浮时,重力小于浮力,为了便于实验,采用蜡块进行上浮的条件探究,此处最容易出的问题是忽视了弹簧测力的量程与分度值,由于蜡块质量过小,弹簧测力计分度值过大,不能直接测出蜡块的重力进而求得质量。实验中第二个容易出现的错误是根据漂浮蜡块排开液体的体积来测量蜡块受到的浮力,漂浮在量筒中蜡块排开水的体积小与蜡块在水中上浮时的体积。下沉物体在水中受到的浮力还可以利用弹簧测力计采取差值法进行测量。

  (1)①小华 蜡块的重力小于弹簧测力计的分度值无法直接精确测量(或蜡块的重力小于弹簧测力计的分度值,或蜡块的质量太小等) ②蜡块没有浸没在水中(或测得的是蜡块漂浮时的浮力) (2)将石块浸没水中时读出弹簧测力计的示数算出浮力(或用石块的重力减去石块浸没水中时弹簧测力计的读数,或F浮=G物-F等)

  小明同学利用砝码、小桌、装有沙子的容器等实验器材,做“探究压力作用的效果”实验,如图12甲所示。

  (1)保持小桌对沙子的压力不变,改变小桌与沙子的接触面积,小明发现接触面积越大,小桌陷入沙子越浅,说明压力的作用效果与___________有关。

  (2)保持小桌与沙子的接触面积不变,改变小桌对沙子的压力,小明发现压力越大,小桌陷入沙子越深,说明压力的作用效果与_____________有关。

  (4)小明将小桌和砝码又放到一块木板上,如图12乙所示,比较甲、乙两种情况后,小明认为压力的作用效果还与接触面的材料有关,请对此结论作出简要评价。

  1)受力面积大小;(2)压力大小;(3)桌子的桌脚陷入沙盘中的深度;(4)小明的结论不对,因为甲乙两图中,桌脚对沙子和木板接触面的作用力(即压力)是相同的,沙子和木板受到相同的压力,由于沙子和木板的构成不同,木板形变不明显,沙子较疏松,表面上看,桌脚对沙子作用效果明显,但是沙子和木板两者没有在相同条件下进行材料的比较,所以得出与压力作用效果与材料有关的结论是片面的。(长按二维码,关注我们,变学霸!底部设有评论区哦ㄟ( ̄▽ ̄ㄟ))

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