6.5、8.4、9.6 跨学科实践（八下综合）（知识解读）-2024-2025学年八年级物理下学期举一反三系列（苏科版2024）

6.5、8.4、9.6 跨（知识解读）（原卷版） •第6章 跨学科实践-设计制作保温盒 •第8章 跨学科实践-桥梁调查与模型制作 •第9章 跨学科实践-设计制作简易密度计 •作业 巩固训练 设计制作保温盒 知识点1 1、实验器材：泡沫塑料和纸片、两支相同的温度计、两个相同的大玻璃烧杯(内装初温相同、质量相等的开水)、秒表、以及细线、硬塑料片、剪刀等。 2、实验步骤 （1）如图所示是制成的两个外形相同的保温装置。在制作保温装置时,夹层中填充的泡沫塑料或纸片的厚度 必须相同。 （2）在同一房间里同时开始做实验,实验过程中室温不变。 （3）根据实验测得的数据绘制了如图所示“水温与时间关系”的图像。 3、实验结论：分析图可知，泡沫塑料（选填“泡沫塑料”或纸片”）的保温性能较好，判断的依据是初温相同、质量相等的热开水,在相同时间内,在泡沫塑料包围中降温较慢。 4、交流合作：根据图可知，实验时的环境温度（即室温）为15℃；热水冷却过程中温度随时间变化的特点是先快后慢。 5、实验拓展 （1）保温性能的好坏除了与材料有关外,还与保温材料的厚度有关。 （2）“双层真空”是提高保温性能的方法之一,如保温杯。 （3）保温性能较好的材料一般是松软而多孔的材料。 【典例1】小明要制作一个能让药品在山高路远、气温较高时在0℃以下存放的医用冷藏盒．下图是该冷藏盒的设计效果图． （1）表中第二列数据是关于几种制作物质的物理属性 的相关数据． （2）小明若要选用制作包装盒最外层的外壳材料应选用 （铁/铝）． （3）小明为确定用于“包装盒中填充物的做保温性能”进行实验．分别取泡沫塑料①和卫生纸②两种保温材料用于包装盒填充物，两根相同的温度计，两个相同的玻璃烧杯，钟表和热开水，两个相同的硬纸外壳，装置如图（a）所示，根据实验测得的数据作出如图（b）所示“水温与时间关系”的图象（实验过程室温基本不变）． （4）在上述实验中你认为小明在操作时，就控制变量法方面还要注意什么？ ．（只要求写出一条） （5）根据图象分析可推知，小明做上述实验时的环境温度（即室温）应在 ℃左右． （6）根据图象所示水温随时间变化的曲线，可知开水在冷却过程中温度随时间变化的特点是随时间的增加，降温速度 ． （7）选材料 （①/②）做包装盒填充物保温性能较好． （8）你认为给冷藏盒中药品降温最好选用 ．（冰/适当浓度盐水结成的冰）． 【变式1-1】已知某种疫苗要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。为保障药品在0℃以下存放，物理兴趣小组的同学设计了如图所示的保温盒。 （1）其中药品应放置于 （选填“A”或“B”）处，另一处空间放置低温物质； （2）关于保温盒填充材料，你选择 （选填“铝合金”“发泡塑料”或“砂石”）； （3）进一步分析其原理：低温物质在运输途中发生 （填物态变化）而 大量的热，从而保证冷藏效果。 【变式1-2】为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。 (1)其中药品应放置于 （A/B）处，另一处空间放置低温物质。 (2)关于保温盒填充材料，你选择 （铝合金/发泡塑料/砂石）。 (3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。你支持 的选择。 桥梁调查与模型制作 知识点2 1、学习目标 （1）了解桥梁的结构，通过实验探究不同形状的桥梁承重能力，并进行桥梁支撑结构受力分析。 （2）通过动手设计并制作桥梁的过程，体会三角形稳定性在桥梁中的实际应用。 （3）通过调查物理学在桥梁建筑技术方面的应用案例，体会物理学对桥梁发展的促进作用。 2、我国古今桥梁：中国拥有许多古老而具有特色的桥梁，这些桥梁不仅是交通和交流的通道，也承载着历史和文化的传承.中国桥梁类型丰富多样，按照形状和结构分类，最常见的四种类型分别是：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥。 （1）梁桥：以梁为主要承重结构的桥，是我国古代最早出现的桥型，梁桥是最常见的桥梁类型之一，适用于中小跨径的桥梁工程。 （2）拱桥：以拱为主要承重结构的桥，拱桥跨越能力较大，适用于宽阔河流或深谷等跨度较大、地基较好、有景观美感要求的桥梁工程。 （3）悬索桥：以缆索为主要承重构件的桥梁，悬索桥特别适用于超大跨度桥梁建设，如跨越宽阔的海峡或大河等。 （4）斜拉桥：以斜拉索为主要承重构件的桥梁，斜拉桥适用于大跨度且有通航或城市美学景观要求的桥梁建设。 3、实验探究：桥面承重时的形变和受力 （1）实验设计：用两个物体支撑一块表面画有方格的海绵块模拟桥面，用手施加大小不同的力按压海绵块来模拟负载（桥梁承载的车辆、行人等对桥面的压力），观察海绵块的形变程度，并记录。 （2）实验过程 ①控制两个支撑物体之间的距离不变，用较小的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格有轻微的挤压稍微变窄，下面的方格有轻微的拉长稍微变宽。 ②保持两个支撑物体之间的距离不变，用较大的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格被挤压变得更窄下面方格被拉长变得更宽。 （3）实验结论：分析可知，桥梁上表面受到压力，下表面受到拉力.当负载增加时，桥梁弯曲形变程度会随之增加，如果弯曲形变超出了桥梁能承受的形变范围，桥梁就有可能发生坍塌。 4、以下是一种简单桥的设计思路和制作方法 （1）准备材料：A4纸、双面胶、剪刀、刻度尺、铅笔、砝码和硬币等。 （2）绘制设计图：根据生活经验和网上查阅资料绘制一座自己的桥的设计图。 （3）将一张A4纸用剪刀剪出一条宽2cm的长条。 （4）将剩下A4纸对折成扇子的形状，如图所示，将纸连续进行对折，摊开纸后，观察到纸上有多处折痕。 （5）将宽2cm的纸条分成两半，用胶水粘成圆环形,做承重桥墩。 （6）将两个桥墩放在适当的位置后，与桥体进行粘连，在桥体上放置重约0.2N的物体，无明显损坏，可以承重。 活动交流：当纸张的形状改变后，相同一张纸的承受力度也会发生改变,其中承重能力还与瓦楞纸的楞的多少、张开的角度等都有关系，也可以将桥墩折成瓦楞形，大大增加桥梁的稳定性。 【典例2】中国桥梁发展史是一部波澜壮阔的史诗。从工程技术上，可把中国桥梁分为三个时期： 五一假期小明到广济桥旅游，发现景区对浮桥游客数量进行限流管理，他想到景区也可以通过浮桥排水量实时监控浮桥上的游客数量，于是决定动手制作“浮力秤”进行项目式学习。 【工作原理】浮力秤在水中静止时处于 状态； 【项目取材】主要由圆柱体小筒、秤盘两部分组成（见图） 【项目制作】 （1）小明发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，他的改进方案是 ； （2）经测量发现该浮力秤的总质量为100g，当秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力是 N，已知小筒底面积为20cm2，应在距小筒底部 cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”；（g取10N/kg） （3）测量可知小筒高度为30cm，将标准质量为 g的物体放入秤盘后发现，小筒恰好完全浸没，此时可在小筒上标记浮力秤的“最大测量值”； （4）最后给浮力秤完善刻度线与数值，该秤的刻度会是 （选填“均匀”或“不均匀”）； 【项目迭代】 （5）制作完成后小明发现该浮力秤的量程小，精确度也不高，请你结合该浮力秤存在的问题提出改进方案，并说明理由（针对其中一个问题提出改进方案、说明理由即可）。 存在的问题 改进方案 理由 量程较小 精确度不高 【变式2-1】小明发现生活中的桥千差万别，各具特色。有些桥是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通过凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图甲所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在A、B两点的下面。如图乙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的质量、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度等因素有关。 小明让玩具小车通过图甲的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），这就模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。 请回答下列问题： (1)玩具小车在图甲的曲线轨道匀速前进，它的运动状态 （选填“改变”或“不变”）。 (2)玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）。 (3)实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。 实验次序 速度 玩具小车的重力 玩具小车对凸形桥A点的压力 玩具小车对凹形桥B点的压力 1 2.00 1.80 2.40 2 2.00 1.60 2.80 3 2.00 1.50 3.00 4 3.00 2.70 3.60 5 3.00 2.40 4.20 6 3.00 2.25 4.50 ①分析第1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ②分析第1、2、3（或4、5、6）次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易被压坏的是 （选填“A”或“B”）点。 【变式2-2】小明发现生活中的桥千差万别，各具特色。如图甲所示。桥有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在A、B两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。 他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的质量、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A与B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）的半径等因素有关。 小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。 请回答下列问题： (1)玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是 （填“改变”或“不变”）的。 (2)玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对 （填“平衡力”或“相互作用力”）。 (3)实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论： 实验次序 速度 玩具小车的重力G/N 玩具小车对凸形桥A点压力 玩具小车对凹形桥B点压力 1 2.00 1.80 2.40 2 2.00 1.60 2.80 3 2.00 1.50 3.00 4 3.00 2.70 3.60 5 3.00 2.40 4.20 6 3.00 2.25 4.50 ①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ③任意分析其中一次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与A、B两点所在圆的半径有关； ④由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是 （填“A”或“B”）点。 设计制作简易密度计 知识点3 1、项目分析：在液体体积一定时，液体质量与液体密度成正比，液体重力与其质量成正比，因此可根据液体重力和密度的关系制作密度计。 2、实验器材：一根长约8cm的圆柱状饮料吸管、一个小泡沫塑料球、一段细铜丝、石蜡和水等。 3、实验步骤： （1）把圆柱状饮料吸管放入水中，发现吸管无法竖直漂浮在水面。 （2）在吸管的下端缠上适量细铜丝作为配重，中部套一个小泡沫塑料球作为浮子，放入水中浮子浸没吸管能竖直漂浮在水面，初步做成一个密度计，如图所示。 （3）把密度计放入水中，把水面对应的位置标为水的密度，然后将其放入密度不同的液体中，在密度计上标出不同密度。 4、交流分析 （1）制作过程中，将一些铜丝密绕在吸管一端作为配重，这是为了降低吸管的重心，将其放入水中时密度计不能直立，应增加细铜丝的质量。 （2）吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大它浸入液体的长度h越短，受到的浮力大小不变。 （3）若测量液体密度时，密度计接触到容器的底部，测得的密度值 大于 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 5、注意事项 （1）实验过程中务必确保安全，避免接触有毒或腐蚀性液体。 （2）在标定刻度时，需保持吸管竖直漂浮，并确保每次测量条件一致（如温度、大气压等），以提升测量精准度。 （3）为增强实验的可信度，建议进行多次重复实验，并取平均值作为最终结果。 【典例3】实验小组制作简易密度计：在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭起来。 （1）如图甲所示，这根吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大，它露出液面部分的长度越 （选填“长”或“短”）； （2）如图乙所示为设计好的密度计的一部分，其刻度线上A下至C，量程是1g/cm3~1.6g/cm3。若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AC的中点B，则这种液体的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1.3g/cm3； （3）若只增加配重，该密度计C处对应的刻度值将变 ；在配重不变的情况下，选用细的吸管，测量误差将会 一些。 （选填“大”或“小”） 【变式3-1】在制作简易密度计的综合实践活动中，实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭，放入水中后，如图甲所示，想让该吸管竖直漂浮在水中，接下来合理的措施是 。如图乙所示是设计好的密度计，其量程（A至B）是1g/cm³~1.6g/cm³。把该密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C处，则所测液体的密度 1.3g/cm³。实验结束后小华决定再增加一些配重，则该密度计C处对应的刻度值将 。若小华在水中实验时将配重增加到了最大，则用该密度 （能/不能）测量酒精的密度（ρ酒精=0.8g/cm³）。 【变式3-2】阅读短文，回答下列问题： 密度计分为比轻计和比重计，他们制作的原理相同，都是用来测量液体密度的仪器。其中比重计是用来测量大于水密度的液体密度，最小刻度是“1”。而比轻计是用来测量小于水密度的液体密度，最大刻度是“1”。使用时应注意根据液体的密度选用不同的密度计。 (1)密度计制作的原理是 。把同一支密度计分别放入不同液体中静止时，密度计所受浮力的大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)小明用吸管制作了一支简易比轻计，如图所示，在展示交流过程发现比轻计的刻度线是不均匀的，在如图比轻计的刻度中标出“1”的位置； (3)请你利用学过的物理知识自选器材设计一个刻度均匀的密度计。 ①在方框内画出设计的装置图并写出所选用的主要材料 ； ②简要写出该密度计的使用方法 。 【变式3-3】小华利用一根吸管制作一个简易密度计。 （1）为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中，在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭起来。密度计在液体中竖直漂浮时，塞入铜丝的一端在 （选填“上方”或“下方”）。 （2）如图甲，这根吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大，它露出液面部分的长度越 （选填“长”或“短”），排开液体的重力 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 （3）如图乙所示为设计好的密度计的一部分，其刻度线上至A下至B，量程是1g /cm3～1.6g /cm3。若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C，则这种液体的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1.30×103kg /m3 。 （4）若只增加配重，该密度计C处对应的刻度值将变 ；在配重不变的情况下，选用细的吸管，测量误差将会 一些（选填“大”或“小”）。 一、单选题 1．图为北京延庆至河北崇礼的高速公路上有着“冬奥之门”美誉的杏林堡大桥，它由重庆某公司设计，其造型体现“更高、更快、更强”的奥运精神。以下有关说法正确的是（　　） A．桥上高高耸起的拱塔相对桥墩是运动的 B．减轻拱塔重量会增加它对桥面的压强 C．拱塔的重力和它对桥梁的压力是一对平衡力 D．大桥的路面铺设得粗糙不平是为了增大摩擦 二、填空题 2．如图是用橡皮泥粘在铅笔的一端制成的简易密度计。将其置于水和酒精中，静止时的情景如图。该密度计在两杯液体中都处于 （选填“漂浮”或“悬浮”）状态，在甲杯中受到的浮力 （选填“＜”、“>”或“=”）在乙杯中受到的浮力，乙杯中的液体是 （选填“水”或“酒精”）。 3．阅读短文，回答问题。 洛阳桥 洛阳桥是中国古代桥梁建筑史上的杰作，素有“海内第一桥”之称。它是我国古代四大名桥之一。 在建桥过程中，我们的先祖创造了一种直到现代才被人们所认识的新型桥基——筏型基础，如图甲所示。筏型基础就是沿着桥梁中轴线的水下底部抛置大量石块，形成一条连接江底的埕作桥基，然后在上面建桥墩，这种建造方式对中国乃至世界造桥科学都是一个伟大的贡献。为了巩固桥基，他们还在桥下养殖了大量的牡蛎，巧妙的利用牡蛎附着力强，繁殖速度快的特点，把桥基和桥墩牢固的胶结成一个整体，这是世界造桥史上别出心裁的“种砺固基法”，也是世界上第一个把生物学应用于桥梁工程的先例。另外，由于当时没有现代的起重设备，古人就采用“浮运架梁法”，利用海潮涨落的规律来架设桥面，在涨潮时用浮船将大石板运到架设位置，在落潮时大石板自动架设在桥墩上，显示了他们的非凡的才智。 （1）洛阳桥的筏形桥基通过 ，减小基底受到的压强，有效地增强桥基的整体性和稳定性； （2）浮船在将大石板架设到桥墩上之后与浮船在运送大石板的过程中，浮船受到的浮力变 ； （3）如图所示为洛阳桥船型桥墩的示意图，水流在桥墩前一分为二，沿柱面两侧向后流动。请写出洛阳桥桥墩被设计成船型的优点： ； 请你展开想象，就洛阳桥船型桥墩的设计理念，举例说明还可应用在哪些方面： 。（合理即可）    4．如图所示，福建泉州的洛阳桥是中国古代桥梁建筑史上的杰作，素有“海内第一桥”之称。据《天工开物》记载：筏形基础、种蛎固基法、浮运架梁法是洛阳桥的三大创新。“筏形基础”是向桥梁中轴线方向的江底抛置大量的石块，形成一条像筏子一样的矮石墙，它在水中 （选填“受”或“不受”）到浮力作用。以矮石墙作为桥的基础，在上面建设桥墩，由于其底面积大，在压力相同时，可以减小基底的 ，有效地增强基底的整体性，调整不均匀沉降。此外，洛阳桥桥墩被设计成船形，有助于 （选填“增大”“减小”或“不变”）水流对桥墩的冲刷。 5．取一根木棒，在它的一端缠绕一些铜丝就做成了一个简易密度计，将其分别放入甲、乙两个盛有不同液体的烧杯中，它竖直立在液体中的漂浮情况如图所示。设密度计在甲、乙两个烧杯中所受的浮力分别为F甲、F乙，两个烧杯中液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则F甲 F乙，ρ甲 ρ乙。（选填“大于”、“等于”或“小于”） 三、实验题 6．楼顶隔热施工时某同学观察到工人师傅能将一大块保温泡沫板轻松拿起。他想：“保温泡沫板的密度是不是很小？”为此，他找到一小块保温泡沫板，设计了如下方案来测量其密度。 【实验原理】 【实验器材】保温泡沫板、电子秤、量筒、烧杯、细棒、水、记号笔 【实验步骤】 （1）用电子秤测出保温泡沫板的质量为3.6g； （2）在测量保温泡沫板体积时，由于量筒口径较小，保温泡沫板无法直接放入。经过思考，他采取了以下步骤测出了保温泡沫板的体积（保温泡沫板不吸水）； ①向烧杯中加入适量的水，发现保温泡沫板在水中漂浮，如图所示，用 将保温泡沫板压入水中，直至 ，并用记号笔在烧杯壁上作好水面位置标记； ②将保温泡沫板从水中取出后，在量筒中加入250mL水，再将量筒中的水缓慢加入烧杯直至标记处，量筒中剩余水的体积如图所示，则保温泡沫板的体积为 ； （3）通过相关数据，计算出保温泡沫板的密度为 。 【评估】实验中保温泡沫板从烧杯中取出时沾有水，会使所测保温泡沫板的体积偏 ，从而会使得所测密度值偏 。 7．小明与小芳为了探究泡沫塑料和棉絮的保温性能的好坏，两人设计并做了这样的实验：他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让它们自然冷却，利用温度计和停表测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。 (1)实验中还需用到测量仪器是 ； (2)为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶相同、环境因素相同、水的质量和 相同； (3)按照计划操作，小明与小芳把实验测得的时间和温度数据记录在下表中： 时间（min） 0 10 20 30 40 … 150 180 泡沫塑料组水温（℃） 90 74 65 60 57 … 21 20 棉絮组水温（℃） 90 70 55 33 … 20 20 分析实验数据可知：他们实验时的室内温度是 ℃。由表中数据能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是 。 8．桥梁，是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。小晋查阅相关资料了解到：下垂量(桥梁向下弯曲偏离水平位置的距离)是衡量桥梁质量的一个重要标准。如图甲所示，小晋通过分析桥梁结构作出了猜想。 猜想一：钢梁的下垂量h可能与钢梁所受压力F有关； 猜想二：钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱间距s有关。 （1）图乙是小晋探究“钢梁的下垂量h与钢梁所受压力F的关系”时，画出的下垂量h与所受压力F的关系图像，根据图像可得出结论： ； （2）小晋想继续探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，请你为他设计记录实验数据的表格； （3）观察发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥梁，使其能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个值得探究的猜想： 。 9．在制作简易密度计的综合实践活动中，实验小组在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的底端封闭，做成一支简易密度计。如图甲，将该密度计分别放入水、盐水和酒精中测试发现，放入盐水中时密度计不能处于竖直状态，接下来合理的操作是 。改进后重新进行实验，标记的刻度如图乙所示，则刻度A处标记的应是 的密度值。实验结束后，同学们还想进一步提高该密度计的精确度，可行的方案是 。 10．小陈制作了一个简易密度计。制作时，小陈先将适量铁砂倒入平底试管的底部，再将装置置于水中使其处于竖直漂浮状态，用笔在试管上标记此时水面位置，取出试管，量出试管露出液面的距离；接着将装置静置于酒精）中，标记此时液面位置，量出试管露出液面的距离；将装置静置于未知液体A中，标记此时液面位置，量出试管露出液面的距离；重复此操作，在试管上分别确定密度值、、、的位置并标上密度值。 (1)密度计在不同液体中漂浮时受到的浮力大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)实验中测得，且，则未知液体A的密度为 ； (3)管壁上标注的刻度值中，与间的距离 （选填“大于”“小于”或“等于”）与间的距离，位置在的位置 （选填“上方”或“下方”）； (4)若增加倒入试管中铁沙的质量，则制作的密度计精确程度将 （选填“变高”“变低”或“不变”）。 四、综合题 11．小强同学取来一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口，制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计，并用这个简易密度计来测量某液体的密度。（） (1)如图所示，用刻度尺测出密度计的长度是10cm。将密度计放入盛有水的烧杯中，静止后测出密度计露出水面的长度是4cm。将密度计取出并擦干，然后放入盛有被测液体的烧杯中，密度计静止时所受的浮力 （选填“大于”“小于”或“等于”）在水中所受的浮力，测出密度计露出液面的长度是2cm。 (2)被测液体的密度是 。 五、计算题 12．为满足人民群众多样化的住房需求，许多地区对老旧小区楼房增加了外墙保温改造这一项目。某物理兴趣小组在综合实践中对保温材料的各种性能及其应用进行了研究，以下为市场上三种常用的保温材料相关信息，其中传热系数W越大，保温效果越差。 保温材料名称 传热系数W/（m2•k） 防火性能 最高使用温度/℃ Z（kg/m2） 聚氨酯泡沫 0.033 阻燃B1级 75 1.4 聚苯乙烯泡沫 0.042 阻燃B1级 65 1.0 岩棉 0.065 不燃A级 600 2.4 (1)某地秋冬季气温普遍较低，结合题干信息，你建议该地区房屋改造选择哪种保温材料，请说明理由； (2)选择保温材料时，密度是重要考虑因素，小桂发现表格缺少密度信息，于是对三种保温材料的质量和体积进行测量，其中一种样本的质量为0.8g，体积为40cm3，求该样本材料的密度； (3)小林发现，表格中参数“Z”的单位与密度“ρ”很相似，猜想“Z”与“ρ”在数值上可能有一定关系，即当保温材料厚度一定时，可以推导出“Z”与“ρ”的关系。根据小林猜想，结合（2）中的信息，当样本材料的厚度为5cm时，算出该样本材料的Z值，并判断该样本材料的名称。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 6.5、8.4、9.6 跨（知识解读）（解析版） •第6章 跨学科实践-设计制作保温盒 •第8章 跨学科实践-桥梁调查与模型制作 •第9章 跨学科实践-设计制作简易密度计 •作业 巩固训练 设计制作保温盒 知识点1 1、实验器材：泡沫塑料和纸片、两支相同的温度计、两个相同的大玻璃烧杯(内装初温相同、质量相等的开水)、秒表、以及细线、硬塑料片、剪刀等。 2、实验步骤 （1）如图所示是制成的两个外形相同的保温装置。在制作保温装置时,夹层中填充的泡沫塑料或纸片的厚度 必须相同。 （2）在同一房间里同时开始做实验,实验过程中室温不变。 （3）根据实验测得的数据绘制了如图所示“水温与时间关系”的图像。 3、实验结论：分析图可知，泡沫塑料（选填“泡沫塑料”或纸片”）的保温性能较好，判断的依据是初温相同、质量相等的热开水,在相同时间内,在泡沫塑料包围中降温较慢。 4、交流合作：根据图可知，实验时的环境温度（即室温）为15℃；热水冷却过程中温度随时间变化的特点是先快后慢。 5、实验拓展 （1）保温性能的好坏除了与材料有关外,还与保温材料的厚度有关。 （2）“双层真空”是提高保温性能的方法之一,如保温杯。 （3）保温性能较好的材料一般是松软而多孔的材料。 【典例1】小明要制作一个能让药品在山高路远、气温较高时在0℃以下存放的医用冷藏盒．下图是该冷藏盒的设计效果图． （1）表中第二列数据是关于几种制作物质的物理属性 的相关数据． （2）小明若要选用制作包装盒最外层的外壳材料应选用 （铁/铝）． （3）小明为确定用于“包装盒中填充物的做保温性能”进行实验．分别取泡沫塑料①和卫生纸②两种保温材料用于包装盒填充物，两根相同的温度计，两个相同的玻璃烧杯，钟表和热开水，两个相同的硬纸外壳，装置如图（a）所示，根据实验测得的数据作出如图（b）所示“水温与时间关系”的图象（实验过程室温基本不变）． （4）在上述实验中你认为小明在操作时，就控制变量法方面还要注意什么？ ．（只要求写出一条） （5）根据图象分析可推知，小明做上述实验时的环境温度（即室温）应在 ℃左右． （6）根据图象所示水温随时间变化的曲线，可知开水在冷却过程中温度随时间变化的特点是随时间的增加，降温速度 ． （7）选材料 （①/②）做包装盒填充物保温性能较好． （8）你认为给冷藏盒中药品降温最好选用 ．（冰/适当浓度盐水结成的冰）． 【答案】 密度 铝 保持材料厚度相同、水量相同等 20 先快后慢 ① 适当浓度盐水结成的冰 【详解】（1）根据表格中第二列中物理量的单位kg/m3，可知这一列反应的是物质的密度这一属性；（2）在体积相同的情况下，为了减小包装盒的质量，应选用密度较小的铝来制作；（4）在进行比较时，应保持材料百度相同、烧杯中水相同等；（5）由图像可知，两杯水的温度最后所降的温度20oC就是当时的室温；（6）根据图象所示水温随时间变化的曲线，可知开水在冷却过程中温度随时间变化的特点是随时间的增加，降温速度先快后慢；（7）根据图像可知，泡沫塑料使水的温度下降的慢一些，故①做包装盒填充物保温性能较好；（8）由于盐水的凝固点低于纯水的凝固点，所以给冷藏盒中药品降温最好选用适当浓度盐水结成的冰． 【变式1-1】已知某种疫苗要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。为保障药品在0℃以下存放，物理兴趣小组的同学设计了如图所示的保温盒。 （1）其中药品应放置于 （选填“A”或“B”）处，另一处空间放置低温物质； （2）关于保温盒填充材料，你选择 （选填“铝合金”“发泡塑料”或“砂石”）； （3）进一步分析其原理：低温物质在运输途中发生 （填物态变化）而 大量的热，从而保证冷藏效果。 【答案】 B 发泡塑料 熔化 吸收 【详解】（1）[1]温度低的气体密度大，所以温度低的气体会下沉，为使药品处于低温环境，应放在B位置，在A位置放置低温物质。 （2）[2]这种药品要求在低温环境下存放，要求运输过程中尽可能不从外界吸收热量，包装盒应具有导热性能差的特点，提供的三种材料中发泡塑料的导热性能最差，故选发泡塑料为保温盒填充材料。 （3）[3][4]药品要求在0℃以下存放，要求所选物质的熔点在0℃以下，在运输过程中，低温物质在0℃以下熔化，熔化吸收热量，使冷藏盒内温度低于0℃。 【变式1-2】为救治病人，急需将一种药品送到偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放，常用保温瓶不能满足需要。同学们经过讨论，为保障药品在0℃以下存放，设计了如图所示的冷藏盒。 (1)其中药品应放置于 （A/B）处，另一处空间放置低温物质。 (2)关于保温盒填充材料，你选择 （铝合金/发泡塑料/砂石）。 (3)关于放置在保温瓶内的低温物质的选择，小明认为只要放普通冰块即可，小华却认为应该放置由盐水凝固而成的冰块（简称“盐冰”）。你支持 的选择。 【答案】 B 发泡塑料 小华 【详解】(1)[1]当空气温度越低时，密度增大下沉，所以为使药品处于低温环境，应放在B位置，而在其上面放置低温物质。 (2)[2]保温盒内外存在较大的温差，所以会发生热传递，所以保温盒填充材料的导热性能越差，效果越好，三种材料中发泡塑料的导热最差，所以保温效果最好。 (3)[3]药品要求在0℃以下存放，而普通冰块的熔点是0℃，不符合要求，而盐冰的熔点低于0℃，所以熔化时会吸收大量的热量，使盒内的温度保持在其熔点而不会升高，所以小华的选择正确。 桥梁调查与模型制作 知识点2 1、学习目标 （1）了解桥梁的结构，通过实验探究不同形状的桥梁承重能力，并进行桥梁支撑结构受力分析。 （2）通过动手设计并制作桥梁的过程，体会三角形稳定性在桥梁中的实际应用。 （3）通过调查物理学在桥梁建筑技术方面的应用案例，体会物理学对桥梁发展的促进作用。 2、我国古今桥梁：中国拥有许多古老而具有特色的桥梁，这些桥梁不仅是交通和交流的通道，也承载着历史和文化的传承.中国桥梁类型丰富多样，按照形状和结构分类，最常见的四种类型分别是：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥。 （1）梁桥：以梁为主要承重结构的桥，是我国古代最早出现的桥型，梁桥是最常见的桥梁类型之一，适用于中小跨径的桥梁工程。 （2）拱桥：以拱为主要承重结构的桥，拱桥跨越能力较大，适用于宽阔河流或深谷等跨度较大、地基较好、有景观美感要求的桥梁工程。 （3）悬索桥：以缆索为主要承重构件的桥梁，悬索桥特别适用于超大跨度桥梁建设，如跨越宽阔的海峡或大河等。 （4）斜拉桥：以斜拉索为主要承重构件的桥梁，斜拉桥适用于大跨度且有通航或城市美学景观要求的桥梁建设。 3、实验探究：桥面承重时的形变和受力 （1）实验设计：用两个物体支撑一块表面画有方格的海绵块模拟桥面，用手施加大小不同的力按压海绵块来模拟负载（桥梁承载的车辆、行人等对桥面的压力），观察海绵块的形变程度，并记录。 （2）实验过程 ①控制两个支撑物体之间的距离不变，用较小的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格有轻微的挤压稍微变窄，下面的方格有轻微的拉长稍微变宽。 ②保持两个支撑物体之间的距离不变，用较大的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格被挤压变得更窄下面方格被拉长变得更宽。 （3）实验结论：分析可知，桥梁上表面受到压力，下表面受到拉力.当负载增加时，桥梁弯曲形变程度会随之增加，如果弯曲形变超出了桥梁能承受的形变范围，桥梁就有可能发生坍塌。 4、以下是一种简单桥的设计思路和制作方法 （1）准备材料：A4纸、双面胶、剪刀、刻度尺、铅笔、砝码和硬币等。 （2）绘制设计图：根据生活经验和网上查阅资料绘制一座自己的桥的设计图。 （3）将一张A4纸用剪刀剪出一条宽2cm的长条。 （4）将剩下A4纸对折成扇子的形状，如图所示，将纸连续进行对折，摊开纸后，观察到纸上有多处折痕。 （5）将宽2cm的纸条分成两半，用胶水粘成圆环形,做承重桥墩。 （6）将两个桥墩放在适当的位置后，与桥体进行粘连，在桥体上放置重约0.2N的物体，无明显损坏，可以承重。 活动交流：当纸张的形状改变后，相同一张纸的承受力度也会发生改变,其中承重能力还与瓦楞纸的楞的多少、张开的角度等都有关系，也可以将桥墩折成瓦楞形，大大增加桥梁的稳定性。 【典例2】中国桥梁发展史是一部波澜壮阔的史诗。从工程技术上，可把中国桥梁分为三个时期： 五一假期小明到广济桥旅游，发现景区对浮桥游客数量进行限流管理，他想到景区也可以通过浮桥排水量实时监控浮桥上的游客数量，于是决定动手制作“浮力秤”进行项目式学习。 【工作原理】浮力秤在水中静止时处于 状态； 【项目取材】主要由圆柱体小筒、秤盘两部分组成（见图） 【项目制作】 （1）小明发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，他的改进方案是 ； （2）经测量发现该浮力秤的总质量为100g，当秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力是 N，已知小筒底面积为20cm2，应在距小筒底部 cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”；（g取10N/kg） （3）测量可知小筒高度为30cm，将标准质量为 g的物体放入秤盘后发现，小筒恰好完全浸没，此时可在小筒上标记浮力秤的“最大测量值”； （4）最后给浮力秤完善刻度线与数值，该秤的刻度会是 （选填“均匀”或“不均匀”）； 【项目迭代】 （5）制作完成后小明发现该浮力秤的量程小，精确度也不高，请你结合该浮力秤存在的问题提出改进方案，并说明理由（针对其中一个问题提出改进方案、说明理由即可）。 存在的问题 改进方案 理由 量程较小 精确度不高 【答案】 漂浮 在小筒内放入适当的重物 1 5 500 均匀 换用体积更大的小筒 见解析 减小小筒的横截面积 见解析 【详解】[1]由题意知，浮力秤在水中静止时始终处于漂浮状态。 （1）[2]将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止，是因为小筒的重心较高，因此应降低其重心，所以可以在小筒内放入适当的重物。 （2）[3]根据浮与沉的条件可知，秤盘上不放物体时，浮力秤受到的浮力等于其重力，即 F浮=G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N [4]根据F浮=ρ液V排g可知，小筒排开水的体积为 因此小筒浸没的深度为 所以应在距小筒底部5cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。 （3）[5]已知小筒高度为30cm，则排开水的最大体积为 V排大=20cm2×30cm=600cm3=6×10-4m3 则小筒受到的最大浮力为 F浮大=ρ水V排大g=1.0×103kg/m3×6×10-4m3×10N/kg=6N 根据浮与沉的条件可知，物体与小筒的最大重力为 G大=F浮大=6N 则物体与小筒的最大质量为 物体的质量为 m物=m大-m筒=600g-100g=500g （4）[6]根据浮与沉的条件可知，浮力秤受到的浮力为 F浮=G=mg=(m物+m筒)g 根据F浮=ρ液V排g可知，浮力秤受到的浮力为 F浮=ρ水V排g=ρ水gS筒h 则 (m物+m筒)g=ρ水gS筒h 则 因此该秤的刻度会是均匀的。 （5）[7][8]为了增大浮力秤的量程，应当增大其受到的最大浮力，因此可以换用体积更大的小筒。 [9][10]为了增大浮力秤的精确度，应在浮力差不变时，增大其浸没的深度差，根据 F浮=ρ水V排g=ρ水gS筒h 可知，可减小小筒的横截面积。 【变式2-1】小明发现生活中的桥千差万别，各具特色。有些桥是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通过凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图甲所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在A、B两点的下面。如图乙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的质量、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度等因素有关。 小明让玩具小车通过图甲的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），这就模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。 请回答下列问题： (1)玩具小车在图甲的曲线轨道匀速前进，它的运动状态 （选填“改变”或“不变”）。 (2)玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）。 (3)实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。 实验次序 速度 玩具小车的重力 玩具小车对凸形桥A点的压力 玩具小车对凹形桥B点的压力 1 2.00 1.80 2.40 2 2.00 1.60 2.80 3 2.00 1.50 3.00 4 3.00 2.70 3.60 5 3.00 2.40 4.20 6 3.00 2.25 4.50 ①分析第1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ②分析第1、2、3（或4、5、6）次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易被压坏的是 （选填“A”或“B”）点。 【答案】(1)改变 (2)相互作用力 (3) 重力 速度 B 【详解】（1）玩具小车在图甲的曲线轨道匀速前进，速度大小不变，但运动方向改变，所以它的运动状态是改变的。 （2）玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力大小相等、方向相反、作用在不同物体上，是一对相互作用力。 （3）[1]分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，小车的速度相等，重力不同，对凸（凹）形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的重力有关。 [2]分析1、2、3次实验数据，小车的重力相同，速度不相等，对凸（凹）形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的速度有关。 [3]分析表中任意一次实验数据可知：当重力、速度相同时，小车对B点的压力更大，所以容易压坏桥的是B点。 【变式2-2】小明发现生活中的桥千差万别，各具特色。如图甲所示。桥有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在A、B两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。 他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的质量、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A与B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）的半径等因素有关。 小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。 请回答下列问题： (1)玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是 （填“改变”或“不变”）的。 (2)玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对 （填“平衡力”或“相互作用力”）。 (3)实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论： 实验次序 速度 玩具小车的重力G/N 玩具小车对凸形桥A点压力 玩具小车对凹形桥B点压力 1 2.00 1.80 2.40 2 2.00 1.60 2.80 3 2.00 1.50 3.00 4 3.00 2.70 3.60 5 3.00 2.40 4.20 6 3.00 2.25 4.50 ①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关； ③任意分析其中一次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与A、B两点所在圆的半径有关； ④由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是 （填“A”或“B”）点。 【答案】(1)改变 (2)相互作用力 (3) 重力 速度 B 【详解】（1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，速度大小不变，但运动方向改变，所以它的运动状态是改变的。 （2）玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力大小相等、方向相反、作用在不同物体上，是一对相互作用力。 （3）①[1]分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，小车的速度相等，重力不同，对凸（凹）形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的重力有关。 ②[2]分析1、2、3次实验数据，小车的重力相同，速度不相等，对凸（凹）形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的速度有关。 ④[3]分析表中任意一次实验数据可知：当重力、速度相同时，小车对B点的压力更大，所以容易压坏桥的是B点。 设计制作简易密度计 知识点3 1、项目分析：在液体体积一定时，液体质量与液体密度成正比，液体重力与其质量成正比，因此可根据液体重力和密度的关系制作密度计。 2、实验器材：一根长约8cm的圆柱状饮料吸管、一个小泡沫塑料球、一段细铜丝、石蜡和水等。 3、实验步骤： （1）把圆柱状饮料吸管放入水中，发现吸管无法竖直漂浮在水面。 （2）在吸管的下端缠上适量细铜丝作为配重，中部套一个小泡沫塑料球作为浮子，放入水中浮子浸没吸管能竖直漂浮在水面，初步做成一个密度计，如图所示。 （3）把密度计放入水中，把水面对应的位置标为水的密度，然后将其放入密度不同的液体中，在密度计上标出不同密度。 4、交流分析 （1）制作过程中，将一些铜丝密绕在吸管一端作为配重，这是为了降低吸管的重心，将其放入水中时密度计不能直立，应增加细铜丝的质量。 （2）吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大它浸入液体的长度h越短，受到的浮力大小不变。 （3）若测量液体密度时，密度计接触到容器的底部，测得的密度值 大于 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 5、注意事项 （1）实验过程中务必确保安全，避免接触有毒或腐蚀性液体。 （2）在标定刻度时，需保持吸管竖直漂浮，并确保每次测量条件一致（如温度、大气压等），以提升测量精准度。 （3）为增强实验的可信度，建议进行多次重复实验，并取平均值作为最终结果。 【典例3】实验小组制作简易密度计：在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭起来。 （1）如图甲所示，这根吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大，它露出液面部分的长度越 （选填“长”或“短”）； （2）如图乙所示为设计好的密度计的一部分，其刻度线上A下至C，量程是1g/cm3~1.6g/cm3。若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AC的中点B，则这种液体的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1.3g/cm3； （3）若只增加配重，该密度计C处对应的刻度值将变 ；在配重不变的情况下，选用细的吸管，测量误差将会 一些。 （选填“大”或“小”） 【答案】 长 小于 大 小 【详解】（1）[1]根据物体的浮沉条件可知，漂浮时密度计受到的浮力等于重力，同一支密度计竖直漂浮在不同液体中时，浮力相同，根据可知液体的密度越大，密度计排开液体的体积越小，即浸入液体的体积越小，所以，它露出液面部分的长度越长。 （2）[2]由阿基米德原理可得，S为管底面积，h为浸入深度，液体密度与吸管浸入深度成反比，刻度不均匀且上疏下密，若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C，则这种液体的密度小于1.30×103kg/m3。 （3）[3]密度计漂浮在液体中静止时，液面对应的刻度即为液体的密度，若只增加配重，则密度计受到的浮力变大，根据得，若密度计在某液体中漂浮时液面仍在C位置，排开液体的体积一定，对应的液体的密度变大，即刻度值变大。 [4] 在配重不变的情况下，选用细的吸管，吸管浸入水中深度增加，刻度变稀疏，测量误差将会小一些。 【变式3-1】在制作简易密度计的综合实践活动中，实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭，放入水中后，如图甲所示，想让该吸管竖直漂浮在水中，接下来合理的措施是 。如图乙所示是设计好的密度计，其量程（A至B）是1g/cm³~1.6g/cm³。把该密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C处，则所测液体的密度 1.3g/cm³。实验结束后小华决定再增加一些配重，则该密度计C处对应的刻度值将 。若小华在水中实验时将配重增加到了最大，则用该密度 （能/不能）测量酒精的密度（ρ酒精=0.8g/cm³）。 【答案】 增加配重 小于 变大 不能 【详解】[1]想让该吸管竖直漂浮在水中，应该增加配重，如下端绕铜丝，降低重心，增大稳定程度。 [2]由F浮=ρ液gV排得 S为管底面积，h为浸入深度，因为密度计漂浮在液体中，浮力等于重力，所以在不同的液体中，浮力相等，管底面积相等，由公式可知，液体密度与吸管浸入深度成反比，刻度不均匀且上疏下密，若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C，则这种液体的密度小于1.30×103kg/m3。 [3]若再增加配重，则浮力变大，根据F浮=ρ液gV排得，密度一定，密度计排开液体的体积变大，即浸入液体的体积变大，浸入液体的深度增加，C在液面下，刻度值变大。 [4]在未继续增加配重时，密度计的最小刻度是1g/cm³，当液体的密度为1g/cm³时，密度一定，增加配重，浸入液体的深度增加，A在液面下，即1g/cm³ 的刻度线应该在A点之上，无法读出数值，不能测出密度，1g/cm³ 的密度值不能测出，小于1g/cm³的密度值更不能测出，所以用该密度计不能测量酒精的密度。 【变式3-2】阅读短文，回答下列问题： 密度计分为比轻计和比重计，他们制作的原理相同，都是用来测量液体密度的仪器。其中比重计是用来测量大于水密度的液体密度，最小刻度是“1”。而比轻计是用来测量小于水密度的液体密度，最大刻度是“1”。使用时应注意根据液体的密度选用不同的密度计。 (1)密度计制作的原理是 。把同一支密度计分别放入不同液体中静止时，密度计所受浮力的大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)小明用吸管制作了一支简易比轻计，如图所示，在展示交流过程发现比轻计的刻度线是不均匀的，在如图比轻计的刻度中标出“1”的位置； (3)请你利用学过的物理知识自选器材设计一个刻度均匀的密度计。 ①在方框内画出设计的装置图并写出所选用的主要材料 ； ②简要写出该密度计的使用方法 。 【答案】(1) 漂浮条件 相等 (2)见解析 (3) 见解析 见解析 【详解】（1）[1][2]液体密度计工作时总是漂浮在被测液体中，由物体沉浮条件可知，密度计受到的浮力等于自身重力，所以将密度计放入不同液体中时，密度计受到的浮力大小相等。 （2）比轻计是用来测量小于水密度的液体密度，因为密度计的刻度从上向下逐渐增大，比轻计最大刻度是“1”，所以比轻计的刻度线“1”在最下端，如图所示： （3）[1][2]器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣），如图所示： ①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”； ②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点A标记为零刻度； ③杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为1刻度，（单位g/cm3）； ④以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。 ⑤使用时，将液体加至a处，从刻度上读出液体的密度。 【变式3-3】小华利用一根吸管制作一个简易密度计。 （1）为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中，在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭起来。密度计在液体中竖直漂浮时，塞入铜丝的一端在 （选填“上方”或“下方”）。 （2）如图甲，这根吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大，它露出液面部分的长度越 （选填“长”或“短”），排开液体的重力 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 （3）如图乙所示为设计好的密度计的一部分，其刻度线上至A下至B，量程是1g /cm3～1.6g /cm3。若把这个密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C，则这种液体的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1.30×103kg /m3 。 （4）若只增加配重，该密度计C处对应的刻度值将变 ；在配重不变的情况下，选用细的吸管，测量误差将会 一些（选填“大”或“小”）。 【答案】 下方 长 不变 小于 大 小 【详解】（1）[1]为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中，吸管下方塞入一些铜丝作为配重，这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中；若将它放入液体中后不能竖直漂浮，则可以塞入更多的铜丝做配重。 （2）[2][3]密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力，保持不变，如果液体的密度越大，则密度计浸入液体中的体积越小，即越往上浮，则露出液面部分的长度越长。 （3）[4]设 ，对应深度为 ，因为密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力，则 和     是反比例函数，所以刻度分布不均匀。且密度计的刻度由上至下数值逐渐增大；则密度变大时越变化越小，故这种液体的密度小于。 （4）[5][6]当适当增大配重时，因为 则 所以 变大时，h也变大，即C点位置下降，对应的密度变大，在配重不变的情况下，选用细的吸管，测量误差将会小一些。 一、单选题 1．图为北京延庆至河北崇礼的高速公路上有着“冬奥之门”美誉的杏林堡大桥，它由重庆某公司设计，其造型体现“更高、更快、更强”的奥运精神。以下有关说法正确的是（　　） A．桥上高高耸起的拱塔相对桥墩是运动的 B．减轻拱塔重量会增加它对桥面的压强 C．拱塔的重力和它对桥梁的压力是一对平衡力 D．大桥的路面铺设得粗糙不平是为了增大摩擦 【答案】D 【详解】A．拱塔与桥墩之间的相对位置没有发生变化，所以拱塔相对桥墩是静止的，故A错误； B．减轻拱塔重量，会减轻拱塔对桥面的压力，根据可得，会减小它对桥面的压强，故B错误； C．拱塔的重力方向竖直向下，它对桥梁的压力也是竖直向下，方向相同，不可能是一对平衡力，故C错误； D．大桥的路面铺设得粗糙不平是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦，故D正确。 故选D。 二、填空题 2．如图是用橡皮泥粘在铅笔的一端制成的简易密度计。将其置于水和酒精中，静止时的情景如图。该密度计在两杯液体中都处于 （选填“漂浮”或“悬浮”）状态，在甲杯中受到的浮力 （选填“＜”、“>”或“=”）在乙杯中受到的浮力，乙杯中的液体是 （选填“水”或“酒精”）。 【答案】 漂浮 = 水 【详解】[1]如图，密度计在两个杯子中都是部分浸入液体中，所以该密度计在两杯液体中都处于漂浮状态。 [2]密度计漂浮时，受到的浮力都等于密度计的重力，故密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等。 [3]密度计在甲液体中浸没的深度更深，排开液体的体积更大，由 得 可知，甲液体的密度小于乙液体的密度。即乙杯中的液体是水，甲杯中的液体是酒精。 3．阅读短文，回答问题。 洛阳桥 洛阳桥是中国古代桥梁建筑史上的杰作，素有“海内第一桥”之称。它是我国古代四大名桥之一。 在建桥过程中，我们的先祖创造了一种直到现代才被人们所认识的新型桥基——筏型基础，如图甲所示。筏型基础就是沿着桥梁中轴线的水下底部抛置大量石块，形成一条连接江底的埕作桥基，然后在上面建桥墩，这种建造方式对中国乃至世界造桥科学都是一个伟大的贡献。为了巩固桥基，他们还在桥下养殖了大量的牡蛎，巧妙的利用牡蛎附着力强，繁殖速度快的特点，把桥基和桥墩牢固的胶结成一个整体，这是世界造桥史上别出心裁的“种砺固基法”，也是世界上第一个把生物学应用于桥梁工程的先例。另外，由于当时没有现代的起重设备，古人就采用“浮运架梁法”，利用海潮涨落的规律来架设桥面，在涨潮时用浮船将大石板运到架设位置，在落潮时大石板自动架设在桥墩上，显示了他们的非凡的才智。 （1）洛阳桥的筏形桥基通过 ，减小基底受到的压强，有效地增强桥基的整体性和稳定性； （2）浮船在将大石板架设到桥墩上之后与浮船在运送大石板的过程中，浮船受到的浮力变 ； （3）如图所示为洛阳桥船型桥墩的示意图，水流在桥墩前一分为二，沿柱面两侧向后流动。请写出洛阳桥桥墩被设计成船型的优点： ； 请你展开想象，就洛阳桥船型桥墩的设计理念，举例说明还可应用在哪些方面： 。（合理即可）    【答案】 增大受力面积 小 减水对桥墩的冲击力 见解析 【详解】（1）[1]由题意可知，洛阳桥的筏形桥基是在压力一大定时，通过增大受力面积，来减小压强的。 （2）[2]浮船始终处于漂浮状态，浮力等于重力，当浮船将大石板架设到桥墩上之后重力减小，因此浮力变小。 （3）[3]根据伯努利原理，在流体中，流速大的地方压强小，因此洛阳桥桥墩被设计成船型两侧流速大压强小，中间流速小压强大，把水压向两侧，可以减水对桥墩的冲击力。 [4]流体压强在现实中有很多的应用，例如：飞机的机翼，高铁等。 4．如图所示，福建泉州的洛阳桥是中国古代桥梁建筑史上的杰作，素有“海内第一桥”之称。据《天工开物》记载：筏形基础、种蛎固基法、浮运架梁法是洛阳桥的三大创新。“筏形基础”是向桥梁中轴线方向的江底抛置大量的石块，形成一条像筏子一样的矮石墙，它在水中 （选填“受”或“不受”）到浮力作用。以矮石墙作为桥的基础，在上面建设桥墩，由于其底面积大，在压力相同时，可以减小基底的 ，有效地增强基底的整体性，调整不均匀沉降。此外，洛阳桥桥墩被设计成船形，有助于 （选填“增大”“减小”或“不变”）水流对桥墩的冲刷。 【答案】 不受 压强 减小 【详解】[1]浸在水中的洛阳桥的桥墩由于下底面没有与水接触，则水对其没有向上的压力，因此不受浮力的作用。 [2]洛阳桥的筏形桥基由于其底面积较大，可以在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地基的压强，有效的增强桥基的整体性和稳定性。 [3]洛阳桥桥墩被设计成船形，可以有效分散水流，有助于减小水流对桥墩的冲刷。 5．取一根木棒，在它的一端缠绕一些铜丝就做成了一个简易密度计，将其分别放入甲、乙两个盛有不同液体的烧杯中，它竖直立在液体中的漂浮情况如图所示。设密度计在甲、乙两个烧杯中所受的浮力分别为F甲、F乙，两个烧杯中液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则F甲 F乙，ρ甲 ρ乙。（选填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】 等于 小于 【详解】[1]密度计在两种液体中都处于漂浮状态，浮力等于重力，因此。 [2]密度计在甲液体中排开液体的体积比在乙液体中排开液体的体积大，根据可知，浮力相等时，排开液体体积越大，液体密度越小，所以可判断出甲液体密度较小，即，。 三、实验题 6．楼顶隔热施工时某同学观察到工人师傅能将一大块保温泡沫板轻松拿起。他想：“保温泡沫板的密度是不是很小？”为此，他找到一小块保温泡沫板，设计了如下方案来测量其密度。 【实验原理】 【实验器材】保温泡沫板、电子秤、量筒、烧杯、细棒、水、记号笔 【实验步骤】 （1）用电子秤测出保温泡沫板的质量为3.6g； （2）在测量保温泡沫板体积时，由于量筒口径较小，保温泡沫板无法直接放入。经过思考，他采取了以下步骤测出了保温泡沫板的体积（保温泡沫板不吸水）； ①向烧杯中加入适量的水，发现保温泡沫板在水中漂浮，如图所示，用 将保温泡沫板压入水中，直至 ，并用记号笔在烧杯壁上作好水面位置标记； ②将保温泡沫板从水中取出后，在量筒中加入250mL水，再将量筒中的水缓慢加入烧杯直至标记处，量筒中剩余水的体积如图所示，则保温泡沫板的体积为 ； （3）通过相关数据，计算出保温泡沫板的密度为 。 【评估】实验中保温泡沫板从烧杯中取出时沾有水，会使所测保温泡沫板的体积偏 ，从而会使得所测密度值偏 。 【答案】 细玻璃棒 浸没 120 0.03 大 小 【实验原理】[1]测量该保温泡沫板密度的原理为 【实验步骤】 （2）①[2][3]向烧杯中加入适量的水，发现保温泡沫板在水中漂浮，应用细棒将保温泡沫板压入水中，直至完全浸没，并用记号笔在烧杯壁上作好水面位置标记； ②[4]将保温泡沫板从水中取出后，在量筒中加入250mL水，再将量筒中的水缓慢加入烧杯直至标记处，此时可读出如图所示量筒中剩余水的体积为130mL，则保温泡沫板的体积等于排开水的体积为 （3）[5]由于保温泡沫板排开水的体积等于其体积，根据，可得出保温泡沫板的密度为 【评估】[6][7]实验中保温泡沫板从烧杯中取出时沾有水，会使得量筒中剩余水的体积变小，测得保温泡沫板的体积偏大，根据，可知会使得保温泡沫板所测的密度值偏小。 7．小明与小芳为了探究泡沫塑料和棉絮的保温性能的好坏，两人设计并做了这样的实验：他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让它们自然冷却，利用温度计和停表测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。 (1)实验中还需用到测量仪器是 ； (2)为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶相同、环境因素相同、水的质量和 相同； (3)按照计划操作，小明与小芳把实验测得的时间和温度数据记录在下表中： 时间（min） 0 10 20 30 40 … 150 180 泡沫塑料组水温（℃） 90 74 65 60 57 … 21 20 棉絮组水温（℃） 90 70 55 33 … 20 20 分析实验数据可知：他们实验时的室内温度是 ℃。由表中数据能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是 。 【答案】(1)天平 (2)水的初温 (3) 20 泡沫塑料 【详解】（1）实验中要控制水的质量相同，所以实验中还需用到测量仪器是天平。 （2）根据控制变量法，除保持烧瓶相同、环境因素相同外，考虑到水温变化的影响，还应控制水的质量和水的初温相同。 （3）[1]在150min到180min，棉絮包的烧瓶水温降低到20℃，不再降了，故室温是20℃。 [2]从计时开始到40min后，泡沫塑料包的烧瓶水温降低了33℃，棉絮包的烧瓶水温降低了57℃，相同时间内，泡沫塑料包的烧瓶水温降低的温度少，所以，泡沫塑料的保温性能比较好。 8．桥梁，是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。小晋查阅相关资料了解到：下垂量(桥梁向下弯曲偏离水平位置的距离)是衡量桥梁质量的一个重要标准。如图甲所示，小晋通过分析桥梁结构作出了猜想。 猜想一：钢梁的下垂量h可能与钢梁所受压力F有关； 猜想二：钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱间距s有关。 （1）图乙是小晋探究“钢梁的下垂量h与钢梁所受压力F的关系”时，画出的下垂量h与所受压力F的关系图像，根据图像可得出结论： ； （2）小晋想继续探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，请你为他设计记录实验数据的表格； （3）观察发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥梁，使其能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个值得探究的猜想： 。 【答案】 钢梁的下垂量h与钢梁所受压力F成正比 见解析 钢梁能承受的最大压力可能与钢梁的形状有关 【详解】（1）[1]从图乙可以看到，压力F越大，下垂量h也越大，并且该图线是过原点的直线，则可知道，钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F成正比。 （2）[2]由题意可知，探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，需要控制钢梁所受到的压力F大小不变，则不断地改变两个支撑柱间距s，再观察钢梁的下垂量h变化，大约做实验六次，记录实验数据的表格如下所示： 实验次数 1 2 3 4 5 6 下垂量h/cm 支撑柱间距s/cm （3）[3]将桥梁设计成拱式桥，可以使其能承受更大的压力，由此可猜测，桥梁能承受的最大压力可能与桥梁的形状有关。 9．在制作简易密度计的综合实践活动中，实验小组在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的底端封闭，做成一支简易密度计。如图甲，将该密度计分别放入水、盐水和酒精中测试发现，放入盐水中时密度计不能处于竖直状态，接下来合理的操作是 。改进后重新进行实验，标记的刻度如图乙所示，则刻度A处标记的应是 的密度值。实验结束后，同学们还想进一步提高该密度计的精确度，可行的方案是 。 【答案】 增加配重 酒精 适当增加配重 【详解】[1]密度计测液体的密度时处于漂浮状态，浮力等于密度计的重力，根据可知，液体密度越大排开液体体积越小；因为盐水的密度较大，密度计浸没在盐水中的深度较小，即排开液体的体积较小，密度计放在盐水中时不能处于竖直状态，因此要想密度计在盐水中能处于竖直状态，应增加配重，以降低重心，使其能处于竖直状态。 [2][3]密度计在液体中始终处于漂浮状态，浮力等于其重力，根据可知，液体密度越大，排开液体体积越小，液体密度越小，排开液体体积越大；则酒精的密度最小，排开液体的体积最大，则浸在液体中的深度最大，所以刻度A处标记的应是酒精的密度值；要想提高该密度计的精确度，则需要增大密度计在同一液体中浸没的深度，则增大排开液体的体积，即增大密度计所受的浮力，因密度计始终漂浮，浮力等于重力，因此应适当增大配重。 10．小陈制作了一个简易密度计。制作时，小陈先将适量铁砂倒入平底试管的底部，再将装置置于水中使其处于竖直漂浮状态，用笔在试管上标记此时水面位置，取出试管，量出试管露出液面的距离；接着将装置静置于酒精）中，标记此时液面位置，量出试管露出液面的距离；将装置静置于未知液体A中，标记此时液面位置，量出试管露出液面的距离；重复此操作，在试管上分别确定密度值、、、的位置并标上密度值。 (1)密度计在不同液体中漂浮时受到的浮力大小 （选填“相等”或“不相等”）； (2)实验中测得，且，则未知液体A的密度为 ； (3)管壁上标注的刻度值中，与间的距离 （选填“大于”“小于”或“等于”）与间的距离，位置在的位置 （选填“上方”或“下方”）； (4)若增加倒入试管中铁沙的质量，则制作的密度计精确程度将 （选填“变高”“变低”或“不变”）。 【答案】(1)相等 (2)1.25 (3) 大于 下方 (4)变高 【详解】（1）密度计在不同液体中漂浮时受到的浮力大小相等，都等于重力。 （2）密度计受到的浮力相同，由得 设试管的长度为L，由可得上式变为 即 由题意有 解得未知液体A的密度为 （3）[1]由于浮力相等，且液体的密度与排开液体的体积成反比，所以当液体的密度从0.8g/cm3增加到0.9g/cm3时，排开液体的体积减小得比从1.0g/cm3增加到1.1g/cm3时更多。因此，0.8g/cm3与0.9g/cm3间的距离大于1.0g/cm3与1.1g/cm3间的距离。 [2]受到浮力相同时，由可知，密度越大的液体被排开的体积越小，即试管浸在液体中的长度越小，由于O3处位的刻度为1.25g/cm3，则O3的位置在1.1g/cm3的位置下方。 （4）若增加倒入试管中铁沙的质量，则密度计的总重力增大，由于浮力仍等于总重力，根据阿基米德原理，排开液体的体积也变大，密度计浸入液体中的深度会增大，由可知，S不变，即可使h变大，则密度计上两条刻度线之间的距离变大，据此设计精确程度变高。 四、综合题 11．小强同学取来一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口，制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计，并用这个简易密度计来测量某液体的密度。（） (1)如图所示，用刻度尺测出密度计的长度是10cm。将密度计放入盛有水的烧杯中，静止后测出密度计露出水面的长度是4cm。将密度计取出并擦干，然后放入盛有被测液体的烧杯中，密度计静止时所受的浮力 （选填“大于”“小于”或“等于”）在水中所受的浮力，测出密度计露出液面的长度是2cm。 (2)被测液体的密度是 。 【答案】(1)等于 (2)0.75 【详解】（1）密度计在水中与液体中均处于漂浮状态，密度计在水中与液体中受到的浮力均等于密度计的重力，则密度计在液体中静止时所受的浮力等于在水中所受的浮力。 （2）由得 被测液体的密度是 五、计算题 12．为满足人民群众多样化的住房需求，许多地区对老旧小区楼房增加了外墙保温改造这一项目。某物理兴趣小组在综合实践中对保温材料的各种性能及其应用进行了研究，以下为市场上三种常用的保温材料相关信息，其中传热系数W越大，保温效果越差。 保温材料名称 传热系数W/（m2•k） 防火性能 最高使用温度/℃ Z（kg/m2） 聚氨酯泡沫 0.033 阻燃B1级 75 1.4 聚苯乙烯泡沫 0.042 阻燃B1级 65 1.0 岩棉 0.065 不燃A级 600 2.4 (1)某地秋冬季气温普遍较低，结合题干信息，你建议该地区房屋改造选择哪种保温材料，请说明理由； (2)选择保温材料时，密度是重要考虑因素，小桂发现表格缺少密度信息，于是对三种保温材料的质量和体积进行测量，其中一种样本的质量为0.8g，体积为40cm3，求该样本材料的密度； (3)小林发现，表格中参数“Z”的单位与密度“ρ”很相似，猜想“Z”与“ρ”在数值上可能有一定关系，即当保温材料厚度一定时，可以推导出“Z”与“ρ”的关系。根据小林猜想，结合（2）中的信息，当样本材料的厚度为5cm时，算出该样本材料的Z值，并判断该样本材料的名称。 【答案】(1)见解析 (2) (3)；该样本材料是聚苯乙烯泡沫 【详解】（1）由题意可知，传热系数W越大，保温效果越差，由于该地秋冬气温普遍较低，为保温，该地区房屋改造时应选择聚氨酯泡沫作为保温材料。 （2）该样本材料的密度为 （3）密度的单位是kg/m3，“Z”的单位是kg/m2，当保温材料厚度一定时，“Z”与“ρ”的关系为，所以当样本材料的厚度为5cm时，样本材料的Z值为 查表可知，该样本材料是聚苯乙烯泡沫。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$