内容正文:
专题01 力、运动和力、压强、浮力 考点清单(解析版)
01考点清单
►考点01 力
►考点02 弹力
►考点03 重力
►考点04 牛顿第一定律
►考点05 二力平衡
►考点06 摩擦力
►考点07 同一直线上二力的合成
►考点08压强
►考点09液体的压强
►考点10 大气压强
►考点11 流体压强与流速的关系
►考点12 浮力
►考点13 阿基米德原理
►考点14 物体的浮沉条件及应用
02实验突破
►实验01 探究重力的大小与质量的关系
►实验02 阻力对物体运动的影响
►实验03 探究二力平衡的条件
►实验04 探究滑动摩擦力跟哪些因素有关
►实验05 压力和受力面积对海绵形变的影响
►实验06 探究液体压强与哪些因素有关
►实验07 大气压的测量
►实验08 探究浮力的大小与哪些因素有关
►实验09 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
03典例分析
04巩固训练
一、力
1、力的概念
(1)力是物体对物体的作用,用符号“F”表示。
(2)产生力的作用总要有两个物体(一个是施力物体,一个是受力物体),单独一个物体不会产生力的作用,离开物体更不会有力的作用。
(3)在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,用符号“N”表示。
2、力的作用效果
(1)力可以使物体发生形变。或者说力可以改变物体的形状。
(2)力可以改变物体的运动状态。
3、力的三要素:力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。
4、力的示意图
(1)力的示意图
物理学中通常用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点。这种表示力的方式通常称为力的示意图。
(2)力的示意图的画法
①先确定受力物体;②在受力物体上找出力的作用点;③最后沿力的方向画一条带箭头的线段,标出力的符号、数值和单位。
5、力的作用是相互的
(1)物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。
(2)物体间相互作用力同时产生、同时消失,没有先后、主次之分;
(3)两个相互作用的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,分别作用在两个物体上;
二、弹力
1、弹力
(1)弹性:物体在受力时会发生形变,不受力时又恢复原来的形状,物体的这种性质叫作弹性。
(2)塑性:物体发生形变后不能自动恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性。
(3)弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力
(4)产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉伸而发生弹性形变。
(5)弹力的大小:与弹性形变的程度有关;在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
(6)弹力的方向:总跟形变的方向相反,与物体恢复形变的方向一致。
2、弹簧测力计
(1)弹性限度:物体的弹性有一定的限度,超过这个限度物体就不能恢复原来的形状。
(2)弹簧测力计:测量力的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计
4.弹簧测力计的使用
(1)使用前
①看清它的测量范围和分度值。(如图所示,弹簧测力计的测量范围是0-5N,分度值0.2N)
②检查指针是否在零刻度线上,如果不在,应把指针调节到零刻度线上。
③轻轻拉动挂钩几次,防止弹簧被外壳卡住。
(2)使用时
①测量时,要使弹簧的伸长方向与所测拉力方向平行,避免弹簧与外壳发生摩擦。
②测量时,加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值。且要使弹簧测力计的中心轴线方向与拉力的方向一致。
③读数时,视线要正对刻度线,其示数=整刻度值+后面的小格数×最小分度值。(图中弹簧测力计示数=2.6N)
★特别提醒:弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
三、重力
1、重力
(1)重力:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力,通常用字母G表示。
(2)重力的施力物体是地球,受力物体是地球附近的物体
2、重力的大小
(1)生活中常把物体所受重力的大小简称为物重。
(2)重力的大小:物体受到的重力大小跟物体的质量成正比。计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N。
★特别提醒:重力的大小与物体的质量、地理位置有关,即质量越大,物体受到的重力越大;在赤道上g最小,在两极上g最大,在地球上,越靠近赤道,物体受到的重力越小,越靠近两极,物体受到的重力越大。
3、重力的方向
(1)重力的方向:竖直向下(指向地心),即垂直于水平面。
(2)应用:铅垂线、水平仪。
★特别提醒:“竖直向下”指与水平面垂直向下,所以“竖直向下”决不能说成“垂直向下”或“向下”。
4、重心
(1)概念:对于整个物体,重力的作用的表现就好像它作用在某一点上,这个点叫做物体的重心。重心实际上是物体各部分受到重力作用的等效作用点。
(2)重心的位置
①形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的几何中心处。
②质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。
③物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(3)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(4)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
四、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律
(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。
(2)解释
①该结论是在实验的基础上经过科学推理而概括出来的;
②力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因;
③物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。原先静止的物体,不受力一直保持静止状态;原先运动的物体,不受力将保持匀速直线运动状态。简记:静者恒静,动者恒动。
3、惯性现象及其应用
(1)惯性:物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律又被称为惯性定律。
(2)一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(3)惯性的大小只与物体质量有关。质量越大,惯性越大;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(4)惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。不能说“受到惯性”、“惯性力”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。
五、二力平衡
1、平衡力和平衡状态
(1)平衡力:在受力的情况下,物体有时也会保持静止或匀速直线运动状态,即运动状态不变。物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力相互平衡。
2.平衡状态:静止状态和匀速直线运动状态
2、二力平衡的概念
(1)二力平衡:如果物体只受两个力的作用,且处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。
(2)二力平衡特点:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
3、二力平衡条件的应用
(1)确定力的大小和方向
根据二力平衡条件,如果知道了其中一个力的大小、方向,就可确定另外一个力的大小和方向。
①我们在用弹簧测力计测量物体所受的重力时,利用二力平衡,这时物体所受的重力和弹簧测力计对物体的拉力相互平衡,大小相等。
②我们用用重锤线显示重力的方向,也利用二力平衡,这时重锤所受的重力和绳子的拉力相互平衡,方向相反,并且在同一直线上。
(2)根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况
运动状态
物体不受力时
静止或做匀速直线运动
物体受力时
受平衡力
静止或做匀速直线运动
受非平衡力
运动状态发生改变
(3)根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态
受力情况
静止
受平衡力作用或不受力
匀速直线运动
受平衡力作用或不受力
运动状态改变
一定受到非平衡力作用
(4)二力平衡与相互作用力的比较
相互作用力
(作用力与反作用力)
平衡力
不同点
力的示意图
受力物体
(本质区别)
分别作用在两个物体上
作用在同一物体上
同时性
同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
力的性质
同种性质的力
不一定是同种性质的力
相同点
大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上
六、摩擦力
1、摩擦力
(1)摩擦力:两个相互接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动趋势)时,在接触面产生一种阻碍相对运动(或相对运动趋势)的力,这种力叫做摩擦力
(2)产生条件:①两物体直接接触且有相互作用的弹力;②两接触面均粗糙;③物体间有相对运动或相对运动趋势。
(3)摩擦力的方向:摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反;摩擦力有时起阻力作用,有时起动力作用。
(4)摩擦力的分类:滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力。
2、摩擦力大小的影响因素
滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大;滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。另外,滑动摩擦力的大小还与接触面的材料有关。
3、增大或者减小摩擦力的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
增大压力
自行车车闸
增大接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变滚动摩擦为滑动摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
减小压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
减小接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变滑动摩擦为滚动摩擦
轮滑鞋
使接触面分离
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
七、同一直线上二力的合成
1、力的合成
(1)合力:如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力。
(2)力的合成:在物理学中,求几个力合力的过程叫作力的合成。
2、同一直线上二力的合成
(1)同一直线上方向相同的两个力
同一直线上的两个力,如果方向相同,合力的大小等于这两个力的大小之和,合力的方向与这两个力的方向相同。表达式:。
(2)同一直线上方向相反的两个力
同一直线上的两个力,如果方向相反,合力的大小等于这两个力的大小之差,合力的方向与较大的力方向一致。表达式:()。
(3)物体受平衡力作用时,合力为0,物体保持静止或匀速直线运动状态;物体受非平衡力作用时,合力不为0,物体运动状态改变。
八、压强
1、压力
(1)概念:把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向受力物体的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在水平面上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式:、
(5)推论公式:,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时,减小受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时,增大压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时,增大受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
九、液体的压强
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到重力的作用和具有流动性。
(2)特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积无关。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F=G
F>G
F<G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
三、连通器
(1)连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
(3)连通器的应用:茶壶、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
十、大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
(2)大气压的产生原因:空气受重力作用,同时具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)最早证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越低。
4、跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
(1)活塞式抽水机的工作原理
活塞式抽水机是利用大气压工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
(2)过程分析
活塞和筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
十一、流体压强与流速的关系
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
(2)流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2、飞机的升力
(1)飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较小;下方气体流速较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力(F=F2-F1)。
十二、浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体向上托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:竖直向上
(3)浮力的施力物体:液体或气体
(4)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力:(F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的压力差。
(2)压力差法计算浮力:。
十三、阿基米德原理
1、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
十四、物体的浮沉条件及应用
1、物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
>
<
=
=
实心体
>
<
=
>
<
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
2、浮力的应用
(1)浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
(2)密度计原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
3、浮力的计算方法
(1)称重法:
(2)压力差法:
(3)公式法:
(4)平衡法:(漂浮、悬浮)
1、探究重力与质量的关系
【提出问题】物体所受的重力跟它的质量有什么关系?
【猜想与假设】物体所受的重力与质量存在一定的关系,物体的质量越大,它所受的重力越大。
【进行实验收集证据】
(1)固定弹簧测力计,使其保持竖直状态。
(2)把一个质量为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,读出的弹簧测力计的示数即钩码所受重力的大小,将其记录在表格中。
(3)用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个、7个相同的钩码的重力,并把测量结果记录在表格中。
(4)以质量为横坐标,重力为纵坐标,作出钩码重力大小跟其质量的关系图像,如图所示。
质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
重力G/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2.94
3.43
重力与质量的比值/(N·kg-1)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
【归纳总结】大量精确的实验表明,物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值,地球附近的物体所受重力跟它的质量之间的关系可以写成,即G=mg。
2、阻力对物体运动的影响
【实验过程】分别让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾、棉布和木板上滑行的距离。
【实验分析】由实验可以看出,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离变大。进一步推测:如果运动的物体受到的阻力为0,速度就不会减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
【交流与反思】
(1)转换法:用小车在水平面上运动距离的大小来反映阻力对物体运动的影响。
(2)控制变量法:控制小车到达水平面时的速度相同(在斜面同一位置由静止释放),只改变水平面的粗糙程度(在木板上铺上不同材料)
(3)科学推理法:根据实验结果推理得出,若水平面绝对光滑且足够长,则小车将在水平面上一直做匀速直线运动。
(4)小车在水平面上最终停下来的原因:受到阻力的作用。
(5)小车在水平面运动时,小车受到的重力和水平面对小车的支持力是一对平衡力。
3、探究二力平衡的条件
【实验探究】探究二力平衡的条件
【实验装置和器材】
【实验过程】我们可以用如图所示的装置进行实验。把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里加钩码。观察小车在什么条件下会保持运动状态不变。
1.使两个托盘里的钩码质量不相等;
2.使两个托盘里的钩码质量相等;
3.保持两个托盘里的钩码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放。
把实验条件和现象记录在下面表格中
小车在水平方向所受二力的情况
小车的运动状态是否改变
大小
方向
是否在同一直线
不相等
相等
相等
……
【实验结论】作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这两个力九彼此平衡。简单记忆:同体、等大、反向、共线。
【常考考向】
(1)通过定滑轮改变力的方向。
(2)通过改变钩码的数量来改变力的大小。
(3)尽量减小装置间的摩擦(小车和桌面),防止摩擦对实验的影响。
(4)实验创新:
纸片质量要小,减小重力对实验的影响;两边的定滑轮高度不需要相同。
4、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
【实验原理】二力平衡
【实验过程】(1)如图甲所示,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,使其在较光滑的长木板上匀速滑动,记下此时弹簧测力计的示数,其示数大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)如图乙所示,在木块上放砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小;
(3)如图丙所示,在长木板上铺上较粗糙的毛巾,保持木块上砝码不变,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
【实验结论】滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究滑动摩擦力大小与压力的关系,控制接触面的粗糙程度不变,改变压力大小;②探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,控制压力不变,改变接触面的粗糙程度。
(2)实验设计不足之处:很难使木块做匀速直线运动,弹簧测力计读数不稳定。
(3)实验改进:改进方案如下图所示。
将弹簧测力计的挂钩与木板相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验,这样不但方便读数,而且长木板也不需要做匀速直线运动。
(4)滑动摩擦力的大小与速度和接触面积大小无关。
(5)探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系时,需要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,若不相同,得出的结论是错误的。
5、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当受力面积相同时,压力越大,压力的作用明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【常考考向】
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明:力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
6、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小,这运用了物理科学方法中的转换法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜重新安装。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果两侧高度差不变,说明是漏气的。若是漏气的,则应该拆卸后重新安装。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【常考考向】
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度;②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向;③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体。
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
7、大气压的测量
(1)托里拆利实验
【实验器材】长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
【实验步骤】
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
【实验现象】管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
【常考考向】
①玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变小,使测得的大气压强值会偏小。
②水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。
③做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
④管内水银柱的高度与大气压的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等无关。
⑤玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
⑥若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成连通器,管中液面会下降,最终管内外液面相平。
(2)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
8、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积;②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度;③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度。
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
9、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
一、运动和力
【典例1】(23-24八年级上·湖南长沙·期末)人们常用“冷桌子,热板凳”来形容读书的辛劳。学习时,人坐在板凳上给板凳压力, 是受力物体,可长时间坐在板凳上,屁股会感觉酸疼,这说明力的作用是 的。
【答案】 板凳 相互
【详解】[1]力是物体对物体的作用, 人坐在板凳上对板凳有压力作用,产生这个力的施力物体是人,受力物体是板凳。
[2]可长时间坐在板凳上,屁股会感觉酸疼,板凳也会对屁股有支持力的作用,说明力的作用是相互的。
【典例2】(23-24八年级下·广东梅州·期末)在某次足球训练课中,小明将足球踢向空中(如图),若不计空气阻力,则足球在空中运动过程中其受力示意图正确的是(F表示脚对球的作用力)( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】因为不计空气阻力,空中飞行的足球已经离开脚,脚对球没有力的作用,足球只受到重力的作用,并且重力的方向是竖直向下的,故A正确,BCD均错误。
故选A。
【典例3】(23-24八年级下·重庆·期末)实心球是我市中考体育必考项目之一,关于已经正确抛出的实心球分析正确的是( )
A.实心球上升到最高点时速度为零
B.实心球下降过程中速度增大,说明力是维持物体运动的原因
C.实心球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性力的作用
D.假如正在上升的实心球所受的力全部消失,它会沿原来的运动方向一直运动下去
【答案】D
【详解】A.投出去的实心球上升到最高点时在水平方向上仍有一定的速度,故速度不为零,故A错误;
B.实心球下降过程中速度增大,因为重力大于阻力,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.实心球离开手后还能继续向上运动是由于实心球具有惯性,惯性是物体的一种性质,不是力,不能说受到惯性力的作用,故C错误;
D.假如正在上升的实心球所受的力全部消失,由于惯性,实心球保持原来的运动状态不变,实心球将沿原来的运动速度做匀速直线运动,故D正确。
故选D。
【典例4】(23-24八年级下·广东肇庆·期末)如图是一项黔北民间绝技——独竹漂,它是我国先民千百年来勤劳智慧的结晶,此项体育技能集娱乐性、观赏性、挑战性于一体,脚踩一根楠竹,漂行水上如履平地。下列有关说法 正确的是 ( )
A.独竹受到的浮力与独竹受到重力是一对相互作用力
B.表演者对独竹的压力与独竹对她的支持力是一对相互作用力
C.独竹受到的浮力与表演者受到的重力是一对平衡力
D.表演者所受浮力与她受到的重力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.独竹受到的浮力与独竹受到的重力都作用在独竹上,不是一对相互作用力,故A错误;
B.表演者对独竹的压力与独竹对她的支持力大小相等,方向相反,分别作用在独竹和表演者上,是一对相互作用力,故B正确;
C.独竹受到的浮力与表演者受到的重力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D.表演者所受浮力与她受到的重力,都是作用在表演者上,不是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
【典例5】(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.0至6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6s至15s时间内,小王受到的摩擦力方向竖直向下
C.0至15s时间内,小王爬杆的平均速度为0.48m/s
D.15s至18s时间内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
【答案】C
【详解】A.由图乙可知,0至6s时间内,速度不断增大,所以,小王沿杆加速向上运动,故A错误;
B.6s至15s时间内,小王做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,所以在竖直方向上受到的摩擦力和重力是一对平衡力,重力方向竖直向下,摩擦力方向竖直向上,故B错误;
C.0至15s时间内,小王爬杆的距离应为图像与时间轴围成的图形的面积,即
所以,0至15s时间内,小王爬杆的平均速度为
故C正确;
D.由图像可知,15s至18s时间内,小王做减速运动,受到的摩擦力小于重力,故D错误。
故选C。
【典例6】(23-24八年级下·四川成都·期末)一个同学将重为6N的物体竖直向上抛出,若物体运动过程中受到的空气阻力恒为1N。则物体在上升过程中,受到的合力大小和方向为( )
A.7N,竖直向下 B.5N,竖直向上
C.5N,竖直向下 D.7N,竖直向上
【答案】A
【详解】物体在上升过程中,受自身竖直向下的重力和竖直向下的空气阻力,则物体受到的合外力为
方向竖直向下,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【典例7】(24-25八年级上·山东临沂·期末)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明提出了如下四种猜想:
猜想A:滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
猜想B:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想C:滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关;
猜想D:滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关。
(1)如图甲所示,小明将物块放在水平木板上,用弹簧测力计在水平方向拉动物块,由图甲可知,此时物块所受滑动摩擦力大小为 N。
(2)对比 两图的实验,可以验证猜想A,用到的实验方法是 。
(3)为了验证猜想C,如图丁所示,小明将物块沿竖直方向切去一半,比较甲、丁两图的实验,得出“滑动摩擦力大小与接触面积大小有关”的结论。实验过程是否正确? (选填“正确”或“错误”)。
(4)为了验证猜想D,小明用图丙的装置进行了三次实验,实验数据如表,分析实验数据可知,猜想D是 (选填“正确”或“错误”)的。
实验次数
物块运动速度/m·s-1
弹簧测力计示数/N
1
0.05
3.6
2
0.10
3.3
3
3.6
(5)小红对实验装置进行了如图戊所示的改进,下列属于该方案优点的是__________(填序号)
A.弹簧测力计静止,方便读数 B.木板是否匀速运动不影响实验效果
【答案】(1)2.6
(2) 甲乙 控制变量法
(3)错误
(4)错误
(5)AB
【详解】(1)观察图甲,小明用弹簧测力计在水平方向上拉动物块,使其做匀速直线运动。此时,物块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等。因此,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数,滑动摩擦力的刻度盘分度值为0.1N,故物块所受滑动摩擦力大小为f=F=2.6N。
(2)[1][2]为了验证猜想A,即滑动摩擦力的大小与压力大小有关,需要对比不同压力下的滑动摩擦力。观察图乙和图甲,发现图乙在物块上增加了一个砝码,从而增大了压力,而接触面的粗糙程度和接触面积都保持不变。这种在控制其他因素不变的情况下,只改变一个因素来观察结果的方法,叫做控制变量法。因此,对比甲、乙两图的实验,可以验证猜想A,用到的实验方法是控制变量法。
(3)为了验证猜想C,即滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关,需要保持压力大小和接触面的粗糙程度不变,只改变接触面积。但是,观察图甲和图丁,发现图丁中将物块沿竖直方向切去一半后,不仅接触面积减小了,压力也减小了一半。因此,这个实验没有控制压力大小不变,所以得出的结论是错误的。
(4)为了验证猜想D,即滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关,观察表格中的数据。发现虽然木块的运动速度不同,但是弹簧测力计的示数(即滑动摩擦力的大小)基本相同。因此,猜想D是错误的。
(5)观察图戊的改进方案。在这个方案中,弹簧测力计是静止的,因此方便读数;同时,拉动木板时,无论木板是否匀速运动,物块都处于静止状态,受到的拉力与滑动摩擦力始终是一对平衡力,大小相等。因此,木板是否匀速运动不影响实验效果。
故AB符合题意。
故选AB。
二、压强
【典例8】(23-24八年级下·河南郑州·期末)少林功夫驰名中外,一武术爱好者以图中所示的姿势练功时,如果他的体重为500N,单只脚与地面的接触面积为2×10-2m2,他双脚站立时对水平地面的压强为 Pa,则其中的一只脚对地面的压强 Pa,他走路时对水平地面的压强相比双脚站立时 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 1.25×104 1.25×104 变大
【详解】[1][2]以如图所示姿势练功时,对地面的压力等于人自身的重力,则他双脚站立时对水平地面的压强为
此时每只脚对地面的压强都是1.25×104Pa。
[3]走路时,始终只有一只脚落地,因此他与地面的接触面积变小,即受力面积变小,对地面的压力不变,根据可知他对地面的压强将变大。
【典例9】(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,质地均匀的正方体物体甲和乙放在水平桌面上,两物体对桌面的压强相等。若沿着图中水平虚线位置切去上部分,则剩余部分对桌面的压强的大小关系是 。(选填“>”“=”或“<”)
【答案】>
【详解】柱形物体对水平桌面的压强为
两物体对桌面的压强相等,而乙物体较高,所以,乙物体的密度较小;若沿着图中水平虚线位置切去上部分,剩余部分高度相同,则根据可知,剩余部分对桌面的压强的大小关系是。
【典例10】(多选)(23-24八年级下·云南大理·期末)如图所示,形状不同、底面积和重力相等的A、B、C三个容器放在水平桌面上,容器内分别装有质量相等的不同液体,下列说法正确的是( )
A.A容器对桌面的压强最大,C容器对桌面的压强最小
B.液体密度关系为:
C.A容器中液体对容器壁没有压力
D.A容器底部受到的液体压力最小,C容器底部受到的液体压力最大
【答案】BD
【详解】A.三个容器的重力相等,液体的质量相等,液体重力相等,则容器放在水平桌面上对水平桌面的压力相同,又因为容器底面积相等,根据公式可知,三个容器对桌面的压强相等,故A错误;
B.根据可知,质量相等的三种不同液体,体积越大,密度越小,由题图可知
故,故B正确;
C.液体内部向各个方向都有压强,所以A容器中液体对容器壁有压力,故C错误;
D.三个容器中,C中液体对容器底部的压力大于液体的重力,B中液体对容器底部的压力等于液体的重力,A中液体对容器底部的压力小于液体的重力,三个容器底面积相同,液体对C容器底部的压力最大,对B容器底部的压强次之,对A容器底部的压力最小,故D正确。
故选BD。
【典例11】(23-24八年级下·重庆·期末)下面所述案例是物理学知识在生活中的广泛应用,其中说法正确的是( )
A.菜刀不锋利了在磨石上磨一磨,是为了减小压强
B.用吸管能把饮料吸入嘴里,其实是大气压的作用
C.用高压锅煮食物熟得快,是因为锅内气压大液体沸点低
D.水坝上窄下宽,是因为液体内部的压强随深度的增加而减小
【答案】B
【详解】A.菜刀不锋利了在磨石上磨一磨,是为了减小受力面积,增大压强,故A错误;
B.用吸管吸饮料时,把吸管内的空气吸走了,瓶内的饮料在瓶内大气压的作用下进入嘴里,故B正确;
C.水的沸点随气压的升高而增大,用高压锅煮食物时,增大了锅内的气压,从而提高了水的沸点,所以熟得快,故C错误;
D.水坝上窄下宽,是因为液体内部的压强随深度的增加而增大,故D错误。
故选B。
【典例12】(23-24八年级下·陕西汉中·期末)如图所示,轿车在快速行驶过程中,车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速,因而车子上方气体的压强 车子下方气体的压强,从而使得轿车对地面的压力 (前两空均选填“大于”“等于”或“小于”)车的重力,在行驶中,小华的爸爸打开了两侧车窗,小华会看到车内悬挂的窗帘向 (选填“车内”或“车外”)飘动。
【答案】 小于 小于 车外
【详解】[1][2]轿车静止时,对地面压力等于重力;根据流体压强与流速的关系可知,轿车在快速行驶过程中,车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速,因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强,轿车上下方所受到的压力差形成向上的升力,从而使得轿车对地面的压力小于车的重力。
[3]在行驶中打开车窗,车外空气流速大、压强小,车内空气流速小、压强大,产生向外的压强差,所以小华看到车内悬挂的窗帘在向车外飘动。
【典例13】(23-24八年级下·云南普洱·期末)如图是小林与小芳用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)在使用压强计前,小林发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,他调节的方法是 (选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(2)实验中,液体内部压强的大小通过 来反映,此处应用的研究方法是 。
(3)小林比较图乙和图丙,可以得到结论 ;比较 两图,可以探究液体的压强与液体密度的关系。
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管中液面高度差 (选填“不变”或“改变”)。
(5)若保持丙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。小林认为她的结论 (选填“可靠”或“不可靠”),原因是 。
【答案】(1)B
(2) U形管两侧液面的高度差 转换法
(3) 在液体密度相同时,深度越深,液体压强越大 丙、丁
(4)不变
(5) 不可靠 将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,不仅增大了液体的密度,也增大了金属盒位于液体中的深度,没有控制单一变量
【详解】(1)在使用压强计前,小林发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,他应该取下软管,此时U形管两侧都与大气相连,最终两侧液面会相平,再将软管重新安装即可,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(2)[1][2]实验中液体内部压强的大小通过U形管两侧液面的高度差来反映,U形管两侧液面的高度差越大,说明液体压强越大,此处应用的研究方法是转换法。
(3)[1]由图可知,图乙和图丙中液体密度相同,丙中橡皮膜位于液体中的深度更深,U形管两侧液面的高度差更大,说明液体压强更大,故得出结论:在液体密度相同时,深度越深,液体压强越大。
[2]图丙和图丁中橡皮膜深度相同,液体密度不同,丁中液体密度更大,U形管两侧液面的高度差也更大,说明液体的压强与液体密度有关。故比较丙、丁两图,可以探究液体的压强与液体密度的关系。
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,由于液体压强只和液体密度与深度有关,所以使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,液体压强不变,U形管中液面高度差不变。
(5)[1][2]将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,不仅增大了液体的密度,也增大了金属盒位于液体中的深度,没有控制单一变量,故她的结论不可靠。
【典例14】(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,一个高为45cm的薄壁容器放在水平地面上,容器内盛有0.8kg的水,容器下部的横截面积为,上部的横截面积为,水深h为40cm,A点到容器底的高度为10cm。(g取,)
(1)求A点受到水的压强;
(2)求水对容器底的压力。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)A点的深度为
hA=h-h1=40cm-10cm=30cmA点受到水的压强
(2)水对容器底的压强
则水对容器底的压力
三、浮力
【典例15】(23-24八年级下·湖南长沙·期末)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.上升中的热气球的浮力不可能等于重力
B.宇航员在空间站飘起来不是浮力的作用
C.潜水艇是靠改变自身体积来实现上浮和下沉的
D.上表面不受压力的物体,没有浮力
【答案】B
【详解】A.匀速上升中的热气球的浮力等于重力,故A错误;
B.宇航员在空间站飘起来是因为不受重力的作用,故B正确;
C.潜水艇是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的,故C错误;
D.浮力是物体上下表面的压力差,下表面不受压力的物体,没有浮力,故D错误。
故选B。
【典例16】(23-24八年级下·吉林松原·期末)一个小球的重力为10N,将它浸没在水中时,所排开水的重力为20N。那么小球浸没时受到的浮力大小为 N,小球的体积是 m3。(g取10N/kg)
【答案】 20
【详解】[1]将小球全部浸没在水中时,已知小球排开的水重为20N,由阿基米德原理知,此时小球所受的浮力
[2]由于小球全部浸没在水中,故物体的体积
【典例17】(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图所示,将两个同样形状的长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中,则两长方体所受到的( )
A.上下压强差相等,浮力不等 B.上下压强差不等,浮力相等
C.上下压强差不等,浮力不等 D.上下压强差相等,浮力相等
【答案】B
【详解】AC.两个同样形状的长方体浸没在水中,排开液体的体积相同,根据可知,两长方体所受到的浮力相等,故AC不符合题意;
BD.长方体物块竖直放置与水平放置上下表面到液面的深度不同,所以长方体物块上下表面受到水的压强不相等;长方体物块上下表面受到水的压强差为
长方体物块竖直放置与水平放置上下表面深度差不相等,所以两长方体上下压强差不等,故B符合题意,D不符合题意。
故选B。
【典例18】(23-24八年级下·广东河源·期末)小亮用手将一个重为4N、体积为的物块浸没在水中,放手后物体最终(g取)( )
A.漂浮,所受的浮力为4N B.悬浮,所受的浮力为5N
C.悬浮,所受的浮力为4N D.沉底,所受的浮力为5N
【答案】A
【详解】由阿基米德原理可知,物块浸没在水中受到的浮力为
因为
由物体浮沉条件可知,放手后物块最终漂浮,受到的浮力等于自身重力,即4N。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【典例19】(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图所示,水平桌面上甲、乙两个相同的容器装有体积相等的不同液体,将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则( )
A.物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力
B.甲容器对桌面的压力等于乙容器对桌面的压力
C.甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D.物体A的重力大于物体B的重力
【答案】D
【详解】A.静止时两容器中的液面保持相平,说明排开液体的体积相同,因两种液体的密度不同,则排开液体的质量不相同,由可知,受到的浮力不相同,故A不符合题意;
BD.A漂浮在甲液体中,B悬浮在乙液体中,根据物体的浮沉条件可知,,,因为AB两物体的密度相同,因此可得,已知两液体的体积相同,则甲液体的质量大于乙液体的质量,已知AB两物体放入两容器中,排开液体的体积相同,结合AB在液体中所处的状态可知,A的体积大于B的体积,由可知,A的质量大于B的质量,两容器对桌面的压力大小等于两容器的总重力,因为甲容器中液体和物体A的总质量大于乙容器中液体和B物体的总质量,即甲容器的总重力大于乙容器的总重力,则甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故B不符合题意,D符合题意;
C.甲、乙两容器中液体的深度相同,液体的密度不同,则底部受到液体的压强不相等,故C不符合题意。
故选D。
【典例20】(多选)(23-24八年级下·陕西咸阳·期末)如图-1所示,小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体(圆柱体不吸水),并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,若烧杯的直径较大,水面高度变化可以忽略。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图-2所示。下列说法中正确的是(g取10N/kg,)( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力为4N
B.圆柱体的高度为20cm
C.当时,圆柱体的上表面与水面相平
D.圆柱体的密度为
【答案】BD
【详解】A.由图乙可知,圆柱体所受重力为G=5N,浸没时浮力为
故A错误;
B.由图乙可知,圆柱体的高度
h=20cm-10cm=10cm
故B正确;
C.由图乙,结合圆柱体的状态可知,当h=20cm时,圆柱体刚好完全出水面,圆柱体下表面与水面相平,故C错误;
D.圆柱体的质量为
浸没时,圆柱体的体积等于排开液体的体积
圆柱体的密度为
故D正确。
故选BD。
【典例21】(23-24八年级下·山东济宁·期末)小霞同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)金属块完全浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)观察A、B、C三幅图,可得出金属块受到的浮力大小与 有关;
(3)观察A、C、D三幅图,可得出的结论是 ;
(4)根据本实验数据可计算得出该金属块的密度是 kg/m3;
(5)观察A、C、E三幅图,可得水的密度和液体密度的关系是水 液体(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1)0.5
(2)排开液体体积
(3)浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关
(4)
(5)大于
【详解】(1)由图A知道,物体所受重力为
G=2N
浸没在水中测力计示数为F示=1.5N,故物体浸没水中所受浮力为
(2)观察A、B、C、三幅图,由称重法可知浮力不同,液体密度一定,但排开液体体积变大,故可知金属块受到的浮力大小与排开液体体积有关。
(3)比较A、C、D三图知道,液体密度和物体排开液体的体积相同,物体浸没在水中深度增加,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知,物体所受浮力不变,说明浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(4)由(1)知道,浸没水中F浮=0.5N,由知道,物体的体积为
由G=mg知道,圆柱体的质量为
由知道,金属块密度是
(5)比较A、C、E三幅图知道,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,由称重法知道,在水中浮力大,由知道,水的密度和液体密度的关系是
水>液体
1.(23-24八年级下·河南商丘·期中)我国科学团队研制出的一款柔性显示玻璃,厚度仅有0.03毫米,创造出的新的世界纪录,这种玻璃常应用于折叠屏手机。如图所示,手指用力压这种玻璃会使其变弯曲,说明力可以使物体发生 ;手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和 有关。
【答案】 形变 力的大小
【详解】[1]这种玻璃在力的作用下变弯曲,形状发生变化,说明力可以使物体发生形变。
[2]力的大小、方向以及作用点,都可以影响力的作用效果。手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和力的大小有关,力的大小越大,力的作用效果越明显。
2.(23-24八年级下·广东惠州·期末)元曲《天净沙•秋思》中写到:枯藤老树昏鸦,小桥流水人家,古道西风瘦马。夕阳西下,断肠人在天涯。干枯后的树叶从树上落下来,是因为树叶受到竖直向下的 力的作用。停在枝头上的乌鸦受到的重力与树枝对乌鸦的支持力是一对 力。
【答案】 重 平衡 地面
【详解】[1]地面附近的一切物体都受重力,重力的方向竖直向下,干枯后的树叶从树上落下来,是因为树叶受到竖直向下的重力。
[2]停在枝头上的乌鸦处于静止状态,受平衡力作用,受到的重力与树枝对乌鸦的支持力是一对平衡力。
3.(23-24八年级下·云南大理·期末)周末小明帮助妈妈洗菜时联想到了所学物理知识:洗菜池的反水弯相当于一个 ,好学的他又找来一根纸条靠近水龙头,并将水龙头拧开,惊奇的发现,当水流出时纸条向水流方向靠拢,这是因为水流速越大的地方,压强 ,(选填“越小”、“不变”或“越大”)。
【答案】 连通器 变小
【详解】[1]洗菜池的反水弯,满足上端开口,下端相连,因此为连通器。
[2]当水流出时纸条向水流方向靠拢,是因为流体流速越快的位置,压强越小,因此纸条向水流方向靠拢。
4.(23-24八年级下·四川成都·期末)自行车是我们熟悉的交通工具,从结构和使用上看涉及到许多有关物理知识。自行车坐垫做得较宽大,主要是通过增大受力 来减小坐垫对人的压强;要使行驶的自行车尽快停下,应紧握刹车把,这是用增大 的方法来增大摩擦力。
【答案】 面积 压力
【详解】[1]自行车坐垫做得较宽大,主要是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
[2]紧握刹车把,这是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力。
5.(23-24八年级下·河北邢台·期末)如图所示,小明用一根细线栓一块橡皮,甩起来,处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,橡皮所受重力方向为 。如果此时细线突然断开,而橡皮所受外力全部消失,它将做 运动。
【答案】 非平衡 竖直向下 匀速直线
【详解】[1]橡皮在水平面内做匀速圆周运动时,运动方向不断改变,橡皮处于非平衡状态。
[2]橡皮所受重力方向始终竖直向下。
[3]如果此时细线突然断开,而橡皮所受外力全部消失,橡皮将做匀速直线运动。
6.(23-24八年级上·重庆南岸·期末)重为20N的A物体放在水平桌面上,用大小为10N的水平拉力拉着物体匀速直线运动,则物体受到的摩擦力为 N,撤去力后,物体在继续运动的过程中受到的摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 10 不变
【详解】[1]物体匀速运动时,竖直方向上受到重力和支持力,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,重力和支持力是一对平衡力,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,拉力大小是10N,所以滑动摩擦力大小也是10N。
[2]撤去力F后,接触面所受的压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力保持10N不变。
7.(23-24八年级下·贵州六盘水·期末)小明把气球放在左手指和右手掌之间保持静止,气球两侧形变情况如图所示。左手指对气球的压力为、压强为;右手掌对气球的压力为、压强为。则 , (均选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 = >
【详解】[1][2]由图可知,气球静止,在水平方向受力平衡,所以左手指对气球的压力和右手掌对气球的压力相等,即=;左手指跟气球的受力面积小于右手掌跟气球的受力面积,根据可知左手指对气球的压强大于右手掌对气球的压强,即>。
8.(23-24八年级下·陕西咸阳·期末)如图所示为我国新一代通用型导弹驱逐舰,其排水量为,则驱逐舰满载时受到的浮力为 N;该驱逐舰从海洋驶入长江时所受到的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”),它排开江水的体积 (选填“大于”“等于”或“小于”)排开海水的体积。(g取,)
【答案】 不变 大于
【详解】[1]驱逐舰满载时受到的浮力为
[2][3]该驱逐舰从海洋驶入长江时,始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。由于,根据,可知排开江水的体积大于排开海水的体积。
9.(23-24九年级下·重庆大足·期末)如图所示,底面积为的柱形容器放在水平桌面上,容器内装有深度为12.5cm的水,水面上方有一细绳系有一边长为10cm的正方体物块,现将正方体物块缓慢下移,使其浸入水中的体积为总体积的一半。则此时正方体物块所受浮力 N,液体对容器底部的压强 Pa。
【答案】 5
【详解】[1]正方体的体积为
其浸入水中的体积为总体积的一半,则排开水的体积为正方体体积的二分之一,则此时正方体物块所受浮力
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×0.5×1000×10-6m3×10N/kg=5N
[2]正方体的底面积为
S0=10cm×10cm=100cm2
水面升高的高度为
容器底部的深度为
液体对容器底部的压强
10.(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)下列关于力与运动关系的说法中正确的是( )
A.物体受到力的作用,其运动状态一定发生改变
B.物体不受力的情况下其运动状态一定不发生改变
C.做匀速圆周运动的物体,受到的力也可能是平衡力
D.用力推桌子,桌子静止不动,因为推力小于摩擦力
【答案】B
【详解】A.物体受到力的作用,其运动状态不一定发生改变;比如,物体受到平衡力的作用时,其运动状态不改变,故A错误;
B.力可以改变物体的运动状态,物体不受力的情况下其运动状态一定不发生改变,会保持静止状态或匀速直线运动状态,故B正确;
C.做匀速圆周运动的物体,其运动方向不断变化,处于非平衡状态,所以该物体受到的力不是平衡力,故C错误;
D.用力推桌子,桌子静止不动,此时桌子处于静止状态,处于平衡状态,受到的是平衡力作用,所以,此时桌子受到的推力等于摩擦力,故D错误。
故选B。
11.(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,对生产生活中现象的描述,正确的是( )
A.甲图:b孔水喷得更远,说明液体内部压强随深度的增加而减小
B.乙图:三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
C.丙图:自制简易气压计从一楼拿到二十楼,玻璃管内的液柱会下降
D.丁图:A管内水面上升,说明流体在流速大的位置压强大
【答案】B
【详解】A.甲图:b孔水喷得更远,说明液体内部压强随深度的增加而增大,故A错误;
B.乙图:三峡五级船闸,当底部的阀门打开时,上游和闸室、闸室和下游之间都可以构成连通器,利用连通器的原理工作,使船只顺利通行,故B正确;
C.丙图:自制简易气压计从一楼拿到二十楼,外界大气压随高度增大而减小,瓶内的水在水面上方气压作用下进入玻璃管,玻璃管内的液柱会上升,故C错误;
D.丁图:A管内水面上升,是因为A管上端处空气压强变小,烧杯内的水在大气压作用下进入A管并上升,说明流体在流速大的位置压强小,故D错误。
故选B。
12.(2024·辽宁锦州·模拟预测)如图所示,在北京冬奥会上武大靖带领三名队友,在速滑混合团体2000米接力赛中一路领先。下列说法正确的是 ( )
A.运动员在匀速滑行时,溜冰鞋与冰面间摩擦力为零
B.到达终点不能立即停下来,是因为运动员受到惯性作用
C.运动员在匀速转弯时,受到非平衡力作用
D.冰面对他的支持力与他所受的重力是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.运动员在快速滑行过程中,溜冰鞋与冰面间摩擦力较小,但不为零,故A错误;
B.运动员到达终点时不能立即停下来,是因为运动员具有惯性,仍要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能用作用来表述,故B错误;
C.运动员在匀速转弯时,运动方向不断改变,处于非平衡状态,受到的不是平衡力,故C正确;
D.冰面对他的支持力与他所受的重力作用在同一个物体上,不是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
13.(23-24八年级下·山东临沂·期末)6月14日,2024年全国武术散打锦标赛暨第九届世界青少年武术锦标赛选拔赛在我市举行。如图所示,获奖选手站在水平颁奖台上,属于一对平衡力的是( )
A.选手受到的重力和颁奖台对选手的支持力
B.颁奖台受到的重力和地面对颁奖台的支持力
C.选手对颁奖台的压力和颁奖台对选手的支持力
D.选手对颁奖台的压力和地面对颁奖台的支持力
【答案】A
【详解】A.选手受到的重力和颁奖台对选手的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在同一物体上,因此属于一对平衡力,故A符合题意;
B.地面对颁奖台的支持力等于颁奖台和选手的总重力,因此颁奖台受到的重力和地面对颁奖台的支持力大小不相等,不是平衡力,故B不符合题意;
C.选手对颁奖台的压力和颁奖台对选手的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在不同物体上,因此属于相互作用力,故C不符合题意;
D.选手对颁奖台的压力和地面对颁奖台的支持力,大小不相等,不是平衡力,故D不符合题意。
故选A。
14.(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图1所示侧长图为我国战国时期的青铜汲酒器,取“应龙吸水”之意,反映了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图2所示①和②是使用该汲酒器取酒要经历的过程,手指正确的操作分别是( )
A.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
B.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
C.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
D.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
【答案】B
【详解】在将汲酒器放入酒水中时,应松开方孔,酒水进入汲酒器,空气从上端的方孔排出,此时汲酒器与酒壶形成上端开口下端连通的连通器,汲酒器中的酒的液面与酒壶中的酒液面相平,之后用拇指摁住方孔向上提起,在外界大气压的作用下,酒水不会向下流出,放到碗的上方后,松开方孔,酒水在重力的作用下向下流出。
故选B。
15.(23-24八年级下·安徽马鞍山·期末)一木块在水中漂浮时,有2/5的体积露出水面,将露出水面的部分锯掉,当剩余部分的木块静止时,下列说法正确的是( )
A.木块的密度是0.4×103kg/m3 B.悬浮在水中
C.沉入水底 D.漂浮,露出水面的体积为剩余部分的2/5
【答案】D
【详解】A.木块在水中漂浮时,浮力等于重力,则有
解得木块的密度为
故A错误;
BCD.木块的密度小于水的密度,将露出水面的部分锯掉,由于木块的密度不变,当剩余部分的木块静止时,仍然漂浮,根据,由于水的密度和木块的密度不变,所以露出水面的体积为剩余部分的2/5,故BC错误,D正确。
故选D。
16.(多选)(23-24八年级下·贵州毕节·期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上薄橡皮膜(极易发生形变),用手(图中未画出)按着使其竖直浸入水中到相同深度处,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹陷。松手后塑料药瓶均上浮。关于该现象,下列说法正确的是( )
A.第二次将塑料药瓶按入水中后,塑料药瓶的平均密度小于水的密度
B.两次橡皮膜都向内凹,说明液体内部只有竖直向上和向下有压强
C.第二次橡皮膜向内凹陷得更多些
D.第一次塑料药瓶受到的浮力大于第二次塑料药瓶受到的浮力
【答案】ACD
【详解】A.第二次将塑料药瓶按入水中,松手后塑料药瓶上浮,根据密度大小与浮沉的关系可知:塑料药瓶的平均密度小于水的密度,故A正确;
B.液体内部向各个方向都有压强;两次橡皮膜都向内凹,能说明橡皮膜受到竖直向上和向下的压强,但不能说明液体内部只有竖直向上和向下有压强,故B错误;
C.由图可知:第二次橡皮膜所处的深度比第一次橡皮膜所处的深度大,由液体压强公式可知:第二次橡皮膜受到的水的压强更大,则第二次橡皮膜向内凹陷得更多些,故C正确;
D.因第二次橡皮膜向内凹陷得更多些,则第二次塑料药瓶排开水的体积更小,根据阿基米德原理可知:第二次塑料药瓶受到的浮力更小,即第一次塑料药瓶受到的浮力大于第二次塑料药瓶受到的浮力,故D正确。
故选ACD。
17.(23-24八年级下·重庆·期末)如图所示,现将重为4N的正方体木块A用细绳系在盛有水的容器底部,容器的重力为3N,底面积为300cm2,木块处于静止状态,此时水深30cm,绳子的拉力为6N。若剪断细绳,待木块A静止后,下列说法正确的是( )
A.水面下降了6cm
B.水对木块底部的压力为10N
C.容器对桌面的压强的变化量为200Pa
D.水对容器底部的压强为2800Pa
【答案】D
【详解】A.剪断细绳之前,木块A浸没且静止,A受到的拉力、重力与浮力平衡,所以木块A受到的浮力为F浮=G+F拉=4N+6N=10N
此时木块A排开的水的体积为
剪断细绳后,由于F浮>G,待木块A静止后,漂浮在水面上,根据漂浮的条件可知,此时的浮力等于重力,F浮′=G,此时排开水的体积为
排开水的体积减小量为ΔV排=V排-V排′=1×10-3m3-4×10-4m3=6×10-4m3
水面下降的高度为
故A错误;
B.剪断细绳,待木块A静止后,木块A漂浮且受到的浮力F浮′=4N,根据浮力产生的原因可知,水对木块A底部的压力为F下底面 =F浮′=4N
故B错误;
C.剪断细绳前后,容器对桌面的压力等于容器的重力、水的重力和木块A重力之和,三者重力之和不变,所以容器对桌面的压力不变,又受力面积不变,根据可知,剪断细绳,待木块静止时,容器对桌面的压强不变,故C错误;
D.剪断细绳之前,水深30cm,剪断细绳后,水面降低了2cm,剪断后容器中水的深度为h=30cm-2cm=28cm=0.28m
剪断细绳后,水对容器底部的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.28m=2800Pa
故D正确。
故选D。
18.(23-24八年级下·安徽合肥·期末)如图所示,装有适量水的三个完全相同的容器放置在水平桌面上,然后将一木块放入乙容器内其处于漂浮状态,将小球放入丙容器内其处于悬浮状态,此时三个容器内的水面恰好相平齐。下列说法正确的是( )
A.如果向丙容器中加入酒精,小球将会上浮 B.水对三个容器底部的压力大小不相等
C.如果向乙容器中加入盐水,木块将会下沉 D.三个容器对水平桌面的压强大小相等
【答案】D
【详解】A.由图得,小球悬浮在水中,如果向丙容器中加入酒精,液体的密度减小,小于小球的密度,则小球将会下沉,故A错误;
B.三个容器中水的深度相同,容器的底面积相同,由得,水对三个容器底部的压力大小相等,故B错误;
C.如果向乙容器中加入盐水,液体的密度变大,则木块将会上浮,故C错误;
D.图乙中木块漂浮在水面,木块的重力等于受到的浮力,由阿基米德原理得,木块受到的浮力等于木块排开的水的重力,木块的重力等于木块排开的水的重力;图丙中小球悬浮在水中,小球的重力等于受到的浮力,由阿基米德原理得,小球受到的浮力等于小球排开的水的重力,则小球的重力等于小球排开的水的重力,则甲乙丙,容器中物体的总重力相同,三个容器完全相同,三个容器的重力相同,则三个容器的总重力相等,容器在水平桌面上,容器对桌面的压力等于容器的总重力,则容器对桌面的压力相等,容器对桌面的受力面积相等,由得,三个容器对水平桌面的压强大小相等,故D正确。
故选D。
19.(23-24九年级下·湖南长沙·期中)为了探究“阻力对物体运动的影响”,小鹏设计了如图所示的斜面实验,让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的 由静止滑下。
(2)比较甲、乙、丙三次实验发现:阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度改变得越 。
(3)进一步推理得出:如果小车受到的阻力为零,小车在水平面上将做 运动。
【答案】 同一高度 慢 匀速直线
【详解】(1)[1]为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下。
(2)[2]毛巾接触面粗糙程度最大,木板接触面粗糙程度最小,小车在毛巾上阻力最大,在木板上阻力最小,比较甲、乙、丙三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明阻力越小,小车运动的速度改变得越慢。
(3)[3]根据实验可知,当阻力越小时,小车速度减小的越慢,则可推理出:当小车受到的阻力为零,则小车将在水平面上做匀速直线运动。
20.(23-24八年级上·福建福州·期末)如图所示,小星在水平长木板上探究“滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验。
(1)如图21甲,将木块放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,让其在长木板上做 运动,记下弹簧测力计的示数F1= N,此时木块受到的摩擦力f= N;
(2)如图21乙,在木块上放砝码,重复(1)中的操作,发现弹簧测力计示数F1<F2,由此可初步得出,其它条件相同时, 越大,滑动摩擦力也越大;
(3)如图21丙,为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,小星在长木板铺上毛巾后,再次进行实验,发现弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块,在不增加或更换器材的情况下,应 ,重复(1)中的操作,读出弹簧测力计的示数F3,并比较F3与 (选填"F1”或"F2”)的大小。实际操作后发现F3较大,由此可初步得出,其他条件相同时,接触而越粗糙,滑动摩擦力越 。
【答案】(1) 匀速直线 1.4 1.4
(2)接触面受到的压力
(3) 将木块上的砝码取下 F1 大
【详解】(1)[1]如图甲所示,实验过程中,应使弹簧测力沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块处于平衡状态,受平衡力作用,根据二力平衡知识可知,此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。
[2][3]从图中可以看出,弹簧测力计1N∼2N之间有5个小格,其分度值为0.2N,指针指在1N过2格处,示数为1.4N,故F1=1.4N。此时,木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等。故木块受到的摩擦力f=F1=1.4N。
(2)如图乙所示,在木块上放砝码,重复上述操作。发现弹簧测力计示数 F1<F2,由甲、乙两次实验可知,两接触面的粗糙程度相同,接触面受到的压力不同,是探究滑动摩擦力大小与接触面受到的压力大小的关系;图乙中的压力较大,滑动摩擦力也较大,由此可初步得出:其它条件相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力也越大。
(3)[1][2]如图21,图乙、丙是为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,应控制压力大小相同,使接触面的粗糙程度不同,当测力计示数达到最大值时仍没拉动木块,说明图丙中的摩擦力较大,测力计的量程不够,为了在不增加或更换器材的情况下进行实验,应该让接触面的粗糙程度与图丙相同,通过减小压力来减小摩擦力,可使丙图与甲图的压力相同进行探究,故可以将丙实验中木块上的砝码取下,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数F3,再和甲图的F1进行比较,因为此时压力和甲图是一样的,只是接触面粗糙程度不同,故此法可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
[3]实际操作后发现F3较大,由此可初步得出:其他条件相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
21.(24-25八年级上·陕西西安·期末)请完成下列填空(每个砝码质量均相等)。
(1)如图1所示为关于“探究二力平衡的条件”实验的两种方案,其中方案 更合理;实验中通过调整左右两个托盘中砝码的 来改变力F1和F2的大小;
(2)做探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验步骤如图2所示,由a、b两图可得压力的作用效果与 有关;利用b、c两图探究压力的作用效果与受力面积大小是否有关时,铁块A和B的质量关系是 (选填“相等”或“不相等”)的;
(3)在“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验中,图3表示探究过程中的三个情景,比较甲和 可知液体内部压强与液体的 有关,比较乙、丙可知探头所处液体的 减小,受到的压强随之变 。该比较过程用到的物理方法是 ;
(4)如图4所示,在“探究浮力大小与什么因素有关”的实验中,金属块浸没在水中所受的浮力为 ;通过实验现象可以得出结论:浮力大小跟 有关。
【答案】(1) 一 个数
(2) 压力大小 相等
(3) 乙 密度 深度 小 控制变量法
(4) 0.6 排开液体的体积
【详解】(1)[1]方案一中摩擦力更小,对实验结果的影响小,所以应选择方案一更合理。
[2]小车受到的拉力等于砝码和砝码盘的总重力,可以通过调整砝码的个数来改变拉力F1和F2的大小。
(2)[1]a、b两图中受力面积相等,但压力的大小不同,可以得出压力的作用效果与压力大小的关系。
[2]b、c两图中,要探究压力作用效果与受力面积的关系时,应使受力面积不同,保持压力大小相等,所以铁块A和B的质量相等。
(3)[1][2]如图甲和乙,探头所处的深度相同,而液体密度不同,U形管中液面的高度差不同,说明探头所受压强不同,所以可以比较甲和乙得出液体内部压强与液体的密度有关。
[3][4]乙、丙两图中液体密度相同,丙中探头所处的深度更浅,U形管中液面高度差更小,说明探头所受压强更小;所以比较乙、丙可知探头所处液体的深度减小,受到的压强随之变小。
[5]该比较过程利用控制变量法探究液体压强与液体的密度及深度的关系。
(4)[1][2]由图AC可知,金属块浸没在水中所受的浮力为F浮C=G-FC=2.5N-1.9N=0.6N
B图中金属块受到的浮力为F浮B=G-FB=2.5N-2.3N=0.2N
可知金属块在C中排开液体的体积大,所受的浮力大,故可得出结论:浮力大小与物体排开液体的体积有关。
22.(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图所示,在一次送餐服务中,托着食物的机器人总质量为40kg,与水平地面接触的总面积为100cm2。若机器人沿直线在水平地面匀速运动了20m,用时40s。(g取10N/kg)求:
(1)机器人的速度;
(2)机器人对地面的压力;
(3)机器人对地面的压强。
【答案】(1)0.5m/s
(2)400N
(3)4×104Pa
【详解】(1)机器人的速度
(2)机器人的重力
机器人对地面的压力
(3)机器人对地面的压强
23.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)如图所示是从高处落入水里的柠檬,最终漂浮在水面上,若密度均匀的柠檬质量为150g,密度为 ,求:
(1)当下落的柠檬沉到水下50cm时,柠檬受到的液体压强;
(2)柠檬浸没在水中时受到的浮力;
(3)柠檬最终会上浮直至一部分漏出水面静止,则柠檬静止时受到的浮力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)柠檬受到的液体压强为
(2)密度均匀的柠檬的体积为
柠檬排开水的体积
柠檬浸没在水中时受到的浮力为
(3)柠檬静止时受到的浮力为
24.(23-24八年级下·福建厦门·期末)如图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子,将该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持0.1m/s的匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。求:
(1)物体在露出水面前受到水的浮力?
(2)物体静止在湖底时,上表面受到的液体压强?
(3)在整个拉动过程中,物体未露出水面时,绳子的拉力F拉?
【答案】(1)104N
(2)
(3)
【详解】(1)根据阿基米德原理,物体在露出水面前受到水的浮力为
(2)物体静止在湖底时,上表面离湖面的深度为
受到的液体压强
(3)在整个拉动过程中,物体未露出水面时,根据称重法测浮力可知,绳子的拉力为
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专题01 力、运动和力、压强、浮力 考点清单(原卷版)
01考点清单
►考点01 力
►考点02 弹力
►考点03 重力
►考点04 牛顿第一定律
►考点05 二力平衡
►考点06 摩擦力
►考点07 同一直线上二力的合成
►考点08压强
►考点09液体的压强
►考点10 大气压强
►考点11 流体压强与流速的关系
►考点12 浮力
►考点13 阿基米德原理
►考点14 物体的浮沉条件及应用
02实验突破
►实验01 探究重力的大小与质量的关系
►实验02 阻力对物体运动的影响
►实验03 探究二力平衡的条件
►实验04 探究滑动摩擦力跟哪些因素有关
►实验05 压力和受力面积对海绵形变的影响
►实验06 探究液体压强与哪些因素有关
►实验07 大气压的测量
►实验08 探究浮力的大小与哪些因素有关
►实验09 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
03典例分析
04巩固训练
一、力
1、力的概念
(1)力是 对 的作用,用符号“ ”表示。
(2)产生力的作用总要有两个物体(一个是 物体,一个是 物体),单独一个物体不会产生力的作用,离开物体 有力的作用。
(3)在国际单位制中,力的单位是 ,简称 ,用符号“ ”表示。
2、力的作用效果
(1)力可以使物体发生 。或者说力可以 物体的形状。
(2)力可以 物体的运动状态。
3、力的三要素:力的 、 和 叫做力的三要素。
4、力的示意图
(1)力的示意图
物理学中通常用一条 表示力。在受力物体上沿着 的方向画一条线段,在线段的末端画一个 表示力的方向, 表示力的作用点。这种表示力的方式通常称为力的示意图。
(2)力的示意图的画法
①先确定 物体;②在受力物体上找出力的 ;③最后沿力的方向画一条 ,标出力的 、 和 。
5、力的作用是相互的
(1)物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是 物体,受力物体同时也是 物体。
(2)物体间相互作用力同时 、同时 ,没有先后、主次之分;
(3)两个相互作用的力大小 、方向 、作用在 上,分别作用在 上;
二、弹力
1、弹力
(1)弹性:物体在受力时会发生 ,不受力时又 原来的形状,物体的这种性质叫作弹性。
(2)塑性:物体发生形变后 自动恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性。
(3)弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生 的作用,这种力叫作弹力
(4)产生条件:①两物体相互 ;②接触处相互 或 而发生 形变。
(5)弹力的大小:与 有关;在弹性限度内,弹性形变越 ,弹力越 。
(6)弹力的方向:总跟形变的方向 ,与物体恢复形变的方向 。
2、弹簧测力计
(1)弹性限度:物体的弹性有一定的 ,超过这个限度物体就 恢复原来的形状。
(2)弹簧测力计:测量 的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越 ,弹簧的 就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计
4.弹簧测力计的使用
(1)使用前
①看清它的 和 。(如图所示,弹簧测力计的测量范围是 ,分度值 )
②检查指针是否在 上,如果不在,应把指针调节到零刻度线上。
③轻轻拉动挂钩几次,防止弹簧被外壳卡住。
(2)使用时
①测量时,要使弹簧的伸长方向与所测拉力方向平行,避免弹簧与外壳发生摩擦。
②测量时,加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值。且要使弹簧测力计的中心轴线方向与拉力的方向 。
③读数时,视线要 刻度线,其示数=整刻度值+后面的小格数×最小分度值。(图中弹簧测力计示数=2.6N)
★特别提醒:弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
三、重力
1、重力
(1)重力:由于地球的 而使物体受到的力叫做重力,通常用字母G表示。
(2)重力的施力物体是 ,受力物体是地球附近的物体
2、重力的大小
(1)生活中常把物体所受 的大小简称为物重。
(2)重力的大小:物体受到的重力大小跟物体的质量成 。计算公式: ,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N。
★特别提醒:重力的大小与物体的 、 有关,即 越大,物体受到的重力越大;在赤道上g最小,在两极上g最大,在地球上,越靠近赤道,物体受到的重力越 ,越靠近两极,物体受到的重力越 。
3、重力的方向
(1)重力的方向: (指向地心),即垂直于 。
(2)应用:铅垂线、水平仪。
★特别提醒:“竖直向下”指与水平面垂直向下,所以“竖直向下”决不能说成“垂直向下”或“向下”。
4、重心
(1)概念:对于整个物体,重力的作用的表现就好像它作用在某一点上,这个点叫做物体的重心。重心实际上是物体各部分受到重力作用的等效作用点。
(2)重心的位置
①形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的 处。
②质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。
③物体的重心 在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处,不在环上。
(3)重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。
(4)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在 上。
四、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律
(1)内容:一切物体总保持 状态或 状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一定律。
(2)解释
①该结论是在实验的基础上经过 而概括出来的;
②力不是维持物体运动的原因,力是 物体运动状态的原因;
③物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。原先静止的物体,不受力一直保持 状态;原先运动的物体,不受力将保持 状态。简记: 。
3、惯性现象及其应用
(1)惯性:物体这种保持 的性质叫作惯性。牛顿第一定律又被称为 。
(2) 物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(3)惯性的大小只与物体 有关。 越大,惯性越 ;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况 。
(4)惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。不能说“受到惯性”、“惯性力”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。
五、二力平衡
1、平衡力和平衡状态
(1)平衡力:在受力的情况下,物体有时也会保持静止或匀速直线运动状态,即运动状态不变。物体受到几个力作用时,如果保持 或 状态,我们就说这几个力相互 。
2.平衡状态: 状态和 状态
2、二力平衡的概念
(1)二力平衡:如果物体只受两个力的作用,且处于 状态,这种情况叫做二力平衡。
(2)二力平衡特点:作用在 上的两个力,如果大小 、方向 ,并且在 上,这两个力就彼此平衡。简单的说就是: 。
3、二力平衡条件的应用
(1)确定力的大小和方向
根据二力平衡条件,如果知道了其中一个力的大小、方向,就可确定另外一个力的大小和方向。
①我们在用弹簧测力计测量物体所受的重力时,利用 ,这时物体所受的重力和弹簧测力计对物体的拉力相互平衡,大小相等。
②我们用用重锤线显示重力的方向,也利用 ,这时重锤所受的重力和绳子的拉力相互平衡,方向相反,并且在同一直线上。
(2)根据物体受力情况判断物体运动状态
受力情况
运动状态
物体不受力时
或做 运动
物体受力时
受 力
静止或做匀速直线运动
受 力
运动状态发生改变
(3)根据物体物体运动状态判断物体受力情况
运动状态
受力情况
静止
受 力作用或 力
匀速直线运动
受 力作用或 力
运动状态改变
一定受到 力作用
(4)二力平衡与相互作用力的比较
相互作用力
(作用力与反作用力)
平衡力
不同点
力的示意图
受力物体
(本质区别)
分别作用在 上
作用在 上
同时性
同时 、同时
同时产生、同时消失
力的性质
同种性质的力
不一定是同种性质的力
相同点
大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上
六、摩擦力
1、摩擦力
(1)摩擦力:两个相互接触的物体,当它们做 (或有 )时,在接触面产生一种 的力,这种力叫做摩擦力
(2)产生条件:①两物体直接接触且有相互作用的 ;②两接触面均 ;③物体间有 。
(3)摩擦力的方向:摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向 ;摩擦力有时起阻力作用,有时起动力作用。
(4)摩擦力的分类:滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力。
2、摩擦力大小的影响因素
滑动摩擦力的大小与接触面所受的 有关,接触面受到的压力越 ,滑动摩擦力越 ;滑动摩擦力的大小还与 有关,接触面越 ,滑动摩擦力越 。另外,滑动摩擦力的大小还与 有关。
3、增大或者减小摩擦力的方法
类别
方法
应用举例
增大有益摩擦
压力
自行车车闸
接触面的粗糙程度
汽车、拖拉机、自行车车轮上有凹凸不平的花纹,运动员往手上涂防滑粉
变 摩擦为 摩擦
火车、汽车在紧急刹车时,制动系统使车轮变滚动为滑动
减小有害摩擦
压力
推动熄火的汽车使其再次启动时,让车内乘客都下车以减小车重
接触面的粗糙程度
冰壶比赛中用冰壶刷擦冰
变 摩擦为 摩擦
轮滑鞋
使
给机械部件加润滑油,气垫船、磁悬浮列车
七、同一直线上二力的合成
1、力的合成
(1)合力:如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果 ,这个力就叫作那几个力的 。
(2)力的合成:在物理学中,求几个力合力的过程叫作 。
2、同一直线上二力的合成
(1)同一直线上方向相同的两个力
同一直线上的两个力,如果方向相同,合力的大小等于这 ,合力的方向 。表达式:。
(2)同一直线上方向相反的两个力
同一直线上的两个力,如果方向相反,合力的大小等于这 ,合力的方向 。表达式:()。
(3)物体受平衡力作用时,合力为 ,物体保持 或 状态;物体受非平衡力作用时,合力不为0,物体运动状态 。
八、压强
1、压力
(1)概念:把 作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向 的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在 上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受 与 之比,叫做压强,用 表示。
(2)公式: (适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是 ,简称 ,符号 。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式: 、
(5)推论公式: ,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时, 受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时, 压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时, 受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时, 压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
九、液体的压强
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到 的作用和具有 性。
(2)特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都 ;深度越大,压强越 ;液体内部压强的大小还与液体的 有关,在深度相同时,液体的 越大,压强越大。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的 距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的 有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积 。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F G
F G
F G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
三、连通器
(1)连通器:上端 、下端 的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点:连通器里装入 液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是 的。
(3)连通器的应用:茶壶、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
十、大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做 。简称 。
(2)大气压的产生原因:空气受 作用,同时具有 性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)最早证明大气压强存在的实验: 实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家 。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越 ,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小 Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越 。
4、跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
(1)活塞式抽水机的工作原理
活塞式抽水机是利用 工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
(2)过程分析
活塞和筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
十一、流体压强与流速的关系
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:物理学中把具有流动性的 和 统称为流体。
(2)流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越 的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2、飞机的升力
(1)飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较 ;下方气体流速较小,对机翼下表面的压强较 。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的 ,即飞机的升力(F=F2-F1)。
十二、浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体 托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:
(3)浮力的施力物体: 或
(4)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力: (F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的 有关,与液体的 有关;物体 越大, 越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的 。
(2)压力差法计算浮力: 。
十三、阿基米德原理
1、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到 的浮力,浮力的大小 它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式: ,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积 ;液体密度 。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时 。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排 ,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素 。
十四、物体的浮沉条件及应用
1、物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
实心体
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
2、浮力的应用
(1)浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
(2)密度计原理:密度计在液体中呈 状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
3、浮力的计算方法
(1)称重法:
(2)压力差法:
(3)公式法:
(4)平衡法:(漂浮、悬浮)
1、探究重力与质量的关系
【提出问题】物体所受的重力跟它的质量有什么关系?
【猜想与假设】物体所受的重力与质量存在一定的关系,物体的质量越大,它所受的重力越大。
【进行实验收集证据】
(1)固定弹簧测力计,使其保持竖直状态。
(2)把一个质量为50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,读出的弹簧测力计的示数即钩码所受重力的大小,将其记录在表格中。
(3)用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个、7个相同的钩码的重力,并把测量结果记录在表格中。
(4)以质量为横坐标,重力为纵坐标,作出钩码重力大小跟其质量的关系图像,如图所示。
质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
重力G/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2.94
3.43
重力与质量的比值/(N·kg-1)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
【归纳总结】大量精确的实验表明,物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G表示重力,m表示质量,g表示重力与质量的比值,地球附近的物体所受重力跟它的质量之间的关系可以写成,即G=mg。
2、阻力对物体运动的影响
【实验过程】分别让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾、棉布和木板上滑行的距离。
【实验分析】由实验可以看出,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离变大。进一步推测:如果运动的物体受到的阻力为0,速度就不会减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
【交流与反思】
(1)转换法:用小车在水平面上运动距离的大小来反映阻力对物体运动的影响。
(2)控制变量法:控制小车到达水平面时的速度相同(在斜面同一位置由静止释放),只改变水平面的粗糙程度(在木板上铺上不同材料)
(3)科学推理法:根据实验结果推理得出,若水平面绝对光滑且足够长,则小车将在水平面上一直做匀速直线运动。
(4)小车在水平面上最终停下来的原因:受到阻力的作用。
(5)小车在水平面运动时,小车受到的重力和水平面对小车的支持力是一对平衡力。
3、探究二力平衡的条件
【实验探究】探究二力平衡的条件
【实验装置和器材】
【实验过程】我们可以用如图所示的装置进行实验。把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里加钩码。观察小车在什么条件下会保持运动状态不变。
1.使两个托盘里的钩码质量不相等;
2.使两个托盘里的钩码质量相等;
3.保持两个托盘里的钩码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放。
把实验条件和现象记录在下面表格中
小车在水平方向所受二力的情况
小车的运动状态是否改变
大小
方向
是否在同一直线
不相等
相等
相等
……
【实验结论】作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这两个力九彼此平衡。简单记忆:同体、等大、反向、共线。
【常考考向】
(1)通过定滑轮改变力的方向。
(2)通过改变钩码的数量来改变力的大小。
(3)尽量减小装置间的摩擦(小车和桌面),防止摩擦对实验的影响。
(4)实验创新:
纸片质量要小,减小重力对实验的影响;两边的定滑轮高度不需要相同。
4、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
【实验原理】二力平衡
【实验过程】(1)如图甲所示,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,使其在较光滑的长木板上匀速滑动,记下此时弹簧测力计的示数,其示数大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)如图乙所示,在木块上放砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小;
(3)如图丙所示,在长木板上铺上较粗糙的毛巾,保持木块上砝码不变,测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
【实验结论】滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究滑动摩擦力大小与压力的关系,控制接触面的粗糙程度不变,改变压力大小;②探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,控制压力不变,改变接触面的粗糙程度。
(2)实验设计不足之处:很难使木块做匀速直线运动,弹簧测力计读数不稳定。
(3)实验改进:改进方案如下图所示。
将弹簧测力计的挂钩与木板相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验,这样不但方便读数,而且长木板也不需要做匀速直线运动。
(4)滑动摩擦力的大小与速度和接触面积大小无关。
(5)探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系时,需要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,若不相同,得出的结论是错误的。
5、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当受力面积相同时,压力越大,压力的作用明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【常考考向】
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明:力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
6、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小,这运用了物理科学方法中的转换法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜重新安装。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果两侧高度差不变,说明是漏气的。若是漏气的,则应该拆卸后重新安装。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【常考考向】
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度;②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向;③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体。
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
7、大气压的测量
(1)托里拆利实验
【实验器材】长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
【实验步骤】
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
【实验现象】管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
【常考考向】
①玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变小,使测得的大气压强值会偏小。
②水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。
③做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
④管内水银柱的高度与大气压的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等无关。
⑤玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
⑥若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成连通器,管中液面会下降,最终管内外液面相平。
(2)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
8、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积;②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度;③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度。
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
9、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
一、运动和力
【典例1】(23-24八年级上·湖南长沙·期末)人们常用“冷桌子,热板凳”来形容读书的辛劳。学习时,人坐在板凳上给板凳压力, 是受力物体,可长时间坐在板凳上,屁股会感觉酸疼,这说明力的作用是 的。
【典例2】(23-24八年级下·广东梅州·期末)在某次足球训练课中,小明将足球踢向空中(如图),若不计空气阻力,则足球在空中运动过程中其受力示意图正确的是(F表示脚对球的作用力)( )
A. B.
C. D.
【典例3】(23-24八年级下·重庆·期末)实心球是我市中考体育必考项目之一,关于已经正确抛出的实心球分析正确的是( )
A.实心球上升到最高点时速度为零
B.实心球下降过程中速度增大,说明力是维持物体运动的原因
C.实心球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性力的作用
D.假如正在上升的实心球所受的力全部消失,它会沿原来的运动方向一直运动下去
【典例4】(23-24八年级下·广东肇庆·期末)如图是一项黔北民间绝技——独竹漂,它是我国先民千百年来勤劳智慧的结晶,此项体育技能集娱乐性、观赏性、挑战性于一体,脚踩一根楠竹,漂行水上如履平地。下列有关说法 正确的是 ( )
A.独竹受到的浮力与独竹受到重力是一对相互作用力
B.表演者对独竹的压力与独竹对她的支持力是一对相互作用力
C.独竹受到的浮力与表演者受到的重力是一对平衡力
D.表演者所受浮力与她受到的重力是一对相互作用力
【典例5】(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.0至6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6s至15s时间内,小王受到的摩擦力方向竖直向下
C.0至15s时间内,小王爬杆的平均速度为0.48m/s
D.15s至18s时间内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
【典例6】(23-24八年级下·四川成都·期末)一个同学将重为6N的物体竖直向上抛出,若物体运动过程中受到的空气阻力恒为1N。则物体在上升过程中,受到的合力大小和方向为( )
A.7N,竖直向下 B.5N,竖直向上
C.5N,竖直向下 D.7N,竖直向上
【典例7】(24-25八年级上·山东临沂·期末)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明提出了如下四种猜想:
猜想A:滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
猜想B:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想C:滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关;
猜想D:滑动摩擦力的大小与物体运动的速度大小有关。
(1)如图甲所示,小明将物块放在水平木板上,用弹簧测力计在水平方向拉动物块,由图甲可知,此时物块所受滑动摩擦力大小为 N。
(2)对比 两图的实验,可以验证猜想A,用到的实验方法是 。
(3)为了验证猜想C,如图丁所示,小明将物块沿竖直方向切去一半,比较甲、丁两图的实验,得出“滑动摩擦力大小与接触面积大小有关”的结论。实验过程是否正确? (选填“正确”或“错误”)。
(4)为了验证猜想D,小明用图丙的装置进行了三次实验,实验数据如表,分析实验数据可知,猜想D是 (选填“正确”或“错误”)的。
实验次数
物块运动速度/m·s-1
弹簧测力计示数/N
1
0.05
3.6
2
0.10
3.3
3
3.6
(5)小红对实验装置进行了如图戊所示的改进,下列属于该方案优点的是__________(填序号)
A.弹簧测力计静止,方便读数 B.木板是否匀速运动不影响实验效果
二、压强
【典例8】(23-24八年级下·河南郑州·期末)少林功夫驰名中外,一武术爱好者以图中所示的姿势练功时,如果他的体重为500N,单只脚与地面的接触面积为2×10-2m2,他双脚站立时对水平地面的压强为 Pa,则其中的一只脚对地面的压强 Pa,他走路时对水平地面的压强相比双脚站立时 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【典例9】(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,质地均匀的正方体物体甲和乙放在水平桌面上,两物体对桌面的压强相等。若沿着图中水平虚线位置切去上部分,则剩余部分对桌面的压强的大小关系是 。(选填“>”“=”或“<”)
【典例10】(多选)(23-24八年级下·云南大理·期末)如图所示,形状不同、底面积和重力相等的A、B、C三个容器放在水平桌面上,容器内分别装有质量相等的不同液体,下列说法正确的是( )
A.A容器对桌面的压强最大,C容器对桌面的压强最小
B.液体密度关系为:
C.A容器中液体对容器壁没有压力
D.A容器底部受到的液体压力最小,C容器底部受到的液体压力最大
【典例11】(23-24八年级下·重庆·期末)下面所述案例是物理学知识在生活中的广泛应用,其中说法正确的是( )
A.菜刀不锋利了在磨石上磨一磨,是为了减小压强
B.用吸管能把饮料吸入嘴里,其实是大气压的作用
C.用高压锅煮食物熟得快,是因为锅内气压大液体沸点低
D.水坝上窄下宽,是因为液体内部的压强随深度的增加而减小
【典例12】(23-24八年级下·陕西汉中·期末)如图所示,轿车在快速行驶过程中,车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速,因而车子上方气体的压强 车子下方气体的压强,从而使得轿车对地面的压力 (前两空均选填“大于”“等于”或“小于”)车的重力,在行驶中,小华的爸爸打开了两侧车窗,小华会看到车内悬挂的窗帘向 (选填“车内”或“车外”)飘动。
【典例13】(23-24八年级下·云南普洱·期末)如图是小林与小芳用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)在使用压强计前,小林发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,他调节的方法是 (选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(2)实验中,液体内部压强的大小通过 来反映,此处应用的研究方法是 。
(3)小林比较图乙和图丙,可以得到结论 ;比较 两图,可以探究液体的压强与液体密度的关系。
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管中液面高度差 (选填“不变”或“改变”)。
(5)若保持丙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。小林认为她的结论 (选填“可靠”或“不可靠”),原因是 。
【典例14】(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,一个高为45cm的薄壁容器放在水平地面上,容器内盛有0.8kg的水,容器下部的横截面积为,上部的横截面积为,水深h为40cm,A点到容器底的高度为10cm。(g取,)
(1)求A点受到水的压强;
(2)求水对容器底的压力。
三、浮力
【典例15】(23-24八年级下·湖南长沙·期末)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.上升中的热气球的浮力不可能等于重力
B.宇航员在空间站飘起来不是浮力的作用
C.潜水艇是靠改变自身体积来实现上浮和下沉的
D.上表面不受压力的物体,没有浮力
【典例16】(23-24八年级下·吉林松原·期末)一个小球的重力为10N,将它浸没在水中时,所排开水的重力为20N。那么小球浸没时受到的浮力大小为 N,小球的体积是 m3。(g取10N/kg)
【典例17】(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图所示,将两个同样形状的长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中,则两长方体所受到的( )
A.上下压强差相等,浮力不等 B.上下压强差不等,浮力相等
C.上下压强差不等,浮力不等 D.上下压强差相等,浮力相等
【典例18】(23-24八年级下·广东河源·期末)小亮用手将一个重为4N、体积为的物块浸没在水中,放手后物体最终(g取)( )
A.漂浮,所受的浮力为4N B.悬浮,所受的浮力为5N
C.悬浮,所受的浮力为4N D.沉底,所受的浮力为5N
【典例19】(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)如图所示,水平桌面上甲、乙两个相同的容器装有体积相等的不同液体,将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则( )
A.物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力
B.甲容器对桌面的压力等于乙容器对桌面的压力
C.甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D.物体A的重力大于物体B的重力
【典例20】(多选)(23-24八年级下·陕西咸阳·期末)如图-1所示,小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体(圆柱体不吸水),并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,若烧杯的直径较大,水面高度变化可以忽略。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图-2所示。下列说法中正确的是(g取10N/kg,)( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力为4N
B.圆柱体的高度为20cm
C.当时,圆柱体的上表面与水面相平
D.圆柱体的密度为
【典例21】(23-24八年级下·山东济宁·期末)小霞同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)金属块完全浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)观察A、B、C三幅图,可得出金属块受到的浮力大小与 有关;
(3)观察A、C、D三幅图,可得出的结论是 ;
(4)根据本实验数据可计算得出该金属块的密度是 kg/m3;
(5)观察A、C、E三幅图,可得水的密度和液体密度的关系是水 液体(选填“大于”“小于”或“等于”)
1.(23-24八年级下·河南商丘·期中)我国科学团队研制出的一款柔性显示玻璃,厚度仅有0.03毫米,创造出的新的世界纪录,这种玻璃常应用于折叠屏手机。如图所示,手指用力压这种玻璃会使其变弯曲,说明力可以使物体发生 ;手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和 有关。
2.(23-24八年级下·广东惠州·期末)元曲《天净沙•秋思》中写到:枯藤老树昏鸦,小桥流水人家,古道西风瘦马。夕阳西下,断肠人在天涯。干枯后的树叶从树上落下来,是因为树叶受到竖直向下的 力的作用。停在枝头上的乌鸦受到的重力与树枝对乌鸦的支持力是一对 力。
3.(23-24八年级下·云南大理·期末)周末小明帮助妈妈洗菜时联想到了所学物理知识:洗菜池的反水弯相当于一个 ,好学的他又找来一根纸条靠近水龙头,并将水龙头拧开,惊奇的发现,当水流出时纸条向水流方向靠拢,这是因为水流速越大的地方,压强 ,(选填“越小”、“不变”或“越大”)。
4.(23-24八年级下·四川成都·期末)自行车是我们熟悉的交通工具,从结构和使用上看涉及到许多有关物理知识。自行车坐垫做得较宽大,主要是通过增大受力 来减小坐垫对人的压强;要使行驶的自行车尽快停下,应紧握刹车把,这是用增大 的方法来增大摩擦力。
5.(23-24八年级下·河北邢台·期末)如图所示,小明用一根细线栓一块橡皮,甩起来,处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,橡皮所受重力方向为 。如果此时细线突然断开,而橡皮所受外力全部消失,它将做 运动。
6.(23-24八年级上·重庆南岸·期末)重为20N的A物体放在水平桌面上,用大小为10N的水平拉力拉着物体匀速直线运动,则物体受到的摩擦力为 N,撤去力后,物体在继续运动的过程中受到的摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(23-24八年级下·贵州六盘水·期末)小明把气球放在左手指和右手掌之间保持静止,气球两侧形变情况如图所示。左手指对气球的压力为、压强为;右手掌对气球的压力为、压强为。则 , (均选填“>”、“<”或“=”)。
8.(23-24八年级下·陕西咸阳·期末)如图所示为我国新一代通用型导弹驱逐舰,其排水量为,则驱逐舰满载时受到的浮力为 N;该驱逐舰从海洋驶入长江时所受到的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”),它排开江水的体积 (选填“大于”“等于”或“小于”)排开海水的体积。(g取,)
9.(23-24九年级下·重庆大足·期末)如图所示,底面积为的柱形容器放在水平桌面上,容器内装有深度为12.5cm的水,水面上方有一细绳系有一边长为10cm的正方体物块,现将正方体物块缓慢下移,使其浸入水中的体积为总体积的一半。则此时正方体物块所受浮力 N,液体对容器底部的压强 Pa。
10.(23-24八年级下·安徽铜陵·期末)下列关于力与运动关系的说法中正确的是( )
A.物体受到力的作用,其运动状态一定发生改变
B.物体不受力的情况下其运动状态一定不发生改变
C.做匀速圆周运动的物体,受到的力也可能是平衡力
D.用力推桌子,桌子静止不动,因为推力小于摩擦力
11.(23-24八年级下·安徽六安·期末)如图所示,对生产生活中现象的描述,正确的是( )
A.甲图:b孔水喷得更远,说明液体内部压强随深度的增加而减小
B.乙图:三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
C.丙图:自制简易气压计从一楼拿到二十楼,玻璃管内的液柱会下降
D.丁图:A管内水面上升,说明流体在流速大的位置压强大
12.(2024·辽宁锦州·模拟预测)如图所示,在北京冬奥会上武大靖带领三名队友,在速滑混合团体2000米接力赛中一路领先。下列说法正确的是 ( )
A.运动员在匀速滑行时,溜冰鞋与冰面间摩擦力为零
B.到达终点不能立即停下来,是因为运动员受到惯性作用
C.运动员在匀速转弯时,受到非平衡力作用
D.冰面对他的支持力与他所受的重力是一对相互作用力
13.(23-24八年级下·山东临沂·期末)6月14日,2024年全国武术散打锦标赛暨第九届世界青少年武术锦标赛选拔赛在我市举行。如图所示,获奖选手站在水平颁奖台上,属于一对平衡力的是( )
A.选手受到的重力和颁奖台对选手的支持力
B.颁奖台受到的重力和地面对颁奖台的支持力
C.选手对颁奖台的压力和颁奖台对选手的支持力
D.选手对颁奖台的压力和地面对颁奖台的支持力
14.(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图1所示侧长图为我国战国时期的青铜汲酒器,取“应龙吸水”之意,反映了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图2所示①和②是使用该汲酒器取酒要经历的过程,手指正确的操作分别是( )
A.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
B.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
C.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
D.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
15.(23-24八年级下·安徽马鞍山·期末)一木块在水中漂浮时,有2/5的体积露出水面,将露出水面的部分锯掉,当剩余部分的木块静止时,下列说法正确的是( )
A.木块的密度是0.4×103kg/m3 B.悬浮在水中
C.沉入水底 D.漂浮,露出水面的体积为剩余部分的2/5
16.(多选)(23-24八年级下·贵州毕节·期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上薄橡皮膜(极易发生形变),用手(图中未画出)按着使其竖直浸入水中到相同深度处,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹陷。松手后塑料药瓶均上浮。关于该现象,下列说法正确的是( )
A.第二次将塑料药瓶按入水中后,塑料药瓶的平均密度小于水的密度
B.两次橡皮膜都向内凹,说明液体内部只有竖直向上和向下有压强
C.第二次橡皮膜向内凹陷得更多些
D.第一次塑料药瓶受到的浮力大于第二次塑料药瓶受到的浮力
17.(23-24八年级下·重庆·期末)如图所示,现将重为4N的正方体木块A用细绳系在盛有水的容器底部,容器的重力为3N,底面积为300cm2,木块处于静止状态,此时水深30cm,绳子的拉力为6N。若剪断细绳,待木块A静止后,下列说法正确的是( )
A.水面下降了6cm
B.水对木块底部的压力为10N
C.容器对桌面的压强的变化量为200Pa
D.水对容器底部的压强为2800Pa
18.(23-24八年级下·安徽合肥·期末)如图所示,装有适量水的三个完全相同的容器放置在水平桌面上,然后将一木块放入乙容器内其处于漂浮状态,将小球放入丙容器内其处于悬浮状态,此时三个容器内的水面恰好相平齐。下列说法正确的是( )
A.如果向丙容器中加入酒精,小球将会上浮 B.水对三个容器底部的压力大小不相等
C.如果向乙容器中加入盐水,木块将会下沉 D.三个容器对水平桌面的压强大小相等
19.(23-24九年级下·湖南长沙·期中)为了探究“阻力对物体运动的影响”,小鹏设计了如图所示的斜面实验,让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的 由静止滑下。
(2)比较甲、乙、丙三次实验发现:阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度改变得越 。
(3)进一步推理得出:如果小车受到的阻力为零,小车在水平面上将做 运动。
20.(23-24八年级上·福建福州·期末)如图所示,小星在水平长木板上探究“滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验。
(1)如图21甲,将木块放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,让其在长木板上做 运动,记下弹簧测力计的示数F1= N,此时木块受到的摩擦力f= N;
(2)如图21乙,在木块上放砝码,重复(1)中的操作,发现弹簧测力计示数F1<F2,由此可初步得出,其它条件相同时, 越大,滑动摩擦力也越大;
(3)如图21丙,为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,小星在长木板铺上毛巾后,再次进行实验,发现弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块,在不增加或更换器材的情况下,应 ,重复(1)中的操作,读出弹簧测力计的示数F3,并比较F3与 (选填"F1”或"F2”)的大小。实际操作后发现F3较大,由此可初步得出,其他条件相同时,接触而越粗糙,滑动摩擦力越 。
21.(24-25八年级上·陕西西安·期末)请完成下列填空(每个砝码质量均相等)。
(1)如图1所示为关于“探究二力平衡的条件”实验的两种方案,其中方案 更合理;实验中通过调整左右两个托盘中砝码的 来改变力F1和F2的大小;
(2)做探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验步骤如图2所示,由a、b两图可得压力的作用效果与 有关;利用b、c两图探究压力的作用效果与受力面积大小是否有关时,铁块A和B的质量关系是 (选填“相等”或“不相等”)的;
(3)在“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验中,图3表示探究过程中的三个情景,比较甲和 可知液体内部压强与液体的 有关,比较乙、丙可知探头所处液体的 减小,受到的压强随之变 。该比较过程用到的物理方法是 ;
(4)如图4所示,在“探究浮力大小与什么因素有关”的实验中,金属块浸没在水中所受的浮力为 ;通过实验现象可以得出结论:浮力大小跟 有关。
22.(23-24八年级下·广东深圳·期末)如图所示,在一次送餐服务中,托着食物的机器人总质量为40kg,与水平地面接触的总面积为100cm2。若机器人沿直线在水平地面匀速运动了20m,用时40s。(g取10N/kg)求:
(1)机器人的速度;
(2)机器人对地面的压力;
(3)机器人对地面的压强。
23.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)如图所示是从高处落入水里的柠檬,最终漂浮在水面上,若密度均匀的柠檬质量为150g,密度为 ,求:
(1)当下落的柠檬沉到水下50cm时,柠檬受到的液体压强;
(2)柠檬浸没在水中时受到的浮力;
(3)柠檬最终会上浮直至一部分漏出水面静止,则柠檬静止时受到的浮力。
24.(23-24八年级下·福建厦门·期末)如图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子,将该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持0.1m/s的匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。求:
(1)物体在露出水面前受到水的浮力?
(2)物体静止在湖底时,上表面受到的液体压强?
(3)在整个拉动过程中,物体未露出水面时,绳子的拉力F拉?
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