内容正文:
专题01 力与运动、压强和浮力实验专题(原卷版)
考点1 探究重力大小与质量的关系实验(共4小题)
考点2 探究影响滑动摩擦力大小因素实验(共4小题)
考点3 探究阻力对物体运动影响的实验(共4小题)
考点4 探究二力平衡的条件的实验(共4小题)
考点5 探究影响压力效果因素的实验(共4小题)
考点6 探究液体压强的特点实验(共4小题)
考点7 探究浮力的大小跟哪些因素有关实验(共4小题)
考点8 探究阿基米德原理实验(共4小题)
考点1 探究重力大小与质量的关系实验(共4小题)
1.(24-25八年级上·安徽合肥·期末)某小组在探究“重力大小与质量关系”的实验中,得到如下表所示的数据。请你协助解答下列问题:
m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
G/N
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
5.88
G/m(N/kg)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
(1)本实验要用到实验室中常用的测量工具:弹簧测力计和 ;
(2)根据表格中的实验数据可得到的实验结论为: ;
(3)该小组的小明另辟蹊径,取质量不同的小铜块、小木块、小铁球各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明的做法 (选填“合理”或“不合理”);
(4)该小组的另一位同学小华使用一把未经校零、指针指在零刻度线下方的弹簧测力计做本实验,根据所测得实验数据作出重力与质量关系的图像(如图所示),你认为她作的图像应该是 (选填“A”“B”“C”或“D”)。
A.B. C.D.
2.(24-25八年级上·福建泉州·期末)在探究“物体所受的重力跟它的质量的关系”的实验中,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别读出钩码的质量和弹簧测力计相应的示数,并记录在表格中。
m(g)
100
200
300
400
500
G(N)
1
2
3
4
5
(1)以质量m为横坐标,以重力G为纵坐标,在图中进行描点并连线;
(2)画出的图线是一条过原点的 ,这说明物体的重力与它的质量成 比;
(3)由图可得到重力与质量的比值为 N/kg,我们用g来表示这个比值,则重力与质量的关系式是 。
3.(24-25八年级上·山东潍坊·期末)地球附近的物体都要受到重力,小强同学认为物体所受的重力大小与物体的质量有关,他用天平、钩码、弹簧测力计等器材进行了探究:
次数
1
2
3
4
5
6
质量m/g
40
140
160
200
240
300
重力G/N
0.4
1.4
1.6
2.0
2.3
3.0
(1)如图甲是他实验中使用的弹簧测力计。实验前,轻轻拉动弹簧测力计挂钩后应观察 ;
(2)实验中记录的数据如表所示,请根据表格中的数据在图乙中画出物体受到重力的大小与质量的关系图像;
(3)探究中多次测量的目的是 。
4.(24-25八年级上·河南周口·期末)地球附近物体都要受到重力,小明同学认为物体的重力大小与物体的质量有关。他用天平、砝码、钩码、弹簧测力计进行了探究。
实验序号
1
2
3
4
5
6
质量m/ kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
重力 G/N
1
______
3
4
5
6
(1)如图甲所示,是他第2次测量时弹簧测力计的示数,读数为 ;更换不同质量的钩码多次测量的目的是 ;
(2)请你根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图像;
(3)由图像可知:物体的重力跟物体的质量成 ;
(4)若小明在我国建成的天宫空间站实验时,你认为他用同样的器材 (选填“能”或“不能”)完成该探究;
(5)小明又取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明的做法______(选填字母代号)。
A.不合理,因为他没有用同种物质的物体做实验
B.不合理,因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C.合理,因为他同样可以得到物体所受重力大小与质量的关系
D.合理,因为他的操作比小强更简便
考点2 探究影响滑动摩擦力大小因素实验(共4小题)
5.(24-25八年级上·山东济宁·期末)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,如图所示。
(1)实验中,必须水平拉着木块做 直线运动,使弹簧测力计示数都等于滑动摩擦力的大小;
(2)由甲、乙两次实验,可得结论是:当接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小跟 有关;
(3)由甲、丙两次实验,可得结论是:当 一定时,滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关;
(4)在甲实验中,当木块的运动速度变大时,滑动摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
6.(24-25八年级上·云南昆明·期末)如图所示,是小刚探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平长木板上做 运动,此时拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)单杠运动员上杠前手上要涂防滑粉,是用到图中 两次实验得出的结论;他在做回环动作时手不能握杠太紧,是用到图中 两次实验得出的结论。
(3)比较甲、丁两次实验,某同学发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,由此得出结论:滑动摩擦大小与接触面积的大小有关。小丽同学认为该结论是错误的,理由是 。
7.(24-25八年级下·河南·期末)在探究"滑动摩擦力大小与哪些因素有关"的实验中,某实验小组选择如下器材:木块A、长木板B、毛巾、钩码、弹簧测力计等进行实验,实验数据如图。
(1)实验中,应用弹簧测力计 拉着木块做匀速直线运动;
(2)比较甲、乙两次实验可得出结论 ;
(3)比较甲、丙两次实验可知,滑动摩擦力大小与 有关;
(4)完成实验后,同学们对实验进行了改进,如图丁所示,该实验过程 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板B,当水平拉力F=6N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好向右匀速直线运动,长木板B和水平面间的摩擦力为 N。
8.(24-25八年级上·山东临沂·期末)如图是探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验装置,器材有长木板、带钩的长方体木块、钩码和毛巾。
(1)由甲、乙两次实验可以得出:其他条件相同时, ,滑动摩擦力越大;
(2)由 两次实验,可以得出:摩擦力大小和接触面的粗糙程度有关;
(3)将甲图中的木块从中间切开,然后叠放在一起,如图丁所示,这时测量出摩擦力的大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),据此,可以得出的结论是:滑动摩擦力的大小与受力面积大小无关;
(4)小明要对实验装置进行改进,如实验戊所示,在用力将木板向右拉出的过程中,弹簧测力计 (选填“A”或“B”)的示数反应了木块与木板间的滑动摩擦力大小。小明发现:实验中无论是匀速拉动木板还是变速拉动木板,木块所受摩擦力不变,可以得出:摩擦力大小和物体运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
考点3 探究阻力对物体运动影响的实验(共4小题)
9.(24-25八年级上·山东济宁·期末)在“探究牛顿第一定律”的实验中,让小车从同一斜面的相同高度沿斜面下滑,接着在不同材料的水平表面上继续运动,如图所示。
(1)实验时,让小车从斜面的相同高度沿斜面向下运动,目的是让小车到达水平面时的 相等。
(2)小车在水平面上运动时,都做减速运动,最后停下,原因是受到 的作用。
(3)实验表明,小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板表面上滑行的距离最长。由此可初步得出的结论是: 。
(4)在此基础上你的科学推论是: 。
10.(24-25八年级上·上海·期末)关于运动和力的关系。
(1)亚里士多德通过经验得出“力是维持运动的原因,运动的物体不受力就会静止”。
(2)科学家 通过如图所示的斜面实验研究运动的物体如果不受力会怎么样,他让同一小车从同一斜面的同一位置下滑到不同的平面上,发现受到的阻力越小,运动距离越 ,推理得出 。
(3)牛顿在此基础上归纳总结得出了:一切物体总保持原来的 或者 状态,直到有 迫使它改变这种运动状态为止。
11.(24-25八年级上·福建福州·期末)在探究“力与运动的关系”的实验中,实验现象如图所示。
(1)为了使小车运动到水平面时速度相同,在实验中应让小车每一次均从同一斜面的 由静止开始滑下。
(2)小车在到达水平面上时速度不能立刻变为零,是由于小车具有 。
(3)由实验现象可得:其他条件相同时,平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车前进的距离越 。
(4)从实验结论可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车在水平面上做 运动。
12.(24-25八年级上·云南昆明·期末)牛顿在探究“阻力对物体运动的影响”实验后,揭开了物体运动的规律,从而得出了“牛顿第一定律”。实验小组的同学利用如下图所示的装置进行探究。
(1)为使小车每次到达水平面时的速度相等,每次都要让小车从斜面上的 位置由静止开始自由下滑。
(2)分别选用毛巾、棉布和木板进行实验,目的是通过改变 从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力;实验过程中,应将毛巾、棉布平整地铺在 段(选填“AB”、“BC”或“AC”)。
(3)由于受到阻力作用,小车在水平面上做减速运动,运动到D点时速度为v1,若此时所受外力突然消失,小车到达E点速度为v2,则两者的大小关系是v1 v2。
(4)伽利略在400多年前的研究思想一直闪耀着理性的光辉。伽利略曾经观测到,钟摆来回摆动的高度是相同的,如图甲。他设想了这样一个实验:在左边一个固定的斜坡上滚下一个球,球又滚上右边不同坡度的斜坡,如果球没有受到摩擦阻力的作用,他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样,好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考,伽利略推断,如果右边的斜坡变成平坦,球将会一直匀速滚动下去,如图乙。
请回答:
①像科学家那样“进一步思考”:图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置,他认为当斜坡倾角变小时,小球速度 (选填“减小快”、“减小慢”或“不变”)。于是他大胆推测:当斜坡变成光滑而平坦时,小球将 运动。这种研究方法是在客观实验基础上进行 。
②伽利略认为,球匀速滚动是球的“自然运动”状态,“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来,球的这种属性称为 。
考点4 探究二力平衡的条件的实验(共4小题)
13.(22-23八年级上·山东烟台·期末)如图甲所示,这是某同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)该同学将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,并通过 来改变拉力大小;
(2)当小卡片平衡时,该同学将小卡片转过一个角度,松手后小卡片能否平衡 ?可得出怎样的结论 ;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,下一步应该怎样操作 ;
(4)在探究同一问题时,另一同学将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为图甲的实验装置优于图乙,请分析说明 ;
(5)在某次实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为该装置能否进行实验 ?
14.(24-25八年级上·吉林·阶段练习)在探究“二力平衡的条件”实验中,小明同学采用的实验装置如图甲所示,小红同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)老师觉得 (选填“甲”或“乙”)的装置更科学,原因是选用小车,可以减小 对实验结果的影响。
(2)实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持匀速直线运动状态或 状态。
(3)小车处于静止后,保持与的大小不变,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车将转动。说明彼此平衡的两个力必须在 上。
15.(23-24八年级下·江苏无锡·期末)如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小明将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上相同数量的钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 (选填“相同”或“相反”),卡片保持平衡。再接下来 (选填“需要”或“不需要”)在两端挂上不同数量钩码,观察卡片是否平衡,才能得到使物体平衡的两个力大小必须相等的结论。
(2)当小卡片平衡时,小明将小卡片转过一个角度,松手时小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 上的两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在 上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明将卡片从中间剪成两半;
(4)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为小明的实验装置优于小华。其主要原因是 ;
A。可减少摩擦力对实验的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C。容易让小车在水平方向保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)小华在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为小丽的装置 进行实验(选填“能”或“不能”);
16.(23-24八年级下·江苏南通·期末)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明和小芳两位同学采用的实验装置分别如图甲、乙所示。
(1)小明同学利用甲图装置进行探究,在左、右两个小盘内各放一个的砝码,物块平衡,此时小明得出物体平衡需两个力的大小相等,方向相反的结论,小芳同学认为结论不可靠,原因是 ;接着,小明在右边小盘内又加入一个的小砝码,发现小木块仍然静止,其原因是木块受到 ;
(2)小芳同学利用乙图装置进行探究,采用轻质卡片的目的是减小其 对实验的影响,在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力作用在 上;
(3)在乙图的装置中,将卡片旋转一定角度(如图丙),松手后发现卡片旋转后又恢复到原来位置,这说明两个力必须作用在 上,物体才能平衡;
(4)如图丁所示,若两个滑轮的位置没有调节在同一高度,就开始多次实验,得出的结论 (选填“可靠”或“不可靠”)。
考点5 探究影响压力效果因素的实验(共4小题)
17.(24-25八年级下·吉林·期末)小明设计了一个实验来“探究压力的作用效果与哪些因素有关”。使用的器材有小桌、海绵、砝码、木板各一个。
请你利用学过的知识分析:
(1)通过观察甲、乙两图后得出结论: ;
(2)图丙中小桌对木板的压强为p丙,图丁中的小桌对海绵的压强设为p丁,则p丙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)p丁;由此可见,压强能反映压力作用效果的前提是 ;
(3)老师还提供了图戊所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器,供同学们选择,同学们所选的下列四组器材中,不能达到小明探究目的的是__________。
A.①③⑥ B.③④⑤ C.②③④ D.②⑤
18.(23-24八年级下·河北廊坊·期末)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,同学们利用小桌,海绵
(1)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,此处采用的实验方法是 ;
(2)观察比较图甲、乙的情况可以得到的结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 两图的实验,得到的结论是:压力一定时,受力面积 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;
(4)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,逃生锤外形应选图中的______(填字母)。
A. B. C. D.
19.(23-24八年级下·重庆·期末)小张同学想探究影响压力作用效果的因素。他使用了海绵、小桌和砝码,进行了图的A、B、C三次实验。
(1)通过比较海绵的凹陷程度就能判断压力作用效果的强弱,这里运用的研究方法是 ;
(2)为探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应该比较图中 两次实验;
(3)如D图所示,小张将C图所示的装置放在斜面上,发现受力面积不变,但海绵的凹陷程度变小了。对该现象,合理的解释是 。
20.(23-24八年级下·广西崇左·期末)如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素:
(1)本实验是通过观察 来比较压力作用效果的。实验中用到的研究方法有 和 ;
(2)通过比较图甲、乙,说明 一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)通过比较 两图,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越 ;
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p p'(选填“>”“<”或“=”)。
考点6 探究液体压强的特点实验(共4小题)
21.(23-24八年级下·云南德宏·期末)小彬用如图15所示的装置“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;在选择U形管压强计时,探头上的橡皮膜应该用 (选填“较薄”或“较厚”)一些的较好;
(2)根据图B、C所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系;
(3)如图C、D所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论:同种液体、同一深度,液体向 压强相等;
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图B所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出的结论是 ( 选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是: ;
(5)通过学习反思,小彬同学对实验进行改装如图E所示,向图E所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起,再向容器中的右侧缓慢倒入相同深度的盐水,会观察到橡皮膜向 凸起,得出结论:在深度相同时,液体压强跟密度有关,此实验用到的研究方法主要有转换法和 法。
22.(23-24八年级下·四川成都·期末)“帕斯卡裂桶实验”的演示,激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣。他们设计了如下图所示的实验探究方案,图(a)、(b)、(d)中金属盒在液体中的深度相同。实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h4>h1=h2>h3。
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较 来判断的,这种方法通常称为转换法;
(2)由图(a)和图 两次实验数据比较可以得出:液体的压强随深度的增加而增大;
(3)由图(a)和图(d)两次实验数据比较可以得出: 。
23.(23-24八年级下·江苏苏州·期末)小明利用压强计等装置探究“液体内部压强的规律”。
(1)实验前小明在U形管内加入适量清水,安装好其他器材后,检查发现与U形管连接处的软管被压瘪,将压瘪部分整理好后,会出现如图 (选填“甲”或“乙”)所示情况;
(2)观察丙图①②,可以得出结论: ;
(3)在利用丙图②③探究液体内部压强与液体密度的关系时,小华认为两烧杯中液面必须相平,此观点 (选填“正确”或“不正确”);
(4)已知丙图②中U形管左侧液柱高为4cm,右侧液柱高为10cm,则橡皮膜到水面的距离为 cm;
(5)如图丁所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同橡皮薄膜,薄膜鼓起的程度不同。据此小明猜想:液体的压强可能与管内液体的质量有关。小明将2号管 放置,直至 ,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度可知小明的猜想错误。
24.(23-24八年级下·福建泉州·期末)在探究液体压强与哪些因素有关的实验中:
(1)能正常工作的U形管压强计(如图甲)探头上的橡皮膜受到压强时,U形管两侧的液面会产生 。已知,为使实验现象更明显,U形管中最好选用 (选填“酒精”或“水”)。
(2)比较图乙、丙两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而 。
(3)在图丙、丁两次实验中,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,可知:在相同液体内部,同一深度处,各个方向的压强大小 。
(4)如图,将U形管压强计做了改进,两探头未放入液体中时U形管两侧的液面相平。将两探头分别放入装有不同液体的A、B两容器中,保持两探头所处深度相同,U形管中液面位置如图,则两液体的密度关系为 。若要使U形管两侧的液面再次相平,利用该实验装置,可采取的有效措施是 (写出一条即可)。
考点7 探究浮力的大小跟哪些因素有关实验(共4小题)
25.(22-23八年级下·山东泰安·期末)小明用如图所示的实验装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,每次实验中弹簧测力计的示数如图所示;
(1)比较①②③可知,物体受到的浮力大小与排开水的 有关;
(2)通过④和⑤,可探究物体受到的浮力大小与液体的 的关系;
(3)根据①与③两图所示的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为 N;如图④,若将物体继续往下放且不接触容器底 N;
(4)比较图④和⑤可知(容器中液面相平),水对杯底部的压强 盐水对杯底部的压强;(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(5)同组的小华同学改用电子秤来测量待测液体的密度,已知水的密度为ρ水;实验步骤如下:
①如图甲、乙所示,把适量水和待测液体分别倒入两容器中并置于电子秤上,记下示数为m1;
②将系好细线的物块缓慢浸没到水中并保持静止(未触底),水未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数m2;
③将物块取出,擦干后再缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),待测液体未溢出,记下电子秤的示数m3;
④则该液体密度的表达式 。(用所测物理量和已知量表示)
26.(22-23八年级下·山东烟台·期末)如图所示,某同学利用弹簧测力计、实心圆柱体等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关,提出了以下猜想:
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)如图甲所示,可知圆柱体重力为多大 ?图乙步骤中圆柱体受到水的浮力为多大 ?
(2)分析图丙步骤与 (选填甲、乙、丁、戊)步骤的数据,可以验证猜想a是错误的。
(3)比较图乙步骤与戊步骤的数据,不能得出浮力的大小与液体密度的关系,其原因是什么?( )
(4)写出能够支持猜想b的一个生活现象。( )
(5)该圆柱体的密度为多大?(ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg)( )
27.(22-23八年级下·山东济宁·期末)小明在“探究影响浮力大小因素”的实验中,有以下种猜想:
猜想1:浮力的大小与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小与物体的形状有关;
猜想3:浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关;
猜想4:浮力的大小与物体所受重力大小有关。
(1)如图甲小明用手把开口朝上的饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持猜想 ;
(2)为了验证猜想1和4,选用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为、和,然后进行如图乙所示的实验;
①比较 三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体的密度有关;
②进一步分析可知:液体的密度越大,物体受到的浮力越 (选填“大”或“小”);
③比较 三次实验,可以得出结论:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)为了验证猜想2,小明用两块橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图丙所示的实验,由此小明得出的结论是“浮力的大小与物体的形状有关”,小君认为结论不可靠,主要原因是 。
28.(24-25九年级上·湖南邵阳·期末)小亮利用如图所示的装置探究浮力大小跟哪些因素有关,他提出了以下猜想:
猜想一:浮力大小与液体的密度有关
猜想二:浮力大小与物体排开液体的体积有关
猜想三:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关
(1)小亮首先用弹簧测力计测量了金属块的重力,其示数为 N;
(2)接下来小亮进行了b、c两步实验操作是为了验证猜想 ;
(3)小亮完成了上图中所有实验操作后,对实验数据进行了分析,得出金属块浸没在 (填液体名称)中时所受浮力大;
(4)根据图中实验数据不能通过计算得出的是______(选填字母)。
A.金属块的体积 B.金属块的密度 C.盐水的体积 D.盐水的密度
考点8 探究阿基米德原理实验(共4小题)
29.(22-23八年级下·山东滨州·期末)为探究浮力大小跟哪些因素有关,某校学习小组先设计了实验1:
(1)比较图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关;
(2)比较图 可知,浮力的大小与液体的密度有关;
然后又用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行了实验2:
(3)木块受到的浮力F浮= N,木块排开水的重力G排= N。比较数据可知:浮在水上的木块受到的浮力大小 (选填“大于”、“等于”或“小于”)它排开的水所受的重力;
(4)实验2完成后,他们利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验装置进行了改进,如实验3所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐变 ,B的示数逐渐变 ,A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
30.(24-25八年级下·吉林·期末)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,陇西某中学同学们根据生活经验提出了浮力的大小可能与下列因素有关的猜想:①与物体浸入液体中的深度有关;②与物体排开液体的体积有关;③与液体的密度有关。
(1)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力的大小为 N。
(2)分析a、c、d三次实验可知,浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);分析 三次实验可知,浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验可知,在物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力 (选填“越大”或“越小”)。
(3)物体P的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)
31.(23-24八年级下·甘肃武威·期末)探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置与步骤如图所示:
(1)图B中,金属块受到的浮力为 N;
(2)分析图B、C数据可得:物体在液体中受到浮力的大小与 有关;
(3)分析图C、D数据可得:物体在液体中受到浮力的大小与 无关;
(4)图D小桶内液体的重力为 N;
(5)请推测图A、B、C中电子秤的示数大小关系 。
32.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直 ;
(2)探究实验的实验步骤如图中甲、乙、丙、丁所示,合理的实验顺序是 ;
(3)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N,所测出排出水的重力为 N;
(4)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于它 ;
(5)以下情况会影响结论的是 ;
A.未放入石块前溢水杯中水面未到达溢水口 B.图甲中物体未全部浸没在水中
(6)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中如图戊所示,在铝块浸入水的过程中 (始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 ,电子秤的读数 。 (均选填“变大”、“不变”或“变小”)
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专题01 力与运动、压强和浮力实验专题(解析版)
考点1 探究重力大小与质量的关系实验(共4小题)
考点2 探究影响滑动摩擦力大小因素实验(共4小题)
考点3 探究阻力对物体运动影响的实验(共4小题)
考点4 探究二力平衡的条件的实验(共4小题)
考点5 探究影响压力效果因素的实验(共4小题)
考点6 探究液体压强的特点实验(共4小题)
考点7 探究浮力的大小跟哪些因素有关实验(共4小题)
考点8 探究阿基米德原理实验(共4小题)
考点1 探究重力大小与质量的关系实验(共4小题)
1.(24-25八年级上·安徽合肥·期末)某小组在探究“重力大小与质量关系”的实验中,得到如下表所示的数据。请你协助解答下列问题:
m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
G/N
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
5.88
G/m(N/kg)
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
9.8
(1)本实验要用到实验室中常用的测量工具:弹簧测力计和 ;
(2)根据表格中的实验数据可得到的实验结论为: ;
(3)该小组的小明另辟蹊径,取质量不同的小铜块、小木块、小铁球各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明的做法 (选填“合理”或“不合理”);
(4)该小组的另一位同学小华使用一把未经校零、指针指在零刻度线下方的弹簧测力计做本实验,根据所测得实验数据作出重力与质量关系的图像(如图所示),你认为她作的图像应该是 (选填“A”“B”“C”或“D”)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)天平
(2)物体受到的重力与质量成正比
(3)合理
(4)B
【详解】(1)测量物体的质量用到天平,测量物体的重力要弹簧测力计,故本实验要用到天平和弹簧测力计。
(2)从表中数据可知,重力与质量的比值为一定值9.8N/kg,所以可得出结论,物体受到的重力与质量成正比。
(3)探究物体所受的重力大小与质量的关系,取不同材料的为物体做实验,找出重力和质量之间的普遍规律,故小明的做法合理。
(4)小华使用为经校零、指针在零刻度线的下方的弹簧测力计做实验,物体质量为零即没有挂物体时,就有示数了,这样测量的质量对应的重力偏大,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.(24-25八年级上·福建泉州·期末)在探究“物体所受的重力跟它的质量的关系”的实验中,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别读出钩码的质量和弹簧测力计相应的示数,并记录在表格中。
m(g)
100
200
300
400
500
G(N)
1
2
3
4
5
(1)以质量m为横坐标,以重力G为纵坐标,在图中进行描点并连线;
(2)画出的图线是一条过原点的 ,这说明物体的重力与它的质量成 比;
(3)由图可得到重力与质量的比值为 N/kg,我们用g来表示这个比值,则重力与质量的关系式是 。
【答案】(1)
(2) 直线 正
(3) 10
【详解】(1)横坐标对应质量,纵坐标对应重力,利用描点法绘出图象如下:
(2)[1][2]由图像可见,是一条过原点的直线,属于数学上的正比例函数图象,说明物体的重力和质量成正比。
(3)[1][2]重力与质量成正比,用数学公式表达为,其中g为重力和质量的比值,即,g值为一常数,大小为。
3.(24-25八年级上·山东潍坊·期末)地球附近的物体都要受到重力,小强同学认为物体所受的重力大小与物体的质量有关,他用天平、钩码、弹簧测力计等器材进行了探究:
次数
1
2
3
4
5
6
质量m/g
40
140
160
200
240
300
重力G/N
0.4
1.4
1.6
2.0
2.3
3.0
(1)如图甲是他实验中使用的弹簧测力计。实验前,轻轻拉动弹簧测力计挂钩后应观察 ;
(2)实验中记录的数据如表所示,请根据表格中的数据在图乙中画出物体受到重力的大小与质量的关系图像;
(3)探究中多次测量的目的是 。
【答案】(1)静止后,弹簧测力计的指针是否能指到零刻度线的位置
(2)
(3)得出普遍规律,避免偶然性
【详解】(1)由图可知,弹簧测力计的指针没有指到零刻度线上,所以实验前,轻轻拉动弹簧测力计挂钩,静止后看弹簧测力计的指针是否能指到零刻度线的位置。
(2)由表格中的实验数据,根据描点法作图,如下图所示:
(3)多次实验的目的是为了寻找普遍规律,避免偶然性,使实验结论更具有普遍性。
4.(24-25八年级上·河南周口·期末)地球附近物体都要受到重力,小明同学认为物体的重力大小与物体的质量有关。他用天平、砝码、钩码、弹簧测力计进行了探究。
实验序号
1
2
3
4
5
6
质量m/ kg
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
重力 G/N
1
______
3
4
5
6
(1)如图甲所示,是他第2次测量时弹簧测力计的示数,读数为 ;更换不同质量的钩码多次测量的目的是 ;
(2)请你根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图像;
(3)由图像可知:物体的重力跟物体的质量成 ;
(4)若小明在我国建成的天宫空间站实验时,你认为他用同样的器材 (选填“能”或“不能”)完成该探究;
(5)小明又取了质量不同的苹果、小木块、小铁球各一个,并分别测出它们的质量和重力,来探究物体所受重力大小与质量的关系,你认为小明的做法______(选填字母代号)。
A.不合理,因为他没有用同种物质的物体做实验
B.不合理,因为他没有使物体的质量成整数倍变化
C.合理,因为他同样可以得到物体所受重力大小与质量的关系
D.合理,因为他的操作比小强更简便
【答案】(1) 2.0 使实验结论具有普遍性
(2)
(3)正比
(4)不能
(5)C
【详解】(1)[1]由图知道,测力计的量程为0-5N,分度值为0.2N,示数为2.0N。
[2]在实验中,只进行一次测量得到的结果可能具有偶然性,不能代表普遍规律。通过更换不同质量的钩码多次测量,能获得多组数据,从而使实验结论更具普遍性和可靠性。
(2)根据表格中的实验数据,在图乙中找出对应的点后连线,如下图
(3)从绘制的图像可以看出,重力与质量的关系图线是一条过原点的直线。在数学上,过原点的直线表示两个变量成正比例关系,所以物体的重力跟物体的质量成正比。
(4)在天宫空间站中,物体处于失重状态,即物体所受重力几乎为零。而该实验探究的是物体重力与质量的关系,在失重环境下无法准确测量物体的重力,所以不能用同样的器材完成该探究。
(5)要探究物体所受重力的大小与质量的关系,必须改变物体的质量,苹果、小木块、小铁球的材料不同,不影响探究结果。所以小明同学的做法合理,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
考点2 探究影响滑动摩擦力大小因素实验(共4小题)
5.(24-25八年级上·山东济宁·期末)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,如图所示。
(1)实验中,必须水平拉着木块做 直线运动,使弹簧测力计示数都等于滑动摩擦力的大小;
(2)由甲、乙两次实验,可得结论是:当接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小跟 有关;
(3)由甲、丙两次实验,可得结论是:当 一定时,滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关;
(4)在甲实验中,当木块的运动速度变大时,滑动摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)匀速
(2)压力大小
(3)压力大小
(4)不变
【详解】(1)根据二力平衡条件可知,实验中,必须水平拉着木块做匀速直线运动,弹簧测力计示数都等于滑动摩擦力的大小。
(2)由甲、乙两次实验知,两次接触面相同,乙中压力大,摩擦力大,故得出的结论是当接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小跟压力大小有关。
(3)由甲、丙两次实验知压力相同,丙的接触面更粗糙,滑动摩擦力大,即滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关。
(4)摩擦力大小与接触面粗糙程度、压力大小有关,与速度无关,故在甲实验中,当木块的运动速度变大时,滑动摩擦力的大小不变。
6.(24-25八年级上·云南昆明·期末)如图所示,是小刚探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平长木板上做 运动,此时拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)单杠运动员上杠前手上要涂防滑粉,是用到图中 两次实验得出的结论;他在做回环动作时手不能握杠太紧,是用到图中 两次实验得出的结论。
(3)比较甲、丁两次实验,某同学发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,由此得出结论:滑动摩擦大小与接触面积的大小有关。小丽同学认为该结论是错误的,理由是 。
【答案】(1)匀速直线
(2) 乙、丙 甲、乙
(3)没有控制压力大小相等
【详解】(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速直线运动,此时弹簧对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)[1]图乙、丙中,压力相同,接触面粗糙程度不同,探究可得出结论为,压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;运动员在手上涂防滑粉可以在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,是用到图中乙、丙两次实验得出的结论。
[2]图甲、乙中,接触面粗糙程度相同,压力不同,探究可得出结论为,接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;他在做回环动作时手不能握杠太紧,是在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦,是用到图中甲、乙两次实验得出的结论。
(3)探究滑动摩擦大小与接触面积的大小的关系,应该控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,改变接触面积,由图甲,切去物体A的一半,没有控制压力大小相等,所以得出的结论是错误的。
7.(24-25八年级下·河南·期末)在探究"滑动摩擦力大小与哪些因素有关"的实验中,某实验小组选择如下器材:木块A、长木板B、毛巾、钩码、弹簧测力计等进行实验,实验数据如图。
(1)实验中,应用弹簧测力计 拉着木块做匀速直线运动;
(2)比较甲、乙两次实验可得出结论 ;
(3)比较甲、丙两次实验可知,滑动摩擦力大小与 有关;
(4)完成实验后,同学们对实验进行了改进,如图丁所示,该实验过程 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板B,当水平拉力F=6N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好向右匀速直线运动,长木板B和水平面间的摩擦力为 N。
【答案】(1)水平
(2)在接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
(3)接触面的粗糙程度
(4) 不需要 3.6
【详解】(1)本实验用到转换法,当弹簧测力计水平拉着木块做匀速直线运动。此时木块水平方向为二力平衡 ,摩擦力等于弹簧拉力。
(2)分析比较图甲、乙两次实验可知,接触面粗糙程度相同,乙图中压力较大,测力计示数较大,可得出的结论:接触面粗糙程度相同,压力越大滑动摩擦力越大。
(3)分析比较图甲、丙两次实验可知,压力相同,丙图中压力较大,测力计示数较大,可得出的结论:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)[1][2]根据图甲可知,A在木板表面运动时受到的滑动摩擦力为;在图丁中,木板运动时A受到的滑动摩擦力为,由力的相互性可知,B受到A施加的滑动摩擦力大小为,方向水平向左;当F为6N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,即此时B受到A施加的水平向左的滑动摩擦力、地面施加的水平向左的滑动摩擦力及水平向右的拉力的作用,根据力的平衡条件有,故长木板B受到地面的滑动摩擦力大小
8.(24-25八年级上·山东临沂·期末)如图是探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验装置,器材有长木板、带钩的长方体木块、钩码和毛巾。
(1)由甲、乙两次实验可以得出:其他条件相同时, ,滑动摩擦力越大;
(2)由 两次实验,可以得出:摩擦力大小和接触面的粗糙程度有关;
(3)将甲图中的木块从中间切开,然后叠放在一起,如图丁所示,这时测量出摩擦力的大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),据此,可以得出的结论是:滑动摩擦力的大小与受力面积大小无关;
(4)小明要对实验装置进行改进,如实验戊所示,在用力将木板向右拉出的过程中,弹簧测力计 (选填“A”或“B”)的示数反应了木块与木板间的滑动摩擦力大小。小明发现:实验中无论是匀速拉动木板还是变速拉动木板,木块所受摩擦力不变,可以得出:摩擦力大小和物体运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)压力越大
(2)甲、丙
(3)不变
(4) A 无关
【详解】(1)由甲、乙两次实验,接触面粗糙程度相同,乙实验压力更大,滑动摩擦力大,根据控制变量法可以得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)探究摩擦力大小和接触面的粗糙程度关系,根据控制变量法,应控制压力相同,接触面粗糙程度不同,故应选择甲、丙两次实验。
(3)固体对水平面的压力大小等于重力。将甲图中的木块从中间切开,然后叠放在一起,如图丁所示,这样压力大小与接触面粗糙程度均不变,接触面积变小,根据滑动摩擦力的影响因素,这时测量出摩擦力的大小将不变。
(4)[1][2]根据图戊的装置,在用力将木板向右拉出的过程中,木块相对桌面处于静止状态,木块与木板之间存在相对运动,木块A受到滑动摩擦力作用,在水平方向上受平衡力作用,故弹簧测力计A的示数反应了木块与木板间的滑动摩擦力大小。实验中无论是匀速拉动木板还是变速拉动木板,木块均处于相对静止状态即平衡状态,接触面的粗糙程度和压力均不变,所受摩擦力不变,根据控制变量法,可以得出:摩擦力大小和物体运动速度无关。
考点3 探究阻力对物体运动影响的实验(共4小题)
9.(24-25八年级上·山东济宁·期末)在“探究牛顿第一定律”的实验中,让小车从同一斜面的相同高度沿斜面下滑,接着在不同材料的水平表面上继续运动,如图所示。
(1)实验时,让小车从斜面的相同高度沿斜面向下运动,目的是让小车到达水平面时的 相等。
(2)小车在水平面上运动时,都做减速运动,最后停下,原因是受到 的作用。
(3)实验表明,小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板表面上滑行的距离最长。由此可初步得出的结论是: 。
(4)在此基础上你的科学推论是: 。
【答案】(1)速度
(2)阻力
(3)见解析
(4)假如小车不受阻力,将做匀速直线运动
【详解】(1)实验时,为了让小车到达水平面时的速度相等,应让小车从斜面的相同高度沿斜面向下运动。
(2)力可以改变物体的运动状态,小车在水平面上运动时,都做减速运动,最后停下,是因为受到阻力的作用。
(3)毛巾表面粗糙,小车在毛巾表面运动时滑行的距离最短,木板表面光滑,小车在木板表面上滑行的距离最长。由此可初步得出的结论是:小车受到的阻力越小,运动的距离越远。
(4)小车受到的阻力越小,运动的距离越远。推理可得:如果运动的小车不受阻力作用,则小车将保持原来的速度做匀速直线运动。
10.(24-25八年级上·上海·期末)关于运动和力的关系。
(1)亚里士多德通过经验得出“力是维持运动的原因,运动的物体不受力就会静止”。
(2)科学家 通过如图所示的斜面实验研究运动的物体如果不受力会怎么样,他让同一小车从同一斜面的同一位置下滑到不同的平面上,发现受到的阻力越小,运动距离越 ,推理得出 。
(3)牛顿在此基础上归纳总结得出了:一切物体总保持原来的 或者 状态,直到有 迫使它改变这种运动状态为止。
【答案】 伽利略 远 力不是维持物体运动的原因 静止状态 匀速直线运动 外力
【详解】(2)[1][2][3]伽利略做了斜面实验,他让同一小车从同一斜面的同一位置下滑到粗糙程度不同的水平面上,发现水平面越粗糙,小车运动的距离越短,即小车受到的阻力越大,运动距离越短,小车受到的阻力越小,运动距离越长。推理得出,若水平面光滑,小车不受阻力时,小车的运动速度不减小,即小车的运动不需要力来维持,推理得出“力不是维持物体运动的原因”。
(3)[4][5][6]牛顿认为,一切物体总有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,直到有外力迫使它改变这种状态为止,他总结得出了一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态不变。
11.(24-25八年级上·福建福州·期末)在探究“力与运动的关系”的实验中,实验现象如图所示。
(1)为了使小车运动到水平面时速度相同,在实验中应让小车每一次均从同一斜面的 由静止开始滑下。
(2)小车在到达水平面上时速度不能立刻变为零,是由于小车具有 。
(3)由实验现象可得:其他条件相同时,平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车前进的距离越 。
(4)从实验结论可推理,若水平面绝对光滑,则运动的小车在水平面上做 运动。
【答案】(1)同一高度
(2)惯性
(3)远
(4)匀速直线
【详解】(1)实验中为了使小车运动到水平面时速度相同,应让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下,这是控制变量法的要求。
(2)小车到达水平面后还能继续向前运动,是由于小车具有惯性。
(3)实验时发现平面越光滑,小车受到的阻力就越小,速度减小的越慢,小车前进的距离就越远。
(4)由此我们可以推理得出:若水平面绝对光滑,即运动物体不受力,则运动的小车在水平面上做匀速直线运动。
12.(24-25八年级上·云南昆明·期末)牛顿在探究“阻力对物体运动的影响”实验后,揭开了物体运动的规律,从而得出了“牛顿第一定律”。实验小组的同学利用如下图所示的装置进行探究。
(1)为使小车每次到达水平面时的速度相等,每次都要让小车从斜面上的 位置由静止开始自由下滑。
(2)分别选用毛巾、棉布和木板进行实验,目的是通过改变 从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力;实验过程中,应将毛巾、棉布平整地铺在 段(选填“AB”、“BC”或“AC”)。
(3)由于受到阻力作用,小车在水平面上做减速运动,运动到D点时速度为v1,若此时所受外力突然消失,小车到达E点速度为v2,则两者的大小关系是v1 v2。
(4)伽利略在400多年前的研究思想一直闪耀着理性的光辉。伽利略曾经观测到,钟摆来回摆动的高度是相同的,如图甲。他设想了这样一个实验:在左边一个固定的斜坡上滚下一个球,球又滚上右边不同坡度的斜坡,如果球没有受到摩擦阻力的作用,他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样,好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考,伽利略推断,如果右边的斜坡变成平坦,球将会一直匀速滚动下去,如图乙。
请回答:
①像科学家那样“进一步思考”:图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置,他认为当斜坡倾角变小时,小球速度 (选填“减小快”、“减小慢”或“不变”)。于是他大胆推测:当斜坡变成光滑而平坦时,小球将 运动。这种研究方法是在客观实验基础上进行 。
②伽利略认为,球匀速滚动是球的“自然运动”状态,“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来,球的这种属性称为 。
【答案】(1)相同
(2) 水平面的粗糙程度 BC
(3)=
(4) 减小慢 匀速直线 科学推理 惯性
【详解】(1)每次都要让小车从斜面上的同一位置开始下滑,是为了使小车每次进入水平部分时速度大小相等,这是控制变量法的要求。
(2)[1]要探究的是阻力对物体运动的影响,因此,应控制小车在到达水平面时的初速度相同,只改变小车在水平面运动时所受阻力的大小,即只改变水平面的粗糙程度,这就是分别选用毛巾、棉布和木板进行实验的目的。
[2]实验中,应让小车在不同的水平面上滑动,所以应将毛巾、棉布平整地铺在BC段。
(3)当小车运动到D点时速度为v1,若此时小车所受外力突然消失,小车将做匀速直线运动,小车到达E点速度为v2,即v2与v1大小相等。
(4)①[1][2][3]由图中伽利略的实验过程可知,当斜坡倾角变小时,小球的速度减小得更慢。于是他大胆推测,当斜坡变成平坦时,球的速度不再变小,球将做匀速滚动;此时用到了科学推理法,在客观实验基础上进行科学推理。
②[4]一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性。伽利略所说的球的“自然运动”其实是球具有的属性,这就是惯性。
考点4 探究二力平衡的条件的实验(共4小题)
13.(22-23八年级上·山东烟台·期末)如图甲所示,这是某同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)该同学将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,并通过 来改变拉力大小;
(2)当小卡片平衡时,该同学将小卡片转过一个角度,松手后小卡片能否平衡 ?可得出怎样的结论 ;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,下一步应该怎样操作 ;
(4)在探究同一问题时,另一同学将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为图甲的实验装置优于图乙,请分析说明 ;
(5)在某次实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为该装置能否进行实验 ?
【答案】 改变钩码的个数 否 平衡力共线 用剪刀从中间剪断纸片,观察现象 减少摩擦力的影响 能
【详解】(1)[1]将系于小卡片两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,可以使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,此时钩码对卡片的拉力等于钩码的重力,所以可以通过调整钩码的数量来改变拉力的大小。
(2)[2]当小卡片平衡时,将小卡片转过一个角度,此时卡片受到的拉力不在同一直线上,松手后小卡片不能平衡,将转动回到原来位置,设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡。
[3]通过上述现象可知,两力不共线时两力不平衡,所以可以得出:平衡力共线。
(3)[4]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,应该使两个拉力分别作用在两个不同的物体,因为卡片容易一分为二,所以在图甲所示情况下,下一步的操作是用剪刀将卡片从中间剪开,观察两个卡片是否能保持原来的静止状态。
(4)[5]将木块放在水平桌面上,木块会受到桌面对它的摩擦力,对实验的结果有较大影响;图甲的实验中,卡片吊在空中,减少了摩擦对实验结果的影响,所以,图甲的实验优于图乙的实验。
(5)[6]在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,但是卡片只受两个拉力作用(重力可忽略不计),两个力仍可以作用在同一直线上,所以能用图丙的装置进行实验。
14.(24-25八年级上·吉林·阶段练习)在探究“二力平衡的条件”实验中,小明同学采用的实验装置如图甲所示,小红同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)老师觉得 (选填“甲”或“乙”)的装置更科学,原因是选用小车,可以减小 对实验结果的影响。
(2)实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持匀速直线运动状态或 状态。
(3)小车处于静止后,保持与的大小不变,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车将转动。说明彼此平衡的两个力必须在 上。
【答案】(1) 乙 摩擦力
(2)静止
(3)同一直线
【详解】(1)[1][2]乙装置中小车受到的是滚动摩擦力,远小于滑动摩擦力,故选用小车可以减小摩擦力对实验结果的影响。
(2)平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,处于平衡状态的物体受到平衡力的作用。所以实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持匀速直线运动状态或静止状态。
(3)把小车转过一个角度,然后松手,观察到小车转动,最后恢复到静止状态,说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
15.(23-24八年级下·江苏无锡·期末)如图甲所示,这是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小明将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上相同数量的钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 (选填“相同”或“相反”),卡片保持平衡。再接下来 (选填“需要”或“不需要”)在两端挂上不同数量钩码,观察卡片是否平衡,才能得到使物体平衡的两个力大小必须相等的结论。
(2)当小卡片平衡时,小明将小卡片转过一个角度,松手时小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,由此实验步骤可知只有作用在 上的两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在 上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明将卡片从中间剪成两半;
(4)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验,同学们认为小明的实验装置优于小华。其主要原因是 ;
A。可减少摩擦力对实验的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C。容易让小车在水平方向保持平衡 D.小卡片容易扭转
(5)小华在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,如图丙所示,你认为小丽的装置 进行实验(选填“能”或“不能”);
【答案】 相反 需要 不能 同一直线 同一物体 A 能
【详解】(1)[1][2]如图所示,作用在小卡片上的两个拉力方向是相反的,接下来还要调整钩码个数来改变拉力大小,观察卡片是否平衡,才能得到使物体平衡的两个力大小必须相等的结论。
(2)[3][4]当小卡片平衡时,小明将小卡片扭转过一个角度,松手后小卡片不能平衡,由此只有作用在同一直线上的两个力才能平衡。
(3)[5]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小明将卡片从中间剪成两半
(4)[6]木块放在水平桌面上,钩码拉动木块时有摩擦力;换成纸片后,在水平方向上没有摩擦力;所以可减少摩擦力对实验的影响,所以小明的方案优于小华的方案,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)[7]小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,但两个力也满足二力平衡的条件的,能完成该实验。
16.(23-24八年级下·江苏南通·期末)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明和小芳两位同学采用的实验装置分别如图甲、乙所示。
(1)小明同学利用甲图装置进行探究,在左、右两个小盘内各放一个的砝码,物块平衡,此时小明得出物体平衡需两个力的大小相等,方向相反的结论,小芳同学认为结论不可靠,原因是 ;接着,小明在右边小盘内又加入一个的小砝码,发现小木块仍然静止,其原因是木块受到 ;
(2)小芳同学利用乙图装置进行探究,采用轻质卡片的目的是减小其 对实验的影响,在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的一个条件是:相互平衡的两个力作用在 上;
(3)在乙图的装置中,将卡片旋转一定角度(如图丙),松手后发现卡片旋转后又恢复到原来位置,这说明两个力必须作用在 上,物体才能平衡;
(4)如图丁所示,若两个滑轮的位置没有调节在同一高度,就开始多次实验,得出的结论 (选填“可靠”或“不可靠”)。
【答案】 一次实验得出的结论具有偶然性 摩擦力 重力 同一物体 同一直线 可靠
【详解】(1)[1][2]两个砝码质量相等挂在左右两边,拉力相等,方向相反,物块平衡,此时小明得出物体平衡需两个力的大小相等,方向相反的结论,一次实验得出的结论具有偶然性,故小芳同学认为结论不可靠;在右边小盘内又加入一个5g的小砝码后,此时木块受到右边的拉力大于左边的拉力,此时木块相对于桌面有向右运动的趋势,因此桌面对木块产生了一个摩擦力,这个摩擦力对实验造成了影响。
(2)[3][4]由于小卡片的质量很小,重力远小于卡片受到的拉力,所以选用轻质小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响;当小卡片平衡时,用剪刀从中间剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧砝码落下,说明二力平衡的又一个条件是:两个力必须作用在同一物体上。
(3)[5]小卡片转过一定角度后,两个力不再作用在同一直线上,松手后发现卡片旋转后又恢复到原来位置,这说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
(4)[6]两个滑轮是否在同一高度,是没有要求的,只要两个力在同一直线上即可,由图丁可知,两个力在同一直线上,故得出的结论是可靠的。
考点5 探究影响压力效果因素的实验(共4小题)
17.(24-25八年级下·吉林·期末)小明设计了一个实验来“探究压力的作用效果与哪些因素有关”。使用的器材有小桌、海绵、砝码、木板各一个。
请你利用学过的知识分析:
(1)通过观察甲、乙两图后得出结论: ;
(2)图丙中小桌对木板的压强为p丙,图丁中的小桌对海绵的压强设为p丁,则p丙 (选填“大于”、“小于”或“等于”)p丁;由此可见,压强能反映压力作用效果的前提是 ;
(3)老师还提供了图戊所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器,供同学们选择,同学们所选的下列四组器材中,不能达到小明探究目的的是__________。
A.①③⑥ B.③④⑤ C.②③④ D.②⑤
【答案】(1)压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 等于 受压物体材料相同
(3)B
【详解】(1)由图甲、乙可知,甲、乙压力大小相同,乙的受力面积更小,海绵的凹陷程度更大,说明压力作用效果越明显,故可以得出结论:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(2)[1]由图丙、丁可知,丙和丁压力大小相同,受力面积也相同,由可知,压强相同,则p丙等于p丁。
[2]图丙和丁压强相等,但受压物体凹陷程度不同,所以压强能反应压力作用效果的前提是受压物体材料相同。
(3)A.①③⑥:可将桌子正放在装有沙子的容器上,观察海绵的凹陷程度,再将桌子倒放在装有沙子的容器上,观察沙子的凹陷程度,可探究压力的作用效果与受力面积的关系;将桌子正放在装有沙子的容器上,再将砝码放在桌子上,观察沙子的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故A不符合题意;
B.③④⑤:由于木板受力之后不容易发生形变,所以不能观察到明显现象,故B符合题意;
C.②③④:可将木板平放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,再将木板竖直放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与受力面积的关系;将砝码放在水平放置在海绵上的木板上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故C不符合题意;
D.②⑤:将矿泉水正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,再将矿泉水瓶倒放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可用于探究压力的作用效果与受力面积的关系;将矿泉水瓶内的水倒掉一部分后,再将矿泉水瓶正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可探究压力的作用效果与压力大小的关系,故D不符合题意。
故选B。
18.(23-24八年级下·河北廊坊·期末)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,同学们利用小桌,海绵
(1)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,此处采用的实验方法是 ;
(2)观察比较图甲、乙的情况可以得到的结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 两图的实验,得到的结论是:压力一定时,受力面积 (选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显;
(4)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,逃生锤外形应选图中的______(填字母)。
A. B.
C. D.
【答案】(1)转换法
(2)压力越大
(3) 乙、丙 越小
(4)D
【详解】(1)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,海绵凹陷程度越大,这用到了转换法。
(2)图甲和图乙,物体的受力面积相同而压力不同,乙图力的作用效果明显,说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)[1]要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应控制压力相同,改变受力面积大小,则应比较乙、丙两图的实验。
[2]由图乙丙得,压力相同时,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,得到的结论是:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)为了更容易打破玻璃,应使物体的接触面积小,则逃生锤外形应选图中的D,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
19.(23-24八年级下·重庆·期末)小张同学想探究影响压力作用效果的因素。他使用了海绵、小桌和砝码,进行了图的A、B、C三次实验。
(1)通过比较海绵的凹陷程度就能判断压力作用效果的强弱,这里运用的研究方法是 ;
(2)为探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应该比较图中 两次实验;
(3)如D图所示,小张将C图所示的装置放在斜面上,发现受力面积不变,但海绵的凹陷程度变小了。对该现象,合理的解释是 。
【答案】(1)转换法
(2)B、C
(3)小桌对海绵的压力变小
【详解】(1)通过比较海绵的凹陷程度就能判断压力作用效果的强弱,这里运用的研究方法是转换法。
(2)探究压力的作用效果跟受力面积的关系,根据控制变量法,应控制压力大小相同,受力面积不同,故应该比较图中B、C两次实验。
(3)如D图所示,小张将C图所示的装置放在斜面上,发现受力面积不变,但海绵的凹陷程度变小了,这是因为小桌对海绵的压力变小,所以压力的作用效果变得不明显。
20.(23-24八年级下·广西崇左·期末)如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素:
(1)本实验是通过观察 来比较压力作用效果的。实验中用到的研究方法有 和 ;
(2)通过比较图甲、乙,说明 一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)通过比较 两图,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越 ;
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p p'(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 海绵的形变程度 转换法 控制变量法 受力面积 乙、丙 明显 =
【详解】(1)[1][2][3]本实验是通过观察海绵的形变程度来比较压力作用效果的,海绵的形变程度越大,压力的作用效果越明显。把不便于观察和测量的压力的作用效果转换成便于观察的海绵的形变程度,采用了转换法;此外,探究影响压力作用效果的因素时,控制其它因素,只改变一个因素来进行探究,采用了控制变量法。
(2)[4]甲、乙两图中,海绵的受力面积相等,乙图中海绵受到的压力较大,海绵的形变程度较大,通过比较图甲、乙,说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)[5][6]乙、丙两图中,海绵受到的压力相等,乙图中海绵的受力面积较小,海绵的形变程度较大,通过比较乙、丙两图,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)[7]丙、丁两图中,水平面受到的压力相等,水平面的受力面积也相等,所以,图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p=p'。
考点6 探究液体压强的特点实验(共4小题)
21.(23-24八年级下·云南德宏·期末)小彬用如图15所示的装置“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;在选择U形管压强计时,探头上的橡皮膜应该用 (选填“较薄”或“较厚”)一些的较好;
(2)根据图B、C所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系;
(3)如图C、D所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论:同种液体、同一深度,液体向 压强相等;
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图B所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出的结论是 ( 选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是: ;
(5)通过学习反思,小彬同学对实验进行改装如图E所示,向图E所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起,再向容器中的右侧缓慢倒入相同深度的盐水,会观察到橡皮膜向 凸起,得出结论:在深度相同时,液体压强跟密度有关,此实验用到的研究方法主要有转换法和 法。
【答案】(1) 不是 较薄
(2)液体深度
(3)各个方向(或不同方向)
(4) 错误 研究液体压强与密度的关系,要控制探头在液体的同一深度(合理均得分)
(5) 左 控制变量法
【详解】(1)[1]连通器是上端开口,底部连通的容器,图甲中,压强计左端封闭,底部连通,所以不是连通器。
[2]橡皮膜越薄,橡皮膜越容易发生形变,越能反映受到液体压强的变化,所以压强计的金属盒上的橡皮膜应该选用较薄一些的较好。
(2)图B、C中,液体密度相同,探头所在深度不同,所以可以探究液体内部压强大小与深度的关系。
(3)保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,如图C、D所示,两实验中,U形管液面高度差相等,由转换法可以得出结论:同种液体、同 一深度,液体向各个方向的压强都相等。
(4)[1][2]研究液体压强与密度的关系,要控制液体的深度相同;保持B图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,密度增大的同时,液体深度也增大了,没有控制液体的深度不变,故小彬得出结论的实验讨程是错误的。
(5)[1][2]在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入适量盐水,当向容器中的右侧缓慢倒入相同深度的盐水,此时橡皮膜向左凸起,说明在深度相同时,液体压强跟密度有关,该过程中运用了转换法和控制变量法。
22.(23-24八年级下·四川成都·期末)“帕斯卡裂桶实验”的演示,激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣。他们设计了如下图所示的实验探究方案,图(a)、(b)、(d)中金属盒在液体中的深度相同。实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h4>h1=h2>h3。
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较 来判断的,这种方法通常称为转换法;
(2)由图(a)和图 两次实验数据比较可以得出:液体的压强随深度的增加而增大;
(3)由图(a)和图(d)两次实验数据比较可以得出: 。
【答案】(1)压强计U形管两侧液面的高度差的变化
(2)(c)
(3)在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,液体压强越大
【详解】(1)实验中采用转换法,液体内部压强的大小通过压强计U形管两侧液面高度差的变化反映出来。
(2)由公式可知,液体的压强与液体的深度和密度都有关系,要想得出液体的压强与深度的关系,需要控制液体的密度相同,改变液体的深度,图(c)中的液体密度与图(a)相同,液体的深度与图(a)不同,故应选择图(a)和图(c)两次实验数据比较。
(3)分析图(a)和图(d)的两次实验数据,发现两次实验橡皮膜所处的深度相同,即液体的深度相同,而液体的密度却不同,一杯是水,另一杯是浓盐水,盐水中的U形管液面高度差较大,盐水的密度大于水的密度,从而得出液体的压强与液体密度的关系:在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,液体的压强越大。
23.(23-24八年级下·江苏苏州·期末)小明利用压强计等装置探究“液体内部压强的规律”。
(1)实验前小明在U形管内加入适量清水,安装好其他器材后,检查发现与U形管连接处的软管被压瘪,将压瘪部分整理好后,会出现如图 (选填“甲”或“乙”)所示情况;
(2)观察丙图①②,可以得出结论: ;
(3)在利用丙图②③探究液体内部压强与液体密度的关系时,小华认为两烧杯中液面必须相平,此观点 (选填“正确”或“不正确”);
(4)已知丙图②中U形管左侧液柱高为4cm,右侧液柱高为10cm,则橡皮膜到水面的距离为 cm;
(5)如图丁所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同橡皮薄膜,薄膜鼓起的程度不同。据此小明猜想:液体的压强可能与管内液体的质量有关。小明将2号管 放置,直至 ,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度可知小明的猜想错误。
【答案】(1)甲
(2)同种液体深度越深,压强越大
(3)不正确
(4)6
(5) 倾斜 1、2号管中液面相平
【详解】(1)实验前检查器材,发现与U形管连接处的软管被压瘪,但U形管两侧液面等高,说明此时U形管两侧的气压大小相等,将压瘪部分整理好后,压瘪段的气体体积将变大,气压变小,另一端气压不变,则在气压差的作用下,U形管内液体会向压瘪段移动,形成如图甲所示的情况。
(2)比较①②两图,液体的密度相同,探头所处的深度不同,探头所处深度越大,U形管两侧液面的高度差越大,故可以得到:同种液体深度越深,压强越大。
(3)在利用图②③探究液体内部压强与液体密度的关系时,要控制液体的深度相同,只要控制金属盒在液体的深度相同就可以,故此观点不正确。
(4)由题意得,U形管左侧液柱高为4cm,右侧液柱高为10cm,两侧液面高度差为6cm,因容器中也为水,因此橡皮膜到水面的距离为6cm。
(5)[1][2]观察1、2两根细玻璃管中的液面高度发现,两根细玻璃管中的液面高度不同,由控制变量法可知,探究液体压强与管内液体的质量关系时,应控制液体密度和液体深度相同,所以可以将2号管倾斜放置,直至1、2号管中液面相平,发现1、2号管橡皮膜的鼓起程度相平,可知小兰的猜想错误。
24.(23-24八年级下·福建泉州·期末)在探究液体压强与哪些因素有关的实验中:
(1)能正常工作的U形管压强计(如图甲)探头上的橡皮膜受到压强时,U形管两侧的液面会产生 。已知,为使实验现象更明显,U形管中最好选用 (选填“酒精”或“水”)。
(2)比较图乙、丙两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而 。
(3)在图丙、丁两次实验中,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,可知:在相同液体内部,同一深度处,各个方向的压强大小 。
(4)如图,将U形管压强计做了改进,两探头未放入液体中时U形管两侧的液面相平。将两探头分别放入装有不同液体的A、B两容器中,保持两探头所处深度相同,U形管中液面位置如图,则两液体的密度关系为 。若要使U形管两侧的液面再次相平,利用该实验装置,可采取的有效措施是 (写出一条即可)。
【答案】(1) 高度差 酒精
(2)增大
(3)相等
(4) 大于 减小A容器中探头的深度
【详解】(1)[1]探头上的橡皮膜受到压强时,橡皮膜产生形变,挤压橡皮管内空气,U形管两侧的液面会产生高度差。
[2]已知,根据,当橡皮受到的压强相等时,液体的密度越小,液面两侧的高度差越大,使实验现象更明显,故选酒精。
(2)由图乙丙可知,同种液体,丙图中探头所处的深度较大,U形管两侧液面高度差较大,液体压强较大,可以得到同种液体中,液体压强随深度增加而增大。
(3)在图丙、丁两次实验中,保持探头深度不变,向不同方向旋转探头,发现U形管两侧液面高度差不变,说明液体压强不变,可以得到同种液体同一深度,各个方向的液体压强都相等。
(4)[1]将两探头分别放入装有不同液体的A、B两容器中,保持两探头所处深度相同,U形管中液面位置如图,则A容器中的探头受到的压强更大,即,此时两个探头所在深度相等,根据,可知。
[2]若要使U形管两侧的液面再次相平,即两个探头受到的压强相等,根据,可以减小A容器中探头的深度。
考点7 探究浮力的大小跟哪些因素有关实验(共4小题)
25.(22-23八年级下·山东泰安·期末)小明用如图所示的实验装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,每次实验中弹簧测力计的示数如图所示;
(1)比较①②③可知,物体受到的浮力大小与排开水的 有关;
(2)通过④和⑤,可探究物体受到的浮力大小与液体的 的关系;
(3)根据①与③两图所示的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为 N;如图④,若将物体继续往下放且不接触容器底 N;
(4)比较图④和⑤可知(容器中液面相平),水对杯底部的压强 盐水对杯底部的压强;(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(5)同组的小华同学改用电子秤来测量待测液体的密度,已知水的密度为ρ水;实验步骤如下:
①如图甲、乙所示,把适量水和待测液体分别倒入两容器中并置于电子秤上,记下示数为m1;
②将系好细线的物块缓慢浸没到水中并保持静止(未触底),水未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数m2;
③将物块取出,擦干后再缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),待测液体未溢出,记下电子秤的示数m3;
④则该液体密度的表达式 。(用所测物理量和已知量表示)
【答案】 体积 密度 1.8 2.2 小于
【详解】(1)[1]比较①②③可知,发现液体密度相同,物体排开液体的体积增大,测力计示数在变小,则受到的浮力也在增大,故可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)[2]通过④和⑤,排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,可得出浮力的大小与排开液体密度有关。
(3)[3]由①可知物体重力为4N,由③图可知此时弹簧测力计的示数为2.2N,根据称重法可得物体在水中受到的浮力为
F浮=G﹣F拉=4N﹣2.2N=1.8N
[4]浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没深度无关,所以将物体继续往下放且不接触容器底,浮力大小不变,则弹簧测力计的示数仍为2.2N。
(4)[5]题目告诉图④和⑤容器中液面相平,即液面到杯底部的深度相同,但水密度小于盐水的密度,根据液体压强p=ρgh可知,水对杯底部的压强小于盐水对杯底部的压强。
(5)[6]物块缓慢浸没到水中受到的浮力等于排开水的重力等于电子秤甲丙增加的重力则有
F浮水=ρ水gV排=ρ水gV物=(m2﹣m1)g
物块缓慢浸没到待测液体中受到的浮力等于排开待测液体的重力等于电子秤乙丁增加的重力则有
由上面两个式子相除并化简得
26.(22-23八年级下·山东烟台·期末)如图所示,某同学利用弹簧测力计、实心圆柱体等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关,提出了以下猜想:
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)如图甲所示,可知圆柱体重力为多大 ?图乙步骤中圆柱体受到水的浮力为多大 ?
(2)分析图丙步骤与 (选填甲、乙、丁、戊)步骤的数据,可以验证猜想a是错误的。
(3)比较图乙步骤与戊步骤的数据,不能得出浮力的大小与液体密度的关系,其原因是什么?( )
(4)写出能够支持猜想b的一个生活现象。( )
(5)该圆柱体的密度为多大?(ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg)( )
【答案】 2.4N 0.4N 丁 未控制圆柱体排开液体的体积相同 我们在水中走动时,越到深处,脚底感觉到的压力越小 2.4×103 kg/m3
【详解】(1)[1]在图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2,此时测力计的示数为2.4,即圆柱体的重力为G=2.4N。
[2]在图乙中,测力计的示数为FB=2N,则此时圆柱体受到的浮力为
F浮=G﹣FB=2.4N﹣2N=0.4N
(2)[3]浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关,应控制液体密度和物体排开液体的体积相同,与丙步骤这两个因素相同的是丁步骤,在这两个步骤中,测力计的示数相同,根据F浮=G﹣F示可知,在深度不同时,圆柱体受到的浮力不变,说明浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,即猜想a是错误的。
(3)[4]浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,要验证浮力大小与液体的密度有关,应控制物体排开液体的体积相同,比较乙、戊步骤可知,液体种类不同的同时,圆柱体排开液体的体积也不同,虽然测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,但由于未控制圆柱体排开液体的体积相同,故不能得出:浮力的大小与液体密度有关的结论。
(4)[5]我们在水中走动时,越到深处,脚底感觉到的压力越小,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关,在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(5)[6]由甲、丁步骤数据可知,圆柱体浸没在水中受到的浮力为
F浮丁=G﹣F丁=2.4N﹣1.4N=1N
圆柱体浸没在水中时,排开水的体积等于圆柱体的体积,由F浮=ρ液gV排可得,圆柱体的体积为
由G=mg=ρVg可得,圆柱体的密度为
27.(22-23八年级下·山东济宁·期末)小明在“探究影响浮力大小因素”的实验中,有以下种猜想:
猜想1:浮力的大小与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小与物体的形状有关;
猜想3:浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关;
猜想4:浮力的大小与物体所受重力大小有关。
(1)如图甲小明用手把开口朝上的饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持猜想 ;
(2)为了验证猜想1和4,选用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为、和,然后进行如图乙所示的实验;
①比较 三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体的密度有关;
②进一步分析可知:液体的密度越大,物体受到的浮力越 (选填“大”或“小”);
③比较 三次实验,可以得出结论:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)为了验证猜想2,小明用两块橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图丙所示的实验,由此小明得出的结论是“浮力的大小与物体的形状有关”,小君认为结论不可靠,主要原因是 。
【答案】 3 大 没有控制物体排开液体的体积相同
【详解】(1)[1]如图用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,即排开水的体积越大,手会感到越吃力。这个事实说明浮力的大小可能与排开液体的体积有关,可以支持以上猜想。
(2)①[2]比较序号a、d、e的三次实验,同一物体排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,由称重法可知,受到的浮力不同,故可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
[3]由称重法可知,e中受到的浮力最大,而浓盐水的密度最大,故进一步分析可知:排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
[4]要探究浮力大小与物体重力的关系,应控制物体排开液体的体积和液体的密度都相同,而物体重力不同,则由图可知应比较序号三次实验,这次实验中虽然物体重力不同,但根据称重法可知浮力大小都为,说明浮力的大小与物体的重力无关。
(3)[5]根据控制变量法知:要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小君认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
28.(24-25九年级上·湖南邵阳·期末)小亮利用如图所示的装置探究浮力大小跟哪些因素有关,他提出了以下猜想:
猜想一:浮力大小与液体的密度有关
猜想二:浮力大小与物体排开液体的体积有关
猜想三:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关
(1)小亮首先用弹簧测力计测量了金属块的重力,其示数为 N;
(2)接下来小亮进行了b、c两步实验操作是为了验证猜想 ;
(3)小亮完成了上图中所有实验操作后,对实验数据进行了分析,得出金属块浸没在 (填液体名称)中时所受浮力大;
(4)根据图中实验数据不能通过计算得出的是______(选填字母)。
A.金属块的体积 B.金属块的密度
C.盐水的体积 D.盐水的密度
【答案】(1)2.8
(2)二
(3)盐水
(4)C
【详解】(1)观察图a,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N和3N之间的第4个小格处,所以其示数为2.8N,即金属块的重力为2.8N。
(2)b、c两步实验中,液体都是水,即液体密度相同,金属块浸入水中的体积不同(排开液体的体积不同),弹簧测力计示数不同,说明浮力不同,所以是为了验证猜想二:浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)根据称重法F浮=G - F示,在水中时,金属块浸没(c、d情况),F浮水=G - F3=2.8N - 1.8N = 1N
在盐水中时,F浮盐水=G - F4=2.8N - 1.6N = 1.2N
因为1.2N>1N,所以金属块浸没在盐水中时所受浮力大。
(4)AB.根据c或d实验,金属块浸没在水中时,F浮水=1N,由,金属块的体积
已知金属块重力G = 2.8N,金属块质量
金属块密度
故AB不符合题意;
C.整个实验过程中,没有任何关于盐水体积的相关数据或条件,所以无法计算得出盐水的体积,故C符合题意;
D.根据e实验,F浮盐水=1.2N,,盐水密度,故 D不符合题意。
故选D。
考点8 探究阿基米德原理实验(共4小题)
29.(22-23八年级下·山东滨州·期末)为探究浮力大小跟哪些因素有关,某校学习小组先设计了实验1:
(1)比较图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关;
(2)比较图 可知,浮力的大小与液体的密度有关;
然后又用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行了实验2:
(3)木块受到的浮力F浮= N,木块排开水的重力G排= N。比较数据可知:浮在水上的木块受到的浮力大小 (选填“大于”、“等于”或“小于”)它排开的水所受的重力;
(4)实验2完成后,他们利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验装置进行了改进,如实验3所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐变 ,B的示数逐渐变 ,A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
【答案】 物体排开液体的体积 甲丙丁 1.2 1.2 等于 小 大 相等
【详解】(1)[1] 比较图甲、乙、丙,从乙到丙,物体排开液体的体积变大,根据称重法,弹簧测力计示数减小,说明浮力变大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)[2] 比较图甲、丙、丁,从丙到丁,物体排开液体的体积不变,液体密度变大,根据称重法,弹簧测力计示数减小,说明浮力变大,说明浮力的大小与液体的密度有关。
(3)[3][4][5]由图知木块重力为1.2N,木块漂浮在水面上,受力平衡,浮力等于重力等于1.2N。木块排开水的重力为
G排= G总- G桶=1.6N-0.4N=1.2N
所以浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。
(4)[6][7][8] 重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中时,排开液体的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法,则,所以弹簧测力计A的示数逐渐变小,排开液体的重力变大,所以B的示数逐渐变大,弹簧测力计A的示数减少量即为浮力大小,根据阿基米德原理,所以A、B示数的变化量相等。
30.(24-25八年级下·吉林·期末)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,陇西某中学同学们根据生活经验提出了浮力的大小可能与下列因素有关的猜想:①与物体浸入液体中的深度有关;②与物体排开液体的体积有关;③与液体的密度有关。
(1)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力的大小为 N。
(2)分析a、c、d三次实验可知,浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);分析 三次实验可知,浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验可知,在物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力 (选填“越大”或“越小”)。
(3)物体P的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)
【答案】(1)1.4
(2) 无关 a、b、c 越大
(3)
【详解】(1)序号b中物体P所受浮力的大小为弹簧测力计在空气中的示数减去浸入液体中的示数,即:4.8N−3.4N=1.4N
(2)[1]分析a、c、d三次实验,物体P浸没在水中不同深度时,弹簧测力计的示数相同,说明浮力大小相同,因此浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
[2]根据控制变量法的思想,要想探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,应控制液体的密度相同,因此应分析a、b、c三次实验,物体P浸入水中的体积逐渐增大,弹簧测力计的示数逐渐减小,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
[3]分析a、d、e三次实验,物体P排开液体的体积相同,但液体密度不同(水和盐水),弹簧测力计的示数不同,说明在物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
(3)由a图可知,物体P的重力 G=4.8N,质量
由a、d两图可知,物体P浸没在水中时受到的浮力4.8N− 2.8N = 2.0N
根据阿基米德原理,物体P的体积
物体P的密度:
31.(23-24八年级下·甘肃武威·期末)探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置与步骤如图所示:
(1)图B中,金属块受到的浮力为 N;
(2)分析图B、C数据可得:物体在液体中受到浮力的大小与 有关;
(3)分析图C、D数据可得:物体在液体中受到浮力的大小与 无关;
(4)图D小桶内液体的重力为 N;
(5)请推测图A、B、C中电子秤的示数大小关系 。
【答案】(1)0.6
(2)排开液体体积
(3)物体浸没的深度
(4)0.8
(5) = =
【详解】(1)弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为1.4N。金属块的重力G=2.0N,则金属块受到的浮力
F浮=G-FB=2.0N-1.4N=0.6N
(2)分析B、C,液体的密度相同,排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,说明受到的浮力不同,故可得:物体在液体中受到浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)分析图C、D,液体的密度相同,排开液体的体积相同,弹簧测力计示数相同,说明受到的浮力相同,物体在液体中浸没的深度不同,故可知:物体在液体中受到浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(4)图D中,物体受到的浮力
F'浮=G-FD=2.0N-1.2N=0.8N
根据阿基米德原理F浮=G排可得,小桶内液体的重力为0.8N。
(5)根据阿基米德原理可知,排开液体的重力等于物体受到的浮力。根据力的作用是相互的可知,液体对物体的浮力等于物体对液体的压力,则物体对液体的压力大小等于排开液体的重力,即物体放入液体中增加的压力与排出到小桶中液体的重力相等,所以B、C中容器对电子秤的压力不变,依然等于A中容器对电子秤的压力,所以A、B、C中电子秤的示数大小相等,即m1=m2=m3。
32.(23-24八年级下·云南曲靖·期末)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直 ;
(2)探究实验的实验步骤如图中甲、乙、丙、丁所示,合理的实验顺序是 ;
(3)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N,所测出排出水的重力为 N;
(4)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于它 ;
(5)以下情况会影响结论的是 ;
A.未放入石块前溢水杯中水面未到达溢水口 B.图甲中物体未全部浸没在水中
(6)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中如图戊所示,在铝块浸入水的过程中 (始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 ,电子秤的读数 。 (均选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】(1)调零
(2)丁、乙、甲、丙
(3) 2 2
(4)排开液体的重力
(5)A
(6) 不变 不变
【详解】(1)由于弹簧测力计需要在竖直方向上测量石块的重力,为了减小测量误差,所以在使用前,需要先在竖直方向上调零。
(2)为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,减小误差,应先测量空桶的重;实验中利用二次称重法得到石块浸入水中受到的浮力,则应先测量石块在空气中的重力,再将石块直接浸入水中观察测力计的示数,然后求出石块浸入水中的浮力,最后测量小桶和水的总重力,得到石块排出的水的重力,最合理的顺序应为:丁、乙、甲、丙。
(3)[1]乙图中弹簧测力计分度值为0.2N,示数为3.4N,则石块的重力为3.4N,由甲图可知,石块浸没在水中,弹簧测力计对石块的拉力为1.4N,根据称重法可知,石块受到的浮力
[2]由图丙可知,小桶和水的总重力为3.2N,由图丁可知,小桶的重力为1.2N,则石块排开的水所受的重力
(4)由以上计算结果可知
即石块受到的浮力等于石块排开水的重力,所以可得结论是浸在水中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力。
(5)A.未放入石块前,溢水杯中水面未到达溢水口,则放入石块后,排开水的体积小于石块浸入水中的体积,所以会影响结论,故A符合题意;
B.图甲中物体未全部浸没在水中,排开水的体积仍等于物体浸入水中的体积,所以不会影响结论,故B不符合题意。
故选A。
(6)[1]铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,水对溢水杯底的压强不变,溢水杯底面积不变,所以水对溢水杯底的压力不变。
[2]由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以电子秤示数不变。
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