内容正文:
专题八实验突破:压强有关的实验
实验突破1 压力和受力面积对海绵形变的影响
1.为了确保实验效果明显,应选用易发生形变的受压面(如海绵、橡皮泥等)。
2.压力的作用效果我们不能直接观察到,要通过在海绵(或沙盘或橡皮泥等)中的凹陷程度显示出来,这采用的是 。
3.海绵形变情况与压力的大小和受力面积的大小有关,要探究与其中某个因素的关系要采用 。
【典例1】在研究“压力和受力面积对海绵形变的影响”的实验中,小刚利用了两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察 来比较海绵在压力的作用下的形变情况,这种物理学研究方法也运用于以下 (选填“A”“B”或“C”)实验中。
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点
B.探究同种物质的质量与体积的关系
C.弹簧测力计是用弹簧的伸长量来反映弹簧所受拉力的大小
(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时, 越小,海绵形变越明显。
(3)比较图 实验可知,受力面积一定时,压力越大,海绵形变越明显,这里应用的科学方法是 。
(4)对比甲、丁两图,小刚发现海绵的形变程度一样,他经过分析、论证得到的结论是:海绵形变的情况与受力面积无关。你认为小刚的方法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是没控制 。
【补充设问】
(5)在物理学中,用 来表示压力的作用效果。
(6) (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验。
(7)将图丁中的两块木块放在如图戊所示的木板上,比较图丁中海绵受到的压强 p丁和图戊中木板受到的压强p戊的大小关系为 p丁 (选填“>”“<”或“=”)p戊。
(8)在生活中,书包的背带做得又宽又大,这是利用了 来减小压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了 来增加压力作用的效果。
【即训1】(2025江岸区)如图所示小明利用小桌、海绵、砝码等研究压力和受力面积对海绵形变的影响。
(1)通过比较图乙、丙,说明当压力相同时, ,海绵形变越明显。
(2)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,图乙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为 p (选填“>”“<”或“=”p'。
(3)实验后,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是海绵的形变情况与受力面积无关。他在探究过程中存在的问题是 。
(4)在图乙中画出砝码的受力示意图。
实验突破2 探究液体压强与哪些因素有关
1.实验方法: 、 。
2.实验前U形管两侧液面不平,是因为 ,应 。
3.实验前要检查装置的 (用手轻压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中液柱是否变化)。
【典例2】(2025武昌区)在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)图甲中压强计气密性良好,则 U形管 (选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)小冯同学由图乙到图丙的操作是为了探究在同一液体中液体压强与液体 的关系。
(3)在图丙中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两侧液面的高度差 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)小冯同学对比乙、丙两图,得出一个猜想:在同一液体中,探头距离烧杯底部距离越小,液体压强越大。小俊同学只利用图丙中现有器材,保持探头位置不动,进行了简单操作后跟图乙对比(若图乙中探头的深度为h),就验证了小冯同学的猜想是错误的。小俊同学的操作是: 。
【补充设问】
(5)使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 。实验过程中通过U形管两侧液面的 来比较液体内部压强的大小。
(6)在实验过程中发现,在同种液体的同一深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。
①小冯认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是 (选填“正确”或“错误”)的;
②小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U形管两侧液面的高度差较 ;
③你认为 U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 有关。
【即训2】(2025青岛中考)小明用如图所示的装置探究“液体压强与哪些因素有关”。
(1)如图甲所示,使用液体压强计前,先用手指轻压探头的橡皮膜,若U形管两侧液面的高度差变化明显,说明压强计的 良好,可以正常使用。
(2)比较图乙和图丙可知,液体内部压强随深度的增加而 。因此拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(3)若将液体压强计的探头放入图丁的液体a中,发现丙、丁两次实验中 U形管两侧液面高度差相等,则液体a的密度为 kg/m³。
(4)相同情况下,U形管中液体的密度越 ,两侧液面的高度差变化越明显。
实验突破3 大气压的测量
1.实验方法: 。
2.水银柱的高度是指 。
3.通常把 mm高水银柱产生的压强叫标准大气压。
【典例3】如图所示,小伟想估测大气压的大小,他设计的实验方案如下:
①先将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
②量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算出吸盘与玻璃板的接触面积S为
③轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子,直到 ;
④测出吸盘、小桶和沙子的总质量m 为3.5kg;
⑤计算出大气压的大小。
(1)实验中小伟将吸盘蘸水,并用力挤压的目的是什么? 。
(2)将步骤③中的空补充完整。
(3)大气对吸盘的压力为 N,根据公式 求出此时大气压的测量值是 Pa。(g=10N/ kg)
【即训3】小华想测量大气压,为此她准备了20mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等进行测量,步骤如下:
(1)如图甲所示,他先用刻度尺测出注射器刻度部分的长度为 cm,则活塞的横截面积为 cm²。
(2)然后他将注射器的活塞推至注射器筒底端,并用橡皮帽封住注射器的小孔,用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,弹簧测力计一端固定并水平放置,此时水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数如图乙所示为 N,此时外界大气压的数值为 Pa。
专题八 实验突破:压强有关的实验
实验突破1 压力和受力面积对海绵形变的影响
1.为了确保实验效果明显,应选用易发生形变的受压面(如海绵、橡皮泥等)。
2.压力的作用效果我们不能直接观察到,要通过在海绵(或沙盘或橡皮泥等)中的凹陷程度显示出来,这采用的是 转换法 。
3.海绵形变情况与压力的大小和受力面积的大小有关,要探究与其中某个因素的关系要采用 控制变量法 。
【典例1】在研究“压力和受力面积对海绵形变的影响”的实验中,小刚利用了两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察 海绵被压下的深浅 来比较海绵在压力的作用下的形变情况,这种物理学研究方法也运用于以下 C (选填“A”“B”或“C”)实验中。
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点
B.探究同种物质的质量与体积的关系
C.弹簧测力计是用弹簧的伸长量来反映弹簧所受拉力的大小
(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时, 受力面积 越小,海绵形变越明显。
(3)比较图 甲、丙 实验可知,受力面积一定时,压力越大,海绵形变越明显,这里应用的科学方法是 控制变量法 。
(4)对比甲、丁两图,小刚发现海绵的形变程度一样,他经过分析、论证得到的结论是:海绵形变的情况与受力面积无关。你认为小刚的方法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是没控制 压力大小相同 。
【补充设问】
(5)在物理学中,用 压强 来表示压力的作用效果。
(6) 不可以 (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验。
(7)将图丁中的两块木块放在如图戊所示的木板上,比较图丁中海绵受到的压强 p丁和图戊中木板受到的压强p戊的大小关系为 p丁 = (选填“>”“<”或“=”)p戊。
(8)在生活中,书包的背带做得又宽又大,这是利用了 增大受力面积 来减小压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了 增大压力 来增加压力作用的效果。
【即训1】(2025江岸区)如图所示小明利用小桌、海绵、砝码等研究压力和受力面积对海绵形变的影响。
(1)通过比较图乙、丙,说明当压力相同时, 受力面积越小 ,海绵形变越明显。
(2)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,图乙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为 p (选填“>”“<”或“=”)p'。
(3)实验后,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是海绵的形变情况与受力面积无关。他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小相同 。
(4)在图乙中画出砝码的受力示意图。
实验突破2 探究液体压强与哪些因素有关
1.实验方法: 控制变量法 、 转换法 。
2.实验前U形管两侧液面不平,是因为 U形管两侧液面上方的气压不相等 ,应 拆下橡皮管,重新安装 。
3.实验前要检查装置的 气密性 (用手轻压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中液柱是否变化)。
【典例2】(2025武昌区)在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)图甲中压强计气密性良好,则 U形管不属于 (选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)小冯同学由图乙到图丙的操作是为了探究在同一液体中液体压强与液体 深度 的关系。
(3)在图丙中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到 U形管两侧液面的高度差 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)小冯同学对比乙、丙两图,得出一个猜想:在同一液体中,探头距离烧杯底部距离越小,液体压强越大。小俊同学只利用图丙中现有器材,保持探头位置不动,进行了简单操作后跟图乙对比(若图乙中探头的深度为h),就验证了小冯同学的猜想是错误的。小俊同学的操作是: 抽出图丙中的水,使得探头深度小于图乙中探头的深度h即可 。
【补充设问】
(5)使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 气密性 。实验过程中通过U形管两侧液面的 高度差 来比较液体内部压强的大小。
(6)在实验过程中发现,在同种液体的同一深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。
①小冯认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的;
②小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U形管两侧液面的高度差较 小 ;
③你认为 U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 弹性 有关。
【即训2】(2025青岛中考)小明用如图所示的装置探究“液体压强与哪些因素有关”。
(1)如图甲所示,使用液体压强计前,先用手指轻压探头的橡皮膜,若U形管两侧液面的高度差变化明显,说明压强计的 气密性 良好,可以正常使用。
(2)比较图乙和图丙可知,液体内部压强随深度的增加而 增大 。因此拦河大坝应设计成 上窄下宽 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(3)若将液体压强计的探头放入图丁的液体a中,发现丙、丁两次实验中 U 形管两侧液面高度差相等,则液体a的密度为 0.8×10³ kg/m³。
(4)相同情况下,U形管中液体的密度越 小 ,两侧液面的高度差变化越明显。
实验突破3 大气压的测量
1.实验方法: 转换法 。
2.水银柱的高度是指 管内外水银面的竖直高度差 。
3.通常把 760 mm高水银柱产生的压强叫标准大气压。
【典例3】如图所示,小伟想估测大气压的大小,他设计的实验方案如下:
①先将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
②量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算出吸盘与玻璃板的接触面积S为
③轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子,直到 吸盘刚好脱落 ;
④测出吸盘、小桶和沙子的总质量m 为3.5kg;
⑤计算出大气压的大小。
(1)实验中小伟将吸盘蘸水,并用力挤压的目的是什么? 将吸盘内的空气排干净 。
(2)将步骤③中的空补充完整。
(3)大气对吸盘的压力为 35 N,根据公式 求出此时大气压的测量值是 8.75×10⁴ Pa。(g=10N/ kg)
【即训3】小华想测量大气压,为此她准备了20mL 的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等进行测量,步骤如下:
(1)如图甲所示,他先用刻度尺测出注射器刻度部分的长度为 10.00 cm,则活塞的横截面积为 2 cm²。
(2)然后他将注射器的活塞推至注射器筒底端,并用橡皮帽封住注射器的小孔,用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,弹簧测力计一端固定并水平放置,此时水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数如图乙所示为 20 N,此时外界大气压的数值为 10⁵ Pa。
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