内容正文:
一、选择题
1.科学老师给长方形玻璃缸的水中滴入一些牛奶。两天后,同学们上课用该玻璃缸进行实验,一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入混有牛奶的水中,发现了一个奇特的现象:牛奶水中的光路不是直线,而是一条向下弯曲的曲线,如图所示。关于对这个现象的解释,同学们提出了以下猜想,其中能合理解释该现象的猜想是( )
A.玻璃缸的折射作用
B.激光笔发出的光线不绝对平行
C.奶水的密度变成了不均匀
D.激光笔发出的各种颜色的光发生了色散
2.光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时,此时在光屏上成缩小的像。小明把光屏沿着光具座移动5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况,下列选项正确的是( )
A.一定成放大的像 B.可能成缩小的像
C.成像可能比原来小 D.成像一定比原来小
3.图甲是某人扛着水桶静止在水平地面的情景。A是水桶的重心,O点是肩膀对水桶竖直支持力的作用点,B点是手对水桶竖直方向力的作用点。此时水桶可抽象为一个杠杆,O为支点,为了保持这一杠杆平衡,图乙情形中手施加的力最小的是( )
A. B. C. D.
二、非选择题
4.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种 杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。
5.小明周末做家务时,需要搬动一些装有物体的箱子,于是他找来一辆手推车,如图所示是某次搬运过程中的情景。若将平放的手推车手柄一端抬起,此时可以将手推车看成一个 ,为了抬起时更省力,手应该 (选填“靠近”或“远离”)手柄前端;搬运过程中为了避免货物倾倒,摆放货物时应该将较 (选填“重”或“轻”)的物体放在下面。
6.生活中,用“吸”字表述的现象,其物理原理未必相同。
(1)吸盘“吸”在墙壁上,是因为吸盘内部气压 外界大气压,此时吸盘所受摩擦力 重力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(2)用吸尘器“吸”灰尘时,由于空气流速越大,压强越 ,灰尘被“吸”入吸尘器中。
(3)气球与头发摩擦后,会与头发“吸”在一起,是因为 ,将其靠近细水流时还可以“吸”细水流,是因为 。
7.如图所示的三个实验:
(1)通过比较温度计示数的变化量来比较吸(放)热多少的有 (填写图号)。
(2)实验甲中,发现沙子和水加热相同时间,沙子温度上升得较多,由此可以判断 (选填“水”或“沙子”)的吸热能力较强;如图丁所示白天的海、陆部风成因示意图正确的是 。
(3)下表是实验乙中收集的数据,可得出两种燃料的热值之比为q酒精:q碎纸片 (不计热量散失)。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
酒精
20
35
碎纸片
20
26
(4)实验丙中,闭合开关,保持 一定,调节滑动变阻器,进行多次实验,可研究电热与 的关系。
8.同学们在研学活动中参观了深圳南头古城,古城的古墙砖激发了同学们对砖块文化的浓厚兴趣。砖块不仅承载着历史记忆,更在建筑科技领域不断创新——从传统的实心红砖到节能的空心砖(图4为工人用空心砖砌墙图),再到未来可能应用于月球基地的“月壤砖”,砖块的发展史就是一部人类科技进步史。
【项目主题驱动问题】如何运用多学科知识理解砖块从传统工艺到未来应用的科技演变?
【项目任务】任务一:探究砖块的制作工艺原理
任务二:探究空心砖与实心砖的保温性能
任务三:砖块应用场景的创新与发展
【项目实施】
任务一:砖块的制作工艺原理
(1)一块砖从土变成砖的过程涉及多道复杂工序,主要包括原料准备、制坯成型、干燥、烧制和后期处理等环节。在制坯成型环节,将纯土加水揉炼,制成砖坯。传统工艺依赖牛力踩踏或水车研磨,现代则使用制砖机挤压成型。可见纯土加水揉炼后,具有 (选填“弹性”“塑性”“脆性”或“惯性”),并且说明力可以改变物体的 。
(2)为建设节约型社会,现代许多建筑采用空心砖(如图1)来砌墙壁。某长方体空心砖,孔洞率为30%,每块砖的质量为4.2kg,规格为25cm×12cm×10cm。生产一块空心砖要比同规格的一块实心砖节省的材料质量为 kg(孔洞率:砖的空心体积占其外表总体积的百分比)。
任务二:探究空心砖与实心砖保温性能
砖块的保温性能是建筑节能的重要指标。
(3)问题提出:空心砖和实心砖哪种砖的保温性能更好?
(4)实验探究:准备材质、厚度和面积相同的实心砖和空心砖各一块,两个相同杯子盛有质量相等的、初温均为60℃的热水和相同的加热器,砖块放在杯子正上方,温度计紧贴砖块顶部正中心,如图2所示,并用秒表计时。
①图2中的设计的错误之处是: ;
②改正后,测得砖块中心温度变化如图3所示。
分析解释:
①由图3可得 的保温性能更好,判断依据是: ;
②经过讨论,该砖保温性能更好的原因是: ;
生活中也有很多现象原理相同,你能否举出一例? 。
任务三:砖块应用场景的创新与发展
(5)我国科学家研发的“月壤砖”可用于月球房屋建造,其呈榫卯结构,密度与普通砖块相当,抗压强度是普通红砖的3倍以上。已知某块“月壤砖”体积为2 000cm3,在月球上受到的重力约为8N,月球表面重力加速度为地球的(地球表面重力加速度g取10N/kg)。普通红砖的抗压强度为2×106Pa,单块月壤砖的底面积为200cm2。请完成以下计算:若用面积与月壤砖相同的普通红砖在地球表面堆叠竖直墙体,最多能堆叠 层砖。
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一、选择题
1.科学老师给长方形玻璃缸的水中滴入一些牛奶。两天后,同学们上课用该玻璃缸进行实验,一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入混有牛奶的水中,发现了一个奇特的现象:牛奶水中的光路不是直线,而是一条向下弯曲的曲线,如图所示。关于对这个现象的解释,同学们提出了以下猜想,其中能合理解释该现象的猜想是( C )
A.玻璃缸的折射作用
B.激光笔发出的光线不绝对平行
C.奶水的密度变成了不均匀
D.激光笔发出的各种颜色的光发生了色散
1.C
2.光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时,此时在光屏上成缩小的像。小明把光屏沿着光具座移动5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况,下列选项正确的是( B )
A.一定成放大的像 B.可能成缩小的像
C.成像可能比原来小 D.成像一定比原来小
2.B 【解析】当光屏和凸透镜的距离为10cm时,此时在光屏上成缩小的像,则f<10cm<2f,解得5cm<f<10cm;把光屏沿着光具座移动5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像。如果是将光屏靠近凸透镜,则此时像距是5cm,小于焦距,是不可能成实像的,故不成立;则光屏必定是远离凸透镜,此时像距变大,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,此时的一定比原来大,但此时像距15cm不一定大于2倍焦距,故可能是缩小,也可能是放大的实像,故B正确,ACD错误。故选B。
3.图甲是某人扛着水桶静止在水平地面的情景。A是水桶的重心,O点是肩膀对水桶竖直支持力的作用点,B点是手对水桶竖直方向力的作用点。此时水桶可抽象为一个杠杆,O为支点,为了保持这一杠杆平衡,图乙情形中手施加的力最小的是( D )
A. B. C. D.
3.D 【解析】将水桶视为一个杠杆,其中O点为支点,阻力是水桶的重力,阻力臂是从支点O到水桶重力作用线的垂直距离,由杠杆平衡条件可知,要使手施加的力最小,就必须使阻力臂最小,动力臂最大,比较各图可知,D图中水桶的重心在支点O的正上方,现实生活中可能A会前后移动,所以B点需要一个力,则阻力作用线通过支点O,重力的力臂最小,所以手的作用力最小,故只有D符合题意,ABC不符合题意。故选:D。
二、非选择题
4.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种 费力 杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。
4.费力 小于
5.小明周末做家务时,需要搬动一些装有物体的箱子,于是他找来一辆手推车,如图所示是某次搬运过程中的情景。若将平放的手推车手柄一端抬起,此时可以将手推车看成一个 杠杆 ,为了抬起时更省力,手应该 靠近 (选填“靠近”或“远离”)手柄前端;搬运过程中为了避免货物倾倒,摆放货物时应该将较 重 (选填“重”或“轻”)的物体放在下面。
5.杠杆 靠近 重
6.生活中,用“吸”字表述的现象,其物理原理未必相同。
(1)吸盘“吸”在墙壁上,是因为吸盘内部气压 小于 外界大气压,此时吸盘所受摩擦力 等于 重力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(2)用吸尘器“吸”灰尘时,由于空气流速越大,压强越 小 ,灰尘被“吸”入吸尘器中。
(3)气球与头发摩擦后,会与头发“吸”在一起,是因为 气球和头发摩擦后带异种电荷,异种电荷相互吸引 ,将其靠近细水流时还可以“吸”细水流,是因为 带电体具有吸引轻小物体的性质 。
6.(1)小于 等于 (2)小 (3)气球和头发摩擦后带异种电荷,异种电荷相互吸引 带电体具有吸引轻小物体的性质
7.如图所示的三个实验:
(1)通过比较温度计示数的变化量来比较吸(放)热多少的有 乙、丙 (填写图号)。
(2)实验甲中,发现沙子和水加热相同时间,沙子温度上升得较多,由此可以判断 水 (选填“水”或“沙子”)的吸热能力较强;如图丁所示白天的海、陆部风成因示意图正确的是 A 。
(3)下表是实验乙中收集的数据,可得出两种燃料的热值之比为q酒精:q碎纸片 5:2 (不计热量散失)。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
酒精
20
35
碎纸片
20
26
(4)实验丙中,闭合开关,保持 通电时间 一定,调节滑动变阻器,进行多次实验,可研究电热与 电流 的关系。
7.(1)乙、丙 (2)水 A (3)5:2 (4)通电时间 电流
【解析】(2)实验甲中,相同条件下,发现沙子和水加热相同时间,沙子温度上升得较多,由此可以判断水的吸热能力较强;由于陆地土壤比热容比海水比热容小,白天,陆地上的气温比附近海洋上的气温高,热空气上升,海陆风由海洋吹向陆地,故选:A;(3)根据表中数据可知升高的温度分别为Δt1=35℃﹣20℃=15℃,Δt2=26℃﹣20℃=6℃,根据Q吸=c水m(t﹣t0)可知,在质量和比热容不变时,吸热与升高的温度成正比,不计热量散失,吸热多少等于放热多少,Q放=mq可知,在质量相同时,热值与放出的热量成正比,故q酒精:q碎纸片=15:6=5:2。
8.同学们在研学活动中参观了深圳南头古城,古城的古墙砖激发了同学们对砖块文化的浓厚兴趣。砖块不仅承载着历史记忆,更在建筑科技领域不断创新——从传统的实心红砖到节能的空心砖(图4为工人用空心砖砌墙图),再到未来可能应用于月球基地的“月壤砖”,砖块的发展史就是一部人类科技进步史。
【项目主题驱动问题】如何运用多学科知识理解砖块从传统工艺到未来应用的科技演变?
【项目任务】任务一:探究砖块的制作工艺原理
任务二:探究空心砖与实心砖的保温性能
任务三:砖块应用场景的创新与发展
【项目实施】
任务一:砖块的制作工艺原理
(1)一块砖从土变成砖的过程涉及多道复杂工序,主要包括原料准备、制坯成型、干燥、烧制和后期处理等环节。在制坯成型环节,将纯土加水揉炼,制成砖坯。传统工艺依赖牛力踩踏或水车研磨,现代则使用制砖机挤压成型。可见纯土加水揉炼后,具有 塑性 (选填“弹性”“塑性”“脆性”或“惯性”),并且说明力可以改变物体的 形状 。
(2)为建设节约型社会,现代许多建筑采用空心砖(如图1)来砌墙壁。某长方体空心砖,孔洞率为30%,每块砖的质量为4.2kg,规格为25cm×12cm×10cm。生产一块空心砖要比同规格的一块实心砖节省的材料质量为 1.8 kg(孔洞率:砖的空心体积占其外表总体积的百分比)。
任务二:探究空心砖与实心砖保温性能
砖块的保温性能是建筑节能的重要指标。
(3)问题提出:空心砖和实心砖哪种砖的保温性能更好?
(4)实验探究:准备材质、厚度和面积相同的实心砖和空心砖各一块,两个相同杯子盛有质量相等的、初温均为60℃的热水和相同的加热器,砖块放在杯子正上方,温度计紧贴砖块顶部正中心,如图2所示,并用秒表计时。
①图2中的设计的错误之处是: 没有控制砖块的横截面积相同 ;
②改正后,测得砖块中心温度变化如图3所示。
分析解释:
①由图3可得 空心砖 的保温性能更好,判断依据是: 砖的下侧温度相同时,砖的上侧相同时间内空心砖温度计温度上升的少 ;
②经过讨论,该砖保温性能更好的原因是: 空气的传热性能比土砖的传热性能差 ;
生活中也有很多现象原理相同,你能否举出一例? 空心玻璃窗 。
任务三:砖块应用场景的创新与发展
(5)我国科学家研发的“月壤砖”可用于月球房屋建造,其呈榫卯结构,密度与普通砖块相当,抗压强度是普通红砖的3倍以上。已知某块“月壤砖”体积为2 000cm3,在月球上受到的重力约为8N,月球表面重力加速度为地球的(地球表面重力加速度g取10N/kg)。普通红砖的抗压强度为2×106Pa,单块月壤砖的底面积为200cm2。请完成以下计算:若用面积与月壤砖相同的普通红砖在地球表面堆叠竖直墙体,最多能堆叠 833 层砖。
8.(1)塑性 形状 (2)1.8 (4)实验探究:①没有控制砖块的横截面积相同 分析解释:①空心砖 砖的下侧温度相同时,砖的上侧相同时间内空心砖温度计温度上升的少 ②空气的传热性能比土砖的传热性能差 空中玻璃窗 (5)833
【解析】(2)某长方体空心砖,孔洞率为30%,每块砖的质量为4.2kg;如果是实心砖,则质量为m6kg;生产一块空心砖要比同规格的一块实心砖节省的材料质量为Δm=m﹣m'=6kg﹣4.2kg=1.8kg。
(5)月壤砖的质量m,因为m=Vρ,月壤砖的密度和普通红砖的密度相同,所以体积相同的月壤砖和普通红砖的质量相同,所以一块普通红砖在地球上的重力G′=mg=4.8kg×10N/kg=48N,一块普通红砖在地球上产生的对地面的压强2.4×103Pa,因为普通红砖的抗压强度p=2×106Pa,设堆叠的层数为n,则有np′≤p,n833.3,所以最多能堆叠833层砖。
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