内容正文:
物理匠心·2025-2026学年苏科版八年级物理下期末提优特训9
《跨学科实践》专题(盐城专版)
一.特训目标
(
1.掌握三大跨学科实践的核心原理:保温盒设计(热传递)、桥梁模型制作(力学平衡)、简易密度计(浮沉条件)。
2.能结合工程、数学、材料学知识解决实际问题,提升跨学科思维与动手建模能力。
3.熟练解答期末真题中跨学科实践类题型,掌握审题、建模、误差分析的答题技巧。
)
二.期末考点分析+应对策略
(
(一)考点分析
1.设计制作保温盒(第六章)
(1)高频考点:热传递三种方式(传导/对流/辐射)、保温材料选择(导热性差)、结构设计(双层/密封)、误差分析。
(2)题型:填空、选择、实验设计、材料分析。
2.桥梁调查与模型制作(第八章)
(1)高频考点:桥梁类型(梁桥/拱桥/悬索桥)、受力特点(拱桥承压、悬索桥受拉)、二力平衡、结构稳定性、材料力学性能。
(2)题型:受力分析、模型设计、计算题、综合探究。
3.设计制作简易密度计(第九章)
(1)高频考点:物体漂浮条件(F
浮
=G)、阿基米德原理、刻度特点(上密下疏、上小下大)、刻度标定、误差分析。
(2)题型:选择、填空、实验操作、图像分析(近3年期末占比10%-15%)。
(二)应对策略
1.原理吃透:牢记三大实践对应的核心物理规律,能将实际装置抽象为物理模型(如密度计
→
漂浮物体)。
2.跨科关联:保温盒联系材料学(导热性)、数学(尺寸计算);桥梁联系工程学(承重设计)、历史(桥梁发展);密度计联系数学(刻度计算)。
3.真题精练:重点练近3年江苏各地期末真题,总结
“
材料分析
→
原理应用
→
误差分析
”
答题模板。
4.细节突破:关注易错点:保温盒
“
密封减少对流
”
、拱桥
“
拱形分散压力
”
、密度计
“
刻度不均匀原因
”
。
)
三.强化基础
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖·期末)设计保温盒时,夹层填充泡沫塑料的主要作用是( )
A. 美观轻便 B. 减少热传导 C. 增强硬度 D. 防止辐射
【答案】:B
【解析】:泡沫塑料导热性差,能阻碍热量通过传导方式散失,是保温核心原理。
2.(2025·苏州姑苏·期末)下列做法不能提升保温盒效果的是( )
A. 盒盖加密封圈 B. 双层结构留空气层 C. 内壁贴铝箔纸 D. 改用金属外壳
【答案】:D
【解析】:金属导热性好,会加速热量散失;A减少对流、B减少传导、C反射热辐射,均能保温。
3.(2025·无锡梁溪·期末)赵州桥属于拱桥,其最显著的受力特点是( )
A. 仅受重力无支持力 B. 拱形将压力分散到桥墩
C. 桥面只受拉力 D. 稳定性差易变形
【答案】:B
【解析】:拱桥拱形结构能把桥面压力向两端分散,增强承重与稳定性。
4.(2025·常州武进·期末)梁桥模型承重时,桥面与桥墩的受力分别是( )
A. 压力、支持力 B. 支持力、压力 C. 拉力、支持力 D. 压力、拉力
【答案】:A
【解析】:桥面受重物挤压产生压力;桥墩对桥面提供竖直向上的支持力,二力平衡。
5.(2025·南通崇川·期末)简易密度计的工作原理是( )
A. 悬浮时浮力等于重力 B. 漂浮时浮力等于重力
C. 下沉时浮力小于重力 D. 上浮时浮力大于重力
【答案】:B
【解析】:密度计始终漂浮,静止时F浮=G,是其核心工作原理。
6.(2025·淮安清江浦·期末)关于简易密度计刻度,说法正确的是( )
A. 上大下小、上密下疏 B. 上小下大、上密下疏
C. 上大下小、上疏下密 D. 上小下大、上疏下密
【答案】:D
【解析】:液体密度越大,V排越小,刻度越靠下(数值大);深度与密度反比,故刻度上小下大、上疏下密。
7.(2025·扬州广陵·期末)制作密度计时,下端粘橡皮泥的目的是( )
A. 增大浮力 B. 减小重力 C. 降低重心竖直漂浮 D. 增大排液体积
【答案】:C
【解析】:橡皮泥配重降低重心,确保密度计竖直漂浮,测量准确。
8.(2025·泰州海陵·期末)三大跨学科实践(保温盒、桥梁、密度计)的共同设计思路是( )
A. 追求结构复杂 B. 利用物理规律解决实际问题
C. 材料越贵越好 D. 只考虑美观
【答案】:B
【解析】:均以热传递、力学平衡、浮沉条件等物理原理为核心,解决保温、承重、测密度等实际问题。
9.(2024·江苏扬州·期末)下列材料中,最适合做保温盒内层的是( )
A. 不锈钢 B. 玻璃 C. 塑料 D. 铜
【答案】:C
【解析】:塑料导热性差且不易导热,适合做保温盒内层;不锈钢、铜导热性好,玻璃易碎。
10.(2024·江苏苏州·期末)小明设计双层保温盒,内层放热水,外层填充泡沫塑料,盒盖密封。下列说法错误的是( )
A. 泡沫塑料导热性差,减少热传导 B. 双层中间空气层,减少热对流
C. 盒盖密封,防止热水蒸发吸热 D. 保温盒利用热辐射无法穿透材料的原理
【答案】:D
【解析】:泡沫塑料和空气层主要减少热传导和对流,热辐射可穿透部分材料,保温盒并非利用此原理,D错误;A、B、C均为保温盒设计的正确原理。
11.(2023·江苏无锡·期末)如图为拱桥模型,下列关于拱桥受力分析正确的是( )
A. 桥身只受重力,无其他力 B. 拱形结构将压力分散到两端桥墩
C. 桥墩对桥身的支持力小于桥身重力 D. 拱桥稳定性差,易变形
【答案】:B
【解析】:拱桥桥身受重力、桥墩支持力、压力,A错误;拱形设计可将桥面压力分散到两端桥墩,增强稳定性,B正确;桥身静止,二力平衡,支持力等于重力,C错误;拱桥结构稳定性强,不易变形,D错误。
12.(2025·江苏盐城·期末)小明用吸管和橡皮泥制作简易密度计,放入甲、乙两种液体中静止如图。下列判断正确的是( )
A. 密度计在甲液体中浮力更大 B. 甲液体密度大于乙液体
C. 密度计刻度上密下疏 D. 换更粗吸管,测量精度更高
【答案】:C
【解析】:密度计漂浮,F浮=G,浮力相等,A错误;甲中排开液体体积大,由F浮=ρ液gV排,甲密度更小,B错误;密度计刻度上密下疏、上小下大,C正确;吸管越细,刻度间距越大,精度越高,D错误。
(二)填空题
13.(2025·盐城盐都·期末)保温盒设计利用热传递的三种方式:泡沫塑料减少______,密封盒盖减少______,铝箔内壁反射______。
【答案】:热传导;热对流;热辐射
【解析】:导热差减传导、密封隔空气减对流、铝箔反光减辐射,三位一体保温。
14.(2025·苏州吴中·期末)桥梁按结构分,______桥承重靠主缆绳(受拉力),______桥靠拱形分散压力,______桥桥面主要受压力。
【答案】:悬索;拱;梁
【解析】:悬索桥主缆受拉、拱桥分散压力、梁桥桥面受压,受力特点各不同。
15.(2025·无锡锡山·期末)密度计漂浮时,浮力______重力;浸入液体越深,液体密度越______;刻度间距越往上越______。
【答案】:等于;小;大
【解析】:漂浮F浮=G;V排越大ρ液越小;刻度上疏下密,往上间距大。
16.(2025·常州新北·期末)制作保温盒选材料,优先考虑______性差、______性好的材料;结构上常用______层设计减少热传递。
【答案】:导热;密封;双
【解析】:导热差减传导、密封性好减对流、双层结构阻断热传递路径。
17.2026年智能桥梁监测系统广泛使用,当汽车通过桥梁时,桥面受到的压力会____,桥梁发生微小_______,传感器将信号转化为电信号,说明力能改变物体的______。
【答案】:增大;形变;形状
【解析】:车辆增加使压力增大,压力使桥面产生形变,属于力改变物体形状。
18.制作悬索桥模型时,主缆受到拉力而伸长,说明力能改变物体的_______,主缆伸长后具有________势能,松手后会______原状。
【答案】:形状;弹性;恢复
【解析】:拉力使缆绳伸长,属于弹性形变,产生弹性势能,撤去外力可恢复原状。
19. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计 _________ 在被测液体中(选填“悬浮”、“漂浮”或“下沉”).将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1_________ ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1_______ m2.(后两空选“<”、“=”或“>”)
【答案】 漂浮 < =
【解析】 测量液体密度的仪器叫密度计.将其插入被测液体中,待漂浮时直接读取液面处的刻度值.观察图可知密度计漂浮在液体中,因为密度计在两种液体中都是漂浮的,所示受到的浮力等于重力.因为是同一密度计,重力不变,所以密度计在两种液体中受到的浮力是相等的,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,密度计两次排开液体的质量是相等的.观察两图可发现,密度计在密度为ρ1的液体中浸入深度大,即排开液体的体积大,由F浮=ρgV排可知,在F浮,g不变时,V排越大,ρ越小。
20.小金在学习浮力时认识了密度计,接下来是他对密度计的学习和研究的过程。他将同一支密度计先后静止在水和酒精中(如图甲、乙所示),则密度计受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是 (选填“甲”或“乙”)。 接着小金将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,自制了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0 g/cm3;
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9 g/cm3;
如丙图所示,小金制作的密度计上,你认为刻度0.9应该在 点(选填“p”或“q”)。
【答案】不变 乙 p
【解析】密度计在水和酒精中均处于漂浮状态,所受浮力都等于自身重力,即:F浮1=F浮2,由阿基米德原理得:ρ水gV排1=ρ酒精gV排2,因为ρ酒精=0.8×103 kg/m3<ρ水=1×103 kg/m3,所以V排水<V排酒精,由图可知:装水的容器是乙;(2)因为V排水<V排植物油,所以密度计放在植物油中,液面的位置在水密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在p点。
(三)解答题
13.(2024·江苏南京·期末,6分)小明设计保温盒,材料:双层塑料壳、泡沫塑料、密封胶、铝箔纸。
(1)铝箔纸贴在内层,利用铝箔______(反射/吸收)热辐射,减少热量散失。
(2)密封胶用于盒盖缝隙,目的是______。
(3)若保温效果差,可能原因:______(写1点)。
【答案】:(1)反射;(2)防止空气对流,减少热量散失;(3)泡沫塑料填充不饱满(或密封不严)
【解析】:铝箔反射热辐射;密封缝隙阻断空气流动,减少对流;填充不饱满或密封不严会导致热量散失快。
22. 给你一根表面涂蜡、粗细均匀、很轻的小木棒,一段体积小到可以忽略不计的细铁丝,一把刻度尺和一只盛水的容器,现在要测一只鸡蛋的平均密度,且不准用天平、弹簧测力计、量筒或量杯。问:
(1)你还需要什么辅助材料____
(2)写出简要操作步骤①____________________________;②_________________________;
③_________________________________;④_______________________________.
(3)鸡蛋的平均密度的表达式ρ熟鸡蛋=_________________
【答案】(1) 少量的盐 (2) ①把细铁丝缠在细木棒下,做成密度计;
②把密度计放入盛水的烧杯中,静止后,测出浸入水中的深h1,
③把鸡蛋放入盛水的烧杯中,鸡蛋下沉,再加适量的盐,搅拌,直到鸡蛋悬浮在盐水中;
④把密度计放入盐水中,静止后,测出浸入盐水中的深度h2;
(3)计算得:。
【解析】(1)鸡蛋要悬浮在盐水中,需要食盐。(2)实验步骤:①将细铁丝缠在小木棒上,制成简易密度计;②将简易密度计放入水中,简易密度计竖直漂浮在水中,用刻度尺测出浸入水中的深度h1;③取出简易密度计,将鸡蛋放入水中,并加食盐,不断用简易密度计搅拌,直到鸡蛋悬浮在盐水中;④取出鸡蛋,再将简易密度计竖直漂浮在盐水中,同样量出浸入深度h2; (3)设简易密度计的横截面积为S,水的密度为ρ水,密度计漂浮水面时,浸入水中的深度为h1,密度计漂浮在水面时受到浮力F浮水=ρ水gV排水=ρ水gSh1盐水密度为ρ1,密度计漂浮盐水面时,浸入盐水中的深度为h2,密度计漂浮在盐水面时受到浮力
F浮1=ρ盐水gV排1=ρ盐水gSh2两种情况下密度计都漂浮在液面上,受到浮力都等于它的重力
F浮1=F浮水=Gρ盐水gSh2=ρ水gSh1ρ盐水h2=ρ水h1鸡蛋密度为
23.我国是世界桥梁建设大国,港珠澳大桥、南京长江大桥等超级工程彰显了中国基建实力。图甲为我国某斜拉桥实景,图乙-丁是斜拉桥的简化建模过程:斜拉桥由桥塔、钢索、桥面组成,可简化为以桥塔与桥面交点O为支点的杠杆(图丁),桥面自重、车辆荷载等效为向下的力F1,钢索的拉力等效为沿钢索方向的力F2。斜拉桥通过钢索的拉力分担桥面荷载,大幅提升桥梁的承载能力与跨度,是现代大跨度桥梁的主流结构之一。
(1)斜拉桥的钢索对桥面施加拉力,说明力可以改变物体的______;桥塔底部做的宽大厚重,是通过增大______来减小对地基的压强,保障桥塔稳定。
(2)将斜拉桥简化为杠杆模型,体现了物理研究中的______法;以O为支点,钢索拉力F2的力臂是从O点到______的垂直距离。
(3)关于斜拉桥的力学分析,下列说法正确的是( )
A. 钢索越松弛,对桥面的拉力越大
B. 桥塔越高,相同钢索拉力下能承受的桥面荷载越大
C. 钢索的拉力方向一定竖直向上
D. 桥面的荷载只由桥塔承担,与钢索无关
(4)当桥面车辆增多、荷载增大时,为保持杠杆平衡,钢索的拉力会______(选填“增大”“减小”或“不变”);若要减小钢索拉力,可______(选填“增大”或“减小”)钢索与桥面的夹角。
(5)斜拉桥的引桥(图戊)设计为较长的斜面,本质是利用______原理,______(选填“省力”或“省功”),方便车辆上下桥。
(6)制作斜拉桥模型时,下列做法合理的是( )
A. 用细铁丝代替钢索,越细越安全 B. 桥塔用轻质塑料制作,减轻总重量
C. 增加钢索数量,分散桥面荷载 D. 直接用胶水固定钢索,无需打结
【答案】(1)形状;受力面积(2)理想模型(建模);F2作用线 (3)B
(4)增大;增大 (5)斜面;省力 (6)C
【解析】(1)钢索拉桥面时,桥面发生形变,说明力可以改变物体的形状;根据压强公式p=F/S,在压力一定时,增大受力面积可以减小压强,因此桥塔底部宽大是通过增大受力面积减小压强。(2)将复杂的斜拉桥简化为杠杆模型,是物理中常用的理想模型法(建模法);力臂的定义是“支点到力的作用线的垂直距离”,因此F2的力臂是O点到F2作用线的垂直距离。(3)逐项分析:A:钢索越松弛,拉力越小,错误;B:桥塔越高,钢索拉力的力臂越大,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,相同F2下可承受更大的F1(桥面荷载),正确;C:钢索沿斜向布置,拉力方向沿钢索斜向上,不是竖直向上,错误;D:桥面荷载由钢索和桥塔共同承担,错误。(4)根据杠杆平衡F1L1=F2L2,F1(荷载)增大时,F2(钢索拉力)需增大才能平衡;增大钢索与桥面的夹角,会增大F2的力臂,从而减小所需的F2。(5)引桥是斜面的应用,根据功的原理,使用任何机械都不省功,但斜面可以省力,因此引桥通过增大距离实现省力。(6)逐项分析:A:细铁丝强度不足,易断裂,错误;B:桥塔需承受钢索拉力,轻质塑料强度不够,易倾倒,错误; C:增加钢索数量可分散荷载,提升安全性,正确;
D:胶水固定不牢固,需打结增强连接,错误。
24.小文发现:生鸡蛋放入水中会下沉,鸡蛋的密度到底有多大呢?他来到实验室做实验:(1)他将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端____处,观察到指针的偏转情况如图甲所示,他应将平衡螺母向__(填“左”或“右”)调,使天平横梁平衡;他把鸡蛋放入天平左盘,正确操作后,天平的示数如图乙所示,则鸡蛋质量是_____g,他又按图丙所示的方法测出了鸡蛋体积是___cm3,则鸡蛋的密度为___ g/cm3。
(2)小文回家后又想测熟鸡蛋的密度,他把熟鸡蛋放入水中发现它也下沉,于是他找来家中的一个柱形薄壁的透明杯子、小米、刻度尺、水盆和适量的水,进一步测出了熟鸡蛋的密度。请你帮他将后面的实验步骤补充完整,并写出熟鸡蛋密度的表达式。
①向杯内倒入适量的水,用刻度尺测出杯内水的高度为h1;
②将鸡蛋浸没在杯内的水中,用刻度尺测出杯内水的高度为h2;
③取出鸡蛋,将杯倒净并擦干,放入适量小米,使其漂浮在水盆中如图丁(放小米的目的是使杯在水中不倾斜),用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h3;
④________________,用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h4;熟鸡蛋的密度表达式为ρ熟鸡蛋=_______。
(
2
3
4g
5g
2
3
4
5g
0
1
50g
) (
6
0
4
0
mL
100
80
60
40
20
) (
水
小米
)
甲 乙 丙 丁
【答案】:(1)零刻线 左 57.2 52 1.1 (2)④将鸡蛋放入杯内小米中,杯子仍竖直漂浮在水面上,
【解析】(1) 天平的调节原则:把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处;发现图甲中指针右偏,所以平衡螺母向左调;由图乙可知鸡蛋的质量为50g +5g +2.2g =57.2g
图丙中,将鸡蛋浸没到倒满水的烧杯中,然后将排开的水倒入量筒中,量筒的分度值为2cm3,量筒中水的体积即为鸡蛋的体积:V=52cm3;鸡蛋的密度:
(2)向杯内倒入适量的水,用刻度尺测出杯内水的高度为h1;将熟鸡蛋浸没在杯内的水中,用刻度尺测出杯内水的高度为h2;则熟鸡蛋的体积 V = S(h2- h1);将杯内放入适量小米,其漂浮在水盆中如图丁,用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h3;此时杯子和小米的重力G1= F浮 = P水gShз,然后再将熟鸡蛋放入到杯内的小米中,让杯子仍然竖直漂浮在水面上,用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h4,则此时杯子、小米和熟鸡蛋的总重力 G2=F=ρgSh4,所以熟鸡蛋的重力:h3);熟鸡蛋的质量
熟鸡蛋的密度:
25.港珠澳大桥是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程,是世界上最长的跨海大桥之一。其建设中运用了大量物理力学知识,图甲为某桥梁模型中钢梁受重物作用的简化示意图(钢梁两端由支撑柱支撑,中间挂重物,钢梁发生弯曲,s 为支撑柱间距,h 为钢梁最低点与支撑柱顶端的高度差),图乙为该模型钢梁弯曲形变高度 h 与所受拉力 F 的关系图像。结合所学知识完成下列问题。
甲 乙
(1)港珠澳大桥主梁采用钢材建造,钢材能承受巨大拉力和压力,说明钢材具有良好的______和______(填物理属性)。
(2)某工程队在大桥施工时,将重为 G 的钢梁静止悬挂在吊装设备下,此时钢梁受到的重力与吊装设备对钢梁的拉力是一对______(选填“平衡力”或“相互作用力”),这两个力的大小______(选填“相等”或“不相等”)。
(3)如图乙,若该桥梁模型钢梁所受拉力 F=400N,则对应的弯曲高度 h=_____cm;当拉力增大时,钢梁的弯曲形变程度增大,说明力能___________。
(4)大桥通车后,汽车匀速行驶在平直桥面上时,汽车的运动状态______(选填“改变”或“不变”);此时汽车受到的牵引力与阻力是一对______(选填“平衡力”或“非平衡力”)。
(5)某辆重型卡车匀速通过大桥时,卡车对桥面的压力与桥面对卡车的支持力是一对______(选填“平衡力”或“相互作用力”);若卡车总质量为 2×104kg,则卡车对桥面的压力为______N(g 取 10N/kg)。
(6)大桥建设中用到了牛顿第一定律相关知识,下列现象中利用惯性的是( )
A. 桥梁施工时,起重机吊着重物静止不动
B. 汽车过桥时要限速行驶,防止刹车失灵时因惯性引发事故
C. 跳远运动员起跳前助跑,提高跳远成绩
D. 桥墩固定在河床中,防止被水流冲走
【答案】(1)强度;韧性(2)平衡力;相等(3)8;改变物体的形状(4)不变;平衡力
(5)相互作用力;2×105 (6)C
【解析】(1)钢材能承受巨大拉力和压力,体现其强度大;不易断裂体现韧性好,故填强度、韧性。(2)静止的钢梁受重力和拉力,二力作用在同一物体(钢梁)上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,符合二力平衡条件,是平衡力;平衡力大小相等。(3)由图乙可知,F=400N时,对应 h=8cm;拉力使钢梁弯曲形变,说明力能改变物体的形状。(4)汽车匀速直线行驶时,速度大小和方向均不变,运动状态不变;此时牵引力与阻力作用在汽车上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是平衡力。(5)卡车对桥面的压力作用在桥面上,桥面对卡车的支持力作用在卡车上,二力作用在不同物体上,是相互作用力;压力大小F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N。(6)A选项是静止状态,与惯性无关;B选项是防止惯性危害;C选项助跑利用惯性,起跳后保持运动状态,提高成绩;D选项是桥墩的稳定性,与惯性无关。故选C。
26.小明利用18cm长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计。
(1)制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器,现有250mL的量筒和400mL的烧杯供选择,则小明应选择________;
(2)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是______;
(3)小明将密度计放入水中,用刻度尺测出吸管露出水面的长度是7.2cm,则吸管浸入水中的深度h水=_____ cm,小明将该密度计放入某液体中,吸管浸入液体的深度为12cm,则此液体的密度是_____();
(4)小明的同学也用吸管制作密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是_______。
A.换大的容器做实验 B.换细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计 D.适当增加密度计的质量
【答案】 (1) 250mL的量筒 (2)重心偏上 (3) 10.8 0.9×103kg/m3 (4) BD
【解析】(1)由于吸管制成的密度计高度较高,而400mL的烧杯底面积较大,高度相对较小;当把该密度计放入盛有液体的烧杯中时,密度计可能接触底部,密度计不能正常使用且需要测量长度,所以制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器应该是250mL的量筒。
(2)自制的密度计放入水中不能直立漂浮,其原因可能是重心偏上。
(3))设吸管浸入水中的深度为h水=18cm-7.2cm=10.8cm 因为密度计不管是在水中还是在液体中,都是漂浮状态,所以则根据G=F浮=ρ液gV排可知:若液体的密度越小,密度计排开液体的体积越大;设密度计的底面积为S,已知浸入液体中的长度是12cm,所以吸管浸入水中的深度为 10.8cm 则,可知:ρ液=0.9 g/cm3
(4)A.容器大小不影响刻度间距(只影响液面可用范围),故A不可行;B.因为,所以使h变大,应减小S即可,具体做法是:用更细的吸管,故B可行;C.换稍长的吸管制作密度计不影响刻度间距,古C不可行;D.适当增加密度计的质量会增大密度计的总质量G,根据当G增大时,相同密度差对应的变化量增大,从而刻度间距变大,故D可行。故选BD。
27.阅读短文,回答问题:
依托盐城零碳科技,自制恒温保温收纳盒(热传递跨学科实践)
为响应盐城射阳港零碳产业园绿色低碳发展理念,践行低碳科创的校园实践活动,某校八年级物理小组开展了自制恒温保温收纳盒的跨学科探究实验。生活中保温杯、食物收纳盒、实验器材保温箱,均利用热传递的物理原理减少热量散失。2025年盐城大力推广绿色储能、零碳建筑技术,其核心隔热保温原理与初中物理热学知识高度契合,为学生科创实践提供了良好的地方资源支撑。
同学们利用身边常见材料,结合盐城本地低碳建筑的保温设计思路,制作双层保温收纳盒。收纳盒外壳选用硬质塑料,内外壳夹层填充低密度泡沫塑料,盒口加装硅胶密封垫圈,盒体内壁粘贴银色铝箔贴纸。小组将80℃的温水装入盒中,在常温教室环境下静置观测温度变化,同时设置无保温结构的普通塑料盒作为对照组。
实验发现:普通塑料盒内水温下降速度快,短时间内热量大量散失;自制保温盒水温下降平缓,保温效果优异。结合物理原理分析,泡沫塑料属于热的不良导体,可阻断热传导;密封垫圈封闭盒体缝隙,隔绝内外空气流动,避免热对流散热;内壁铝箔贴纸可反射热辐射,最大程度减少三种热传递方式带来的热量损失。该简易保温装置,完美复刻了盐城零碳建筑、储能设备的隔热保温设计思路,实现物理知识与地方科技、生活实践的跨学科融合。
(1)自制保温收纳盒中,泡沫塑料通过阻挡______减少散热,密封垫圈通过阻断______减少空气对流散热。
(2)盐城零碳建筑的隔热层设计原理与保温盒一致,热辐射是热量传递的第______种方式,铝箔贴纸能______(选填“吸收”/“反射”)热辐射。
(3)下列操作中,不能提升保温盒保温效果的是( )
A. 加厚夹层泡沫塑料 B. 更换更厚的密封垫圈
C. 拆除内壁铝箔贴纸 D. 减小盒体与外界的接触缝隙
(4)热水在保温盒中降温过程中,通过热传递改变物体______,此过程中热量从______(选填“高温水”/“低温空气”)转移。
(5)对比盐城零碳产业园保温储能技术与自制保温盒,二者共同利用的核心物理规律是()
A. 热传递的三种方式 B. 液体沸腾的特点
C. 分子无规则运动规律 D. 气体压强变化规律
【答案】(1)热传导;空气流动(2)三;反射(3)C(4)内能;高温水(5)A
【解析】(1)泡沫塑料导热性极差,核心作用是阻挡热传导;密封垫圈封堵盒体缝隙,阻断盒内外空气流动,杜绝热对流散热。(2)热传导、热对流、热辐射是热传递的三种方式;铝箔表面光滑反光,可有效反射热辐射,减少辐射散热,是保温常用工艺。(3)拆除铝箔贴纸会失去热辐射防护,加快热量散失,降低保温效果;加厚泡沫、加固密封、缩小缝隙均可提升保温效果,故选C。(4)热传递的本质是内能的转移,热量始终自发从**高温物体(热水)**转移到低温物体(外界空气)。(5)工业零碳保温设备与自制保温盒,均依靠阻断热传导、热对流、热辐射三种方式减少热量散失,核心原理为热传递规律,故选A。
四.提优训练
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖·期末)保温盒实验中,初温相同的热水,泡沫塑料包裹的降温慢,说明( )
A. 泡沫塑料导热性好 B. 泡沫塑料保温性能好
C. 热水质量不同 D. 室温影响降温速度
【答案】:B
【解析】:相同条件下,降温慢说明热量散失少,保温性能好。
2.(2025·苏州姑苏·期末)双层保温盒夹层空气层的主要作用是( )
A. 减轻重量 B. 减少热对流和热传导 C. 增强结构强度 D. 方便安装
【答案】:B
【解析】:空气是热的不良导体,且不流动,能同时减少传导与对流。
3.(2025·无锡梁溪·期末)拱桥模型承重测试中,增大承重的有效方法是( )
A. 减小拱形弧度 B. 增加桥墩数量 C. 改用轻质材料 D. 缩短桥面长度
【答案】:B
【解析】:增加桥墩可分散压力,提升承重;A减小弧度易变形、C轻质材料强度低、D缩短长度效果有限。
4.(2025·常州武进·期末)悬索桥模型中,主缆绳与竖直方向夹角越小,主缆绳拉力( )
A. 越大 B. 越小 C. 不变 D. 先大后小
【答案】:B
【解析】:夹角越小,拉力竖直分力越大,平衡桥面重力所需拉力越小。
5.(2025·南通崇川·期末)密度计放入水中浸入深度10cm,放入盐水中浸入深度8cm,则盐水密度约为( )
A. 0.8×10³kg/m³ B. 1.0×10³kg/m³ C. 1.25×10³kg/m³ D. 1.5×10³kg/m³
【答案】:C
【解析】:漂浮F浮=G,ρ水gh水=ρ盐水gh盐水,ρ盐水=(1×10)/8=1.25g/cm³=1.25×10³kg/m³。
6.(2025·淮安清江浦·期末)密度计刻度模糊,改进无效的是( )
A. 换更细吸管 B. 增加橡皮泥质量 C. 换更粗吸管 D. 重新标定刻度
【答案】:C
【解析】:吸管越粗,刻度间距越小,模糊更明显;细吸管间距大、配重适中易标定。
7.(2025·扬州广陵·期末)保温盒与密度计的跨学科共同点是( )
A. 都用到材料学与数学 B. 都用到力学与光学
C. 都用到热学与声学 D. 都用到化学与工程学
【答案】:A
【解析】:保温盒(材料导热性、尺寸计算)、密度计(材料浮沉、刻度计算),均融合材料学+数学。
8.(2025·泰州海陵·期末)桥梁模型制作步骤:①设计图纸 ②调查类型 ③测试改进 ④制作模型 ⑤选材料,正确顺序是( )
A. ②①⑤④③ B. ①②⑤④③ C. ②⑤①④③ D. ⑤②①④③
【答案】:A
【解析】:先调查类型→设计图纸→选材料→制作模型→测试改进,符合工程设计逻辑。
9.(2025·宿迁宿城·期末)密度计测量时,若倾斜放置,测得密度值会( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
【答案】:B
【解析】:倾斜时浸入深度偏大,根据刻度上小下大,读数会偏小。
10.(2025·徐州鼓楼·期末)保温盒内壁贴铝箔纸的原理是( )
A. 铝箔导热性好 B. 铝箔反射热辐射 C. 铝箔密封性好 D. 铝箔隔热性好
【答案】:B
【解析】:铝箔表面光滑,能反射热辐射,减少热量以辐射方式散失。
11.如图所示的是单塔双索面斜拉桥,索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。以索塔与桥面的交点为支点,一辆载重汽车从桥面索塔处按设计时速匀速驶向桥的右端,右侧拉索的拉力大小将( )
A.一直减小 B.一直增大 C.保持不变 D.先增大后减小
【答案】A
【解析】以索塔与桥面的交点为支点,右侧拉索的拉力为动力,汽车对桥的压力为阻力,一辆载重汽车从桥面索塔处按设计时速匀速驶向桥的右端,阻力臂逐渐变大,在阻力和动力臂不变时,根据杠杆的平衡条件知右侧拉索拉力大小一直增大。故A符合题意,BcD不符合题意。
12.用密度计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的简单办法。如图所示是跨学科实践小组的同学们设计的微型密度计。主要由标度杆、浮子、配重等构成。把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号。则微型密度计( )
A.在水中时排开水的质量大于自身的质量 B.在水中时受到水向上的压力大于自身的重力
C.在标准消毒酒精中浸入的更深一些 D.在标准消毒酒精中受到的浮力更大
【答案】C
【解析】AB.微型密度计漂浮在水面上,受到水向上的压力为浮力,此时浮力等于重力,即排开水的重力等于自身重力,故AB不符合题意;CD.漂浮状态的微型密度计,浮力等于重力,密度计重力不变,在水中所受浮力等于其在酒精中所受浮力,酒精的密度小于水的密度,由F浮液=G=ρ液gV排液可知,在标准消毒酒精中密度计排开液体体积变大,即浸入的更深一些,故C符合题意,D不符合题意。故选C。
(二)填空题
13.(2025·盐城盐都·期末)保温盒保温效果差的常见原因:泡沫填充______、盒盖密封______、内壁铝箔______。
【答案】:不饱满;不严实;脱落
【解析】:填充不饱满留空隙、密封不严进空气、铝箔脱落失反射,均导致热量散失快。
14.(2025·苏州吴中·期末)拱桥相比梁桥的优势:承重能力______、稳定性______、抗变形能力______。
【答案】:更强;更好;更强
【解析】:拱形分散压力,故承重、稳定、抗变形能力均优于梁桥。
15.(2025·无锡锡山·期末)密度计测酒精(ρ=0.8g/cm³)时,浸入深度15cm;测某液体时浸入深度12cm,该液体密度为______g/cm³,刻度在酒精刻度______方,密度计所受浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】:1.0;下;不变
【解析】:ρ1gh1=ρ2gh2,ρ2=(0.8×15)/12=1.0g/cm³;密度大刻度靠下;漂浮浮力始终等于重力。
16.(2025·常州新北·期末)桥梁模型跨学科融合:物理(______)、数学(______)、工程学(______)。
【答案】:力学平衡;尺寸计算;结构设计
【解析】:受力分析属力学、图纸尺寸属数学、搭建方案属工程学。
17.(2025·南通通州·期末)简易密度计制作关键:吸管______均匀、橡皮泥______适中、刻度______准确。
【答案】:粗细;配重;标定
【解析】:粗细均匀保证刻度均匀、配重适中确保竖直漂浮、标定准确保证测量精度。
18.如图所示的苏通长江大桥是一座著名的斜拉桥,其建设过程创造了多项当时的世界之最。斜拉桥主要由______、______、______等组成。
【答案】主梁 索塔 拉索
【解析】苏通长江大桥是我国著名的斜拉桥之一,位于江苏省南通市和苏州市之间,是世界上主跨最长的斜拉桥之一,斜拉桥主要由主梁、索塔、斜拉索等组成。
19.某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃容器里,然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度h1=10 cm时,容器处于直立漂浮状态,如图a所示。(已知容器的底面积S=25 cm2,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)水对容器下表面的压强为________;容器受到的浮力为________;从容器中取出100 cm3的液体后,当容器下表面所处的深度h2=6.8 cm时,容器又处于直立漂浮状态,如图b所示,液体的密度为_________。
【答案】1 000 Pa 2.5 N 0.8×103 kg/m3
【解析】水对容器下表面的压强:p1=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1 000 Pa。容器受到的浮力:F浮=p1S=1 000 Pa×25×10-4 m2=2.5 N。图a中容器漂浮,所以容器和容器中液体总重力等于此时所受的浮力,即:G液+G容=F浮,此为①式;图b中,水对容器下表面的压强:p2=ρ水gh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.068 m=680 Pa,此时,容器受到的浮力:F浮'=p2S=680 Pa×25×10-4 m2=1.7 N,容器和容器中液体总重力也等于此时所受的浮力,即:G液'+G容=F浮',此为②式;由①②两式得,取出液体的重力:ΔG液=F浮-F浮'=2.5 N-1.7 N=0.8 N,取出液体的质量:m===0.08 kg;液体密度:ρ===0.8×103 kg/m3。
17.在综合实践活动中制作简易密度计,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,做成一只简易密度计,如图甲,将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,标记的刻度如图乙所示,密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力分别是F1、F2、F3,它们的关系是________;在水中的刻度是________,盐水的刻度线是________(后二空选填“A/B/C”)
【答案】F1=F2=F3 B C
【解析】将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,由可知密度计在三种液体中所受浮力大小相等,即密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力F1=F2=F3 ;盐水的密度最大,酒精的密度最小,根据F浮=ρ液V排g可知密度计在盐水中排开液体的体积最小,在酒精中排开液体的体积最大,在水中的刻度是B,盐水的刻度线是C。
20.利用塑料笔芯自制密度计(塑料笔管部分粗细均匀),同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用_________笔芯(选填“新”或“旧”)。将所选笔芯放入水中,它能竖直漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A;将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示,该笔芯漂浮在水中受到的浮力大小_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)在酒精中时受到的浮力大小。已知水的密度为1g/cm3,酒精的密度为0.8g/cm3,若在A、B正中间的位置标上字母C,那么该自制密度计C位置所标注的刻度应该______为0.9g/cm3(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】旧 等于 小于
【解析】新笔芯的重心靠近笔芯的中间位置,放入水中时无法竖直漂浮;用了一半油墨的旧笔芯的重心在笔芯的一端,当把旧笔芯放入水中时,旧笔芯能竖直漂浮在水中。笔芯在水和酒精中都处于漂浮状态,根据漂浮条件:物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力。由于旧笔芯的重力没有改变,所以它在水中和酒精中受到的浮力大小是相等的。笔芯漂浮时,下表面受到的压力等于浮力,浮力相同,则压力相同,设笔芯的底面积为S,密度计处于水中时的深度为H,在待测液体中的深度为h,根据阿基米德原理可知,h和ρ液成反比,所以密度计刻度分布不均匀,液体的密度越大,相邻刻度线的距离越小,因为密度计刻度是“上小下大、上疏下密”,故该自制密度计C位置所标注的刻度应该小于0.9g/cm3。
(三)解答题
21.梁建设融合了力学、材料学、工程学等多学科知识,是力与运动知识的典型应用场景。斜拉桥在施工和使用中,需严格控制受力平衡:桥面静止时,钢索拉力、桥塔支撑力与桥面重力平衡;车辆在桥面上行驶时,需考虑摩擦力、惯性对桥梁的影响。同时,桥梁模型制作是八年级物理跨学科实践的重要内容,通过模型制作可深化对力与运动知识的理解。
(1)静止在桥面上的车辆,受到的重力与______力是一对平衡力;车辆匀速通过桥面时,牵引力与______力是一对平衡力。
(2)斜拉桥的钢索选用高强度钢材,是因为钢材的______(选填“硬度”或“弹性”)大,能承受较大拉力;桥塔底部浇筑混凝土,是通过增大______来提升桥塔的稳定性。
(3)关于桥梁上的力学现象,下列说法错误的是( )
A. 车辆刹车时,由于惯性会继续向前运动,对桥面产生冲击
B. 桥面铺设防滑路面,是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力
C. 钢索被拉长后发生的形变是塑性形变,无法恢复原状
D. 桥塔对桥面的支持力与桥面受到的压力是相互作用力
(4)制作斜拉桥杠杆模型时,若支点O左侧挂重物(模拟桥面荷载),右侧用弹簧测力计沿斜向拉(模拟钢索拉力),当测力计从斜向逐渐变为竖直向上拉时,测力计示数会______(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是拉力的力臂______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)桥梁在建造时,需对钢索进行预张拉,使钢索产生向上的拉力,抵消部分桥面自重,这是利用了力的作用是______的;预张拉后的钢索,对桥塔施加向______(选填“上”或“下”)的拉力。
(6)在桥梁模型制作的实践活动中,下列操作符合物理原理的是( )
A. 为了让模型更美观,随意调整钢索的长度和角度
B. 用杠杆平衡条件计算模型中钢索的合理拉力
C. 直接用手掰弯桥塔,调整桥塔的倾斜角度
D. 模型制作完成后,无需测试承载能力即可展示
【答案】(1)支持;摩擦(2)硬度;重力(质量)(3)C(4)变小;变大(5)相互;下
(6)B
【解析】(1)车辆静止在桥面时,竖直方向重力与桥面的支持力平衡;匀速行驶时,水平方向牵引力与摩擦力平衡,符合二力平衡条件(大小相等、方向相反、同一直线、同一物体)。
(2)钢材硬度大,能承受较大拉力而不易断裂;桥塔底部浇筑厚重混凝土,增大了桥塔的总重力(质量),从而提升稳定性(降低重心、增大稳度)。(3)逐项分析:A:车辆刹车时,惯性使车辆保持运动状态,对桥面产生冲击,正确;B:防滑路面增大了接触面粗糙程度,从而增大摩擦力,防止车辆打滑,正确;C:钢索的形变是弹性形变,撤去拉力后可恢复原状,塑性形变无法恢复,错误;D:桥塔对桥面的支持力与桥面受到的压力,大小相等、方向相反、作用在两个物体上,是相互作用力,正确。(4)根据杠杆平衡F1L1=F2L2,重物和力臂不变(F1L1不变),当拉力从斜向变为竖直向上时,拉力的力臂(支点到拉力作用线的垂直距离)变大,因此所需拉力F2变小,测力计示数变小。(5)力的作用是相互的,钢索对桥面施加向上的拉力时,桥面对钢索施加向下的拉力,钢索同时对桥塔施加向下的拉力;预张拉通过钢索的拉力抵消桥面自重,提升桥梁承载能力。(6)逐项分析:A:钢索长度和角度直接影响力臂和拉力,随意调整会破坏杠杆平衡,错误;B:用杠杆平衡条件计算钢索拉力,符合物理原理,可保证模型的合理性,正确;C:掰弯桥塔会破坏结构稳定性,不符合工程要求,错误;D:模型需测试承载能力,验证力学设计的合理性,错误。
22.综合实践活动:制作简易的密度计。如图所示,小明利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些金属丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法______;
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度______(填“越长”、“越短”或“不变”),受到的浮力大小______(填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。下列两种刻度的标示合理的是______(“A”或“B”),理由是______;
(4)要使简易的密度计上两刻线之间的距离大一些,你的方法是______。
【答案】(1)增加配重 (2)越长 不变 (3)A 见解析 (4)换更细的吸管
【解析】(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,吸管下端塞入一些铜丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直地漂浮在液体中。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,说明所用的配重重力较小,因此可以增加配重让密度计竖直地漂浮在液体中。(2)[这根吸管在不同液体中都是漂浮,那么它受到的浮力始终等于重力,因为吸管的重力不变,所以受到的浮力大小不变。根据F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,V排越小,根据V露=V-V排可知,吸管体积V一定,则它露出液面部分的体积越大,由V=Sh可知,吸管横截面积一定,则吸管露出液面部分的长度越长。(3)由第2问可知,吸管一直漂浮,浮力等于重力不变,根据F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,V排越小,它露出液面部分的长度越长,所以刻度越靠下,表示液体的密度越大,即密度计的刻度从下向上,逐渐变小,因此合理的是A。(4)因为△V=Sh,所以要使简易的密度计上两刻线之间的距离h变大,只需要减小吸管的横截面积S,即换更细的吸管。
23.我国桥梁建设历史悠久、成就辉煌,从古代的石拱桥到现代的现代化大桥,凝聚着无数工匠与工程师的智慧。如图甲所示,凸形桥和凹形桥是常见的桥梁结构,在车辆通行时,桥体与车辆间的相互作用遵循力与运动的规律。苏科版八年级物理下册“力与运动”章节的知识,可帮助我们分析车辆在桥面上行驶时的受力与运动状态,为桥梁设计、安全通行提供理论依据。
车辆在桥面上行驶时,会受到重力、桥面对车辆的支持力等力的作用。根据力与运动的关系,当物体做匀速直线运动时,受力平衡;当物体运动状态改变时,受力不平衡。桥梁的设计需要充分考虑车辆通行时的受力情况,保障结构安全与通行安全。
(1)车辆在水平桥面上匀速行驶时,竖直方向上受到的重力与桥面对车辆的______是一对______力。
(2)车辆通过凸形桥顶端时,桥面对车辆的支持力______(选填“大于”“小于”或“等于”)车辆的重力,此时车辆的运动状态______(选填“改变”或“不改变”)。
(3)车辆通过凹形桥最低点时,桥面对车辆的支持力______(选填“大于”“小于”或“等于”)车辆的重力,此时车辆受到的合力方向______(选填“竖直向上”“竖直向下”或“为零”)。
(4)关于车辆在桥面上的受力,下列说法正确的是( )
A. 车辆在凸形桥顶端时,合力为零 B. 车辆在凹形桥最低点时,合力为零
C. 车辆在水平桥匀速行驶时,合力为零 D. 车辆在任何桥面上行驶,合力都不为零
(5)为保障凸形桥的安全,下列措施合理的是( )
A. 提高车辆通行速度 B. 限制车辆通行速度
C. 增大桥的坡度 D. 不限制车辆载重
(6)桥梁建设中,工程师会通过压力传感器(如图丙)监测桥体受力。当车辆通过时,压力传感器的示数反映了桥面对车辆支持力的大小。下列说法正确的是( )
A. 车辆在凸形桥顶端时,传感器示数等于车重
B. 车辆在凹形桥最低点时,传感器示数等于车重
C. 车辆在水平桥匀速行驶时,传感器示数等于车重
D. 车辆在任何位置,传感器示数都等于车重
【答案】(1)支持力;平衡(2)小于;改变(3)大于;竖直向上(4)C(5)B(6)C
【解析】(1)车辆在水平桥面上匀速行驶,竖直方向静止,受力平衡。重力方向竖直向下,桥面对车辆的支持力方向竖直向上,二者大小相等、方向相反、作用在同一物体、同一直线上,是一对平衡力。(2)车辆通过凸形桥顶端时,运动轨迹为曲线,运动状态改变,因此受力不平衡,合力不为零。此时合力方向竖直向下(指向轨迹圆心),重力大于支持力,故支持力小于重力。(3)车辆通过凹形桥最低点时,运动轨迹为曲线,运动状态改变,合力不为零。合力方向竖直向上(指向轨迹圆心),因此支持力大于重力,合力方向竖直向上。
(4)A错误:车辆在凸形桥顶端做曲线运动,运动状态改变,合力不为零; B错误:车辆在凹形桥最低点做曲线运动,运动状态改变,合力不为零; C正确:车辆在水平桥匀速行驶,运动状态不变,受力平衡,合力为零; D错误:车辆在水平桥匀速行驶时,合力为零。
(5) A错误:提高车辆通行速度,会增大车辆对桥的压力变化,增加桥体负荷,不安全; B正确:限制车辆通行速度,可减小车辆对桥的冲击力,保障桥体安全; C错误:增大桥的坡度,会使车辆在顶端的受力变化更明显,增加安全风险; D错误:不限制车辆载重,会使桥体承受过大压力,损坏桥梁。(6) A错误:车辆在凸形桥顶端时,支持力小于车重,传感器示数小于车重; B错误:车辆在凹形桥最低点时,支持力大于车重,传感器示数大于车重; C正确:车辆在水平桥匀速行驶时,支持力等于车重,传感器示数等于车重; D错误:车辆在凸形桥、凹形桥时,支持力与车重不相等,传感器示数不等于车重。
24、现有两只薄壁圆柱形大、小筒。大筒中装有水,小筒的质量为100g,底面积为10cm2, 其壁上标有距底部高度的刻度线,小筒放入大筒的水中时,小筒能直立在水中(图中未画出). (g取 10N/kg)
(1)小明将某物体放入小筒时,此时小筒底部距离水面高度为15cm,如图1所示,则该物体的质量为 g,现只要在15cm的刻度线处标上该物体的质量值,据此方法,即可将该装置改装成测量物体的质量的仪器;
(2)若在该装置上标上质量刻度,则“0”刻度线应该标在 cm刻度处,该装置能测量待测物体的最大质量为 g;
(3)经过分析,小明发现该装置还能够测量液体密度,测量时将待测液体倒入小筒,并使小筒底部沒入水中深度均控制为20cm,(小筒中液体未出)如图2所示.
①按上述要求,当小明在小筒中倒入水时,水面恰好达到小筒壁上 cm刻度线处,并在此处标注水的密度值,据此方法,即"T将该装置改装成一个密度秤;
②若在小桶上N处标注水的密度值1.0g/cm3,P处标注密度为0.8g/cm3,如图3所示,若刻度线P和Q到刻度线N的间距相等,则密度为1.2g/cm3应标注在刻度线 (选填“Q上方”、“Q下方”或“Q处”);
③为提高该装置的精度,现需增大上述标记的P、N标记的间距,下列方法可行的是 (选填选项前的字母)
a.仅换用横截面积更大的大筒 b.仅将大筒中换用密度比水大的液体
c.仅增加小筒的质量 d.仅增大小筒底部浸入水中的深度
A.a和b B.b和c C.b和d D.c和d
【答案】(1)50 (2)10;100 (3)①10;②Q下方;③D
【解析】(1)求物体质量小筒漂浮,浮力等于总重力:F浮= G总,ρ液gV排= m筒g + m物g ,
ρ液V排= m筒 + m物 ,1g/cm3 ×10cm2 ×15cm= 100g + m物,150g= 100g+ m物,m物= 50g。
(2)“0”刻度线与最大测量质量:0刻度线:不放物体时,小筒漂浮,F浮 = G筒,ρ水 g S h0 = m筒g;,所以“0”刻度线在10cm处。最大测量质量:小筒浸入深度最大为20cm时,总质量最大:m总= ρ水 g S hmax= 1g/cm3 ×10cm2 ×20cm = 200g,m物max = 200g- 100g= 100g;
(3)改装密度秤 ① 注入水时的刻度:水的密度ρ水=1.0g/cm3,小筒总质量m总= m筒 + m水,且h=20cm: m总= ρ水S hmax = 200g,m水= 200g- 100g=100g,V水 = m水/ρ水= 100cm3 ,h水= V水/S= 100cm3/10cm2 = 10cm所以水面在10cm刻度处。② 密度1.2g/cm3的位置:液体密度越大,质量越大,小筒总重力越大,V排越大,但小筒最大浸入深度固定为20cm。ρ=1.2g/cm3 > 1.0g/cm3,相同体积下质量更大,因此对应液面高度更低,在Q(1.0g/cm3)下方。③ 增大P、N间距的方法:间距△h = △m/ρ液S,要增大间距,可:增加小筒质量(c),使△m增大;增大小筒底部浸入水中的深度(d),提升量程,增大间距。换用更大筒(a)不影响小筒V排,换用密度更大液体(b)会减小V排、缩小间距。故选D(c和d)
25.南京长江大桥是中国第一座自主设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁。某物理兴趣小组制作南京长江大桥模型进行探究,模型中钢梁简化为图甲所示的受力形式,结合图乙的 h-F 图像及第八章力与运动知识完成下列问题。
甲 乙
(1)制作大桥模型时,选用的材料质量小、强度高,该材料的密度______(选填“大”或“小”),这样做是为了减小模型对支撑柱的______,避免模型变形。
(2)如图甲,当模型钢梁上悬挂重物时,钢梁发生弯曲,此时钢梁受到的力属于______(选填“平衡力”或“非平衡力”);若钢梁静止,说明钢梁受到的重力、拉力与支撑力的合力为______。
(3)如图乙,若该模型钢梁弯曲高度 h=4cm,则此时钢梁所受拉力 F=______N;该图像为过原点的直线,说明在弹性限度内,钢梁的弯曲形变程度与所受拉力成_______。
(4)大桥通车后,一列火车匀速通过铁路桥时,火车的运动状态______(选填“改变”或“不变”);火车启动时,需要牵引力大于阻力,此时火车做______(选填“匀速直线”或“加速直线”)运动。
(5)下列关于大桥模型受力的说法,正确的是()
A. 支撑柱对钢梁的支持力,是因为支撑柱发生了弹性形变
B. 钢梁对重物的拉力,是重物受到的平衡力
C. 钢梁的重力与钢梁对支撑柱的压力是一对相互作用力
D. 静止的钢梁不受力的作用
(6)大桥建设中,工程师利用牛顿第一定律分析桥梁的稳定性,下列推理符合该定律的是( )
A. 若钢梁所受所有力突然消失,钢梁将保持静止或匀速直线运动状态
B. 若重物突然掉落,钢梁将立即静止
C. 若支撑柱突然倒塌,钢梁将保持匀速直线运动
D. 若桥面光滑,汽车将永远做匀速直线运动
【答案】(1)小;压力(2)非平衡力;0(3)200;正比(4)不变;加速直线(5)A
(6)A
【解析】(1)材料密度小,同体积下质量小,对支撑柱的压力小,避免模型变形。(2)钢梁弯曲,运动状态(形状)改变,受非平衡力;静止的钢梁所受合力为0,各力效果相互抵消。(3)由图乙可知,h=4\mathrm{cm} 时,F=200N;图像为过原点直线,说明弹性限度内,钢梁弯曲形变程度与拉力成正比。(4)火车匀速直线运动,速度大小和方向均不变,运动状态不变;牵引力大于阻力时,合力与运动方向相同,火车加速直线运动。(5)A选项,支持力是弹力,由支撑柱弹性形变产生,正确;B选项,钢梁对重物的拉力是重物受到的力之一,不是平衡力,错误;C选项,钢梁重力与支撑柱支持力是平衡力,钢梁对支撑柱压力与支撑柱对钢梁支持力是相互作用力,错误;D选项,静止的钢梁受重力、支持力等,错误。故选A。(6)牛顿第一定律:一切物体不受力时,总保持静止或匀速直线运动状态。A选项符合定律;B选项,重物掉落,钢梁受力变化,不会立即静止,错误;C选项,支撑柱倒塌,钢梁受重力等力,不会匀速直线运动,错误;D选项,桥面光滑但汽车受重力,不会永远匀速直线运动,错误。故选A。
26.小明利用粗细均匀的玻璃管、适量细沙、水和刻度尺制作简易密度计。已知玻璃管横截面积为S = 1.0×10-4m2,玻璃管和细沙总质量m0= 20g 。
(1) 制作时在玻璃管一端装入细沙,目的是让密度计在液体中能______漂浮,将其放入水中,稳定后在液面处标记刻度,该刻度值为______g/cm3。
(2) 将该密度计放入另一种液体中,静止时浸入液体的深度h = 0.2m,则该液体密度为( )
A. 0.8×103kg/m3 B. 1.0×103kg/m3 C. 1.2×103kg/m3 D. 1.5×103kg/m3
(3) 若在制作密度计过程中,装入的细沙偏少,会导致测量其他液体密度时,测量值比真实值( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
(4) 若要使密度计测量更精确,下列方法可行的是( )
A. 换用更粗的玻璃管 B. 增加玻璃管和细沙总质量
C. 减少玻璃管和细沙总质量 D. 换用更短的玻璃管
(5) 当密度计在密度为ρ液=1.2×103kg/m3的液体中静止时,密度计浸入液体的深度为______m,与在水中相比,密度计排开液体的体积减少了______m3 。
【答案】(1)竖直;1.0;(2) A;(3) A;(4) B;(5) 0.167;3.3×10-6
【解析】(1) 装入细沙可降低重心,使密度计竖直漂浮;水的密度是1.0g/cm3,所以在水中标记的刻度值为1.0g/cm3。(2) 密度计在水中和被测液体中都处于漂浮状态,浮力都等于重力F浮=G = m0g=0.02kg×10N/kg = 0.2N。根据F浮=ρ液gV排,V排=Sh = 1.0×10-4m2×0.2m = 2×10-5m3,则故选A。(3) 细沙偏少,密度计自重变小,漂浮时排开液体体积变小,浸入深度变小 。由ρ液=F浮/{gV排,F浮不变,V排变小,所以测量值偏大,选A。(4) 由△h=△V/S=△ m/ρ液S可知,增加玻璃管和细沙总质量m0,相同密度变化时,△V变大,△h变大,刻度间距变大,测量更精确;换用更粗的玻璃管,S变大,△h变小;减少总质量, △h变小;换用更短玻璃管不利于测量,选B。
(5)
×10-5m3=3.3×10-6m3。
27.阅读短文,回答问题。
结合盐城海洋工程,探究漂浮式监测平台与密度计原理
2025年盐城黄海新区海洋科创产业持续突破,全省首座“风光渔一体化半潜式海洋牧场平台——国能黄海1号”正式稳定运行。该海上平台融合风电、光伏、深海养殖、水质监测功能,整体漂浮在黄海海面,是盐城向海图强、科创赋能海洋经济的标志性工程。其漂浮平衡、浮力调控的核心原理,与八年级物理简易密度计的浮沉条件完全一致,成为初中物理跨学科实践的优质本土素材。
某校八年级科创小组结合该盐城本土科技案例,开展简易密度计制作与探究实验。同学们选取粗细均匀的透明吸管作为主体,吸管下端缠绕适量橡皮泥配重,保证装置重心下移,能够竖直漂浮在液体中,制成简易液体密度计。小组利用该装置,依次放入清水、盐水、模拟黄海海水三种液体中,观察浸入液体的深度变化,并结合数学刻度标定、工程稳定性知识完成跨学科探究。
实验现象显示:密度计始终竖直漂浮在各类液体中,自身总重力保持不变;液体密度越大,密度计浸入液体的深度越小,排开液体的体积越小。结合阿基米德原理与漂浮条件可知,漂浮物体浮力始终等于自身重力,因此密度计在不同液体中浮力大小恒定。同时同学们发现,密度计刻度呈现“上小下大、上密下疏”的特点,与海上监测平台根据海水密度微调漂浮高度的工程原理高度契合,实现了物理力学、数学刻度、海洋工程、地方科技的多维跨学科融合。
(1)盐城海上牧场平台与简易密度计均利用物体______的条件工作,静止时浮力大小______自身总重力。
(2)密度计下端缠绕橡皮泥,目的是降低装置______,保证密度计______漂浮在液体中。
(3)关于简易密度计与海上漂浮平台,下列说法正确的是( )
A. 液体密度越大,装置所受浮力越大 B. 液体密度越大,装置浸入深度越小
C. 漂浮时浮力大于物体自身重力 D. 装置漂浮与悬浮原理完全相同
(4)密度计刻度具有上小下大、的特点,该刻度不均匀的原因是液体密度与排开液体体积成______比。
(5)若将制作好的密度计从清水放入盐城黄海海水中,装置将(选填“上浮”/“下沉”),所受浮力______(选填“变大”/“变小”/“不变”)。
【答案】(1)漂浮;等于(2)重心;竖直(3)B(4)上密下疏;反(5)上浮;不变
【解析】(1)海上漂浮平台、简易密度计均处于漂浮状态,根据漂浮条件,物体静止漂浮时,浮力等于自身重力,这是装置工作的核心原理。(2)下端增加橡皮泥配重,可降低整体重心,提升装置稳定性,确保密度计竖直漂浮,避免倾斜,保证测量准确。(3)密度计漂浮时浮力始终等于重力,大小不变;液体密度越大,V排越小,浸入深度越小;漂浮浮力=重力、悬浮浮力=重力,但二者状态不同,原理不完全相同,故选B。(4)由F浮=ρ液gV排=G可知,ρ液与V排成反比,因此刻度间距不均匀,呈现上密下疏、上小下大的特点。(5)海水密度大于清水密度,密度计重力不变、浮力不变,由公式可知V排减小,装置上浮。
(
1
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物理匠心·2025-2026学年苏科版八年级物理下期末提优特训9
《跨学科实践》专题(盐城专版)
一.特训目标
(
1.掌握三大跨学科实践的核心原理:保温盒设计(热传递)、桥梁模型制作(力学平衡)、简易密度计(浮沉条件)。
2.能结合工程、数学、材料学知识解决实际问题,提升跨学科思维与动手建模能力。
3.熟练解答期末真题中跨学科实践类题型,掌握审题、建模、误差分析的答题技巧。
)
二.期末考点分析+应对策略
(
(一)考点分析
1.设计制作保温盒(第六章)
(1)高频考点:热传递三种方式(传导/对流/辐射)、保温材料选择(导热性差)、结构设计(双层/密封)、误差分析。
(2)题型:填空、选择、实验设计、材料分析。
2.桥梁调查与模型制作(第八章)
(1)高频考点:桥梁类型(梁桥/拱桥/悬索桥)、受力特点(拱桥承压、悬索桥受拉)、二力平衡、结构稳定性、材料力学性能。
(2)题型:受力分析、模型设计、计算题、综合探究。
3.设计制作简易密度计(第九章)
(1)高频考点:物体漂浮条件(F
浮
=G)、阿基米德原理、刻度特点(上密下疏、上小下大)、刻度标定、误差分析。
(2)题型:选择、填空、实验操作、图像分析(近3年期末占比10%-15%)。
(二)应对策略
1.原理吃透:牢记三大实践对应的核心物理规律,能将实际装置抽象为物理模型(如密度计
→
漂浮物体)。
2.跨科关联:保温盒联系材料学(导热性)、数学(尺寸计算);桥梁联系工程学(承重设计)、历史(桥梁发展);密度计联系数学(刻度计算)。
3.真题精练:重点练近3年江苏各地期末真题,总结
“
材料分析
→
原理应用
→
误差分析
”
答题模板。
4.细节突破:关注易错点:保温盒
“
密封减少对流
”
、拱桥
“
拱形分散压力
”
、密度计
“
刻度不均匀原因
”
。
)
三.强化基础
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖·期末)设计保温盒时,夹层填充泡沫塑料的主要作用是( )
A. 美观轻便 B. 减少热传导 C. 增强硬度 D. 防止辐射
2.(2025·苏州姑苏·期末)下列做法不能提升保温盒效果的是( )
A. 盒盖加密封圈 B. 双层结构留空气层 C. 内壁贴铝箔纸 D. 改用金属外壳
3.(2025·无锡梁溪·期末)赵州桥属于拱桥,其最显著的受力特点是( )
A. 仅受重力无支持力 B. 拱形将压力分散到桥墩
C. 桥面只受拉力 D. 稳定性差易变形
4.(2025·常州武进·期末)梁桥模型承重时,桥面与桥墩的受力分别是( )
A. 压力、支持力 B. 支持力、压力 C. 拉力、支持力 D. 压力、拉力
5.(2025·南通崇川·期末)简易密度计的工作原理是( )
A. 悬浮时浮力等于重力 B. 漂浮时浮力等于重力
C. 下沉时浮力小于重力 D. 上浮时浮力大于重力
6.(2025·淮安清江浦·期末)关于简易密度计刻度,说法正确的是( )
A. 上大下小、上密下疏 B. 上小下大、上密下疏
C. 上大下小、上疏下密 D. 上小下大、上疏下密
7.(2025·扬州广陵·期末)制作密度计时,下端粘橡皮泥的目的是( )
A. 增大浮力 B. 减小重力 C. 降低重心竖直漂浮 D. 增大排液体积
8.(2025·泰州海陵·期末)三大跨学科实践(保温盒、桥梁、密度计)的共同设计思路是( )
A. 追求结构复杂 B. 利用物理规律解决实际问题
C. 材料越贵越好 D. 只考虑美观
9.(2024·江苏扬州·期末)下列材料中,最适合做保温盒内层的是( )
A. 不锈钢 B. 玻璃 C. 塑料 D. 铜
10.(2024·江苏苏州·期末)小明设计双层保温盒,内层放热水,外层填充泡沫塑料,盒盖密封。下列说法错误的是( )
A. 泡沫塑料导热性差,减少热传导 B. 双层中间空气层,减少热对流
C. 盒盖密封,防止热水蒸发吸热 D. 保温盒利用热辐射无法穿透材料的原理
11.(2023·江苏无锡·期末)如图为拱桥模型,下列关于拱桥受力分析正确的是( )
A. 桥身只受重力,无其他力 B. 拱形结构将压力分散到两端桥墩
C. 桥墩对桥身的支持力小于桥身重力 D. 拱桥稳定性差,易变形
12.(2025·江苏盐城·期末)小明用吸管和橡皮泥制作简易密度计,放入甲、乙两种液体中静止如图。下列判断正确的是( )
A. 密度计在甲液体中浮力更大 B. 甲液体密度大于乙液体
C. 密度计刻度上密下疏 D. 换更粗吸管,测量精度更高
(二)填空题
13.(2025·盐城盐都·期末)保温盒设计利用热传递的三种方式:泡沫塑料减少______,密封盒盖减少______,铝箔内壁反射______。
14.(2025·苏州吴中·期末)桥梁按结构分,______桥承重靠主缆绳(受拉力),______桥靠拱形分散压力,______桥桥面主要受压力。
15.(2025·无锡锡山·期末)密度计漂浮时,浮力______重力;浸入液体越深,液体密度越______;刻度间距越往上越______。
16.(2025·常州新北·期末)制作保温盒选材料,优先考虑______性差、______性好的材料;结构上常用______层设计减少热传递。
17.2026年智能桥梁监测系统广泛使用,当汽车通过桥梁时,桥面受到的压力会____,桥梁发生微小_______,传感器将信号转化为电信号,说明力能改变物体的______。
18.制作悬索桥模型时,主缆受到拉力而伸长,说明力能改变物体的_______,主缆伸长后具有________势能,松手后会______原状。
19. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计 _________ 在被测液体中(选填“悬浮”、“漂浮”或“下沉”).将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1_________ ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1_______ m2.(后两空选“<”、“=”或“>”)
20.小金在学习浮力时认识了密度计,接下来是他对密度计的学习和研究的过程。他将同一支密度计先后静止在水和酒精中(如图甲、乙所示),则密度计受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是 (选填“甲”或“乙”)。 接着小金将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,自制了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0 g/cm3;
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9 g/cm3;
如丙图所示,小金制作的密度计上,你认为刻度0.9应该在 点(选填“p”或“q”)。
(三)解答题
13.(2024·江苏南京·期末,6分)小明设计保温盒,材料:双层塑料壳、泡沫塑料、密封胶、铝箔纸。
(1)铝箔纸贴在内层,利用铝箔______(反射/吸收)热辐射,减少热量散失。
(2)密封胶用于盒盖缝隙,目的是______。
(3)若保温效果差,可能原因:______(写1点)。
22. 给你一根表面涂蜡、粗细均匀、很轻的小木棒,一段体积小到可以忽略不计的细铁丝,一把刻度尺和一只盛水的容器,现在要测一只鸡蛋的平均密度,且不准用天平、弹簧测力计、量筒或量杯。问:
(1)你还需要什么辅助材料____
(2)写出简要操作步骤①____________________________;②_________________________;
③_________________________________;④_______________________________.
(3)鸡蛋的平均密度的表达式ρ熟鸡蛋=_________________
23.我国是世界桥梁建设大国,港珠澳大桥、南京长江大桥等超级工程彰显了中国基建实力。图甲为我国某斜拉桥实景,图乙-丁是斜拉桥的简化建模过程:斜拉桥由桥塔、钢索、桥面组成,可简化为以桥塔与桥面交点O为支点的杠杆(图丁),桥面自重、车辆荷载等效为向下的力F1,钢索的拉力等效为沿钢索方向的力F2。斜拉桥通过钢索的拉力分担桥面荷载,大幅提升桥梁的承载能力与跨度,是现代大跨度桥梁的主流结构之一。
(1)斜拉桥的钢索对桥面施加拉力,说明力可以改变物体的______;桥塔底部做的宽大厚重,是通过增大______来减小对地基的压强,保障桥塔稳定。
(2)将斜拉桥简化为杠杆模型,体现了物理研究中的______法;以O为支点,钢索拉力F2的力臂是从O点到______的垂直距离。
(3)关于斜拉桥的力学分析,下列说法正确的是( )
A. 钢索越松弛,对桥面的拉力越大
B. 桥塔越高,相同钢索拉力下能承受的桥面荷载越大
C. 钢索的拉力方向一定竖直向上
D. 桥面的荷载只由桥塔承担,与钢索无关
(4)当桥面车辆增多、荷载增大时,为保持杠杆平衡,钢索的拉力会______(选填“增大”“减小”或“不变”);若要减小钢索拉力,可______(选填“增大”或“减小”)钢索与桥面的夹角。
(5)斜拉桥的引桥(图戊)设计为较长的斜面,本质是利用______原理,______(选填“省力”或“省功”),方便车辆上下桥。
(6)制作斜拉桥模型时,下列做法合理的是( )
A. 用细铁丝代替钢索,越细越安全 B. 桥塔用轻质塑料制作,减轻总重量
C. 增加钢索数量,分散桥面荷载 D. 直接用胶水固定钢索,无需打结
24.小文发现:生鸡蛋放入水中会下沉,鸡蛋的密度到底有多大呢?他来到实验室做实验:(1)他将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端____处,观察到指针的偏转情况如图甲所示,他应将平衡螺母向__(填“左”或“右”)调,使天平横梁平衡;他把鸡蛋放入天平左盘,正确操作后,天平的示数如图乙所示,则鸡蛋质量是_____g,他又按图丙所示的方法测出了鸡蛋体积是___cm3,则鸡蛋的密度为___ g/cm3。
(2)小文回家后又想测熟鸡蛋的密度,他把熟鸡蛋放入水中发现它也下沉,于是他找来家中的一个柱形薄壁的透明杯子、小米、刻度尺、水盆和适量的水,进一步测出了熟鸡蛋的密度。请你帮他将后面的实验步骤补充完整,并写出熟鸡蛋密度的表达式。
①向杯内倒入适量的水,用刻度尺测出杯内水的高度为h1;
②将鸡蛋浸没在杯内的水中,用刻度尺测出杯内水的高度为h2;
③取出鸡蛋,将杯倒净并擦干,放入适量小米,使其漂浮在水盆中如图丁(放小米的目的是使杯在水中不倾斜),用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h3;
④________________,用刻度尺测出杯底浸入水中的深度为h4;熟鸡蛋的密度表达式为ρ熟鸡蛋=_______。
(
2
3
4g
5g
2
3
4
5g
0
1
50g
) (
6
0
4
0
mL
100
80
60
40
20
) (
水
小米
)
甲 乙 丙 丁
25.港珠澳大桥是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程,是世界上最长的跨海大桥之一。其建设中运用了大量物理力学知识,图甲为某桥梁模型中钢梁受重物作用的简化示意图(钢梁两端由支撑柱支撑,中间挂重物,钢梁发生弯曲,s 为支撑柱间距,h 为钢梁最低点与支撑柱顶端的高度差),图乙为该模型钢梁弯曲形变高度 h 与所受拉力 F 的关系图像。结合所学知识完成下列问题。
甲 乙
(1)港珠澳大桥主梁采用钢材建造,钢材能承受巨大拉力和压力,说明钢材具有良好的______和______(填物理属性)。
(2)某工程队在大桥施工时,将重为 G 的钢梁静止悬挂在吊装设备下,此时钢梁受到的重力与吊装设备对钢梁的拉力是一对______(选填“平衡力”或“相互作用力”),这两个力的大小______(选填“相等”或“不相等”)。
(3)如图乙,若该桥梁模型钢梁所受拉力 F=400N,则对应的弯曲高度 h=_____cm;当拉力增大时,钢梁的弯曲形变程度增大,说明力能___________。
(4)大桥通车后,汽车匀速行驶在平直桥面上时,汽车的运动状态______(选填“改变”或“不变”);此时汽车受到的牵引力与阻力是一对______(选填“平衡力”或“非平衡力”)。
(5)某辆重型卡车匀速通过大桥时,卡车对桥面的压力与桥面对卡车的支持力是一对______(选填“平衡力”或“相互作用力”);若卡车总质量为 2×104kg,则卡车对桥面的压力为______N(g 取 10N/kg)。
(6)大桥建设中用到了牛顿第一定律相关知识,下列现象中利用惯性的是( )
A. 桥梁施工时,起重机吊着重物静止不动
B. 汽车过桥时要限速行驶,防止刹车失灵时因惯性引发事故
C. 跳远运动员起跳前助跑,提高跳远成绩
D. 桥墩固定在河床中,防止被水流冲走
26.小明利用18cm长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计。
(1)制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器,现有250mL的量筒和400mL的烧杯供选择,则小明应选择________;
(2)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是______;
(3)小明将密度计放入水中,用刻度尺测出吸管露出水面的长度是7.2cm,则吸管浸入水中的深度h水=_____ cm,小明将该密度计放入某液体中,吸管浸入液体的深度为12cm,则此液体的密度是_____();
(4)小明的同学也用吸管制作密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是_______。
A.换大的容器做实验 B.换细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计 D.适当增加密度计的质量
27.阅读短文,回答问题:
依托盐城零碳科技,自制恒温保温收纳盒(热传递跨学科实践)
为响应盐城射阳港零碳产业园绿色低碳发展理念,践行低碳科创的校园实践活动,某校八年级物理小组开展了自制恒温保温收纳盒的跨学科探究实验。生活中保温杯、食物收纳盒、实验器材保温箱,均利用热传递的物理原理减少热量散失。2025年盐城大力推广绿色储能、零碳建筑技术,其核心隔热保温原理与初中物理热学知识高度契合,为学生科创实践提供了良好的地方资源支撑。
同学们利用身边常见材料,结合盐城本地低碳建筑的保温设计思路,制作双层保温收纳盒。收纳盒外壳选用硬质塑料,内外壳夹层填充低密度泡沫塑料,盒口加装硅胶密封垫圈,盒体内壁粘贴银色铝箔贴纸。小组将80℃的温水装入盒中,在常温教室环境下静置观测温度变化,同时设置无保温结构的普通塑料盒作为对照组。
实验发现:普通塑料盒内水温下降速度快,短时间内热量大量散失;自制保温盒水温下降平缓,保温效果优异。结合物理原理分析,泡沫塑料属于热的不良导体,可阻断热传导;密封垫圈封闭盒体缝隙,隔绝内外空气流动,避免热对流散热;内壁铝箔贴纸可反射热辐射,最大程度减少三种热传递方式带来的热量损失。该简易保温装置,完美复刻了盐城零碳建筑、储能设备的隔热保温设计思路,实现物理知识与地方科技、生活实践的跨学科融合。
(1)自制保温收纳盒中,泡沫塑料通过阻挡______减少散热,密封垫圈通过阻断______减少空气对流散热。
(2)盐城零碳建筑的隔热层设计原理与保温盒一致,热辐射是热量传递的第______种方式,铝箔贴纸能______(选填“吸收”/“反射”)热辐射。
(3)下列操作中,不能提升保温盒保温效果的是( )
A. 加厚夹层泡沫塑料 B. 更换更厚的密封垫圈
C. 拆除内壁铝箔贴纸 D. 减小盒体与外界的接触缝隙
(4)热水在保温盒中降温过程中,通过热传递改变物体______,此过程中热量从______(选填“高温水”/“低温空气”)转移。
(5)对比盐城零碳产业园保温储能技术与自制保温盒,二者共同利用的核心物理规律是()
A. 热传递的三种方式 B. 液体沸腾的特点
C. 分子无规则运动规律 D. 气体压强变化规律
四.提优训练
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖·期末)保温盒实验中,初温相同的热水,泡沫塑料包裹的降温慢,说明( )
A. 泡沫塑料导热性好 B. 泡沫塑料保温性能好
C. 热水质量不同 D. 室温影响降温速度
2.(2025·苏州姑苏·期末)双层保温盒夹层空气层的主要作用是( )
A. 减轻重量 B. 减少热对流和热传导 C. 增强结构强度 D. 方便安装
3.(2025·无锡梁溪·期末)拱桥模型承重测试中,增大承重的有效方法是( )
A. 减小拱形弧度 B. 增加桥墩数量 C. 改用轻质材料 D. 缩短桥面长度
4.(2025·常州武进·期末)悬索桥模型中,主缆绳与竖直方向夹角越小,主缆绳拉力( )
A. 越大 B. 越小 C. 不变 D. 先大后小
5.(2025·南通崇川·期末)密度计放入水中浸入深度10cm,放入盐水中浸入深度8cm,则盐水密度约为( )
A. 0.8×10³kg/m³ B. 1.0×10³kg/m³ C. 1.25×10³kg/m³ D. 1.5×10³kg/m³
6.(2025·淮安清江浦·期末)密度计刻度模糊,改进无效的是( )
A. 换更细吸管 B. 增加橡皮泥质量 C. 换更粗吸管 D. 重新标定刻度
7.(2025·扬州广陵·期末)保温盒与密度计的跨学科共同点是( )
A. 都用到材料学与数学 B. 都用到力学与光学
C. 都用到热学与声学 D. 都用到化学与工程学
8.(2025·泰州海陵·期末)桥梁模型制作步骤:①设计图纸 ②调查类型 ③测试改进 ④制作模型 ⑤选材料,正确顺序是( )
A. ②①⑤④③ B. ①②⑤④③ C. ②⑤①④③ D. ⑤②①④③
9.(2025·宿迁宿城·期末)密度计测量时,若倾斜放置,测得密度值会( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
10.(2025·徐州鼓楼·期末)保温盒内壁贴铝箔纸的原理是( )
A. 铝箔导热性好 B. 铝箔反射热辐射 C. 铝箔密封性好 D. 铝箔隔热性好
11.如图所示的是单塔双索面斜拉桥,索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。以索塔与桥面的交点为支点,一辆载重汽车从桥面索塔处按设计时速匀速驶向桥的右端,右侧拉索的拉力大小将( )
A.一直减小 B.一直增大 C.保持不变 D.先增大后减小
12.用密度计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的简单办法。如图所示是跨学科实践小组的同学们设计的微型密度计。主要由标度杆、浮子、配重等构成。把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号。则微型密度计( )
A.在水中时排开水的质量大于自身的质量 B.在水中时受到水向上的压力大于自身的重力
C.在标准消毒酒精中浸入的更深一些 D.在标准消毒酒精中受到的浮力更大
(二)填空题
13.(2025·盐城盐都·期末)保温盒保温效果差的常见原因:泡沫填充______、盒盖密封______、内壁铝箔______。
14.(2025·苏州吴中·期末)拱桥相比梁桥的优势:承重能力______、稳定性______、抗变形能力______。
15.(2025·无锡锡山·期末)密度计测酒精(ρ=0.8g/cm³)时,浸入深度15cm;测某液体时浸入深度12cm,该液体密度为______g/cm³,刻度在酒精刻度______方,密度计所受浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
16.(2025·常州新北·期末)桥梁模型跨学科融合:物理(______)、数学(______)、工程学(______)。
17.(2025·南通通州·期末)简易密度计制作关键:吸管______均匀、橡皮泥______适中、刻度______准确。
18.如图所示的苏通长江大桥是一座著名的斜拉桥,其建设过程创造了多项当时的世界之最。斜拉桥主要由______、______、______等组成。
19.某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃容器里,然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度h1=10 cm时,容器处于直立漂浮状态,如图a所示。(已知容器的底面积S=25 cm2,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)水对容器下表面的压强为________;容器受到的浮力为________;从容器中取出100 cm3的液体后,当容器下表面所处的深度h2=6.8 cm时,容器又处于直立漂浮状态,如图b所示,液体的密度为_________。
17.在综合实践活动中制作简易密度计,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,做成一只简易密度计,如图甲,将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,标记的刻度如图乙所示,密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力分别是F1、F2、F3,它们的关系是________;在水中的刻度是________,盐水的刻度线是________(后二空选填“A/B/C”)
20.利用塑料笔芯自制密度计(塑料笔管部分粗细均匀),同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用_________笔芯(选填“新”或“旧”)。将所选笔芯放入水中,它能竖直漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A;将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示,该笔芯漂浮在水中受到的浮力大小_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)在酒精中时受到的浮力大小。已知水的密度为1g/cm3,酒精的密度为0.8g/cm3,若在A、B正中间的位置标上字母C,那么该自制密度计C位置所标注的刻度应该______为0.9g/cm3(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(三)解答题
21.梁建设融合了力学、材料学、工程学等多学科知识,是力与运动知识的典型应用场景。斜拉桥在施工和使用中,需严格控制受力平衡:桥面静止时,钢索拉力、桥塔支撑力与桥面重力平衡;车辆在桥面上行驶时,需考虑摩擦力、惯性对桥梁的影响。同时,桥梁模型制作是八年级物理跨学科实践的重要内容,通过模型制作可深化对力与运动知识的理解。
(1)静止在桥面上的车辆,受到的重力与______力是一对平衡力;车辆匀速通过桥面时,牵引力与______力是一对平衡力。
(2)斜拉桥的钢索选用高强度钢材,是因为钢材的______(选填“硬度”或“弹性”)大,能承受较大拉力;桥塔底部浇筑混凝土,是通过增大______来提升桥塔的稳定性。
(3)关于桥梁上的力学现象,下列说法错误的是( )
A. 车辆刹车时,由于惯性会继续向前运动,对桥面产生冲击
B. 桥面铺设防滑路面,是通过增大接触面粗糙程度增大摩擦力
C. 钢索被拉长后发生的形变是塑性形变,无法恢复原状
D. 桥塔对桥面的支持力与桥面受到的压力是相互作用力
(4)制作斜拉桥杠杆模型时,若支点O左侧挂重物(模拟桥面荷载),右侧用弹簧测力计沿斜向拉(模拟钢索拉力),当测力计从斜向逐渐变为竖直向上拉时,测力计示数会______(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是拉力的力臂______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)桥梁在建造时,需对钢索进行预张拉,使钢索产生向上的拉力,抵消部分桥面自重,这是利用了力的作用是______的;预张拉后的钢索,对桥塔施加向______(选填“上”或“下”)的拉力。
(6)在桥梁模型制作的实践活动中,下列操作符合物理原理的是( )
A. 为了让模型更美观,随意调整钢索的长度和角度
B. 用杠杆平衡条件计算模型中钢索的合理拉力
C. 直接用手掰弯桥塔,调整桥塔的倾斜角度
D. 模型制作完成后,无需测试承载能力即可展示
22.综合实践活动:制作简易的密度计。如图所示,小明利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些金属丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法______;
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度______(填“越长”、“越短”或“不变”),受到的浮力大小______(填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。下列两种刻度的标示合理的是______(“A”或“B”),理由是______;
(4)要使简易的密度计上两刻线之间的距离大一些,你的方法是______。
23.我国桥梁建设历史悠久、成就辉煌,从古代的石拱桥到现代的现代化大桥,凝聚着无数工匠与工程师的智慧。如图甲所示,凸形桥和凹形桥是常见的桥梁结构,在车辆通行时,桥体与车辆间的相互作用遵循力与运动的规律。苏科版八年级物理下册“力与运动”章节的知识,可帮助我们分析车辆在桥面上行驶时的受力与运动状态,为桥梁设计、安全通行提供理论依据。
车辆在桥面上行驶时,会受到重力、桥面对车辆的支持力等力的作用。根据力与运动的关系,当物体做匀速直线运动时,受力平衡;当物体运动状态改变时,受力不平衡。桥梁的设计需要充分考虑车辆通行时的受力情况,保障结构安全与通行安全。
(1)车辆在水平桥面上匀速行驶时,竖直方向上受到的重力与桥面对车辆的______是一对______力。
(2)车辆通过凸形桥顶端时,桥面对车辆的支持力______(选填“大于”“小于”或“等于”)车辆的重力,此时车辆的运动状态______(选填“改变”或“不改变”)。
(3)车辆通过凹形桥最低点时,桥面对车辆的支持力______(选填“大于”“小于”或“等于”)车辆的重力,此时车辆受到的合力方向______(选填“竖直向上”“竖直向下”或“为零”)。
(4)关于车辆在桥面上的受力,下列说法正确的是( )
A. 车辆在凸形桥顶端时,合力为零 B. 车辆在凹形桥最低点时,合力为零
C. 车辆在水平桥匀速行驶时,合力为零 D. 车辆在任何桥面上行驶,合力都不为零
(5)为保障凸形桥的安全,下列措施合理的是( )
A. 提高车辆通行速度 B. 限制车辆通行速度
C. 增大桥的坡度 D. 不限制车辆载重
(6)桥梁建设中,工程师会通过压力传感器(如图丙)监测桥体受力。当车辆通过时,压力传感器的示数反映了桥面对车辆支持力的大小。下列说法正确的是( )
A. 车辆在凸形桥顶端时,传感器示数等于车重
B. 车辆在凹形桥最低点时,传感器示数等于车重
C. 车辆在水平桥匀速行驶时,传感器示数等于车重
D. 车辆在任何位置,传感器示数都等于车重
24、现有两只薄壁圆柱形大、小筒。大筒中装有水,小筒的质量为100g,底面积为10cm2, 其壁上标有距底部高度的刻度线,小筒放入大筒的水中时,小筒能直立在水中(图中未画出). (g取 10N/kg)
(1)小明将某物体放入小筒时,此时小筒底部距离水面高度为15cm,如图1所示,则该物体的质量为 g,现只要在15cm的刻度线处标上该物体的质量值,据此方法,即可将该装置改装成测量物体的质量的仪器;
(2)若在该装置上标上质量刻度,则“0”刻度线应该标在 cm刻度处,该装置能测量待测物体的最大质量为 g;
(3)经过分析,小明发现该装置还能够测量液体密度,测量时将待测液体倒入小筒,并使小筒底部沒入水中深度均控制为20cm,(小筒中液体未出)如图2所示.
①按上述要求,当小明在小筒中倒入水时,水面恰好达到小筒壁上 cm刻度线处,并在此处标注水的密度值,据此方法,即"T将该装置改装成一个密度秤;
②若在小桶上N处标注水的密度值1.0g/cm3,P处标注密度为0.8g/cm3,如图3所示,若刻度线P和Q到刻度线N的间距相等,则密度为1.2g/cm3应标注在刻度线 (选填“Q上方”、“Q下方”或“Q处”);
③为提高该装置的精度,现需增大上述标记的P、N标记的间距,下列方法可行的是 (选填选项前的字母)
a.仅换用横截面积更大的大筒 b.仅将大筒中换用密度比水大的液体
c.仅增加小筒的质量 d.仅增大小筒底部浸入水中的深度
A.a和b B.b和c C.b和d D.c和d
25.南京长江大桥是中国第一座自主设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁。某物理兴趣小组制作南京长江大桥模型进行探究,模型中钢梁简化为图甲所示的受力形式,结合图乙的 h-F 图像及第八章力与运动知识完成下列问题。
甲 乙
(1)制作大桥模型时,选用的材料质量小、强度高,该材料的密度______(选填“大”或“小”),这样做是为了减小模型对支撑柱的______,避免模型变形。
(2)如图甲,当模型钢梁上悬挂重物时,钢梁发生弯曲,此时钢梁受到的力属于______(选填“平衡力”或“非平衡力”);若钢梁静止,说明钢梁受到的重力、拉力与支撑力的合力为______。
(3)如图乙,若该模型钢梁弯曲高度 h=4cm,则此时钢梁所受拉力 F=______N;该图像为过原点的直线,说明在弹性限度内,钢梁的弯曲形变程度与所受拉力成_______。
(4)大桥通车后,一列火车匀速通过铁路桥时,火车的运动状态______(选填“改变”或“不变”);火车启动时,需要牵引力大于阻力,此时火车做______(选填“匀速直线”或“加速直线”)运动。
(5)下列关于大桥模型受力的说法,正确的是()
A. 支撑柱对钢梁的支持力,是因为支撑柱发生了弹性形变
B. 钢梁对重物的拉力,是重物受到的平衡力
C. 钢梁的重力与钢梁对支撑柱的压力是一对相互作用力
D. 静止的钢梁不受力的作用
(6)大桥建设中,工程师利用牛顿第一定律分析桥梁的稳定性,下列推理符合该定律的是( )
A. 若钢梁所受所有力突然消失,钢梁将保持静止或匀速直线运动状态
B. 若重物突然掉落,钢梁将立即静止
C. 若支撑柱突然倒塌,钢梁将保持匀速直线运动
D. 若桥面光滑,汽车将永远做匀速直线运动
26.小明利用粗细均匀的玻璃管、适量细沙、水和刻度尺制作简易密度计。已知玻璃管横截面积为S = 1.0×10-4m2,玻璃管和细沙总质量m0= 20g 。
(1) 制作时在玻璃管一端装入细沙,目的是让密度计在液体中能______漂浮,将其放入水中,稳定后在液面处标记刻度,该刻度值为______g/cm3。
(2) 将该密度计放入另一种液体中,静止时浸入液体的深度h = 0.2m,则该液体密度为( )
A. 0.8×103kg/m3 B. 1.0×103kg/m3 C. 1.2×103kg/m3 D. 1.5×103kg/m3
(3) 若在制作密度计过程中,装入的细沙偏少,会导致测量其他液体密度时,测量值比真实值( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
(4) 若要使密度计测量更精确,下列方法可行的是( )
A. 换用更粗的玻璃管 B. 增加玻璃管和细沙总质量
C. 减少玻璃管和细沙总质量 D. 换用更短的玻璃管
(5) 当密度计在密度为ρ液=1.2×103kg/m3的液体中静止时,密度计浸入液体的深度为______m,与在水中相比,密度计排开液体的体积减少了______m3 。
27.阅读短文,回答问题。
结合盐城海洋工程,探究漂浮式监测平台与密度计原理
2025年盐城黄海新区海洋科创产业持续突破,全省首座“风光渔一体化半潜式海洋牧场平台——国能黄海1号”正式稳定运行。该海上平台融合风电、光伏、深海养殖、水质监测功能,整体漂浮在黄海海面,是盐城向海图强、科创赋能海洋经济的标志性工程。其漂浮平衡、浮力调控的核心原理,与八年级物理简易密度计的浮沉条件完全一致,成为初中物理跨学科实践的优质本土素材。
某校八年级科创小组结合该盐城本土科技案例,开展简易密度计制作与探究实验。同学们选取粗细均匀的透明吸管作为主体,吸管下端缠绕适量橡皮泥配重,保证装置重心下移,能够竖直漂浮在液体中,制成简易液体密度计。小组利用该装置,依次放入清水、盐水、模拟黄海海水三种液体中,观察浸入液体的深度变化,并结合数学刻度标定、工程稳定性知识完成跨学科探究。
实验现象显示:密度计始终竖直漂浮在各类液体中,自身总重力保持不变;液体密度越大,密度计浸入液体的深度越小,排开液体的体积越小。结合阿基米德原理与漂浮条件可知,漂浮物体浮力始终等于自身重力,因此密度计在不同液体中浮力大小恒定。同时同学们发现,密度计刻度呈现“上小下大、上密下疏”的特点,与海上监测平台根据海水密度微调漂浮高度的工程原理高度契合,实现了物理力学、数学刻度、海洋工程、地方科技的多维跨学科融合。
(1)盐城海上牧场平台与简易密度计均利用物体______的条件工作,静止时浮力大小______自身总重力。
(2)密度计下端缠绕橡皮泥,目的是降低装置______,保证密度计______漂浮在液体中。
(3)关于简易密度计与海上漂浮平台,下列说法正确的是( )
A. 液体密度越大,装置所受浮力越大 B. 液体密度越大,装置浸入深度越小
C. 漂浮时浮力大于物体自身重力 D. 装置漂浮与悬浮原理完全相同
(4)密度计刻度具有上小下大、的特点,该刻度不均匀的原因是液体密度与排开液体体积成______比。
(5)若将制作好的密度计从清水放入盐城黄海海水中,装置将(选填“上浮”/“下沉”),所受浮力______(选填“变大”/“变小”/“不变”)。
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