题目内容
【题目】在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中,同学们认为跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S 是有关的,但有怎样的关系看法不同.于是在老师的帮助下,同学们从实验室里挑选了不同的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时对水平桌面上的海绵压下去的深度(如图所示),实验记录见下表.
序号 | 物体 | 底面积S/cm2 | 高度h/cm | 海绵被压下深度/cm |
1 | 甲合金圆柱体A | 10 | 5 | 0.5 |
2 | 甲合金圆柱体B | 10 | 10 | 1 |
3 | 甲合金圆柱体C | 20 | 10 | 1 |
4 | 乙合金圆柱体A | 10 | 5 | 1.5 |
5 | 乙合金圆柱体B | 10 | 10 | 3 |
6 | 乙合金圆柱体C | 20 | 10 | 3 |
(1)实验中同学们是通过来判断压强大小的.
(2)分析实验1、2 或4、5 可以得出:当圆柱体的材料相同时,实心圆柱体对水平地面的压强可能与圆柱体的成正比;
(3)分析可以得出,当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关.此探究过程用到的两种科学方法有、 .
(4)实验结束之后,同学们以甲合金圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,圆柱体的高度为h,底面积为S).表达式为 . 该表达式(选填“能”或“不能”)应用于各类固体压强的计算.
【答案】
(1)海绵被压下深度
(2)高度
(3)控制变量法;转换法
(4)p=ρɡh;不能
【解析】解:(1)由题意可知,该小组同学是通过海绵被压下深度来判断压强大小的,这是转换法的运用;(2)分析实验1、2或4、5可以看出,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对水平面的压强不同,故可得出结论:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的高度成正比.(3)在探究实心圆柱体对水平地面的压强可能与圆柱体的高度的关系时,需要控制圆柱体的材料相同和底面积相同,属于控制变量法; 该小组同学是通过海绵被压下深度来判断压强大小的,这是转换法的运用;(4)已知合金的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为:p= = = = = =ρgh.
该表达式适用的条件有:①固体密度必须是均匀;②固体形状必须是上下粗细相同的柱体;③所求压强必须是固体对水平面产生的压强,所以不能应用于各类固体压强的计算.
所以答案是:(1)海绵被压下深度;(2)高度;(3)控制变量法;转换法;(4)p=ρɡh;不能.
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的相关知识,掌握压强:作用在物体单位面积上的压力叫做压强.压强用符号p表示.压强是为了比较压力的作用效果而规定的一个物理量.
【题目】小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想. 猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).
实验数据如下表:
实验序号 | 铅球代号 | 铅球质量/g | 下落高度/m | 陷入沙中的深度/m |
① | A | 200 | 0.5 | 0.1 |
② | B | 400 | 0.5 | 0.25 |
③ | C | 200 | 1 | 0.2 |
④ | D | 200 | 1 | 0.2 |
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 . (写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过来反映的.
(3)为验证猜想二,应比较(填实验序号),得到的结论是:当物质量相同时, .
(4)比较③④,得到的结论是 .
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中B球的动能为J.(忽略空气阻力,g=10N/kg)