题目内容

20．为了探究：压力的作用效果与受力面积和压力的大小是否有关．小刚找了这些器材：规格相同的两块海绵和相同的三本字典．设计了下面的实验：
图（a）海绵平放在桌面上；图（b）海绵上平放一本字典；图（c）海绵上叠放两本字典；图（d）海棉上立放一本字典；图（e）一本字典平放在桌面上．
（1）实验中，小刚是根据海绵的形变程度来比较压力的作用效果；下列研究事例中，也采用这种研究方法的是A；
A．用压强计两管中液面的高度差，比较液体内部压强的大小
B．牛顿对大量的实验事实进行深入研究，总结出牛顿第一定律
C．在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时，控制接触面的粗糙程度相同
（2）通过实验图（b）、（c），可以得出结论：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）通过观察比较图b、d后得出：在压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显；
（4）设图（b）中字典对海绵的压强是Pb，图（e）中字典对桌面的压强是Pe，则Pb大于（填“大于”、“等于”或“小于”）Pe，原因是由于压力相同，b的受力面积较小；
（5）小明同学想测量物理课本平放在水平桌面上时产生的压强，请你帮小明完成实验步骤：
A．用弹簧测力计直接测出物理课本的重力为G；
B．用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b；
C．则物理课本平放水平桌面上时，产生的压强p=$\frac{G}{ab}$．

分析 （1）压力的作用效果主要表现在物体的形变上，可以通过海绵的形变程度来反映压力作用效果是否明显．这里采用的研究方法是转换法；
（2）影响压力作用效果的因素是压力的大小和受力面积的大小，探究压力的作用效果和压力大小的关系时，就要保证受力面积一定；
（3）要探究压力的作用效果和受力面积的关系时，就要保证压力的大小一定；
（4）比较压强的大小，就是比较压力和受力面积，根据压强计算公式p=$\frac{F}{S}$分析压强的大小；
（5）测物理课本对桌面的压强，需要测出物理课本的重力和面积，根据测力与长度的工具选择实验器材，然后设计合理的实验步骤，根据测量的实验数据求出压强的表达式．

解答 解：（1）力可以改变海绵的形状，通过海绵形变程度表示压力作用效果大小．这里采用的研究方法是转换法．
A、用压强计两管中液面的高度差，比较液体内部压强的大小，所用的研究方法是转换法，符合题意；
B、牛顿对大量的实验事实进行深入研究，总结出牛顿第一定律，所用的研究方法是实验推理法，不符合题意；
C、在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时，控制接触面的粗糙程度相同，所用的研究方法是控制变量法，不符合题意；
故选：A．
（2）分析比较图（b）和（c）的实验现象可知，两图的受力面积大小不变，压力大小不同，海绵的形变程度不同，且压力越大，海绵的形变程度越大，故可得结论：在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显．
（3）要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系，应控制压力大小不变，改变受力面积的大小，由图可知（b）、（d）两图符合．
（4）（b）、（e）两图中，字典的压力相同，b图中字典压在海绵上，受力面积是海绵的面积；e图中字典压在桌面上，受力面积是字典的面积，
因为海绵的面积小于字典的面积，所以图（b）中字典对海绵的压强是pb大于图（e）中字典对桌面的压强是pe．
（5）实验器材：弹簧测力计、细线、刻度尺．
实验步骤：①用细线把物理课本捆起来，通过细线把课本挂在弹簧测力计的挂钩上，测出课本的重力G；
②用刻度尺测出物理课本平放时，与桌面接触的面的长度a，宽度b；
③求出课本的面积．由压强公式求出压强．
求压强：课本与水平桌面的接触面积S=ab，
课本对桌面的压力F=G，
课本对桌面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{ab}$．
故答案为：（1）海绵的形变程度；A；（2）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）b、d；（4）大于；由于压力相同，b的受力面积较小；（5）弹簧测力计；$\frac{G}{ab}$．

点评 本题考查的是探究压力作用效果跟什么因素有关的实验，会用控制变量法和转换法研究压力作用效果的影响因素，掌握压力作用效果与压力和受力面积有关，通过对实验现象的分析，得出结论．

练习册系列答案
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10．利用所学的知识完成下列实验：
（1）选取长度和粗细程度相同的铜丝和钨丝进行实验，其中钨丝（选填“铜丝”或“钨丝”）的电阻较大．
（2）将铜丝和钨丝分别放入到“气热反应装置”中并如图甲所示连接，闭合开关，钨丝（选填“铜丝”或“钨丝”）所在气缸的U形管左右液面的高度差较大，通过这一现象可以得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生热量越多．
（3）将一个定值电阻R0并联在钨丝两端如图乙所示，电源电压不变，闭合开关后，通过铜丝的电流大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）通过钨丝的电流；铜丝产生的热量与上次实验时相比将变大（选填“变大”、“不变”或“变小”），钨丝所在气缸的U形管左右液面的高度差将变小（选填“变大”、“不变”或“变小”）．
11．如图所示，甲是探究“动能的大小与什么因数有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动．请回答下列问题：
（1）甲实验中，通过观察木块移动的距离可以判断钢球动能的大小．
（2）由乙实验可以推理出，如果运动的小车在水平面上不受力时，它会做匀速直线运动．
（3）乙实验中，小车在粗糙程度不同的水平面上运动，摩擦力做不相等（填“相等”或“不相等”）
8．如图所示的水平仪可以检验一个平面是否水平．若把它东西方向放置，人在水平仪的北边朝南观看，重垂线锥体偏在水平仪中央刻度线的左方，说明此桌面的西边高（选填“东”、“南”、“西”、“北”）．重垂线是利用重力的方向总是竖直向下的原理制成的．重锤所受重力的施力物体是地球．
15．为宣传维护消费者权益，某班兴趣小组利用所学知识向班级展示用天平和量筒鉴别一金属项链质地的过程，请你协助完成．

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（2）调节横梁平衡后继续实验，称量时天平平衡后砝码和游码位置如图乙所示，测体积时如图丙所示，则项链的质量为51g，密度为8.5×103kg/m3．
（3）金属项链可拆分为16段，小明同学准备只取其中一段用相同的方法来测其密度，小华根据一段项链体积小于量筒的分度值 判断出小明将无法成功．
5．分子因做无规则运动而具有的动能叫做分子动能．由于分子之间的相互作用力而具有的势能叫做分子势能．物体的内能是指物体所有（选填“所有”或“部分”）分子动能和分子势能的总和．内能的单位是J（焦耳）．
12．为了研究物质的某种特性，某小组同学先做如下实验：他们在甲乙两只完全相同的烧杯中，分别放入100克和200克的温水，实验时让他们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况，记录数据如表1表2所示，甲乙两杯水放出的热量相等
表一  m=100克
  时间（分）0246810121416
  温度（℃）363534333231303030
降低温度（℃）012345666
表2  m=200克
  时间（分）04812162024283236
  温度（℃）36353433323130292828
降低温度（℃）0123456788
（1）分析比较表1表2的数据可知，实验室两杯水所处的温度是不相同的（填“相同”或“不相同”）
（2）分析比较表1表或表2的第一行和第三行的数据及相关条件，可出的初步结论是相同质量的水（同种物质）放出的热量与降低的温度成正比．
（3）分析比较表一和表二中的第三列或第四列或第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是：水（同种物质）降低的温度相同时，放出热量与质量成正比．
（4）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是：水（同种物质）放出的热量与质量和降低温度乘积的比值（即$\frac{Q}{m△t}$）是一个确定的值．
9．小明的爸爸利用图甲所示的滑轮组，将重为60N的物体在4s内从地面提升到2m高处．所用拉力为25N（忽略摩擦及绳重）．求：
（1）拉力所做的功．
（2）求整个过程中滑轮组对物体做功的大小．
（3）比较拉力所做的功和滑轮组对物体做功并不相等，为什么？
10．小明和小红想测量某种液体的密度．
（1）小明的测量过程：
①先将天平放在水平桌面上，并将游码移至标尺左端的零刻线处，发现指针偏向分度盘中央刻度线右侧，他应该向左（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央刻度线．
②向烧杯中倒入适量液体，用天平测出烧杯和液体的总质量m1=32.4g（如图甲）；
③将烧杯中的部分液体倒入量筒中，用天平测出烧杯和剩余液体的质量m2（如图乙）；
④倒入量筒中液体的体积V=20mL（如图丙）．
由以上数据可以得到液体的密度ρ液=0.8×103kg/m3．
（2）小红用水、金属块（密度大于水和被测液体密度）、烧杯、弹簧测力计等也测得了该液体的密度，如图丁所示：
①用细线系住金属块，并挂在弹簧测力计下，测得其重力为G；
②用弹簧测力计拉住金属块使其浸没在水中，测得拉力为F1；
③用弹簧测力计拉住金属块使其浸没在待测液体中，测得拉力为F2．
由以上测得物理量得出液体密度的表达式ρ液=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$ρ水（水的密度用ρ水表示）．

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