题目内容
4.利用如图所示的器材:刻度尺、细线、金属块、酒精、水、盐水、弹簧测力计、量筒(足够放入金属块)和压强计设计相关实验.(1)若要探究液体内部压强大小与液体密度的关系,可选用的器材有:④⑤⑥⑨(填写器材序号).
(2)若要探究浮力大小与排开液体体积的关系,可选用的器材有:②③④⑦(或②③⑤⑦、②③⑥⑦)(填写器材序号).
(3)若选用的器材是②③④⑤⑥⑦,则探究的可能是探究浮力与液体密度的关系.
(4)利用这些实验器材如何测量出金属块的密度?
实验步骤:①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F..
分析 给出了很多实验器材,让我们根据不同的要求选择实验器材,需要了解所探究物理量的影响因素、利用好控制变量法:
(1)探究液体内部压强大小与液体密度的关系,就要考虑不同的液体和压强计等.
(2)探究浮力大小与排开液体体积的关系,需要用同种液体,能比较浮力大小关系和排开水的体积大小关系;
(3)用弹簧秤、细线、金属块、不同液体,可以测量金属块受到不同液体的浮力,而排开液体的体积可以相同,据此分析回答;
(4)用弹簧测力计测出金属块的重力,可算出金属块质量;利用称重法测量受到水的浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积(金属块的体积),再利用密度公式求解.
解答 解:
(1)若要探究液体内部压强大小与液体密度的关系,需要将压强计的探头放入不同液体的同一深度,通过U形管内液面高度差比较液体内部压强大小关系,可选用的器材有:酒精④、水⑤、盐水⑥、压强计⑨;
(2)用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计下,让金属块浸入酒精(水或盐水),排开酒精(水或盐水)的体积不同,利用弹簧测力计借助称重法比较浮力大小,探究浮力大小与排开液体体积的关系,可选用的器材:细线②、金属块③、酒精④(或水⑤、盐水⑥)、弹簧测力计⑦;
(3)若选用的器材是②③④⑤⑥⑦,即:细线、金属块、酒精、水、盐水、弹簧测力计,可以让金属块浸没不同液体中,排开液体的体积可以相同,测量金属块受到不同液体的浮力,探究浮力与液体密度的关系;
(4)利用细线、金属块、水弹簧测力计测量金属块的密度:
①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F.
(3)数据处理:
金属块的质量:
m=$\frac{G}{g}$,
金属块受到的浮力:
F浮=G-F,
金属块的体积:
V=V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$,
金属块的密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$×ρ水.
故答案为:
(1)④⑤⑥⑨;
(2)②③④⑦(或②③⑤⑦、②③⑥⑦);
(3)探究浮力与液体密度的关系;
(4)①用细线拴好金属块,挂在弹簧测力计上测出重力G;
②将金属块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F.
点评 此题考查我们根据器材设计实验的能力,综合性强,灵活性高,要求学生知识面广.这也是中考时经常考到的.
| 拉力F/N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 长度l/cm | 5 | 15 | 25 | 25 | 45 |
| 伸长的长度△l/cm | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
(2)请在坐标图中作出乙弹簧伸长的长度和所受外力关系的图象;
(3)根据图象可以看出,在一定的限度内,弹簧伸长的长度和它所受的外力的关系是:成正比;
(4)如果分别用甲、乙两根弹簧做成弹簧测力计,它们能够伸长的长度△l最大值均为40cm,在此限度内它们伸长的长度和它们所受的外力均符合上述关系,那么两根弹簧中甲能测量的力的最大值更大.
| A. | 毕业合影--光的折射 | B. | 海市蜃楼--光的色散 | ||
| C. | 镜花水月--光的反射 | D. | 立竿见影--光的直线传播 |
由于液体内部有压强,当鱼缸中盛入液体后,鱼缸侧壁就会受到液体的压力.鱼缸侧壁所受的液体的压力跟什么因素有关呢?下表是小雨在鱼缸中盛入不同的液体进行研究得到的一些数据(其中:ρ为液体密度,L为侧壁长度,H为液体深度,F为侧壁所受压力):
| 次数 | ρ/(kg/m3) | L/m | H/m | F/N |
| 1 | 1.0×103 | 0.1 | 0.1 | 5 |
| 2 | 1.0×103 | 0.2 | 0.1 | 10 |
| 3 | 1.0×103 | 0.1 | 0.2 | 20 |
| 4 | 0.8×103 | 0.2 | 0.2 | 32 |
(2)在不同的游泳池中注入相同深度的水,游泳池侧壁所受的压力与侧壁长度的关系可以用图象1中的图线a表示.
(3)如图2,拦河大坝的长度L为30m,若大坝能够承受的最大压力F为6×107N,则水深H不能超过20m.
表一(探究一的实验数据)
| 实验序号 | 枪管与水平方向的夹角θ | 水流落地点与枪口的水平距离s/m |
| 1 | 20° | 5.3 |
| 2 | 30 | 5.8 |
| 3 | 40 | 6.0 |
| 4 | 50 | 5.6 |
| 5 | 60 | 4.7 |
| 实验序号 | 枪管与水平方向的夹角θ | 水流落地点与枪口的水平距离s/m |
| 6 | 20 | 7.7 |
| 7 | 30 | 8.8 |
| 8 | 40 | 9.3 |
| 9 | 50 | 8.9 |
| 10 | 60 | 7.6 |
(2)在研究水流落地点与枪口的距离s与枪管和水平方向夹角θ的关系时,要保持水流射出时的速度不变.
(3)①分析表一(或表二)的数据,可初步得出:在水流射出时速度相同的情况下,枪管与水平方向的夹角为40°时,射出的水平距离最大.
②分析实验序号为1、6(2、7或3、8等)的数据,可初步得出:在枪管与水平方向的夹角相同时,水流射出时的速度越大,水流射出的水平距离越大.
(4)实际上影响投掷距离还有其它因素,请你猜想:战士的投掷距离还可能与高度等有关.
| A. | 直流电,电压220V | B. | 交流电,频率50Hz | C. | 直流电,频率50Hz | D. | 交流电,电压36V |