题目内容

19．演绎式探究：
叶子姐姐在探究“质量为m、底面积为S的硬币起飞”的条件时：
（1）她查阅资料得知：在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为：$\frac{1}{2}$ρv2+p=C 式中C是常量，ρ表示空气密度．根据上述关系式可知：空气流速越大，压强越大．
（2）设计实验：如图所示，在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气，气流通过硬币上部，由于硬币下面没有气流通过，从而产生压力差，给硬币一个向上的动力，这个压力差刚好等于硬币重力时，硬币刚好“飞起”．则根据上述流速与压强的关系式可知，硬币下方空气压强p下=C．刚好将硬币吹起时，硬币上、下表面的压力差△F=G．
（3）刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式v=$\sqrt{\frac{2mg}{ρS}}$．（用ρ、S、m或g表示）．

分析 （1）首先明确，在流体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大；
（2）解答这一小题，要抓住三点：
①题目给出的空气流速和压强的关系式；②硬币下方的空气流速为0；③硬币刚要被抬起时，仍处于平衡状态；然后根据题目所求的物理量进行相应的代值计算和受力分析即可．
（3）解答该题要从题目给出的公式来入手考虑；
延续（2）的思路，将硬币上下方的压力差用F=pS表示出来，通过所列等式来寻求v的表达式．

解答 解：由公式$\frac{1}{2}$v2+p=C，（式中C是常量，ρ表示空气密度）可知：
（1）空气流速越大，压强小；空气流速越小，压强大．
（2）在吹硬币时，硬币下方的空气流速为0，代入公式$\frac{1}{2}$ρv2+p=C中，得：$\frac{1}{2}$ρ×0+p下=C，即：硬币下方空气压强p下=C．
吹硬币时，硬币受到三个力的共同作用：硬币上表面的压力F上、下表面的压力F下、硬币的自重G；
那么刚好被吹起时，F下=F上+G，即：硬币上、下表面的压力差△F=G．
或，硬币上方的受到的压力：F上=P上S=（C-$\frac{1}{2}$ρv2）S=CS-$\frac{1}{2}$ρSv2；
硬币下方受到的压力：F下=P下S=CS；
那么硬币上下的压力差为：△F=F下-F上=$\frac{1}{2}$ρSv2．
（3）刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用，即△F=G．
此时硬币上方的压强为：P上=C-$\frac{1}{2}$ρv2；
硬币下方的压强为：P下=C（空气流速为0）；
那么硬币上下方的压强差为：P下-P上=△P=$\frac{1}{2}$ρv2；
因为△F=△p•S
所以$\frac{1}{2}$ρv2•S=G即：v=$\sqrt{\frac{2G}{ρS}}$=$\sqrt{\frac{2mg}{ρS}}$．
故答案为：（1）越小；（2）C；G；（3）v=$\sqrt{\frac{2mg}{ρS}}$．

点评 本题的解题关键有以下几点：（1）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；流速越小，压强越大．（2）知道用累积法测量微小物体的长度、质量或重力．（3）会用平衡力进行近似计算．

练习册系列答案
相关题目
3．人们常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组，使用它吊重物时，既能省力又可以改变力的方向．
4．在学习演奏小提琴的过程中，小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响，他们决定对这种现象进行探究，经过讨论后提出以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关；
为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格的琴弦，如表：
编号琴弦的材料琴弦的长度/cm琴弦的横截面积/mm2
1钢200.3
2钢
3钢400.5
4尼龙丝300.5
5尼龙丝400.5
为了验证猜想三，小明选用编号为1、2的琴弦进行实验，则表中缺少的数据应为20、0.5．
7．在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响
的，他对此进行了研究．经过和同学们讨论，他提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关．
为了验证上述猜想是否正确，他找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验．
编号材料长度/cm横截面积/mm2
A铜600.76
B铜600.89
C铜601.02
D铜800.76
E铜1001.02
F铜1000.76
G钢801.02
H尼龙801.02
I尼龙1001.02
（1）小华选用了H、I两根琴弦，是为了研究音调的高低与琴弦长短的关系；同组的小惠选用A、D、F三根琴弦来进行实验，你认为能研究音调与该因素的关系吗？能（能/不能）．
（2）小惠想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦横截面积的关系，应选A、B、C（填写编号）的琴弦．
（3）小华认为：如果想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦的材料的关系，还要添加一根铜琴弦J，请写出它的长度为80cm和横截面积1.02mm2．
（4）在评估交流中，同学们一致认为采用三根（两根/三根） 琴弦实验较合理．理由：实验次数较多得出的结论具有普遍性．
14．小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中，光屏上得到蜡烛清晰的像，但他又不小心用手指指尖触摸到了凸透镜，这时光屏上会出现（　　）
A．指尖的像B．指尖的影子
C．变暗的完整的蜡烛像D．缺损的蜡烛像
4．在生产和生活中我们常遇到下列事例：投掷铅球时，铅球被举起一定的高度后再斜向上用力推出去，铅球会落到很远的地方；投掷标枪时，标枪被举起一定的高度用力甩出去，标枪会落到很远的地方…
（1）请你再举一个类似的事例：投掷手榴弹．
（2）这些事例应用到的共同物理知识是：利用了惯性．
（3）李娟看到投掷铅球场景后，思考：铅球投掷的远近跟什么因素有关呢？
她提出猜想一：铅球投掷的远近与用力的大小有关．
请你另提出一个猜想二：铅球投掷的远近与铅球的质量、铅球的体积、投掷的角度等有关．
（4）小芳找来弹弓模拟“投掷铅球”来验证猜想一．设计实验方案如下：
a．把弹弓的橡皮用力拉长到一定的长度后，以一定弹射角度θ1将弹丸弹射出去，测出水平射程为S1．
b．把弹弓的橡皮用力拉长到另一长度后，以另一个弹射角度θ2将同一弹丸弹射出去，测出水平射程为S2．
c．通过比较两次射程S1，S2的远近，得出结论．
（5）请对小芳的实验方案作出评估，指出她本次实验中的不足之处或需要改进的地方：两次没有控制弹射的角度相同等．
11．什么是可探究的科学问题？
日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题．像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题．比如，“哪种品牌的运动鞋更好？”“为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？”等都不属于科学问题．
科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题．例如，“纯水和盐水哪一个结冰更快？”就是一个科学问题，因为你可以通过实验收集信息并予以解答．
并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，比如“是什么影响气球贴到墙上？”．一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的．也就是说，可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的．例如，“增加气球与头发的摩擦次数会改变气球贴在墙上的效果吗？”，在这个问题中，气球与头发的摩擦次数是自变量，气球贴在墙上的效果是因变量，我们通过改变自变量就可以检测因变量怎样变化．
一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式，常见的陈述方式有下列三种．方式一：某个变量影响另一个变量吗？例如，导体的长度影响导体的电阻大小吗？方式二：如果改变某个变量，另一个变量会怎样变化？例如，如果增大导体两端的电压，导体中的电流就增大吗？方式三：一个变量跟另一个变量有关吗？例如，电流跟电压有关吗？
科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的，正是由于有了可探究的科学问题，才能使探究过程具有明确的方向．
物理课上，老师做了这样一个演示实验：如图所示，将一段裸导线和一段电阻丝串联接入电路，并在电阻丝和裸导线上裹上相同的两张纸．接通电路，观察到通电的电阻丝使纸片燃烧，而裸导线上裹的纸却没有燃烧．请你根据这个演示提出一个相关的、可探究的物理问题，并根据问题提出一个对应的猜想．
问题：通电导体产生的热量与导体的电阻有关吗？（问题准确即可）
猜想：通电导体产生的热量与导体的电阻有关（必须与问题对应）．
8．某兴趣小组在“探究物体吸收热量的多少与哪些因素有关”的实验中，提出了以下几种猜想：
A．与物体升高的温度有关
B．与物体的质量有关
C．与物体的种类有关
为了验证以上猜想，小组同学用如图所示装置做了如下实验，将50克的水装入烧杯中，用酒精灯加热，并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况，数据记录在表一中，然后在烧杯中再加入50克的水，重复上述实验，实验数据在记录在表二中．（设水每分钟吸收的热量相等）
表一
50克水时间（分钟）0123456
温度（℃）20242832364044
升高温度（℃）04812162024
表二
100克水时间（分钟）0123456
温度（℃）20222426283032
升高温度（℃）024681012
表三
50克煤油（或100克煤油；或50克或100克的其它液体）时间（分钟）///////
温度（℃）///////
升高温度（℃）///////
（1）分析比较表一（或表二）中的第一行与第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：质量相等的同种物质（水），吸收的热量与升高的温度成正比．
（2）分析比较表一和表二中第四列、第五列、第六列等有关数据及相关条件，经过推理，可以得出的初步结论是：同种物质（水）吸收相等的热量，质量越小，升高的温度越多．
（3）进一步综合分析表一和表二中有关数据及相关条件，归纳得出的结论为：同种物质（水），吸收的热量与物体质量和升高温度的乘积的比值是一个确定的值．
（4）为了验证猜想C（选填字母），请你把实验方案的设计填在表三中．
（5）在整个实验中所用的主要研究方法与下列实验所用方法相同的是B
A．测定物质的密度                 B．研究液体内部的压强与那些因素有关
C．用电流表、电压表测电阻          D．研究平面镜成像特点．
9．电动平衡车是一种时尚代步工具．如图所示，当人驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　）
A．平衡车匀速行驶时，相对于平衡车上的人，车是运动的
B．关闭电机，平衡车仍继续前进是由于其受到惯性作用
C．若平衡车运动过程中所受的力突然全部散失，则平衡车一定做匀速直线运动
D．平衡车受到的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力

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