【点评】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
21.轮船的船舱在水面下60cm处破了一个10cm的洞,要用挡板堵住洞口,至少需要的力是多少?
【分析】知道水深和水的密度,利用液体压强的公式求出挡板受到的压强;又知道挡板的面积,利用压强的定义式求挡板受到水的压力;根据二力平衡的知识可以求出,要用挡板堵住这个洞,至少需要的压力。 【解答】解:漏洞所处的深度: h=60cm=0.6m, 挡板受到水的压强:
p=ρgh=1.0×10kg/m×10N/kg×0.6m=6×10Pa; 挡板受到水的压力:
F=pS=6×10Pa×10×10m=6N;
根据二力平衡的知识,要用挡板堵住这个洞,至少需要的压力:F′=F=6N。 答:要用挡板堵住这个洞,至少需要6N的压力。
【点评】本题中计算液体产生的压力:知道深度,要先根据液体压强公式计算压强,再利用压强定义式求压力。
五、压强和浮力专题(本专题满分10分,共2小题,第22小题4分,第23小题6分) 22.(1)探究影响压力作用效果的因素
装置
3
﹣42
3
3
32
过程 ①如图乙,在小桌面上放一个砝码,增大对泡沫塑料的压力,观察到泡沫塑料被
结论 压下的深度变 深 ;
②比较图甲和图乙可知: 受力面积 一定时,压力越大,压力作用效果越明显; ③比较图乙和图丙可知:压力一定时, 受力面积 越小,压力的作用效果越 明显 。
【分析】本实验通过泡沫塑料的凹陷程度反映压力的作用效果,采用了转换法; 压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
【解答】解:①如图乙,在小桌面上放一个砝码,增大对泡沫塑料的压力,观察到泡沫塑料被压下的深度变深;
②比较图甲和图乙可知,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,故得出受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
③比较图乙和图丙可知,压力相同,乙中受力面积小,压力作用效果明显,故得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。 故答案为:①深;②受力面积;③受力面积;明显。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。 23.探究浮力的大小
数据 如图,甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。 结论 ①图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力 大 (填“大”或“小”),
说明浮力的大小与 物体排开液体的体积 有关。 ②图丁中金属块受到的浮力大小等于 0.3 N。
③比较 丙丁 两图可知,浮力的大小与液体的密度有关。
问题 ④图丙中金属块上表面受到的液体压强 小于 下表面受到的液体压强(填“大讨论 于”或“小于”)。若继续将物体向下沉(但不沉到底部),则金属块上下表面的
讨论压强差将会填 不变 “不变”、“变大”或“变小”)。
【分析】(1)根据称重法测浮力分析;物体受到的浮力与排开液体的密度和体积有关,研究与其中一个因素的关系时要控制另外一个因素不变;据此分析; (2)根据称重法求出图丁中金属块受到的浮力大小;
(3)根据控制变量法,要比较浮力的大小与液体的密度有关,须保持物体所排开的液体的体积不变;
(4)液体内部的压强与液体的密度和深度有关,据此分析。 【解答】解:(1)根据称重法测浮力:
F浮=G﹣F,因3.2N<3.4N,图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力大,图乙中排开液体的体积大于丙中排开液体的体积,排开液体的密度相同,故排开液体的说明浮力的大小与排开液体的体积有关;
(2)根据称重法,图丁中金属块受到的浮力大小等于: F浮=G﹣F=3.6N﹣3.3N=0.3N;
(3)根据控制变量法,要比较浮力的大小与液体的密度有关,须保持物体所排开的液体的体积不变,故可选择丙丁两图;
(4)图丙中物体浸没有液体中,下表面深度大于上表面的深度,由p=ρgh可得,上表面受到的液体的压强小于下表面的压强; 令金属块的高度为h,上面表距液面的距离为h=h上表面+h
若继续将物体向下沉,则上下表面的压强差:△p=p下表面﹣p上表面=ρg(h上表面+h)﹣ρgh上表面=ρgh,即不变。
故答案为:①大;物体排开液体的体积;②0.3;③丙丁;④小于;不变。 【点评】本题考查阿基米德原理的验证,要理解称重法测浮力,难度不大。
六、(三)功和简单机械专题(满分41分,共11小题,第18小题10分,第19小题6分) 24.探究影响动能大小的因素
上表面
,则下表面距液面的距离为:h
下表面
装置
过程 ①实验中是通过观察 木块被推动距离的大小 来判断钢球的动能大小。 步骤 ②让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下,目的是探究钢球的动能大小
与 速度 的关系
③换用质量不同的钢球从斜面的由静止开始滚下,目的是探究钢球的动能大小与 质量 的关系
问题 ④小球进入水平面时的动能是由 重力势能 转化来的。如果木块被撞击运动讨论 后,木块所受的力都全部消失,则木块将 B 。(单选)
A.静止B.匀速直线运动C.慢慢静止下来D.无法判断
【分析】①该实验采用了转换法,通过比较小球推动木块移动的距离来反映小球动能的大小;
②动能的大小与物体的质量和速度有关,探究动能与质量关系时,控制速度不变; ③动能的大小与物体的质量和速度有关,要想研究物体动能与质量的关系,需要换用不同质量的钢球从斜面相同的高度滑下; ④小球从高处滚下,重力势能转化为动能;
由牛顿第一定律可知,一切物体在不受外力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 【解答】解:
①在研究动能大小与什么因素有关时,我们是通过观察钢球推动木块移动的距离来反映小球动能大小的,采用的是转换法的思想;
②实验中让同一钢球从同一个斜面上不同的高度由静止开始运动,即钢球滚动到斜面低端的速度是不同的,即探究动能大小与物体运动速度的关系;
③不同钢球从相同的高度释放,运动到斜面低端的速度也就相同,即该实验探究的是钢球动能与质量的关系;
④小球从高处滚下,小球的重力势能转化为动能;
木块被撞击运动后,木块所受的力都全部消失,根据牛顿第一定律,木块将永远一直运动下去,做匀速直线运动。
故答案为:①木块被推动距离的大小;②速度;③质量;④重力势能;B。
【点评】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法,反映动能多少时运用了转换法,从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。 25.探究杠杆的平衡条件
数据 如图甲,利用钩码(每个钩码的质量均为50g)和刻度尺测量出杠杆平衡时各个
力及其力臂,测得数据如下表:
次数 1 2 3
动力F1/N 1.0 1.5 2.0
动力臂L1/cm
10 5 15
阻力F2/N 2.0 0.5 1.5
阻力臂L2/cm
5 0 20
过程 ①为了方便测量力臂,平衡时,应该让杠杆静止在 水平 位置。 结论 ②请将表格填写完整
③杠杆的平衡条件是 F1L1=F2L2
问题 ④取下图甲中右边钩码,换用弹簧测力计向右下方拉杠杆,使杠杆重新平衡,讨论 如乙图。所用拉力为F,则F 大于 1.5N(填“大于”“小于”或“等于”)。
【分析】①杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂(重力的方向跟杠杆垂直),同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡;
②已知此题中的动力和动力臂不变,据杠杆的平衡条件分析即可解决; ③杠杆的平衡条件为:F1L1=F2L2;
④阻力和阻力臂不变时,动力臂减小,动力增大。
【解答】解:①为了便于从杠杆上直接读取力臂,在进行实验时应该使杠杆在水平位置
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