对压强和浮力的探究

1、对压强和浮力的探究 【例1】小亮在探究压力的作用效果跟什么因素有关时，做了如图9-1所示的实验： (1)甲、乙两图所示的实验可以用来说明 ； (2)丙、丁两图所示的实验可以用来说明 ； (3)根据(1)(2)的结果可以看出，压力的作用效果跟 和 有关。 【解析】仔细观察分析实验过程可知，甲、乙两图受力面积相同，不同的是乙图中的压力大，所以，这两幅图可以说明压力作用效果跟压力大小的关系。当压力变大时，压陷深度增大说明压力效果明显。丙图和丁图中压力相同，受力面积不同，由这两幅图可以说明压力作用效果跟受力面积大小的关系。当受力面积减小时，压陷深度增大，说明压力作用效果明显。 【答案】(1)受力面积一

2、定时，压力越大，压力作用效果越明显。(2)压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显。(3)压力受力面积 【注意】(1)压力作用的效果跟压力的大小和受力面积的大小都有关，进行探究实验时，要利用控制变量法。 (2)运用控制变量法进行科学探究是获取正确结论的一种有效方法，运用时要始终记住，在研究一个物理量对某个现象的影响时，一定要保持其他物理量不变，要分析清楚保证了哪些物理量不变，哪一个是变化的物理量。 【例2】小亮同学在实验室做“探究液体内部压强规律”的实验，图9-2是其中一次的实验和分析。他将压强计的探头(金属盒)放进盛水的容器中的同一深度，改变探头的朝向，发现探头朝向各个方向时，u形管两侧

3、的液面都出现高度差，并且发现在同一深度，探头不论朝向哪个方向，u形管两侧的液面的高度差都保持不变。 (1)根据图中的情景可知道，小亮同学的这次实验操作的主要目的是 ( ) A说明液体内部的压强随深度的增加而增大 B探究同一深度处液体向各个方向的压强的大小关系 C研究液体内部压强和密度的关系 D以上说法都不对 (2)在上述的实验中，要观察到上述实验现象，必须控制的实验条件有： 同一种液体； ； (3)比较图9-2中所示的实验现象，可以得到的实验结论是 。 【解析】从图中可以看出，和压强计连接的探头的橡皮膜所处的深度是相同的，只是方向改变了。这是在研究同一深度，液体向各个方向的压强。由于液体的压强

4、跟深度和密度这两个因素有关，要研究此问题，就必须运用控制变量法，即控制密度一定(同一种液体)，且在同一深度，然后改变橡皮膜在水中的朝向。图9-2中所示的实验现象是：探头朝向各个方向时，u形管两侧的液面都出现了高度差，在同一深度，探头不论朝向哪个方向，u形管两侧的液面的高度差都保持不变，这说明液体向各个方向的压强相等。 【答案】(1)B(2)同一深度(3)在同一深度，液体向各个方向的压强相等 【注意】压强计是测量液体内部压强的仪器。当探头的橡皮膜受压强作用时，u形管左右两侧液面产生高度差，高度差的大小反映橡皮膜所受压强的大小：高度差越大，受到的压强越大。 【例3】已知1个标准大气压的值约为l05

5、Pa，小亮同学想通过实验探究大气压究竟有多大。他设计的实验方案是：将沾水的塑料挂钩的吸盘按在光滑水平玻璃板上，挤出里面的空气。用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离玻璃板。记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力。再设法量出吸盘与玻璃板的接触面积，然后算出大气压。(如图9-3所示)他选择的实验器材是量程为5 N的弹簧测力计，底面积为5cm2吸盘。 (1)这种通过测量拉力和接触面积来计算大气压强的方法是否可行? (2)如果上述实验方案可行，小亮同学选择的器材能否测出大气压的值?请你进行分析和评估。 【解析】(1)大气的压强是不能直接测量的，利用吸盘来测大气压强，是运用了转换替

6、代的方法。吸盘吸在玻璃上(吸盘内无空气)，大气压把吸盘紧紧地压在玻璃板上，依据二力平衡条件，当外力拉吸盘的力小于大气压力时，吸盘不能被拉开。当拉力等于大气压力时，吸盘刚好能被拉开。通过测出F拉和吸盘面积S，根据p大气=F拉S能计算出大气压强。由题中提供的数据，量程5N的弹簧测力计，能否满足实验的需要，需进行计算后才能进行判断。 【答案】(1)小亮的方法是可行的。 (2)根据公式p=FS得 F=Ps=105Pa× 5 x10-4m2=50N 而弹簧测力计的量程只有5N，所以小亮同学选择的器材不能测出大气压的值。 【注意】(1)由题中计算数据可知，该实验需要量程达到50N的弹簧测力计，但

7、题中没有提供，那么，如何用小量程的弹簧测力计测量大气压呢?可用弹簧测力汁下悬挂重物来替代大量程的弹簧测力计。如图9-4所示，当挂的钩码加一个或减去一个少时，再用弹簧测力计拉，则大气压力等于拉力加钩码重。 (2)用此方法测大气压的值的实际实验过程中，要受到吸盘内的空气未全都排出，吸盘面积计算不精确，吸盘和桌面分离的瞬间弹簧测力计的读数不一定准确等因素的影响。用这种方法只能估测出大气压的值，不很准确。 【例4】人们经常可以看到这种现象：汽车在马路上快速驶过以后，马路两边的树叶会随风飘动。如图9-5所示，马路两边的树叶会沿着A、B、C哪一个方向飘动呢?请你猜想并说明理由。 【解析】本题是一道实验探究

8、和知识应用的综合题。解答时，要根据生活经验和已有的知识对可能出现的实际现象进行猜想。对图分析可得：汽车占据一定的空间，当车子飞快地行驶时，车身刚经过的地方就要有空气来补充，因此，空气就由两旁和后面向这个地方涌来，这使马路中间的空气流速大，空气压强小两边的气压就把树叶压向中间A的方向。【答案】猜想：马路两旁的树叶会沿着A方向飘动。 理由：因为汽车快速行驶时，马路中间的空气流速大，空气压强小，所以两边的气压就把树叶压向中间。 【注意】(1)探究实验是新课标提倡的主要学习方式之，在有关探究实验的题目中，针对其中七个要素的一两个方面进行考试，是各类考题的般形式。这要求我们在平时的实验中，对探究实验的各

9、个环节都要有专题训练，掌握好要点，能正确地表述出来。(2)对流体现象，要注意分析流速的快慢，注意分析物体的形状(窄处流速快，凸部流速快)，得到压力差的方向。 【例5】如图9-6所示的是小亮同学在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时所做的一系列实验。 (1)由甲、丙图可知物体A浸没在水中时，所受的浮力大小为 N； (2)由乙、丙图可得出的结论是 ； (3)由丙、丁图可得出的结论是：浸没在液体中的物体，所受的浮力大小跟浸入的深度 (填“有关”或“无关”)。 (4)由 图可得出的结论是：浸入液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。 【解析】(1)弹簧测力计减小的示数等于水对A的浮力大小。(2)由

10、乙、丙图实验对比发现，A物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，说明浮力大小跟排开液体的体积有关。(3)由丙、丁图弹簧测力计示数保持不变，说明A所受的浮力保持不变。(4)要说明浮力大小跟液体的密度有关，就要选择两种不同的液体。同时注意控制一些变量不变如A浸入液体中的深度等。 【答案】(1)1.2N(2)浸入液体中的物体所受的浮力跟排开液体的体积有关(3)无关(4)丙、戊 【注意】浸人液体中的物体。在没有浸没前，所受的浮力大小跟浸入的深度有关，浸没在液体中后，所受的浮力跟浸入的深度无关。 【巩固练习】 1如图9-7所示，用食指和大拇指轻轻夹着三角板使它保持静止，下列说法中正确的是 ( )

11、A两手指所受压力相同，大拇指受的压强大 B两手指所受压强相同，大拇指受的压力大 C两手指所受压力相同，食指受的压强大 D两手指所受压强相同，食指受的压力大 2小王同学平躺时与床面的接触面积约为0.15m2请根据图9-8中某些情况下的压强数值估算。小王同学的重力约为 ( ) A45N B50N C 450N D500N 3一只可乐瓶子，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精。如图9-9所示，把瓶没入水中，当瓶内外液面相平时，拔出a、b两个小孔的塞子，则 ( ) Aa、b两小孔均有酒精流出 Ba、b两小孔均有水流人 C酒精从a孔流出，水从b孔流入 D水从a孔流人，酒精从b孔流出

12、4在“探究液体压强”的实验中，将压强计的探头放在水中，下列做法能够使图9-10中压强计u形管两边的液面高度差减小的是 ( ) A压强计的探头向下移动一段距离 B将压强计的探头向上移动一段距离 C将压强计的探头在原处转动180O D将压强计的探头放在同样深度的盐水中 5小亮同学做托里拆利实验，测得水银柱高出水银面760mm，他采取下列哪些做法可以减小这个高度差 ( ) A往水银槽里加少量水银 B把玻璃管向上提，但不出水银面 C实验时，在玻璃管中混进少许空气 D把玻璃管倾斜放置 6如图9-11，小红同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象，无论她怎么用力，饮料都吸不上来。你认为出现这种现象的原因是 (

13、) A吸管有孔 B大气压偏小 C吸管太细 D吸管插得太深 7一个边长为a的立方体铁块从图9-12所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平)，下降至图中的虚线位置，则图9-13中能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图象是8湖北神农架科学考察队在丛林深处松软平整的泥地上发现“野人”行走时留下的新鲜脚印，队员小明用方格纸描下了“野人”的脚印，如图9-14所示，并测出脚印深2cm。已知方格纸每小格的边长是3cm，则“野人”每只脚的面积为 cm2(不满一格的以半格计)。一般情况下，人的身高太约是脚长的7倍，照此推算“野人”身高大约为 m，为了估测“野人”的质量，小明

14、从背包中拿出一个边长为5cm的正方体铝块，放在“野人”脚印旁的平地上，并在铝块上面加岩石块，当铝块陷入泥中的深度也为2cm时用测力计测出铝块和岩石块的总重为65N，据此小明算出“野人”的质量为 Kg。(取g=10Nkg) 9如图9-15所示，物体A在水平推力F的作用下，从甲图位置匀速运动到乙图位置。在此过程中，一对桌面的压力将 ，A对桌面的压强将 (填“变大”或“不变”“变小”) 10在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小华利用所提供的器材(小桌、海绵、砝码、木板)设计了图9-16甲、乙两个实验，得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显”的结论。此后小华把小桌挪放

15、到一块木板上发现小桌对木板的压力效果不够明显，如图9-16丙所示。通过对图9-16甲、丙的比较又得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越不明显”的结论。请你根据已学过的压强知识分析： (1)小明和小华是根据 的现象来比较压力的作用效果的； (2)造成前后两个结论不一致的原因是 ； (3)设图乙中小桌对海绵的压强是P乙，图丙中小桌对木板的压强是P丙，则P乙 P丙(选填“小于”或“大于”等于”)；(4)比较图乙和图丙可知，根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是： 。 11通过学习，同学们知道了液体压强的特点。在此基础上，老师提出了这样的问题：有两只杯子，分别盛有清水和盐水，但没有

16、标签，你能否用压强计将它们区别开?(1)当压强计的金属盒在空气中时，u形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图9一17甲所示的情景。出现这种情况的原因是：u形管左支管液面上方的气压 大气压(选填“大干”或“小于”“等于”)。调节的方法是 ( ) A将此时右边支管中高出的液体倒出 B取下软管重新安装 (2)小明再做图乙所示的检查，当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时，发现u形管两边液柱的高度几乎不变化，出现这种情况的原因是： ； (3)压强计调节正常后，小明将金属盒先后浸入到两杯液体中，如图丙和丁所示，他发现图丁中u形管两边的液柱高度差较大，于是认为图丁杯子中盛的是盐水。你认为，小明的

17、结论是 (填“可靠的”或“不可靠的”)；简要说明理由： 。 12：小明所设计的“估测大气压的值”的实验方案如下： 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔。 如图9-18所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F。 观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L。 (1)根据以上实验方案，用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为P= 。(2)按照上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小。你认为产

18、生这种现象的主要原因是： 。 13物体在流体(液体和气体)中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫流体阻力。这种阻力的大小与哪些因素有关呢?(1)请仔细观察如图9-19所示的应用实例，对影响流体阻力的因素提出一种猜想： ； (2)根据你的猜想，请设计一个实验方案来验证； (3)小刚同学猜想：流体阻力可能与运动物体表面粗糙程度有关。 他设计了如下的实验方案： 用弹簧测力计拉一艘底面光滑的船模型在水中运动，记下弹簧测力计的示数F1； 用弹簧测力计拉另一艘底面粗糙的船模型在水中运动，记下弹簧测力计的示数F2； 通过比较F1与F2的大小，就能得出物体受到流体的阻力是否与物体表面粗糙程度有关。请你对小强同学

19、的实验方案中存在的问题，进行评估(只需写出一条评估意见)： 。 14用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管(或塑料管)、容器和水等，按图9-20制作了一只潜水艇模型，为使潜水艇下沉则必须从进排气管处 (选填“吹气”或“吸气”)，潜水艇在下沉的过程中所受到水的浮力 (选填“减小”或“不变”“增大”)。 15图9-2l所示，将一个普通的乒乓球轻轻放入漏斗中，用电吹风从管口向上吹，那么，球 (选填“会”或“不会”)被向上吹起因为其下方气体流速 ，压强 。(选填“大”或“小”) 16大气压随高度的升高而降低，一支登山队测出了几个高度的大气压如下表所示。高度hkm 大气压p×105pa 0 l.01 0.4 0.97 0.8 0.92 1.4 0.86 2.0 0.79 (1)在图9-22所示的坐标中画