12.在探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验中,小邹同学用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题:
(1)压力的作用效果的大小是通过比较海绵的 程度来确定的。
(2)分析比较图乙和图丙的实验现象,可以得出结论: 。
(3)分析比较图 的实验现象,可得出结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著。
(4)进一步综合分析图甲、乙、丙和丁的实验现象,并归纳得出结论: 。
13.下图是用压强计探究液体内部压强的情境。
(1)把探头放入水中,通过观察U形管两边液面的高度差来判断探头处水的压强的大小,高度差越大,水的压强 (选填“越大”或“越小”)。
(2)比较甲图、乙图和丙图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(3)在乙图中把探头慢慢下移,可以观察到U形管两边液体的高度差增大,从而得到:在同一种液体里,液体的压强随 的增加而增大。
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液体的 。
14.在探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关的实验中,某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的,但有怎样的关系看法不同。在老师的帮助下,小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成、高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时(如图所示)对水平桌面上海绵的压下深度,实验记录见下表。
答案 (1)凹陷
(2)当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著
(3)乙和丁
(4)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,压力越大,受力面积越小,压力的作用效果越显著
13.解析 (1)把水的内部压强的大小转换成U形管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差越大,表示水内部的压强越大。(2)比较甲图、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U形管两侧的液面高度差相等。可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。(3)在乙图中把探头慢慢下移,控制液体的密度不变,改变深度,可以观察到U形管两边液体的高度差增大,得到:在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大。(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,控制深度不变,把水换成盐水,密度变大,则可以观察到U形管两边液体的高度差变大。
答案 (1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大
14.解析 (1)分析实验1、2或4、5,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对水平面的压强不同,故可得出结论:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的高度有关。
(2)当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关,要求圆柱体的密度相同,对水平面的压强也相同,而底面积必须不同,故序号2、3或5、6符合要求。
(3)在探究多个因素对压强的影响时,运用了控制变量法来研究某一因素的影响,还利用转换法——用海绵被压下的深度表示压力的作用效果。
(4)已知合金的密度为ρ,圆柱体的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为p=
=ρgh。从推导过程可以看出p=ρgh这一公式只适用于质量分布均匀的实心柱状物体,不能应用于其他类固体(如质量分布不均匀,非柱状物体等)的压强的计算。
答案 (1)高度(2)2、3或5、6(3)控制变量法转换法(4)p=ρgh 不能
15.解析 (1)水对容器底部的压强p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa。(2)根据p=
可得,水对容器底的压力F=pS=1 500 Pa×2×10-2 m2=30 N。(3)容器的重力G容=0.2 kg×10 N/kg=2 N,根据p=
可得,容器对桌面的压力F'=p'S=1.1×103 Pa×2×10-2 m2=22 N,容器置于水平桌面上,则容器和水的重力G总=F'=22 N,故水的重力G水=G总-G容=22 N-2 N=20 N,所以水对容器向上的压力F″=F-G水=30 N-20 N=10 N。
答案 (1)1 500 Pa (2)30 N (3)10 N
(2)分析比较图乙和图丙的实验现象,可以得出结论: 。
(3)分析比较图 的实验现象,可得出结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著。
(4)进一步综合分析图甲、乙、丙和丁的实验现象,并归纳得出结论: 。
13.下图是用压强计探究液体内部压强的情境。
(2)比较甲图、乙图和丙图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(3)在乙图中把探头慢慢下移,可以观察到U形管两边液体的高度差增大,从而得到:在同一种液体里,液体的压强随 的增加而增大。
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液体的 。
14.在探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关的实验中,某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的,但有怎样的关系看法不同。在老师的帮助下,小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成、高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时(如图所示)对水平桌面上海绵的压下深度,实验记录见下表。
序号 |
物体 |
底面积S/cm2 |
高度h/cm |
海绵被压下深度/cm |
|
1 |
合金甲圆柱体A |
10 |
5 |
0.5 |
|
2 |
合金甲圆柱体B |
10 |
10 |
1 |
|
3 |
合金甲圆柱体C |
20 |
10 |
1 |
|
4 |
合金乙圆柱体A |
10 |
5 |
1.5 |
|
5 |
合金乙圆柱体B |
10 |
10 |
3 |
|
6 |
合金乙圆柱体C |
20 |
10 |
3 |
(1)分析实验1、2或4、5可以得出:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的 有关。
(2)分析 可以得出,当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关。
(3)此探究过程用到的科学探究方法有 、 。
(4)实验结束之后,同学们在老师的指导下,以某一合金甲圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,圆柱体的高度为h,底面积为S)。表达式为 。该推导出的表达式 (选填“能”或“不能”)应用于各类固体的压强的计算。
四、计算题(14分)
15.如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为200 cm2,未装水时的质量为0.2 kg。容器盛水后水面的高度为15 cm,容器对桌面的压强为1.1×103 Pa,(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,忽略容器壁的厚度)求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)水对容器向上的压力。
答案 (1)凹陷
(2)当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著
(3)乙和丁
(4)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,压力越大,受力面积越小,压力的作用效果越显著
13.解析 (1)把水的内部压强的大小转换成U形管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差越大,表示水内部的压强越大。(2)比较甲图、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U形管两侧的液面高度差相等。可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。(3)在乙图中把探头慢慢下移,控制液体的密度不变,改变深度,可以观察到U形管两边液体的高度差增大,得到:在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大。(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,控制深度不变,把水换成盐水,密度变大,则可以观察到U形管两边液体的高度差变大。
答案 (1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大
14.解析 (1)分析实验1、2或4、5,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对水平面的压强不同,故可得出结论:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的高度有关。
(2)当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关,要求圆柱体的密度相同,对水平面的压强也相同,而底面积必须不同,故序号2、3或5、6符合要求。
(3)在探究多个因素对压强的影响时,运用了控制变量法来研究某一因素的影响,还利用转换法——用海绵被压下的深度表示压力的作用效果。
(4)已知合金的密度为ρ,圆柱体的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为p=
=ρgh。从推导过程可以看出p=ρgh这一公式只适用于质量分布均匀的实心柱状物体,不能应用于其他类固体(如质量分布不均匀,非柱状物体等)的压强的计算。答案 (1)高度(2)2、3或5、6(3)控制变量法转换法(4)p=ρgh 不能
15.解析 (1)水对容器底部的压强p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa。(2)根据p=
可得,水对容器底的压力F=pS=1 500 Pa×2×10-2 m2=30 N。(3)容器的重力G容=0.2 kg×10 N/kg=2 N,根据p=可得,容器对桌面的压力F'=p'S=1.1×103 Pa×2×10-2 m2=22 N,容器置于水平桌面上,则容器和水的重力G总=F'=22 N,故水的重力G水=G总-G容=22 N-2 N=20 N,所以水对容器向上的压力F″=F-G水=30 N-20 N=10 N。答案 (1)1 500 Pa (2)30 N (3)10 N
