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手压海绵,海绵变形,说明力可以改变物体的形状
将玻璃杯放在海绵上,向杯中倒入的水越多,海绵形变越大。说明压力的作用效果与压力的大小有关。
6.75
1.5
金属圆柱体从开始浸入水中,到浸没的过程中,所受浮力
的大小随着金属圆柱体浸入水中深度的增加而增大
当金属圆柱体浸没在水中后,它所受到的浮力的大小与深度无关
B
把滑板车铺在泥地上通过
压力一定时,增大受力面积可以减小压强
【分析】
首先从器材特性切入思考:厚海绵形变明显,适合研究力的作用相关现象;圆柱形玻璃杯可装水,能改变压力大小。第一个实验,通过手对海绵施力观察形变,可探究力的基本作用效果;第二个实验,利用玻璃杯装水改变压力大小,观察海绵形变程度变化,可探究压力作用效果的影响因素。需结合器材设计具体操作,对应到相关物理问题。
【解析】
实验一:用手按压厚海绵,观察到海绵发生变形,研究的问题是力可以改变物体的形状。
实验二:将圆柱形玻璃杯放置在厚海绵上,向玻璃杯中逐渐倒入水,观察到倒入的水越多,海绵的形变程度越大,研究的问题是压力的作用效果与压力的大小有关。
【答案】
实验一:手压海绵,海绵变形,说明力可以改变物体的形状
实验二:将玻璃杯放在海绵上,向杯中倒入的水越多,海绵形变越大,说明压力的作用效果与压力的大小有关
【知识点】
1. 力的作用效果
2. 压力作用效果的影响因素
【点评】
本题借助身边简易器材设计实验,体现物理源于生活的理念,能引导学生从生活中探究物理规律,帮助直观理解力的作用效果及压力作用效果的影响因素,培养实验探究能力。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 第(1)问:当圆柱体下表面深度h=0时,物体未浸入水中,弹簧测力计的示数等于物体重力;利用称重法F浮=G-F拉,代入实验④的重力和测力计示数即可计算浮力。
2. 第(2)问:观察实验①~⑤的数据,h从0增加到10cm(圆柱体刚好浸没),弹簧测力计示数逐渐减小,结合称重法可推知浮力变化,进而得出结论。
3. 第(3)问:实验⑥和⑦中h超过圆柱体高度,物体完全浸没,此时弹簧测力计示数不变,说明浮力不变,从而得出浮力与深度的关系。
4. 第(4)问:分析F随h的变化规律:h=0时F等于重力;h在0到10cm时,F随h增大而减小;h≥10cm时,F保持不变,据此匹配对应图像。
【解析】
(1) 当h=0时,物体未浸入水中,弹簧测力计示数等于物体重力,由实验①可知物体重$ G=6.75\,\mathrm{N} $;
实验④中,根据称重法测浮力:$ F_{\mathrm{浮}}=G-F=6.75\,\mathrm{N}-5.25\,\mathrm{N}=1.5\,\mathrm{N} $。
(2) 实验①~⑤中,圆柱体下表面深度h逐渐增大,弹簧测力计示数F逐渐减小,由$ F_{\mathrm{浮}}=G-F $可知物体所受浮力逐渐增大,且此时物体处于部分浸入状态,故结论为:金属圆柱体从开始浸入水中,到浸没的过程中,所受浮力的大小随着金属圆柱体浸入水中深度的增加而增大。
(3) 实验⑥和⑦中,圆柱体下表面深度h超过自身高度(10cm),物体完全浸没在水中,此时弹簧测力计示数F不变,由$ F_{\mathrm{浮}}=G-F $可知物体所受浮力大小不变,故结论为:当金属圆柱体浸没在水中后,它所受到的浮力的大小与深度无关。
(4) 弹簧测力计示数F与h的关系:
$ h=0 $时,$ F=G=6.75\,\mathrm{N} $,为最大值;
$ 0<h<10\,\mathrm{cm} $时,物体部分浸入,浮力随h增大而增大,F随h增大而减小;
$ h≥10\,\mathrm{cm} $时,物体完全浸没,浮力不变,F保持不变。
符合该规律的图像是B。
【答案】
(1) 6.75;1.5
(2) 金属圆柱体从开始浸入水中,到浸没的过程中,所受浮力的大小随着金属圆柱体浸入水中深度的增加而增大
(3) 当金属圆柱体浸没在水中后,它所受到的浮力的大小与深度无关
(4) B
【知识点】
称重法测浮力;阿基米德原理应用;浮力与深度的关系
【点评】
本题通过实验数据探究浮力与浸入深度的关系,重点考查称重法测浮力的应用以及对实验数据的分析归纳能力,需明确区分物体部分浸入和完全浸没时浮力的变化规律。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确问题核心:通过泥泞路段时,人和背包对地面的压强过大,易陷入泥中,因此需要减小对地面的压强。回忆减小压强的两种途径:一是减小压力,二是在压力一定时增大受力面积。结合题目中“每人有滑板车”的现有条件,减小压力(如卸下背包)并不现实(背包很重且需要携带),因此选择利用滑板车增大受力面积的方法更合理。
【解析】
方法:把滑板车铺在泥地上,从铺好的滑板车上通过。
理由:人和背包的总压力保持不变,将滑板车铺在泥地上后,增大了与地面的受力面积,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,当压力$F$一定时,受力面积$S$越大,压强$p$越小,从而避免陷入泥泞,顺利通过路段。
【答案】
把滑板车铺在泥地上通过;压力一定时,增大受力面积可以减小压强
【知识点】
减小压强的方法
【点评】
本题考查压强知识在生活场景中的实际应用,要求学生将物理原理与现有条件结合,灵活运用减小压强的方法解决实际问题,侧重培养学以致用的能力。
【难度系数】
0.7