大氣壓強實驗范文
時間:2023-04-08 01:43:48
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摘要:物理是一門以實驗為基礎的科學,生動的創新實驗能極大的激發學生好奇心和求知欲,調動學生探究積極性,同時也能培養學生的創新精神和創新能力。本文以《大氣壓強》這節課為例,介紹了幾個創新實驗,并提出實驗創新的設計思路。
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關鍵詞:大氣壓強;實驗;創新設計
篇2
【關鍵詞】簡單;大氣壓強;環保創新思維;廢舊品
0 引言
課堂教學是學生在教師的組織與指導下,通過多種教學活動完成一定得教學任務的過程。[1]而物理實驗已經漸漸演變成現代物理課堂教學的重要方式之一,教育創新成為我們國家所重視的一大工程,在教育方面的投入也明顯呈上升趨勢,因此對于這樣的好機會,孩子們都應該更著重創新能力的培養。如何創新地將前人的經驗,去其糟粕,取其精華,才能節約成本而等效地達到相同的目的。與此同時我們還要將這種思維的創新與自然相聯系,必須以綠色環保、無公害為宗旨,或者是指將對環境污染降到最低,這就是我們的創新。
在我們的生活中,創新思維對于我們當代學生來說是不可或缺的,創新是要讓你改進的事物更加簡潔易懂,讓大眾覺得操作方便還得應大眾所需,可是如今許多中學生僅僅知道學習書本上的知識,卻忽略了實驗的重要性,或者說由于學校實驗器材的不完備,導致有些地方的學生根本沒有機會去接觸實驗,對相關知識點死記硬背,這樣不僅對學生對于知識的理解斷章取義,而且阻礙了學生們去發揮自己的創新思維,畢竟一切理論知識都是建立在實踐操作基礎之上的,只有通過實驗才能證明其正確性和可行性,所以學生只有自己動手去驗證才能更深刻的理解知識,從而將其運用于實際生活中。
鑒于此,我們通過將回收的廢舊品制成簡單器材設計大氣壓強實驗,讓學生通過簡單的實驗去親自證明理論的正確性,通過實驗的演示去激發學生的創新思維和想象力。由于實驗器材方便簡潔易于收集,所以更能幫助同學們在生活中去尋找實驗,在實驗中去體驗生活的奇妙。
1 教具設計
1.1 教具簡介
生活平底盤子一個、玻璃水杯一個、自來水、紅(藍、黑)墨水、蠟燭一根、打火機(火柴)、小刀、硬幣一枚等組成
1.2 實驗演示
首先將一枚硬幣放入一個平底盤中,再往盤中加入一定量的自來水,要求淹沒紐扣,然后再往盤中滴入紅墨水少許(為使實驗現象更明顯,可以稍微多加一些),接下來用小刀截取一小段蠟燭,將其放入準備好的玻璃杯中,并用蠟油固定在玻璃杯底,再點燃它。待蠟燭燃燒至杯壁稍微發燙時(位使實驗效果明顯,可以稍微燙一點兒),迅速將其倒扣入盤中,要求玻璃杯口邊緣壓著紐扣。
可以發現,在倒扣入盤中的瞬間,蠟燭熄滅,慢慢地杯外盤中的液面下降,盤中的水越來越少,而玻璃杯中的液面卻慢慢地上升,如圖1,最后會發現盤中的水幾乎全部被吸入到玻璃杯中,如圖2。
1.3 實驗分析
通過實驗我們可以了解到,當蠟燭在玻璃杯中不斷燃燒時,杯中空氣受熱膨脹,當玻璃杯被倒扣入盤中后,空氣的缺少導致蠟燭熄滅,此時空氣溫度也會慢慢降低,在杯中空氣體積不變、重力加速度也不變的情況下,空氣密度降低,由初中物理計算液體壓強的公式P=ρgv可知,杯內大氣壓強會逐漸減小,由于大氣壓平衡,要維持杯內杯外壓強相等,所以杯內液面上升以達到杯內空氣體積減小,空氣密度上升,增加杯內壓強的目的,所以盤中水被吸收到玻璃杯中,會產生這樣的現象都是大氣壓強存在的表現。
2 總結
物理實驗既是一種教與學的方式,又是學生必須掌握的學習內容和科學方法;物理實驗促進學生正確地理解物理概念、規律和方法,激發學生對自然科學的熱愛有著獨特的魅力和力量。[2]通過空氣壓強的實驗設計及實現,可以得出中學有些物理實驗并不是都需要昂貴精密的設備和器材才能去完成,在我們身邊的一些廢棄回收物也可以組裝完成許多重要且有趣的物理實驗,這樣不僅將生活中的廢棄物變廢為寶,達到環保的目的,而且可以幫助學生理解知識,更方便容易地接觸實驗,親手做實驗。不再為昂貴的實驗器材而擔憂(針對小型物理實驗)。
創新型物理實驗對學生來說不僅實驗器材收集容易,而且方便學生理解,更能增加學生對知識的興趣,加深對知識的印象,學生通過自己動手,自己總結出來的結果是最深刻的,所以,理論與實踐的結合往往會達到事半功倍的效果。學生在動手做實驗的過程中難免會遇到很多困難,這樣的教學方式也能激發學生發現問題,解決問題,提高學生自主學習能力,這也是當代教學的發展趨勢,只有適應這種趨勢,才能更好的發揮學生的潛力,提高學生學習的靈活度,提高學生的創新意識。簡單的實驗模型不僅老師講解起來方便,學生也容易理解,也容易去做,所以,簡化是我們繼續研究的對象,希望通過簡單的實驗器材達到更深刻理解知識的效果。
【參考文獻】
篇3
1.知識與技能
(1)通過實驗觀察,體驗大氣壓強是客觀存在;
(2)了解測量大氣壓強的實驗―托里拆利實驗;
(3)了解大氣壓強的大小和單位。
(4)了解大氣壓強與體積、高度、沸點、天氣的變化關系。
(5)了解生活中利用大氣壓的實例.
2.過程和方法
(1)通過觀察一些實驗現象感知大氣壓強的客觀存在.
(2)通過一些實驗感知大氣壓強的值很大.
(3)感知人類對大氣壓強的利用.
3.情感態度和價值觀
(1)培養實事求是的科學態度.
(2)通過對大氣壓應用的了解,使學生認識到科學技術對人類生活的影響.
(3)通過對大氣壓強的認識,使學生領略大自然的神奇和美妙。
重點:大氣壓強的存在和大氣壓強的測定
難點:理解活塞式抽水機和離心式水泵的工作過程
儀器材料:易拉罐、針筒、茶杯、硬紙片、大、小試管、砝碼、活塞式抽水機模型、
離心式水泵模型、托里拆利實驗錄像帶、抽水機和離心泵電腦動畫
教學方法:講授法、學生分組實驗、討論相結合、演示實驗、自學法
情境創設、引入課題
模擬馬德堡半球實驗,引出課題
導學過程
一、體驗大氣壓強的客觀存在
1、閱讀教材68頁內容,用筆畫出重點詞和句子。觀察8―22的四幅圖,思考:
1、觀察到了什么現象?
2、說明了什么?
3、大氣壓強產生的原因是什么?
2、合作探究,學生分組實驗,實驗完后,討論上述問題。5分鐘后小組演示、分析、總結出結論。
可見,和液體一樣,空氣內部各個方向也都存在 。這種壓強稱為 ,簡稱大氣壓或氣壓
3、討論:大氣壓強產生的原因是什么?
1.產生原因:1)由于空氣有質量,會受到 的作用
2)具有 性
浸在大氣中的物體都受到大氣產生的 ,大氣內部向 方向都有壓強。
二、大氣壓強的測定
1、提出問題:大氣壓有多大呢?如何能測出大氣壓的值?
簡要介紹科學家托里拆利.
放錄像:托里拆利實驗,同時思考:他是如何測出大氣壓的值的?
看完后,請同學們討論以下問題:
(1)水銀柱下降到760為什么不再下降了?
分析:玻璃管內水銀柱上方是 ,而管外水銀槽面上受到大氣壓強的作用,正是 支持著管內760毫米高的水銀柱,
也就是說此時大氣壓強跟760毫米高的水銀柱產生的壓強相等。
(2)如何計算大氣壓的值?
根據液體壓強P=ρgh,計算76cm高水銀柱產生的壓強是多大?(ρ水銀=13.6×103Kg/m3)
P氣=P水銀
=ρ水銀gh
=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105Pa
1標準大氣壓(P0)= mmHg= Pa
(3)、如果玻璃管傾斜,會影響結果嗎?為什么?
(4)、改用粗一些或細一些的玻璃管,會影響結果嗎?
(5)、如果漏進去一些空氣,會影響結果嗎?為什么?
三、大氣壓強的變化
1.閱讀教材70頁“科學窗”內容,完成下列問題:
(1)、氣壓計是用來測量 的儀器。
(2)、氣壓計分為 氣壓計和 氣壓計,又叫 氣壓計。
(2)、分組實驗:用手指堵住注射器前端小孔,另一只手壓活塞,有何感覺?再用手向外拉活塞,又有何感覺?
得出結論:在溫度不變的條件下,一定質量的氣體,體積減小它的壓強就 ,體積增大它的壓強就 。
(3)、大氣壓與高度、天氣的關系
出示幻燈片,學生思考,得出結論:
①、高度越高,氣壓越 ,高度越低,氣壓越 。
②、天氣晴朗氣壓 陰雨天氣氣壓 ;夏天氣壓低,冬天氣壓高。
(4)、大氣壓與沸點的關系
液面上的氣壓越高,液體的沸點越 ;反之,氣壓越低,液體的沸點越 。
四、大氣壓的應用
⑴:大氣壓在我們日常生活、生產中有哪些應用?
引導學生看課本圖8―28,思考后進行解釋。
⑵:大氣壓還有一個重要的應用,活塞式抽水機和離心式水泵.
演示抽水機的連續抽水動作
用電腦動畫演示活塞式抽水機的分步工作過程
學生填圖8―29,了解活塞式抽水機的工作原理
演示實驗,演示能夠連續工作的離心式水泵.
然后再用電腦動畫模擬分步工作過程.
思考:為什么工作前要將入水管和水泵內充滿水?
本節小結:本節課我們學到了什么?還有什么疑惑?
五、當堂測評
1.登山運動員徒手攀登海拔較高的山峰,在繼續攀登海拔4000m以上高度時,盡管經過充足的休息后再爬,但是越往上爬越感覺到乏力,出現頭暈、耳鳴和惡心等現象,其主要原因( )
(A)山峰陡峭,人體能量消耗大 (B)高處氣溫太低
篇4
下面我們以一個具體的教學案例(人教版《物理》九年級全一冊第14章第3節“大氣壓強”),來體會物理教師是如何開發和利用物理課程資源的。《課程標準》對這節課的要求是通過實驗探究學習壓強的概念,能用壓強公式進行簡單計算,了解測量大氣壓強的方法。具體的教學過程如下。
一、回顧歷史、模擬實驗
【事件1】重現馬德堡半球實驗:教師利用教科書上的圖片,講述格里克當年所做的馬德堡半球實驗;教師用實驗室里的馬德堡半球演示儀器進行演示,重現歷史,學生協助教師操作實驗。
【事件2】學生做“分離塑料吸盤”的小實驗:教師事先讓學生準備好兩個帶拉鉤的塑料吸盤(直徑大約4cm,超市可以買到),讓學生模擬馬德堡半球實驗,分離塑料吸盤,并讓學生沿著不同的方向拉吸盤。
【教學過程說明】教師重現了歷史上的偉大實驗,激發學生學習物理的興趣。學生利用塑料吸盤模擬馬德堡半球實驗,感受學習的樂趣,體驗成功,同時為分析大氣壓強的方向做好了鋪墊。
二、感受大氣壓強
【事件3】演示實驗一:杯蓋提杯。教師用百搭杯蓋將裝滿水的玻璃杯提起。學生觀察實驗,思考蓋能提起一杯水的原因。
【事件4】演示實驗二:吸管吸水。教師把玻璃管放入飲料中,用手堵住吸管的一端,把玻璃管提出水面,飲料留在吸管中;松開手指,飲料流下。學生觀察實驗,思考杯蓋能提起一杯水的原因。學生利用手中喝飲料的塑料吸管做這個實驗,觀察現象、分析原因。
【事件5】演示實驗三:吞蛋實驗。教師在臉盆中放入熱水,用熱水加熱玻璃瓶,大約10秒,倒出熱水,迅速把剝好的熟雞蛋放入瓶口(雞蛋直徑大于玻璃瓶口徑)。把玻璃瓶放入準備好的冷水中,并不斷向瓶身澆冷水,雞蛋被吞進瓶中。
【教學過程說明】利用生活中常見的物品創設情境,將物理與生活聯系起來,引起學生的興趣,啟發學生積極思考。尤其是“吞蛋實驗”的效果生動、明顯,學生熱情參與,倍感新奇。
【事件6】教師引導學生思考:這些現象產生的共同原因是什么?學生通過上面的實驗探究,歸納概括出大氣壓力和大氣壓強的概念。引導學生分析演示實驗中各個物體所受大氣壓強的方向。引導學生總結出大氣壓力和大氣壓強的概念,并對上述實驗物體進行受力分析。
【教學過程說明】教師提出問題,引導學生探究原因,得出結論。學生先前已經學習了平衡力的知識,教師提示學生要學會遷移已有的知識解決新問題。
【事件7】教師提問:怎樣測量大氣壓強?激起學生再次探究的欲望。
三、測量大氣壓強
【事件8】學生實驗“粗略測量大氣壓強”。①教師給學生提供的器材有:內壁經過處理、容積為1ml的玻璃注射器(活塞尾部系好細線);量程為10N的彈簧秤1個;刻度尺1把。②教師給出實驗原理:p=F/S。③學生討論大氣壓力F和受力面積S的測量方法。對各種測量方法,師生共同分析和評價,找出合理的測量方案。④合理的方案是:將注射器活塞推到底,用手堵住針孔端,用測力計拉活塞,拉動瞬間,記下測力計示數,即為大氣壓力F(F約為2.6N)。用注射器容積V(1ml)除以注射器全部刻度所對應的長度l(3.5cm),得到注射器活塞的橫截面積,即為受力面積S(S約為0.28cm2)。利用公式求出大氣壓強(p約為0.93×105Pa)。⑤教師對學生活動進行總結,給予鼓勵。
【教學過程說明】在探究實驗中,教師應及時糾正學生在理解、測量環節上的錯誤,通過探究讓學生認識到解決科學問題需要經歷的過程,體驗探究過程的艱辛與快樂。動手實驗可加深學生對大氣壓力及其作用面積的理解。
【事件9】播放精確測量大氣壓強的實驗“托里拆利實驗”。教師通過網上下載的視頻,播放托里拆利實驗的測量過程。教師讓學生計算大氣壓強的數值,最終得出標準大氣壓:p0=760mmHg≈1.013×105Pa。
【教學過程說明】用托里拆利實驗精確地測量出大氣壓強的數值。由于水銀有毒,學生不易操作,教師可用視頻教學。
【事件10】教師提問:為什么托里拆利實驗用的是水銀,而不是生活中常見的水?
學生動筆計算,得出至少需要10m高的玻璃管,才能用水做大氣壓實驗,不容易實現。
【教學過程說明】教師的提問,使學生的思維又一次活躍起來,使學生更深刻地理解大氣壓的數值。
四、生活中的大氣壓
【事件11】教師列舉大氣壓強對人體的影響,讓學生利用本節課知識分析生活中應用大氣壓強的實例,如用吸管喝飲料、鋼筆吸墨水、高壓鍋煮飯;播放圖片:大氣壓強隨海拔高度改變的圖片。引導學生分析大氣壓強隨海拔高度變化的規律。
【教學過程說明】將理論與實際生活聯系起來,讓學生體會物理與生活的聯系。培養學生樂于思考,善于發現問題的好習慣。
五、教師向學生提供學習的參考網站
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一、教材特點與教學現狀
(一)教材編寫突出主題 弱化了核心概念的產生或復合
浙教版初中科學教材將生命科學、物質科學、地球與空間科學作為一個整體來設計,教材的章節編寫采用主題形式將各領域知識進行融合。“大氣壓強”概念屬于物質科學領域,但由于天氣變化與大氣壓有關,因此被安排在八年級上冊第二章《天氣與氣候》第三節《大氣的壓強》,編者試圖打通各領域概念“隔閡”,實現從“大氣壓強”到“天氣與氣候變化”的概念進階。
與大氣壓強相關的核心概念是“壓強”,“壓強”是物質科學領域“運動和相互作用”的核心概念之一,固體壓強、液體壓強、大氣壓強、浮力等概念都由這個核心概念衍生,其中固體壓強和液體壓強的內容被教材編入七年級下冊第三章《運動和力》。
(二)教師缺乏核心概念意識 忽視了學生思維的進階發展
《初中科學課程標準(2011年版)》對該節的內容目標設計為:通過實驗認識大氣壓的大小和方向,知道大氣壓的變化及其對生活的影響;活動建議為:用實驗估測大氣壓的大小,顯示大氣壓的方向。《科學教學參考書》中,該部分的教學目標為:1.能列舉證明大氣壓存在的實驗現象和生活現象,并能用大氣壓解釋有關現象。2.能說出標準大氣壓的數值,說出測量大氣壓的工具:水銀氣壓計和空盒氣壓計。比較課程標準和教參對該部分內容的要求,發現課程標準側重于實驗在建構這部分概念中的作用,而浙教版《科學》則更側重于對現象的認識和解釋,在大氣壓這一概念的深度上要求稍低,廣度上要求更高。
通過教學調研,發現許多教師普遍存在如下問題:教學形式采用的大量實驗缺乏層次性,學習內容缺乏梯度設計,沒有按照邏輯順序呈現,對以核心概念來組織學生的學習認識不足,忽視學生思維的進階發展,不能生成系統的知識和技能。
二、學習進階分析
浙教版《科學》八年級上冊第二章《大氣壓強》之第一課時學習進階全景圖見圖1。
學習進階并非是每一名學生都遵循的同一認知進程,不同的學生以不同的思維路徑抵達終點。構建學習進階圖可以讓教學定位一目了然,讓學生對核心概念的相關學習更加深入、更加貫通、更有關聯性,減少對孤立事實和概念的記憶。
三、學習進階視域下的“大氣壓強”教學設計與實踐
環節一:重現原有知識經驗 推測大氣壓強的存在
教師用礦泉水瓶演示如圖2實驗,問:看到了什么?這一現象說明什么?
教師在學生回答的基礎上追問:液體壓強產生的原因是什么?
(通過簡單的演示實驗,喚醒學生原有知識經驗,鞏固液體壓強的特點和產生的原因,為后續內容的學習作好鋪墊)
教師繼續問:有什么辦法可以讓小孔中的水不流出?
教師根據學生回答,分別演示用手堵住小孔和蓋上蓋子,引導學生思考:蓋上蓋子的效果可以與用手堵的效果相同,那么瓶子的周圍有什么存在呢?
(利用具體的演示實驗,造成學生視覺上的沖擊,引導學生進行抽象思維:在瓶的周圍有一種物質像手一樣堵住了小孔,使學生感受大氣壓強的存在,順利踏上學習的階梯)
教師引導學生尋找論據,應用科學思維進行推理:地球表面有大氣,大氣受重力作用且有流動性,則大氣應該也有壓強。
環節二: 證明大氣壓強的存在
進階水平1:體會大氣壓強的存在。
教師用紙杯和紙片演示圖3至圖8所示的系列實驗。
(1)演示圖3,問:紙片為什么會掉?
(2)演示圖4,問:紙片為什么不掉下來?并對紙片進行受力分析。
(3)演示圖5,問:紙片為什么不掉下來?對紙片進行受力分析,得出推測:大氣對紙有向上的托力。(有學生提出是因為水把紙片吸住,教師用大頭針在杯底扎一小孔,空氣進入杯中后紙片迅速下落)
(4)演示圖6和圖7,問:紙片也不掉下來,說明什么?
(5)演示圖8,瓶吞雞蛋對比實驗。
(采用圖3~5系列實驗進行鋪墊,并輔以實時的紙片受力情況分析,通過層層深入的引導,給學生的思維構建階梯,讓學生逐漸清晰地體會到大氣對處于其中的物體會產生壓強。再通過圖5~8實驗的組合,讓學生認識到大氣會向各個方向對處于其中的物體產生力的作用,完善知識結構,實現思維的進階發展)
教師引導學生思考:為什么紙杯內未裝水時紙會掉下,裝水后紙就不會掉下?為什么瓶內空氣受熱后再冷卻雞蛋就掉入其中?
(師生共同分析實驗原理,提煉實驗中隱藏的科學方法,為下一活動的順利開展在思維上做好點撥,為更高水平的學習鋪好階梯)
進階水平2:設計實驗證明大氣壓的存在,應用大氣壓知識解釋現象。
材料:針筒、吸盤、礦泉水瓶、吸管、紙杯(內有礦泉水)、熱水等。
學生利用以上材料,通過小組合作,設計證明大氣壓強存在的實驗。
(利用生活用品進行實驗,消除科學的神秘感,激發學生的創造性思維,鞏固“大氣壓存在”的概念)
趣味活動:教師組織兩個學生比賽用吸管吸相同體積的飲料,看誰吸得快(大個子學生用的吸管被剪了一個小孔)。
活動結果:大個子學生輸給小個子學生后,發現吸管上有小孔,認為比賽作弊。
教師請大個子學生解釋為什么吸管上有小孔就是作弊。
(由進階水平1的觀察、分析、獲取概念,到進階水平2的設計并完成實驗驗證、解釋實驗現象,實現能應用大氣壓知識對相關事物做出科學性的解釋,實現在能力水平方面的提升,在科學方法上的進一步滲透)
進階水平3:設計定量實驗,測量大氣壓強。
在完成馬德堡半球實驗的教學之后,教師問:大氣壓很大,究竟有多大?如果給你一個量程足夠大的測力計,你能否在現有材料(進階水平2中所使用的材料)的基礎上,完成對大氣壓大小的粗略測量?(提示:根據固體壓強的計算公式p=F/S)
學生小組討論:畫出粗略測量大氣壓值的設計圖,并說明實驗的思路和計算方法。
匯報設計結果如圖9或圖10。
教師組織學生對設計結果在科學性和測量精確性方面進行評價,介紹科學史上人們對大氣壓值測量的研究和1個標準大氣壓值的大小。
(在進階水平2的鋪墊下,通過小組合作模式設計定量實驗,提升到運用文字、符號、模型、公式等解釋并概括探究過程和結果的進階)
環節三:拓展延伸
教師引導學生聯系液體壓強的影響因素,分析大氣壓值隨海拔高度的上升將會發生怎樣的變化?
布置課后探究任務:利用生活中的常見材料設計實驗證明大氣壓隨高度的變化而變化。
四、教學啟示
(一) 學習進階有助于學生構建概念體系
國外研究者認為,以整合的概念體系為核心、圍繞少數概念進行深入探究的進階學習,能夠有效改變其“廣而淺”的科學學習現狀,最終實現科學素養的發展[2]。本課例圍繞“壓強”這一核心概念,在“液體壓強”的基礎上,通過組織多個活動,在完成對“液體壓強”概念重現的同時,引領學生深入探究“大氣壓強”,使學生形成完整的、系統的“壓強”概念,改變了原有教材中因相關概念分布零散而導致的學生核心知識零碎和孤立的現象。
(二) 學習進階有助于學生發展科學素養
科學教育應該從學生感興趣并與他們生活相關的課題開始,逐步進展到掌握大概念。科學教育所有課程活動都應該致力于深化學生對科學概念的理解,同時應該考慮其他可能的目標。例如,科學態度和能力的培養。本課例中,教師首先對該課的學習目標進行分“階”分析,學生活動的材料(如紙杯、針筒、吸盤掛鉤等)均來自于學生熟悉的生活用品,從學生熟悉的事物、已有的知識經驗出發,在完成對概念逐“階”建構的同時,側重于對學生科學思維能力的逐漸提升。構建學習進階,能較好地呈現概念發展進程,符合學生認知發展規律,促進科學素養的連續一致發展。
篇6
【關鍵詞】大氣壓強 液體壓強 理論 新發現
當今,人類的科學技術已經進入一個飛速發展的階段,但是人類也受到了種種諸如自然環境、當前科學水平高低、人們的思想觀念等因素的限制,使得自然界中還存在很多沒有解開的秘密。液體壓強正是這樣的一種秘密,看似液體壓強是一個很簡單的問題,大多數人,甚至部分的物理學者都認為已經能夠完全弄明白液體壓強這一物理現象。但是在筆者通過對固體、氣體以及液體壓強進行了系統的分析之后,我們不難發現,目前人們所了解、所認為、所發現的液體壓強理論出現了偏差。筆者在本文就試驗中提出來的新液體壓強的理論,提出了自己的一些看法。
一、大氣壓強的客觀存在
首先,我們需要對測定的方式進行再一次的回顧,
(圖一)是為了測定大氣壓強的試驗(托里拆利實驗),在
大約有1米長,并且一端處于封閉狀態的玻璃管全部注滿水銀,然后再用手指把管口堵上,之后再將玻璃管倒立放入裝有水銀的盆中,放開堵住管口的手指,在重力作用下,水銀柱會逐漸地向下流動。
但是,當水銀柱頂面降到一定高度,水銀柱就不會再降低,此時的水銀柱頂的高度差大約在760mm,嘗試將管子傾斜,其水銀柱的高度差也不會出現改變。
管內水銀柱不再出現下降則是大氣壓強產生的現象,而玻璃管內的水銀柱頂面是處于真空狀態,玻璃管外的水銀面的上方是大氣,由于大氣壓強產生的壓力讓管內凸出的水銀柱不再出現下降的趨勢。由于在液體當中,同一高度各個點位的壓強都是相等,所以,玻璃管外水銀面的大氣壓強的大小就是這段凸出的水銀柱重力產生的壓強大小。
按壓強的基本定義P= F來看,P指的是壓強,F指的是受力面積,S指的是受到的壓力。
取水銀密度ρ為13600kg/m3 g為9.8N/kg,水銀柱高度h為0.76m。觀的存在,并且還是一個不小的值。
二、液體壓強的準確測定
為了能夠將液體的壓強準確地測定出來,需要設計出入圖二的液體壓強的測定方式來計算:
在圖二的試驗當中,使用一支大約有1米+2米,并且一端處于封閉的J形玻璃管,首先將J形玻璃管放水平,然后向玻璃管之內灌進大約有2米的水銀柱,然后再將J形玻璃管扶正立起。當J形玻璃管處于直立位置時,而管內的水銀柱會受到重力,然后向下流動,當管內水銀柱的尾部頂面下降,在高度差大約在760mm的時候,水銀柱尾部頂面將不再下降。管內水銀柱尾部上方處于真空狀態,管口水銀柱頂面上方是與大氣直接相連的,這時的兩水銀柱頂面差則表示為大氣壓強。然后,我們再把這支裝有水銀的J 形玻璃管放入液體中,隨著J 形玻璃管在液體中的不斷的下降,兩水銀柱頂面的高度差也會隨著不斷下降而逐漸的增加;兩水銀柱頂面的高度差值,則是J形玻璃管水銀面與液體面接觸處的液體壓強大小。按照壓強基本定義P= SF ,P指的是的是壓強,F指的是受力面積,S指的是受到的壓力。
取水銀密度ρ是13600kg/m3、g 為9.8N/kg,而大氣壓強P0=101292.8N/、水銀柱的實際高度h為(0.76+h) m,可得該處液體壓強:
三、液體壓強的正確理論
從上面圖二的相關試驗可以得出:在大氣壓強作用之下的液體壓強,不僅僅與自身重力有關系,還與液體的表面大氣壓強有一定聯系。
為了能夠將在大氣壓強作用下的的液體壓強準確地計算出來,可以設想出圖三模型:
液體壓強P為:
S表示的是水平液面面積,h表示的是在液面某處與液體表面的高差,ρ表示的是液體的密度,F表示的是壓力,P表示的是壓強,P0表示的是液體頂面的大氣壓強。
從以上的公式看來:大氣壓強作用之下的液體壓強,是由液體自身受到的重力產生的壓強再加上液體表面受到的大氣壓強的和。由于人類感覺上出現了錯誤,前人才建立出了了錯誤的液體壓強理論。通過以上的有關實驗,人們逐漸地揭示出了液體壓強的秘密:在大氣壓強作用下的液體壓強,等于由液體自身重力產生的壓強、加上液體表面的大氣壓強之和。
根據上面液體壓強試驗確定的壓強理論,可以推廣到固體表面的壓強理論中:在大氣壓強作用下的固體表面壓強,等于除大氣以外的其他外力產生的壓強、加上固體表面的大氣壓強之和。
總之,對于大氣壓強下的液體壓強理論,還需要廣大教師的繼續努力才能夠將其進一步的完善,在這里筆者只是提出了自身的一些淺薄意見,還望業界人士的借鑒。
參考文獻:
篇7
一、壓強、固體的壓強
(一)壓力
1.垂直作用在物體表面上的力叫壓力.當兩個物體相互接觸并且發生擠壓作用時就有壓力產生.
2.壓力的方向總是指向受力的物體并垂直于被壓物體表面.
3.壓力不是重力,它們是性質不同的兩種力.
(1)壓力是由于相互接觸的兩個物體互相擠壓發生形變而產生的;而重力是由于地面附近的物體受到地球的吸引而產生的.
(2)壓力的方向可以向上,可以向下,也可以沿水平方向,即只要指向物體表面并垂直于物體表面即可;而重力的方向總是豎直向下.
(3)壓力可以由重力產生,也可以與重力無關,當物體放在水平面上且無其他外力作用時,壓力的大小在數值上等于物重.
(二)壓強
1.壓強的定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強.壓強是用來比較壓力作用效果大小的物理量.“單位面積”應理解為“單位受力面積”,是指施加壓力的物體與受壓力的物體互相接觸并擠壓的面積.
2.壓強的定義式p=F/S,適用于固體、液體和氣體.壓強的單位符號是Pa,1Pa=1N/m2.用該公式分析問題時切忌不能單純用數學觀點去分析得出壓強與壓力成正比,與受力面積成反比的錯誤結論,應注意當滿足壓力F不變這一條件時,壓強與受力面積成反比才成立.
3.增大和減小壓強的方法:在壓力一定時,用增大(或減小)受力面積的方法來減小(或增大)壓強;在受力面積一定時,用增大(或減小)壓力的方法來增大(或減小)壓強.
二、液體的壓強
1.液體的壓強是由于液體受重力的作用且液體有流動性產生的.但液體壓強的大小與液體重力大小無關,即一定重力大小的液體可以產生不同的壓力、壓強.
2.液體對容器底部和側壁都有壓強,液體內部向各個方向都有壓強、液體的壓強隨深度的增加而增大;在同一深度,液體向各個方向的壓強都相等;不同液體的壓強還跟它的密度有關.
三、氣體的壓強
(一)大氣壓
大氣對浸沒在它里面的物體產生的壓強叫做大氣壓.馬德堡半球實驗證明了大氣壓的存在,而且很大.
(二)大氣壓的測定及測定儀器
1.測定出大氣壓數值的實驗是托里拆利實驗.
2.常用水銀氣壓計、金屬盒氣壓計(無液氣壓計)測定大氣壓.
(三)大氣壓的單位
除了用國際單位制中壓強的單位帕斯卡來表示外,壓強單位還常用厘米汞柱、毫米汞柱和標準大氣壓來表示.1標準大氣壓
=76cmHg=760mmHg=1.01×105Pa.
(四)大氣壓的變化及對沸點的影響
1.大氣壓隨高度的增加而減小,但減小是不均勻的.
2.大氣壓隨天氣而變化,一般說來晴天的大氣壓比陰天高,冬天的大氣壓比夏天高.
3.一切液體的沸點都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高.
(五)大氣壓的應用
活塞式抽水機和離心式水泵都是利用大氣壓的作用來工作的.
(六)氣體壓強跟體積的關系
在溫度不變時,一定質量的氣體體積越小,壓強越大;體積越大,壓強越小.
四、流體的壓強和流速的關系
液體和氣體統稱為流體,流體的流速越大,壓強越小.
五、例題解析
例1已知木塊重力為G,所受作用力F,問在圖中支持面MN所受壓力各為多大?
解析在圖a中,MN所受的壓力Fa=G,b中MN所受的壓力Fb=F+G,c中MN所受的壓力Fc=F.
評注壓力和重力是兩種不同的力,壓力和重力在數值上不一定相等,在有些情況下壓力和重力相等(如圖a),有些情況下壓力大于重力(如圖b),有些情況一下壓力小于重力(如放在斜面上的物體對斜面的壓力),有些情況下甚至與重力毫無關系(如圖c).
例2把一 長10cm、寬10cm、厚 5cm的鐵塊,平放在 1m2的水平桌面上,求桌面受到的壓強.如果把鐵塊沿著如圖所示的虛線縱向鋸掉一半(并取走),那么鐵塊對桌面的壓強和壓力有何變化?如果將鐵塊水平橫向截去一半(并取走),情況又如何?
解析鐵的密度ρ=7.8×103kg/m3.
所以鐵塊的質量m=ρV=7.8×103kg/m3
×0.1m×0.1m×0.05m=3.9kg,
鐵塊對桌面的壓力F=G=mg=3.9kg
×9.8N/kg=38.22N,
壓強p=F/S=38.22N/(0.1m×0.1m) =3.822
×103Pa.
把鐵塊沿虛線縱向鋸掉一半,鐵塊的重力減少一半,對桌面的壓力也減小一半,鐵塊的體積減小一半,它與桌面的接觸面積也減小一半,根據公式p=F/S,其對桌面的壓強不變.
把鐵塊水平橫向截去一半,鐵塊的重力減小一半,對桌面的壓力也減小一半,但它與桌面的接觸面積未變,根據公式p=F/S,其對桌面的壓強亦減小一半.
例3向墻壁上按圖釘,已知圖釘帽的面積是1cm2,圖釘尖的面積是0.05mm2,手對圖釘帽的壓強是2×105Pa,求圖釘尖對墻壁的壓強.
解析手對圖釘帽的壓力F帽=p帽?S帽=2
×105Pa×10-4m2=20N.
手對圖釘帽的壓力等于圖釘尖對墻壁的壓力,即 F尖=F帽=20N,
從而,圖釘尖對墻壁的壓強
p尖=F尖/S尖=20N/(0.05×10-6m2)=4×108Pa.
例4封凍的江河水面能夠承受的最大壓強是7×105Pa,一輛20t的坦克能夠在冰面上行駛嗎?(每條履帶跟地面的接觸面積是2m2)
解析坦克對冰面的壓力F=G=mg
=1.96×105N,
受力面積S=2m2×2=4m2,
對冰面的壓強p=■=■=4.9
×104Pa
例5如圖所示,甲、乙、丙三個完全相同的圓柱體豎放在水平地面上,若把乙、丙中的陰影部分切除后,試比較甲、乙、丙對水平地面的壓強大小.
解析圓柱體對地面的壓強p=■=■
=■=ρgh.
從上式可知截面積不變的柱體對水平支承面的壓強與柱體的體積粗細、柱重等無關,只與柱體的高度、密度有關.
甲、乙、丙是同種物質,密度相同,高度相同,由p=ρgh可知甲、乙對地面的壓強相等,丙中的柱體(部分)bcde產生的壓強與甲、乙相等,但acde部分產生的壓強大于bcde部分產生的壓強.由此可知p甲=p乙
例6如圖所示的容器內裝有水,試比較A、B、C各點由液體產生的壓強pA、pB、pC的大小.
解析由于液體的密度相同,本題關鍵是弄清A、B、C各點的深度.深度是指從自由液面到該處的豎直距離,從圖中可知
hA=15cm-5cm=10cm=0.1m,
hB=15cm=0.15cm,
hC=15cm-10cm=5cm=0.05m,
故pB>pA>pC.
例7如圖所示,平底茶壺的質量是0.4kg,它的底面積是4×10-3m2,內盛0.6kg的開水,水面高度在圖中已標出,放置在面積為1m2的水平桌面中央.試求:(1)由于水的重力而使水對茶壺底部產生的壓力.(2)茶壺對桌面的壓強.(g=10N/kg)
解析水對容器底部的壓強和壓力本質是液體的壓強和壓力,應該分別用公式p
=ρ液gh、F=pS,而茶壺對桌面的壓強和壓力本質是固體的壓強和壓力,應該分別用公式,p=F/S,F=G.
(1)p=ρ液gh=1000kg/m3×10N/kg×0.12m
=1.2×103Pa,
F=pS=1.2×103Pa×4×10-3m2=4.8N.
篇8
器材:長約1m一端開口的玻璃管,水銀槽,水銀,刻度尺
步驟:
(1)將開口向上的玻璃管內裝滿水銀;
(2)用手指堵住管口,將其倒立在裝有適量水銀的水銀槽內;
(3)用刻度尺測量出管內外水銀面的高度差H。
結果分析:由于玻璃管上方是真空,H高水銀柱產生的壓強與大氣壓強平衡。因此有:
P氣=P汞=ρ汞gH
2 “吸盤”測量法
器材:吸盤,玻璃板(或水平桌面),彈簧測力計,刻度尺,尼龍繩
步驟:(1)用刻度尺測出吸盤的直徑D;
(2)將吸盤按在光滑的水平桌面上,擠凈里面的空氣:
(3)用彈簧測力計測量剛把吸盤拉離玻璃時的大氣壓力F。
結果分析:
3 “注射器”測量法
器材:注射器,彈簧測力計,刻度尺,尼龍繩
步驟:(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;
(2)用繩拴住注射器活塞的頸部,使繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連,然后水平慢慢拉動注射器筒,當注射器中的活塞剛開始滑動時,記下測力計的示數F;
(3)用刻度尺測出注射器全部刻度的長度為L,根據注射器的最大刻度V,計算得到活塞的橫截面積S。
結果分析:
上述三種實驗法的共同之處:都是間接測量法,都用到了等效替代和二力平衡的知識。法一中水銀柱產生的壓強與大氣壓強相等,通過測水銀柱產生的壓強而測出大氣壓強。法二、法三中,要測大氣壓力,需要測出與其二力平衡的測力計的拉力。
不同之處:法一中水銀柱上方的真空是比較容易得到,由于p=ρgh,液體壓強與水銀柱的高度有關,而水銀柱的高度與玻璃管的粗細、傾斜與否、上提、下壓等都無關,因此測量結果較準確。但是由于水銀有毒,若用水柱代替,一個標準大氣壓強P0=1.01×105Pa又相當于水柱高:H水=10.3m,所以不宜在教室里演示給學生看,(測量水柱實驗可在教學樓一到四樓樓梯進行,事先把水槽、水、橡皮水管設置好,米尺固定在樓梯上,由幾個學生操作:在水槽旁、拉水管、讀讀數,進行實驗。)托里拆利實驗對認識大氣壓強的值很重要,是物理學史上的一個重要實驗,應該讓學生知道。可采用錄象的方法讓大家看看當年的實驗過程。
法二、法三中器材易得也能安全操作,但由于排凈空氣、剛拉離(“吸盤”測量法中)、剛滑動(“注射器”測量法)等操作要領很難把握,導致實驗誤差很大,所以適用于學生的粗略測量。
篇9
【關鍵詞】初中物理 問題 實驗 學生
新課程強調學生是教學的主體,倡導自主探究學習模式,但是一個新的困境隨之而來――“有限的課時與探究的需時之間的矛盾”,這個矛盾如何破解?其實在新課標中就有答案,充分發揮好教師的主導性作用,而其中設置“問題”引領學生自主探究應該是最有效的方式。
一、導入環節:問題激活學生的思維
“好的開始等于成功了一半!”基于“問題”的初中物理課堂教學的導入環節更應注重問題的設計,好的設計如一塊投入平靜湖面的石頭,一石激起千層浪。
例如,筆者在和學生一起學習《大氣壓強》這節內容時,從學生的最近發展區出發,設置問題,在復習提問中導入新課,幫助學生實現發展區的跨越。
問題1:液體壓強的產生原因是什么?
生:液體受到重力的影響,因此產生壓強;又因為液體具有流動性,因此液體對各個方向都存在壓強。
問題2:那么空氣是否也具有壓強呢?請比較一下空氣與液體是否具有相似的特征。
生:空氣也受到重力,也具有流動性,因此空氣也具有壓強,而且也是對各個方向都存在壓強。
總結并完成導課:剛才你們從類比的角度,得出了一猜想:空氣也具有和液體相似的壓強。這也是本課的主要研究方向,一般我們把周圍的空氣環境,稱為“大氣層”,因此空氣如果有壓強,就稱為大氣壓。事實是否如此呢?我們通過實驗來說明。
設計意圖:學生都不是空著腦袋來學習物理知識的,我們在導入環節,進行問題設置的時候,應該注重問題設計的有效性,將問題設置在學生的最近發展區內,讓學生通過對問題的思考完成原有認知的復認,激活學生的思維和探究的興趣,并以該問題為線索,為學生建立導向目標。
二、探究環節:問題領引學生實驗探究
與導入環節相比,自主探究環節是整個課堂的核心板塊,好的問題如“一葉扁舟”送給正出去知識海洋中的學生,舟輕不畏風,引領學生乘風破浪,由表及里,認識規律。
問題不僅僅是要將學生帶入物理課堂,在實驗探究的過程中,還應該借助于實驗讓學生的觀察點凝聚,促進學生思考和規律的發現。
例如,我們在演示“覆杯實驗”時,可以邊正確操作邊提問:
(1)在水杯上口放上一個硬紙板,將裝置倒置過來,發現紙片掉落;
(2)用清水注滿杯子,再用硬紙板封住杯口,提出問題1:倒置后,硬紙板會掉落嗎?學生眾說紛紜。
(3)將裝置倒置過來,硬紙板沒有下落。提出問題2:為什么硬紙板沒有下落,什么力托起了紙板以及整杯水呢?
而在學生思考和討論的整個過程,教師也應該適時介入討論,啟發學生以更加科學的視角,審視問題。
追問1:前后兩次,硬紙板所處環境有什么不同呢?為什么前一次,紙板掉落;后一次卻沒有呢?
生:應該是大氣壓強的作用,前一次硬紙板上下都是空氣,因此兩份壓強抵消;后一次上面是水,但是水的壓強較小,因此可以認為是大氣壓強將其托起。本實驗證實了大氣壓強的存在。
總結:僅僅只是一個實驗是無法說明問題的,請同學們研究自己身邊的物品,尋找一下大氣壓存在的證據。在教師啟發下,學生紛紛研究身邊的物品,有的拿出飲料瓶,研究起用吸管吸飲料的過程;有的則將目光放在桌側的橡膠吸盤掛鉤上,研究其固定的原理;有的則研究起鋼筆吸墨水的過程……
三、結課環節:問題促進學生反思與總結
每節課都有總結環節,傳統的“總結環節”通常是教師直接拋出,這樣的總結方式缺失了學生的參與,不利于成就動機的有效激發,筆者認為在規律總結環節,也應該引入“問題”,問題似劍,斬斷荊棘,斬獲真知灼見。
例如,《大氣壓強》這節課的節課,筆者為了幫助學生深化對大氣壓強的認識,進行了如下的問題設置。
情境1:演示實驗“自動上移的試管”,做法:(1)取一大一小兩個試管,一個試管的口徑略小于另一個試管;(2)將大試管注滿清水,然后將小試管投入其中,迅速將其倒置;(3)水不斷向下流出的同時,小試管不斷上升。
問題1:為什么小試管能上升呢?
生:大試管中的水逐漸流出,小試管上方的氣壓較小,幾乎為真空,則下方大氣壓產生的推力發生效果,大氣壓將小試管推上去了。
情境2:播放視頻“馬德堡半球實驗”,用模擬視頻重演十七世紀這一著名實驗,場面依然震撼,學生為此瞠目結舌。
問題2:你對該實驗有何感觸?
生:這一實驗形式上很壯觀,但是原理很簡單,它和吸盤掛鉤吸附在桌面的原理是一樣的。但是讓我們最有感觸的是,大氣壓強如此之大,得十幾匹馬才能拉動,不可思議。
總之,我們每節初中物理課,尤其是概念課,都應該像本節課一樣每個環節都應該注重“問題”的設計,借助于問題引導學生探究與思考,借助于問題滲透物理觀念,提升學生的物理核心素養。
【參考文獻】
篇10
一、單項選擇題(本大題共10小題,每小題3分,共30分。每小題給出的四個選項中,只有一個選項最符合題意)
1.如圖所示,水平傳送帶上的物體正在向右運動,物體速度逐漸變大,分析物體受到的力有()
A.重力、傳送帶的支持力
B.重力、對傳送帶的壓力
C.重力、傳送帶的支持力、向右的摩擦力
D.重力、傳送帶的支持力、對傳送帶的壓力
2.(2015•福建泉州中考)下列設計目的是減小摩擦的是()
A.乒乓球拍上粘貼橡膠
B.礦泉水瓶蓋上刻有花紋
C.圓珠筆的筆尖裝有小滾珠
D.黑板擦使用粗糙纖維做擦面
3.(2015•四川德陽中考)勻速豎直上升的氣球下端用繩子拴著一個小石頭,當繩子突然斷了以后,小石頭的運動情況是(不計空氣阻力)()
A.將立即加速下降
B.減速上升一段距離后再加速下降
C.由于慣性,將繼續勻速上升
D.勻速上升一段距離后再加速下降
4.一杯水放在做直線運動的列車內的水平桌面上,如果水面情形如圖所示,則列車的運動狀態可能是()
A.列車向左勻速運動
B.列車向右勻速運動
C.列車向左運動時突然剎車
D.列車向右運動時突然剎車
5.(2015•山東聊城中考)關于力學知識,下列說法中正確的是()
A.踢出去的足球,能繼續向前滾動,是由于足球受到慣性作用
B.用槳向后劃水,船就會向前運動,利用了物體間力的作用是相互的
C.飛機前進時,機翼上、下表面存在壓強差,因而有壓力差,從而產生升力,使飛機上升
D.如果要使一個物體持續運動就必須對它施加力的作用
6.關于大氣壓,下列說法中正確的是()
A.大氣壓一定等于高水銀柱產生的壓強
B.大氣由于重力作用只向下產生大氣壓強
C.高山上的氣壓比平地的氣壓要高
D.大氣壓越大,水的沸點越高
7.某同學站在磅秤上,下列哪一對力是平衡力()
A.人的重力與磅秤對人的支持力
B.人對磅秤的壓力與磅秤對人的支持力
C.磅秤對人的支持力與磅秤的重力
D.人的重力與人對磅秤的壓力
8.把一只生雞蛋握在手心使勁攥,雞蛋很難被攥破;而把雞蛋往碗邊輕輕一磕,雞蛋就碰裂了,這是因為雞蛋()
A.用手攥時受到的壓力小,在碗邊磕時受到的壓力大
B.用手攥時受到的壓力大,在碗邊磕時受到的壓力小
C.用手攥時受到的壓強大,在碗邊磕時受到的壓強小
D.用手攥時受到的壓強小,在碗邊磕時受到的壓強大
9.(2015•四川南充中考)如圖所示,甲乙兩支完全相同的試管內裝有質量相等的不同液體,甲試管豎直放置,乙試管傾斜放置,兩試管液面相平。設液體對試管底部的壓強為和,則下列判斷正確的是()
A.>B.
C.<D.無法確定
10.(2015•黑龍江綏化中考)2015年6月5日是第44個世界環境日,我國主題是“踐行綠色生活”。自行車是綠色出行的交通工具,其在結構與使用上應用了很多物理知識,下列說法正確的有()
A.輪胎刻有花紋是為了增大摩擦
B.座墊做得較寬是為了減小壓強
C.安裝滾動軸承是為了減小摩擦
D.用力捏閘是為了減小壓強
二、多項選擇題(本大題共3小題,每小題3分,共9分,每小題給出的四個選項中,均有多個選項符合題意,全部選對的得3分,選對但不全的得1分,不選或選錯的得0分)
11.如圖所示,一根羽毛放置在長木片上,并保持靜止狀態。下列對羽毛受到重力的分析中錯誤的是()
A.重力大小等于木片對它的支持力
B.重力方向是豎直向下的
C.重心位置在羽毛上的點
D.重心位置在羽毛上的點
12.(2015•海南中考)下列做法中,減小摩擦的是()
A.短跑運動員穿上釘鞋B.自行車剎車時,用力握手閘
C.車輪胎上有凹凸不平的花紋D.行李箱底部安裝滾輪
13.(2015•天津紅橋區一模)很多動物為了適應自身的生存的環境,進化出了符合一定物理規律的身體部位,對此,從物理學的角度給出的解釋中正確的是()
A.駱駝的腳很大,可以減小壓力,從而使其在沙漠中行走自如
B.啄木鳥的喙很尖細,可以增大壓強,從而鑿開樹皮,捉到蟲子
C.壁虎的腳掌上有許多“吸盤”,從而利用大氣壓使其在天花板上也不會掉下來
D.深水里的海魚捕到岸上時會死掉,主要原因是水面上的壓強比深水處小得多
三、填空題(本大題共6小題,每小題4分,共24分)
14.如圖所示是同一木塊先后兩次在同一水平面上運動時在相等時間內連續拍攝的“頻閃”照片。第二次木塊從點運動到點的距離是_______cm;由圖可知,兩次實驗中木塊的速度________,木塊所受拉力的大小_______(后兩空均選填“相等”或“不相等”)。
15.如圖所示運動員騎車水平前進,當運動員停止蹬車后,還能繼續前行,是由于人和車具有_______,最終他們停下了是因為_________。
16.用細線拴一個重錘做重垂線,靜止時細線一定沿著___的方向,已知重錘的質量為,則細線上的拉力為___N。
17.歷,的___實驗證明了大氣壓的存在;實驗首次測定了一標準大氣壓的值為___厘米水銀柱高。一個標準大氣壓能支持約___m的水柱,能支持約___m的酒精柱。()
18.(2015•青海中考)如圖,小華用不計重力的彈簧測力計拉著一物塊以2m/s的速度在水平地面上勻速前進,彈簧測力計的讀數為_______N,物塊受到的滑動摩擦力的大小為_____N;當速度增加到4m/s時,物塊受到的滑動摩擦力的大小為________N。
19.小杰的質量是,每只鞋底與地面的接觸面積為,當他立正時,他對水平地面的壓力是___,壓強是___。
四、綜合題(本大題共6小題,共37分。解題中要求有必要的分析和說明,計算題還要有公式及數據代入過程,結果要有數值和單位)
20.(4分)(2015•四川德陽中考)如圖所示,處于靜止狀態,在拉力作用下向右加速運動。請在圖中畫出物體所受的摩擦力和支持力的示意圖(力的作用點圖中已標出)。
21.(4分)如圖所示是世界上的水利樞紐工程——三峽大壩。請用所學的物理知識解釋大壩做成上窄下寬形狀的主要原因是什么?
22.(7分)(2015•廣西玉林中考)為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關”,小明設計了如圖所示的實驗。
甲木板表面乙木板表面丙棉布表面丁木板表面
(1)實驗過程中,彈簧測力計______(選填“必須”或“不必”)沿水平方向拉著物塊做勻速直線運動,此時,滑動摩擦力的大小______(選填“大于”“等于”或“小于”)彈簧測力計的示數。
(2)在四次實驗中,滑動摩擦力最小的是______(選填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
(3)比較甲、乙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與______有關;比較乙、丙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與______有關。(以上兩空選填“壓力”或“接觸面粗糙程度”)
(4)比較甲、丁實驗,發現甲實驗彈簧測力計的示數大于丁實驗彈簧測力計的示數,小明得出結論:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關。你認為他的結論是______(選填“正確”或“錯誤”)的。
(5)小明對實驗裝置進行改動,如圖所示,重復實驗,發現效果更好。實驗中,小明______(選填“一定”或“不一定”)要勻速拉動長木板。
23.(8分)(2015•福建漳州中考)姍姍用礦泉水瓶做如下實驗:
(1)取一礦泉水瓶,用力捏,瓶子變癟,說明力可以改變物體的__________。
(2)將礦泉水瓶裝滿水,用硬紙片蓋住瓶口,按住紙片將瓶口朝下,移開手,瓶內的水不會流出,證明了_________的存在。
(3)甲、乙兩個相同的礦泉水瓶裝有等量的水,甲瓶倒立放入冰箱,待水結冰后取出,如圖所示,讓甲、乙兩瓶在同一水平桌面上以相同的速度開始轉動,______瓶會先停下來,原因是___________________________________________________________。
24.(7分)(2015•蘭州中考)如圖甲所示,該實驗裝置的名稱是__________。使用前應檢查裝置是否漏氣。當用手指按壓(不論輕壓還是重壓)橡皮膜時,發現U形管兩邊液面的高度幾乎不變,則說明裝置_____(選填“漏氣”或“不漏氣”)。圖乙和圖丙是將該裝置的探頭放入水中不同深度的情況,比較后得出的結論是:液體內部的壓強隨深度的增加而________(選填“增大”“減小”或“不變”)。比較圖丙和圖丁,得出的結論是:液體內部的壓強與_____有關。
甲乙丙丁
25.(7分)(2015•江蘇揚州中考)平底茶杯放在水平桌面上,茶杯重,茶杯的底面積是,茶杯內裝有的水。(取10)求:
(1)茶杯內水的質量。
(2)茶杯對桌面的壓強。
參考答案
1.C解析:放在水平傳送帶上的物體受到豎直向下的重力和傳送帶豎直向上的支持力,這是一對平衡力,如果沒有其他力的作用,物體將做勻速直線運動,但物體向右加速運動,這說明物體還受到一個向右的水平力的作用;因為傳送帶向右加速運動時,物體有相對傳送帶向左運動的趨勢,摩擦力的方向與物體相對運動趨勢的方向相反,所以受到的摩擦力方向向右,這就是使物體向右加速運動的那個水平力。綜上所述,物體受到重力、傳送帶的支持力、向右的摩擦力三個力的作用,C選項正確。
2.C解析:圓珠筆的筆尖裝有小滾珠,寫字時小滾珠在紙面上滾動,這樣把滑動變為滾動,可以減小摩擦,故C選項正確。其他三個選項中,都是增加了接觸面的粗糙程度,從而增大了摩擦。
3.B解析:小石頭原來的運動狀態是向上運動,由于慣性,繩子斷了之后它會繼續向上運動,斷繩后小石頭只受到豎直向下的重力作用,所以速度減小為零時,小石頭上升到點,然后加速向下運動,故B選項正確。
4.D解析:當列車勻速行駛時,杯內的水面應該是水平的,所以A、B選項均錯誤;列車向左運動時突然剎車,杯隨車停止運動,但杯內的水由于慣性會繼續向左運動,杯內水面應該是左高右低,所以C選項錯誤;列車向右運動時突然剎車,杯隨車停止運動,但杯內水由于慣性會繼續向右運動,杯內水面應該是右高左低,所以D選項正確。
5.BC解析:踢出去的足球,能繼續向前滾動,是由于足球具有慣性,而不能說受到慣性作用,故A選項錯誤;用槳向后劃水,船就會向前運動,動力來自水對船槳向前的作用力,正是利用物體間力的作用是相互的,故B選項正確;飛機機翼的形狀上面較凸,下面較平,所以機翼上方的空氣流速大于機翼下方的空氣流速,根據流體中流速越大的位置壓強越小,會產生向上的壓力差,從而產生升力,使飛機上升,故C選項正確;根據牛頓第一定律,可知運動物體在沒有受到力的作用時會保持勻速直線運動,故D選項錯誤。
6.D解析:通常把等于高水銀柱產生的壓強稱為標準大氣壓,但是大氣壓不一定都等于高水銀柱產生的壓強,故A選項錯誤;空氣的流動性決定了大氣對浸在它里邊的物體所產生的壓強是向各個方向的,故B選項錯誤;大氣壓會隨高度的增加而減小,所以高山上的氣壓比平地上的氣壓要低,故C選項錯誤;液體的沸點受到大氣壓的影響,大氣壓越大,水的沸點越高,故D選項正確。
7.A解析:人的重力與磅秤對人的支持力,這兩個力大小都等于人的重力,方向相反,在同一條直線上,都作用在人上,滿足了二力平衡的四個條件,這兩個力是一對平衡力,故A選項正確。人對磅秤的壓力與磅秤對人的支持力,這兩個力不作用在同一物體上,所以不是平衡力,故B選項錯誤。磅秤對人的支持力與磅秤的重力不是作用在同一物體上,所以不是一對平衡力,故C選項錯誤。人的重力與人對磅秤的壓力,這兩個力方向相同,也不是作用在同一物體上,所以不是平衡力,故D選項錯誤。
8.D解析:雞蛋破裂的原因不是受到壓力的大小造成的,而是它受的壓強大小不同造成的,故A、B選項錯誤;雞蛋握在手心用勁攥,是整個手握雞蛋,使雞蛋的受力面積增大,所以雞蛋受到的壓強減小。把雞蛋往碗邊輕輕一磕,減小了雞蛋的受力面積,增大了雞蛋受到的壓強,故C選項錯誤,D選項正確。
9.A解析:由題圖可知,<,而兩試管內液體的質量相等,所以由公式知
>,因為深度相同,根據公式可知,>,故應選A。
10.ABC解析:輪胎刻有花紋使接觸面粗糙,可以增大摩擦,故A選項正確;座墊做得較寬,可以增大受力面積,從而減小壓強,故B選項正確;安裝滾動軸承,可以變滑動為滾動,從而減小摩擦,故C選項正確;用力捏閘是為了增大壓力,從而增大壓強,故D選項錯誤。
11.D解析:在長木片上的羽毛處于靜止狀態,所以羽毛受到的重力和支持力是一對平衡力,根據平衡力的特點可知,重力大小等于木片對它的支持力,重力與支持力作用在同一條直線上,重力的作用點是重心,故重心位置在羽毛上的點。重力的方向總是豎直向下的。D選項的分析是錯誤的。
12.D解析:短跑運動員穿上釘鞋,車輪胎上有凹凸不平的花紋,都是增大了接觸面的粗糙程度,從而增大了摩擦,故A、C選項不符合題意;自行車剎車時,用力握手閘,增大了閘皮對車圈的壓力,從而增大了摩擦,故B選項不符合題意;行李箱底部安裝滾輪是變滑動為滾動,從而減小了摩擦,故D選項符合題意。
13.BCD解析:駱駝的腳很大,可以通過增大受力面積來減小壓強,但是不能減小壓力,A選項錯誤;啄木鳥的喙很尖細,是通過減小受力面積來增大壓強,B選項正確;壁虎腳掌上的吸盤與天花板接觸,吸盤內幾乎沒有空氣,在大氣壓的作用下,使其能穩定在天花板上,C選項正確;液體的壓強隨深度的增加而增大,水面上的壓強比深水處小得多,所以深海里的魚,捕上岸時會死掉,D選項正確。
14.1.70不相等相等解析:第二次木塊從點運動到點的距離,或;由速度公式知:相同時間內第二次木塊通過的距離大些,則有,故兩次實驗中木塊的速度不相等;由于兩次木塊在相等時間內各自通過的距離相等,說明木塊做的都是勻速直線運動,所以受平衡力作用,即,而壓力大小和接觸面的粗糙程度沒有發生變化,即木塊所受摩擦力的大小不變,故兩次木塊所受拉力的大小相等。
15.慣性阻力(摩擦力)使他們的運動速度減小為零[或阻力(摩擦力)減小了他們的運動速度;或阻力(摩擦力)改變了他們的運動狀態]
解析:運動員騎車水平前進,當運動員停止蹬車后,由于人和車具有慣性,還能繼續前行,但由于受到阻力(摩擦力)的作用,改變了人和車的運動狀態,使其運動速度逐漸減小直至為零,最終就會停下來。
16.豎直向下0.98解析:重垂線靜止時細線一定沿著豎直向下的方向;重錘的重力為。因為細線的拉力與重力是一對平衡力,所以細線的拉力為。
17.馬德堡半球761013解析:歷,有力地證明大氣壓存在的實驗是馬德堡半球實驗;最早測出大氣壓值的科學家是托里拆利;測定了一標準大氣壓的值為水銀柱高,一個標準大氣壓的值是。
根據液體壓強的計算公式可知,
一個標準大氣壓能支持水柱的高度:;
一個標準大氣壓能支持酒精柱的高度:。
18.3.63.63.6解析:仔細觀察彈簧測力計,分度值是0.2N,所以此時彈簧測力計的示數是3.6N;因為用彈簧測力計拉動物塊在水平地面上勻速前進,所以物塊受到的拉力與滑動摩擦力是一對平衡力,即滑動摩擦力的大小等于拉力的大小為3.6N;當速度增大到4m/s時,物塊對地面的壓力及接觸面的粗糙程度都不變,故摩擦力大小不變,還是3.6N。
19.解析:站立時的壓力:,
站立時與地面的接觸面積:,
站立時的壓強:。
20.如圖所示
解析:物體相對于物體向左運動,所以受到的摩擦力方向向右;支持力的方向與支持面相垂直。
21.根據液體的壓強公式,液體的深度越深,壓強越大,大壩底部做得寬大結實才能抵抗強大的水壓。
22.(1)必須等于(2)丁(3)壓力接觸面粗糙程度(4)錯誤(5)不一定
解析:(1)在探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關”的實驗時,用彈簧測力計水平拉動物塊,使它沿長木板做勻速直線運動,根據二力平衡知識可知,此時彈簧測力計對物塊的拉力與木塊受到的滑動摩擦力大小才相等,這樣彈簧測力計的示數等于物塊與木板之間的滑動摩擦力。(2)滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關,壓力越大,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大,比較四次實驗可知,物塊受到的摩擦力的大小由大到小依次是:丙、乙、甲、丁,即滑動摩擦力最小的是丁。(3)在甲、乙兩次實驗中,控制接觸面的粗糙程度相同,改變的是接觸面受到的壓力,所以是為了研究滑動摩擦力的大小與壓力之間的關系;在乙、丙兩次實驗中,控制壓力不變,改變了接觸面的粗糙程度,所以是研究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度之間的關系。(4)在甲、丁兩次實驗中,物塊對木板的壓力不同,接觸面積也不相同,沒有采取控制變量法,所以得出滑動摩擦力大小與接觸面積有關的結論是錯誤的。(5)物塊固定,拉動長木板時不一定要勻速,此時物塊總處于靜止狀態,受到的滑動摩擦力與拉力始終是平衡力,大小相等。
23.(1)形狀(2)大氣壓(3)乙乙瓶內的水與瓶壁產生阻力阻礙了瓶子的轉動
解析:(1)用力捏,瓶子變癟,是礦泉水瓶的形狀發生了變化,說明力可以改變物體的形狀。
(2)瓶口朝下,瓶內的水不會流出,硬紙片沒有掉下來,說明大氣對硬紙片有向上的壓力,證明了大氣壓的存在。
(3)未結冰的水和瓶子是兩部分,轉動時,瓶子受力開始轉動,水由于慣性要保持原來靜止的狀態,從而給瓶子一個阻力,所以很快就停下來;結冰的水和瓶子是一個整體,轉動時,瓶子和冰都受力開始轉動,轉動的時間較長。
24.壓強計漏氣增大液體的密度
解析:使用壓強計時,若壓強計不漏氣,則用手指按壓橡皮膜時,U形管兩邊液面會出現高度差,通過U形管兩邊液面的高度差來反映橡皮膜受到的壓強。若壓強計漏氣,則用手指按壓橡皮膜時,U形管兩邊液面的高度差幾乎不變。由圖乙和圖丙可知,探頭放入同種液體(水)的不同深度處,U形管兩邊液面的高度差不同,探頭在水中的深度越大,U形管兩邊液面的高度差就越大,說明液體的壓強越大,由此可得出的結論是:液體內部的壓強隨深度的增加而增大。比較圖丙和圖丁可知,探頭在液體中的深度相同,但液體的密度不同,U形管兩邊液面的高度差不同,說明液體內部的壓強與液體的密度有關。
25.解:(1)茶杯內水的質量
(2)茶杯內水受到的重力
茶杯對桌面的壓力