2016年河北中考物理15题详解

1、2016年河北中考物理15题详解索杨军2017年10月4日中考冲刺阶段，做完终结性练习，发现2016年河北中考物理15题拓展一问最难，学生无人能做对，搜索网上也未见正确解法。对于当时我所带的九五班，讲解的比较匆忙，也有些粗糙，部分学生未能完全掌握，决定在空闲时撰文详述，供学生们参考学习。15.（6分）（2016·河北）探究水对容器底的压强。将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜，做成容器。A、B的横截面积分别为SA和SB，且SA2SB40cm2（容器壁的厚度忽略不计，水1.0×103kgm3，g取10Nkg）。实验过程如下： 将容器固定在放有电子秤的铁架台上

2、，使橡皮膜刚好与电子秤完全接触，且电子秤的示数为零，如图所示。 往容器内分三次缓慢倒入适量的水，将收集的数据填入下表中。 继续往容器内缓慢倒入60g水后，水进入了容器中B部分，且在B内的高度为1cm然后往容器内再分三次缓慢倒入适量的水，再将收集的数据填入下表中。 计算水对容器底的压强。实验次数 123456容器内水的质量g 60100160240300360电子秤的读数g 60100160280400520容器内水的深度cm 1.52.5471013水对容器底的压强Pa 15025040070010001300回答下列问题：1) 将表格中的空白处补充完整。5无关成正比7502) 分析表中数据可

3、知：水对容器底的压强与水的深度_。若在一底面积为40cm2的圆柱形容器中装入300g水，水对容器底的压强为_Pa，与表格中第5组数据对比可知，水对容器底的压强与水受到的重力大小_（选填“有关”或“无关”）。3) 容器A部分的高度为_cm。34) 拓展完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中，B内水面上升了1cm，电子秤的读数增加了80g，则合金块的密度为_gcm3。解：合金块侵没后，B内水面上升了1cm，由此可求得合金块体积V合金=SBh=20cm2×1cm=20cm3进而求得合金块所受浮力F浮=水gV合金=103kg/m3×10N/kg×20×10-6

4、m3=0.2NB内水面上升了1cm，水对橡皮膜的压强增加了p=水gh=103kg/m3×10N/kg×10-2m=100Pa水对橡皮膜的压力增加了F水对膜=pSA=100Pa×40×10-4m2=0.4N电子秤的读数增加了80g，则橡皮膜对电子秤的压力增加了F膜对秤=mg=80×10-3kg×10N/kg=0.8N电子秤增加的压力0.8N由三部分组成，认识这一点是解决本题的关键，即F膜对秤=F水对膜+G合金-F浮故G合金=F膜对秤+F浮-F水对膜=0.8N+0.2N-0.4N=0.6N则m合金=G合金g=0.6N10N/kg=0.06

5、kg=60g于是合金=m合金V合金=60g20cm3=3g/ cm3反思：在本题中，为何电子秤增加的读数80g不等于合金块的质量60g呢？也就是说，橡皮膜对电子秤增加的压力0.8N并不等于合金块的重力0.6N，这是解答本题的难点所在，也是学生犯错的根源。如前所述，电子秤增加的压力0.8N由三部分组成，认识这一点是解决本题的关键，当然也是难点所在，即F膜对秤=F水对膜+G合金-F浮现对此进行讲解。可以大胆想象并假设，力求分解难度，各个击破，分两步进行： 将合金块G合金换作等体积的水G排，此时水面仍是升高了1cm，橡皮膜对电子秤增加的压力为F水对膜=pSA=水ghSA 将等体积的水G排又换回合金块

6、G合金，此时橡皮膜对电子秤再次增加的压力为F合金对膜=G合金-G排=G合金-F浮将两者相加，即可得到F膜对秤=F水对膜+F合金对膜=F水对膜+G合金-F浮可见放入合金块增加的压力F膜对秤不等于合金块的重力G合金。提高：在本题中合金块重0.6N，增加的压力却为0.8N，多了0.2N，这是其一；此外，将题目中的表格扩展还会发现，当水面进入B玻璃品后，电子秤的读数大于水的质量，即电子秤所受压力大于水的重力。这是其二。实际上这两者的道理是一样的。下面进一步详解。实验次数 123此两列是根据题意追加的456容器内水的质量g 60100160200220240300360水的重力N0.611.622.22

7、.433.6电子秤的读数g 60100160200240280400520电子秤所受压力N0.611.622.42.845.2容器内水的深度cm 1.52.545671013水对容器底的压强Pa 15025040050060070010001300水对容器底的压力N0.611.622.42.845.2 假如没有铁架台，并忽略橡皮膜和AB玻璃品的质量，只考虑水的质量，如下图hBABhA把水、橡皮膜和AB玻璃品这三个物体组看作一个整体，作为研究对象，它受重力G水和支持力N秤对膜而静止，故二力平衡，等大反向N秤对膜=G水又因电子秤对橡皮膜的支持力N秤对膜和橡皮膜对电子秤压力F膜对秤是一对相互作用力，

8、故二力等大反向N秤对膜=F膜对秤综合以上，得F膜对秤=G水即橡皮膜对电子秤的压力等于水自身的重力。再继续刨根问底，水对橡皮膜的压力为F水对膜=pSA=水ghA+hBSA>水ghASA+hBSB=G水观察以上不等式，使人疑惑的是：为何水对橡皮膜的压力没有等大地传递给电子秤呢？这就要分析物体组内部的内力啦。看图示的绿色面，即A玻璃品的突出部的上表面，它受水的压力为F向上F向上=水ghBSA-SB即水把橡皮膜向下压的同时也把A玻璃品的突出部的上表面向上压，求其合力F合F合=F水对膜-F向上=水ghA+hBSA-水ghBSA-SB=水ghASA+hBSB=G水即F合等于G水，可见水对橡皮膜的压力

9、虽大，但被水对突出部的上表面的压力抵消掉一部分，最终结果还是电子秤所受的压力F膜对秤等于水的重力G水，即F膜对秤=F合=G水由此也得出一个技巧，分析一个物体组的受力，对于其内部之间相互作用的力，简称内力，没必要深究，因为它们会彼此抵消，只需要对它们和外部相互作用的力，简称外力，加以分析就行。 再考虑铁架台紧紧抓住AB玻璃品的情形依然将水、橡皮膜和AB玻璃品这三个物体组看作一个整体，作为研究对象，唯一不同的是，水将A玻璃品的突出部的上表面向上压的同时，铁架台会抓住AB玻璃品向下压，这是一对相互作用力，等大反向，且这个力属于外力，必须考虑，其大小F台对ABF台对AB=F向上=水ghBSA-SB对F台对AB和G水二者求合力就是橡皮