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专题6力学探究实验【例题精析】类型1摩擦力的探究实验【热点搜寻】要注意静摩擦力和滑动摩擦力的区别,尤其是滑动摩擦力的大小与哪些因素有关某小组探究“滑动摩擦力大小与压力、重力二个因素是否有关”,设计了如图装置,在水平放置的台式测力计上放质量不计的白纸,再在白纸上压金属盒,右边连弹簧测力计,弹簧测力计右端固定,左边用手拉白纸。(1)为了测出滑动摩擦力的大小,弹簧测力计拉白纸时可以不匀速。(选填“必须”或者“可以不”)探究小组进行了3次实验,记录如下:实验步骤台式测力计示数F/N金属盒重力G/N弹簧测力计示数f/N①把金属盒放在质量不计的白纸上,在拉动白纸的过程中读出测力计的示数552②接着,将质量不计的氢气球系在金属盒上,在拉动白纸的过程中读出测力计的示数351.2③接着,往金属盒注入适量的沙子,使台式测力计的示数为5N,在拉动白纸的过程中读出测力计的示数372请根据探究记录回答:(2)根据二力平衡可知,摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力。(3)要得出摩擦力大小与重力是否有关的结论,应对比步骤①③。(4)写出本探究的结论摩擦力大小与重力大小无关。【解答】解:(1)金属盒在水平方向受到弹簧测力计的拉力与摩擦力的作用,金属盒处于平衡状态时,拉力与摩擦力是一对平衡力,由平衡条件可知,摩擦力等于测力计的示数;实验时必须保持金属盒处于平衡状态,即金属盒静止或做匀速直线运动,白纸既可以做匀速直线运动,也可以不做匀速直线运动;(2)金属盒处于平衡状态,则受到平衡力的作用,在水平方向上受到拉力和摩擦力的共同作用,这两个力是一对平衡力,大小相等;(3)要判断重力的大小是否直接决定摩擦力大小,应控制接触面的粗糙程度与物体间压力相同而物体的重力不同,由表中实验数据可知,应选择①③实验步骤进行分析;(4)由表中实验数据可知,摩擦力大小与重力大小无关。故答案为:(1)可以不;(2)二力平衡;(3)①③;(4)摩擦力大小与重力大小无关。小金在探究“滑动摩擦力大小受什么因素影响”时,采用如图甲的方式进行。将长方体木块放在长木板上,将木块用弹簧测力计水平拉住,弹簧测力计另一端固定在桌上一侧。实验时在沙桶中加沙,使长木板运动,当弹簧测力计示数稳定时,其读数等于木块和长方体之间的滑动摩擦力大小。再分别把1个砝码、2个砝码放于木板上,重复实验。(1)长木板是否需要做匀速直线运动?(2)沙桶中放了沙子而不是砝码,这样做的优点是什么?(3)小明认为实验中改变了重力,所以结论应为“重力越大,滑动摩擦力越大”,为了证明他的观点的正误,他们又做了如图乙的实验。先在沙桶中添加沙子,然后让电子秤示数为5N,拉动木板,直到弹簧测力计的读数稳定,测出此时的拉力为F1。接着他的操作是换用重力不同,粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复以上的步骤,测出此时的拉力为F2,若F1=F2,说明滑动摩擦力的大小与重力无关。【解答】解:(1)无论木板做匀速、加速、减速运动,木块与木板之间的压力不变,接触面的粗糙程度不变,故滑动摩擦力大小不变,所以测力计示数不变,总是等于滑动摩擦力大小,长木板不需要做匀速直线运动;(2)钩码的质量是固定的不能连续变化,沙桶中放了沙子而不是砝码,这样做的优点是便于改变力的大小;(3)接着他的操作是换用重力不同,粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复以上的步骤,测出此时的拉力为F2,若F1=F2,说明滑动摩擦力的大小与重力无关。故答案为:(1)长木板不需要做匀速直线运动;(2)优点是便于改变力的大小;(3)换用重力不同,粗糙程度和底面积都相同的铁块,重复以上的步骤。一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板,以中线MN为界,对比观察左右两部分,发现粗糙程度可能不一样,哪一侧更粗糙?同学们进行了研究。(1)①小华将滑块放木板上,通过细线和固定的测力计相连,如图甲。水平向右拉动木板,待示数稳定时,记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F左和F右,若F左>F右,则木板的左侧更粗糙,实验时不需要(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。②小华左右手戴上同样的手套,木板水平对称地放在左右手上,现左手向左、右手向右,使两手距离快速增大,若木板向左运动,则木板左侧更粗糙。(2)小红使滑块分别从左右两侧滑上木板,测出滑块运动的速度,作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙,则图线b(选填“a”或“b”)所对应的接触面更粗糙,判断的依据是b图线物块的速度变化快。【解答】解:(1)①如图甲,水平向右拉动木板,待示数稳定时,记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F左和F右,若F左>F右,则说明左侧摩擦力大,即木板的左侧更粗糙;实验时,滑块相对于桌面是静止的,因此受力平衡,不需要匀速拉动木板。②小华左右手戴上同样的手套,木板水平对称地放在左右手上,现左手向左、右手向右,使两手距离快速增大,若木板向左运动,则说明左侧摩擦力大,即木板左侧更粗糙。(2)由图像可知,在相同时间内,a的速度减小的慢,b的速度减小的快,说明b受到的摩擦阻力更大,则图线b所对应的接触面更粗糙。故答案为:(1)①左;不需要;②左;(2)b;b图线物块的速度变化快。类型2浮力大小与什么因素有关【热点搜寻】浮力的测量法、阿基米德定律的探究与验证也是考试的热点之一。如图所示是小科自制的用来探究影响浮力大小因素的装置:将弹簧和标尺固定在支架上,用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端,弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时,弹簧未超过弹性限度)。(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置慢上移至C位置,说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关,此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1;继续向杯中注水,指针不动(选填“上移”“不动”或“下移”)(2)为了探究金属块所受浮力的大小是否与液体的密度有关,小科将水倒尽,向杯中缓慢注入某种液体(ρm≠ρ水),当指针指在C位置时,他的下一步操作是继续倒入液体将金属块全部浸没,直到指针指在C的上方。(3)将液体倒尽,用等体积的塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中级慢注水,从塑料块底部接触水面,到塑料块浸没到水中的过程中,支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2:,则△F1=△F2(选填“>”“=”或“<”)。【解答】解:(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置,弹簧受到竖直向上的力变小,即测力计示数变小,根据称重法,F示=G﹣F浮,可得出物体受到的浮力增大,因排开液体的密度不变,故说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关;继续向杯中注水,因排开液体的体积不变,由阿基米德原理,受到的浮力不变,由称重法,测力计减小的示数不变,故指针不动;(2)因倒入液体时缓慢倒入的,指针慢慢上升,当指针指在C位置时,金属块不会浸没,因为浸没后浮力不变,指针不再上升,金属块在液体中一定不会浸没,当金属块浸没时(与在水中实验相比,排开液体的体积相同),指针一定在C的上方,因此继续倒入液体将金属块全部浸没,直到指针指在C的上方;(3)在(1)中,当金属块底部刚接触水面时,支架上O点所受拉力大小为金属块的重力,当金属块浸没水中时,受到的浮力最大,此时支架上O点所受拉力最小,故支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1=G﹣(G﹣F金属块)=F金属块,﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,因ρ水<ρ塑料<ρ金属,故金属块会浸没在液体中,同理当用塑料块做实验时,此过程的最大变化量为△F2=G﹣(G﹣F浮塑料)=F浮塑料,﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,由①②,因塑料块体积等于金属块的体积,而排开液体的密度相同,根据阿基米德原理,F金属块=F浮塑料故用等体积塑料块替换金属块进行实验,则△F1=△F2。故答案为:(1)排开液体的体积,不动;(2)继续倒入液体将金属块全部浸没,直到指针指在C的上方;(3)=。小金在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,用它来测量液体密度,测量过程中杯内液体总量没有变化,小金先用天平称出空心玻璃管和细铁丝的总质量为100克。(本题中取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(1)当密度计在杯中漂浮时,液面高度在A处(如图甲)。此时,密度计受到的浮力为1牛顿,密度计排开液体的体积为1×10﹣4米3。(2)使用中,小柯发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段细铁丝的形状,并把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度(如图乙),杯中液面将仍在A处(填“上升”、“下降”或“仍在A处”)【解答】解:(1)密度计漂浮,根据漂浮条件可知,密度计受到的浮力:F浮=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,根据F浮=ρgV排可得,密度计排开液体的体积:V排=F浮ρg=1N(2)把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度时,密度计的重力不变,根据漂浮条件可知,受到的浮力不变;因为液体的密度不变,浮力大小不变,由阿基米德原理F浮=ρgV排可知,排开水的体积不变,所以图乙杯中的液面不变,仍在A处。故答案为:(1)1;1×10﹣4;(2)仍在A处。小明取一根饮料吸管,将一些铜丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来,初步做成一支密度计。为了给密度计标上刻度,他用刻度尺测出密度计的长度为L,然后将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度为h1;小明将该密度计放入待测液体中,密度计露出该液体表面的高度为h2,如图1所示。(1)已知水的密度为ρ水,利用测量的物理量和ρ水计算待测液体的密度,请写出待测液体密度的表达式:ρ=L−ℎ1L−ℎ(2)若将做成的密度计,将其放入密度为0.9g/cm3植物油中,静止时,液面可能在图2中A(选填“A”或“B”)处。(3)小军也用吸管制作了密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是B。(选填选项前的字母)A.换大的容器盛放液体做实验B.换细的吸管制作密度计C.换稍长的吸管制作密度计D.适当减小密度计的配重。【解答】解:(1)设饮料吸管的横截面积为S,当将“密度计”放入盛水的容器时,“密度计”浸入水中的深度为L﹣h1;则根据G=mg、F浮=ρ液gV排和物体的漂浮条件可得:mg=ρ水g(L﹣h1)S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①当将“密度计”放入盛待测液体的容器中,密度计露出该液体表面的高度为h2,则“密度计”浸入水中的深度为L﹣h2;同理可得:mg=ρ液g(L﹣h2)S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②可得:ρ液=L−ℎ1(2)因为ρ植物油<ρ水,且密度计在两液体中受到的浮力相等,由F浮=ρ液gV排可知,V排植物油>V排水,所以密度计放在植物油中,液面的位置在纯水密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在A点;(3)为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,即要求密度计放入某液体中时,密度计竖直浸入液体的深度变大,根据h=mρ液S与盛放液体容器的大小、管的长短没有关系,故AC错误。故选:B。故答案为:(1)L−ℎ1L−类型3动能、势能大小与什么因素有关【热点搜寻】探究动能、势能大小与什么因素有关,用到了控制变量法和转换法,在写结论的时候要注意变量的表述,不能用转换后的量代替控制变量。在做“探究动能大小与质量关系”的实验时,小明想:小球从相同高度滚下,若小球材质和斜面倾角不同,到达水平位置时的速度会相同吗?(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案,小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同。(2)小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放,利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。10°20°30°40°50°60°大钢球2.672.672.672.752.882.97小钢球2.672.672.672.752.882.97木球2.672.672.672.672.742.89分析表中数据可知:要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关,则斜面倾角不可能是D。A.15°B.25°C.35°D.45°(3)小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时,通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验,原因是塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。【解答】解:(1)图A中挡板水平放置,两小球从起始位置到水平位置的高度差相同,图B中挡板与斜面垂直放置,两小球从起始位置到水平位置的高度差不同,为了控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同,实验时选择A方案而不能选择B方案;(2)根据表中数据可知,斜面倾角为10°、20°、30°时,大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同,斜面倾角为40°、50°、60°时,大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同,所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关,则斜面倾角不可能是40°以上,故D符合题意;(3)体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大,即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同,无法“探究动能大小与质量关系”。故答案为:(1)B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同;(2)D;(3)塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。【针对训练】1.如图,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。(1)该实验中的研究对象是小球(选填“小球”或“木块”),小球滚下斜面的过程中,它的重力势能转化为动能,球动能的大小是通过木块移动的距离来反映的;(2)分析比较甲、乙两次实验,可探究出的结论是:质量一定时,物体速度越大动能越大;(3)在甲、乙两次实验中,木块克服摩擦力做功是不相等的(选填“相等”或“不相等”);若甲实验中木块重为1N,水平移动的距离是30cm,则重力对木块做的功为0J;(4)若斜面光滑,小球从斜面顶端由静止滚到斜面底端的过程中,其机械能不变(选填“变大”、“变小”或“不变”);(5)某同学做了甲、丙两次实验如图所示,得到结论:“当物体的速度一定时,物体质量越大,物体动能越大”,该同学的结论正确(选填“正确”或“不正确”)。【解答】解:(1)据题意可知,实验中探究小球的动能,即小球撞击木块时的动能的大小;小钢球从斜面滚下过程中,质量不变,高度减小,故重力势能减小,同时速度变大,动能增加,所以是将重力势能转化为动能的过程;实验中小球动能的大小是通过木块移动的距离来反映的,木块移动的距离越远,小球的动能越大;(2)分析比较甲、乙两次实验可知,小球的质量不变,滚下的高度不同,高度越高,到达水平面时的速度越大,推动木块移动的距离越远,动能越大,可探究出的结论是:质量一定时,物体速度越大动能越大;(3)在甲、乙两次实验中,木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以木块所受的摩擦力保持不变,但木块在克服摩擦力的方向上通过的距离不相等,因此克服摩擦力做功不相等;木块水平移动,在重力的方向上没有移动距离,重力不做功,重力对木块做功0J;(4)因为是光滑的斜面,没有摩擦,所以在斜面上滑下的小球没有机械能的损耗,机械能不变;(5)甲、丙两次实验中水平面的粗糙程度不同,但由常识可知棉布表面更粗糙(木块运动时受到的摩擦力较大),由图知木块在棉布表面上运动距离更大,由W=Fs可知木块在棉布表面上运动时克服摩擦力做功更多,说明质量为2m的小球的动能更大,所以可得到结论:“当物体的速度一定时,物体质量越大,物体动能越大”,即该同学的结论正确。故答案为:(1)小球;重力势;木块移动的距离;(2)质量一定时,物体速度越大动能越大;(3)不相等;0;(4)不变;(5)正确。2.(1)小明使用天平和量筒测量实心金属块的密度。①他先把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,发现指针在图甲所示的位置静止。此时应将天平右端的平衡螺母向左调节,使横梁在水平位置平衡。②将金属块放在调节好的托盘天平的左盘中,右盘中放砝码,当天平平衡时,右盘中的砝码以及游码在标尺上的位置如图乙所示,则金属块的质量是27.2g。③金属块放入量筒前、后,量筒中水面位置如图丙所示。则金属块密度是2.72×103kg/m3。(2)八年级二班的同学们在探究“动能的大小跟哪些因素有关”时,提出如下猜想。猜想一:动能的大小与物体的质量有关猜想二:动能的大小与物体的运动速度有关为了验证上述猜想,同学们设计了如图甲、乙所示的实验进行研究。①实验时是让小球由静止开始沿斜面向下运动,并撞击平面上的木块,观察并记录被撞木块运动距离的长短。小球从斜面一定高度由静止向下运动到达斜面底端的速度只与起点的高度有关,起点越高,到达底端的速度越大。b.被撞木块在平面上运动的距离越长,反映出运动小球具有的越大。②图乙所示的实验中,让不同质量的两个小球从同一高度滚下,探究的是动能与质量的关系。③分析图乙所示实验现象和相关数据,得出的初步结论是:速度一定时,物体的质量越大,动能越大。【解答】解:(1)①由题可知,天平放在水平桌面上,发现指针指在分度标盘中央刻度线的右侧,说明右侧质量偏大,因此应将平衡螺母向左调节,直至指针指在分度盘分中央刻度或作用摆动刻度相同;②由图乙,金属块的质量为:m=20g+5g+2.2g=27.2g;③由图丙知,量筒的分度值为2mL,金属块放入量筒后总体积为36mL,所以金属块的体积V=36mL﹣26mL=10mL=10cm3,所以金属块的密度为:ρ=mV=27.2g10cm3(2)①小球从斜面一定高度由静止向下运动到达斜面底端的速度只与起点的高度有关,起点越高,到达底端的速度越大;②③图乙实验中小球放置的高度相同,滑到水平面时速度相同,小球的质量不相同,质量大的小球将木块推动的距离大,说明质量大的小球动能大,由此可知动能大小与物体的质量有关,速度一定时,物体的质量越大,动能越大。故答案为:(1)①左;②27.2;③2.72×103;(2)①越大;②质量;③速度一定时,物体的质量越大,动能越大。3.在“探究影响动能大小的因素”实验中,如图甲、乙、丙所示,让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下,钢球撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。(1)实验通过观察木块移动的距离来比较动能的大小;(2)甲、乙两次实验中,将同一小球从斜面的不同高度由静止释放,这是为了探究动能大小与速度的关系;(3)比较甲、丙两图进行的实验,得出的结论是当物体的速度一定时,质量越大,它具有的动能就越大。(4)小磊在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击回一木块,该实验方案是不可行(选填“可行”或“不可行”),理由是:没有控制小球的速度相同。【解答】解:(1)通过观察木块被撞击后移动的距离来判断钢球动能大小,这是转换法的应用;(2)在甲、乙两图中,将同一小球从斜面的不同高度由静止释放,控制了质量一定,改变了速度,所以甲、乙两图可以探究动能大小与速度的关系;(3)由图示实验可知,甲、丙两次实验,将不同小球从斜面的相同高度由静止释放,控制了速度一定,丙小球的质量是甲小球的两倍,丙小球将木块推动得更远,说明丙小球的动能更大,所以得出的结论:当物体的速度一定时,质量越大,它具有的动能就越大;(4)观察图丁的装置可知,若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放,撞击同一木块,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧势能相同,转化出的动能相同,因两球质量不同,所以撞击木块的速度不同,故不可行,原因是没有控制小球的速度相同。故答案为:(1)木块移动的距离;(2)速度;(3)当物体的速度一定时,质量越大,它具有的动能就越大;(4)不可行;没有控制小球的速度相同。4.如图是小明探究“动能大小与哪些因素有关”的实验装置。(1)在探究小车速度对其动能的影响时,应保持质量不变,使小车多次从不同(选填“相同”或“不同”)高度下滑进行实验。(2)小明两次实验操作,第一次木块被撞得近,木块受到的摩擦力为f1;第二次木块被撞得远,木块受到的摩擦力为f2,则f1=f2(选填“>”“=”或“<”)。(3)如果水平面绝对光滑,本实验不能(选填“仍能”或“不能”)达到探究目的。【解答】解:(1)在探究动能与速度的关系时,要保持小车的质量不变,让小车从斜面的不同高度滑下,那么小车到达水平面时的速度就不同;(2)木块移动的距离不同,但木块压力大小和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,两次实验中木块受到的摩擦力大小相同,故f1=f2;(3)如果水平面绝对光滑,由牛顿第一定律,小球和木块将做匀速直线运动,将无法通过比较木块被推动后移动的距离来比较小球动能的大小,因此不能达到探究目的。故答案为:(1)质量;不同;(2)=;(3)不能。5.小明同学利用烧杯、弹簧测力计、细线、水、密度计来测量金属块和液体的密度。(已知ρ水=1.0x103kg/m3,g=10N/kg)(1)用弹簧测力计测量金属块的重力,其示数如图A所示,可求出金属块的质量m=0.22kg。(2)金属块的密度ρ=2.2×103kg/m3。(3)利用密度计可以直接测量出液体的密度,将其插入被测液体中,待其静止后直接读取液面处的刻度值即为该液体的密度值小明同学将密度计放入甲液体中,其示数如图C所示,则甲液体的密度ρ=0.85×103kg/m3。(4)小明同学将密度计放入乙液体中,如图D所示,比较C、D两图可知ρ甲<ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。【解答】解:(1)由图甲知,测力计的分度值为0.2N;物体的重力G=2.2N;金属块的质量为:m=G(2)由图B可知,物体浸没在水中时拉力为:F=1.2N;金属块浸没在水中时受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.2N﹣1.2N=1N;根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,金属块排开的水的体积即金属块的体积为:V=V排=F浮ρ水g则金属块的密度为:ρ=mV=0.22kg1×1(3)由图可知,液体的密度为0.85g/cm3=0.85×103kg/m3;(4)密度计在C、D两种液体中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于密度计受到的重力G,所以浮力相同;由图可知,密度计排开液体的体积V排C>V排D,根据F浮=ρ液V排g可知:ρ甲<ρ乙。故答案为:(1)0.22;(2)2.2×103;(3)0.85×103;(4)<。6.小明学习压强和浮力知识后,利用水和饮料、两个完全相同的杯子进行了如图甲所示的实验,将同一合金块依次浸没到质量相同的水和饮料中,g取10N/kg,请根据图中信息回答下列问题:(1)物体浸没后(不接触容器底),容器底受到的液体的压强分别为p水和p饮料二者的大小关系为:p水<p饮料(选填“>”、“=”或“<”)。(2)饮料的密度是1.1×103kg/m3。(3)小明进一步分析在合金块浸没的条件下,弹簧测力计的拉力F与液体密度ρ液关系,图乙中能正确表达二者关系的图象是c(选填“a”、“b”“c”或“d”其中d是较粗的那条弯曲的线)。(4)根据(3)的分析,小明将弹簧测力计改装成测液体密度的密度秤,则他利用这套器材能测量的液体密度最大值为:4×103kg/m3。【解答】解:(1)由图甲可知,合金块在水和饮料中受到的浮力为分别:F浮水=G﹣FB=4N﹣3N=1N,F浮饮料=G﹣FC=4N﹣2.9N=1.1N,即合金块在饮料中受到的浮力较大,当合金块浸没在水中时,它受到的浮力与它对水的压力为相互作用力,由图可知,杯子为柱形容器,因此液体对容器底部压力的增加量等于物体所受的浮力,即ΔF=F浮,所以合金块浸没后,液体对容器底部压力的增加量:ΔF水<ΔF饮料,又因为两个完全相同的杯子装有质量相同的水和饮料,所以合金块浸没后,液体对容器底部压力为:F=G液+ΔF=m液g+ΔF,所以合金块浸没后,液体对容器底部压力F水<F饮料,又因为容器底面积相同,由p=FS可知,容器底受到的液体的压强p水<p(2)由阿基米德原理可知,合金块的体积为:V=V排水=F浮水ρ水g所以饮料的密度为:ρ饮料=F浮饮料Vg=1.1N(3)合金块浸没在水中时,弹簧测力计的拉力F=G﹣F浮=G﹣ρ液gV排=G﹣ρ液gV,所以F为随液体密度增大而减小的一次函数,故c正确;(4)将弹簧测力计改装成测液体密度的密度秤,合金块浸没在液体中,弹簧测力计的示数为零时,合金块受到的浮力最大,即F浮最大=G=4N,根据阿基米德原理得,液体的最大密度为ρ液大=F浮最大Vg=4N故答案为:(1)<;(2)1.1×103;(3)c;(4)4×103。7.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,如图1所示,让小车分别滑到毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。(1)为了使小车进入水平面的速度相同,每次小车要从同一斜面的同一高度由静止自由滑下。(2)如图2所示的甲、乙、丙三个图象是用传感器和示波器记录的小车在斜面和三种不同的水平表面的“速度与路程”图象。①由图象可知:阻力越小,小车滑行的距离就越远,说明小车运动的速度减小得越慢;②请在图丁中,画出水平面光滑时小车的“速度与路程”的图像。(3)这个实验的器材也可以用于探究动能影响因素,你认为可以探究动能与速度的关系。【解答】解:(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,这里采取得的研究方法是控制变量法;(2)①根据实验可知,水平面越光滑,受到的阻力越小,小车运动的越远,速度减小的越慢;②进一步推理可知,若水平面绝对光滑,即小车不受摩擦力,小车的运动状态不变,则小车将做匀速直线运动,其“速度与路程”图象如下所示:;(3)实验中可以让同一小车从同一斜面的不同高度由静止自由滑下,小车到达水平面的速度不同,通过小车在同一水平面上移动的距离来判断小车动能的大小,故可以探究动能与速度的关系。故答案为:(1)同一高度由静止自由;(2)①远;慢;②见上图;(3)速度。8.生活中,我们看到过这些现象:绿灯亮起时,小轿车启动较快,而大货车启动较慢;百米赛跑冲过终点时,速度越快越不容易停下来。学习牛顿第一定律后,小馨同学和小林同学对上述现象有不同的看法:小馨认为:质量越大,惯性越大;小林认为:速度越快,惯性越大。究竟谁的观点正确呢,小馨和小林一起进行了如下探究:探究(一):如图甲,把A、B两车放在较光滑水平地面上(mA>mB),两根相同的橡皮筋一端固定在墙面上,另一端分别系于A车和B车前端,将小车拉至左侧相同的位置,此时橡皮筋绷紧,释放小车,经过相同时间后,小车到达位置如图甲所示。探究(二):如图乙,将小车从较光滑斜面h1=20cm处静止释放,测得小车到达粗糙水平面的速度v1=2m/s,经t1=2.8s停于位置1,再将该车从同一斜面h2=10cm处静止释放,测得小车到达水平面的速度v2=1.4m/s,经t2=2s停于位置2;【分析与论证】(1)质量不同的两小车,相同时间内运动的距离不同,可知B(选填“A”或“B”)的运动状态容易改变,则质量越大,运动状态越不容易改变,惯性就越大;(2)运动状态改变的难易程度可近似认为是速度变化的快慢,分析探究(二)的数据发现小车速度变化快慢是否相同?相同,理由:小车速度变化快慢相同,则说明惯性与速度无关;【交流与反思】(3)速度越大的物体不容易停下来,是因为物体速度越大时动能越大,在相同的阻力作用下,要停下来所需要克服阻力做功就越多,通过的距离就越远;【结论应用】(4)在生活当中,交通安全不容忽视,“十次事故九次快,还有一次是超载”,当好交通法规宣传员也是我们每个公民应尽的义务,请你从物理学角度向身边的朋友解释这句交通安
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