初中物理压强和浮力实验题

在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中，小明同学用一块海绵、一张小桌子和一个砝码，做了如图所示的一系列实验，请注意观察、分析，并回答下列问题：

（1）分析比较图甲、乙的实验现象，乙图中小桌子上加砝码的目的是为了           ；可以得出结论：当            相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（2）分析比较图乙、丙的实验现象，丙图中小桌子倒放的目的是为了        ；可以得出结论：当            相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显．

将下图中三种一起的测量结果（数值及单位）填写在下表相应的空格中。

量筒中水的体积	电压表的读数	弹簧测力计的读数

现有一根两端开口的直玻璃管，将其下端蒙上橡皮膜。描述橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化。

（1）向管内缓缓注水，观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多，橡皮膜向外凸的程度会　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$

（2）将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中，慢慢向下移动至如图所示的位置，橡皮膜向外凸的程度会　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，橡皮膜的形状是　　（选填“凸面”“凹面”或“平面” $)$，试说明理由。　　

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 $\rho$、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，于是，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 $S/c{m}^2$	高度 $h/\mathit{cm}$	海绵被压下深度 $/\mathit{cm}$
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）该小组同学是通过　　来判断压强大小的。

（2）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。

（3）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。

（4）此探究过程用到的科学探究方法有　　、　　。

（5）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 $\rho$，圆柱体合金的高度为 $h$，底面积为 $S)$。表达式为　　。

（6）上面推导出的表达式　　（选填“能”或“不能” $)$应用于各类固体的压强的计算。

大威在探究“影响压力作用效果的因素”时，取三个质量相同的圆柱形容器 $A$、 $B$、 $C$，它们底面积的关系是 $S_A=S_B<S_C$．在三个容器中分别倒入适量的水和盐水，其中 $B$、 $C$两容器中液体质量相同。将它们分别放在三块相同的海绵上，如图甲、乙、丙所示。

（1）实验过程中可以通过观察海绵的　       　来比较压力的作用效果。

（2）通过比较　      　两次实验，探究压力的作用效果与压力大小的关系。得到的结论是　      　相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。

（3）大威还想利用这些器材探究影响液体压强的因素，于是他找来一个如图丁所示的液体压强计，将压强计的探头放入 $B$、 $C$两容器中，保持探头在两种液体中的深度相同。发现探头在盐水中时， $U$形管左右两侧液面的高度差较　      　（填“大”或“小”）。说明在深度相同时，　       　越大，液体压强越大。

（4）再将探头放入 $B$容器中的某一深度，改变探头的方向，会发现 $U$形管左右两侧液面的高度差不变，由此说明：在同种液体内部的同一深度，向各个方向的压强都　       　。

小明学习了浮力知识后，利用家中的物品做了几个小实验。

（1）小明把小萝卜放入水中，小萝卜漂浮在水面上，此时它受到的浮力为 $F_{浮}$，重力是 $G_{萝}$，那么 $F_{浮}$　       　 $G_{萝}$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$” $)$。

（2）小明把小萝卜从水里捞出擦干，再放入足够多的白酒中，小萝卜沉底了，此时排开白酒的体积 $V$排与小萝卜的体积 $V_{萝}$的关系是 $V_{排}$　     　 $V_{萝}$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$”）。

（3）小明还想测量小萝卜的密度，于是找来一个圆柱形茶杯、刻度尺和记号笔。具体做法如下：

①如图甲所示，在茶杯中倒入适量的水，在水面处用记号笔做好标记，用刻度尺测量出水面到茶杯底的竖直距离为 $h_0$；

②如图乙所示，将小萝卜轻轻地放入水中静止后，用刻度尺测量出此时的水面到茶杯底的竖直距离为 $h_1$；

③将茶杯中的水全部倒出，取出小萝卜擦干，再向杯中慢慢地倒入白酒直至　     　为止；

④如图丙所示，将小萝卜轻轻地放入白酒中静止后，用刻度尺测量出此时的白酒液面到茶杯底的竖直距离为 $h_2$。

（4）水的密度用 ${\rho }_{水}$来表示，请你用 ${\rho }_{水}$、 $h_0$、 $h_1$、 $h_2$写出小萝卜的密度表达式 ${\rho }_{萝}=$　         　。

如图甲所示，用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以 $0.05m/s$的速度竖直向上匀速提起，图乙是钢丝绳的拉力 $F$随时间 $t$变化的图象，整个提起过程用时 $100s$，已知河水密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，混凝土的密度为 $2.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，钢铁的密度为 $7.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，不计河水的阻力，求：

（1） $0-60s$内混凝土构件在河水里上升的高度；

（2）开始提起 $(t=0)$时混凝土构件上表面受到水的压强（不计大气压）；

（3） $0-60s$内钢丝绳拉力所做的功；

（4）通过计算说明，此构件的组成是纯混凝土，还是混凝土中带有钢铁骨架？

已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，某兴趣小组用一薄壁量杯（杯壁体积忽略不计）制作了一个测量液体密度的简易装置，操作如下：

（1）在量杯内装入适量细沙后放入水中，量杯在水中竖直静止时，如图甲所示。此时量杯浸入水中的体积为　       　 $\mathit{mL}$；

（2）将该装置放入某液体中，静止时如图乙所示，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$；某同学将一小石子放入量杯，静止时如图丙所示，则小石子质量是　      　 $g$。

在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，主要实验步骤如下：

$a$．将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下，按如图甲所示组装器材。

$b$．向空烧杯中缓慢注入清水，直到没过金属体一段距离（烧杯未加满水），如图乙中① $~$⑤所示，待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数 $F_1~F_5$。

$c$．如图乙中⑥所示，再向烧杯中加入适量盐，并轻轻搅拌，直至弹簧测力计示数稳定后读数为 $F_6$。

（1）图乙中　       　（选填① $~$⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。在图⑤中，金属体所受到的浮力 $F_{浮}=$　      　（用测量量的字母来表示）。

（2）图乙中　      　（选填① $~$⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关。金属体的体积 $V=$　        　（用已知量 ${\rho }_{水}$、 $g$和测量量的字母来表示）。

（3）因为浮力的大小跟液体的密度有关，可知图⑤、⑥中， $F_5$　     　 $F_6$（选填“ $>$、 $=$、 $<$”），图⑥中盐水密度： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　     　（用已知量 ${\rho }_{水}$和测量量的字母来表示）。

小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时，他猜想浮力的大小可能与液体的密度、物体排开液体的体积、物体在液体中的深度有关。所用的实验器材有：烧杯、酒精、水、盐水、量程合适的弹簧测力计、细线、底面积相同而体积不同的带钩圆柱。（已知 ${\rho }_{\mathit{酒精}}<{\rho }_{水}<{\rho }_{\mathit{盐水}}$）

（1）在探究“浮力大小与液体密度是否有关”时，小明用弹簧测力计将同一个体积较大的圆柱分别浸没在酒精、水、盐水中的相同深度处，如图所示，则圆柱在水中受到的浮力是　    　 $N$，分析数据得出浮力的大小与液体密度的关系是在其他条件相同时，　          　。

（2）在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时，小明设计了如下记录实验数据的表格，请将表格中第一行信息补充完整。

实验次数	所用液体	物体在液体中的深度 $h$		圆柱重 $G/N$
1	水	相同	小
2	水		中
3	水		大

（3）实验中用到的科学探究的方法是　     　。

小王同学到宜宾翠屏山玩耍时，在去哪吒洞的路上捡到一个形状奇特且不溶于水的物体，他想知道这个不明物体是由什么材料构成，于是在实验室进行了如下操作：

参考密度表
物质	密度 $(\mathit{kg}/m^3)$
大理石	$(2.6-2.8)\times {10}^3$
石膏	$(1.6-1.9)\times {10}^3$
硬塑料	$(1.2-1.6)\times {10}^3$
铝合金	$4.0\times {10}^3$

（1）已知空玻璃杯的质量为 $53.8g$

（2）将该物体放入装有适量水的透明玻璃杯中，发现物体下沉至杯底，如图（甲 $)$，说明该物体的密度　　水的密度，物体对杯底的压力　　其重力（以上两空均选填“大于”、“等于”或“小于” $)$；

（3）往杯中逐渐加入食盐并搅拌，直至观察到物体悬浮如图（乙 $)$；

（4）取出物体，用调好的天平测玻璃杯和盐水的总质量，如图（丙 $)$总质量为　　 $g$；

（5）将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒，如图（丁 $)$体积为　　 $\mathit{mL}$；

（6）通过以上实验，可以得到物体的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$，这个物体是由　　构成的。

探究液体内部压强的特点。

（1）用压强计和盛有水的容器进行实验，情形如图甲所示。比较 $A$、 $B$可知：在液体内部的同一深度，向　            　的压强都相等；比较 $A$、 $C$可知：液体内部压强的大小跟　           　有关。

（2）用如图乙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分，隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验，情形如图丙的 $D$、 $E$所示。由此可推断： $a$、 $b$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　    　 ${\rho }_b$， $a$、 $c$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　      　 ${\rho }_c$。

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，甲、乙、丙三位同学都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，于是，三位同学各自从实验室里挑选了由不同材料密度的合金制成、高度和横截面积都不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验，并测出实心圆柱体对水平地面压强p的大小，表中为甲、乙、丙三位同学的实验数据记录．

同学	合金圆柱体密度ρ（×10^3千克/米^3）	实验序号	高度h	（米）	圆柱体底面积S	（×10^﹣4米^2）	实心圆柱体对水平地面的压强p	（帕）
甲	2	1	0.05	5	980
	2	0.1	5	1960
	3	0.2	5	3920
	4	0.2	10	3920
乙	4	5	0.05	5	1960
	6	0.1	5	3920
	7	0.2	5	7840
丙	6	8	0.05	5	2939
	9	0.1	5	5879
	10	0.2	5	11759

①甲同学由实验序号3、4初步判断：实心圆柱体底面积与本实验研究结论的获得      （选填“有关”或“无关”）．
②各位同学分析了自己的实验数据和相关条件，其中乙同学由实验序号      初步得出：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高度成正比．
③三位同学互动交流，分析了实验序号1、5、8（或2、6、9或3、7、10）的数据，初步得出：      ．
④丙同学在交流中发现从自己的数据得不出②中乙同学所得出的结论，于是把表中“2939帕、5879帕、11759帕”分别修改成“2940帕、5880帕、11760帕”，甲同学说他不能这样做，理由是      ．
⑤进一步综合分析表中甲、乙两位同学的数据，经运算归纳得出：实心圆柱体对水平地面的压强与      的比值是一个定值．

小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体（如图甲所示），当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降，直到浸没在溢水杯内的水中，用小桶收集溢出的水。（g取10N/kg）

（1）圆柱体的质量为　      　kg。

（2）圆柱体浸没在水中时所受浮力为　      　N；圆柱体的密度是　       　kg/m³。

（3）比较　      　两图可知：浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关。

（4）比较c、d两图可知：当物体浸没在同种液体中，所受浮力不随　   　而改变。

（5）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力F随物体下降高度h变化的图象，那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为　         　N，这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟　            　有关。

小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力称”，其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂秤盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。

请你回答下列问题（不计细线、秤盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）

（1）为了制作量程为1kg的浮力称，向秤盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的　　（选填“上”或“下“）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。

（2）取下砝码，当浮筒受到　　力和　　力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。

（3）若将质量为m（m＜1kg）的待测物体放在秤盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ水，则待测物体质量的表达式m＝　　。

（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是　　（选填“零刻度线上升”或“最大刻度线下降“），请你分析带来这一变化的原因是：　　。