1、微专题 9-7压强相关实验 知识 解读 实验一探究影响压力作用效果的因素 【设计和进行实验】 1.实验主要器材:海绵、沙子或橡皮泥等容易发生形变的物体(不用木板:因为受力时不容易 发生形变,不利于观察实验现象)。 2.实验方法:转换法(通过海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果)。 控制变量法(探究压力的作用效果与压力大小的关系应控制受力面积不变;探究压力的作 用效果与受力面积的关系应控制压力大小不变,通常采用叠加法)。 【实验结论】 3.压力的作用效果与压力的大小和接触面积大小有关。 压力一定时,接触面积越小,压力的作 用效果越明显;接触面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。 突破二研究液
2、体内部的压强 【设计和进行实验】 1.实验主要器材:U形管压强计(实验前需检查装置气密性:用手指压橡皮膜,观察U形管两侧 液面是否有高度差。若有,说明良好;若高度差几乎不变,说明装置漏气,要重新组装)。 2.实验方法:转换法(根据 U 形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小)、 控制变量法( 保持探头在液体中深度不变,改变探头方向,探究液体压强与方向的关系;改变探头在液体 中深度,探究液体压强与深度的关系;同一深度,换用不同的液体,探究液体压强与液体密 度的关系)。 【数据处理和分析】 3.设计实验数据记录表格,分析表格数据,可得出液体内部压强的特点:液体内部各个方向都 有压强,并且在液体内
3、部的同一深度,向各个方向的压强都相等,深度越深,压强越大,液体内 部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。 (液体压强的 计算式:p=gh) 典例 解读 例 1、在探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验中,小邹同学用一块海绵和两块规格相 同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题: (1)压力的作用效果的大小是通过比较海绵的程度来确定的。 (2)分析比较图乙和图丙的实验现象,可以得出结论:。 (3)分析比较图的实验现象,可得出结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用 效果越显著。 (4) 进 一 步 综 合 分 析 图 甲 、 乙
4、 、 丙 和 丁 的 实 验 现 象 , 并 归 纳 得 出 结 论:。 【答案】(1)凹陷 (2)当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著 (3)乙和丁 (4)压力作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,压力越大,受力面积越小,压力作用效 果越显著. 【解析】 实验中是利用砖块在海绵上探究压力的作用效果,是因为海绵受力后形状容易改变,通过其凹陷 程度反映压力的作用效果的大小;图乙与图丙实验中砖对海绵的压力相同,受力面积不同,压力 的作用效果不同,说明压 力的作用效果与受力面积有关;图乙、丁中海绵的受力面积相等,而压 力不等,压力较大的丁图中海绵凹陷得深,说明压力的作用效果明显,从而得
5、出压力的作用效果 与压力大小有关。 例 2、下图是用压强计探究液体内部压强的情境。 (1)把探头放入水中,通过观察 U 形管两边液面的高度差来判断探头处水的压强的大小,高度 差越大,水的压强(选填“越大”或“越小”)。 (2)比较甲图、乙图和丙图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强。 (3)在乙图中把探头慢慢下移,可以观察到 U 形管两边液体的高度差增大,从而得到:在同一 种液体里,液体的压强随的增加而增大。 (4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到 U 形管两边液体 的。 例 3、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
6、认 为此压强跟圆柱体的密度、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。 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/cm 2 高度h/cm海绵被压下深度/cm 1合金甲圆柱体 A1050.5 2合金甲圆柱体 B10101 3合金甲圆柱体 C20101 4合金乙圆柱体 A1051.5 5合金乙圆柱体 B10103 6合金乙圆柱体 C20103 (1)分析实验 1、2 或 4、5 可以得出:当圆柱体的材料
7、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。 (2)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。 (3)此探究过程用到的科学探究方法有、。 (4)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,圆柱体的高度为h,底面积为S)。表达式 为。 该推导出的表达式(选填“能”或“不能”)应用于各类固 【答案】(1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大 【解析】(1)把水的内部压强的大小转换成 U 形管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差越大,表示 水内部的压强越大。 (2)比较甲图
8、、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U 形管两侧的液面高 度差相等。可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。 (3)在乙图中把探头慢慢下移,控制液体的密度不变,改变深度,可以观察到 U 形管两边液体的高 度差增大,得到:在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大。 (4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,控制深度不变,把水换成盐水,密度变 大,则可以观察到 U 形管两边液体的高度差变大。 体的压强的计算。 培优 训练 1、如图所示，某同学利用小桌、海绵和砝码等器材进行“探究压力的作用效果与哪些因素 有关”的实验 第 10 题图 (1)本实验的科学
9、探究方法是_和转换法 (2)小桌对海绵的压力改变了海绵的_(选填“形状”或“运动状态”) (3)为了探究压力的作用效果与压力大小的关系，应比较图甲和图乙的实验，可知受力面积 相同时，压力_(选填“越大”或“越小”)，压力的作用效果越明显 (4)为了探究压力的作用效果与受力面积大小的关系，应比较_两图的实验，可知压 力大小相同时，受力面积_(选填“越大”或“越小”)，压力的作用效果越明显 2、如图甲所示，用微小压强计探究液体内部压强的特点(盐水水) (1)实验中，将液体内部的压强大小转换为用 U 形管两侧液面的_来表示 甲乙 (2)为了使实验现象更明显，U 形管中的液体最好用_的(选填“有色”或
10、“无色”) (3)将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置，观察到 U 形管两侧液面的高度差hBhA，经 过多次实验观察到同样的现象，这说明同种液体内部的压强随_的增加而增大 (4)将探头放在图乙所示液体内部等深的B、C位置，观察到 U 形管两侧液面的高度差 hC_hB(选填“”)，这是为了研究液体压强与液体_的关系 (5)由以上实验可知图乙所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是_位置 3、小明用 2 mL 注射器、量程为 010 N 的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验 【答案】(1)高度(2)2、3 或 5、6(3)控制变量法转换法(4)p=gh不能 【解析】(1)分析实验
11、 1、2 或 4、5,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对水平面的压强不同,故可得出 结论: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高度有关。 (2)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,要求圆柱体的密度相 同,对水平面的压强也相同,而底面积必须不同,故序号 2、3 或 5、6 符合要求。 (3)在探究多个因素对压强的影响时,运用了控制变量法来研究某一因素的影响,还利用转换法 用海绵被压下的深度表示压力的作用效果。 (4)已知合金的密度为,圆柱体的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为p=gh。从 推导过程可以看出p=gh这一公式只适用于质量分
12、布均匀的实心柱状物体,不能应用于其他 类固体(如质量分布不均匀,非柱体物体等)的压强的计算。 的原理是二力平衡和p=。 步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。 步骤二:如图 10-16 所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为 5.2 N。 图 10-16 步骤三:用刻度尺测出注射器的长度为 4.00 cm。 步骤四:算出大气压强值为Pa。 同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进: 将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮 帽封住注射器的小孔,这样有利
13、于。 取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为 0.3 N,由此可知,此时活塞所受 到的 (选填“摩擦力”或“大气压力”)为 0.3 N。小华根据改进后测得的数据,重新计算 了大气压的值。 微专题 9-7压强相关实验 例 1、 【答案】(1)凹陷 (2)当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著 (3)乙和丁 (4)压力作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,压力越大,受力面积越小,压力作用 效果越显著. 【解析】 实验中是利用砖块在海绵上探究压力的作用效果,是因为海绵受力后形状容易改变, 通过其凹陷程度反映压力的作用效果的大小;图乙与图丙实验中砖对海绵的压力相同,受力 面积
14、不同,压力的作用效果不同,说明压 力的作用效果与受力面积有关;图乙、丁中海绵的受 力面积相等,而压力不等,压力较大的丁图中海绵凹陷得深,说明压力的作用效果明显,从而 得出压力的作用效果与压力大小有关。 例 2、 【答案】(1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大 【解析】 (1)把水的内部压强的大小转换成 U 形管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差 越大,表示水内部的压强越大。 (2)比较甲图、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U 形管两侧的液面高 度差相等。可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。 (3)在乙图中把探头慢慢下移,控制液体的密度不变,改变深
15、度,可以观察到 U 形管两边液体 的高度差增大,得到:在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大。 (4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,控制深度不变,把水换成盐水,密 度变大,则可以观察到 U 形管两边液体的高度差变大。 例 3、 【答案】(1)高度(2)2、3 或 5、6(3)控制变量法转换法(4)p=gh不能 【解析】 (1)分析实验 1、 2 或 4、 5,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对水平面的压强不同, 故可得出结论: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高度 有关。 (2)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,
16、要求圆柱体的密度 相同,对水平面的压强也相同,而底面积必须不同,故序号 2、3 或 5、6 符合要求。 (3)在探究多个因素对压强的影响时,运用了控制变量法来研究某一因素的影响,还利用转换 法用海绵被压下的深度表示压力的作用效果。 (4)已知合金的密度为,圆柱体的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为p=gh。 从推导过程可以看出p=gh这一公式只适用于质量分布均匀的实心柱状物体,不能应用于 其他类固体(如质量分布不均匀,非柱体物体等)的压强的计算。 专题提升训练 1、 (1)控制变量法(2)形状(3)越大(4)乙、丙越小 【解析】(1)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，因
17、此探究压力的作用效 果与哪些因素有关时，必须采用控制变量法；(2)由题图可知，小桌对海绵的压力改变了海 绵的形状；(3)图甲和图乙，受力面积相同，图乙中的压力大些，海绵被压陷的深一些，说 明在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；(4)探究压力的作用效果与受力 面积大小的关系时，应控制压力的大小相同，而受力面积的大小不同，因此要比较乙、丙两 图的实验，乙图受力面积小些，海绵被压陷的深一些，说明在压力大小相同时，受力面积越 小，压力的作用效果越明显 2、 (1)高度差(2)有色(3)深度(4)密度(5)D 【解析】(1)在探头未放入液体中时，U 形管两管内的液面是相平的，而当探头放入液
18、体中 后，因液体内存在着压强，则使得 U 形管两管内液面出现高度差，这个高度差的大小就能显 示液体内部压强的大小；(2)管内用有色的液体，更便于观察实验现象；(3)将探头分别放在 A、B位置时，液体的密度相同，B点深度较A大，U 形管两侧液面高度差hBhA，可见液体内 部的压强随深度的增加而增大；(4)将探头放在B、C(同一深度)位置，我们将观察到hChB， 这是为了研究液体压强与液体密度的关系；(5)由上可知，液体的压强与液体的密度和深度 有关，即pgh，故D点位置的压强为最大 3、刚被拉动有刻度部分1.04105 排空注射器内的空气摩擦力 解析安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,注射器中的活塞刚被拉动时弹簧测力计对 活塞的拉力等于大气对活塞的压力;已知该注射器的体积为 2 mL,所以只需测出其有刻度部 分的长度即可知道活塞横截面积,其长度为 4.00 cm,所以其横截面积S= =510 -5 m 2;大气压强值为 p= =1.0410 5 Pa。 实验改进:在注射器内抽满水时,内部空气绝大部分已经被排出,此时再竖直向上推动活塞 至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样更有利于排空注射器内的空气; 取下橡皮帽,重复步骤二的操作,此时弹簧测力计对活塞的拉力与活塞内壁对活塞的摩擦力 是一对平衡力,所以读得弹簧测力计的示数 0.3 N 是活塞所受到的摩擦力的值。
