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力学提高实验
力学提高实验
6
模块一:
特殊方法测密度
天平类
【例1】小军同学要测量一块矿石的密度,其主要测量步骤如图18甲、乙、丙所示。
请你看图读取天平各次的测量数据,并将读取数据及由此计算出的矿石的密度填入下表中。
m石/g
m1/g
m2/g
/gcm-3
【例2】
小李用下面的方法测量某种液体的密度。
首先用调好的天平测出盛有适量水的烧杯A的总质量为60g,然后用细线拴着一个小球,将其浸没在烧杯A内的水中,不触碰烧杯的底和壁,天平平衡后如图20甲所示,此时天平的测量值为______g。
接着他用天平测出盛有适量待测液体的烧杯B的总质量为60g,再用细线拴着擦干后的同一个小球浸没在烧杯B内的液体中,不触碰烧杯的底和壁,天平平衡后如图20乙所示。
则待测液体的密度为______kg/m3。
【例3】小刚要用一架已调好的天平及配套的砝码、装有适量水的烧杯、细线测
一小块矿石的密度,下面是小刚的部分实验步骤,请你按照小刚
的实验思路,将实验步骤补充完整。
实验步骤:
(1)用已调好的天平测出小矿石质量m1
(2)用已调好的天平测出装有适量水的烧杯质量m2
(3)__________________________________________________________
利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ石的表达式为:
____________________。
【例4】小萱在实验室中测量某种矿石的密度。
实验器材:
一只有标记线的空烧杯、托盘天平、砝码盒、足量的水、待测矿石颗粒若干。
请你帮小萱把下列实验步骤补充完整,并写出计算矿石密度的表达式。
(1)取适量的矿石颗粒,用调好的天平测其质量为m1,并记录;
(2)将质量为m1的矿石颗粒装入空烧杯中,向烧杯中加水到烧杯的标记线。
用天平测烧杯的总质量为m2,并记录;
(3)将烧杯清空,________,用天平测量烧杯的总质量为m3,并记录;
(4)根据测量数据计算这种矿石的密度ρ石=________。
【例5】小洁利用天平(含砝码)、刻度尺、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶,测量牛奶的密度。
以下是小洁设计的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)用调节好的天平,测出空烧杯的质量m0;
(2)将适量的水倒入烧杯中,用天平测出烧杯和水的总质量m1,用刻度尺量出水面达到的高度h;
(3)将水倒出,在烧杯中倒入牛奶,,用天平测出烧杯和牛奶的总质量m2;
(4)已知水的密度为水,利用测量出的物理量和水计算牛奶的密度=,并将计算结果记录在表格中。
测力计类
【例6】小明有一形状规则且不吸水的固体A,放在水中能漂浮。
为测量A的密度,小明找来了弹簧测力计、滑轮、细线等器材,进行了如下实验。
(1)如图24甲所示,调节弹簧测力计的“0”点,用细线将A拴好后挂在测力计的挂勾上,静止时弹簧测力计的示数为F1=N;
(2)如图乙所示,小明将A完全浸入水中,当其静止时,弹簧测力计的示数为F2=N;
(3)则固体A的密度ρ=g/cm3。
(忽略绳重与摩擦,g取10N/kg)
【例7】小明同学准备利用“一个弹簧测力计、一个重锤、两根质量和体积均可忽略不计的细线、一个装有适量水的烧杯”测量一个不规则小木块的密度。
请你帮他将实验方案补充完整。
(1)用细线系住木块,挂在弹簧测力计下,记录弹簧测力的示数F;
(2)用细线将重锤系在木块下方,将重锤浸没在水中,记录弹簧测力的示数F1;
(3)________________________________________________________________________;
(4)根据测得数据,计算木块浸没在水中所受的浮力F浮=______;
(5)计算出木块的密度ρ木=______。
【例8】小东利用一个已经调零的弹簧测力计、一根轻质细线、一个小石块、两个烧杯和足量的水测量某液体
的密度。
小东同学根据这些器材设计出了下面的实验步骤,但不完整,请你按照他的实验思路,将实验步骤补
充完整。
(1)用细线系住小石块,将适量的水与液体
分别倒入两个烧杯中;
(2)用弹簧测力计测出小石块的重力为
,并记录在表格中;
(3)用弹簧测力计测出小石块浸没在水中静止时受到的拉力为
,并记录在表格中;
(4)___,并记录在表格中;
(5)已知水的密度为
,利用测量出的物理量和
计算出液体
的密度:
=,并将计算结果记录在表格中。
刻度尺—量筒类
【例9】
水泥钉是比较坚硬的,小刚想用实验测定水泥钉的密度。
因此他准备了水泥钉、刻度尺、圆筒形玻璃杯、口大底小的小玻璃杯和适量的水。
他根据这些实验器材设计出了下面的实验步骤,但不完整。
请你将小刚的实验步骤补充完整。
实验步骤:
(1)在圆筒形玻璃杯内放入适量水,再将小玻璃杯杯口朝上轻轻放入水中飘浮,如图A所示。
用刻度尺测出此时水的深度为h1。
(2)将适量的水泥钉放在小玻璃杯中,使装有水泥钉的小玻璃杯漂浮,如图B所示。
用刻度尺测出此时水的深度为h2。
(3)将小玻璃中的水泥钉放入水中,如图C所示。
。
(4)已知水的密度为ρ水,利用上述测量的物理量和已知条件,写出水泥钉密度的表达式。
ρ水泥钉=。
【例10】小红的妈妈有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度。
现在只有如下器材:
一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。
请你按照下面的实验设计思路,把实验步骤补充完整,并利用测量中的表示符号和水的密度ρ水,写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤:
①水槽中装入适量水,将木块放入水槽中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h1;
②将手镯放于木块上,如图17所示,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2;
③______________________________________________________。
翠玉手镯密度的数学表达式
:
ρ=_______。
【例11】小阳利用刻度尺、圆柱形容器、有配重的薄壁长烧杯和适量的水测金属块A的密度。
以下是小阳的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)在圆柱形容器中装有适量的水,将一只装有配重的薄壁长烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时用刻度尺测出容器中水的深度H1,如图20甲所示。
(2)将金属块A吊在烧杯底部,烧杯静止时用刻度尺测出烧杯露出水面的高度h1,容器中水的深度H2,如图20乙所示。
(3)将金属块A放在烧杯中,,如图20丙所示。
(4)已知圆柱形容器底面积为S1,烧杯底面积为S2,水的密度为ρ。
则金属块A的密度为。
刻度尺—杠杆类
【例12】
小东想估测出某种金属块B的密度ρB,他手边的测量工具只有刻度尺,小东利用身边的器材设计出一个实验方案,首先找一根均匀直硬棒,用细线系住O点并悬挂起来,硬棒在水平位置平衡,然后将金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物A挂在硬棒上的位置为E,如图20所示,下面是小东测出ρB的部分实验步骤,请你按照小东的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)用刻度尺测出OE的长度L0;
(2)把金属块B浸没在水中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;
(3);
(4)已知水的密度为ρ水,利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρB的表达式为:
。
【例13】
小明利用轻质硬棒(可视为杠杆)和透明塑料小桶等器材制作了如图23所示的测量液体密度的秤:
用细线做成提纽系在O点将硬棒吊起,棒的一端悬挂塑料小桶(小桶中可装水或其他待测液体)。
另外找一个重物做为秤砣,通过调节秤砣在硬棒上悬挂的位置,可使硬棒(杠杆)处于水平平衡。
以下是小明测量某种待测液体密度时的实验步骤的一部分,请你将实验步骤补充完整。
(1)小桶内不加液体,手提O点处的提纽,移动秤砣位置,当秤砣置于A位置时使杠杆处于水平平衡。
测量并记录此时O点到A点的距离l0;
(2)将适量的水注入小桶中,在桶壁上标记水面位置。
移动秤砣到某一位置,使杠杆再次处于水平平衡,测量并记录____________________;
(3)将小桶内的水全部倒出,_____________________________________________;
(4)已知水的密度为ρ水,利用上述测量出的物理量和已知量,写出计算待测液体密度ρ液的表达式:
ρ液=。
模块二:
证伪实验
【例1】
小林用纸杯、塑料片和水做实验。
他将纸杯装满水,用塑料片把杯口盖严,一只手按住塑料片,另一只手抓住杯底,在空中将纸杯倒过来。
移开按塑料片的手后,他发现塑料片和杯子里的水都不落下来,如图19所示。
小林对这一现象的解释是:
塑料片和杯子里的水都不落下来是由于塑料片被水粘住了,与大气压无关。
请你利用上述器材再补充必要的辅助器材,设计一个实验证明小林的解释是错误的。
请你写出实验步骤和实验现象。
【例2】小红想利用实验研究影响液体压强大小的因素,于是她找来扎有橡皮膜的平底试管,逐渐往试管中加水,发现加水越多橡皮膜凸起越厉害,所以她得出结论:
液体越重,产生的压强越大。
请你利用已有器材证明她的观点是错误的,请你写出实验步骤和实验现象。
【例3】
35.学习了力学知识后,小强认为:
“先后作用在同一物体上的两个力,它们的大小和方向都相同,则这两个力的作用效果就相同”。
现有已调平的轻质杠杆(如图25所示)、钩码一盒。
请你选用上述实验器材设计一个实验,说明小强的观点不正确。
要求:
简述实验步骤和实验现象。
【例4】
小东利用图26所示装置,探究压力的作用效果。
其中A和B是作为支架的木块,C为弹性很好的钢板尺。
M表示形状相同、质量不同的金属块。
小东在实验中发现,随着金属块M的质量变大,钢板尺C的弯曲程度也变大。
于是小东得出结论:
“在受力面积一定时,物体M的重力越大,钢板尺C的弯曲程度就越大。
”请你利用现有器材,重新设计实验证明小东的结论不正确。
请你简述
(1)实验步骤;
(2)实验现象;
(3)实验分析与结论。
模块三:
探究性实验
【例1】同学们在学习了压强概念后得到一个结论:
“压强一定时,压力与受力面积成正比”,同学们利用实验室提供的实验器材:
托盘天平一架(含砝码),药匙一把,刻度尺,三角板,底面积不同的平底试管六只,足量的沙子,装有适量水的大水槽进行实验探究。
请你写出主要实验步骤和画出记录实验数据的表格。
【例2】
实验桌上有满足实验需要的如下器材:
天平(含砝码)、容器内装有适量的水的烧杯、轻细线、铁架台、底面积为S且侧面有刻度的圆柱体金属块(其上表面有可拴细线的小孔)。
请你利用上述器材设计一个实验证明:
物体没入水中之前,下表面受到水向上的压强与它浸在水中的深度成正比。
请写出实验步骤,画出实验数据记录表。
【例3】实验桌上有满足实验需要的如下器材:
如图19所示的一套固定在铁架台上且带有刻度的杠杆、一个升降台上放有一只足够深的透明圆柱形容器,容器内装有足量的水、两块重力均为G、底面积均为S且侧面贴有刻度的长方体铁块(其上表面有可拴细线的小孔)、轻细线。
请你利用上述器材设计一个实验证明:
在液体的密度一定的条件下,液体内部向上的压强与液体的深度成正比。
请写出实验
【例4】水平实验桌上提供了如下的器材:
平底试管1只(已知底面积为S),纸杯中装有适量的细沙,玻璃杯中装有适量的水,一架托盘天平,一根刻度尺,纸巾,药匙。
请利用提供的器材设计实验,证明:
在液体密度一定时,物体所受的浮力与排开液体的体积成正比。
【例5】实验桌上有如下器材:
烧杯、系有细线的石块、六种不同密度的液体(其密度均小于石块密度)、密度计、弹簧测力计。
请利用上述器材设计实验证明:
在排开液体的体积保持不变时,物体浸入液体所受到的浮力与液体密度成正比。
要求:
(1)写出实验步骤;
(2)画出实验数据记录表格。
【例6】如图22甲所示,在一个已经调节平衡的有刻度的杠杆左端A位置挂一个金属圆柱体(位置A固定不变,但悬挂金属圆柱体的细线长度可调),杠杆右端挂一个重力为G的钩码,(悬挂钩码的细绳套可以在杠杆上左右移动),此时杠杆在水平位置平衡;如图22乙所示,另有一个已知底面积为S的圆柱形容器、刻度尺和足量的水。
要求利用上述实验装置和器材,设计实验证明:
“浸在水中的物体所受浮力的大小与排开水的体积
成正比。
”请写出主要实验步骤,设计出实验数据记录表。
图22甲
图22乙
【例7】
如图29甲所示为内充氦气的叮当猫造型的氦气球,小兰知道气球里的气体会慢慢跑出,所以想研究氦气球中氦气体积的减少量ΔV随时间Δt变化的情况,她利用如图29乙所示的有刻度的杠杆、一个质量m=50g的钩码、细线和手表,设计实验完成了探究。
请你写出实验步骤,并设计实验数据记录表。
(提示:
氦气体积的减少量与气球体积的减少量相等;空气的密度ρ空=1.29kg/m³;氦气的密度约是空气密度的七分之一,可不考虑其重力)
模块四:
材料分析题
【例1】阅读下列短文
我们知道,力是物体对物体的作用,只要有力的作用,就一定要有施力物体和受力物体,一个物体是施力物体的同时是不是也是受力物体呢?
两位滑冰的同学站在冰场上,甲同学推乙同学一下,乙同学运动起来,同时甲同学向相反方向运动起来。
平静的湖面上,在甲船上推动乙船,两只船同时向相反方向运动。
在水面上放两只软木塞,一个上面放磁铁,另一个上面放小铁条,磁铁和铁条相互吸引,两个软木塞相向运动。
(1)根据上文的阅读你能得出的结论是:
______________。
(2)举出两个你在体育课上应用此结论的实例:
__________________。
【例2】阅读下列材料:
当高台跳雪运动员出现在赛道的顶端时,全场观众的目光都集中在他身上。
运动员由高处急速滑下,在即将到达赛道底部时,他的速度已达到100km/h。
这时,他双膝弯曲,使劲一蹬,顺势跃向空中。
然后,为了减小空气阻力的影响,他上身前倾,双臂后摆,整个身体就像一架飞机,向前滑翔。
刺骨的寒风抽打着他的脸庞,两边的雪松飞快地向后掠过。
最终,滑雪板稳稳地接触地面。
如图所示,是记者用照相机拍下的精彩瞬间。
(1)滑雪不仅是一项运动,同时还是一门科学。
请你从以上材料中,找出与物理有关的现象,并说出相应的原理、道理或概念。
图、文中与物理相关的现象原理(或道理、概念)
示例:
运动员由高处急速滑下
重力势能转化为动能
(2)小羽发现在滑雪比赛中,运动员能否稳稳地接触地面,是比赛得分较关键的因素。
他猜想:
运动员落地时的稳定程度可能与他的重心高低有关。
于是他利用物理课上学到的科学探究方法,对猜想进行验证。
小羽找来两块完全相同的橡皮,一块竖直放置;另一块平放,且切去总长的1/5垫在下部(粘牢)。
如图所示,同时放在水平书面上,微微摆动书,发现竖直放置的橡皮总是先倾倒。
①在探究过程中,小羽采用接触面积相同,观察____________,判断稳定程度与重心高低的关系;
②通过以上探究可得到的结论是:
________________________。
③该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用,试举一例:
______________________。
【例3】
小明看到在没有起重机的情况下,工人要将油桶搬运上汽车,常常用如右图的方法.小明想:
为什么不直接将油桶抬上车呢?
难道这样做可以省力吗?
如果能省力那么推力的大小与斜面长度有关吗?
为了探究推力大小与斜面长度的关系,小明选用弹簧秤、4N的重物和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验,每次斜面的高度均为0.2m.测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如下图
甲、乙、丙所示.(假设斜面很光滑,不计摩擦)
(1)请你为小明设计一个记录实验数据的表格(要求有利于实验数据的分析),并将上面实验数据记录在表格中.
(2)认真分析数据,写出F与L的关系是:
.
(3)下列四个图线中,你认为哪个图能正确反映F与L的关系.答:
.
【练1】小军利用天平、水和烧杯来测量一不规则小石块的密度。
(1)把托盘天平放在水平台面上,将标尺上的游码移到零刻度处,调节天平平衡。
用天平测量小石块的质量,右盘中的砝码和标尺上的游码如图14所示,则小石块的质量为g。
(2)如图15所示
a.往烧杯中加入适量的水,把小石块浸没,在水面到达的位置上做标记;
b.取出小石块,测得烧杯和水的总质量为153g;
c.往烧杯中加水,直到标记处,再测出此时烧杯和水的总质量为184g;
d.计算出小石块的体积为cm3。
(3)计算出小石块的密度为g/cm3。
【练2】
小红在探究物体在水中受到浮力问题时,做了如图23所示的实验。
她根据测量得到的实验数据,绘制的图像如图24所示。
其中横坐标h表示物体A的底面在水中的深度,纵坐标F拉表示弹簧测力计的示数。
分析图像可知:
物体A受到的重力为N;物体A的密度=kg/m3。
【练3】小军用天平、烧杯、细线和水测量不规则小石块的
密度。
进行了下列实验操作步骤:
用天平测得小石块的质量为m1
把托盘天平放在水平桌面上
游码移到标尺的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使横梁在水平位置平衡
往烧杯中加入适量的水,用天平称出烧杯和水的总质量m2=173g
用细线栓住小石块,使其浸没在烧杯的水中(水未溢出),且不与烧杯接触,在右盘中增减砝码,并调节游码,天平平衡后,读出砝码和游码的总示数为m3=194g
(1)测量小石块密度的实验操作步骤的合理顺序是:
_______(填字母)。
A.
B.
在上述
项的操作中,右盘中砝码的质量和游码的位置如图26所示,则小石块的质量是______g;
(3)计算出小石块的密度为g/cm3。
【练4】给你一把钥匙、溢杯、足量的水、天平(带砝码)、细线,请测出钥匙的密度.
(1)主要实验步骤如下:
①用天平测出钥匙的质量m;
②在溢杯中装水,使水面与溢杯相平,测出杯和水的总质量m1;
③用细线拴住钥匙放入水中浸没,溢出部分水;
④____________________________________________.(请补充完整).
(2)用上述物理量写出钥匙密度的表达式ρ=______.(已知水的密度为ρ水)
【练5】小阳利用刻度尺、塑料碗、圆柱形玻璃筒和适量的水测量一块铁矿石的密度。
以下是小阳设计的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)在圆柱形玻璃筒内放入适量的水,将塑料碗轻轻放入水中,塑料碗漂浮,用刻度尺测出此时玻璃筒内水面到玻璃筒口的高度为h1,并记录在表格中;
(2)将铁矿石轻轻放入塑料碗中,塑料碗仍漂浮,用刻度尺测出此时玻璃筒内水面到玻璃筒口的高度为h2,并记录在表格中;
(3);
(4)已知水的密度为水,利用测量出的物理量和水计算铁矿石的密度=,并将计算结果记录在表格中。
【练6】爱好科技的小刚自己制作了一条小木船,船上带有金属船锚,船舷上表明了三种情况的排水量。
(1)将锚放
在船舱里,当船静止在水槽中时观察对应的排水量为
;
(2)用细线拴住船锚,悬挂在船下方的水中且完全浸没,观察对应的排水量为
,此时水槽中的水面将;(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
(3)把细线放得更长些,直至线松了,锚沉在盆底,记下此时对应的排水量为
于是利用这些排水量测出了船锚的密度。
,则锚的密度
。
【练7】小刚同学在测量一木块的密度时,由于木块的密度ρ木小于水的密度ρ水,因此他在测量时采取了如下的方法:
①将木块悬挂在竖直的弹簧测力计下,测出木块的重力G1;
②取一个铁块悬挂在竖直的弹簧测力计下,测出铁块的重力G2;
③将铁块完全浸没在水中,读出弹簧测力计的拉力F1;
(1)为了测出木块的密度,小刚接下来的操作与测量应是:
__________________________
________________________________________________________________________。
读出并记录弹簧测力计的示数F2。
(2)根据以上测量的物理量和水的密度ρ水,得出计算木块密度的表达式ρ木=______。
【练8】小明利用弹簧测力计、细线、装有适量水的小桶,测量铁矿石的密度。
以下是小明设计的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)将装有适量水的小桶悬挂在弹簧测力计下方,待小桶静止时,读出弹簧测力计的示数F1,并记录在表格中;
(2)用细线拴住铁矿石,将铁矿石放入小桶中,手松开细线,铁矿石沉入桶底,待小桶静止时,读出弹簧测力计的示数F2,并记录在表格中;
(3),待小桶静止时,读出弹簧测力计的示数F3,并记录在表格中;
(4)已知水的密度为水,利用测量出的物理量和水计算铁矿石的密度=,并将计算结果记录在表格中。
【练9】
图20
小李想测量食用油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。
小李利用身边的器材设计出一个实验方案。
找来一根均匀轻质直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,将一密度未知的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为D,如图18所示。
下面是小李测出ρ油的部分实验步骤,请你按照小李的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)用刻度尺测出OD的长度Lo;
(2)将适量水倒入烧杯(水的密度为ρ水为已知),金属块B没入水中且不碰烧杯,把重物A从D处移动到E处时(E点未标出),硬棒再次在水平位置平衡,,将金属块B取出;
(3)将适量油倒入另一烧杯,金属块B没入油中且不碰烧杯,将重物A从E处移动到F处时,硬棒再次在水平位置平衡,,将金属块B取出,用抹布擦干;
(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算的表达式为:
____________。
【练10】实验桌上有如下器材:
如图33所示的金属圆柱体(底面积为S,侧面带有间距均为2cm的刻线),已调零的弹簧测力计、足够深的水槽、足量的水。
请你利用上述器材设计一个实验证明:
“水内部的压强跟水的深度成正比”。
要求:
(1)请写出实验步骤。
(2)画出实验数据记录表。
【练11】固体在液体中所受的浮力大小跟什么因素有关?
在进行该问题的实验探究时,小李根据自己的经验提出:
“同种液体中,固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比”。
实验器材:
弹簧测力计、多个体积不同的铁块、符合要求的量筒、水、细线。
请你根据提供的器材设计一个实验验证小李的猜想。
(1)简明陈述实验步骤,
(2)画出实验数据记录表。
【练12】如图22所示,在一个已经调平衡、有刻度的杠杆右侧挂重力为G0的钩码,钩码的位置B固定不动;左侧挂重力未知的金属圆柱体,悬挂点A的位置可以在杠杆上移动,细线长短可以调整,此时杠杆在水平位置平衡;量筒中盛有适量的水。
要求利用上述实验装置和器材,探究“浸在水里的物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积成正比”。
写出主要实验步骤,设计实验数据记录表。
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- 力学 提高 实验