导语:如何才能写好一篇大气压强实验,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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关键词:大气压强;实验;创新设计
【关键词】简单;大气压强;环保创新思维;废旧品
0引言
课堂教学是学生在教师的组织与指导下,通过多种教学活动完成一定得教学任务的过程。[1]而物理实验已经渐渐演变成现代物理课堂教学的重要方式之一,教育创新成为我们国家所重视的一大工程,在教育方面的投入也明显呈上升趋势,因此对于这样的好机会,孩子们都应该更着重创新能力的培养。如何创新地将前人的经验,去其糟粕,取其精华,才能节约成本而等效地达到相同的目的。与此同时我们还要将这种思维的创新与自然相联系,必须以绿色环保、无公害为宗旨,或者是指将对环境污染降到最低,这就是我们的创新。
鉴于此,我们通过将回收的废旧品制成简单器材设计大气压强实验,让学生通过简单的实验去亲自证明理论的正确性,通过实验的演示去激发学生的创新思维和想象力。由于实验器材方便简洁易于收集,所以更能帮助同学们在生活中去寻找实验,在实验中去体验生活的奇妙。
1教具设计
1.1教具简介
生活平底盘子一个、玻璃水杯一个、自来水、红(蓝、黑)墨水、蜡烛一根、打火机(火柴)、小刀、硬币一枚等组成
1.2实验演示
首先将一枚硬币放入一个平底盘中,再往盘中加入一定量的自来水,要求淹没纽扣,然后再往盘中滴入红墨水少许(为使实验现象更明显,可以稍微多加一些),接下来用小刀截取一小段蜡烛,将其放入准备好的玻璃杯中,并用蜡油固定在玻璃杯底,再点燃它。待蜡烛燃烧至杯壁稍微发烫时(位使实验效果明显,可以稍微烫一点儿),迅速将其倒扣入盘中,要求玻璃杯口边缘压着纽扣。
可以发现,在倒扣入盘中的瞬间,蜡烛熄灭,慢慢地杯外盘中的液面下降,盘中的水越来越少,而玻璃杯中的液面却慢慢地上升,如图1,最后会发现盘中的水几乎全部被吸入到玻璃杯中,如图2。
1.3实验分析
通过实验我们可以了解到,当蜡烛在玻璃杯中不断燃烧时,杯中空气受热膨胀,当玻璃杯被倒扣入盘中后,空气的缺少导致蜡烛熄灭,此时空气温度也会慢慢降低,在杯中空气体积不变、重力加速度也不变的情况下,空气密度降低,由初中物理计算液体压强的公式P=ρgv可知,杯内大气压强会逐渐减小,由于大气压平衡,要维持杯内杯外压强相等,所以杯内液面上升以达到杯内空气体积减小,空气密度上升,增加杯内压强的目的,所以盘中水被吸收到玻璃杯中,会产生这样的现象都是大气压强存在的表现。
2总结
物理实验既是一种教与学的方式,又是学生必须掌握的学习内容和科学方法;物理实验促进学生正确地理解物理概念、规律和方法,激发学生对自然科学的热爱有着独特的魅力和力量。[2]通过空气压强的实验设计及实现,可以得出中学有些物理实验并不是都需要昂贵精密的设备和器材才能去完成,在我们身边的一些废弃回收物也可以组装完成许多重要且有趣的物理实验,这样不仅将生活中的废弃物变废为宝,达到环保的目的,而且可以帮助学生理解知识,更方便容易地接触实验,亲手做实验。不再为昂贵的实验器材而担忧(针对小型物理实验)。
创新型物理实验对学生来说不仅实验器材收集容易,而且方便学生理解,更能增加学生对知识的兴趣,加深对知识的印象,学生通过自己动手,自己总结出来的结果是最深刻的,所以,理论与实践的结合往往会达到事半功倍的效果。学生在动手做实验的过程中难免会遇到很多困难,这样的教学方式也能激发学生发现问题,解决问题,提高学生自主学习能力,这也是当代教学的发展趋势,只有适应这种趋势,才能更好的发挥学生的潜力,提高学生学习的灵活度,提高学生的创新意识。简单的实验模型不仅老师讲解起来方便,学生也容易理解,也容易去做,所以,简化是我们继续研究的对象,希望通过简单的实验器材达到更深刻理解知识的效果。
【参考文献】
1.知识与技能
(1)通过实验观察,体验大气压强是客观存在;
(2)了解测量大气压强的实验―托里拆利实验;
(3)了解大气压强的大小和单位。
(4)了解大气压强与体积、高度、沸点、天气的变化关系。
(5)了解生活中利用大气压的实例.
2.过程和方法
(1)通过观察一些实验现象感知大气压强的客观存在.
(2)通过一些实验感知大气压强的值很大.
(3)感知人类对大气压强的利用.
3.情感态度和价值观
(1)培养实事求是的科学态度.
(2)通过对大气压应用的了解,使学生认识到科学技术对人类生活的影响.
(3)通过对大气压强的认识,使学生领略大自然的神奇和美妙。
重点:大气压强的存在和大气压强的测定
难点:理解活塞式抽水机和离心式水泵的工作过程
仪器材料:易拉罐、针筒、茶杯、硬纸片、大、小试管、砝码、活塞式抽水机模型、
离心式水泵模型、托里拆利实验录像带、抽水机和离心泵电脑动画
教学方法:讲授法、学生分组实验、讨论相结合、演示实验、自学法
情境创设、引入课题
模拟马德堡半球实验,引出课题
导学过程
一、体验大气压强的客观存在
1、阅读教材68页内容,用笔画出重点词和句子。观察8―22的四幅图,思考:
1、观察到了什么现象?
2、说明了什么?
3、大气压强产生的原因是什么?
2、合作探究,学生分组实验,实验完后,讨论上述问题。5分钟后小组演示、分析、总结出结论。
可见,和液体一样,空气内部各个方向也都存在。这种压强称为,简称大气压或气压
3、讨论:大气压强产生的原因是什么?
1.产生原因:1)由于空气有质量,会受到的作用
2)具有性
浸在大气中的物体都受到大气产生的,大气内部向方向都有压强。
二、大气压强的测定
1、提出问题:大气压有多大呢?如何能测出大气压的值?
简要介绍科学家托里拆利.
放录像:托里拆利实验,同时思考:他是如何测出大气压的值的?
看完后,请同学们讨论以下问题:
(1)水银柱下降到760为什么不再下降了?
分析:玻璃管内水银柱上方是,而管外水银槽面上受到大气压强的作用,正是支持着管内760毫米高的水银柱,
也就是说此时大气压强跟760毫米高的水银柱产生的压强相等。
(2)如何计算大气压的值?
根据液体压强P=ρgh,计算76cm高水银柱产生的压强是多大?(ρ水银=13.6×103Kg/m3)
P气=P水银
=ρ水银gh
=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×105Pa
1标准大气压(P0)=mmHg=Pa
(3)、如果玻璃管倾斜,会影响结果吗?为什么?
(4)、改用粗一些或细一些的玻璃管,会影响结果吗?
(5)、如果漏进去一些空气,会影响结果吗?为什么?
三、大气压强的变化
1.阅读教材70页“科学窗”内容,完成下列问题:
(1)、气压计是用来测量的仪器。
(2)、气压计分为气压计和气压计,又叫气压计。
(2)、分组实验:用手指堵住注射器前端小孔,另一只手压活塞,有何感觉?再用手向外拉活塞,又有何感觉?
得出结论:在温度不变的条件下,一定质量的气体,体积减小它的压强就,体积增大它的压强就。
(3)、大气压与高度、天气的关系
出示幻灯片,学生思考,得出结论:
①、高度越高,气压越,高度越低,气压越。
②、天气晴朗气压阴雨天气气压;夏天气压低,冬天气压高。
(4)、大气压与沸点的关系
液面上的气压越高,液体的沸点越;反之,气压越低,液体的沸点越。
四、大气压的应用
⑴:大气压在我们日常生活、生产中有哪些应用?
引导学生看课本图8―28,思考后进行解释。
⑵:大气压还有一个重要的应用,活塞式抽水机和离心式水泵.
演示抽水机的连续抽水动作
用电脑动画演示活塞式抽水机的分步工作过程
学生填图8―29,了解活塞式抽水机的工作原理
演示实验,演示能够连续工作的离心式水泵.
然后再用电脑动画模拟分步工作过程.
思考:为什么工作前要将入水管和水泵内充满水?
本节小结:本节课我们学到了什么?还有什么疑惑?
五、当堂测评
1.登山运动员徒手攀登海拔较高的山峰,在继续攀登海拔4000m以上高度时,尽管经过充足的休息后再爬,但是越往上爬越感觉到乏力,出现头晕、耳鸣和恶心等现象,其主要原因()
(A)山峰陡峭,人体能量消耗大(B)高处气温太低
下面我们以一个具体的教学案例(人教版《物理》九年级全一册第14章第3节“大气压强”),来体会物理教师是如何开发和利用物理课程资源的。《课程标准》对这节课的要求是通过实验探究学习压强的概念,能用压强公式进行简单计算,了解测量大气压强的方法。具体的教学过程如下。
一、回顾历史、模拟实验
【事件1】重现马德堡半球实验:教师利用教科书上的图片,讲述格里克当年所做的马德堡半球实验;教师用实验室里的马德堡半球演示仪器进行演示,重现历史,学生协助教师操作实验。
【事件2】学生做“分离塑料吸盘”的小实验:教师事先让学生准备好两个带拉钩的塑料吸盘(直径大约4cm,超市可以买到),让学生模拟马德堡半球实验,分离塑料吸盘,并让学生沿着不同的方向拉吸盘。
【教学过程说明】教师重现了历史上的伟大实验,激发学生学习物理的兴趣。学生利用塑料吸盘模拟马德堡半球实验,感受学习的乐趣,体验成功,同时为分析大气压强的方向做好了铺垫。
二、感受大气压强
【事件3】演示实验一:杯盖提杯。教师用百搭杯盖将装满水的玻璃杯提起。学生观察实验,思考盖能提起一杯水的原因。
【事件4】演示实验二:吸管吸水。教师把玻璃管放入饮料中,用手堵住吸管的一端,把玻璃管提出水面,饮料留在吸管中;松开手指,饮料流下。学生观察实验,思考杯盖能提起一杯水的原因。学生利用手中喝饮料的塑料吸管做这个实验,观察现象、分析原因。
【事件5】演示实验三:吞蛋实验。教师在脸盆中放入热水,用热水加热玻璃瓶,大约10秒,倒出热水,迅速把剥好的熟鸡蛋放入瓶口(鸡蛋直径大于玻璃瓶口径)。把玻璃瓶放入准备好的冷水中,并不断向瓶身浇冷水,鸡蛋被吞进瓶中。
【教学过程说明】利用生活中常见的物品创设情境,将物理与生活联系起来,引起学生的兴趣,启发学生积极思考。尤其是“吞蛋实验”的效果生动、明显,学生热情参与,倍感新奇。
【事件6】教师引导学生思考:这些现象产生的共同原因是什么?学生通过上面的实验探究,归纳概括出大气压力和大气压强的概念。引导学生分析演示实验中各个物体所受大气压强的方向。引导学生总结出大气压力和大气压强的概念,并对上述实验物体进行受力分析。
【教学过程说明】教师提出问题,引导学生探究原因,得出结论。学生先前已经学习了平衡力的知识,教师提示学生要学会迁移已有的知识解决新问题。
【事件7】教师提问:怎样测量大气压强?激起学生再次探究的欲望。
三、测量大气压强
【事件8】学生实验“粗略测量大气压强”。①教师给学生提供的器材有:内壁经过处理、容积为1ml的玻璃注射器(活塞尾部系好细线);量程为10N的弹簧秤1个;刻度尺1把。②教师给出实验原理:p=F/S。③学生讨论大气压力F和受力面积S的测量方法。对各种测量方法,师生共同分析和评价,找出合理的测量方案。④合理的方案是:将注射器活塞推到底,用手堵住针孔端,用测力计拉活塞,拉动瞬间,记下测力计示数,即为大气压力F(F约为2.6N)。用注射器容积V(1ml)除以注射器全部刻度所对应的长度l(3.5cm),得到注射器活塞的横截面积,即为受力面积S(S约为0.28cm2)。利用公式求出大气压强(p约为0.93×105Pa)。⑤教师对学生活动进行总结,给予鼓励。
【教学过程说明】在探究实验中,教师应及时纠正学生在理解、测量环节上的错误,通过探究让学生认识到解决科学问题需要经历的过程,体验探究过程的艰辛与快乐。动手实验可加深学生对大气压力及其作用面积的理解。
【事件9】播放精确测量大气压强的实验“托里拆利实验”。教师通过网上下载的视频,播放托里拆利实验的测量过程。教师让学生计算大气压强的数值,最终得出标准大气压:p0=760mmHg≈1.013×105Pa。
【教学过程说明】用托里拆利实验精确地测量出大气压强的数值。由于水银有毒,学生不易操作,教师可用视频教学。
【事件10】教师提问:为什么托里拆利实验用的是水银,而不是生活中常见的水?
学生动笔计算,得出至少需要10m高的玻璃管,才能用水做大气压实验,不容易实现。
【教学过程说明】教师的提问,使学生的思维又一次活跃起来,使学生更深刻地理解大气压的数值。
四、生活中的大气压
【事件11】教师列举大气压强对人体的影响,让学生利用本节课知识分析生活中应用大气压强的实例,如用吸管喝饮料、钢笔吸墨水、高压锅煮饭;播放图片:大气压强随海拔高度改变的图片。引导学生分析大气压强随海拔高度变化的规律。
【教学过程说明】将理论与实际生活联系起来,让学生体会物理与生活的联系。培养学生乐于思考,善于发现问题的好习惯。
五、教师向学生提供学习的参考网站
一、教材特点与教学现状
(一)教材编写突出主题弱化了核心概念的产生或复合
浙教版初中科学教材将生命科学、物质科学、地球与空间科学作为一个整体来设计,教材的章节编写采用主题形式将各领域知识进行融合。“大气压强”概念属于物质科学领域,但由于天气变化与大气压有关,因此被安排在八年级上册第二章《天气与气候》第三节《大气的压强》,编者试图打通各领域概念“隔阂”,实现从“大气压强”到“天气与气候变化”的概念进阶。
(二)教师缺乏核心概念意识忽视了学生思维的进阶发展
《初中科学课程标准(2011年版)》对该节的内容目标设计为:通过实验认识大气压的大小和方向,知道大气压的变化及其对生活的影响;活动建议为:用实验估测大气压的大小,显示大气压的方向。《科学教学参考书》中,该部分的教学目标为:1.能列举证明大气压存在的实验现象和生活现象,并能用大气压解释有关现象。2.能说出标准大气压的数值,说出测量大气压的工具:水银气压计和空盒气压计。比较课程标准和教参对该部分内容的要求,发现课程标准侧重于实验在建构这部分概念中的作用,而浙教版《科学》则更侧重于对现象的认识和解释,在大气压这一概念的深度上要求稍低,广度上要求更高。
通过教学调研,发现许多教师普遍存在如下问题:教学形式采用的大量实验缺乏层次性,学习内容缺乏梯度设计,没有按照逻辑顺序呈现,对以核心概念来组织学生的学习认识不足,忽视学生思维的进阶发展,不能生成系统的知识和技能。
二、学习进阶分析
浙教版《科学》八年级上册第二章《大气压强》之第一课时学习进阶全景图见图1。
三、学习进阶视域下的“大气压强”教学设计与实践
环节一:重现原有知识经验推测大气压强的存在
教师用矿泉水瓶演示如图2实验,问:看到了什么?这一现象说明什么?
教师在学生回答的基础上追问:液体压强产生的原因是什么?
(通过简单的演示实验,唤醒学生原有知识经验,巩固液体压强的特点和产生的原因,为后续内容的学习作好铺垫)
教师继续问:有什么办法可以让小孔中的水不流出?
教师根据学生回答,分别演示用手堵住小孔和盖上盖子,引导学生思考:盖上盖子的效果可以与用手堵的效果相同,那么瓶子的周围有什么存在呢?
(利用具体的演示实验,造成学生视觉上的冲击,引导学生进行抽象思维:在瓶的周围有一种物质像手一样堵住了小孔,使学生感受大气压强的存在,顺利踏上学习的阶梯)
教师引导学生寻找论据,应用科学思维进行推理:地球表面有大气,大气受重力作用且有流动性,则大气应该也有压强。
环节二:证明大气压强的存在
进阶水平1:体会大气压强的存在。
教师用纸杯和纸片演示图3至图8所示的系列实验。
(1)演示图3,问:纸片为什么会掉?
(2)演示图4,问:纸片为什么不掉下来?并对纸片进行受力分析。
(3)演示图5,问:纸片为什么不掉下来?对纸片进行受力分析,得出推测:大气对纸有向上的托力。(有学生提出是因为水把纸片吸住,教师用大头针在杯底扎一小孔,空气进入杯中后纸片迅速下落)
(4)演示图6和图7,问:纸片也不掉下来,说明什么?
(5)演示图8,瓶吞鸡蛋对比实验。
(采用图3~5系列实验进行铺垫,并辅以实时的纸片受力情况分析,通过层层深入的引导,给学生的思维构建阶梯,让学生逐渐清晰地体会到大气对处于其中的物体会产生压强。再通过图5~8实验的组合,让学生认识到大气会向各个方向对处于其中的物体产生力的作用,完善知识结构,实现思维的进阶发展)
教师引导学生思考:为什么纸杯内未装水时纸会掉下,装水后纸就不会掉下?为什么瓶内空气受热后再冷却鸡蛋就掉入其中?
(师生共同分析实验原理,提炼实验中隐藏的科学方法,为下一活动的顺利开展在思维上做好点拨,为更高水平的学习铺好阶梯)
进阶水平2:设计实验证明大气压的存在,应用大气压知识解释现象。
材料:针筒、吸盘、矿泉水瓶、吸管、纸杯(内有矿泉水)、热水等。
学生利用以上材料,通过小组合作,设计证明大气压强存在的实验。
(利用生活用品进行实验,消除科学的神秘感,激发学生的创造性思维,巩固“大气压存在”的概念)
趣味活动:教师组织两个学生比赛用吸管吸相同体积的饮料,看谁吸得快(大个子学生用的吸管被剪了一个小孔)。
活动结果:大个子学生输给小个子学生后,发现吸管上有小孔,认为比赛作弊。
教师请大个子学生解释为什么吸管上有小孔就是作弊。
进阶水平3:设计定量实验,测量大气压强。
在完成马德堡半球实验的教学之后,教师问:大气压很大,究竟有多大?如果给你一个量程足够大的测力计,你能否在现有材料(进阶水平2中所使用的材料)的基础上,完成对大气压大小的粗略测量?(提示:根据固体压强的计算公式p=F/S)
学生小组讨论:画出粗略测量大气压值的设计图,并说明实验的思路和计算方法。
汇报设计结果如图9或图10。
教师组织学生对设计结果在科学性和测量精确性方面进行评价,介绍科学史上人们对大气压值测量的研究和1个标准大气压值的大小。
(在进阶水平2的铺垫下,通过小组合作模式设计定量实验,提升到运用文字、符号、模型、公式等解释并概括探究过程和结果的进阶)
环节三:拓展延伸
教师引导学生联系液体压强的影响因素,分析大气压值随海拔高度的上升将会发生怎样的变化?
布置课后探究任务:利用生活中的常见材料设计实验证明大气压随高度的变化而变化。
四、教学启示
(一)学习进阶有助于学生构建概念体系
(二)学习进阶有助于学生发展科学素养
【关键词】大气压强液体压强理论新发现
当今,人类的科学技术已经进入一个飞速发展的阶段,但是人类也受到了种种诸如自然环境、当前科学水平高低、人们的思想观念等因素的限制,使得自然界中还存在很多没有解开的秘密。液体压强正是这样的一种秘密,看似液体压强是一个很简单的问题,大多数人,甚至部分的物理学者都认为已经能够完全弄明白液体压强这一物理现象。但是在笔者通过对固体、气体以及液体压强进行了系统的分析之后,我们不难发现,目前人们所了解、所认为、所发现的液体压强理论出现了偏差。笔者在本文就试验中提出来的新液体压强的理论,提出了自己的一些看法。
一、大气压强的客观存在
首先,我们需要对测定的方式进行再一次的回顾,
(图一)是为了测定大气压强的试验(托里拆利实验),在
大约有1米长,并且一端处于封闭状态的玻璃管全部注满水银,然后再用手指把管口堵上,之后再将玻璃管倒立放入装有水银的盆中,放开堵住管口的手指,在重力作用下,水银柱会逐渐地向下流动。
但是,当水银柱顶面降到一定高度,水银柱就不会再降低,此时的水银柱顶的高度差大约在760mm,尝试将管子倾斜,其水银柱的高度差也不会出现改变。
管内水银柱不再出现下降则是大气压强产生的现象,而玻璃管内的水银柱顶面是处于真空状态,玻璃管外的水银面的上方是大气,由于大气压强产生的压力让管内凸出的水银柱不再出现下降的趋势。由于在液体当中,同一高度各个点位的压强都是相等,所以,玻璃管外水银面的大气压强的大小就是这段凸出的水银柱重力产生的压强大小。
按压强的基本定义P=F来看,P指的是压强,F指的是受力面积,S指的是受到的压力。
取水银密度ρ为13600kg/m3g为9.8N/kg,水银柱高度h为0.76m。观的存在,并且还是一个不小的值。
二、液体压强的准确测定
为了能够将液体的压强准确地测定出来,需要设计出入图二的液体压强的测定方式来计算:
在图二的试验当中,使用一支大约有1米+2米,并且一端处于封闭的J形玻璃管,首先将J形玻璃管放水平,然后向玻璃管之内灌进大约有2米的水银柱,然后再将J形玻璃管扶正立起。当J形玻璃管处于直立位置时,而管内的水银柱会受到重力,然后向下流动,当管内水银柱的尾部顶面下降,在高度差大约在760mm的时候,水银柱尾部顶面将不再下降。管内水银柱尾部上方处于真空状态,管口水银柱顶面上方是与大气直接相连的,这时的两水银柱顶面差则表示为大气压强。然后,我们再把这支装有水银的J形玻璃管放入液体中,随着J形玻璃管在液体中的不断的下降,两水银柱顶面的高度差也会随着不断下降而逐渐的增加;两水银柱顶面的高度差值,则是J形玻璃管水银面与液体面接触处的液体压强大小。按照压强基本定义P=SF,P指的是的是压强,F指的是受力面积,S指的是受到的压力。
取水银密度ρ是13600kg/m3、g为9.8N/kg,而大气压强P0=101292.8N/、水银柱的实际高度h为(0.76+h)m,可得该处液体压强:
三、液体压强的正确理论
为了能够将在大气压强作用下的的液体压强准确地计算出来,可以设想出图三模型:
液体压强P为:
S表示的是水平液面面积,h表示的是在液面某处与液体表面的高差,ρ表示的是液体的密度,F表示的是压力,P表示的是压强,P0表示的是液体顶面的大气压强。
从以上的公式看来:大气压强作用之下的液体压强,是由液体自身受到的重力产生的压强再加上液体表面受到的大气压强的和。由于人类感觉上出现了错误,前人才建立出了了错误的液体压强理论。通过以上的有关实验,人们逐渐地揭示出了液体压强的秘密:在大气压强作用下的液体压强,等于由液体自身重力产生的压强、加上液体表面的大气压强之和。
根据上面液体压强试验确定的压强理论,可以推广到固体表面的压强理论中:在大气压强作用下的固体表面压强,等于除大气以外的其他外力产生的压强、加上固体表面的大气压强之和。
总之,对于大气压强下的液体压强理论,还需要广大教师的继续努力才能够将其进一步的完善,在这里笔者只是提出了自身的一些浅薄意见,还望业界人士的借鉴。
参考文献:
一、压强、固体的压强
(一)压力
1.垂直作用在物体表面上的力叫压力.当两个物体相互接触并且发生挤压作用时就有压力产生.
2.压力的方向总是指向受力的物体并垂直于被压物体表面.
3.压力不是重力,它们是性质不同的两种力.
(1)压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生的;而重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的.
(2)压力的方向可以向上,可以向下,也可以沿水平方向,即只要指向物体表面并垂直于物体表面即可;而重力的方向总是竖直向下.
(3)压力可以由重力产生,也可以与重力无关,当物体放在水平面上且无其他外力作用时,压力的大小在数值上等于物重.
(二)压强
1.压强的定义:物体单位面积上受到的压力叫压强.压强是用来比较压力作用效果大小的物理量.“单位面积”应理解为“单位受力面积”,是指施加压力的物体与受压力的物体互相接触并挤压的面积.
2.压强的定义式p=F/S,适用于固体、液体和气体.压强的单位符号是Pa,1Pa=1N/m2.用该公式分析问题时切忌不能单纯用数学观点去分析得出压强与压力成正比,与受力面积成反比的错误结论,应注意当满足压力F不变这一条件时,压强与受力面积成反比才成立.
3.增大和减小压强的方法:在压力一定时,用增大(或减小)受力面积的方法来减小(或增大)压强;在受力面积一定时,用增大(或减小)压力的方法来增大(或减小)压强.
二、液体的压强
1.液体的压强是由于液体受重力的作用且液体有流动性产生的.但液体压强的大小与液体重力大小无关,即一定重力大小的液体可以产生不同的压力、压强.
2.液体对容器底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强、液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;不同液体的压强还跟它的密度有关.
三、气体的压强
(一)大气压
大气对浸没在它里面的物体产生的压强叫做大气压.马德堡半球实验证明了大气压的存在,而且很大.
(二)大气压的测定及测定仪器
1.测定出大气压数值的实验是托里拆利实验.
2.常用水银气压计、金属盒气压计(无液气压计)测定大气压.
(三)大气压的单位
除了用国际单位制中压强的单位帕斯卡来表示外,压强单位还常用厘米汞柱、毫米汞柱和标准大气压来表示.1标准大气压
=76cmHg=760mmHg=1.01×105Pa.
(四)大气压的变化及对沸点的影响
1.大气压随高度的增加而减小,但减小是不均匀的.
2.大气压随天气而变化,一般说来晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高.
3.一切液体的沸点都是气压减小时降低,气压增大时升高.
(五)大气压的应用
活塞式抽水机和离心式水泵都是利用大气压的作用来工作的.
(六)气体压强跟体积的关系
在温度不变时,一定质量的气体体积越小,压强越大;体积越大,压强越小.
四、流体的压强和流速的关系
液体和气体统称为流体,流体的流速越大,压强越小.
五、例题解析
例1已知木块重力为G,所受作用力F,问在图中支持面MN所受压力各为多大
解析在图a中,MN所受的压力Fa=G,b中MN所受的压力Fb=F+G,c中MN所受的压力Fc=F.
评注压力和重力是两种不同的力,压力和重力在数值上不一定相等,在有些情况下压力和重力相等(如图a),有些情况下压力大于重力(如图b),有些情况一下压力小于重力(如放在斜面上的物体对斜面的压力),有些情况下甚至与重力毫无关系(如图c).
例2把一长10cm、宽10cm、厚5cm的铁块,平放在1m2的水平桌面上,求桌面受到的压强.如果把铁块沿着如图所示的虚线纵向锯掉一半(并取走),那么铁块对桌面的压强和压力有何变化如果将铁块水平横向截去一半(并取走),情况又如何
解析铁的密度ρ=7.8×103kg/m3.
所以铁块的质量m=ρV=7.8×103kg/m3
×0.1m×0.1m×0.05m=3.9kg,
铁块对桌面的压力F=G=mg=3.9kg
×9.8N/kg=38.22N,
压强p=F/S=38.22N/(0.1m×0.1m)=3.822
×103Pa.
把铁块沿虚线纵向锯掉一半,铁块的重力减少一半,对桌面的压力也减小一半,铁块的体积减小一半,它与桌面的接触面积也减小一半,根据公式p=F/S,其对桌面的压强不变.
把铁块水平横向截去一半,铁块的重力减小一半,对桌面的压力也减小一半,但它与桌面的接触面积未变,根据公式p=F/S,其对桌面的压强亦减小一半.
例3向墙壁上按图钉,已知图钉帽的面积是1cm2,图钉尖的面积是0.05mm2,手对图钉帽的压强是2×105Pa,求图钉尖对墙壁的压强.
解析手对图钉帽的压力F帽=p帽S帽=2
×105Pa×10-4m2=20N.
手对图钉帽的压力等于图钉尖对墙壁的压力,即F尖=F帽=20N,
从而,图钉尖对墙壁的压强
p尖=F尖/S尖=20N/(0.05×10-6m2)=4×108Pa.
例4封冻的江河水面能够承受的最大压强是7×105Pa,一辆20t的坦克能够在冰面上行驶吗(每条履带跟地面的接触面积是2m2)
解析坦克对冰面的压力F=G=mg
=1.96×105N,
受力面积S=2m2×2=4m2,
对冰面的压强p=■=■=4.9
×104Pa
例5如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的圆柱体竖放在水平地面上,若把乙、丙中的阴影部分切除后,试比较甲、乙、丙对水平地面的压强大小.
解析圆柱体对地面的压强p=■=■
=■=ρgh.
从上式可知截面积不变的柱体对水平支承面的压强与柱体的体积粗细、柱重等无关,只与柱体的高度、密度有关.
甲、乙、丙是同种物质,密度相同,高度相同,由p=ρgh可知甲、乙对地面的压强相等,丙中的柱体(部分)bcde产生的压强与甲、乙相等,但acde部分产生的压强大于bcde部分产生的压强.由此可知p甲=p乙
例6如图所示的容器内装有水,试比较A、B、C各点由液体产生的压强pA、pB、pC的大小.
解析由于液体的密度相同,本题关键是弄清A、B、C各点的深度.深度是指从自由液面到该处的竖直距离,从图中可知
hA=15cm-5cm=10cm=0.1m,
hB=15cm=0.15cm,
hC=15cm-10cm=5cm=0.05m,
故pB>pA>pC.
例7如图所示,平底茶壶的质量是0.4kg,它的底面积是4×10-3m2,内盛0.6kg的开水,水面高度在图中已标出,放置在面积为1m2的水平桌面中央.试求:(1)由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力.(2)茶壶对桌面的压强.(g=10N/kg)
解析水对容器底部的压强和压力本质是液体的压强和压力,应该分别用公式p
=ρ液gh、F=pS,而茶壶对桌面的压强和压力本质是固体的压强和压力,应该分别用公式,p=F/S,F=G.
(1)p=ρ液gh=1000kg/m3×10N/kg×0.12m
=1.2×103Pa,
F=pS=1.2×103Pa×4×10-3m2=4.8N.
器材:长约1m一端开口的玻璃管,水银槽,水银,刻度尺
步骤:
(1)将开口向上的玻璃管内装满水银;
(2)用手指堵住管口,将其倒立在装有适量水银的水银槽内;
(3)用刻度尺测量出管内外水银面的高度差H。
结果分析:由于玻璃管上方是真空,H高水银柱产生的压强与大气压强平衡。因此有:
P气=P汞=ρ汞gH
2“吸盘”测量法
器材:吸盘,玻璃板(或水平桌面),弹簧测力计,刻度尺,尼龙绳
步骤:(1)用刻度尺测出吸盘的直径D;
(2)将吸盘按在光滑的水平桌面上,挤净里面的空气:
(3)用弹簧测力计测量刚把吸盘拉离玻璃时的大气压力F。
结果分析:
3“注射器”测量法
器材:注射器,弹簧测力计,刻度尺,尼龙绳
步骤:(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;
(2)用绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下测力计的示数F;
(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为L,根据注射器的最大刻度V,计算得到活塞的横截面积S。
上述三种实验法的共同之处:都是间接测量法,都用到了等效替代和二力平衡的知识。法一中水银柱产生的压强与大气压强相等,通过测水银柱产生的压强而测出大气压强。法二、法三中,要测大气压力,需要测出与其二力平衡的测力计的拉力。
不同之处:法一中水银柱上方的真空是比较容易得到,由于p=ρgh,液体压强与水银柱的高度有关,而水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压等都无关,因此测量结果较准确。但是由于水银有毒,若用水柱代替,一个标准大气压强P0=1.01×105Pa又相当于水柱高:H水=10.3m,所以不宜在教室里演示给学生看,(测量水柱实验可在教学楼一到四楼楼梯进行,事先把水槽、水、橡皮水管设置好,米尺固定在楼梯上,由几个学生操作:在水槽旁、拉水管、读读数,进行实验。)托里拆利实验对认识大气压强的值很重要,是物理学史上的一个重要实验,应该让学生知道。可采用录象的方法让大家看看当年的实验过程。
法二、法三中器材易得也能安全操作,但由于排净空气、刚拉离(“吸盘”测量法中)、刚滑动(“注射器”测量法)等操作要领很难把握,导致实验误差很大,所以适用于学生的粗略测量。
【关键词】初中物理问题实验学生
新课程强调学生是教学的主体,倡导自主探究学习模式,但是一个新的困境随之而来――“有限的课时与探究的需时之间的矛盾”,这个矛盾如何破解?其实在新课标中就有答案,充分发挥好教师的主导性作用,而其中设置“问题”引领学生自主探究应该是最有效的方式。
一、导入环节:问题激活学生的思维
“好的开始等于成功了一半!”基于“问题”的初中物理课堂教学的导入环节更应注重问题的设计,好的设计如一块投入平静湖面的石头,一石激起千层浪。
例如,笔者在和学生一起学习《大气压强》这节内容时,从学生的最近发展区出发,设置问题,在复习提问中导入新课,帮助学生实现发展区的跨越。
问题1:液体压强的产生原因是什么?
生:液体受到重力的影响,因此产生压强;又因为液体具有流动性,因此液体对各个方向都存在压强。
问题2:那么空气是否也具有压强呢?请比较一下空气与液体是否具有相似的特征。
生:空气也受到重力,也具有流动性,因此空气也具有压强,而且也是对各个方向都存在压强。
总结并完成导课:刚才你们从类比的角度,得出了一猜想:空气也具有和液体相似的压强。这也是本课的主要研究方向,一般我们把周围的空气环境,称为“大气层”,因此空气如果有压强,就称为大气压。事实是否如此呢?我们通过实验来说明。
设计意图:学生都不是空着脑袋来学习物理知识的,我们在导入环节,进行问题设置的时候,应该注重问题设计的有效性,将问题设置在学生的最近发展区内,让学生通过对问题的思考完成原有认知的复认,激活学生的思维和探究的兴趣,并以该问题为线索,为学生建立导向目标。
二、探究环节:问题领引学生实验探究
与导入环节相比,自主探究环节是整个课堂的核心板块,好的问题如“一叶扁舟”送给正出去知识海洋中的学生,舟轻不畏风,引领学生乘风破浪,由表及里,认识规律。
问题不仅仅是要将学生带入物理课堂,在实验探究的过程中,还应该借助于实验让学生的观察点凝聚,促进学生思考和规律的发现。
例如,我们在演示“覆杯实验”时,可以边正确操作边提问:
(1)在水杯上口放上一个硬纸板,将装置倒置过来,发现纸片掉落;
(2)用清水注满杯子,再用硬纸板封住杯口,提出问题1:倒置后,硬纸板会掉落吗?学生众说纷纭。
(3)将装置倒置过来,硬纸板没有下落。提出问题2:为什么硬纸板没有下落,什么力托起了纸板以及整杯水呢?
而在学生思考和讨论的整个过程,教师也应该适时介入讨论,启发学生以更加科学的视角,审视问题。
追问1:前后两次,硬纸板所处环境有什么不同呢?为什么前一次,纸板掉落;后一次却没有呢?
生:应该是大气压强的作用,前一次硬纸板上下都是空气,因此两份压强抵消;后一次上面是水,但是水的压强较小,因此可以认为是大气压强将其托起。本实验证实了大气压强的存在。
总结:仅仅只是一个实验是无法说明问题的,请同学们研究自己身边的物品,寻找一下大气压存在的证据。在教师启发下,学生纷纷研究身边的物品,有的拿出饮料瓶,研究起用吸管吸饮料的过程;有的则将目光放在桌侧的橡胶吸盘挂钩上,研究其固定的原理;有的则研究起钢笔吸墨水的过程……
三、结课环节:问题促进学生反思与总结
每节课都有总结环节,传统的“总结环节”通常是教师直接抛出,这样的总结方式缺失了学生的参与,不利于成就动机的有效激发,笔者认为在规律总结环节,也应该引入“问题”,问题似剑,斩断荆棘,斩获真知灼见。
例如,《大气压强》这节课的节课,笔者为了帮助学生深化对大气压强的认识,进行了如下的问题设置。
情境1:演示实验“自动上移的试管”,做法:(1)取一大一小两个试管,一个试管的口径略小于另一个试管;(2)将大试管注满清水,然后将小试管投入其中,迅速将其倒置;(3)水不断向下流出的同时,小试管不断上升。
问题1:为什么小试管能上升呢?
生:大试管中的水逐渐流出,小试管上方的气压较小,几乎为真空,则下方大气压产生的推力发生效果,大气压将小试管推上去了。
情境2:播放视频“马德堡半球实验”,用模拟视频重演十七世纪这一著名实验,场面依然震撼,学生为此瞠目结舌。
问题2:你对该实验有何感触?
生:这一实验形式上很壮观,但是原理很简单,它和吸盘挂钩吸附在桌面的原理是一样的。但是让我们最有感触的是,大气压强如此之大,得十几匹马才能拉动,不可思议。
总之,我们每节初中物理课,尤其是概念课,都应该像本节课一样每个环节都应该注重“问题”的设计,借助于问题引导学生探究与思考,借助于问题渗透物理观念,提升学生的物理核心素养。
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项最符合题意)
1.如图所示,水平传送带上的物体正在向右运动,物体速度逐渐变大,分析物体受到的力有()
A.重力、传送带的支持力
B.重力、对传送带的压力
C.重力、传送带的支持力、向右的摩擦力
D.重力、传送带的支持力、对传送带的压力
A.乒乓球拍上粘贴橡胶
B.矿泉水瓶盖上刻有花纹
C.圆珠笔的笔尖装有小滚珠
D.黑板擦使用粗糙纤维做擦面
A.将立即加速下降
B.减速上升一段距离后再加速下降
C.由于惯性,将继续匀速上升
D.匀速上升一段距离后再加速下降
4.一杯水放在做直线运动的列车内的水平桌面上,如果水面情形如图所示,则列车的运动状态可能是()
A.列车向左匀速运动
B.列车向右匀速运动
C.列车向左运动时突然刹车
D.列车向右运动时突然刹车
A.踢出去的足球,能继续向前滚动,是由于足球受到惯性作用
B.用桨向后划水,船就会向前运动,利用了物体间力的作用是相互的
C.飞机前进时,机翼上、下表面存在压强差,因而有压力差,从而产生升力,使飞机上升
D.如果要使一个物体持续运动就必须对它施加力的作用
6.关于大气压,下列说法中正确的是()
A.大气压一定等于高水银柱产生的压强
B.大气由于重力作用只向下产生大气压强
C.高山上的气压比平地的气压要高
D.大气压越大,水的沸点越高
7.某同学站在磅秤上,下列哪一对力是平衡力()
A.人的重力与磅秤对人的支持力
B.人对磅秤的压力与磅秤对人的支持力
C.磅秤对人的支持力与磅秤的重力
D.人的重力与人对磅秤的压力
8.把一只生鸡蛋握在手心使劲攥,鸡蛋很难被攥破;而把鸡蛋往碗边轻轻一磕,鸡蛋就碰裂了,这是因为鸡蛋()
A.用手攥时受到的压力小,在碗边磕时受到的压力大
B.用手攥时受到的压力大,在碗边磕时受到的压力小
C.用手攥时受到的压强大,在碗边磕时受到的压强小
D.用手攥时受到的压强小,在碗边磕时受到的压强大
A.>B.
C.<D.无法确定
A.轮胎刻有花纹是为了增大摩擦
B.座垫做得较宽是为了减小压强
C.安装滚动轴承是为了减小摩擦
D.用力捏闸是为了减小压强
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题3分,共9分,每小题给出的四个选项中,均有多个选项符合题意,全部选对的得3分,选对但不全的得1分,不选或选错的得0分)
11.如图所示,一根羽毛放置在长木片上,并保持静止状态。下列对羽毛受到重力的分析中错误的是()
A.重力大小等于木片对它的支持力
B.重力方向是竖直向下的
C.重心位置在羽毛上的点
D.重心位置在羽毛上的点
A.短跑运动员穿上钉鞋B.自行车刹车时,用力握手闸
C.车轮胎上有凹凸不平的花纹D.行李箱底部安装滚轮
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中行走自如
B.啄木鸟的喙很尖细,可以增大压强,从而凿开树皮,捉到虫子
C.壁虎的脚掌上有许多“吸盘”,从而利用大气压使其在天花板上也不会掉下来
D.深水里的海鱼捕到岸上时会死掉,主要原因是水面上的压强比深水处小得多
三、填空题(本大题共6小题,每小题4分,共24分)
15.如图所示运动员骑车水平前进,当运动员停止蹬车后,还能继续前行,是由于人和车具有_______,最终他们停下了是因为_________。
16.用细线拴一个重锤做重垂线,静止时细线一定沿着___的方向,已知重锤的质量为,则细线上的拉力为___N。
17.历,的___实验证明了大气压的存在;实验首次测定了一标准大气压的值为___厘米水银柱高。一个标准大气压能支持约___m的水柱,能支持约___m的酒精柱。()
19.小杰的质量是,每只鞋底与地面的接触面积为,当他立正时,他对水平地面的压力是___,压强是___。
四、综合题(本大题共6小题,共37分。解题中要求有必要的分析和说明,计算题还要有公式及数据代入过程,结果要有数值和单位)
21.(4分)如图所示是世界上的水利枢纽工程——三峡大坝。请用所学的物理知识解释大坝做成上窄下宽形状的主要原因是什么?
甲木板表面乙木板表面丙棉布表面丁木板表面
(1)实验过程中,弹簧测力计______(选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小______(选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)在四次实验中,滑动摩擦力最小的是______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与______有关;比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与______有关。(以上两空选填“压力”或“接触面粗糙程度”)
(4)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是______(选填“正确”或“错误”)的。
(5)小明对实验装置进行改动,如图所示,重复实验,发现效果更好。实验中,小明______(选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。
(1)取一矿泉水瓶,用力捏,瓶子变瘪,说明力可以改变物体的__________。
(2)将矿泉水瓶装满水,用硬纸片盖住瓶口,按住纸片将瓶口朝下,移开手,瓶内的水不会流出,证明了_________的存在。
(3)甲、乙两个相同的矿泉水瓶装有等量的水,甲瓶倒立放入冰箱,待水结冰后取出,如图所示,让甲、乙两瓶在同一水平桌面上以相同的速度开始转动,______瓶会先停下来,原因是___________________________________________________________。
甲乙丙丁
(1)茶杯内水的质量。
(2)茶杯对桌面的压强。
参考答案
1.C解析:放在水平传送带上的物体受到竖直向下的重力和传送带竖直向上的支持力,这是一对平衡力,如果没有其他力的作用,物体将做匀速直线运动,但物体向右加速运动,这说明物体还受到一个向右的水平力的作用;因为传送带向右加速运动时,物体有相对传送带向左运动的趋势,摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,所以受到的摩擦力方向向右,这就是使物体向右加速运动的那个水平力。综上所述,物体受到重力、传送带的支持力、向右的摩擦力三个力的作用,C选项正确。
2.C解析:圆珠笔的笔尖装有小滚珠,写字时小滚珠在纸面上滚动,这样把滑动变为滚动,可以减小摩擦,故C选项正确。其他三个选项中,都是增加了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦。
3.B解析:小石头原来的运动状态是向上运动,由于惯性,绳子断了之后它会继续向上运动,断绳后小石头只受到竖直向下的重力作用,所以速度减小为零时,小石头上升到点,然后加速向下运动,故B选项正确。
4.D解析:当列车匀速行驶时,杯内的水面应该是水平的,所以A、B选项均错误;列车向左运动时突然刹车,杯随车停止运动,但杯内的水由于惯性会继续向左运动,杯内水面应该是左高右低,所以C选项错误;列车向右运动时突然刹车,杯随车停止运动,但杯内水由于惯性会继续向右运动,杯内水面应该是右高左低,所以D选项正确。
5.BC解析:踢出去的足球,能继续向前滚动,是由于足球具有惯性,而不能说受到惯性作用,故A选项错误;用桨向后划水,船就会向前运动,动力来自水对船桨向前的作用力,正是利用物体间力的作用是相互的,故B选项正确;飞机机翼的形状上面较凸,下面较平,所以机翼上方的空气流速大于机翼下方的空气流速,根据流体中流速越大的位置压强越小,会产生向上的压力差,从而产生升力,使飞机上升,故C选项正确;根据牛顿第一定律,可知运动物体在没有受到力的作用时会保持匀速直线运动,故D选项错误。
6.D解析:通常把等于高水银柱产生的压强称为标准大气压,但是大气压不一定都等于高水银柱产生的压强,故A选项错误;空气的流动性决定了大气对浸在它里边的物体所产生的压强是向各个方向的,故B选项错误;大气压会随高度的增加而减小,所以高山上的气压比平地上的气压要低,故C选项错误;液体的沸点受到大气压的影响,大气压越大,水的沸点越高,故D选项正确。
7.A解析:人的重力与磅秤对人的支持力,这两个力大小都等于人的重力,方向相反,在同一条直线上,都作用在人上,满足了二力平衡的四个条件,这两个力是一对平衡力,故A选项正确。人对磅秤的压力与磅秤对人的支持力,这两个力不作用在同一物体上,所以不是平衡力,故B选项错误。磅秤对人的支持力与磅秤的重力不是作用在同一物体上,所以不是一对平衡力,故C选项错误。人的重力与人对磅秤的压力,这两个力方向相同,也不是作用在同一物体上,所以不是平衡力,故D选项错误。
8.D解析:鸡蛋破裂的原因不是受到压力的大小造成的,而是它受的压强大小不同造成的,故A、B选项错误;鸡蛋握在手心用劲攥,是整个手握鸡蛋,使鸡蛋的受力面积增大,所以鸡蛋受到的压强减小。把鸡蛋往碗边轻轻一磕,减小了鸡蛋的受力面积,增大了鸡蛋受到的压强,故C选项错误,D选项正确。
9.A解析:由题图可知,<,而两试管内液体的质量相等,所以由公式知
>,因为深度相同,根据公式可知,>,故应选A。
10.ABC解析:轮胎刻有花纹使接触面粗糙,可以增大摩擦,故A选项正确;座垫做得较宽,可以增大受力面积,从而减小压强,故B选项正确;安装滚动轴承,可以变滑动为滚动,从而减小摩擦,故C选项正确;用力捏闸是为了增大压力,从而增大压强,故D选项错误。
11.D解析:在长木片上的羽毛处于静止状态,所以羽毛受到的重力和支持力是一对平衡力,根据平衡力的特点可知,重力大小等于木片对它的支持力,重力与支持力作用在同一条直线上,重力的作用点是重心,故重心位置在羽毛上的点。重力的方向总是竖直向下的。D选项的分析是错误的。
12.D解析:短跑运动员穿上钉鞋,车轮胎上有凹凸不平的花纹,都是增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦,故A、C选项不符合题意;自行车刹车时,用力握手闸,增大了闸皮对车圈的压力,从而增大了摩擦,故B选项不符合题意;行李箱底部安装滚轮是变滑动为滚动,从而减小了摩擦,故D选项符合题意。
13.BCD解析:骆驼的脚很大,可以通过增大受力面积来减小压强,但是不能减小压力,A选项错误;啄木鸟的喙很尖细,是通过减小受力面积来增大压强,B选项正确;壁虎脚掌上的吸盘与天花板接触,吸盘内几乎没有空气,在大气压的作用下,使其能稳定在天花板上,C选项正确;液体的压强随深度的增加而增大,水面上的压强比深水处小得多,所以深海里的鱼,捕上岸时会死掉,D选项正确。
15.惯性阻力(摩擦力)使他们的运动速度减小为零[或阻力(摩擦力)减小了他们的运动速度;或阻力(摩擦力)改变了他们的运动状态]
解析:运动员骑车水平前进,当运动员停止蹬车后,由于人和车具有惯性,还能继续前行,但由于受到阻力(摩擦力)的作用,改变了人和车的运动状态,使其运动速度逐渐减小直至为零,最终就会停下来。
16.竖直向下0.98解析:重垂线静止时细线一定沿着竖直向下的方向;重锤的重力为。因为细线的拉力与重力是一对平衡力,所以细线的拉力为。
17.马德堡半球761013解析:历,有力地证明大气压存在的实验是马德堡半球实验;最早测出大气压值的科学家是托里拆利;测定了一标准大气压的值为水银柱高,一个标准大气压的值是。
根据液体压强的计算公式可知,
一个标准大气压能支持水柱的高度:;
一个标准大气压能支持酒精柱的高度:。
18.3.63.63.6解析:仔细观察弹簧测力计,分度值是0.2N,所以此时弹簧测力计的示数是3.6N;因为用弹簧测力计拉动物块在水平地面上匀速前进,所以物块受到的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,即滑动摩擦力的大小等于拉力的大小为3.6N;当速度增大到4m/s时,物块对地面的压力及接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力大小不变,还是3.6N。
19.解析:站立时的压力:,
站立时与地面的接触面积:,
站立时的压强:。
20.如图所示
解析:物体相对于物体向左运动,所以受到的摩擦力方向向右;支持力的方向与支持面相垂直。
21.根据液体的压强公式,液体的深度越深,压强越大,大坝底部做得宽大结实才能抵抗强大的水压。
22.(1)必须等于(2)丁(3)压力接触面粗糙程度(4)错误(5)不一定
解析:(1)在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验时,用弹簧测力计水平拉动物块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识可知,此时弹簧测力计对物块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小才相等,这样弹簧测力计的示数等于物块与木板之间的滑动摩擦力。(2)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,比较四次实验可知,物块受到的摩擦力的大小由大到小依次是:丙、乙、甲、丁,即滑动摩擦力最小的是丁。(3)在甲、乙两次实验中,控制接触面的粗糙程度相同,改变的是接触面受到的压力,所以是为了研究滑动摩擦力的大小与压力之间的关系;在乙、丙两次实验中,控制压力不变,改变了接触面的粗糙程度,所以是研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度之间的关系。(4)在甲、丁两次实验中,物块对木板的压力不同,接触面积也不相同,没有采取控制变量法,所以得出滑动摩擦力大小与接触面积有关的结论是错误的。(5)物块固定,拉动长木板时不一定要匀速,此时物块总处于静止状态,受到的滑动摩擦力与拉力始终是平衡力,大小相等。
23.(1)形状(2)大气压(3)乙乙瓶内的水与瓶壁产生阻力阻碍了瓶子的转动
解析:(1)用力捏,瓶子变瘪,是矿泉水瓶的形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状。
(2)瓶口朝下,瓶内的水不会流出,硬纸片没有掉下来,说明大气对硬纸片有向上的压力,证明了大气压的存在。
24.压强计漏气增大液体的密度
解析:使用压强计时,若压强计不漏气,则用手指按压橡皮膜时,U形管两边液面会出现高度差,通过U形管两边液面的高度差来反映橡皮膜受到的压强。若压强计漏气,则用手指按压橡皮膜时,U形管两边液面的高度差几乎不变。由图乙和图丙可知,探头放入同种液体(水)的不同深度处,U形管两边液面的高度差不同,探头在水中的深度越大,U形管两边液面的高度差就越大,说明液体的压强越大,由此可得出的结论是:液体内部的压强随深度的增加而增大。比较图丙和图丁可知,探头在液体中的深度相同,但液体的密度不同,U形管两边液面的高度差不同,说明液体内部的压强与液体的密度有关。