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15. 如图13所示,请通过作图的方法确定半圆形木板重心的位置O,并作出半圆形木板所受重力的示意图(A点为半圆形木板的圆心,保留作图痕迹)。
答案
15. 如答图1所示
解析
【分析】要确定半圆形木板的重心，需利用悬挂法的核心原理：物体静止时，重心一定位于悬线所在的直线上；同时，半圆形属于对称图形，其重心在自身的对称轴上，两条直线的交点即为重心位置。作图时要保留辅助线痕迹，重力示意图需从重心竖直向下绘制并标注重力符号。
【解析】
1. 延长图中的悬线，得到一条竖直方向的直线（重心必在该直线上）；
2. 过半圆形的圆心A，作半圆形的对称轴（垂直于半圆形直径的直线，重心也在该对称轴上）；
3. 上述两条直线的交点就是重心O；
4. 从O点沿竖直向下方向画带箭头的线段，标注重力符号G，完成重力示意图。
【答案】
【知识点】重心、悬挂法、重力示意图
【点评】本题考查利用悬挂法确定物体重心的方法，结合几何对称性作图，是力学中确定重心的基础题型，需掌握悬挂法的原理及作图规范。
【难度系数】0.6
【解析】
1. 延长图中的悬线，得到一条竖直方向的直线（重心必在该直线上）；
2. 过半圆形的圆心A，作半圆形的对称轴（垂直于半圆形直径的直线，重心也在该对称轴上）；
3. 上述两条直线的交点就是重心O；
4. 从O点沿竖直向下方向画带箭头的线段，标注重力符号G，完成重力示意图。
【答案】
【知识点】重心、悬挂法、重力示意图
【点评】本题考查利用悬挂法确定物体重心的方法，结合几何对称性作图，是力学中确定重心的基础题型，需掌握悬挂法的原理及作图规范。
【难度系数】0.6
16. 如图14所示,挂在竖直墙上的球受到绳的拉力为15 N。请画出球所受拉力和球对墙面压力的示意图。
答案
16. 如答图2所示
解析
【分析】要画出球所受拉力和球对墙面的压力，需明确两个力的三要素：球受到的拉力，施力物体是绳子，受力物体是球，作用点在球心，方向沿绳子向上；球对墙面的压力，施力物体是球，受力物体是墙面，作用点在墙面与球的接触点，方向垂直于墙面向左。作图时用带箭头的线段表示力，标注力的符号和拉力大小即可。
【解析】1. 画拉力：在球心处，沿绳子向上画带箭头的线段，标注“$F_{拉}=15\ \mathrm{N}$”；2. 画压力：在墙面与球的接触点处，垂直墙面向左画带箭头的线段，标注“$F_{压}$”。
【答案】如答图2所示
【知识点】力的示意图、弹力
【点评】本题考查力的示意图的规范画法，明确力的三要素是作图核心，属于基础作图题，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】1. 画拉力：在球心处，沿绳子向上画带箭头的线段，标注“$F_{拉}=15\ \mathrm{N}$”；2. 画压力：在墙面与球的接触点处，垂直墙面向左画带箭头的线段，标注“$F_{压}$”。
【答案】如答图2所示
【知识点】力的示意图、弹力
【点评】本题考查力的示意图的规范画法，明确力的三要素是作图核心，属于基础作图题，难度较低。
【难度系数】0.7
四、实验探究题(本题共3小题,第17题4分,第18题6分,第19题9分,共19分)
17. 在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图15所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的
(2)对比乙、丙两图可以得出结论:当压力一定时,
(3)对比甲、丙两图,该同学认为压力的作用效果与压力的大小无关,他的观点是错误的,理由是比较时没有控制
17. 在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图15所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的
凹陷程度
来比较压力的作用效果;由甲、乙
两图可以探究压力的作用效果与压力大小的关系。(2)对比乙、丙两图可以得出结论:当压力一定时,
受力面积
越小,压力的作用效果越明显。(3)对比甲、丙两图,该同学认为压力的作用效果与压力的大小无关,他的观点是错误的,理由是比较时没有控制
受力面积
相同。答案
17.(1)凹陷程度 乙 (2)受力面积 (3)受力面积
解析
【分析】
本题考查探究压力作用效果的实验，需运用转换法和控制变量法解题。首先，压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现，这是转换法的应用；探究压力大小对作用效果的影响时，要控制受力面积相同，改变压力大小；探究受力面积的影响时，控制压力相同，改变受力面积；若要探究某一因素的影响，需保证其他因素不变，即遵循控制变量原则。
【解析】
(1) 实验中利用转换法，通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。要探究压力的作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，改变压力大小，甲、乙两图中铁块的受力面积相同，乙图压力更大，因此选甲、乙两图。
(2) 乙、丙两图中，铁块总压力相同，乙图的受力面积更小，海绵凹陷更明显，因此得出：当压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
(3) 甲、丙两图中，压力大小不同，受力面积也不同，没有控制受力面积相同，因此无法得出压力作用效果与压力大小无关的结论，该同学观点错误。
【答案】
(1)凹陷程度；乙 (2)受力面积 (3)受力面积
【知识点】
压力的作用效果；控制变量法；转换法
【点评】
本题是探究压力作用效果的基础实验题，核心考查实验方法（控制变量法、转换法）的应用，需明确实验中变量的控制，易错点在于判断探究某一因素时是否控制了其他变量不变，整体难度适中，是初中物理的重点实验内容。
【难度系数】
0.7
本题考查探究压力作用效果的实验，需运用转换法和控制变量法解题。首先，压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现，这是转换法的应用；探究压力大小对作用效果的影响时，要控制受力面积相同，改变压力大小；探究受力面积的影响时，控制压力相同，改变受力面积；若要探究某一因素的影响，需保证其他因素不变，即遵循控制变量原则。
【解析】
(1) 实验中利用转换法，通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。要探究压力的作用效果与压力大小的关系，需控制受力面积相同，改变压力大小，甲、乙两图中铁块的受力面积相同，乙图压力更大，因此选甲、乙两图。
(2) 乙、丙两图中，铁块总压力相同，乙图的受力面积更小，海绵凹陷更明显，因此得出：当压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
(3) 甲、丙两图中，压力大小不同，受力面积也不同，没有控制受力面积相同，因此无法得出压力作用效果与压力大小无关的结论，该同学观点错误。
【答案】
(1)凹陷程度；乙 (2)受力面积 (3)受力面积
【知识点】
压力的作用效果；控制变量法；转换法
【点评】
本题是探究压力作用效果的基础实验题，核心考查实验方法（控制变量法、转换法）的应用，需明确实验中变量的控制，易错点在于判断探究某一因素时是否控制了其他变量不变，整体难度适中，是初中物理的重点实验内容。
【难度系数】
0.7
18. 同学们在学习了“阿基米德原理”后,仔细观察了黄老师做的如图16甲所示的演示实验。某物理兴趣小组的同学们经过讨论,提出阿基米德原理的成立是否一定要以物体全部浸入液体为前提条件这一观点。他们设计了一个新的实验方案,并动手制作了如图16乙所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料杯(质量不计),E是自制的溢水杯,F是升降平台(摇动手柄可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)在“验证阿基米德原理”的实验过程中,此实验的目的是验证物体受到的浮力与
(2)在本实验中,弹簧测力计在使用之前,必须先
(3)图甲中,你认为最合理的实验操作顺序是
(4)同学们逐渐调高升降平台F,使重物浸入水中的深度越来越大,观察到弹簧测力计A的示数先变小后不变,此过程说明重物所受浮力的大小与
(5)多次记录弹簧测力计A的示数变化量为$\Delta F_{A}$和弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_{B}$,并比较重物浸入液体不同深度时,以上两个变化量之间的大小关系,发现$\Delta F_{A}$
(1)在“验证阿基米德原理”的实验过程中,此实验的目的是验证物体受到的浮力与
物体排开液体的重力
的关系。(2)在本实验中,弹簧测力计在使用之前,必须先
在竖直方向上调零
。(3)图甲中,你认为最合理的实验操作顺序是
④①②③
(填实验序号)。(4)同学们逐渐调高升降平台F,使重物浸入水中的深度越来越大,观察到弹簧测力计A的示数先变小后不变,此过程说明重物所受浮力的大小与
物体排开液体的体积
有关。(5)多次记录弹簧测力计A的示数变化量为$\Delta F_{A}$和弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_{B}$,并比较重物浸入液体不同深度时,以上两个变化量之间的大小关系,发现$\Delta F_{A}$
=
(填“＞”“＜”或“=”)$\Delta F_{B}$。由此证明了阿基米德原理的成立不需要
(填“需要”或“不需要”)以物体全部浸入液体为前提条件。答案
18.(1)物体排开液体的重力 (2)在竖直方向上调零 (3)④①②③ (4)物体排开液体的体积 (5)= 不需要
解析
【分析】
本题围绕阿基米德原理的验证实验展开，需结合阿基米德原理内容、弹簧测力计使用规则、实验操作逻辑、浮力影响因素等逐一分析问题：
1. 第(1)题：阿基米德原理核心是浮力等于排开液体的重力，故实验目的对应此关系；
2. 第(2)题：弹簧测力计测竖直方向力时，使用前需在竖直方向调零，保证测量准确；
3. 第(3)题：图甲实验需先测空桶重力，再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯，最后测桶和溢出水的总重，据此排序；
4. 第(4)题：重物浸入深度增大时，排开液体体积变化，浮力随之改变，完全浸没后浮力不变，说明浮力与排开液体体积有关；
5. 第(5)题：根据称重法和阿基米德原理，弹簧测力计A的示数变化量等于浮力，B的示数变化量等于排开液体重力，二者相等，可验证阿基米德原理无需物体完全浸没。
【解析】
(1) 阿基米德原理的内容为：浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体所受的重力，因此本实验目的是验证物体受到的浮力与物体排开液体的重力的关系。
(2) 弹簧测力计用于测量竖直方向的力，使用前必须先在竖直方向上调零，确保测量结果准确。
(3) 图甲实验的合理顺序：先测空小桶的重力（④），再测物体的重力（①），接着将物体浸入溢水杯中（②），最后测量小桶和溢出液体的总重力（③），故顺序为④①②③。
(4) 逐渐调高平台，重物浸入水中深度增大时，排开液体的体积增大，弹簧测力计A示数变小（浮力变大）；当重物完全浸没后，深度增加但排开体积不变，浮力不变，说明重物所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(5) 根据称重法，浮力$F_{浮}=G - F_{A}$，因此弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_{A}=F_{浮}$；弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_{B}$等于排开液体的重力$G_{排}$。由阿基米德原理可知$F_{浮}=G_{排}$，故$\Delta F_{A}=\Delta F_{B}$；此现象说明即使物体未完全浸没，浮力仍等于排开液体的重力，即阿基米德原理的成立不需要以物体全部浸入液体为前提条件。
【答案】
(1)物体排开液体的重力
(2)在竖直方向上调零
(3)④①②③
(4)物体排开液体的体积
(5)=；不需要
【知识点】
阿基米德原理、弹簧测力计的使用、浮力的影响因素
【点评】
本题是对阿基米德原理的综合考查，涵盖实验操作步骤、仪器使用、原理理解及适用条件探究，既要求学生掌握实验设计逻辑，又需深入理解阿基米德原理的本质，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕阿基米德原理的验证实验展开，需结合阿基米德原理内容、弹簧测力计使用规则、实验操作逻辑、浮力影响因素等逐一分析问题：
1. 第(1)题：阿基米德原理核心是浮力等于排开液体的重力，故实验目的对应此关系；
2. 第(2)题：弹簧测力计测竖直方向力时，使用前需在竖直方向调零，保证测量准确；
3. 第(3)题：图甲实验需先测空桶重力，再测物体重力，接着将物体浸入溢水杯，最后测桶和溢出水的总重，据此排序；
4. 第(4)题：重物浸入深度增大时，排开液体体积变化，浮力随之改变，完全浸没后浮力不变，说明浮力与排开液体体积有关；
5. 第(5)题：根据称重法和阿基米德原理，弹簧测力计A的示数变化量等于浮力，B的示数变化量等于排开液体重力，二者相等，可验证阿基米德原理无需物体完全浸没。
【解析】
(1) 阿基米德原理的内容为：浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体所受的重力，因此本实验目的是验证物体受到的浮力与物体排开液体的重力的关系。
(2) 弹簧测力计用于测量竖直方向的力，使用前必须先在竖直方向上调零，确保测量结果准确。
(3) 图甲实验的合理顺序：先测空小桶的重力（④），再测物体的重力（①），接着将物体浸入溢水杯中（②），最后测量小桶和溢出液体的总重力（③），故顺序为④①②③。
(4) 逐渐调高平台，重物浸入水中深度增大时，排开液体的体积增大，弹簧测力计A示数变小（浮力变大）；当重物完全浸没后，深度增加但排开体积不变，浮力不变，说明重物所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(5) 根据称重法，浮力$F_{浮}=G - F_{A}$，因此弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_{A}=F_{浮}$；弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_{B}$等于排开液体的重力$G_{排}$。由阿基米德原理可知$F_{浮}=G_{排}$，故$\Delta F_{A}=\Delta F_{B}$；此现象说明即使物体未完全浸没，浮力仍等于排开液体的重力，即阿基米德原理的成立不需要以物体全部浸入液体为前提条件。
【答案】
(1)物体排开液体的重力
(2)在竖直方向上调零
(3)④①②③
(4)物体排开液体的体积
(5)=；不需要
【知识点】
阿基米德原理、弹簧测力计的使用、浮力的影响因素
【点评】
本题是对阿基米德原理的综合考查，涵盖实验操作步骤、仪器使用、原理理解及适用条件探究，既要求学生掌握实验设计逻辑，又需深入理解阿基米德原理的本质，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
