三、实验探究题
15. 利用容积为10 cm³的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。

(1)实验的原理是
(2)把注射器的活塞推到注射器筒的底端,这样做的目的是
(3)如图所示,水平向左缓慢匀速拉动注射器筒,当注射器的活塞
(4)用刻度尺测出注射器
(5)则大气压的值为
(6)提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议:
15. 利用容积为10 cm³的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。
(1)实验的原理是
$p=\frac{F}{S}$
。(2)把注射器的活塞推到注射器筒的底端,这样做的目的是
排尽筒内空气
,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔。(3)如图所示,水平向左缓慢匀速拉动注射器筒,当注射器的活塞
刚被拉动
时,弹簧测力计的示数为19 N。(4)用刻度尺测出注射器
带刻度部分
长度为5 cm,这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积。(5)则大气压的值为
$9.5 × 10^4$
Pa。(6)提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议:
采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等
。答案
15.(1)$p=\frac{F}{S}$
(2)排尽筒内空气
(3)刚被拉动
(4)带刻度部分
(5)$9.5 × 10^4$
(6)采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等
(2)排尽筒内空气
(3)刚被拉动
(4)带刻度部分
(5)$9.5 × 10^4$
(6)采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等
解析
【分析】
本题是利用注射器、弹簧测力计测量大气压的实验,核心思路是结合二力平衡和压强公式$p=\frac{F}{S}$完成解题。需明确:当活塞刚被拉动时,弹簧测力计的拉力等于大气对活塞的压力;通过注射器容积与带刻度部分长度可间接计算活塞横截面积;操作中排尽筒内空气、减小摩擦等是实验准确的关键。
【解析】
(1)实验中,活塞刚被拉动时,拉力与大气对活塞的压力平衡,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算大气压,故实验原理为$\boldsymbol{p=\frac{F}{S}}$。
(2)将活塞推到注射器筒底端,目的是排尽筒内空气,避免筒内残留气压干扰实验结果,之后用橡皮帽封住小孔。
(3)水平匀速拉动注射器筒,当活塞刚被拉动时,弹簧测力计示数等于大气对活塞的压力,此时示数为19N。
(4)注射器容积$V=S· L$($S$为活塞横截面积,$L$为带刻度部分长度),因此需测量注射器带刻度部分的长度,即可算出活塞横截面积$S=\frac{V}{L}$。
(5)单位换算:$V=10\ \mathrm{cm}^3=10×10^{-6}\ \mathrm{m}^3$,$L=5\ \mathrm{cm}=0.05\ \mathrm{m}$,活塞横截面积$S=\frac{V}{L}=\frac{10×10^{-6}\ \mathrm{m}^3}{0.05\ \mathrm{m}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$,大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{19\ \mathrm{N}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=9.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。
(6)提高精确度的建议:采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等(减小活塞与筒壁的摩擦,避免摩擦力影响拉力测量)。
【答案】
(1)$p=\frac{F}{S}$;(2)排尽筒内空气;(3)刚被拉动;(4)带刻度部分;(5)$9.5 × 10^4$;(6)采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等
【知识点】
大气压强测量、压强公式应用
【点评】
本题为初中物理大气压强相关的经典实验题,考查实验原理、操作要点、数据计算及误差分析,需学生理解实验设计逻辑,掌握压强公式应用,同时关注实验细节对结果的影响。
【难度系数】
0.6
本题是利用注射器、弹簧测力计测量大气压的实验,核心思路是结合二力平衡和压强公式$p=\frac{F}{S}$完成解题。需明确:当活塞刚被拉动时,弹簧测力计的拉力等于大气对活塞的压力;通过注射器容积与带刻度部分长度可间接计算活塞横截面积;操作中排尽筒内空气、减小摩擦等是实验准确的关键。
【解析】
(1)实验中,活塞刚被拉动时,拉力与大气对活塞的压力平衡,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算大气压,故实验原理为$\boldsymbol{p=\frac{F}{S}}$。
(2)将活塞推到注射器筒底端,目的是排尽筒内空气,避免筒内残留气压干扰实验结果,之后用橡皮帽封住小孔。
(3)水平匀速拉动注射器筒,当活塞刚被拉动时,弹簧测力计示数等于大气对活塞的压力,此时示数为19N。
(4)注射器容积$V=S· L$($S$为活塞横截面积,$L$为带刻度部分长度),因此需测量注射器带刻度部分的长度,即可算出活塞横截面积$S=\frac{V}{L}$。
(5)单位换算:$V=10\ \mathrm{cm}^3=10×10^{-6}\ \mathrm{m}^3$,$L=5\ \mathrm{cm}=0.05\ \mathrm{m}$,活塞横截面积$S=\frac{V}{L}=\frac{10×10^{-6}\ \mathrm{m}^3}{0.05\ \mathrm{m}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$,大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{19\ \mathrm{N}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=9.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。
(6)提高精确度的建议:采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等(减小活塞与筒壁的摩擦,避免摩擦力影响拉力测量)。
【答案】
(1)$p=\frac{F}{S}$;(2)排尽筒内空气;(3)刚被拉动;(4)带刻度部分;(5)$9.5 × 10^4$;(6)采用小活塞,并涂上凡士林或其他润滑油等
【知识点】
大气压强测量、压强公式应用
【点评】
本题为初中物理大气压强相关的经典实验题,考查实验原理、操作要点、数据计算及误差分析,需学生理解实验设计逻辑,掌握压强公式应用,同时关注实验细节对结果的影响。
【难度系数】
0.6
16. 在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了以下的猜想:
A. 可能跟物体浸入液体的深度有关。
B. 可能跟物体的重力有关。
C. 可能跟物体浸入液体的体积有关。
D. 可能跟液体的密度有关。
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验。他在弹簧测力计下端挂一个铁块或铜块,依次把它们缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:

(1)铁块从位置③→④的过程中,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力
(2)从位置④→⑤的过程中,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变,可以验证猜想
(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想
(4)分析比较实验
(5)该实验主要运用的科学探究方法是
A. 可能跟物体浸入液体的深度有关。
B. 可能跟物体的重力有关。
C. 可能跟物体浸入液体的体积有关。
D. 可能跟液体的密度有关。
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验。他在弹簧测力计下端挂一个铁块或铜块,依次把它们缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)铁块从位置③→④的过程中,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力
变大
(选填“变大”“变小”或“不变”),可以验证猜想C
(选填“A”“B”“C”或“D”)是正确的。(2)从位置④→⑤的过程中,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变,可以验证猜想
A
(选填“A”“B”“C”或“D”)是错误的。(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想
B
(选填“A”“B”“C”或“D”)是错误的。(4)分析比较实验
⑥⑦
可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。(5)该实验主要运用的科学探究方法是
控制变量法
。答案
16.(1)变大 C
(2)A
(3)B
(4)⑥⑦
(5)控制变量法
(2)A
(3)B
(4)⑥⑦
(5)控制变量法
解析
【分析】
本题围绕“探究浮力的大小跟哪些因素有关”展开,需结合称重法($F_{浮}=G-F_{拉}$)计算浮力,运用控制变量法分析各猜想:
(1)铁块从位置③→④,浸入水中的体积增大,弹簧测力计示数减小,由称重法可知浮力变大;此过程液体密度、物体重力不变,仅浸入体积变化,对应验证浮力与浸入体积的关系。
(2)铁块从位置④→⑤,浸入深度增加,弹簧测力计示数不变,浮力不变;此时浸入体积、液体密度不变,仅深度变化,说明浮力与浸入深度无关。
(3)实验①⑤(铁块)与②⑥(铜块)中,物体重力不同,但完全浸入水中时浮力相同,说明浮力与物体重力无关。
(4)探究浮力与液体密度的关系,需控制物体相同、浸入体积相同,改变液体密度,故选择对应实验。
(5)实验中每次仅改变一个变量,控制其他变量不变,运用控制变量法。
【解析】
(1)铁块重力$G_{铁}=3.0N$,从③→④时弹簧测力计示数减小,根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$,浮力变大;此过程液体密度、物体重力不变,仅浸入体积变化,验证猜想C正确。
(2)从④→⑤,铁块浸入深度增加,弹簧测力计示数不变,浮力不变,说明浮力与浸入深度无关,验证猜想A错误。
(3)①⑤中铁块浮力$F_{浮铁}=3.0N-1.0N=2.0N$,②⑥中铜块浮力$F_{浮铜}=4.0N-2.0N=2.0N$,物体重力不同但浮力相同,验证猜想B错误。
(4)要探究浮力与液体密度的关系,需物体相同、浸入体积相同,液体密度不同,故选实验⑥⑦(铜块完全浸入水和盐水中)。
(5)实验中控制其他变量不变,仅改变一个变量,运用的科学方法是控制变量法。
【答案】
(1)变大;C (2)A (3)B (4)⑥⑦ (5)控制变量法
【知识点】
浮力的影响因素、称重法测浮力、控制变量法
【点评】
本题是探究浮力影响因素的经典实验题,核心考查控制变量法的应用,需掌握称重法计算浮力,明确各变量的控制与改变,难度适中,属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究浮力的大小跟哪些因素有关”展开,需结合称重法($F_{浮}=G-F_{拉}$)计算浮力,运用控制变量法分析各猜想:
(1)铁块从位置③→④,浸入水中的体积增大,弹簧测力计示数减小,由称重法可知浮力变大;此过程液体密度、物体重力不变,仅浸入体积变化,对应验证浮力与浸入体积的关系。
(2)铁块从位置④→⑤,浸入深度增加,弹簧测力计示数不变,浮力不变;此时浸入体积、液体密度不变,仅深度变化,说明浮力与浸入深度无关。
(3)实验①⑤(铁块)与②⑥(铜块)中,物体重力不同,但完全浸入水中时浮力相同,说明浮力与物体重力无关。
(4)探究浮力与液体密度的关系,需控制物体相同、浸入体积相同,改变液体密度,故选择对应实验。
(5)实验中每次仅改变一个变量,控制其他变量不变,运用控制变量法。
【解析】
(1)铁块重力$G_{铁}=3.0N$,从③→④时弹簧测力计示数减小,根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$,浮力变大;此过程液体密度、物体重力不变,仅浸入体积变化,验证猜想C正确。
(2)从④→⑤,铁块浸入深度增加,弹簧测力计示数不变,浮力不变,说明浮力与浸入深度无关,验证猜想A错误。
(3)①⑤中铁块浮力$F_{浮铁}=3.0N-1.0N=2.0N$,②⑥中铜块浮力$F_{浮铜}=4.0N-2.0N=2.0N$,物体重力不同但浮力相同,验证猜想B错误。
(4)要探究浮力与液体密度的关系,需物体相同、浸入体积相同,液体密度不同,故选实验⑥⑦(铜块完全浸入水和盐水中)。
(5)实验中控制其他变量不变,仅改变一个变量,运用的科学方法是控制变量法。
【答案】
(1)变大;C (2)A (3)B (4)⑥⑦ (5)控制变量法
【知识点】
浮力的影响因素、称重法测浮力、控制变量法
【点评】
本题是探究浮力影响因素的经典实验题,核心考查控制变量法的应用,需掌握称重法计算浮力,明确各变量的控制与改变,难度适中,属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
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