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一、探究方法、目的类型
图1
例1(2012年南充中考)如图1所示,是用压强计探究内部压强的情境
(1)把探头放入水中,通过观察U型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型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型管两边液体的 .
分析:(1)本题采用了物理中常见的研究方法﹣﹣转换法,即把水的内部压强的大小转换成U型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)此题用到了常用的研究方法——控制变量法.比较图甲、图乙和图丙,是控制液体的密度相同,深度相同,改变压强计金属盒的方向,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和方向有关.
(3)在乙图中把探头慢慢下移,是控制液体的密度相同,改变液体的深度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的深度有关.
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,是控制深度相同,改变液体的密度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的密度有关.
解:(1)把水的内部压强的大小转换成U型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,改变深度,可以观察到U型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型管两边液体的高度差变大.
答案:(1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大
点评:此题主要考查的是液体内部压强的规律以及液体内部压强的影响因素,注意转换法、等效替代法和控制变量法在实验中的运用.液体压强是中考必考的一个知识点,需要掌握.
二、考查实验方案设计、方案评估类型
例2(2012年烟台中考)小明同学利用洗手间的肥皂及海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图2所示.
图2
(1)分析比较甲、乙两图中的实验现象,得到的结论是什么?
(2)图乙和图丙探究的问题是什么?
(3)小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,由实验现象,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关.分析评估他的实验结论.
分析:(1)压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关.探究压力作用效果跟受力面积大小关系时,控制压力大小不变,改变受力面积大小,分析压力作用效果跟受力面积的关系;探究压力作用效果跟压力大小关系,控制受力面积大小不变,改变压力大小,分析压力作用效果跟压力大小的关系.
(2)当压力大小和受力面积大小同时改变时,不能探究压力作用效果和压力大小、受力面积大小的关系.
答:(1)压力的作用效果与受力面积有关,压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显.
(2)受力面积一定时,压力的作用效果与压力的关系.
(3)小明得出的结论是错误的;小明同时改变了受力面积和压力的大小,没有控制压力大小不变,不能探究压力作用效果跟受力面积的关系.
点评:掌握压力作用效果的影响因素,利用控制变量法,探究压力作用效果跟各因素之间的关系.
三、生活器具设计类型
图3
例3(2012年哈尔滨中考)某同学制作了如图3所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
(A) 潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
(B) 向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
(C) 向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
(D) 潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
分析:潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析.
解:选项(A),当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,(A)正确,但不符合题意;
选项(B),现在潜艇模型处于悬浮,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故(B)错,符合题意;
选项(C)向外拉注射器活塞,试管内水增加,试管内水量适当时,潜艇可能悬浮,故(C)正确,但不符合题意.
选项(D),为了保持试管稳定,潜艇模型的试管上绕些铁丝,故(D)正确,但不符合题意.
故选(B).
点评:潜水艇就是利用排水和蓄水改变自重,从而实现上浮或下潜的,通过本题要认真体会.
图4
例4(2012年河南中考)如图4所示,在开口的矿泉水瓶上扎一个小孔,水便从小孔喷出.随着瓶内水面的降低,水喷出的距离越来越短,是因为小孔处水的压强逐渐变 .堵住瓶口,水很快就停止流出,此时瓶内水面上方的气压比瓶外大气压 . 分析:(1)液体内部存在压强,液体内部的压强与液体的密度和深度有关;
(2)气体的压强跟自身的体积成反比,气体的体积增大,其压强就减小;反之,气体的体积减小,其压强就增大.
解:(1)液体的压强与深度有关,随着瓶内水面的降低,水喷出的距离越来越短,是因为小孔处水的深度逐渐变小、压强变小;
(2)堵住瓶口,不久水便停止从小孔中射出,因为在流出一部分水后,瓶内上方空气的体积变大,气压就变小,小于外界大气压,水就停止从小孔中射出.
答案:小;小.
点评:本题考查了液体压强的特点、气体压强与体积的关系,属于比较基础的内容.
四、考查探究过程类型
图5
例5(2012年德州中考)小华同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究.探究过程如图5所示.
(1)由图中的实验过程可知,金属块在煤油中受到的浮力是
N.
(2)通过分析图中 两项,说明浮力大小跟液体的密度有关.
分析:(1)运用称重法求出金属块在酒精中所受的浮力大小,F浮=G-F拉.
(2)本题目是考查学生对探究影响浮力大小因素实验的掌握程度,看学生能否灵活利用控制变量法,并且为了了解学生对控制变量法的掌握,让学生从三次实验中选取两项进行对比,得出浮力大小跟液体的密度有关的结论.
解:(1)由图(A)得知,物体的重力G=10 N,由图(C)可知,在煤油中弹簧测力计的拉力F拉=7.6 N,
所以,金属块在酒精中所受的浮力F浮=G-F拉=10 N-7.6 N=2.4 N
答案:2.4.
(2)要看浮力大小跟液体密度的关系,应保证在其他物理量不变的情况下,只有密度的变化而引起的浮力变化.因此应当选择B和C两组实验进行研究.
答案:(B)和(C).
点评:本题目就是考查学生对控制变量法和计算浮力公式的掌握,看学生能否灵活应用该方法来解决问题.
五、考查综合应用与创新能力型
例6(2012年南昌中考)生活中处处有物理,同学们在玩中都会无意识的涉及到许多物理知识,以下两个现象可能您尝试或观察过:(1)喝牛奶时,把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出.(2)在室温下,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了.由以上现象进行猜想:当气体的体积一定时,气体压强可能与气体的 和 有关.
设计并进行试验:
小明同学进行了如下实验来研究烧瓶内水面上方的气体压强:
图6
(1)把细玻璃管插入装有半瓶水的密闭烧瓶中,如图6所示.
(2)从细管上端往烧瓶里吹气,瓶内气体压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”);迅速放开,观察到细玻璃管内水柱上升到a处位置(如图所示).
(3)接着用手握住烧瓶的瓶颈部分,使瓶内气体的压强增大,请您在图中画出细玻璃管内水柱所上升到b处的大致位置.
实验拓展:控制其他条件条件相同时,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,则管内水柱上升的高度会 (选填“相同”或“不同”).理由是 .
分析:(1)把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出;牛奶喷出的原因是内部压强大造成的;其盒内压强变大的原因是向里面吹气造成的,故据此能判断此时压强大的原因;同理,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了;即气球爆破的原因也是内部压强变大造成的,故联系题目情景即可判断此时导致压强变大的原因.
(2)据上面的猜想能看出气体压强大小的影响因素,故结合气体压强与其质量的关系判断即可解决.
(3)在该题中,瓶内增大的压强与上升的那一段液柱的压强是相等的,故在瓶内增大的压强相等的情况下,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,据液体内部的压强的特点可判断,管内的水柱上升的高度相等.
解:(1)把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出;牛奶喷出的原因是内部压强大造成的;其盒内压强变大的原因是向里面吹气造成的,即能说明气体压强的大小与气体的质量有关;同理,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了;即气球爆破的原因也是内部压强变大造成的,即是由于温度升高导致的,所有气体压强的大小还与温度有关.
(2)当用细管向瓶中吹气时,瓶内空气的质量变大,故瓶内的气压变大,所有迅速放开,观察到细玻璃管内水柱会上升到a处位置;
(3)在该题中,瓶内增大的压强与上升的那一段液柱的压强是相等的,故在瓶内增大的压强相等的情况下,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,据液体压强只与液体的密度和深度有关可知,此时管中的水柱上升的高度相等.
答案:(1)质量;温度(2)增大(3)相同;液体压强只与液体的密度和深度有关.
点评:该题考查了同学们对上述材料的分析和理解能力,以实验题的情景考查了气体压强大小的影响因素,是一道综合题.
图1
例1(2012年南充中考)如图1所示,是用压强计探究内部压强的情境
(1)把探头放入水中,通过观察U型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型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型管两边液体的 .
分析:(1)本题采用了物理中常见的研究方法﹣﹣转换法,即把水的内部压强的大小转换成U型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)此题用到了常用的研究方法——控制变量法.比较图甲、图乙和图丙,是控制液体的密度相同,深度相同,改变压强计金属盒的方向,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和方向有关.
(3)在乙图中把探头慢慢下移,是控制液体的密度相同,改变液体的深度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的深度有关.
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,是控制深度相同,改变液体的密度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的密度有关.
解:(1)把水的内部压强的大小转换成U型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,改变深度,可以观察到U型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型管两边液体的高度差变大.
答案:(1)越大(2)相等(3)深度(4)高度差变大
点评:此题主要考查的是液体内部压强的规律以及液体内部压强的影响因素,注意转换法、等效替代法和控制变量法在实验中的运用.液体压强是中考必考的一个知识点,需要掌握.
二、考查实验方案设计、方案评估类型
例2(2012年烟台中考)小明同学利用洗手间的肥皂及海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图2所示.
图2
(1)分析比较甲、乙两图中的实验现象,得到的结论是什么?
(2)图乙和图丙探究的问题是什么?
(3)小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,由实验现象,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关.分析评估他的实验结论.
分析:(1)压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关.探究压力作用效果跟受力面积大小关系时,控制压力大小不变,改变受力面积大小,分析压力作用效果跟受力面积的关系;探究压力作用效果跟压力大小关系,控制受力面积大小不变,改变压力大小,分析压力作用效果跟压力大小的关系.
(2)当压力大小和受力面积大小同时改变时,不能探究压力作用效果和压力大小、受力面积大小的关系.
答:(1)压力的作用效果与受力面积有关,压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显.
(2)受力面积一定时,压力的作用效果与压力的关系.
(3)小明得出的结论是错误的;小明同时改变了受力面积和压力的大小,没有控制压力大小不变,不能探究压力作用效果跟受力面积的关系.
点评:掌握压力作用效果的影响因素,利用控制变量法,探究压力作用效果跟各因素之间的关系.
三、生活器具设计类型
图3
例3(2012年哈尔滨中考)某同学制作了如图3所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
(A) 潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
(B) 向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
(C) 向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
(D) 潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
分析:潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析.
解:选项(A),当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,(A)正确,但不符合题意;
选项(B),现在潜艇模型处于悬浮,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故(B)错,符合题意;
选项(C)向外拉注射器活塞,试管内水增加,试管内水量适当时,潜艇可能悬浮,故(C)正确,但不符合题意.
选项(D),为了保持试管稳定,潜艇模型的试管上绕些铁丝,故(D)正确,但不符合题意.
故选(B).
点评:潜水艇就是利用排水和蓄水改变自重,从而实现上浮或下潜的,通过本题要认真体会.
图4
例4(2012年河南中考)如图4所示,在开口的矿泉水瓶上扎一个小孔,水便从小孔喷出.随着瓶内水面的降低,水喷出的距离越来越短,是因为小孔处水的压强逐渐变 .堵住瓶口,水很快就停止流出,此时瓶内水面上方的气压比瓶外大气压 . 分析:(1)液体内部存在压强,液体内部的压强与液体的密度和深度有关;
(2)气体的压强跟自身的体积成反比,气体的体积增大,其压强就减小;反之,气体的体积减小,其压强就增大.
解:(1)液体的压强与深度有关,随着瓶内水面的降低,水喷出的距离越来越短,是因为小孔处水的深度逐渐变小、压强变小;
(2)堵住瓶口,不久水便停止从小孔中射出,因为在流出一部分水后,瓶内上方空气的体积变大,气压就变小,小于外界大气压,水就停止从小孔中射出.
答案:小;小.
点评:本题考查了液体压强的特点、气体压强与体积的关系,属于比较基础的内容.
四、考查探究过程类型
图5
例5(2012年德州中考)小华同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究.探究过程如图5所示.
(1)由图中的实验过程可知,金属块在煤油中受到的浮力是
N.
(2)通过分析图中 两项,说明浮力大小跟液体的密度有关.
分析:(1)运用称重法求出金属块在酒精中所受的浮力大小,F浮=G-F拉.
(2)本题目是考查学生对探究影响浮力大小因素实验的掌握程度,看学生能否灵活利用控制变量法,并且为了了解学生对控制变量法的掌握,让学生从三次实验中选取两项进行对比,得出浮力大小跟液体的密度有关的结论.
解:(1)由图(A)得知,物体的重力G=10 N,由图(C)可知,在煤油中弹簧测力计的拉力F拉=7.6 N,
所以,金属块在酒精中所受的浮力F浮=G-F拉=10 N-7.6 N=2.4 N
答案:2.4.
(2)要看浮力大小跟液体密度的关系,应保证在其他物理量不变的情况下,只有密度的变化而引起的浮力变化.因此应当选择B和C两组实验进行研究.
答案:(B)和(C).
点评:本题目就是考查学生对控制变量法和计算浮力公式的掌握,看学生能否灵活应用该方法来解决问题.
五、考查综合应用与创新能力型
例6(2012年南昌中考)生活中处处有物理,同学们在玩中都会无意识的涉及到许多物理知识,以下两个现象可能您尝试或观察过:(1)喝牛奶时,把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出.(2)在室温下,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了.由以上现象进行猜想:当气体的体积一定时,气体压强可能与气体的 和 有关.
设计并进行试验:
小明同学进行了如下实验来研究烧瓶内水面上方的气体压强:
图6
(1)把细玻璃管插入装有半瓶水的密闭烧瓶中,如图6所示.
(2)从细管上端往烧瓶里吹气,瓶内气体压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”);迅速放开,观察到细玻璃管内水柱上升到a处位置(如图所示).
(3)接着用手握住烧瓶的瓶颈部分,使瓶内气体的压强增大,请您在图中画出细玻璃管内水柱所上升到b处的大致位置.
实验拓展:控制其他条件条件相同时,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,则管内水柱上升的高度会 (选填“相同”或“不同”).理由是 .
分析:(1)把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出;牛奶喷出的原因是内部压强大造成的;其盒内压强变大的原因是向里面吹气造成的,故据此能判断此时压强大的原因;同理,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了;即气球爆破的原因也是内部压强变大造成的,故联系题目情景即可判断此时导致压强变大的原因.
(2)据上面的猜想能看出气体压强大小的影响因素,故结合气体压强与其质量的关系判断即可解决.
(3)在该题中,瓶内增大的压强与上升的那一段液柱的压强是相等的,故在瓶内增大的压强相等的情况下,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,据液体内部的压强的特点可判断,管内的水柱上升的高度相等.
解:(1)把吸管插入牛奶盒中往里吹气,迅速放开,牛奶从吸管喷出;牛奶喷出的原因是内部压强大造成的;其盒内压强变大的原因是向里面吹气造成的,即能说明气体压强的大小与气体的质量有关;同理,把吹鼓的气球放在火炉附近,过一会儿,气球就爆破了;即气球爆破的原因也是内部压强变大造成的,即是由于温度升高导致的,所有气体压强的大小还与温度有关.
(2)当用细管向瓶中吹气时,瓶内空气的质量变大,故瓶内的气压变大,所有迅速放开,观察到细玻璃管内水柱会上升到a处位置;
(3)在该题中,瓶内增大的压强与上升的那一段液柱的压强是相等的,故在瓶内增大的压强相等的情况下,换用内径不同的细玻璃管进行上述实验,据液体压强只与液体的密度和深度有关可知,此时管中的水柱上升的高度相等.
答案:(1)质量;温度(2)增大(3)相同;液体压强只与液体的密度和深度有关.
点评:该题考查了同学们对上述材料的分析和理解能力,以实验题的情景考查了气体压强大小的影响因素,是一道综合题.