專題09 物理探究實驗（4）——壓強浮力中的4個探究實驗（精選練習）-初中物理核心素養(yǎng)提升-試卷下載-教習網(wǎng)

【設計實驗】
1. 實驗器材：形變顯著的物體（如海綿、沙子等）、壓力小桌、砝碼；
2. 實驗方法：
①轉(zhuǎn)換法：壓力的作用效果通過海綿發(fā)生的形變來體現(xiàn)。
②控制變量法：探究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關系，采用該法進行。
【進行實驗與收集證據(jù)】
操作1：在海綿上放一個小桌，觀察圖甲所示海綿被壓陷的深淺；
操作2：在小桌子上方放一個砝碼，再次觀察海綿的凹陷深度，如圖乙；
操作3：將小桌子倒置過來，桌面和海綿接觸，放上砝碼，然后再次觀察海綿的凹陷深度，如圖丙。
甲乙丙

【分析與論證】
1. 甲、乙圖中的受力面積相同，乙圖中壓力大于甲，乙圖中海綿的凹陷程度大于甲，故可以得出結(jié)論：在受力面積相同時，壓力越大，則壓力的作用效果越顯著。
2. 乙、丙兩圖中，壓力大小相同，但是丙圖中受力面積大，海綿的凹陷程度小一些，故可以得出結(jié)論：在壓力一定時，受力面積越小，則壓力的作用效果越顯著；
3. 實驗結(jié)論
壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積有關。壓力越大，受力面積越小，壓力的作用效果越顯著。
【交流與討論】
1. 實驗中選擇海綿而不選擇木板的原因是海綿易發(fā)生形變，實驗現(xiàn)象明顯，而木板不易發(fā)生形變，實驗現(xiàn)象不明顯。實驗中可以用沙子、橡皮泥等代替海綿。
2. 實驗中若壓力大小、受力面積都不同，則不能探討壓力的作用效果與某一個變量之間的關系。例如將物體沿著豎直方向切割成大小不等的兩塊，每一塊對海綿的壓力作用效果都不變，這樣不能得到壓力的作用效果與受力面積和壓力大小無關的結(jié)論。

3. 實驗中是把壓力小桌放在海綿進行實驗，為什么不能把壓力小桌直接放在桌面上進行實驗？因為壓力小桌使桌面的形變效果不明顯，無法比較壓力的作用效果。
真題匯編
1．（2023·寧夏·中考真題）某同學利用小桌、海綿、砝碼等實驗器材，探究“影響壓力作用效果的因素”的實驗，探究過程如圖所示：

（1）實驗中通過觀察海綿的來比較壓力作用效果。
（2）對比兩圖，可以探究壓力作用效果與受力面積的關系。
（3）對比甲、乙兩圖可以得出結(jié)論：當受力面積一定時，，壓力作用效果越明顯。請列舉一個生產(chǎn)生活中應用該結(jié)論的事例：。
【答案】凹陷程度
乙、丙壓力越大壓路機的碾子很重
【詳解】（1）[1]本實驗是通過觀察海綿的凹陷程度來比較壓力作用效果的，采用了轉(zhuǎn)換法。
（2）[2]探究壓力的作用效果與受力面積的關系時應控制壓力的大小不變，通過比較圖乙、丙，說明壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。
（3）[3]比較圖甲、乙所示的實驗可知，受力面積相同，乙的壓力較大，乙的壓力作用效果較明顯，則可得出結(jié)論：當受力面積一定時壓力越大，壓力的作用效果越明顯。
[4]生產(chǎn)生活中應用當受力面積一定時壓力越大，壓力的作用效果越明顯的例子：壓路機的碾子很重是在受力面積一定時，增大壓力，增大壓強。
2．（2023·廣東深圳·中考真題）琴琴同學用同一個物體（圖中白色物體）做‘探究壓強與受力面積的關系’實驗，請?zhí)顚懴旅鎯?nèi)容。

（1）誰的壓力大，誰的受力面積大；（選填“海綿的大”“沙坑的大”“兩個相等”）
（2）改進這兩個實驗的意見：；
（3）對比甲圖選擇下面一個對比探究壓強和壓力大小的關系。

【答案】兩個相等海綿的大都用海綿（或沙坑）來進行實驗 A
【詳解】（1）[1]兩個實驗中都是同一個物體，對海綿或沙坑的壓力一樣大。
[2]海綿中物體橫放，沙坑中物體豎放，由圖可得，海綿的受力面積大。
（2）[3]實驗為探究壓強與受力面積，應只改變受力面積大小，下面的受力物體保持不變，故改進意見為：甲、乙都用海綿進行實驗或甲、乙都用沙坑進行實驗。
（3）[4] 要探究壓強和壓力大小的關系，應保持受力面積相同，受力物體相同，只改變壓力大小，對比甲圖，應該選擇A。
探究實驗二：探究液體內(nèi)部的壓強
【提出問題】液體壓強的大小可能與哪些因素有關？
【猜想與假設】
猜想1：潛水越深，需要的裝備越堅固，液體壓強的大小可能跟深度有關，且深度越大，壓強越大。
猜想2：液體的壓強是液體產(chǎn)生的，所以液體壓強的大小還可能跟液體密度有關。
【設計實驗】
1. 實驗器材：U形管壓強計、鐵架臺、透明深水槽、水、鹽水、刻度尺等。
①實驗前要檢查裝置的氣密性：用手輕壓金屬盒上的橡皮膜，觀察U型管中的液柱是否變化，若漏氣，則兩液柱始終相平。

②實驗前U形管兩邊液面應調(diào)平：若橡皮管中有氣體導致液面不相平，應拆除橡皮管重新安裝。
2. 實驗過程：
①保持U形管壓強計探頭在水中的深度不變，改變探頭的方向，觀察并記錄U形管液面的高度差。
②控制液體的種類不變（水）、探頭在水中的方向不變，逐漸改變探頭在水中的深度，觀察并記錄U形管液面的高度差。
③把壓強計的探頭放入鹽水中，控制探頭的深度不變、在鹽水中的方向不變，觀察并記錄U形管液面的高度差。
【進行實驗與收集證據(jù)】
操作1：保持U形管壓強計探頭在水中的深度不變，改變探頭的方向，分別沿水平向上、水平向下、沿豎直方向，觀察并記錄U形管液面的高度差，發(fā)現(xiàn)高度差相等。

操作2：保持液體的種類不變（水）、探頭在水中的方向不變（水平向下），逐漸改變探頭在水中的深度，觀察并記錄U形管液面的高度差，發(fā)現(xiàn)高度差隨探頭在水中的深度的增大而增大（圖甲與乙）。
甲乙丙
操作3：把壓強計的探頭分別放入水、鹽水中，控制深度相同、探頭所對某一方向不變，觀察并記錄U形管液面的高度差，發(fā)現(xiàn)高度差在鹽水中的大（圖乙與丙）。
【分析與論證】
1. 由操作1可得出：在液體內(nèi)部的同一深度，向各個方向的壓強相等。
2. 由操作2可得出：同種液體，液體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大。
3. 由操作3可得出：液體內(nèi)部的壓強跟液體密度有關。深度相同時，密度越大，液體內(nèi)部的壓強越大。
4. 實驗結(jié)論：
①在液體內(nèi)部的同一深度，向各個方向的壓強都相等。
②深度越深，壓強越大。
③液體內(nèi)部壓強的大小還跟液體的密度有關，在深度相同處，液體的密度越大，壓強越大。
【交流與討論】
1. 實驗方法：
（1）轉(zhuǎn)換法：通過觀察U形管兩液柱的高度差來比較壓強的大小。
（2）控制變量法：
①探究液體內(nèi)部的壓強與方向的關系：控制金屬盒在同種液體的統(tǒng)一深度，改變金屬盒的方向，觀察U形管液面的高度差；
②探究液體內(nèi)部壓強與深度的關系：控制金屬盒在同種液體中，金屬盒方向不變，改變金屬盒的深度，觀察U形管液面的高度差；
③探究液體內(nèi)部壓強與液體密度的關系：控制金屬盒在相同深度，金屬盒方向不變，改變液體的種類，觀察U形管液面的高度差.
2. U形管壓強計只能定性比較壓強的大小，不能測量壓強的大小。
真題匯編
1．（2023·四川涼山·中考真題）物理課上，同學們利用壓強計“研究液體內(nèi)部壓強”，進行了如下的操作。

（1）實驗前，用手指按壓橡皮膜，發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活，說明該裝置（選填“漏氣”或“不漏氣”）；
（2）通過比較兩圖，可得出結(jié)論：同一種液體的壓強隨深度的增加而增大；
（3）通過比較D、E兩圖，可探究液體壓強與的關系；
（4）通過比較A、B、C三圖，可得出結(jié)論：同種液體在相同深度向各個方向的壓強；
（5）某次實驗時，小王同學將探頭放入水下，U形管兩側(cè)水面高度差為10cm，此時U形管內(nèi)外的氣壓差為 Pa。
【答案】不漏氣 CD 液體密度相同
【詳解】（1）[1]根據(jù)裝置氣密性的知識可知，用手指按壓橡皮膜，發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活，說明該裝置不漏氣。
（2）[2]通過比較CD兩圖，液體的密度不變，深度越深，液體的壓強越大，所以，可得出結(jié)論：同一種液體的壓強隨深度的增加而增大。
（3）[3]通過比較D、E兩圖，液體的深度是相同的，液體的密度不同，液體的壓強就不同，所以，可探究液體壓強與液體密度的關系。
（4）[4]通過比較A、B、C三圖，液體密度和液體深度相同時，橡皮膜的方向不同，U形管的液面高度差相同，所以，可得出結(jié)論：同種液體在相同深度向各個方向的壓強相同。
（5）[5]根據(jù)題意可知，U形管兩側(cè)水面高度差為10cm，此時U形管內(nèi)外的氣壓差為
2．（2023·江蘇蘇州·中考真題）小明用壓強計探究液體內(nèi)部壓強的影響因素。

（1）壓強計通過U形管兩側(cè)液面的來反映被測壓強大小。使用前，用手按壓金屬盒上的橡皮膜，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)液面沒有明顯變化，接下來應進行的操作是；
A．向U形管中注入一些水
B．將U形管中水倒出一些
C．檢查裝置是否漏氣
（2）小明在圖甲中，保持金屬盒深度不變，改變橡皮膜朝向，目的是為了探究液體內(nèi)部壓強大小與是否有關；
（3）小明還猜想液體壓強與液體深度和密度有關。他在圖甲基礎上，繼續(xù)將金屬盒下移一段距離，發(fā)現(xiàn)壓強變大。若接下來又進行了圖乙所示實驗，再與圖甲比較，（能/不能）得出液體壓強與液體密度有關的初步結(jié)論。
【答案】高度差 C 方向不能
【詳解】（1）[1]根據(jù)轉(zhuǎn)換法，實驗是通過U形管中液面的高度差來反映被測壓強大小的。
[2]使用前用手輕輕按壓幾下橡皮膜是檢查裝置的氣密性；如果U形管中的液體能靈活升降，則說明裝置不漏氣；液面沒有明顯變化，則說明裝置漏氣；故AB不符合題意，C符合題意。
故選C。
（2）[3]保持金屬盒深度不變，改變橡皮膜朝向，說明液體對橡皮膜的壓力的方向不同，故目的是為了探究液體內(nèi)部壓強大小與方向是否有關。
（3）[4]要探究液體壓強與液體密度的關系，需控制液體的深度相同，而圖乙所示實驗與圖甲比較，液體的密度不同，液體深度的深度也不同，故不能得出液體壓強與液體密度有關的初步結(jié)論，
3．（2023·湖北襄陽·中考真題）在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中。
（1）圖甲中壓強計氣密性良好，則U形管（選填“屬于”或“不屬于” 連通器；
（2）小馮同學由乙圖到丙圖的操作是為了探究在同一液體中液體壓強與液體的關系；
（3）在圖丙中，若只將燒杯中的水換成鹽水，其他條件不變，則可以觀察到U形管兩側(cè)液面的高度差（選填“變大”、“變小”或“不變” ；
（4）小馮同學對比乙、丙兩圖，得出一個猜想：在同一液體中，探頭距離燒杯底部距離越小，液體壓強越大。小俊同學只利用圖丙中現(xiàn)有器材，保持探頭位置不動，進行了簡單操作后跟圖乙對比（若圖乙中探頭的深度為，就驗證了小馮同學的猜想是錯誤的。小俊同學的操作是：。
【答案】不屬于深度變大抽出丙圖中的水，使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為即可
【詳解】（1）[1]U形管與壓強計的探頭連接后，一端被封閉，不符合“上端開口，底部連通”這一特點，因此，形管不屬于連通器。
（2）[2]比較乙圖、丙圖，在相同液體的不同深度處，而形管兩側(cè)的液面高度差不等，可以得探究液體壓強與深度的關系；
（3）[3]在圖丙中，若只將燒杯中的水換成同深度的鹽水，其他條件不變，控制了深度不變，把水換成鹽水，液體密度變大，液體壓強變大，則可以觀察到U形管兩邊液面的高度差將變大。
（4）[4]小俊同學的操作是保持探頭位置不變，抽出丙圖中的水，使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為即可。
4．（2023·山東東營·中考真題）如圖是某興趣小組“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗裝置。

（1）組裝好壓強計，將探頭放入液體之前，發(fā)現(xiàn)壓強計U形管兩側(cè)液面已存在高度差，接下來的操作是。
A從管中倒出適量液體 B．取下軟管重新組裝
（2）調(diào)試好壓強計后開始實驗，把探頭放進液體中，進行不同操作，記錄的相關數(shù)據(jù)如上表所示：
a.比較第1、2、3、4組數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：；
b.比較第1、5、6組數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：；
c.比較第組數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：液體壓強與液體的密度有關。
（3）有同學提出，如果不使用壓強計，選用一個較深的容器，用隔板分成左右兩部分，邊緣密封好，在隔板下部開一個圓孔并用薄橡皮膜密封，也可探究液體壓強是否與液體的密度有關。請利用此裝置設計實驗，寫出實驗步驟并完成分析與論證。

【實驗器材】：自制的帶隔板容器（如上圖）、水、硫酸銅溶液
【實驗步驟】：
【分析與論證】：
【答案】 B 在同一液體的同一深度，向各個方向壓強相等同一液體，深度越深，壓強越大 5、7 左右兩側(cè)分別倒入相同深度的水和硫酸銅溶液觀察橡皮膜的形變方向，橡皮膜向哪邊凸，說明哪邊的壓強小
【詳解】（1）[1]壓強計U形管兩側(cè)液面已存在高度差，說明里面氣壓不相等，可以拆了重裝，使兩側(cè)氣體壓強相等，故選B。
（2）[2]根據(jù)控制變量法，1、2、3、4次實驗只有探頭方向不同，故探究的是液體壓強與方向的關系，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，在同一液體的同一深度，向各個方向壓強相等。
[3]1、5、6次實驗只有深度不同，故探究的是液體壓強與深度的關系，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，同一液體，深度越深，壓強越大。
[4]要探究體壓強與液體的密度有關，則只改變液體密度，其他條件均保持不變，故應選擇第5、7組數(shù)據(jù)。
（3）[5]利用題中所給實驗儀器，為探究液體壓強是否與液體的密度有關，則應使兩側(cè)液體不同，且保持深度相同，故步驟為：左右兩側(cè)分別倒入相同深度的水和硫酸銅溶液。
[6]根據(jù)實驗原理可知，可以根據(jù)橡皮膜形變方向判斷液體壓強大小，橡皮膜向哪邊凸，說明哪邊的壓強小。
5．（2023·內(nèi)蒙古赤峰·中考真題）小亮學習了液體壓強知識后，猜想：液體內(nèi)部某點的壓強跟該點到容器底的距離有關。為此，他利用液體壓強計、水、燒杯等相同的兩套器材進行對比驗證，實驗情況如圖所示。

（1）小亮向小明介紹自己的實驗推理過程：在甲、乙兩燒杯中，A、B兩點到燒杯底部的距離是不同的；通過觀察壓強計U型管兩側(cè) ，判斷出pA pB；由此可以得出結(jié)論：液體內(nèi)部某點壓強與該點到容器底部距離有關；
（2）小明反駁說：你在實驗中沒有控制相同，所以你的結(jié)論是錯誤的。在你的實驗基礎上，（選填序號），才能得出正確結(jié)論。
A．把甲杯中的探頭上移5cm或把乙杯中的探頭下移5cm
B．從甲杯中抽出5cm深的水或向乙杯中加入5cm深的水
【答案】液面高度差大于沒有控制探頭在液面下的深度 B
【詳解】（1）[1]液體內(nèi)部的壓強大小是不能直接觀察出來的，可以通過U形管液面高度差來反映，高度差越大，液體內(nèi)部壓強越大。
[2]由圖可知，甲裝置中U形管液面高度差大于乙裝置中U形管液面高度差，故pA>pB。
（2）[3]在小亮的實驗中，探頭到容器底的深度不同，同時探頭在液面下的深度也不相同，所以無法達到探究目的。
[4]要探究液體內(nèi)部某點的壓強跟該點到容器底的距離的關系，需控制探頭在液面下的深度相同，所以可以從甲杯中抽出5cm深的水或向乙杯中加入5cm深的水，故B符合題意，故選B。
6．（2023·湖南衡陽·中考真題）在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中，小亮同學取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底（其中B、C、D三個粗細相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，將其倒置，如圖所示向A、B、C瓶中裝入水，D瓶中裝入鹽水。

（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液體壓強的大小，此研究方法是（選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”）；
（2）根據(jù)A、B兩瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液體的壓強與液體的質(zhì)量（選填“有關”或“無關”）；
（3）根據(jù)B、C兩瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液體的壓強與液體的有關；
（4）為了探究液體壓強與液體密度的關系，要通過比較兩個瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的結(jié)論是：液體壓強與液體的密度有關；
（5）實驗后，該同學自制如圖E裝置繼續(xù)探究，已知隔板在容器的中央。他向隔板左側(cè)倒水，發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右側(cè)凸起，這說明液體對容器有壓強（選填“底部”或“側(cè)壁”）。他再向隔板右側(cè)倒入另一種液體，當加到一定程度時，橡皮膜恢復原狀，如圖F所示，則此液體密度（選填“大于”“等于”或“小于”）水的密度。
【答案】轉(zhuǎn)換法無關深度 C、D 側(cè)壁小于
【詳解】（1）[1]由于實驗過程中液體壓強大小不易于直接比較，因此在實驗中，通過瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度來反映壓力作用效果，這種研究方法是轉(zhuǎn)換法。
（2）[2]由題意可知，A、B兩瓶子所裝的都是水，由圖可知，A瓶子所裝水的體積大于B瓶子所裝水的體積，則A瓶子水的質(zhì)量大于B瓶子水的質(zhì)量，兩瓶子所裝水的質(zhì)量不同，深度相同，但橡皮膜鼓起的程度相同，即液體的壓強相同，因此說明液體的壓強與液體的質(zhì)量無關。
（3）[3]由題意可知，B、C兩瓶子所裝的都是水，且兩瓶子粗細相同，由圖可知，C瓶子所裝水的深度大于B瓶子所裝水的深度，兩瓶子水的深度不同，橡皮膜鼓起的程度不同，即液體的壓強不同，因此說明液體的壓強與液體的深度有關。
（4）[4]為了探究液體壓強與液體密度的關系，根據(jù)控制變量法可知，需控制液體的密度不同，液體的深度相同，由題圖可知，C、D兩瓶子符合題意。C、D兩瓶子液體的密度不同，液體深度相同，橡皮膜鼓起的程度不同，得出的結(jié)論是：液體壓強與液體的密度有關。
（5）[5]如圖E所示，隔板左側(cè)倒水，橡皮膜在側(cè)壁上，發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右凸起，表明橡皮膜所在的位置有壓強，這說明液體對容器的側(cè)壁有壓強。
[6]在圖F中，水對橡皮膜有向右的壓強，右側(cè)液體對橡皮膜有向左的壓強，橡皮膜恢復原狀，不再凸起，說明橡皮膜左右兩側(cè)壓強相等，則有
因為h液>h水，所以ρ液

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