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某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在,其做法如下:取两个直径相差很小的平底试...

某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在,其做法如下:取两个直径相差很小的平底试管,将细试管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),会看到细试管慢慢“爬进”粗试管里,如图23所示,细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”,取决于开始时插入粗试管的深度,如果插入过浅细试管就不能自动上升。若细试管的重为G,外直径为d,水的密度为ρ0,大气压强为p0,请你通过推导计算,回答下列问题:

(1)细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是多少?

(2)细试管开始插入的深度h0满足什么条件时,它刚好可以向上“爬升”。

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(1)p0πd2/4 (2)      h0=4G/πd2ρ0g 【解析】物体在平衡力的作用下运动状态不变,要往上爬升,往上的力开始时稍大于往下的力,匀速运动时就相等了。 (1)细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是 F0=p0S=p0πd2/4。 (2)细试管受力情况如图。 细试管刚好能“爬升”时,细试管受力平衡F0=G+F,p0S=G+(p0-ρ0gh0)S,h0=4G/πd2ρ0g。
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现有一个阻值为30Ω的定值电阻R0,一个电压约为12V的电源,一个只有0—3V量程的电压表,一个最大阻值约为200Ω的滑动变阻器,开关及导线若干。请你设计一个实验,比较精确地测出一个约为20Ω的位置电阻Rx的阻值(电路可重组)。

要求:(1)画出实验电路图;(2)写出主要实验步骤和需测量的物理量;(3)写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。

 

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斜面是人们生产和生活中经常使用的一种可以省力的简单机械。下面是某同学针对斜面问题进行的理论研究的过程。请你帮他完成“理论论证”。

提出问题:使用斜面为什么可以省力?

建立模型:如图所示,斜面的长为L,高为h,沿光滑斜面匀速向上拉动重为G的物体,所用拉力为F。

理论论证:运用功的原理证明:F<G。

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某班同学在探究“动能的大小与什么因素有关”时,同学们提出了如下猜想:

猜想一:动能的大小可能与物体的密度有关;

猜想二:动能的大小可能与物体的运动速度有关;

猜想三:动能的大小可能与物体的质量有关。

为了验证同学们的猜想,老师提供如下器材:刻度尺、四个金属球(100g的铁球、100g的铝球、50g的铁球、50g的铜球)、小木块和长木板。

同学们组装了图21所示的实验装置,让小球从斜面上由静止滚下,碰上水平面上的小木块后,将木块撞出一段距离。在同样的平面上,木块被撞得越远,说明球的动能越大。

请你帮同学们完成下列任务:(1)写出探究“猜想一”的实验方案;(2)设计出探究“猜想二”的记录数据表格。

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下面是小明同学“测量食用油的密度”的实验报告,请你将空缺处补充完整。

实验:测量食用油的密度

实验目的:用天平和量筒测量食用油的密度

实验器材:天平(砝码)、量筒、烧杯、食用油

实验原理:                      

主要实验步骤:

(1)用已调节平衡的天平测出空烧杯的质量为16g;

(2)向烧杯中倒入适量的食用油,再测出烧杯和油的总质量,如图;

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(3)将烧杯中的油全部倒入量筒中,读出量筒中油的体积,如图。

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实验数据记录:

空烧杯的质量m0/g

烧杯和油的总质量m1/g

油的体积V/cm3

油的密度ρ/kg·m-3

16

 

 

 

 

实验评估:

按照小明的实验方案测出的油的密度值比真实值        (选填“偏大”或“偏小”)。

 

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建筑工地上,工人师傅将图所示的滑轮装配成最省力的滑轮组,利用它站在地面上向下拉绳提升重物。(1)请在图中画出滑轮组的绕线;(2)利用此滑轮组,工人用500N的力将1200N的重物匀速提升4m,求滑轮组的机械效率。

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