2016年河北中考物理15題詳解

1、2016年河北中考物理15題詳解索楊軍2017年10月4日中考沖刺階段，做完終結(jié)性練習(xí)，發(fā)現(xiàn)2016年河北中考物理15題拓展一問最難，學(xué)生無人能做對，搜索網(wǎng)上也未見正確解法。對于當(dāng)時我所帶的九五班，講解的比較匆忙，也有些粗糙，部分學(xué)生未能完全掌握，決定在空閑時撰文詳述，供學(xué)生們參考學(xué)習(xí)。15.（6分）（2016·河北）探究水對容器底的壓強。將一由A和B構(gòu)成、兩端開口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜，做成容器。A、B的橫截面積分別為SA和SB，且SA2SB40cm2（容器壁的厚度忽略不計，水1.0×103kgm3，g取10Nkg）。實驗過程如下： 將容器固定在放有電子秤的鐵架臺上

2、，使橡皮膜剛好與電子秤完全接觸，且電子秤的示數(shù)為零，如圖所示。 往容器內(nèi)分三次緩慢倒入適量的水，將收集的數(shù)據(jù)填入下表中。 繼續(xù)往容器內(nèi)緩慢倒入60g水后，水進入了容器中B部分，且在B內(nèi)的高度為1cm然后往容器內(nèi)再分三次緩慢倒入適量的水，再將收集的數(shù)據(jù)填入下表中。 計算水對容器底的壓強。實驗次數(shù) 123456容器內(nèi)水的質(zhì)量g 60100160240300360電子秤的讀數(shù)g 60100160280400520容器內(nèi)水的深度cm 1.52.5471013水對容器底的壓強Pa 15025040070010001300回答下列問題：1) 將表格中的空白處補充完整。5無關(guān)成正比7502) 分析表中數(shù)據(jù)可

3、知：水對容器底的壓強與水的深度_。若在一底面積為40cm2的圓柱形容器中裝入300g水，水對容器底的壓強為_Pa，與表格中第5組數(shù)據(jù)對比可知，水對容器底的壓強與水受到的重力大小_（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。3) 容器A部分的高度為_cm。34) 拓展完成實驗后，小明將一小合金塊浸沒在容器中，B內(nèi)水面上升了1cm，電子秤的讀數(shù)增加了80g，則合金塊的密度為_gcm3。解：合金塊侵沒后，B內(nèi)水面上升了1cm，由此可求得合金塊體積V合金=SBh=20cm2×1cm=20cm3進而求得合金塊所受浮力F浮=水gV合金=103kg/m3×10N/kg×20×10-6

4、m3=0.2NB內(nèi)水面上升了1cm，水對橡皮膜的壓強增加了p=水gh=103kg/m3×10N/kg×10-2m=100Pa水對橡皮膜的壓力增加了F水對膜=pSA=100Pa×40×10-4m2=0.4N電子秤的讀數(shù)增加了80g，則橡皮膜對電子秤的壓力增加了F膜對秤=mg=80×10-3kg×10N/kg=0.8N電子秤增加的壓力0.8N由三部分組成，認(rèn)識這一點是解決本題的關(guān)鍵，即F膜對秤=F水對膜+G合金-F浮故G合金=F膜對秤+F浮-F水對膜=0.8N+0.2N-0.4N=0.6N則m合金=G合金g=0.6N10N/kg=0.06

5、kg=60g于是合金=m合金V合金=60g20cm3=3g/ cm3反思：在本題中，為何電子秤增加的讀數(shù)80g不等于合金塊的質(zhì)量60g呢？也就是說，橡皮膜對電子秤增加的壓力0.8N并不等于合金塊的重力0.6N，這是解答本題的難點所在，也是學(xué)生犯錯的根源。如前所述，電子秤增加的壓力0.8N由三部分組成，認(rèn)識這一點是解決本題的關(guān)鍵，當(dāng)然也是難點所在，即F膜對秤=F水對膜+G合金-F浮現(xiàn)對此進行講解?？梢源竽懴胂蟛⒓僭O(shè)，力求分解難度，各個擊破，分兩步進行： 將合金塊G合金換作等體積的水G排，此時水面仍是升高了1cm，橡皮膜對電子秤增加的壓力為F水對膜=pSA=水ghSA 將等體積的水G排又換回合金塊

6、G合金，此時橡皮膜對電子秤再次增加的壓力為F合金對膜=G合金-G排=G合金-F浮將兩者相加，即可得到F膜對秤=F水對膜+F合金對膜=F水對膜+G合金-F浮可見放入合金塊增加的壓力F膜對秤不等于合金塊的重力G合金。提高：在本題中合金塊重0.6N，增加的壓力卻為0.8N，多了0.2N，這是其一；此外，將題目中的表格擴展還會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水面進入B玻璃品后，電子秤的讀數(shù)大于水的質(zhì)量，即電子秤所受壓力大于水的重力。這是其二。實際上這兩者的道理是一樣的。下面進一步詳解。實驗次數(shù) 123此兩列是根據(jù)題意追加的456容器內(nèi)水的質(zhì)量g 60100160200220240300360水的重力N0.611.622.22

7、.433.6電子秤的讀數(shù)g 60100160200240280400520電子秤所受壓力N0.611.622.42.845.2容器內(nèi)水的深度cm 1.52.545671013水對容器底的壓強Pa 15025040050060070010001300水對容器底的壓力N0.611.622.42.845.2 假如沒有鐵架臺，并忽略橡皮膜和AB玻璃品的質(zhì)量，只考慮水的質(zhì)量，如下圖hBABhA把水、橡皮膜和AB玻璃品這三個物體組看作一個整體，作為研究對象，它受重力G水和支持力N秤對膜而靜止，故二力平衡，等大反向N秤對膜=G水又因電子秤對橡皮膜的支持力N秤對膜和橡皮膜對電子秤壓力F膜對秤是一對相互作用力，

8、故二力等大反向N秤對膜=F膜對秤綜合以上，得F膜對秤=G水即橡皮膜對電子秤的壓力等于水自身的重力。再繼續(xù)刨根問底，水對橡皮膜的壓力為F水對膜=pSA=水ghA+hBSA>水ghASA+hBSB=G水觀察以上不等式，使人疑惑的是：為何水對橡皮膜的壓力沒有等大地傳遞給電子秤呢？這就要分析物體組內(nèi)部的內(nèi)力啦?？磮D示的綠色面，即A玻璃品的突出部的上表面，它受水的壓力為F向上F向上=水ghBSA-SB即水把橡皮膜向下壓的同時也把A玻璃品的突出部的上表面向上壓，求其合力F合F合=F水對膜-F向上=水ghA+hBSA-水ghBSA-SB=水ghASA+hBSB=G水即F合等于G水，可見水對橡皮膜的壓力

9、雖大，但被水對突出部的上表面的壓力抵消掉一部分，最終結(jié)果還是電子秤所受的壓力F膜對秤等于水的重力G水，即F膜對秤=F合=G水由此也得出一個技巧，分析一個物體組的受力，對于其內(nèi)部之間相互作用的力，簡稱內(nèi)力，沒必要深究，因為它們會彼此抵消，只需要對它們和外部相互作用的力，簡稱外力，加以分析就行。 再考慮鐵架臺緊緊抓住AB玻璃品的情形依然將水、橡皮膜和AB玻璃品這三個物體組看作一個整體，作為研究對象，唯一不同的是，水將A玻璃品的突出部的上表面向上壓的同時，鐵架臺會抓住AB玻璃品向下壓，這是一對相互作用力，等大反向，且這個力屬于外力，必須考慮，其大小F臺對ABF臺對AB=F向上=水ghBSA-SB對F臺對AB和G水二者求合力就是橡皮