Question

在課外實踐活動中，小明帶了一塊已切成長方體的肥皂（如圖甲，前后面保留了凹下去的字）做了以下實驗．
（1）測肥皂的密度
①小明需要的測量工具是

 

、

 

小明測出了相關物理量，他計算密度的表達式應為

 

（用直接測量的物理量表達）．
③用上面方法測出的密度

 

（偏大/偏�。�．
（2）探究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小的關系小明提出了以下的設計方案：
1在肥皂的側面安裝一個拉鉤，如圖乙，將沒有字的一面放在水平桌面上，用彈簧測力計拉著它做勻速直線運動，讀出其讀數(shù)為F₁；
②用小刀將有字的部分削平后放在同一水平桌面上（接觸面的粗糙程度與①相同），如圖丙，用彈簧測力計拉著它做勻速直線運動，讀出其讀數(shù)為F₂；
③比較得出結論：若F₁和F₂不等，則說明滑動摩擦力的大小與接觸面積大小有關；若 F₁和F₂相等，則說明滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關．
小紅認為這個設計方案不妥，你能說出其原因嗎？

 

．
提出你的改進方法：

 

．
（3）小明又制了一些肥皂液，他用吸管向空中吹出肥皂泡時，發(fā)現(xiàn)美麗的肥皂泡總是先上升后下降，你能幫助小明解釋原因嗎？

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)密度公式ρ=

m

v

，要測量物體的體積，需要測量它的質量和體積．測量物體的質量要用天平，長方體肥皂的體積的測量需要用刻度尺測量它的長、寬、高．
（2）因為長方體的肥皂（如圖甲），前后面保留了凹下去的字，所以計算出的體積比肥皂的真實體積大，計算出的密度偏�。�
（3）當物體受到的浮力大于重力時，物體上升．當物體受到的浮力小于重力時，物體下降．

解答：解：（1）①用天平測量長方體肥皂的質量m；用刻度尺測量長方體肥皂的長a、寬b、高c．得到它的體積為：a?b?c．
根據(jù)密度公式ρ=

m

v

，得：
肥皂的密度ρ=

m

a?b?c

．
②因為長方體的肥皂（如圖甲），前后面保留了凹下去的字，所以計算出的體積比肥皂的真實體積大，由密度公式ρ=

m

v

，可知計算出的密度偏�。�
故答案為：天平，刻度尺，ρ=

m

a?b?c

．
（2）小明第一次用彈簧測力計拉著肥皂做勻速直線運動時，肥皂保持著原來的樣子．用小刀將有字的部分削平后放在同一水平桌面上第二次用彈簧測力計拉著肥皂做勻速直線運動時，肥皂的質量變小，對桌面的壓力減小，所以兩實驗步驟中彈簧測力計的讀數(shù)大小不能說明滑動摩擦力的大小與接觸面積大小關系．
小明應該肥皂的側面安裝一個拉鉤后，再用小刀將有字的部分削平后放在同一水平桌面上進行實驗．
故答案為：沒有控制壓力的大小相同，肥皂的側面安裝一個拉鉤后，先做步驟②，再做步驟①．
（3）當物體受到的浮力大于重力時，物體上升．當物體受到的浮力小于重力時，物體下降．
故答案為：用吸管吹出肥皂泡時，吹進去的熱氣體密度比空氣小，肥皂泡受到的浮力大于重力而上升．肥皂泡上升過程中，里面的氣體溫度降低，體積變小，肥皂泡受到的浮力變�。�當浮力小于重力一段時間后，肥皂泡下降．

點評：此題綜合了質量、體積的測量、計算、密度公式的應用、探究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小的關系的實驗方案以及肥皂泡在空中的上升、下降和它所受浮力大小的關系．是一道綜合性較強的題目．