Question

運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題：
（1）為什么燒水時(shí)從壺底冒上來(lái)的氣泡在上升過(guò)程中會(huì)逐漸變大？
答：氣泡在上升的過(guò)程中受到的水壓逐漸______，氣泡內(nèi)部的氣壓______外部的水壓，所以氣泡會(huì)逐漸變大，到水面后水壓變?yōu)開(kāi)_____，氣泡在內(nèi)部氣壓作用下而破裂．
（2）小京從樓上看到對(duì)面的建筑工地上正在用電動(dòng)起重機(jī)勻速吊起一盒磚．
①磚在勻速上升過(guò)程中，受到______力和______力的作用．
②請(qǐng)你在方框內(nèi)畫出這盒磚的受力示意圖．
③這盒磚的動(dòng)能______，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______（填如何改變）；此過(guò)程中______能轉(zhuǎn)化為磚的機(jī)械能．
④如果這盒磚的質(zhì)量是200kg，起重機(jī)用1min將它提高10m，則起重機(jī)做功的功率為_(kāi)_____．
（3）物理課上，老師建議大家自己想辦法測(cè)測(cè)牛奶的密度，提供的器材有：彈簧測(cè)力計(jì)、可樂(lè)瓶、茶杯、水、石塊，還有一些線繩．請(qǐng)你寫出實(shí)驗(yàn)步驟及計(jì)算牛奶密度的最終表達(dá)式．
（4）一個(gè)密度為ρ、底面積是S的圓柱體金屬塊，放在水平地面時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)為p，用圖1滑輪組將它勻速運(yùn)送到樓上，此時(shí)所用的拉力為F₁，則圓柱體的質(zhì)量有多大？若要想更省力，請(qǐng)你在圖2上畫出連線重新組裝滑輪組；試推導(dǎo)證明用新組裝的滑輪組與原來(lái)的滑輪組勻速提起上面同樣的金屬塊的機(jī)械效率相同（不計(jì)繩重和摩擦）．

Answer 1

【答案】分析：（1）應(yīng)結(jié)合壓強(qiáng)的知識(shí)進(jìn)行分析；
（2）勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體受到平衡力的作用，根據(jù)影響動(dòng)能、勢(shì)能的因素可判斷其能量的變化情況．根據(jù)功率的公式P=W/t可計(jì)算其功率的大小；
（3）在該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，彈簧測(cè)力計(jì)可間接測(cè)出質(zhì)量，但卻沒(méi)有量體積的工具，可考慮的思路是借助水與石塊，利用浮力的知識(shí)，列出方程，尋找牛奶密度與水的密度的數(shù)量關(guān)系，進(jìn)而求出牛奶的密度；
（4）求圓柱體的質(zhì)量可通過(guò)它對(duì)地面的壓強(qiáng)和面積求出壓力，壓力等于重力，再求出質(zhì)量；滑輪組的另一繞法為3段繩子承擔(dān)物重；證明時(shí)可分別用公式表示出兩滑輪組的機(jī)械效率進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論．
解答：解：（1）氣泡在上升的過(guò)程中受到的水的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡內(nèi)部的氣壓大于外部的水壓，所以氣泡會(huì)逐漸變大，到水面后水壓變?yōu)?，氣泡在內(nèi)部氣壓作用下而破裂；
（2）①磚受到重力和拉力的作用，二者是一對(duì)平衡力；
②如圖所示，拉力與重力互相平衡；
③因?yàn)榇u的質(zhì)量不變，速度不變，因此動(dòng)能不變；因?yàn)楦叨仍谠黾樱�所以重力�?shì)能增大；動(dòng)能加勢(shì)能等于機(jī)械能，所以機(jī)械能增大；此過(guò)程中消耗了電能，轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能；
④起重機(jī)的功率P=====333.3W；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：
①用細(xì)繩系好石塊，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊的重力為G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)吊著將石塊浸沒(méi)在水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F₁；
③再用彈簧測(cè)力計(jì)吊著將石塊浸沒(méi)在牛奶中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F₂．
計(jì)算牛奶密度的表達(dá)式：
∵F_浮=ρ_液gV_排
∴G-F₁=ρ_水gV_排
G-F₂=ρ_牛奶gV_排
∴ρ_牛奶=；
（4）圓柱體的質(zhì)量m===；
圖2的繞繩方法如圖所示，用3段繩子承擔(dān)物重；
證明：∵η====
∴在物重與動(dòng)滑輪重力相同的情況下，機(jī)械效率與繩子的段數(shù)無(wú)關(guān)，即相同．
故答案為：（1）減小，大于，0；
（2）①重，拉；②如圖所示；③不變、增大、增大、電；④333.3W；
（3）同上；
（4）同上．
點(diǎn)評(píng)：（1）主要考查了液體壓強(qiáng)與氣體壓強(qiáng)的相關(guān)知識(shí)，比較容易理解；
（2）要明確物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的是平衡力的作用．同時(shí)熟知影響動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素，才能順利判斷能量的變化情況；
（3）設(shè)計(jì)這一實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是巧妙地借助石塊與水，通過(guò)浮力的知識(shí)，用列方程的方法找出水的密度與牛奶密度間的數(shù)量關(guān)系，突破了這一難點(diǎn)，這一實(shí)驗(yàn)才能最終成功；
（4）機(jī)械效率的大小與滑輪組的繞繩情況沒(méi)有關(guān)系，這一點(diǎn)可以過(guò)公式進(jìn)行證明．從額外功產(chǎn)生的角度，只要額外功沒(méi)有發(fā)生變化，提升物重與動(dòng)滑輪不變，其有用功、額外功、總功的關(guān)系就不會(huì)改變，機(jī)械效率也就不會(huì)改變．