Question

14．生活中處處有物理，下面是跟紙相關的幾個實驗，請解答下列各題：
（1）要測量一張平放在水平桌面上的A4紙對桌面的壓強，需測量紙對桌面的壓力和紙的面積，再利用公式p=$\frac{F}{S}$可計算出紙對桌面的壓強．如圖甲是測量紙長度時的刻度示數，則紙的長度計作18.50cm．實際測量時會發現，無法用實驗室的彈簧測力計測量一張紙的重力，究其原因是一張紙的重力小于彈簧測力計的分度值，可改用天平測量出其質量，再計算出紙的重力．
（2）如圖乙所示，取兩張白紙，讓其平行地自然下垂，向兩紙中間用力吹氣；你觀察到的現象是兩紙向中間靠攏，可以得出的初步結論是氣體流速越大，壓強越小；
（3）如果丙所示，利用“紙船燒水”，用酒精燈加熱裝有水的用紙折疊的紙鍋，紙鍋竟然安然無恙，其主要原因是利用水沸騰時吸熱但溫度保持不變，使紙的溫度達不到紙的著火點．

（4）某同學玩紙船載人實驗，如圖丁所示，如果實驗中紙船及船槳的總質量5kg，要載55kg的人安全渡河，船浸入水中的體積至少為0.06m³．

Answer 1

分析 （1）測量固體對水平面的壓強，其實驗原理是p=$\frac{F}{S}$；
測量長度時，需觀察刻度尺的分度值，讀數時要估讀到刻度尺分度值的下一位；
要準確測量物體的重力，物體的重力應大于彈簧測力計的分度值，據此分析．
（2）根據平時觀察到的實驗現象解答，得出的結論：流體流速大的地方，壓強小．
（3）水沸騰時的特點：吸收熱量，溫度不變；紙張燃燒的條件：溫度達到紙的著火點．
（4）知道人、紙船及船槳的質量，利用重力公式求總重力，由于人、紙船及船槳整體漂浮，根據漂浮條件和阿基米德原理求船浸入水中的體積．

解答 解：（1）要測量一張平放在水平桌面上的A4紙對桌面的壓強，需測量紙對桌面的壓力和紙的面積，再利用公式p=$\frac{F}{S}$可計算出紙對桌面的壓強；
由圖甲可知，在1cm之間有10個小格，該刻度尺的分度值為0.1cm，讀數時要估讀到刻度尺分度值的下一位，則紙的長度計作18.50cm；
一張A4紙的質量很小，約為5g，其重力約為G=mg=0.005kg×10N/kg=0.05N，小于實驗室彈簧測力計的分度值（0.1N或0.2N），故不能用彈簧測力計測量其重力，可用天平測量出其質量，再計算出紙的重力．
（2）對著兩張紙的中間吹氣，兩張紙中間的空氣流速變大，壓強變小，小于紙外側的大氣壓，會產生一個向內的壓強差，將紙壓向中間；
所以，觀察到的現象是兩紙向中間靠攏，可以得出的初步結論是：氣體流速越大，壓強越小；
（3）在一標準大氣壓下，水的沸點是100℃，當水的溫度達到100℃時，吸熱但溫度保持不變，吸收的熱量用于汽化，使紙的溫度達不到紙的著火點，因此紙鍋不會燒壞．
（4）人、紙船及船槳的總重力：G=mg=（55kg+5kg）×10N/kg=600N，
由于人、紙船及船槳整體漂浮，所以F_浮=G，
即：ρ_水gV_排=G，
所以船浸入水中的體積：V_排=$\frac{G}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{600N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.06m³．
故答案為：（1）p=$\frac{F}{S}$；18.50；一張紙的重力小于彈簧測力計的分度值；
（2）向中間靠攏；氣體流速越大，壓強越小；
（3）水沸騰時吸熱但溫度保持不變；
（4）0.06．

點評 本題是一道力熱綜合題，主要考查了長度的測量、測量壓強的原理、流體壓強與流速的關系、液體沸騰的特點、漂浮條件以及阿基米德原理，平時要多動手實驗、注意觀察實驗現象、理解實驗原理可以幫助解答類似的實驗題．