Question

【題目】某小組同學(xué)研究柱形物體浸入液體的過程中液體對容器底部壓力的變化情況，他們將高H為0.15米、橫截面積為S的 圓柱體掛在測力計(jì)下，并將其逐步浸入同一容器的液體中（液體不溢出），如圖所示，記錄其下表面到水面的距離h，計(jì)算出相鄰兩次實(shí)驗(yàn)中h的變化量△h，并測得容器底部受到液體的壓力F液，將數(shù)據(jù)記錄在表一中。然后，他們變換液體重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)記錄在表二中。（已知：r1＞r2）

表一（液體密度為r1）

表二（液體密度為r2）

①分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中F液與h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：_______。

②分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中△F液與△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：_______。

③分析比較實(shí)驗(yàn)序號7、8或15、16中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與上述的結(jié)論不相符合，簡述數(shù)據(jù)與小紅結(jié)論不符的原因_______。

④請進(jìn)一步綜合分析表一、表二的相關(guān)數(shù)據(jù)，并歸納得出結(jié)論。

（a）分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中△F液和△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：_______。

（b）分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中△F液和△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：_______。

該小組同學(xué)認(rèn)為物體浸入液體的過程中容器底部受到液體壓力的增加量△F液除了與h和液體種類有關(guān)之外，可能還與物體自身的形狀有關(guān)，為了驗(yàn)證自己的想法，需添加的器材為_______。

器材：圓柱體甲 高 H=0.15米 橫截面積 2S；

正方體乙 邊長H=0.15米 橫截面積 S；

圓柱體丙 高 H=0.2米 橫截面積 S。

Answer 1

【答案】 ①同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對容器底部的壓力隨柱體浸入液體深度的增大而增大。 ②同一柱形物體浸入同種液體中，△h相同，液體密度越大，△F越大。 ③柱體浸沒在液體中。 ④（a）同一柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值相同。 （b）同一柱體浸入不同種液體的過程中，液體密度越大，△F與△h的比值越大。 正方體乙。

【解析】

（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中的數(shù)據(jù)可以看出，柱形物體浸入同種液體的過程中，h增加，F液變大。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中的數(shù)據(jù)是圓柱體浸入不同液體中，△F與△h的數(shù)據(jù)可以看出，△h相同，△F不同；

（3）根據(jù)表中7、8或15、16中的數(shù)據(jù)可以看出，柱形物體浸入同種液體的過程中，h增加，F液不變，由于液體對容器底部的壓力不變可知：物體已知浸沒在液體中，由此可知數(shù)據(jù)與上述的結(jié)論不相符合的原因；

（4）a、根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中的數(shù)據(jù)，柱形物體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個(gè)定值；

b、根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中的數(shù)據(jù)，在圓柱體浸入不同液體的過程中，△h相同，△F不同；根據(jù)控制變量法可知：保持△h、橫截面積和液體種類相同之外，要換用形狀不同的物體再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中的數(shù)據(jù)可以看出，柱形物體浸入同種液體的過程中，h增加，F液也增大；即同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對容器底部的壓力隨柱體浸入液體深度的增大而增大。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中的數(shù)據(jù)比較，圓柱體是浸入不同液體中，△h相同時(shí)，液體密度為r1中的△F液大；可得結(jié)論為：同一柱形物體浸入同種液體中，△h相同，液體密度越大，△F越大。

③根據(jù)表中7、8或15、16中的數(shù)據(jù)可以看出，柱形物體浸入同種液體的過程中，h增加，F液不變；根據(jù)液體對容器底部的壓力不變可知液體的深度不變，即物體已經(jīng)浸沒在液體中，排開的液體體積不變，由此可知數(shù)據(jù)與上述的結(jié)論不相符合的原因是，由于柱體浸沒在液體中；

④（a）實(shí)驗(yàn)序號1～6或9～14中的數(shù)據(jù)，在圓柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個(gè)定值，可得結(jié)論為：同一柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值相同。

（b）分析比較實(shí)驗(yàn)序號1～6和9～14中△F與△h的數(shù)據(jù)可以看出，在圓柱體浸入同種液體的過程中，實(shí)驗(yàn)序號1～6中△h=0.01m，△F=1.0N，△F與△h的比值為100N/m；實(shí)驗(yàn)序號9～14中△h=0.01m，△F=0.8N；△F與△h的比值為80N/m；可得結(jié)論為：同一柱體浸入不同種液體的過程中，液體密度越大，△F與△h的比值越大。

④根據(jù)控制變量法，應(yīng)只改變物體的形狀，其它因素相同，所以要換用高度相同橫截面積相同的其它形狀的物體，因此要再選用正方體乙。

故答案為：(1). ①同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對容器底部的壓力隨柱體浸入液體深度的增大而增大。 (2). ②同一柱形物體浸入同種液體中，△h相同，液體密度越大，△F越大。 (3). ③柱體浸沒在液體中。 (4). ④（a）同一柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值相同。 (5). （b）同一柱體浸入不同種液體的過程中，液體密度越大，△F與△h的比值越大。 (6). 正方體乙。