Question

2．某小組同學(xué)研究柱形物體浸入液體的過程中液體對(duì)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(cè)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(cè)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）

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	h（米）	F 液（牛）	△h（米）	△F液（牛）
1	0	20.0	0.01	1.0
2	0.01	21.0
3	0.02	22.0	0.02	2.0
4	0.04	24.0
5	0.05	25.0	0.03	3.0
6	0.08	28.0
7	0.15	35.0	0.01	0
8	0.16	35.0

表二（液體密度為r₂）

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	h（米）	F液（牛）	△h（米）	△F液（牛）
9	0	20.0	0.01	0.8
10	0.01	20.8
11	0.02	21.6	0.02	1.6
12	0.04	23.2
13	0.05	24.0	0.03	2.4
14	0.08	26.4
15	0.15	32.0	0.02	0
16	0.17	32.0

①分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)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：同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對(duì)容器底部的壓力隨柱體浸入液體深度的增大而增大．
②分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)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：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分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)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)論不符的原因柱體浸沒在液體中．
④請(qǐng)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(hào)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：在柱形物浸入同種液體的過程中，△F_液與△h成正比．
（b）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)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：在柱形物浸入不同液體的過程中，△h相同時(shí)，不同的液體，△F_液不同．
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，需添加的器材為正方體乙．
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

分析 （1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號(hào)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(xiàn)_液變大．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)序號(hào)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(xiàn)_液不變，
由于液體對(duì)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(hào)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(hào)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)．

解答 解：①分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)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(xiàn)_液也增大；即同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對(duì)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(hào)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(xiàn)_液不變；
根據(jù)液體對(duì)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(hào)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(hào)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(hào)1～6中△h=0.01m，△F=1.0N，△F與△h的比值為100N/m；實(shí)驗(yàn)序號(hào)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同一柱形物體浸入同種液體過程中，液體對(duì)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．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，以及控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的熟練運(yùn)用能力．是中考的常見題型，對(duì)學(xué)生的能力要求較高．