Question

2．某小組同學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，計算出相鄰兩次實驗中h的變化量△h，并測得容器底部受到液體的壓力F_液，將數據記錄在表一中．然后，他們變換液體重復實驗，將數據記錄在表二中．（已知：r₁＞r₂）
表一（液體密度為r₁）

實驗 序號	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）

實驗 序號	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分析比較實驗序號1～6或9～14中F_液與h的數據及相關條件，可得出的初步結論是：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分析比較實驗序號1～6和9～14中△F_液與△h的數據及相關條件，可得出的初步結論是：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分析比較實驗序號7、8或15、16中的數據及相關條件，發現數據與上述的結論不相符合，簡述數據與小紅結論不符的原因柱體浸沒在液體中．
④請進一步綜合分析表一、表二的相關數據，并歸納得出結論．
（a）分析比較實驗序號1～6或9～14中△F_液和△h的數據及相關條件，可得出的初步結論是：在柱形物浸入同種液體的過程中，△F_液與△h成正比．
（b）分析比較實驗序號1～6和9～14中△F_液和△h的數據及相關條件，可得出的初步結論是：在柱形物浸入不同液體的過程中，△h相同時，不同的液體，△F_液不同．
該小組同學認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和液體種類有關之外，可能還與物體自身的形狀有關，為了驗證自己的想法，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）根據表格中的數據，實驗序號1～6或9～14中的數據可以看出，柱形物體浸入同種液體的過程中，h增加，F_液變大．
（2）根據表中數據，實驗序號1～6和9～14中的數據是圓柱體浸入不同液體中，△F與△h的數據可以看出，△h相同，△F不同；
（3）根據表中7、8或15、16中的數據可以看出，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，由此可知數據與上述的結論不相符合的原因；
（4）a、根據表中數據，實驗序號1～6或9～14中的數據，柱形物體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個定值；
b、根據表中數據，實驗序號1～6和9～14中的數據，在圓柱體浸入不同液體的過程中，△h相同，△F不同；
根據控制變量法可知：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行實驗．

解答 解：①分析比較實驗序號1～6或9～14中的數據可以看出，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根據表中數據，實驗序號1～6和9～14中的數據比較，圓柱體是浸入不同液體中，△h相同時，液體密度為r₁中的△F_液大；可得結論為：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根據表中7、8或15、16中的數據可以看出，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，即物體已經浸沒在液體中，排開的液體體積不變，由此可知數據與上述的結論不相符合的原因是，由于柱體浸沒在液體中；
④（a）實驗序號1～6或9～14中的數據，在圓柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個定值，可得結論為：同一柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值相同．
（b）分析比較實驗序號1～6和9～14中△F與△h的數據可以看出，在圓柱體浸入同種液體的過程中，實驗序號1～6中△h=0.01m，△F=1.0N，△F與△h的比值為100N/m；實驗序號9～14中△h=0.01m，△F=0.8N；△F與△h的比值為80N/m；可得結論為：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根據控制變量法，應只改變物體的形狀，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．

點評 此題主要考查的是學生對實驗數據的處理能力和根據實驗數據總結歸納出實驗結論的能力，以及對實驗設計的能力，以及控制變量法在實驗中的熟練運用能力．是中考的常見題型，對學生的能力要求較高．