Question

【題目】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：ρ1＞ρ2）

表一（液體密度為ρ1）

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ρ2）

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： ．
（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： ．
（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 ．
（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．
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 ．
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）在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，圓柱體浸入同種液體的過程中，△F液與△h的比值是一個定值
（2）在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，在圓柱體浸入不同種液體過程中，△F液與△h的比值是不同的，液體密度越大，比值越大
（3）圓柱體完全浸沒，在液體中的深度增加，但液體的深度不再發生變化
（4）正方體乙
【解析】解：（1）分析比較實驗序號1～6或9～14等數據中△F液與△h的關系及相關條件，容器底受到的液體壓力的變化與深度的變化比值不變，為一定值，可得出的初步結論是：在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，圓柱體浸入同種液體的過程中，△F液與△h的比值是一個定值；（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，同樣計算△F液與△h的比值進行比較，可得到初步結論：在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，在圓柱體浸入不同種液體過程中，△F液與△h的比值是不同的，液體密度越大，比值越大．（3）分析實驗序號7、8或15、16中的數據及相關條件，發現圓柱體浸入液體中的深度h大于圓柱體的高度0.15m時，隨著深度的增加，圓柱體排開液體的體積不再變化，液體的深度也不再變化，所以壓力F液不再隨h而變化．（4）根據以上分析，要探究壓力變化與物體形狀的關系，要保持其它量相同，所以圓柱體的橫截面積和高度不能發生變化，只有形狀發生變化，因此要選擇正方體乙．
所以答案是：（1）在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，圓柱體浸入同種液體的過程中，△F液與△h的比值是一個定值；（2）在圓柱體沒有全部浸沒液體中之前，在圓柱體浸入不同種液體過程中，△F液與△h的比值是不同的，液體密度越大，比值越大；（3）圓柱體完全浸沒，在液體中的深度增加，但液體的深度不再發生變化；（4）正方體乙．