【題目】在“探究實心圓柱體對地面的壓強與哪些因素有關”的實驗中,同學們認為跟圓柱體的密度ρ、高度h、圓柱體底面積S 是有關的,但有怎樣的關系看法不同.于是在老師的幫助下,同學們從實驗室里挑選了不同的實心圓柱體做實驗,測出實心圓柱體豎直放置時對水平桌面上的海綿壓下去的深度(如圖所示),實驗記錄見下表.

序號

物體

底面積S/cm2

高度h/cm

海綿被壓下深度/cm

1

甲合金圓柱體A

10

5

0.5

2

甲合金圓柱體B

10

10

1

3

甲合金圓柱體C

20

10

1

4

乙合金圓柱體A

10

5

1.5

5

乙合金圓柱體B

10

10

3

6

乙合金圓柱體C

20

10

3


(1)實驗中同學們是通過來判斷壓強大小的.
(2)分析實驗1、2 或4、5 可以得出:當圓柱體的材料相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強可能與圓柱體的成正比;
(3)分析可以得出,當圓柱體的密度相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強與底面積無關.此探究過程用到的兩種科學方法有、
(4)實驗結束之后,同學們以甲合金圓柱體為研究對象,推導它對海綿的壓強大小的表達式(已知合金的密度為ρ,圓柱體的高度為h,底面積為S).表達式為 . 該表達式(選填“能”或“不能”)應用于各類固體壓強的計算.

【答案】
(1)海綿被壓下深度
(2)高度
(3)控制變量法;轉換法
(4)p=ρɡh;不能
【解析】解:(1)由題意可知,該小組同學是通過海綿被壓下深度來判斷壓強大小的,這是轉換法的運用;(2)分析實驗1、2或4、5可以看出,圓柱體的材料密度相同,高度不同,對水平面的壓強不同,故可得出結論:當圓柱體的材料密度相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強與圓柱體的高度成正比.(3)在探究實心圓柱體對水平地面的壓強可能與圓柱體的高度的關系時,需要控制圓柱體的材料相同和底面積相同,屬于控制變量法; 該小組同學是通過海綿被壓下深度來判斷壓強大小的,這是轉換法的運用;(4)已知合金的密度為ρ,長方體鐵塊的高度為h,底面積為S,由壓強的公式推導過程為:p= = = = = =ρgh.
該表達式適用的條件有:①固體密度必須是均勻;②固體形狀必須是上下粗細相同的柱體;③所求壓強必須是固體對水平面產(chǎn)生的壓強,所以不能應用于各類固體壓強的計算.
所以答案是:(1)海綿被壓下深度;(2)高度;(3)控制變量法;轉換法;(4)p=ρɡh;不能.
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解壓強的相關知識,掌握壓強:作用在物體單位面積上的壓力叫做壓強.壓強用符號p表示.壓強是為了比較壓力的作用效果而規(guī)定的一個物理量.

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(1)實驗中應選擇規(guī)格為“”的滑動變阻器.
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實驗數(shù)據(jù)如下表:

實驗序號

鉛球代號

鉛球質量/g

下落高度/m

陷入沙中的深度/m

A

200

0.5

0.1

B

400

0.5

0.25

C

200

1

0.2

D

200

1

0.2


(1)本實驗中,采用的研究問題的方法是 . (寫出一種方法即可)
(2)本實驗中,鉛球的重力勢能大小是通過來反映的.
(3)為驗證猜想二,應比較(填實驗序號),得到的結論是:當物質量相同時,
(4)比較③④,得到的結論是
(5)經(jīng)進一步實驗和分析,小夏大膽給出重力勢能(Ep)的表達式“Ep=mgh”,并去辦公室詢問了老師,得以證實,小夏高興不已,回到教室后,根據(jù)學過的知識又算出了各小球落到沙表面的動能,其中B球的動能為J.(忽略空氣阻力,g=10N/kg)

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