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【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,某中學一小組的同學們認為此壓強跟圓柱體的密度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,小組的同學們從實驗室里挑選了由不同密度的合金材料制成、高度和橫截面積不同、質量分布均勻的實心圓柱體做實驗,測出實心圓柱體豎直放置時(如圖所示)對水平桌面上海綿的壓下深度,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

合金甲圓柱體A

10

5

0.5

2

合金甲圓柱體B

10

10

1

3

合金甲圓柱體C

20

10

1

4

合金乙圓柱體A

10

5

1.5

5

合金乙圓柱體B

10

10

3

6

合金乙圓柱體C

20

10

3


(1)該小組同學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:當圓柱體的材料密度相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強與圓柱體的有關.
(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.
(4)此探究過程用到的科學探究方法有
(5)實驗結束之后,同學們在老師的指導下,以某一合金甲圓柱體為研究對象,推導它對海綿的壓強大小的表達式(已知合金的密度為ρ,長方體鐵塊的高度為h,底面積為S).表達式為
(6)上面推導出的表達式(選填“能”或“不能”)應用于各類固體的壓強的計算.

【答案】
(1)海綿被壓下深度
(2)高度
(3)2、3或5、6
(4)控制變量法;轉換法
(5)p=ρgh
(6)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有關.(3)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,要求圓柱體的密度相同,對水平面的壓強也相同,而底面積必須不同,故序號 2、3或5、6符合要求.(4)此探究過程用到的科學探究方法有控制變量法、轉換法.(5)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.(6)從實驗條件可以看出p=ρgh這一公式只適用于質量分布均勻的實心柱狀物體,不能應用于各類固體的壓強的計算. 故答案為:(1)海綿被壓下深度;(2)高度;(3)2、3或5、6;(4)控制變量法;轉換法;(5)p=ρgh;(6)不能.
(1)實驗中,通過海綿的形變程度反映壓力的作用效果,是轉換法的運用;(2)分析實驗1、2或4、5,找出控制量和變化時,再進一步確定壓強大小與變化量的關系;(3)根據實驗結論,確定符合題意的實驗的序號;(4)本實驗中用到了控制變量法和轉換法;(5)根據壓強的公式p= ,結合重力與壓力的關系,可進行一推導得出壓強的表達式;(6)根據實驗中的條件可確定推導公式的適用范圍.

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