Question

10．“端午節(jié)”吃完了咸鴨蛋，倪浩同學將幾個蛋殼按不同方式放置在桌面上拍打，發(fā)現(xiàn)有的蛋殼“脆弱”，有的蛋殼“堅硬”．他想蛋殼能夠承受壓力的大小與什么因素有關(guān)呢？于是找來了一張大的紙板模擬蛋殼進行探究．作出以下猜想：
【猜想一】紙板承受壓力的大小可能與紙板的形狀有關(guān)
【猜想二】紙板承受壓力的大小可能與紙板的大小有關(guān)
為了驗證猜想是否正確，倪浩在這張大紙板上分別裁出兩張大小為40cm×10cm的小紙板A、B和一張大小為40cm×20cm的小紙板C，并準備了彈簧測力計、兩個相同的木塊、若干重物．設(shè)計了以下實驗方案：
步驟一：將紙板A用兩木塊支撐起來，如圖A（甲），在中間不斷增加重物，直到它塌下去，記錄此時重物的重力G₁；
步驟二：保持兩木塊的距離不變，將紙板B彎成拱形，如圖A（乙），在拱形紙板的上面不斷增加重物，直到它塌下去，記錄此時重物的重力G₂；
步驟三：保持兩木塊的距離不變，將紙板C用兩木塊支撐起來，如圖A（丙），在紙板的中間不斷增加重物，直到它塌下去，記錄此時重物的重力G₃．
（1）比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)G₂＞G₁，可以驗證猜想一（填寫序號）是正確（正確/錯誤）的．
這一結(jié)論在生活已有許多重要應(yīng)用，請試舉一例：石拱橋．
倪浩同學發(fā)現(xiàn)水對水庫大壩會產(chǎn)生很大壓力，于是想利用上述結(jié)論對水庫大壩的形狀進行合理設(shè)計，結(jié)果設(shè)計出的四種大壩形狀俯視圖如圖B所示，你覺得最合理的設(shè)計圖是B．

（2）比較實驗數(shù)據(jù)G₃與G₁可驗證猜想2；
（3）倪浩同學受步驟二現(xiàn)象的啟發(fā)又提出新的猜想：
【猜想三】拱形紙板承受壓力的大小可能與拱形紙板拱起的程度有關(guān)．
為了驗證猜想3，請你幫助倪浩在上述操作的基礎(chǔ)上繼續(xù)設(shè)計實驗方案：
步驟四：在這張大紙上再裁出紙板B大小相同的小紙板D，調(diào)節(jié)兩木塊的距離，將紙板D彎成與紙板B拱起程度不同的拱形．在拱形紙板的上面不斷增加重物，直到它塌下去，記錄此時重物的重力G₄；比較實驗數(shù)據(jù)G₄與G₂的大小，可以驗證猜想3．

Answer 1

分析 （1）G₁是甲圖中木塊的重力，G₂是乙圖中木塊的重力；甲乙兩圖中紙板的大小是相同的，紙板的形狀不同，是探究拱形紙板承受壓力的大小與紙板形狀的關(guān)系，根據(jù)G₁和G₂的大小關(guān)系，得出拱形紙板承受壓力的大小與紙板形狀的關(guān)系；根據(jù)這個結(jié)論判斷大壩的結(jié)構(gòu)圖；
（2）要驗證猜想2，就要控制紙板的形狀一定而紙板的大小不同；
（3）要探究拱形紙板承受壓力的大小與拱形紙板拱起的程度是否有關(guān)，就要控制紙板的大小和形狀一定，而紙板拱起的程度不同．

解答 解：（1）甲圖和乙圖紙板的大小相同，而形狀不同，是探究拱形紙板承受壓力的大小與紙板形狀的關(guān)系，若G₂＞G₁，就說明在紙板大小一定時，紙板拱起來（向上凸）所承受的壓力比較大，從而驗證了猜想1是正確的；
生活中的石拱橋就利用了這個原理；
攔河大壩要承受巨大的液體壓力，根據(jù)上面的實驗結(jié)論，就要做成向右凸的形狀；
（2）要驗證猜想2，即拱形紙板承受壓力的大小與紙板大小的關(guān)系，就要控制紙板的形狀一定，而紙板的大小不同，圖甲和圖丙符合題意，所以要比較G₃和G₁的大小關(guān)系，從而得出結(jié)論；
（3）要探究拱形紙板承受壓力的大小與拱形紙板拱起程度的關(guān)系，就要控制紙板的大�。ú眉粢粋�和紙板B大小一樣的紙板）、形狀相同（紙板和B一樣向上拱起），而紙板拱起的程度不同（通過移動兩木塊的距離來改變紙板的拱起程度）；
故答案為：（1）一；正確；石拱橋；B；（2）G₁；（3）紙板B大小相同；調(diào)節(jié)兩木塊的距離，將紙板D彎成與紙板B拱起程度不同的拱形．

點評 這是一個課外實驗，要用到控制變量法；控制變量法是初中物理用到最多的探究方法，需要掌握．