【題目】某小組同學(xué)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 , 將數(shù)據(jù)記錄在表一中.然后,他們變換液體重復(fù)實驗,將數(shù)據(jù)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
(牛)

△h
(米)

△F
(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
(牛)

△h
(米)

△F
(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與△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件,可得出的初步結(jié)論是:
(2)分析比較實驗序號1~6和9~14中△F與△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件,可得出的初步結(jié)論是:
(3)分析比較實驗序號7、8或15、16中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與上述的結(jié)論不相符合,簡述數(shù)據(jù)與小紅結(jié)論不符的原因
(4)請進(jìn)一步綜合分析表一、表二的相關(guān)數(shù)據(jù),并歸納得出結(jié)論.
該小組同學(xué)認(rèn)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除了與h和液體種類有關(guān)之外,可能還與物體自身的形狀有關(guān),為了驗證自己的想法,需添加的器材為
器材:
圓柱體甲 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 H=0.2米 橫截面積 S.

【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(fā)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(shù)據(jù)中△F與△h的關(guān)系及相關(guān)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(jié)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與△h的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件,同樣計算△F與△h的比值進(jìn)行比較,可得到初步結(jié)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(shù)據(jù)及相關(guān)條件,發(fā)現(xiàn)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不再隨h而變化.(4)根據(jù)以上分析,要探究壓力變化與物體形狀的關(guān)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(fā)生變化,只有形狀發(fā)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(fā)生變化;(4)正方體乙.

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物體

體積

密度

A

3V

B

V

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