Question

【題目】某小組探究由兩種物質(zhì)組成的圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)。他們將由不同物質(zhì)組成的兩個(gè)圓柱體疊放在一起，組成新的圓柱體。上邊的圓柱體密度記作ρ1，高度記作h1；下邊的圓柱體密度記作ρ2，高度記作h2。實(shí)驗(yàn)示意圖及相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

①該小組同學(xué)通過(guò)沙坑的凹陷程度判斷：序號(hào)______中圓柱體對(duì)沙面的壓強(qiáng)最大。

②分析序號(hào)_______中的數(shù)據(jù)及相關(guān)現(xiàn)象，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體ρ1、ρ2和h2相同，h1越大，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越大。

③分析序號(hào)2與3中的數(shù)據(jù)及相關(guān)現(xiàn)象，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體h1、h2和ρ2相同，_________________，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越大。

④分析序號(hào)3與4與5中的數(shù)據(jù)及相關(guān)現(xiàn)象，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體總高度相同，密度較小的物質(zhì)所占比例越大，____________________。

⑤該小組中有同學(xué)認(rèn)為這樣的圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)還可能與底面積有關(guān)。驗(yàn)證該猜想的方法可以有兩種：理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)你選擇一種方法解決該問(wèn)題。若選擇理論推導(dǎo)，請(qǐng)寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程；若選擇實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)寫(xiě)出探究的過(guò)程。

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Answer 1

【答案】3 1與2 ρ1越大 圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越小 公式理論推導(dǎo)：；

實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：選擇ρ1、ρ2、h1、h2相同，底面積S不同的圓柱體，放在沙面上，觀察沙面的凹陷程度，若相同則說(shuō)明圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與底面積無(wú)關(guān)，若不同則說(shuō)明圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與底面積有關(guān)。

【解析】

（1）壓力作用效果大小通過(guò)沙面的凹陷程度來(lái)反映，沙面凹陷程度越大，壓力作用越明顯。

（2）探究當(dāng)圓柱體的高度相同時(shí)，材料的密度越大，壓力的作用效果越顯著，找不同的材料，高度相同并且沙面凹陷程度不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。

（3）圓柱體的圓柱體h1、h2和ρ2相同，ρ1密度越大，壓力的作用效果越顯著。

（4）總高度相同時(shí)，根據(jù)沙面凹陷程度不同，可知壓強(qiáng)與密度小的圓柱體舊的比例越大時(shí)，壓強(qiáng)越小。

（5）熟練應(yīng)用壓強(qiáng)公式、重力公式、密度公式可進(jìn)行理論推導(dǎo)，或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

①用沙面的凹陷程度來(lái)反映壓力作用效果。由圖知，序號(hào)3中圓柱體對(duì)沙面的壓強(qiáng)最大。

②分析序號(hào)1、2中的數(shù)據(jù)及相關(guān)現(xiàn)象，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體ρ1、ρ2和h2相同，h1越大時(shí)，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越大。

③分析序號(hào)2與3中的數(shù)據(jù)及沙面的凹陷程度，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體h1、h2和ρ2相同，ρ1密度越大，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越大。

④分析序號(hào)3與4與5中的數(shù)據(jù)及沙面的凹陷程度，可得出的結(jié)論是：兩種物質(zhì)組成的圓柱體總高度相同，密度較小的物質(zhì)所占比例越大，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)越小。

⑤理論推導(dǎo)過(guò)程：

根據(jù)及相關(guān)公式，可得：

圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：

；

實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程：

選擇密度、高度相同，底面積S不同的圓柱體，放在沙面上；

觀察沙面的凹陷程度；

若凹陷程度相同則說(shuō)明圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與底面積無(wú)關(guān)，若凹陷程度不同則說(shuō)明圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與底面積有關(guān)。

通過(guò)公式推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)可知，圓柱體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)與底面積無(wú)關(guān)，與圓柱體的密度、高度有關(guān)。