Question

7．A、B兩組同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究漂浮在液面的實(shí)心圓柱體在被壓入液體的過(guò)程中，圓柱體上表面受到的壓力大小與什么因素有關(guān)．如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)他們讓高為0.3米的圓柱體先后漂浮在甲、乙兩種液體中（已知ρ_甲＞ρ_乙），并在圓柱體上表面施加壓力F以改變圓柱體的下表面到液面的距離h，同時(shí)利用力傳感器測(cè)得壓力F的大小，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)如表一、表二所示．
表一（甲液體密度為ρ_甲） 

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h（米）	0.18	0.20	0.22	0.24	0.26	0.28	0.30	0.32	0.33	0.33
F（牛）	0	0.60	1.20	1.80	2.40	3.00	3.60	3.60	3.60	4.50

表二（乙液體密度為ρ_乙）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
h（米）	0.20	0.22	0.24	0.26	0.28	0.30	0.32	0.34	0.36	0.36
F（牛）	0	0.54	1.08	1.62	2.16	2.70	2.70	2.70	2.70	3.90

（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)2、3、4、5、6與7或12、13、14、15與16數(shù)據(jù)中圓柱體的下表面到液面的距離h和上表面受到的壓力F的關(guān)系及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：漂浮在同種液體中的同一實(shí)心圓柱體，在被壓入液體的過(guò)程中，圓柱體下表面到液面的距離越大，圓柱體上表面受到的壓力越大．
（2）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)3與12或4與13或5與14或6與15或7與16等數(shù)據(jù)中圓柱體的下表面到液面的距離h和上表面受到的壓力F的關(guān)系及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：漂浮在不同液面的實(shí)心圓柱體在被壓入液體的過(guò)程中，當(dāng)圓柱體的下表面到液面的距離h相同時(shí)，液體密度越大，圓柱體上表面受到的壓力F越大．
（3）繼續(xù)分析表格中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)圓柱體處于浸沒(méi)到剛剛觸底時(shí)，圓柱體上表面受到的壓力F不隨h的變化而變化．
（4）實(shí)驗(yàn)序號(hào)10或20數(shù)據(jù)中壓力F變大的原因可能是圓柱體下表面受到了容器底向上的支持力．根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，B小組同學(xué)又設(shè)計(jì)了替代力傳感器測(cè)量壓力F的方案：他們將質(zhì)量已知的硬幣放在圓柱體上表面，通過(guò)改變硬幣的數(shù)量來(lái)改變h的大小，然后將所放硬幣的重力大小作為壓力的大小記錄在表格中并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析．你認(rèn)為B小組同學(xué)的探究方案有何不妥之處：沒(méi)有考慮到硬幣在液體中受到浮力作用的影響．

Answer 1

分析 （1）（2）應(yīng)用控制變量法分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，然后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
（3）結(jié)合圓柱體的高度和表格中圓柱體的下表面到液面的距離h的關(guān)系，以及表格中壓力F的變化，得出結(jié)論；
（4）結(jié)合實(shí)驗(yàn)序號(hào)10或20數(shù)據(jù)中圓柱體的下表面到液面的距離h的變化，直接判斷出壓力F變大的原因；硬幣浸沒(méi)在水中受到浮力作用，硬幣的重力大于對(duì)圓柱體的壓力，據(jù)此分析．

解答 解：（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)2、3、4、5、6與7（或12、13、14、15與16）等數(shù)據(jù)可知，同一個(gè)實(shí)心圓柱體在被壓入同一種液體的過(guò)程中，圓柱體下表面到液面的距離h越大，圓柱體上表面受到的壓力F越大；故可以得出結(jié)論：漂浮在同種液體中的同一實(shí)心圓柱體，在被壓入液體的過(guò)程中，圓柱體下表面到液面的距離越大，圓柱體上表面受到的壓力越大；
（2）運(yùn)用控制變量法探究圓柱體上表面受到的壓力F與液體密度的關(guān)系時(shí)，要使圓柱體的下表面到液面的距離h相同，液體的密度不同，所以選擇實(shí)驗(yàn)序號(hào)3與12（或4與13、或5與14、或6與15、或7與16）等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出：漂浮在不同液面的實(shí)心圓柱體在被壓入液體的過(guò)程中，當(dāng)圓柱體的下表面到液面的距離h相同時(shí)，液體密度越大，圓柱體上表面受到的壓力F越大的結(jié)論．
（3）圓柱體的高度為0.3m，從表一中實(shí)驗(yàn)序號(hào)7、8、9（或表二中實(shí)驗(yàn)序號(hào)16、17、18、19）數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)圓柱體的下表面到液面的距離h=0.3m，即圓柱體處于浸沒(méi)至剛剛觸底時(shí)，圓柱體上表面受到的壓力F不隨h的變化而變化．
（4）比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)9、10數(shù)據(jù)（或?qū)嶒?yàn)序號(hào)19、20）中圓柱體的下表面到液面的距離h不變，說(shuō)明圓柱體下表面已經(jīng)接觸到容器底，實(shí)驗(yàn)序號(hào)10（或20）數(shù)據(jù)中壓力變大的原因可能是圓柱體下表面受到了容器底向上的支持力；
物體浸沒(méi)液體中會(huì)受到浮力，B小組同學(xué)設(shè)計(jì)的方案中，若將所放硬幣的重力大小作為壓力的大小記錄在表格中并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，因硬幣受到浮力使記錄的數(shù)值比實(shí)際壓力的數(shù)值偏大，所以不足之處是沒(méi)有考慮到硬幣在液體中受到浮力作用的影響．
故答案為：
（1）漂浮在同種液體中的同一實(shí)心圓柱體，在被壓入液體的過(guò)程中，圓柱體下表面到液面的距離越大，圓柱體上表面受到的壓力越大．
（2）3與12或4與13或5與14或6與15或7與16；
（3）浸沒(méi)或剛剛觸底；
（4）圓柱體下表面受到了容器底向上的支持力
（5）沒(méi)有考慮到硬幣在液體中受到浮力作用的影響．

點(diǎn)評(píng) 在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)，一定要明確實(shí)驗(yàn)探究的目的，從目的出發(fā)有針對(duì)性地分析數(shù)據(jù)，尋找結(jié)論；本實(shí)驗(yàn)中要關(guān)注的是圓柱體上表面受到的壓力與什么因素有關(guān)．本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，如何得出有價(jià)值的規(guī)律．