Question

為了研究浸沒在液體中的同一物體表面受到液體的壓力大小與哪些因素有關(guān)，某小組同學(xué)把高為0.2米的實(shí)心圓柱體先后豎直浸沒于甲、乙、丙三種液體中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖14所示．實(shí)驗(yàn)中，他們改變圓柱體下表面到液面的距離h，利用儀器測得圓柱體下（或上）表面受到液體的壓強(qiáng)，并利用公式求得下（或上）表面受到液體的壓力，記錄數(shù)據(jù)如表一、表二和表三所示．（表中，F(xiàn)₁為上表面受到液體的壓力，F(xiàn)₂為下表面受到液體的壓力）表一 甲液體（ρ_甲=0.8×10³千克/米³）

實(shí)驗(yàn)序號	h （米）	F1 （牛）	F2 （牛）
1	0.30	8	24
2	0.45	20	36
3	0.675	38	54

表二 乙液體（ρ_乙=1.0×10³千克/米³）

實(shí)驗(yàn)序號	h （米）	F1 （牛）	F2 （牛）
4	0.24	4	24
5	0.36	16	36
6	0.54	34	54

表三 丙液體（ρ_丙=1.2×10³千克/米³）

實(shí)驗(yàn)序號	h （米）	F1 （牛）	F2 （牛）
7	0.20		24
8	0.30	12	36
9	0.45	30	54

①分析比較實(shí)驗(yàn)序號______等數(shù)據(jù)中的距離h和上表面受到液體壓力F₁的關(guān)系及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：當(dāng)深度相同時，圓柱體上表面受到液體的壓力與液體密度有關(guān)，液體密度越大，壓力越大．
②分析比較實(shí)驗(yàn)序號1、2、3（或4、5、6或7、8、9）等數(shù)據(jù)中的距離h和下表面受到液體壓力F₂的關(guān)系及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：同種液體中，圓柱體下表面受到液體的壓力______．
③分析比較表一、表二、表三中的壓力F₂及相關(guān)條件，可得出初步結(jié)論是：
（a）分析比較實(shí)驗(yàn)序號1、4、7（或2、5、8或3、6、9）可得，______；
（b）分析比較實(shí)驗(yàn)序號1、4、7與2、5、8與3、6、9可得，______．
④進(jìn)一步分析比較表一、表二、表三中的壓力F₂與F₁的差及相關(guān)條件，可得出初步結(jié)論是：
（a）分析比較表一、表二或表三可得，______；
（b）分析比較表一、表二和表三可得，______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在表格中尋找深度相同的數(shù)據(jù)，再觀察上表面受到的壓力與液體密度的關(guān)系，表中只有1和8還有2和9的深度h是相同的；
（2）觀察分析所列序號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，明確控制量與變量，重點(diǎn)觀察下表面所受壓力與深度的關(guān)系；
（3）結(jié)合液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度和液體密度有關(guān)的規(guī)律，可更容易讓我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的內(nèi)在聯(lián)系；
（4）因?yàn)槲矬w上、下表面的壓力差就是物體受到的浮力，所以結(jié)合浮力的大小與液體的密度有關(guān)，在完全浸沒時與深度無關(guān)的規(guī)律，可總結(jié)出相應(yīng)的結(jié)論．
解答：解：（1）表中的數(shù)據(jù)里，符合深度相同，液體的密度越大，上表面受到的壓力越大的是實(shí)驗(yàn)序號1與8或2與9；
（2）實(shí)驗(yàn)1、2、3（或4、5、6或7、8、9）中，液體密度相同，深度h越大，下表面所受的壓力F₂越大，故可得：同種液體中，圓柱體下表面受到液體的壓力隨深度的增加而增大；
（3）（a）實(shí)驗(yàn)1、4、7（或2、5、8或3、6、9）中，液體的密度與深度同時變化，但二者的乘積均相等，此時，圓柱體下表面受到的壓力也都相等；
（b）實(shí)驗(yàn)1、4、7與2、5、8與3、6、9中，液體的密度與深度同時變化，但二者的乘積越大時，圓柱體下表面受到的液體的壓力也越大；
（4）（a）分析比較表一、表二或表三可以看出，浸沒的物體，液體密度相同，雖然深度增加，但上、下表面受到的壓力差卻是相等的，說明與它所處的深度無關(guān)；
（b）分析比較表一、表二和表三可以看出，浸沒的物體，當(dāng)液體的密度增大時，其上、下表面受到的壓力差也跟著增大．
故答案為：（1）1與8或2與9．（2）與它所處深度成正比．
（3）（a）液體密度與下表面所處深度的乘積相等，圓柱體下表面受到液體的壓力相等．
（b）液體密度與下表面所處深度的乘積越大，圓柱體下表面受到液體的壓力越大．
（4）（a）浸沒在同種液體中的圓柱體上、下表面受到液體的壓力差相等，與它所處深度無關(guān)．
（b）浸沒在不同液體中，液體密度越大，圓柱體上、下表面受到液體的壓力差越大．
點(diǎn)評：本題中的數(shù)據(jù)較多，關(guān)系也較復(fù)雜，但理清思路也并不太難．表面看實(shí)驗(yàn)探究的是深度、密度與圓柱體上、下表面壓力的關(guān)系，而事實(shí)上物體表面所受的壓力變化就代表了液體對它的壓強(qiáng)的變化．同時我們也能夠看出，圓柱體上、下表面的壓力差的大小，實(shí)際上就是它的浮力的大�。虼耍覀兘Y(jié)合壓強(qiáng)、浮力的相關(guān)規(guī)律便可有針對性地得出結(jié)論了．