Question

“端午節”吃完了咸鴨蛋，王聰同學將幾個蛋殼接不同方式放置在桌面上拍打，發現有的蛋殼脆弱，有的蛋殼“堅硬”．他想蛋殼能承受壓力的大小與什么因素有關呢？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1：紙板承受壓力的大小可能與紙板的形狀有關，
猜想2：紙板承受壓力的大小可能與紙板的大小有關．
為了驗證猜想是否正確，王聰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（甲），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G₁
步驟二：保持兩木塊的距離不變，將紙板B彎成拱形，如圖（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（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）比較實驗數據發現G₂＞G₁，可以驗證猜想______（填寫序號）是______（正確/錯誤）的．利用上述結論，王聰對水庫大壩的形狀進行設計，設計的四種大壩形狀俯視圖如圖所示，請你把最合理的設計圖的字母標號填在括號內（______）

（2）比較實驗數據G₃與______大小，可以驗證猜想2；
（3）王聰受步驟二現象的啟發又提出新的猜想：
猜想3：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．
為了驗證猜想3，請你幫王聰在上述操作的基礎上繼續設計實驗方案：
步驟四；在這張大紙板上再裁出______的小紙板D，______，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；
比較實驗數據G₄與G₂大小，可以驗證猜想3．

Answer 1

【答案】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系，根據G₁和G₂的大小關系，得出拱形紙板承受壓力的大小與紙板形狀的關系；根據這個結論判斷大壩的結構圖；
（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，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；
攔河大壩要承受巨大的液體壓力，根據上面的實驗結論，就要做成向右凸的形狀；
故答案為：正確；1；B．
（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的大小關系，從而得出結論；
故答案為：G₁；
（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系，就要控制紙板的大小（裁剪一個和紙板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：紙板B大小相同；調節兩木塊的距離，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．