Question

【題目】A、B兩組同學通過實驗探究漂浮在液面的實心圓柱體在被壓入液體的過程中，圓柱體上表面受到的壓力大小與什么因素有關。如圖所示，實驗時他們讓高為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，同時利用力傳感器測得壓力F的大小，記錄相關數據如表一、表二所示。

表一（甲液體密度為ρ甲）

表二（乙液體密度為ρ乙）

（1）分析比較實驗序號2、3、4、5、6與7或12、13、14、15與16數據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的關系及相關條件，可得出的初步結論是：_______________________。

（2）分析比較實驗序號__________________________________等數據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的關系及相關條件，可得出的初步結論是：漂浮在不同液面的實心圓柱體在被壓入液體的過程中，當圓柱體的下表面到液面的距離h相同時，液體密度越大，圓柱體上表面受到的壓力F越大。

（3）繼續分析表格中的數據可以發現當圓柱體處于______時，圓柱體上表面受到的壓力F不隨h的變化而變化。

（4）實驗序號10或20數據中壓力F變大的原因可能是__________________。

根據所學的知識，B小組同學又設計了替代力傳感器測量壓力F的方案：他們將質量已知的硬幣放在圓柱體上表面，通過改變硬幣的數量來改變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行數據分析。你認為B小組同學的探究方案有何不妥之處：___________________。

Answer 1

【答案】 漂浮在同種液體中的同一實心圓柱體，在被壓入液體的過程中，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 3與12或4與13或5與14或6與15或7與16 浸沒或剛剛觸底 圓柱體下表面受到了容器底向上的支持力 沒有考慮到硬幣在液體中受到浮力作用的影響

【解析】 (1)分析比較實驗序號2、3、4、5、6與7(或12、13、14、15與16)等數據可知，同一個實心圓柱體在被壓入同一種液體的過程中，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；故可以得出結論：漂浮在同種液體中的同一實心圓柱體，在被壓入液體的過程中，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與液體密度的關系時,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,所以選擇實驗序號3與12(或4與13、或5與14、或6與15、或7與16)等數據進行分析，得出：漂浮在不同液面的實心圓柱體在被壓入液體的過程中，當圓柱體的下表面到液面的距離h相同時，液體密度越大，圓柱體上表面受到的壓力F越大的結論。(3)圓柱體的高度為0.3m,從表一中實驗序號7、8、9(或表二中實驗序號16、17、18、19)數據可以看出，當圓柱體的下表面到液面的距離h＝0.3m，即圓柱體處于浸沒至剛剛觸底時，圓柱體上表面受到的壓力F不隨h的變化而變化。(4)比較實驗序號9、10數據(或實驗序號19、20)中圓柱體的下表面到液面的距離h不變,說明圓柱體下表面已經接觸到容器底,實驗序號10(或20)數據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；物體浸沒液體中會受到浮力，B小組同學設計的方案中，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行數據分析，因硬幣受到浮力使記錄的數值比實際壓力的數值偏大，所以不足之處是沒有考慮到硬幣在液體中受到浮力作用的影響。