题目内容
某校物理兴趣小组同学用U型管液体压强计探究“液体内部压强规律”.他们首先猜想:液体内部压强与哪些因素有关?接着用实验来探究跟这些因素的关系.他们选用甲、乙、丙三个完全相同的容器,甲、乙容器中装有水;丙容器中装有盐水(ρ水<ρ盐水).然后,他们把压强计的金属盒如图25放置在液体中,用不同的方法改变金属盒在液体中的深度h和离容器底部的距离d,并观察U型管中液面高度差L.他们的实验过程及实验数据记录在下列表:
表一 | 甲容器 | ||||||
实验次数 | h∕cm | d∕cm | L∕格 | ||||
1 | 10 | 30 | 4 | ||||
2 | 20 | 20 | 8 | ||||
3 | 30 | 10 | 12 | ||||
4 | 30 | 5 | 12 | ||||
表二 | 乙容器 | ||||||
实验次数 | h∕cm | d∕cm | L∕格 | ||||
5 | 10 | 40 | 4 | ||||
6 | 20 | 30 | 8 | ||||
7 | 30 | 20 | 12 | ||||
8 | 40 | 10 | 16 | ||||
表三 | 丙容器 | ||||||
实验次数 | h∕cm | d∕cm | L∕格 | ||||
9 | 10 | 40 | 5 | ||||
10 | 20 | 30 | 10 | ||||
11 | 30 | 20 | 15 | ||||
12 | 40 | 10 | 20 |
(2)根据实验次数______可初步得出结论:在同种液体中,当离容器底部距离相同时,深度越大,液体内部的压强越大.
(3)根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可判断液体内部压强的大小与液体密度______(选填“有”或“无”)关系.
(4)小明同学根据表一、表二、表三中的实验数据,他得出结论:液体内部压强的大小与离开容器底部的距离d有关.你认为该结论是______ (选填“或“错误”)的.理由是______.
(5)根据实验数据,小红得出结论:①在同种液体中,液体内部压强与深度成正比;②当深度相同时,液体内部压强与液体密度成正比.你认为根据以上实验数据,______.(选填“只可得出结论①”、“只可得出结论②”或“结论①和②都可以得出”)
解:(1)根据实验表格中的数据可以得出,他们在实验中改变了金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ,因此他们猜想液体内部压强与金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ有关.
故答案为:金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ
(2)根据结论:在同种液体中,当离容器底部距离相同时,深度越大,液体内部的压强越大.可以看出,实验中控制液体密度ρ相同、金属盒离容器底部距离d相同,改变金属盒在液体中的深度h.因此要选用实验次数1与6(2与7或3与8).
故答案为:1与6(2与7或3与8)
(3)根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可以看出,金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d相同时,液体密度越大,液体内部的压强越大.因此可判断液体内部压强的大小与液体密度有关系.
故答案为:有
(4)答案为:错误
理由是:从表一中3与4的数据可以看出,金属盒在同一深度的水中,离容器底部的距离d虽然不同,但压强相同,说明液体内部压强的大小与金属盒离容器底部的距离d无关.
(5)①根据表一数据:在同种液体中,h1=10cm时,U型管中液面高度差L1=4格;h2=20cm时,U型管中液面高度差L2=8格;h3=30cm时,U型管中液面高度差L3=12格.因此可以得到结论:在同种液体中,液体内部压强与深度成正比.
②根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可以看出,金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d相同时,液体密度越大,液体内部的压强越大.因为盐水密度没有一个确切的数值,因此不能得出“当深度相同时,液体内部压强与液体密度成正比”这一结论.
故答案为:只可得出结论①
分析:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.在本题中,液体内部压强与液体的密度ρ、金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d有关,因此在实验过程中,要分别控制不同的变量,每次只改变其中一个变量,分别加以研究.
点评:此题主要考查的是控制变量法在物理实验中的运用.控制变量法是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中.同时也考查了学生对数据的分析和处理能力,根据实验数据,总结归纳得出结论的能力.
故答案为:金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ
(2)根据结论:在同种液体中,当离容器底部距离相同时,深度越大,液体内部的压强越大.可以看出,实验中控制液体密度ρ相同、金属盒离容器底部距离d相同,改变金属盒在液体中的深度h.因此要选用实验次数1与6(2与7或3与8).
故答案为:1与6(2与7或3与8)
(3)根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可以看出,金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d相同时,液体密度越大,液体内部的压强越大.因此可判断液体内部压强的大小与液体密度有关系.
故答案为:有
(4)答案为:错误
理由是:从表一中3与4的数据可以看出,金属盒在同一深度的水中,离容器底部的距离d虽然不同,但压强相同,说明液体内部压强的大小与金属盒离容器底部的距离d无关.
(5)①根据表一数据:在同种液体中,h1=10cm时,U型管中液面高度差L1=4格;h2=20cm时,U型管中液面高度差L2=8格;h3=30cm时,U型管中液面高度差L3=12格.因此可以得到结论:在同种液体中,液体内部压强与深度成正比.
②根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可以看出,金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d相同时,液体密度越大,液体内部的压强越大.因为盐水密度没有一个确切的数值,因此不能得出“当深度相同时,液体内部压强与液体密度成正比”这一结论.
故答案为:只可得出结论①
分析:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.在本题中,液体内部压强与液体的密度ρ、金属盒在液体中的深度h和金属盒离容器底部的距离d有关,因此在实验过程中,要分别控制不同的变量,每次只改变其中一个变量,分别加以研究.
点评:此题主要考查的是控制变量法在物理实验中的运用.控制变量法是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中.同时也考查了学生对数据的分析和处理能力,根据实验数据,总结归纳得出结论的能力.
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