Question

5．某兴趣小组在制作“浮沉子”时，为了研究受力情况对“浮沉子”浮沉的影响．他们用两个玻璃管进行实验，玻璃管一端开口，重力为4N，粗细相同、长度不同．实验中将玻璃管开口端向下插入水中的不同位置，玻璃管上部始终有一部分气体（质量忽略不计），管内液面距离水面深度为h，用DIS实验设备测量出玻璃管顶上侧所受压力F₁和下侧所受压力F₂，同时观察玻璃管由静止释放后的运动情况．小佳和小汇分别用长度不同的玻璃管进行了实验，表一、表二是他们各自记录的实验数据．

表一（玻璃管长l1，实验记录：小佳）                  表二（玻璃管长l2，实验记录：小汇）
	第二列	第三列	第四列	第五列	第六列		第八列	第九列	第十列	第十一列	第十二列
F1h F2F1F2h 实验序号	实验装置示意图	管内液面深度h（cm）	管顶上侧压力F1（N）	管顶下侧压力F2（N）	释放后管运动情况	F1h F2F1F2h 实验序号	实验装置示意图	管内液面深度h（cm）	管顶上侧压力F1（N）	管顶下侧压力F2（N）	释放后管运动情况
1		4	40	44	漂浮	7		4	40	44	漂浮
2		6	40	46	上浮	8		6	40	46	上浮
3		8	43	48	上浮	9		10	45	50	上浮
4		10	46	50	悬浮	10		12	48	52	悬浮
5		12	49	52	下沉	11		14	51	54	下沉
6		14	52	54	下沉	12		16	54	56	下沉

①分析比较第三、五列或第九、十一列中的实验数据，可得出的初步结论是：管顶下侧压力随管内液面深度的增大而增大，且进一步分析比较可得：管顶下侧压力增加量与管内液面深度的增加量成正比．
②进一步综合分析比较表一、表二中的实验数据及相关条件，可得出初步结论．
分析比较实验序号1、4或7、10的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差等于重力时物体处于平衡状态．
分析比较实验序号2、3或8、9的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差大于重力时物体上浮．
分析比较实验序号5、6或11、12的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差小于重力时物体下沉．
③进一步综合分析比较实验序号4与9或5与10或6与11中的实验数据及相关条件，得出的初步结论是：长度不同的玻璃管浸没后，当管内液面的深度相同时，管顶上下的压力差不同，运动状态不一定相同．

Answer 1

分析 （1）据液体内部压强的特点并结合第三、五列或第九、十一列中的实验数据，分析液体的压力与深度的关系，即可确定实验的结论；
（2）物体处于静止或匀速直线运动状态都是平衡状态，故此时的漂浮是平衡状态；
同时对于浸入液体中的物体，若浮力大于自身的重力，则物体上浮，若浮力小于自身的重力，则物体下沉；故据上面的知识逐个分析即可判断；
（3）物体的运动速度的改变或运动方向的改变都属于运动状态的改变，故结合题目中所提示的管顶所受的压力差的大小，分析判断即可解决．

解答 解：①分析比较第三、五列或第九、十一列中的实验数据，可看出管顶下侧所处深度越深，其所受的压力就越大，即管顶下侧压力随管内液面深度的增大而增大；同时比较具体的数据特点能看出，管顶下侧压力增加量与管内液面深度的增加量成正比．
②分析比较实验序号1、4或7、10的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差等于重力时物体处于平衡状态．
分析比较实验序号2、3或8、9的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差大于重力时物体上浮．
分析比较实验序号5、6或11、12的实验数据及相关条件，得到的初步结论是：玻璃管顶上、下侧所受的压力差小于重力时物体下沉．
③进一步综合分析比较实验序号4与9或5与10或6与11中的实验数据及相关条件，得出的初步结论是：长度不同的玻璃管浸没后，当管内液面的深度相同时，管顶上下的压力差不同，运动状态不一定相同．
故答案为：①管顶下侧压力随管内液面深度的增大而增大；管顶下侧压力增加量与管内液面深度的增加量成正比．
②玻璃管顶上、下侧所受的压力差等于重力；玻璃管顶上、下侧所受的压力差大于重力；玻璃管顶上、下侧所受的压力差小于重力；
③管顶上下的压力差不同，运动状态不一定相同．

点评 本题中主要考查了控制变量法在实验过程中的熟练运用，在根据实验结论选择实验序号时，要先关注控制的条件是什么，再到表格去寻找相关数据，最后看变量之间的关系是否与结论相符；