Question

2．某小组同学研究柱形物体浸入液体的过程中液体对容器底部压力的变化情况，他们将高H为0.15米、横截面积为S的 圆柱体挂在测力计下，并将其逐步浸入同一容器的液体中（液体不溢出），如图所示，记录其下表面到水面的距离h，计算出相邻两次实验中h的变化量△h，并测得容器底部受到液体的压力F_液，将数据记录在表一中．然后，他们变换液体重复实验，将数据记录在表二中．（已知：r₁＞r₂）
表一（液体密度为r₁）

实验 序号	h（米）	F 液（牛）	△h（米）	△F液（牛）
1	0	20.0	0.01	1.0
2	0.01	21.0
3	0.02	22.0	0.02	2.0
4	0.04	24.0
5	0.05	25.0	0.03	3.0
6	0.08	28.0
7	0.15	35.0	0.01	0
8	0.16	35.0

表二（液体密度为r₂）

实验 序号	h（米）	F液（牛）	△h（米）	△F液（牛）
9	0	20.0	0.01	0.8
10	0.01	20.8
11	0.02	21.6	0.02	1.6
12	0.04	23.2
13	0.05	24.0	0.03	2.4
14	0.08	26.4
15	0.15	32.0	0.02	0
16	0.17	32.0

①分析比较实验序号1～6或9～14中F_液与h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同一柱形物体浸入同种液体过程中，液体对容器底部的压力随柱体浸入液体深度的增大而增大．
②分析比较实验序号1～6和9～14中△F_液与△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同一柱形物体浸入同种液体中，△h相同，液体密度越大，△F越大．     
③分析比较实验序号7、8或15、16中的数据及相关条件，发现数据与上述的结论不相符合，简述数据与小红结论不符的原因柱体浸没在液体中．
④请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论．
（a）分析比较实验序号1～6或9～14中△F_液和△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在柱形物浸入同种液体的过程中，△F_液与△h成正比．
（b）分析比较实验序号1～6和9～14中△F_液和△h的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在柱形物浸入不同液体的过程中，△h相同时，不同的液体，△F_液不同．
该小组同学认为物体浸入液体的过程中容器底部受到液体压力的增加量△F_液除了与h和液体种类有关之外，可能还与物体自身的形状有关，为了验证自己的想法，需添加的器材为正方体乙．
器材：圆柱体甲    高   H=0.15米   横截面积 2S；
正方体乙    边长H=0.15米   横截面积 S；
圆柱体丙     高   H=0.2米   横截面积 S．

Answer 1

分析 （1）根据表格中的数据，实验序号1～6或9～14中的数据可以看出，柱形物体浸入同种液体的过程中，h增加，F_液变大．
（2）根据表中数据，实验序号1～6和9～14中的数据是圆柱体浸入不同液体中，△F与△h的数据可以看出，△h相同，△F不同；
（3）根据表中7、8或15、16中的数据可以看出，柱形物体浸入同种液体的过程中，h增加，F_液不变，
由于液体对容器底部的压力不变可知：物体已知浸没在液体中，由此可知数据与上述的结论不相符合的原因；
（4）a、根据表中数据，实验序号1～6或9～14中的数据，柱形物体浸入同种液体的过程中，△F与△h的比值是一个定值；
b、根据表中数据，实验序号1～6和9～14中的数据，在圆柱体浸入不同液体的过程中，△h相同，△F不同；
根据控制变量法可知：保持△h、横截面积和液体种类相同之外，要换用形状不同的物体再进行实验．

解答 解：①分析比较实验序号1～6或9～14中的数据可以看出，柱形物体浸入同种液体的过程中，h增加，F_液也增大；即同一柱形物体浸入同种液体过程中，液体对容器底部的压力随柱体浸入液体深度的增大而增大． 
②根据表中数据，实验序号1～6和9～14中的数据比较，圆柱体是浸入不同液体中，△h相同时，液体密度为r₁中的△F_液大；可得结论为：同一柱形物体浸入同种液体中，△h相同，液体密度越大，△F越大． 
③根据表中7、8或15、16中的数据可以看出，柱形物体浸入同种液体的过程中，h增加，F_液不变；
根据液体对容器底部的压力不变可知液体的深度不变，即物体已经浸没在液体中，排开的液体体积不变，由此可知数据与上述的结论不相符合的原因是，由于柱体浸没在液体中；
④（a）实验序号1～6或9～14中的数据，在圆柱体浸入同种液体的过程中，△F与△h的比值是一个定值，可得结论为：同一柱体浸入同种液体的过程中，△F与△h的比值相同．
（b）分析比较实验序号1～6和9～14中△F与△h的数据可以看出，在圆柱体浸入同种液体的过程中，实验序号1～6中△h=0.01m，△F=1.0N，△F与△h的比值为100N/m；实验序号9～14中△h=0.01m，△F=0.8N；△F与△h的比值为80N/m；可得结论为：同一柱体浸入不同种液体的过程中，液体密度越大，△F与△h的比值越大．
④根据控制变量法，应只改变物体的形状，其它因素相同，所以要换用高度相同横截面积相同的其它形状的物体，因此要再选用正方体乙．
故答案为：①同一柱形物体浸入同种液体过程中，液体对容器底部的压力随柱体浸入液体深度的增大而增大． 
②同一柱形物体浸入同种液体中，△h相同，液体密度越大，△F越大． 
③柱体浸没在液体中． 
④（a）同一柱体浸入同种液体的过程中，△F与△h的比值相同．    
（b）同一柱体浸入不同种液体的过程中，液体密度越大，△F与△h的比值越大．  
 正方体乙．

点评 此题主要考查的是学生对实验数据的处理能力和根据实验数据总结归纳出实验结论的能力，以及对实验设计的能力，以及控制变量法在实验中的熟练运用能力．是中考的常见题型，对学生的能力要求较高．