Question

3．学习了压力概念后，小明想知道物体所能承受压力的大小与什么因素有关？于是找来了一张大的纸板进行探究．作出以下猜想：
猜想1：纸板所能承受压力的大小可能与纸板的形状有关，
猜想2：纸板所能承受压力的大小可能与纸板的大小有关．
为了验证猜想是否正确，小明在这张大纸板上分别栽出两张大小为40cm×10cm的小纸板A、B和一张大小为40cm×20cm的小纸板C，并准备了弹簧测力计、两个相同的木块、若干重物．设计了以下实验方案：
步骤一：将纸板A用两木块支撑起来，如图1（甲），在纸板的中间不断增加重物，直到它塌下去，记录此时重物的重力G₁，
步骤二_：保持两木块的距离不变，将纸板B弯成拱形，如图1（乙），在拱形纸板的上面不断增加重物，直到它塌下去，记录此时重物的重力G₂；
步骤三_：保持两木块的距离不变，将纸板C用两木块支撑起来，如图1（丙），在纸板的中间不断增加重物，直到它塌下去，记录此时重物的重力G₃．

（1）比较实验数据发现G₂＞G₁可以验证猜想1（填写序号）是正确 （正确/错误）的．
（2）利用上述结论，王聪对水库大琐的形状进行设计，设计的四种大坝形状俯视图如图2所示，请你把最合理的设计图的字母是B．
（3）比较实验数据G₃与G₁大小，可以验证猜想2；
（4）小明受步骤二现象的启发又提出新的猜想：
猜想3：拱形纸板承受压力的大小可能与拱形纸板拱起的程度有关．为了验证猜想3，请你帮小明在上述操作的基础上继续设计实验方案：步骤四：在这张大纸板上再裁出大小为纸板B大小相同的小纸板D，改变两木块的距离，将纸板D弯成与纸板B拱起程度不同的拱形，在拱形纸板的上面不断增加重物，直到它塌下去，记录此时重物的重力G₄；比较实验数据G₄与G₂大小，可以验证猜想3．

Answer 1

分析 （1）G₁是甲图中木块的重力，G₂是乙图中木块的重力；甲乙两图中纸板的大小是相同的，纸板的形状不同，是探究拱形纸板承受压力的大小与纸板形状的关系，根据G₁和G₂的大小关系，得出拱形纸板承受压力的大小与纸板形状的关系；
（2）根据上题这个结论判断大坝的结构图；
（3）要验证猜想2，就要控制纸板的形状一定而纸板的大小不同；
（4）要探究拱形纸板承受压力的大小与拱形纸板拱起的程度是否有关，就要控制纸板的大小和形状一定，而纸板拱起的程度不同．

解答 解：（1）甲图和乙图纸板的大小相同，而形状不同，是探究拱形纸板承受压力的大小与纸板形状的关系，若G₂＞G₁，就说明在纸板大小一定时，纸板拱起来（向上凸）所承受的压力比较大，从而验证了猜想1是正确的；
（2）拦河大坝要承受巨大的液体压力，根据上面的实验结论，就要做成向右凸的形状；
（3）要验证猜想2，即拱形纸板承受压力的大小与纸板大小的关系，就要控制纸板的形状一定，而纸板的大小不同，图甲和图丙符合题意，所以要比较G₃和G₁的大小关系，从而得出结论；
（3）要探究拱形纸板承受压力的大小与拱形纸板拱起程度的关系，就要控制纸板的大小（裁剪一个和纸板B大小一样的纸板）、形状相同（纸板和B一样向上拱起），而纸板拱起的程度不同（通过移动两木块的距离来改变纸板的拱起程度）；
故答案为：（1）1；正确；（2）B；（3）G₁；（4）纸板B大小相同；两木块的距离，将纸板D弯成与纸板B拱起程度不同的拱形．

点评 这是一个课外实验，要用到控制变量法；控制变量法是初中物理用到最多的探究方法，需要掌握．