Question

【題目】某小組同學通過實驗研究圓柱體浸入液體的過程中測力計示數(shù)的變化情況。如圖所示，他們將高H位0.10米的圓柱體A掛在測力計下，逐步改變其下表面到液面的距離h，讀出相應的測力計示數(shù)F，將h和F記錄在表一中。然后，他們變換液體重復實驗，將數(shù)據(jù)記錄在表二中。為進一步研究F和h的關系，他們計算了相鄰兩次實驗中h及F的變化量△h和△F，并將結果分別記錄在表一和表二的后兩列中。（已知ρ1＜ρ2）

表一（液體密度為ρ1）

實驗序號	h（米）	F（牛）		△h（米）	△F（牛）
1	0.02	22.0		0.01	0
2	0.01
3	0	22.0		0.01	0.8
4	0.01	21.2
5	0.02	20.4		0.02	1.6
6	0.04	18.8
7	0.05	18.0		0.03	2.4
8	0.08	15.6
9	0.10	14.0		0.04	0
10	0.14	14.0

表二（液體密度為ρ2）

實驗序號	h（米）	F（牛）		△h（米）	△F（牛）
11	0.02	22.0		0.01	0
12	0.01	22.0
13	0			0.01	1.0
14	0.01	21.0
15	0.02	20.0		0.02	2.0
16	0.04	18.0
17	0.05	17.0		0.03	3.0
18	0.08	14.0
19	0.10	12.0		0.04	0
20	0.14	12.0

①實驗序號2和13所空缺的數(shù)據(jù)分別為_____、_____。

②分析比較實驗序號4、5、6、7與8或14、15、16、17與18等數(shù)據(jù)中F與h的關系及相關條件，可得出的初步結論是：在圓柱體浸入同種液體的過程中，_____。

③請進一步綜合分析表一、表二的相關數(shù)據(jù)，并歸納得出結論。

（a）分析比較實驗序號3～8或13～18中△F與△h的數(shù)據(jù)及相關條件，可得出的初步結論是：_____。

（b）分析比較實驗序號3～8和13～18中△F與△h的數(shù)據(jù)及相關條件，可得出的初步結論是：_____。

④他們繼續(xù)分析實驗序號9和10或19和20的數(shù)據(jù)及相關條件，發(fā)現(xiàn)圓柱體浸入液體后，當h滿足一定條件時，F不再隨h而變化。為進一步研究h所滿足的條件，需添加的器材為_____（選填“甲”、“乙”或“丙”）。

器材：圓柱體甲 高H＝0.10米；

圓柱體乙 高H＝0.20米；

圓柱體丙 高H＝0.10米。

請在表三的第二列填入擬進行實驗的數(shù)據(jù)，以達到研究h所滿足條件的目的。

表三

實驗序號	h（米）	F（牛）
1	_____
2	_____
3	_____

Answer 1

【答案】22.0 22.0 圓柱體沒有全部浸沒以前，F隨h的增大而減小 在圓柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個定值 在圓柱體浸入不同液體的過程中，液體密度大，△F與△h的比值大 乙 0.20m 0.30m 0.40m

【解析】

①第2次實驗和第13次實驗都是物體沒浸入水面之前彈簧測力計的示數(shù)，都等于物體所受到重力的大小。和第1次、第11次實驗中彈簧測力計的示數(shù)都相等，都是22.0N．

②分析比較實驗序號4、5、6、7與8或14、15、16、17與18中的數(shù)據(jù)可以看出，圓柱體浸入液體中的深度小于圓柱體的高，即圓柱體沒有全部浸入以前，測力計示數(shù)F隨圓柱體下表面到液面的距離h的增大而減小。

③（a）分析比較實驗序號3～8或13～18中△F與△h的數(shù)據(jù)可以看出，在圓柱體浸入同種液體的過程中，△F與△h的比值是一個定值，即＝80。

（b）分析比較實驗序號3～8和13～18中△F與△h的數(shù)據(jù)可以看出，在圓柱體浸入同種液體的過程中，實驗序號3～8中△F與△h的比值是一個定值，即＝80；實驗序號13～18中△F與△h的比值也是一個定值，即＝100．且表一中液體的密度小于表二中液體的密度。

④為了避免實驗規(guī)律的偶然性，要換用高度不同的圓柱體再進行實驗，因此要選用圓柱體乙。

為了達到實驗目的，圓柱體下表面到液面的距離h要等于或大于圓柱體的高度，所以表三中的圓柱體下表面到液面的距離h應為：0.20m、0.30m、0.40m．