Question

為了探究“實心圓柱體對水平面壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”，同學(xué)們通過觀察圓柱體對沙面的凹陷程度來進(jìn)行研究．實驗分成了三組，實驗中發(fā)現(xiàn)各大組沙面的凹陷程度不同，但每一大組的3次實驗中沙面的凹陷程度卻相同．記錄的實驗結(jié)果如下：（已知ρ銅=8.9×10³㎏/m³  ρ鐵=7.8×10³㎏/m³  ）

實驗組	實驗序號	材料	高度h/cm	底面積S/cm2	沙面的凹陷 程度
一	1	銅	20	10	最大
	2	銅	20	20
	3	銅	20	30
二	4	鐵	20	10	較大
	5	鐵	20	20
	6	鐵	20	30
三	7	銅	10	10	最小
	8	銅	10	20
	9	銅	10	30

請你分析：
（1）同學(xué)們猜想壓力的作用效果可能與

材料

、

高度

、

底面積

因素有關(guān)．
（2）比較同一組的3次實驗可得到的結(jié)論是：當(dāng)

材料

和

高度

相同時，壓力的作用效果與底面積無關(guān)．
（3）比較一、二兩組的6次實驗，可得到的結(jié)論是：當(dāng)圓柱體高度相同時，

材料的密度

越大，壓力的作用效果越明顯．
（4）比較一、三兩組中的1與7（或2與8或3與9）的實驗結(jié)果，可得到的結(jié)論是：圓柱體材料相同時，

高度

越大，壓力的作用效果越明顯．
（5）歸納以上你得出的結(jié)論：

規(guī)則實心圓柱對水平桌面的壓力作用效果只與圓柱的密度與高度有關(guān)，與底面積大小無關(guān)．

．
（6）你能否根據(jù)P=F/S，從理論方面推導(dǎo)出與實驗結(jié)論相一致的結(jié)論？

Answer 1

分析：（1）每一組沙面的凹陷程度不同，也就說明了壓力的作用效果是不相同的．通過分析每一組的數(shù)據(jù)可以知道物體的材料、高度、底面積影響壓力的作用效果．
（2）要探究壓力的作用效果和物體底面積的關(guān)系，就要采用控制變量法控制物體密度和高度一定，而物體的底面積不同．
（3）要探究壓力作用效果和物體密度的關(guān)系，就要采用控制變量法控制高度和底面積一定，而物體的密度不同；
（4）要探究壓力作用效果和物體高度的關(guān)系，就要采用控制變量法控制密度和底面積一定，而物體的高度不同；
（5）綜合比較表格的數(shù)據(jù)可以知道，壓力的作用效果和物體的密度和高度都有關(guān)系，物體密度和高度的乘積相等，壓力的作用效果就是一樣的；物體密度和高度的乘積越大，壓力的作用效果就越明顯．
（6）在水平面上物體對水平面的壓力等于自身的重力，再利用密度公式從而推導(dǎo)出結(jié)論．

解答：解：（1）分析實驗猜想：壓力的作用效果可能與材料；高度；底面積有關(guān)；
（2）比較同一組的3次實驗可得到的結(jié)論是：當(dāng)材料和高度相同時，壓力的作用效果與底面積無關(guān)；
（3）比較一、二兩組的6次實驗，可得到的結(jié)論是：當(dāng)圓柱體高度相同時，物體的密度越大，壓力的作用效果越明顯；
（4）比較一、三兩組中的1與7（或2與8或3與9）的實驗結(jié)果，可得到的結(jié)論是：圓柱體材料相同時，高度越大，壓力的作用效果越明顯．
（5）歸納以上得出的結(jié)論：規(guī)則實心圓柱對水平桌面的壓力作用效果即壓強(qiáng)只與圓柱的密度與高度有關(guān)與底面積大小無關(guān)．
（6）因為P=

F

S

=

G

S

=

mg

S

=

ρvg

S

=ρgh；從而推導(dǎo)出規(guī)則實心圓柱對水平桌面的壓力作用效果即壓強(qiáng)只與圓柱的密度與高度有關(guān)與底面積大小無關(guān)．
故答案為：（1）、材料；高度；底面積；
（2）、材料；高度；
（3）、材料的密度；
（4）、高度；
（5）、規(guī)則實心圓柱對水平桌面的壓力作用效果只與圓柱的密度與高度有關(guān)，與底面積大小無關(guān)．
（6）、根據(jù)P=

F

S

=

G

S

=

mg

S

=

ρvg

S

=ρgh推導(dǎo)．

點評：此題中被研究的量比較多，有材料的密度、圓柱體的高度、壓力的大小等，因此在分析時一定要嚴(yán)格按控制變量法的要求來進(jìn)行比較，找出符合要求的變量關(guān)系．這里值得特別關(guān)注的是，還有一個隱含的量并未在題目中出現(xiàn)，那就是圓柱體與水平地面的接觸面積，其實這也在悄悄地發(fā)生著變化，值得我們?nèi)ド钊胨伎迹?/div>