Question

某校物理興趣小組同學(xué)用U型管液體壓強(qiáng)計(jì)探究“液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律”．他們首先猜想：液體內(nèi)部壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)？接著用實(shí)驗(yàn)來探究跟這些因素的關(guān)系．他們選用甲、乙、丙三個完全相同的容器，甲、乙容器中裝有水；丙容器中裝有鹽水（ρ水＜ρ鹽水）．然后，他們把壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒如圖25放置在液體中，用不同的方法改變金屬盒在液體中的深度h和離容器底部的距離d，并觀察U型管中液面高度差L．他們的實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下列表：

表一		甲容器
實(shí)驗(yàn)次數(shù)		h∕cm		d∕cm		L∕格
1		10		30		4
2		20		20		8
3		30		10		12
4		30		5		12
表二		乙容器
實(shí)驗(yàn)次數(shù)		h∕cm		d∕cm		L∕格
5		10		40		4
6		20		30		8
7		30		20		12
8		40		10		16
表三	丙容器
實(shí)驗(yàn)次數(shù)	h∕cm		d∕cm		L∕格
9	10		40		5
10	20		30		10
11	30		20		15
12	40		10		20

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可知，他們猜想液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與______有關(guān)．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)______可初步得出結(jié)論：在同種液體中，當(dāng)離容器底部距離相同時，深度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大．
（3）根據(jù)表二、表三中的實(shí)驗(yàn)次數(shù)5與9、6與10、7與11或8與12可判斷液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與液體密度______（選填“有”或“無”）關(guān)系．
（4）小明同學(xué)根據(jù)表一、表二、表三中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他得出結(jié)論：液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與離開容器底部的距離d有關(guān)．你認(rèn)為該結(jié)論是______ （選填“或“錯誤”）的．理由是______．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小紅得出結(jié)論：①在同種液體中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度成正比；②當(dāng)深度相同時，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度成正比．你認(rèn)為根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，______．（選填“只可得出結(jié)論①”、“只可得出結(jié)論②”或“結(jié)論①和②都可以得出”）

Answer 1

解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格中的數(shù)據(jù)可以得出，他們在實(shí)驗(yàn)中改變了金屬盒在液體中的深度h、離容器底部的距離d以及液體的密度ρ，因此他們猜想液體內(nèi)部壓強(qiáng)與金屬盒在液體中的深度h、離容器底部的距離d以及液體的密度ρ有關(guān)．
故答案為：金屬盒在液體中的深度h、離容器底部的距離d以及液體的密度ρ
（2）根據(jù)結(jié)論：在同種液體中，當(dāng)離容器底部距離相同時，深度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大．可以看出，實(shí)驗(yàn)中控制液體密度ρ相同、金屬盒離容器底部距離d相同，改變金屬盒在液體中的深度h．因此要選用實(shí)驗(yàn)次數(shù)1與6（2與7或3與8）．
故答案為：1與6（2與7或3與8）
（3）根據(jù)表二、表三中的實(shí)驗(yàn)次數(shù)5與9、6與10、7與11或8與12可以看出，金屬盒在液體中的深度h和金屬盒離容器底部的距離d相同時，液體密度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大．因此可判斷液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與液體密度有關(guān)系．
故答案為：有
（4）答案為：錯誤
理由是：從表一中3與4的數(shù)據(jù)可以看出，金屬盒在同一深度的水中，離容器底部的距離d雖然不同，但壓強(qiáng)相同，說明液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與金屬盒離容器底部的距離d無關(guān)．
（5）①根據(jù)表一數(shù)據(jù)：在同種液體中，h₁=10cm時，U型管中液面高度差L₁=4格；h₂=20cm時，U型管中液面高度差L₂=8格；h₃=30cm時，U型管中液面高度差L₃=12格．因此可以得到結(jié)論：在同種液體中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度成正比．
②根據(jù)表二、表三中的實(shí)驗(yàn)次數(shù)5與9、6與10、7與11或8與12可以看出，金屬盒在液體中的深度h和金屬盒離容器底部的距離d相同時，液體密度越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大．因?yàn)辂}水密度沒有一個確切的數(shù)值，因此不能得出“當(dāng)深度相同時，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度成正比”這一結(jié)論．
故答案為：只可得出結(jié)論①
分析：物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．在本題中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的密度ρ、金屬盒在液體中的深度h和金屬盒離容器底部的距離d有關(guān)，因此在實(shí)驗(yàn)過程中，要分別控制不同的變量，每次只改變其中一個變量，分別加以研究．
點(diǎn)評：此題主要考查的是控制變量法在物理實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用．控制變量法是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中．同時也考查了學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析和處理能力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納得出結(jié)論的能力．