Question

18．在“探究實心圓柱體對地面的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”的實驗中，同學(xué)們認(rèn)為跟圓柱體的密度ρ、高度h、圓柱體底面積S 是有關(guān)的，但有怎樣的關(guān)系看法不同．于是在老師的幫助下，同學(xué)們從實驗室里挑選了不同的實心圓柱體做實驗，測出實心圓柱體豎直放置時對水平桌面上的海綿壓下去的深度（如圖所示），實驗記錄見下表．

序號	物體	底面積S/cm2	高度h/cm	海綿被壓下深度/cm
1	甲合金圓柱體A	10	5	0.5
2	甲合金圓柱體B	10	10	1
3	甲合金圓柱體C	20	10	1
4	乙合金圓柱體A	10	5	1.5
5	乙合金圓柱體B	10	10	3
6	乙合金圓柱體C	20	10	3

（1）實驗中同學(xué)們是通過海綿被壓下深度來判斷壓強(qiáng)大小的．
（2）分析實驗1、2 或4、5 可以得出：當(dāng)圓柱體的材料相同時，實心圓柱體對水平地面的壓強(qiáng)可能與圓柱體的高度成正比；
（3）分析可以得出，當(dāng)圓柱體的密度相同時，實心圓柱體對水平地面的壓強(qiáng)與底面積無關(guān)．此探究過程用到的兩種科學(xué)方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法．
（4）實驗結(jié)束之后，同學(xué)們以甲合金圓柱體為研究對象，推導(dǎo)它對海綿的壓強(qiáng)大小的表達(dá)式（已知合金的密度為ρ，圓柱體的高度為h，底面積為S）．表達(dá)式為p=ρɡh．該表達(dá)式不能（選填“能”或“不能”）應(yīng)用于各類固體壓強(qiáng)的計算．

Answer 1

分析 （1）實驗中，通過海綿的形變程度反映壓力的作用效果，是轉(zhuǎn)換法的運用；
（2）分析實驗1、2或4、5，找出控制量和變化時，再進(jìn)一步確定壓強(qiáng)大小與變化量的關(guān)系；
（3）根據(jù)控制變量法和轉(zhuǎn)化法，結(jié)合題目內(nèi)容分析解答；
（4）根據(jù)壓強(qiáng)的公式p=$\frac{F}{S}$，結(jié)合重力與壓力的關(guān)系，可進(jìn)行一推導(dǎo)得出壓強(qiáng)的表達(dá)式；根據(jù)實驗中的條件可確定推導(dǎo)公式的適用范圍．

解答 解：（1）由題意可知，該小組同學(xué)是通過海綿被壓下深度來判斷壓強(qiáng)大小的，這是轉(zhuǎn)換法的運用；
（2）分析實驗1、2或4、5可以看出，圓柱體的材料密度相同，高度不同，對水平面的壓強(qiáng)不同，故可得出結(jié)論：當(dāng)圓柱體的材料密度相同時，實心圓柱體對水平地面的壓強(qiáng)與圓柱體的高度成正比．
（3）在探究實心圓柱體對水平地面的壓強(qiáng)可能與圓柱體的高度的關(guān)系時，需要控制圓柱體的材料相同和底面積相同，屬于控制變量法；
該小組同學(xué)是通過海綿被壓下深度來判斷壓強(qiáng)大小的，這是轉(zhuǎn)換法的運用；
（4）已知合金的密度為ρ，長方體鐵塊的高度為h，底面積為S，由壓強(qiáng)的公式推導(dǎo)過程為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=$\frac{ρSgh}{S}$=ρgh．
該表達(dá)式適用的條件有：①固體密度必須是均勻；②固體形狀必須是上下粗細(xì)相同的柱體；③所求壓強(qiáng)必須是固體對水平面產(chǎn)生的壓強(qiáng)，所以不能應(yīng)用于各類固體壓強(qiáng)的計算．
故答案為：（1）海綿被壓下深度；（2）高度；（3）控制變量法；轉(zhuǎn)換法；（4）p=ρɡh；不能．

點評 在“探究實心圓柱體對地面的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”的實驗中，重點考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運用，對實驗結(jié)果的歸納與分析，以及對壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)與靈活運用等．