Question

小俞同學觀察到許多建筑材料的截面多是倒V形或倒U形，這引起了她的好奇心．
提出問題：物體能承受的壓力與哪些因素有關？
猜想與假設：
猜想①：物體能承受的壓力與物體的形狀有關．
猜想②：物體能承受的壓力與物體的材料有關．
猜想③：…
于是小俞利用如圖所示的裝置，選取了紙條、細繩、火柴盒和若干火柴棒，對猜想①進行實驗探究．
實驗步驟：

物體形狀 實驗次數	V形	U形	圓弧形
1	46	36	75
2	43	32	63
3	45	35	83

（一）選取長、寬、厚和

材料

相同的紙條若干．
（二）將一張紙條折成V形，放在裝置上，在紙條兩端距中點（支點）相同距離處，各掛一相同的火柴盒子．在兩火柴盒中逐漸增加數量相同的火柴棒，直到紙條被壓彎折為止，記錄一端火柴盒中火柴棒根數．
（三）將紙條分別折成U型、圓弧型，重復步驟（二）．
（四）更換紙條，將以上實驗再做兩次．
請回答以下問題：
（1）補充實驗步驟一內容：

材料

．
（2）小俞是如何判斷實驗中的物體所承受的壓力不同？

直到紙條被壓彎折為止，記錄一端火柴盒中火柴棒根數

．
（3）分析實驗數據，可以得出的結論是：

圓弧形承受的壓力最大

（寫出一條即可）．
（4）如果要驗證猜想②，應選取

長、寬、厚和形狀

相同但

材料

不同的紙條若干，并重復上述實驗步驟二．
（5）生產、生活和建筑中利用物體形狀影響其承受壓力的事例很多，如巨大的鐵橋中多處使用了U形鋼材．請你舉出一個利用V形或圓弧形結構的實例．

角鋼、廠房的屋架、塔吊支架

．

Answer 1

分析：（1）由日常生活中的經驗可知，物體承受的壓力與物體的形狀、材料等因素有關，因此研究物體承受壓力的能力時要用到控制變量法．
（2）物體承受壓力大小的能力在此題中是通過火柴盒中火柴棍的多少來體現的．為了使紙條不向一側傾斜，因此在紙條的兩側要施加相同的力．
（3）根據表中所給數據，也就是火柴棍的數目，即可得出結論；
（4）根據控制變量法的思想，要研究物體承受的壓力與物體的材料的關系，就要讓被研究的兩個物體除了材料不同外，讓其余的幾個因素都相同；
（5）根據日常生活中的一些V形的物體，可以明確關于這兩種形狀結構在實際生活中的應用．

解答：解：（1）利用控制變量法的思想，可以確定研究物體承受的壓力與物體的形狀有關時，要控制其它量相同；
選取長、寬、厚和測量相同的紙條；
（2）根據表中火柴棒的數目的多少，可以確定物體哪種形狀承受的壓力最大；直到紙條被壓彎折為止，記錄一端火柴盒中火柴棒根數；
（3）由表中的實驗數據可知，當物體的形狀為圓弧形時，兩端懸掛的火柴棒的數目最多，所以圓弧形狀的物體能夠承受的壓力最大；
（4）在保證形狀相同的前提下，還要讓它們的長度、寬度、厚度都相同，因為這幾個方面也能影響物體承受壓力的程度；
（5）日常生活中接觸到的物體中利用V形結構有：角鋼、廠房的屋架、塔吊支架；圓弧形結構有：隧道頂、橋洞、拱形橋．
故答案為：
（1）材料
（2）直到紙條被壓彎折為止，記錄一端火柴盒中火柴棒根數
（3）圓弧形承受的壓力最大（或物體承受的壓力與形狀有關）
（4）長、寬、厚和形狀，材料．
（5）角鋼、廠房的屋架、塔吊支架；

點評：此題是一個探究題，它探究的問題在課本上找不到對應的知識點，但根據學過的研究方法，可以解決這個問題．題目的難點在于舉實例．