Question

某校物理興趣小組同學用U型管液體壓強計探究“液體內部壓強規律”．他們首先猜想：液體內部壓強與哪些因素有關？接著用實驗來探究跟這些因素的關系．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，他們把壓強計的金屬盒如圖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．他們的實驗過程及實驗數據記錄在下列表：

表一		甲容器
實驗次數		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
實驗次數		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
實驗次數	h∕cm		d∕cm		L∕格
9	10		40		5
10	20		30		10
11	30		20		15
12	40		10		20

（1）根據實驗設計可知，他們猜想液體內部壓強的大小與______有關．
（2）根據實驗次數______可初步得出結論：在同種液體中，當離容器底部距離相同時，深度越大，液體內部的壓強越大．
（3）根據表二、表三中的實驗次數5與9、6與10、7與11或8與12可判斷液體內部壓強的大小與液體密度______（選填“有”或“無”）關系．
（4）小明同學根據表一、表二、表三中的實驗數據，他得出結論：液體內部壓強的大小與離開容器底部的距離d有關．你認為該結論是______ （選填“或“錯誤”）的．理由是______．
（5）根據實驗數據，小紅得出結論：①在同種液體中，液體內部壓強與深度成正比；②當深度相同時，液體內部壓強與液體密度成正比．你認為根據以上實驗數據，______．（選填“只可得出結論①”、“只可得出結論②”或“結論①和②都可以得出”）

Answer 1

解：（1）根據實驗表格中的數據可以得出，他們在實驗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部壓強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．
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）根據結論：在同種液體中，當離容器底部距離相同時，深度越大，液體內部的壓強越大．可以看出，實驗中控制液體密度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．因此要選用實驗次數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）根據表二、表三中的實驗次數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，液體內部的壓強越大．因此可判斷液體內部壓強的大小與液體密度有關系．
故答案為：有
（4）答案為：錯誤
理由是：從表一中3與4的數據可以看出，金屬盒在同一深度的水中，離容器底部的距離d雖然不同，但壓強相同，說明液體內部壓強的大小與金屬盒離容器底部的距離d無關．
（5）①根據表一數據：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．因此可以得到結論：在同種液體中，液體內部壓強與深度成正比．
②根據表二、表三中的實驗次數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，液體內部的壓強越大．因為鹽水密度沒有一個確切的數值，因此不能得出“當深度相同時，液體內部壓強與液體密度成正比”這一結論．
故答案為：只可得出結論①
分析：物理學中對于多因素（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，液體內部壓強與液體的密度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，因此在實驗過程中，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．
點評：此題主要考查的是控制變量法在物理實驗中的運用．控制變量法是科學探究中的重要思想方法，廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中．同時也考查了學生對數據的分析和處理能力，根據實驗數據，總結歸納得出結論的能力．