Question

為了探究壓力產生的形變效果與哪些因素有關，甲、乙、丙三位同學分別選用若干實心長方體和正方體以不同方式放在同一水平沙面上進行實驗，并分別將實驗測得的數據和物體在沙中的下陷深度記錄在下面三張表中．甲同學將同一長方體平放、側放、豎放在同一水平沙面上（數據見表一）；乙同學將三塊不同的正方體放在同一水平沙面上（數據見表二）；丙同學將同一長方體分別疊放在三塊正方體上方，然后放在同一水平沙面上（見表三）．
表一                                                                                                  表二

實驗 序號	壓力 （牛）	受力面積 （厘米2）	下陷深度 （厘米）		實驗 序號	壓力 （牛）	受力面積 （厘米2）	下陷深度 （厘米）
1	10	2	1.00		4	6	5	0.20
2	10	4	0.50		5	12	10	0.20
3	10	8	0.25		6	24	20	0.20

表三

實驗 序號	壓力 （牛）	受力面積 （厘米2）	下陷深度 （厘米）
7	16	5	0.65
8	22	10	0.45
9	34	20	0.35

（1）三位同學在實驗中是通過比較______知道壓力產生形變效果是否顯著的．
（2）三位同學分析自己記錄的實驗數據及觀察到的實驗現象分別得出的結論是：
甲：當壓力相同時，受力面積越大，壓力產生的形變效果越不顯著．
乙：受力面積增大時，壓力產生的形變效果相同，所以壓力產生的形變效果與受力面積大小無關．
丙：無論壓力是否變大，只要受力面積越大，壓力產生的形變效果就越不顯著．
請判斷，甲同學的結論是______，乙同學的結論是______，丙同學的結論是______．（均選填“錯誤的”、“不完整的”或“正確的”）
（3）乙、丙同學在觀察了表二、表三中的實驗序號4與7（或5與8，或6與9）的數據及觀察到的實驗現象后，可得出的結論是：______．
（4）請進一步綜合分析三張表格中的實驗數據及觀察到的現象可得到的結論是：當______，壓力產生的形變效果就越顯著．

Answer 1

【答案】分析：（1）本題中，壓力的作用效果是通過物體在沙中下陷的程度反映出來的，下陷越深，說明壓力的作用效果越明顯；
（2）壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小兩個因素有關，因此，判斷三位同學的結論首先要看他們是否是在控制變量法的條件下，對實驗結果進行了科學的分析；
（3）實驗序號4與7（或5與8，或6與9）的數據符合受力面積相同，壓力大小不同的特點，再看形變效果的大小，即可得出可靠的結論；
（4）物理學中壓力的作用效果是用壓強來表示的，而壓強就是單位面積上受到的壓力，因此，利用數據分析壓力和受力面積的比值，可得出更進一步的結論．
解答：解：（1）由題意可知，物體下陷的深度越深，表明壓力產生的形變效果越顯著，因此，實驗中是通過比較物體下陷的程度來知道壓力作用效果的；
（2）甲的結論指出了是在壓力相同的條件下，受力面積越大，壓力產生的效果越不顯著，符合實際，方法科學，結論可靠；
乙的結論沒有在控制在壓力不變的情況下，研究壓力大小對壓力作用效果的影響，方法不科學，結論不可靠；
丙的結論同樣沒有在控制變量的條件下研究壓力作用效果與另外兩個變量的關系，方法不科學，結論不可靠．
故甲的結論正確，乙、丙的結論錯誤；
（3）表二、表三中的實驗序號4與7（或5與8，或6與9）的數據都是在受力面積相同的情況下，比較壓力大小對壓力產生效果的影響，因此可得出結論：受力面積相同，壓力越大，壓力產生的形變效果越顯著；
（4）用壓力除以受力面積會得到一個比值，這個比值就是壓強，分析數據可以看出，比值越大，壓力產生的形變效果就越顯著．
故答案為：（1）物體在沙中下陷的程度；
（2）正確的，錯誤的，錯誤的；
（3）受力面積相同，壓力越大，壓力產生的形變效果越顯著；
（4）壓力和受力面積的比值越大時．
點評：利用物體在沙中下陷的程度反映壓力的作用效果，這屬于轉換法的運用；在進行實驗和分析結論時要用到控制變量的方法；最后比較壓力與受力面積的比值，實際上是引導我們得出了壓強的概念．本題呈現了一個較實用的探究過程，值得我們關注．