Question

王强和李敏两位同学用如图所示的装置做“研究浸没在液体中的物体上、下表面受到液体压强的大小与哪些因素有关”的实验．他们将两只完全相同的U形管压强计的金 属盒粘合在一起，作为研究的物体，金属盒的橡皮膜分别朝向外，作为物体的上、下表面，两金属盒分别用橡皮管连在完全相同的甲、乙U形管上，如图（a）所示．将物体先后浸没在A，B，C三种液体中（A＜B＜C），观察U形管中的液面高度差，如图（b）所示．记录的数据如下表所示．

液体	液体A			液体B			液体C
实验序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
上表面到液面的距离h（米）	0.02	0.04	0.06	0.02	0.04	0.06	0.02	0.04	0.06
甲U形管液面的高度差（格）	1	2	3	2	4	6	3	6	9
乙U形管液面的高度差（格）	2	3	4	4	6	8	6	9	12

（1）分析比较实验序号1、2与3（或 4、5 与 6 或 7、8 与 9）等数据中上表面到液面的距离h和甲U形管液面的高度差的关系及相关条件，可得出的初步结论是：______．
（2）王强同学分析比较了实验序号 1、4 与7（或 2、5 与 8 或 3、6 与 9）等数据中上表面到液面的距离h和甲U形管液面的高度差的关系及相关条件，得出的初步结论是：当深度相同时，液体的密度不同，物体上表面受到液体的压强不同．李敏同学分析比较了实验序号3与4（或 5 与 7）等数据中乙U形管液面的高度差的数据及相关条件，得出的初步结论是：物体下表面受到液体的压强与液体的密度无关．你认为王强的分析______，李敏的分析______（均选填“合理且结论完整”、“合理但结论不完整”或“错误”）
（3）请进一步综合分析表中第四和第五行的数据及相关条件，并归纳得出结论．
（a）分析比较实验序号 1、2 与 3（或 4、5 与 6 或 7、8 与 9）中数据及相关条件，得出的初步结论是：______．
（b）分析比较实验序号______中数据及相关条件，得出的初步结论是：______．

Answer

将两只完全相同的U形管压强计的金属盒粘合在一起，由图可知，甲压强计测得是上表面的压强，乙压强计测得是下表面的压强，压强的大小可以通过U形管中液面的高度差体现出来；三种液体的密度是不同的，液体A的密度是最小的，液体C的密度是最大的．
（1）要得出上表面到液面的距离h和甲U形管液面的高度差的关系就应该保证同种液体，分析1、2、3次实验数据可以发现，上表面到液面的距离h和甲U形管液面的高度差值的增大倍数是相同的，由此即可得出成正比的结论；
（2）要探究上表面或下表面受到的液体压强和液体密度的关系，就应该采用控制变量法控制上表面或下表面到液面的距离相同，由此可以发现李敏采用的实验数据就是错误的；李强采用的实验数据是合理的，但结论不够完整，表格中已经给出了具体的实验数据，应该能够得出压强和液体密度的具体关系，而不是只是有关的结论；
（3）进一步分析实验数据，可以发现1、2、3次实验上下表面的压强差是一个定值，4、5、6次实验上下表面的压强差是一个定值，7、8、9次实验上下表面的压强差也是一个定值；这个差值随着液体密度的变大而变大，由此得出结论．
【解析】
（1）1、2、3三次实验，甲、乙液体压强计浸入的是同种液体，上表面到液面的距离每扩大二倍，甲U形管液面的高度差即上表面受到的压强也扩大二倍，由此得出结论：同种液体中，物体上表面受到液体的压强与上表面到液面的距离成正比；
故答案为：同种液体中，物体上表面受到液体的压强与上表面到液面的距离成正比．
（2）由1、4、7三次实验数据可知，上表面到液面的距离是相同的，液体C的密度最大，上表面受到的液体压强也是最大的（可以从甲U形管液面的高度差看出），液体B次之，液体A最小，由此得出结论：当深度相同时，液体的密度越大，受到的液体压强就越大，所以王强的分析是合理但不完整；
李敏分析的是3、4两次实验，这两次实验，上表面到液面的距离是不同的，液体的密度也是不同的，没有可比性，所以李敏的分析是错误的；
故答案为：合理但结论不完整；错误．
（3）＜a＞1、2、3次实验中，甲、乙U型管液面高度差的差值是相同的，都是一个小格，压强计甲测的是上表面的压强，压强计乙测的是下表面的压强，由此得出结论：浸没在同种液体的同一物体，下、上表面受到液体的压强差值是一个定值；
故答案为：浸没在同种液体中的同一物体，下、上表面受到液体的压强差值是一个定值．
＜b＞综合分析表格A、表格B、表格C即1、2、3和4、5、6和7、8、9中甲乙U形管液面的高度差的差值，可以发现液体B中差值比液体A大，液体C中差值比B大，这和液体密度的关系是相同的，由此得出结论：浸没在不同液体中的同一物体，液体密度越大，物体下、上表面受到的液体压强差越大；
故答案为：1、2、3和4、5、6和7、8、9；浸没在不同液体中的同一物体，液体密度越大，物体下、上表面受到的液体压强差越大．