Question

为了研究物体浸入液体中测力计示数的情况，某小组同学分别利用体积相等的不同圆柱体甲、乙和水等进行实验．如图所示，他们先将高为0.10米的圆柱体甲挂在测力计下，逐步改变其下表面在水中的深度h，读出相应的测力计示数F，并将h和F记录在表一中．他们再用高为0.08米的圆柱体乙重复实验，将数据记录在表二中．为进一步研究F和h的关系，他们计算每一次实验时F的变化量△F，并将结果分别记录在表一和表二的后一列中．
表一（圆柱体甲，高0.10米）

实验 序号	h （米）	F （牛）	△F （牛）
1		22.0
2	0.02	20.4	1.6
3	0.05	18.0	4.0
4	0.06	17.2	4.8
5	0.08	15.6	6.4
6	0.10	14.0	8.0
7	0.12	14.0	8.0

表二（圆柱体乙，高0.08米）

实验 序号	h （米）	F （牛）	△F （牛）
8		26.0
9	0.02	24.0	2.0
10	0.04	22.0	4.0
11	0.06	20.0	6.0
12	0.08	18.0	8.0
13	0.10	18.0	8.0
14	0.12	18.0	8.0

①根据每次实验的记录，分析F和h的关系，可初步得出结论．
（a）分析比较实验序号______等数据中F和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，测力计的示数F随在水中的深度h的增大而减小．
（b）分析比较实验序号6与7或12、13与14等数据中F和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：______．
②小红同学分析比较测力计示数的变化量△F与h的关系时，发现同样要区分圆柱体是否浸没两种情况来描述结论．她思考后，认为若用圆柱体浸入水中的体积V_浸来替换h，所得出的结论可避免上述问题，则分析△F与V_浸的关系及相关条件，可初步得出的结论是：______．
当小红分析比较表一、二中△F相等时的数据及相关条件，发现：不同的圆柱体浸在水中，当______时，测力计示数变化量△F的大小相等．
③小明同学在分析小红的结论时，提出：“用浸入水中的体积V_浸来替代h”需要满足的条件是浸入水中物体的体积V=Sh．那么不规则物体浸入水中，△F与V_浸是否存在同样的关系？随后小明进行实验解决该问题．他设计了表三用以记录相关数据，请你完成表三中空缺的栏目．
表三

实验 序号	物体	______	______	______
15	______	∕	∕	∕
16		∕	∕	∕
17		∕	∕	∕
18	______	∕	∕	∕
19		∕	∕	∕
20		∕	∕	∕

Answer

①（a）根据表格中的数据，实验序号1、2、3、4、5与6或8、9、10、11与12中的数据可以看出，圆柱体没有全部浸入以前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小．
（b）根据表中数据，实验序号3～8或13～18中F与h的数据可以看出，在圆柱体浸入同种液体的过程中，F不随h的变化而变化．
②根据表中数据，实验序号1～6或8～13中△F与V浸的数据可以看出，在圆柱体浸入同种液体的过程中，△F与V浸的比值是一个定值；比较表一、二中△F相等时的数据即可发现规律．
③用浸入水中的体积V浸来替代h，为了避免实验规律的偶然性，要换用高度不同的圆柱体再进行实验，根据探究的物理量即可知道表格的需要记录的项目．
【解析】
①（a）分析比较实验序号1、2、3、4、5与6或8、9、10、11与12中的数据可以看出，圆柱体浸入液体中的深度小于圆柱体的高，即圆柱体没有全部浸入以前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小；
（b）分析比较实验序号6与7或12、13与14中F与h的数据可以看出，圆柱体浸没在水中后，测力计的示数F不再随浸入的深度h的增大而变化．
②∵V浸=sh，
∴实验序号1～6中△F与V浸的数据可得：
在圆柱体浸入同种液体的过程中，△F与V浸的比值是一个定值，即==．
在8～13中△F与V浸的数据可得：
在圆柱体浸入同种液体的过程中，△F与V浸的比值是一个定值，即==．
所以，圆柱体在浸入水的过程中，测力计示数的变化量△F与浸入的体积V浸成正比．
如：表一、二中△F为4.0N时，
∵甲、乙是体积相等的不同圆柱体，h甲=0.10m，h乙=0.08m，
∴s甲h甲=s乙h乙=V，
∴s甲==，s乙==，
∴V甲浸=0.05m×s甲=0.05m×=V，
V乙浸=0.04m×s乙=0.04m×=V，
所以，不同的圆柱体浸在水中，当浸入水中的体积相等时，测力计示数变化量△F的大小相等．
③因为用浸入水中的体积V浸来替代h，所以需要记录项目是：V浸（m3），F（N），△F（N）；为了避免实验规律的偶然性，要换用高度不同的圆柱体再进行实验，所以物体应为：两个不规则物体丙和丁．
故答案为：①1、2、3、4、5与6或8、9、10、11与12．
圆柱体浸没在水中后，测力计的示数F不再随浸入的深度h的增大而变化．
②圆柱体在浸入水的过程中，测力计示数的变化量△F与浸入的体积V浸成正比．
浸入水中的体积相等．
③不规则物体丙，不规则物体丁，V浸（m3），F（N），△F（N）．