Question

121、小芳同學(xué)觀察到許多建筑材料的截面多是V形或U形，這引起了她的好奇心．
[提出問題]物體承受的壓力與哪些因素有關(guān)？
[猜想與假設(shè)]猜想一：物體承受的壓力與物體的形狀有關(guān)．
猜想二：物體承受的壓力與物體的材料有關(guān)．
于是小芳利用如圖所示的裝置，選取了紙條、細(xì)繩、火柴盒和若干火柴棒，對(duì)猜想一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)]
（1）選取材料和長(zhǎng)、寬、厚相同的紙條若干．
（2）將一張紙條折成V形，放在裝置上，在紙條兩端距中點(diǎn)（支點(diǎn)）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(shù)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(shù)．

	V形	U形	圓弧形
1	46	36	65
2	43	32	62
3	45	35	63

（3）將紙條分別拆成U型、圓弧型，重復(fù)步驟（2）．
（4）更換紙條，將以上實(shí)驗(yàn)再做兩次．
①[分析與論證]
分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是（寫出一條即可）

圓弧形承受的壓力最大（或物體承受的壓力與形狀有關(guān)）

（注：其它答案只要合理均予計(jì)分）．
②[交流與合作]
（生產(chǎn)、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(qǐng)你舉出一個(gè)利用V形或圓弧形結(jié)構(gòu)的實(shí)例

V形；角鋼、廠房的屋架、塔吊支架；圓弧形：隧道頂、橋洞、拱形橋（注：其它答案只要合理均予以計(jì)分）

．
（5）若要探究猜想二，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使所選物體的

形狀和長(zhǎng)、寬、厚相同

．

Answer 1

分析：由日常生活中的的經(jīng)驗(yàn)可知，物體承受的壓力與物體的形狀、材料等因素有關(guān)，因此研究物體承受壓力的能力時(shí)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(xiàn)的．為了使紙條不向一側(cè)傾斜，因此在紙條的兩側(cè)要施加相同的力．
（4）①根據(jù)表中火柴棒的數(shù)目的多少，可以確定物體哪種形狀承受的壓力最大．
②根據(jù)日常生活中的一些V形或圓弧形的物體，可以明確關(guān)于這兩種形狀結(jié)構(gòu)在實(shí)際生活中的應(yīng)用．
（5）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材料有關(guān)時(shí)，要控制其它量相同．

解答：解：（2）為了使V形的紙條不向一側(cè)傾斜，就需要在其兩側(cè)施加同樣大小的力，即懸掛同樣多的火柴棒．
（4）①由表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物體的形狀為圓弧形時(shí)，兩端懸掛的火柴棒的數(shù)目最多，所以圓弧形狀的物體能夠承受的壓力最大．
②日常生活中接觸到的物體中利用V形結(jié)構(gòu)有：角鋼、廠房的屋架、塔吊支架；圓弧形結(jié)構(gòu)有：隧道頂、橋洞、拱形橋
（5）根據(jù)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(guān)系，就要讓被研究的兩個(gè)物體除了材料不同外，讓其余的幾個(gè)因素都相同．在保證形狀相同的前提下，還要讓它們的長(zhǎng)度、寬度、厚度都相同，因?yàn)檫@幾個(gè)方面也能影響物體承受壓力的程度．
故答案為：相同；圓弧形狀的物體能夠承受的壓力最大；V形；角鋼、廠房的屋架、塔吊支架；圓弧形：隧道頂、橋洞、拱形橋；形狀和長(zhǎng)、寬、厚相同．

點(diǎn)評(píng)：此題是一個(gè)探究題，它探究的問題在課本上找不到對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，但根據(jù)學(xué)過的研究方法，可以解決這個(gè)問題．題目的難點(diǎn)在于舉實(shí)例．