Question

19．“探究影響液體壓強(qiáng)大小因素”的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)探究方案，圖（a）（b） （d）中金屬盒在液體中的深度相同．實(shí)驗(yàn)測(cè)得幾種情況下壓強(qiáng)計(jì)的U形管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．

（1）實(shí)驗(yàn)中液體壓強(qiáng)的大小變化是通過比較壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面的高度差來判斷的，這種方法通常稱為轉(zhuǎn)換法．
（2）由圖（a）和圖（c）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得出：同種液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大．
（3）由圖（a）和（b）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得出：同一液體的同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等．
（4）由圖（a）和（d）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可以得出：不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強(qiáng)越大．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中液體壓強(qiáng)的大小變化不易直接測(cè)量，可以尋找液體壓強(qiáng)的變化會(huì)引起哪些物理量發(fā)生變化，看能否通過形象直觀的變化來反應(yīng)液體壓強(qiáng)的大小變化；
（2）根據(jù)公式p=ρgh，液體的壓強(qiáng)與液體的深度和密度都有關(guān)系，要想得出液體的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，分析時(shí)要采用控制變量法，弄清需要控制液體的密度相同，改變液體的深度，與圖（a）相比看哪幅圖中的物理量符合這兩個(gè)條件就選哪一組；
（3）分析圖（a）和圖（b）的兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，從而得出液體內(nèi)部各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；
（4）分析圖（a）和圖（d）的兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，從而得出液體的壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系．

解答 解：
（1）在實(shí)驗(yàn)中，有很多物理量難于用儀器、儀表直接測(cè)量，就可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應(yīng)把不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化成易于測(cè)量的物理量進(jìn)行測(cè)量，這種方法就叫轉(zhuǎn)換法；實(shí)驗(yàn)中液體壓強(qiáng)的大小變化不易直接測(cè)量，液體壓強(qiáng)的變化會(huì)引起壓強(qiáng)計(jì)的探頭受到的壓力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致壓強(qiáng)計(jì)探頭上的橡皮膜的形狀發(fā)生變化，進(jìn)而引起壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面的高度差發(fā)生變化，因此可以利用壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面的高度差來判斷液體壓強(qiáng)的大小變化；
（2）由公式p=ρgh可知，液體的壓強(qiáng)與液體的深度和密度都有關(guān)系，要想得出液體的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，需要控制液體的密度相同，改變液體的深度，圖（c）中的液體密度與圖（a）相同，液體的深度與圖（a）不同，故應(yīng)選擇圖（a）和圖（c）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較；
（3）分析圖（a）和圖（b）的兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩次實(shí)驗(yàn)橡皮膜所處的深度相同，即液體的深度相同，而橡皮膜的方向不同，U型管中液面的高度差相同，可知液體壓強(qiáng)相等，從而得出同一液體的同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等．
（4）分析圖（a）和圖（d）的兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩次實(shí)驗(yàn)橡皮膜所處的深度相同，即液體的深度相同，而液體的密度卻不同，一杯是水，另一杯是濃鹽水，從而得出液體的壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系：在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強(qiáng)越大．
故答案為：
（1）壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面的高度差；（2）（c）；增大；（3）同一液體的同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；（4）不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強(qiáng)越大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，涉及到兩種物理學(xué)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法，解題時(shí)注意實(shí)驗(yàn)過程的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述都要采用控制變量法，領(lǐng)悟這兩種方法的真諦．