Question

小英設計了一個實驗，驗證水的內(nèi)部壓強和水深的關(guān)系，所用的裝置如圖所示，增加細管內(nèi)的砂�？梢愿淖兗毠艹寥胨�中的深度．
（1）指出所需要的測量工具，并用字母表示需要測量的物理量．
（2）逐條寫出實驗步驟．
（3）根據(jù)測量的量導出在不同深度處計算壓強的公式．
（4）說明怎樣通過實驗結(jié)果判斷水的內(nèi)部壓強是否與水深成正比．

Answer 1

解：根據(jù)壓強的公式，P=，F(xiàn)_浮=G=F，利用阿基米德原理可表示出浮力的大小，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排，要得浮力，就必須測出V_排，V_排=Sh，所以要使用刻度尺測細管的直徑d和浸入水中的深度H；這樣求出浮力，也就得出壓力大小，然后就表示出了壓強大小，進而得出結(jié)論．
故答案為：
（1）需要用的測量工具是直尺；需測量細管的直徑 D和細管沉入水中的深度 H₁，H₂．
（2）實驗步驟：①測出細管的直徑D；②在細管中加入少量砂粒，將細管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺測出細管沉入水中的深度H₁；③增加細管中的砂粒，再將細管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺測出細管沉入水中的深度H₂．
（3）導出計算壓強的公式．平衡時，細管（含砂粒）所受重力G_管與所受浮力F_浮相等，
即G_管=F_浮，又G_管=p₁S=，F(xiàn)_浮=V₁ρ_水g=g；故得：p₁=H₁ρ_水g
（4）同樣可證p₂=H₂ρ_水g；所以，說明水的內(nèi)部壓強與水深是成正比的．
分析：此題中，運用浮力和壓力相等特點；結(jié)合浮力中的阿基米德原理，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排，運用刻度尺測出直徑和深度，得到V_排，然后根據(jù)壓強的定義式，再對所得信息整合后就可得到實驗結(jié)論：液體壓強與深度成正比．
點評：此題考查了設計實驗的能力以及運用實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合浮力和壓強知識，進行運算和公式的整合；可分析出實驗結(jié)論．