Question

18．“帕斯卡裂桶實驗”的演示，激發(fā)了學(xué)生“探究影響液體壓強大小因素”的興趣．他們設(shè)計了如圖20所示的實驗探究方案，圖（a）、（b）、（d）中金屬盒在液體中的深度相同．實驗測得幾種情況下壓強計的U形管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．

（1）實驗中液體內(nèi)部壓強的大小通過比較U型管兩側(cè)液面的高度差反應(yīng)出來；
（2）如圖中，金屬盒的橡皮膜受到的壓強最小的是c圖；
（3）比較ab兩圖，可得出的結(jié)論是：同種液體在同一深度，液體各個方向的壓強都相等；
（4）若比較a、d兩圖，可得出的結(jié)論是：在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強越大．．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，有很多物理量難于用儀器、儀表直接測量，就可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應(yīng)把不易測量的物理量轉(zhuǎn)化成易于測量的物理量進行測量，這種方法就叫轉(zhuǎn)換法；在實驗中液體壓強的大小變化不易直接測量，可以尋找液體壓強的變化會引起哪些物理量發(fā)生變化，看能否通過形象直觀的變化來反應(yīng)液體壓強的大小變化；
（2）根據(jù)公式P=ρgh，液體的壓強與液體的深度和密度都有關(guān)系，比較圖中U形管的高度差，判斷液體壓強大�。�
（3）找出同種液體和同一深度且盒口朝向不同的兩圖分析得出結(jié)論；
（4）分析圖（a）和圖（d）的兩次實驗數(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與液體密度的關(guān)系

解答 （1）液體壓強的變化會引起壓強計的探頭受到的壓力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致壓強計探頭上的橡皮膜的形狀發(fā)生變化，進而引起壓強計U形管兩側(cè)液面的高度差發(fā)生變化，因此可以利用壓強計U形管兩側(cè)液面的高度差來判斷液體壓強的大小變化；這種方法就叫轉(zhuǎn)換法；
（2）由公式p=ρgh可知，液體的壓強與液體的深度和密度都有關(guān)系，圖a，b，c中液體都是水，c圖中壓強計探頭上的橡皮膜探頭在水中深度最小，d圖中液體是鹽水，密度大，同時深度也大，壓強計的U形管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．因此，c圖中液體內(nèi)部壓強最�。�
（3）盒口朝向不同，說明橡皮膜受到的液體壓強不同，同種液體和同一深度，盒口朝向不同的且兩管液面高度差相等的兩圖ab，得出的結(jié)論是：同種液體在同一深度，液體各個方向的壓強都相等；
（4）分析圖（a）和圖（d）的兩次實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩次實驗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，從而得出液體的壓強與液體密度的關(guān)系：在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強越大．
故答案為：
（1）U型管兩側(cè)液面的高度差；
（2）c；
（3）ab
（4）在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，液體的壓強越大．

點評 本題考查液體壓強的特點，涉及到兩種物理學(xué)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法，解題時注意實驗過程的分析和實驗結(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