Question

11．在探究“液體內部壓強的特點”的實驗中，小明進行了如下實驗：
（1）如圖所示，小明將金屬盒逐漸浸入水中越來越深的位置；在U形管中觀察到的現象是U形管兩邊液面的高度差越來越大．（選填“大”或“小”）
（2）小明準備了一杯水和一杯濃鹽水，想要探究液體壓強與液體密度的關系，他的操作方法是：應使壓強計的探頭在不同液體的同一深度處．
（3）小明還想進一步探究液體內部壓強與液體深度、液體密度的定量關系，他根據所學過的知識，利用圖乙中的液柱模型推導出液體（密度為ρ）內部壓強的計算公式P=ρgh．

Answer 1

分析 （1）本題采用了物理中常見的研究方法--轉換法，即把水的內部壓強的大小轉換成U型管兩邊液面高度差的大小來判斷，液面高度差越大，表示水內部的壓強越大．
（2）要探究“液體壓強與液體密度的關系”，應使壓強計的探頭在不同液體的同一深度處．
（3）由于在同一深度，液體向各個方向壓強相等，我們只要算出某一深度液體豎直向下的壓強，也就同時知道了液體在這一深度各個方向上壓強的大小；要知道液面下某處豎直向下的壓強，可以設想在此處有個水平放置的平面，計算這個平面上方液柱對這個平面的壓強即可．

解答 解：（1）把水的內部壓強的大小轉換成U型管兩邊液面高度差的大小來判斷，當小明增大金屬盒在水中的深度時，液面高度差也越大，表示水內部的壓強越大．
（2）要探究“液體壓強與液體密度的關系”，應使壓強計的探頭在不同液體的同一深度處．
（3）設圖乙中的液柱模型高度為h，液柱下的液片面積為S．液柱的密度為ρ；
步驟：①這個液柱的體積V=Sh；
②這個液柱的質量 m=ρV=ρSh；
③這個液柱的重力也就是對水平面的壓力 F=G=mg=ρgSh；
④平面受到的壓強 P=$\frac{F}{S}$=$\frac{ρgSh}{S}$=ρgh；
因此，深度為h處液體的壓強為P=ρgh．
故答案為：（1）大；（2）應使壓強計的探頭在不同液體的同一深度處；（3）ρgh．

點評 液體內部壓強的大小與液體的深度和液體的密度兩個因素有關系，在通過實驗進行探究時，必須注意控制變量法的合理運用．在對實驗結果進行觀察時，主要是通過U形管中液面的高度差來反映液體內部壓強的大小