Question

實驗桌上除有如圖所示的器材外，還有天平一臺、刻度尺一只、三角板兩個和滿足實驗要求的足量砂粒若干．請你利用這些器材，設計一個實驗驗證：“水的內(nèi)部壓強與水的深度成正比”． 請根據(jù)上述要求寫出實驗步驟．

Answer 1

解：①用刻度尺和三角板測出細管的直徑D；
②在平底試管中加入少量的砂粒，用天平稱出試管和砂粒的總質(zhì)量m₁；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；記錄m₁和h₁的值．
③從水中取出試管、增加細管中的砂粒，用天平稱出試管和砂粒的總質(zhì)量m₂；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．記錄m₂和h₂的值．
④仿照步驟③，繼續(xù)增加細管中的砂粒，用天平分別稱出試管和砂粒的總質(zhì)量m₃、m₄、m₅、m₆．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h₃、h₄、h₅、h₆．記錄總質(zhì)量m₃、m₄、m₅、m₆和深度h₃、h₄、h₅、h₆．的值．
分析：要想驗證水的內(nèi)部壓強與水的深度的關系，必須利用現(xiàn)有器材測出這兩個量，并通過多組測量數(shù)據(jù)進行比較歸納，才能最終達到實驗的目的．基于這一思考，我們可以借助砂粒使試管漂浮在水面，通過改變砂粒的多少使其浸入深度發(fā)生改變，并用刻度尺量出這一深度．再根據(jù)漂浮時浮力等于重力，用天平測出其質(zhì)量可算出重力，也就知道了浮力，浮力就是下面表受到的水的壓力，水的壓強p=，S是試管的底面積，可通過測量其直徑，利用公式S=求出．
點評：設計實驗要從實驗的目的出發(fā)，依據(jù)原理來尋找可行的步驟．在這里找出求壓強和深度的測量方法是實驗設計的突破口，而難點則是試管所受壓強的測量．具體的思路是：測直徑可以求面積，測質(zhì)量可以求重力，知重力可以得浮力，而浮力就是試管底面所受的液體壓力，最后利用壓強的公式就可以求出壓強的大小了．