Question

13．“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U形管兩側(cè)液面高度差來判斷的，這種方法通常稱為轉(zhuǎn)換法．
（2）由圖（a）和圖（c）兩次實驗數(shù)據(jù)比較可以得出：液體的壓強隨深度的增加而增大．
（3）由圖（a）和圖（d）兩次實驗數(shù)據(jù)比較可以得出：液體密度相同時，密度越大，液體的壓強越大．

Answer 1

分析 （1）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，要想得出液體的壓強與深度的關(guān)系，分析時要采用控制變量法，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條件就選哪一組；
（3）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 解：（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；實驗中液體壓強的大小變化不易直接測量，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；
（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，要想得出液體的壓強與深度的關(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）兩次實驗數(shù)據(jù)比較；
（3）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，一杯是水，另一杯是濃鹽水，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）壓強計U形管兩側(cè)液面的高度差；
（2）（c）；
（3）液體深度相同時，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．