Question

1．實驗桌上有如下器材：天平一架、刻度尺一把、足夠深的大水槽一個，底面積為S的細長平底試管一支、足量的水與細沙、小湯匙一個．為了證明：“當(dāng)水的密度保持不變時，水內(nèi)部的壓強與水的深度成正比”．李珊同學(xué)進行了如下實驗，請你補充完整：
（1）用小湯匙在試管中裝入適量的沙子，用天平測試管和沙子的總質(zhì)量m，并將數(shù)值記錄在表格中：
（2）將試管放入裝有水的大水槽中，使其豎直漂浮在水面上，（如圖所示），當(dāng)試管保持靜止后，用刻度尺測出浸入水中的深度h，并將數(shù)值記錄在表格中：
（3）改變試管中沙子的質(zhì)量，重復(fù)上述步驟5次，并記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)：
（4）根據(jù)二力平衡條件，漂浮的試管受到水對它向上的壓力F=G=mg：利用公式p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$，算出各次試管底部的壓強P，并記錄在表格中．最后根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論．

Answer 1

分析 要想驗證水的內(nèi)部壓強與水的深度的關(guān)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=$\frac{F}{S}$，S是試管的底面積，可通過測量其直徑，利用公式S=$\frac{π{D}^{2}}{4}$求出．

解答 解：（2）將試管放入裝有水的大水槽中，使其直立漂浮在水面上，測出浸入水中的深度h，將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
（4）根據(jù)二力平衡條件，漂浮的試管受到水對它向上的壓力F=G=mg；利用p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$，依次算出水對試管底部的壓強p．
故答案為：（2）浸入水中的深度；
（4）G=mg；$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$．

點評 本題是利用公式p=$\frac{F}{S}$為實驗原理來測量壓強大小的，關(guān)鍵是找出求壓強和深度的測量方法是實驗設(shè)計的突破口，而難點則是試管所受壓強的測量，對小試管和細沙的巧妙運用是本實驗的創(chuàng)新之處，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒．