探究液體壓強實驗突破

張亮

[要點提煉]

1.實驗方法：

（1）轉(zhuǎn)換法：通過比較U形管內(nèi)兩側(cè)的液面高度差來反映液體內(nèi)部壓強的大小。

（2）控制變量法：控制變量法是很多初中物理探究實驗的重要考點。

①探究液體壓強與方向的關(guān)系：控制探頭在同種液體，相同深度。

②探究液體壓強與深度的關(guān)系：控制探頭在同種液體中，相同方向。

③探究液體壓強與液體密度的關(guān)系：控制探頭的深度相同，相同方向。

2.實驗結(jié)論：液體內(nèi)部向各個方向都有壓強，同種液體在同深度的各處，各個方向的壓強大小相等；相同液體中，液體的深度越深，液體壓強越大；不同的液體，在同一深度，液體密度越大，液體的壓強越大。

[應(yīng)用探究]

【母題】如圖1是用壓強計探究“液體內(nèi)部壓強”的實驗。

（1）壓強計上的U形管____________________（選填“屬于”或“不屬于”）連通器。

（2）在使用壓強計前，發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側(cè)的水面有一定的高度差，為了使U形管左右兩側(cè)的水面相平，正確的調(diào)節(jié)方法是____________________。

A. 將右側(cè)支管中高出的水倒出? ? ? ? ? B. 取下軟管重新安裝

（3）壓強計是通過觀察U形管的兩端液面的____________________來顯示橡皮膜所受壓強大??；這種實驗探究方法稱為____________________法。

（4）比較圖B和圖D，可以初步得出結(jié)論：在同種液體中，液體內(nèi)部壓強隨液體____________________的增加而增大。

（5）如果我們要討論液體內(nèi)部壓強是否與液體密度有關(guān)，應(yīng)選擇圖____________________和圖____________________進行比較；最后得出的結(jié)論是：____________________。

（6）已知E圖中U形管左側(cè)液柱高為3 cm，右側(cè)液柱高為8 cm，則U形管底部受到的液體的壓強為____________________Pa，燒杯中探頭位置受到的液體壓強為____________________Pa（ρ水 = 1 × 103 kg/m3，ρ鹽水 = 1.1 × 103 kg/m3，g取10 N/kg）。

【拓展練習(xí)】（2022·湖南·張家界）物理課上，同學(xué)們利用壓強計“研究液體內(nèi)部壓強”，進行了如圖2的操作。

（1）實驗前，用手指按壓橡皮膜，發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活，說明該裝置____________________（選填“漏氣”或“不漏氣”）。小明沒有按壓橡皮膜時，U形管兩側(cè)液面就存在高度差（如圖甲所示），接下來的操作是____________________（選填字母）。

A. 從U形管內(nèi)向外倒出適量水 B. 拆除軟管重新安裝 C. 向U形管內(nèi)添加適量水

（2）實驗時，小王將探頭放入水下，U形管兩側(cè)水面高度差為8 cm，此時U形管內(nèi)外的氣壓差為____________________Pa。（ρ水 = 1.0 × 103 kg/m3，g取10 N/kg）

（3）正確操作后，分析圖乙、圖丙的實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：同種液體中，液體壓強隨液體深度的增加而____________________。

（4）分析圖丙、圖丁的實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：在深度相同時，液體的____________________越大，壓強越大。

（5）小王用圖戊所示的裝置測量未知液體的密度，在左側(cè)加入適量的水，在右側(cè)緩慢倒入待測液體，直到橡皮膜剛好變平，她測量了以下物理量：

A.右側(cè)待測液體到容器底的深度h1? B.右側(cè)待測液體到橡皮膜中心的深度h2

C.左側(cè)水到容器底的深度h3? ? ? ? D.左側(cè)水到橡皮膜中心的深度h4

請你推導(dǎo)出待測液體密度的表達式為ρ =____________________（選擇題中適合的字母和ρ水表示）。

答案：【母題】（1）不屬于 （2）B （3）高度差 轉(zhuǎn)換 （4）深度 （5）D E 當液體深度一定時，液體的密度越大，液體壓強越大 （6）800 500? ?【拓展練習(xí)】（1）不漏氣 B （2）800 （3）增加 （4）密度 （5）[ρ水h4h2]

〔作者單位：遼寧省實驗中學(xué)（初中部）〕