探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

陳莉

探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)一直是近幾年中考考查的重點(diǎn)之一，它考查了同學(xué)們分析與解決問(wèn)題的能力。下面對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)進(jìn)行歸納和分析。

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)需要注意以下5點(diǎn)。（1）由于液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與深度和液體密度有關(guān)，因此，本實(shí)驗(yàn)采用的方法為控制變量法。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面高度差來(lái)反映液體壓強(qiáng)大小，所以本實(shí)驗(yàn)也采用了轉(zhuǎn)換法。（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性（用手指壓橡皮膜，觀察U形管中液面高度差的變化）。（3）實(shí)驗(yàn)前檢查U形管，若液面不相平，調(diào)節(jié)方法是拆除橡皮管后再重新安裝。（4）在運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先保持探頭在水中深度不變，再改變探頭方向，其次增大探頭在水中的深度，最后換用不同的液體。（5）根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：①在液體內(nèi)部液體向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，在同一深度，各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等;②液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨著深度的增加而增大;③液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小還跟液體密度有關(guān)，在深度相同時(shí)，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。

[實(shí)驗(yàn)拓展]

在做探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒探頭處在液體中相同深度時(shí)，為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，壓強(qiáng)計(jì)U形管中的液體一般選擇密度小的液體，這樣U形管兩側(cè)液面高度差相對(duì)較大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。

在做探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小只與液體密度和深度有關(guān)，而與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無(wú)關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，液體的深度是指從自由液面到液體中某一點(diǎn)的豎直距離。如圖1所示中A、B、C三點(diǎn)的深度都是h = 20 cm，因此這三點(diǎn)的液體壓強(qiáng)相等。

[典例精析]

例 1（2020·山東·青島）如圖2是探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。

（1）用壓強(qiáng)計(jì)和盛有水的容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，情形如圖2中A～C所示。比較A、B可知：在液體內(nèi)部的同一深度，向 的壓強(qiáng)都相等;比較A、C可知：液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小跟 有關(guān)。

（2）用如圖D所示的容器也可以探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。容器中間用隔板分成互不相通的左右兩部分，隔板上有一圓孔用薄橡皮膜封閉，橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)不同時(shí)其形狀發(fā)生改變。用此容器進(jìn)行的兩次實(shí)驗(yàn)，情形如圖E、F所示，由此可推斷：a、b兩種液體密度的大小關(guān)系是ρa(bǔ) ρb，a、c兩種液體密度的大小關(guān)系是ρa(bǔ) ρc 。

解析：由于液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)，因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)U形管兩側(cè)液面高度差來(lái)比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小。

（1）比較A、B可知，在液體內(nèi)部同一深度處，U形管兩側(cè)液面高度差相等，即向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等;比較A、C可知：液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小跟深度有關(guān)。

（2）利用如圖D的隔板中橡皮膜形變大小不僅可以比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小，還可以比較隔板兩側(cè)液體的密度大小。如圖E、F所示，E中橡皮膜幾乎沒(méi)有發(fā)生形變，即橡皮膜左右兩側(cè)液體壓強(qiáng)大小相等，由于ha > hb，所以ρa(bǔ) ?< ρb;同理，F(xiàn)中橡皮膜向左形變，說(shuō)明橡皮膜左右兩側(cè)液體壓強(qiáng)大小為ρc < ρa(bǔ) ，又hc > hb，所以ρa(bǔ) ?> ρc。

答案：（1）各個(gè)方向 ? 深度 ?（2） < ? ?>

[能力提升]

例2（2020·江蘇·南京）小明和小華利用壓強(qiáng)計(jì)、刻度尺和裝有適量水的容器，探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，如圖3所示：

（1）圖甲中金屬盒在水中的深度為 cm;

（2）比較兩圖可知，液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨深度的增大而 ;

（3）比較兩圖，小明認(rèn)為：液體內(nèi)部某處到容器底的距離越大，其壓強(qiáng)越小。為研究此問(wèn)題，小華在乙圖中保持金屬盒的位置不變，往容器內(nèi)加水，當(dāng)水面到容器底的距離L滿足條件： 時(shí)，對(duì)比甲圖，可說(shuō)明小明的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。

答案：（1）7 ? （2）增大 ? （3）L ≥ 18 cm

（作者單位：江蘇省鹽城市東臺(tái)市時(shí)堰鎮(zhèn)后港中學(xué)）