Question

19．“探究影响液体压强大小因素”的实验，学生们设计了如图所示的实验探究方案，图（a）（b） （d）中金属盒在液体中的深度相同．实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．

（1）实验中液体压强的大小变化是通过比较压强计U形管两侧液面的高度差来判断的，这种方法通常称为转换法．
（2）由图（a）和图（c）两次实验数据比较可以得出：同种液体内部的压强随深度的增加而增大．
（3）由图（a）和（b）两次实验数据比较可以得出：同一液体的同一深度，液体向各个方向的压强相等．
（4）由图（a）和（d）两次实验数据比较可以得出：不同液体的同一深度处，液体的密度越大，液体的压强越大．

Answer 1

分析 （1）在实验中液体压强的大小变化不易直接测量，可以寻找液体压强的变化会引起哪些物理量发生变化，看能否通过形象直观的变化来反应液体压强的大小变化；
（2）根据公式p=ρgh，液体的压强与液体的深度和密度都有关系，要想得出液体的压强与深度的关系，分析时要采用控制变量法，弄清需要控制液体的密度相同，改变液体的深度，与图（a）相比看哪幅图中的物理量符合这两个条件就选哪一组；
（3）分析图（a）和图（b）的两次实验数据，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，从而得出液体内部各个方向的压强相等；
（4）分析图（a）和图（d）的两次实验数据，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，从而得出液体的压强与液体密度的关系．

解答 解：
（1）在实验中，有很多物理量难于用仪器、仪表直接测量，就可以根据物理量之间的定量关系和各种效应把不易测量的物理量转化成易于测量的物理量进行测量，这种方法就叫转换法；实验中液体压强的大小变化不易直接测量，液体压强的变化会引起压强计的探头受到的压力发生变化，从而导致压强计探头上的橡皮膜的形状发生变化，进而引起压强计U形管两侧液面的高度差发生变化，因此可以利用压强计U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小变化；
（2）由公式p=ρgh可知，液体的压强与液体的深度和密度都有关系，要想得出液体的压强与深度的关系，需要控制液体的密度相同，改变液体的深度，图（c）中的液体密度与图（a）相同，液体的深度与图（a）不同，故应选择图（a）和图（c）两次实验数据比较；
（3）分析图（a）和图（b）的两次实验数据，发现两次实验橡皮膜所处的深度相同，即液体的深度相同，而橡皮膜的方向不同，U型管中液面的高度差相同，可知液体压强相等，从而得出同一液体的同一深度，液体向各个方向的压强相等．
（4）分析图（a）和图（d）的两次实验数据，发现两次实验橡皮膜所处的深度相同，即液体的深度相同，而液体的密度却不同，一杯是水，另一杯是浓盐水，从而得出液体的压强与液体密度的关系：在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，液体的压强越大．
故答案为：
（1）压强计U形管两侧液面的高度差；（2）（c）；增大；（3）同一液体的同一深度，液体向各个方向的压强相等；（4）不同液体的同一深度处，液体的密度越大，液体的压强越大．

点评 本题考查液体压强的特点，涉及到两种物理学方法：控制变量法和转换法，解题时注意实验过程的分析和实验结论的表述都要采用控制变量法，领悟这两种方法的真谛．