Question

11．在探究“液体内部压强的特点”的实验中，小明进行了如下实验：
（1）如图所示，小明将金属盒逐渐浸入水中越来越深的位置；在U形管中观察到的现象是U形管两边液面的高度差越来越大．（选填“大”或“小”）
（2）小明准备了一杯水和一杯浓盐水，想要探究液体压强与液体密度的关系，他的操作方法是：应使压强计的探头在不同液体的同一深度处．
（3）小明还想进一步探究液体内部压强与液体深度、液体密度的定量关系，他根据所学过的知识，利用图乙中的液柱模型推导出液体（密度为ρ）内部压强的计算公式P=ρgh．

Answer 1

分析 （1）本题采用了物理中常见的研究方法--转换法，即把水的内部压强的大小转换成U型管两边液面高度差的大小来判断，液面高度差越大，表示水内部的压强越大．
（2）要探究“液体压强与液体密度的关系”，应使压强计的探头在不同液体的同一深度处．
（3）由于在同一深度，液体向各个方向压强相等，我们只要算出某一深度液体竖直向下的压强，也就同时知道了液体在这一深度各个方向上压强的大小；要知道液面下某处竖直向下的压强，可以设想在此处有个水平放置的平面，计算这个平面上方液柱对这个平面的压强即可．

解答 解：（1）把水的内部压强的大小转换成U型管两边液面高度差的大小来判断，当小明增大金属盒在水中的深度时，液面高度差也越大，表示水内部的压强越大．
（2）要探究“液体压强与液体密度的关系”，应使压强计的探头在不同液体的同一深度处．
（3）设图乙中的液柱模型高度为h，液柱下的液片面积为S．液柱的密度为ρ；
步骤：①这个液柱的体积V=Sh；
②这个液柱的质量 m=ρV=ρSh；
③这个液柱的重力也就是对水平面的压力 F=G=mg=ρgSh；
④平面受到的压强 P=$\frac{F}{S}$=$\frac{ρgSh}{S}$=ρgh；
因此，深度为h处液体的压强为P=ρgh．
故答案为：（1）大；（2）应使压强计的探头在不同液体的同一深度处；（3）ρgh．

点评 液体内部压强的大小与液体的深度和液体的密度两个因素有关系，在通过实验进行探究时，必须注意控制变量法的合理运用．在对实验结果进行观察时，主要是通过U形管中液面的高度差来反映液体内部压强的大小