Question

实验桌上除有如图所示的器材外，还有天平一台、刻度尺一只、三角板两个和满足实验要求的足量砂粒若干．请你利用这些器材，设计一个实验验证：“水的内部压强与水的深度成正比”． 请根据上述要求写出实验步骤．

Answer 1

解：①用刻度尺和三角板测出细管的直径D；
②在平底试管中加入少量的砂粒，用天平称出试管和砂粒的总质量m₁；将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度h₁；记录m₁和h₁的值．
③从水中取出试管、增加细管中的砂粒，用天平称出试管和砂粒的总质量m₂；再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度h₂．记录m₂和h₂的值．
④仿照步骤③，继续增加细管中的砂粒，用天平分别称出试管和砂粒的总质量m₃、m₄、m₅、m₆．将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度h₃、h₄、h₅、h₆．记录总质量m₃、m₄、m₅、m₆和深度h₃、h₄、h₅、h₆．的值．
分析：要想验证水的内部压强与水的深度的关系，必须利用现有器材测出这两个量，并通过多组测量数据进行比较归纳，才能最终达到实验的目的．基于这一思考，我们可以借助砂粒使试管漂浮在水面，通过改变砂粒的多少使其浸入深度发生改变，并用刻度尺量出这一深度．再根据漂浮时浮力等于重力，用天平测出其质量可算出重力，也就知道了浮力，浮力就是下面表受到的水的压力，水的压强p=，S是试管的底面积，可通过测量其直径，利用公式S=求出．
点评：设计实验要从实验的目的出发，依据原理来寻找可行的步骤．在这里找出求压强和深度的测量方法是实验设计的突破口，而难点则是试管所受压强的测量．具体的思路是：测直径可以求面积，测质量可以求重力，知重力可以得浮力，而浮力就是试管底面所受的液体压力，最后利用压强的公式就可以求出压强的大小了．