Question

19．赵华小组在研究液体内部压强的特点与规律时，遇到如下问题：
（1）本实验研究中，主要用到了什么研究方法？
请列举两种：控制变量法、转换法．
（2）如图1，将小压强计的金属盒放在水中，若使压强计U形管两边液面的高度差减小，可行的办法是B：
A．将压强计的金属盒向下移动一段距离   B．将压强计金属盒向上移动一段距离
C．将压强计金属盒在原位置转动180°  D．将压强计金属盒放在同深度的食盐水中
（3）该组同学用甲、乙两种液体进行了多次实验，根据实验数据画出了液体压强随深度变化的图象，如图2所示，则甲、乙两种液体的密度关系是ρ_甲＞ρ_乙 （选填“＞”“=”或“＜”）
（4）他们又提出了新的猜想，于是利用小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯，进行了如下实验探究．
①将小压强计的探头放入A烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L₁为6cm，如图甲所示，记录小压强计U形管两侧的液面高度差h₁；
②将小压强计的探头放入B烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L₂为10cm，如图乙所示，记录小压强计U形管两侧的液面高度差h₂；
该组同学发现h₁大于h₂，于是他们得出结论：“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”．
亲爱的同学，你认为这个观点是否正确？错误（选填“正确”或“错误”）．
请你利用这些器材，设计一个实验，来分析判断“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离是否有关”？写出实验步骤和根据现象分析所得出的结论．

Answer 1

分析 （1）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题；每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
（2）根据影响压强大小的因素进行判断，要减小U形管两边液面的高度差，根据p=ρ液gh，可以减小深度或减小液体的密度．
（3）在图象中取一个相同的深度h₀，然后利用甲乙两液体压强随深度变化的图象，即可得到在深度相同时，甲乙两液体的压强大小情况．再利用液体压强的计算公式，即可得到两种液体密度的大小关系．
（4）根据液体压强公式p=ρgh可知，液体内部压强只跟液体的密度和深度有关，密度相同时深度越深压强越大，深度是指自由液面到所在位置的竖直距离，与该点到容器底的距离无关．

解答 解：（1）由实验过程可知，小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和控制变量法．
（2）A、将探头向下移动一段距离，深度变大，橡皮膜受到的压强变大，U形管两边液面的高度差变大，故A错误；
B、将探头向上移动一段距离，深度变小，橡皮膜受到的压强变小，U形管两边液面的高度差减小，故B正确；
C、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的，将压强计的探头在原处转动180°不会影响压强的大小，故C错误；
D、将探头放在食盐水中的同样深度处，液体的密度变大，橡皮膜受到的压强变大，U形管两边液面的高度差变大，故D错误；
故选B．
（3）如图所示：在图象上取一个相同的横坐标深度h₀，就会发现甲乙两液体的压强不同，并且p_甲＞p_乙．利用公式：ρ=$\frac{p}{gh}$可知，在gh都相同的情况下，压强越大，液体的密度就越大．所以甲的密度大于乙的密度；
（4）液体内部压强只跟液体的密度和深度有关，液体内部某点的压强与该点到容器底的距离无关，故观点是错误的；
实验步骤为：
①将小压强计的探头放入烧杯的水中，用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离L₁和探头到水面的距离H，读出压强计U形管两侧的液面高度差h₁．
②向烧杯中倒入适量的水，调整探头所在的位置，使探头到水面的距离仍为H，用刻度尺测量探头到烧杯底部的距离L₂，读出压强计U形管两侧的液面高度差h₂．
分析数据，若L₁≠L₂，h₁=h₂．则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L无关．
若L₁≠L₂，h₁≠h₂．则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关．
故答案为：（1）控制变量法；转换法；（2）B；（3）＞；（4）错误；见解析．

点评 这是一道探究实验题，此题的难点是液体压强计的有关知识，我们要了解压强计的原理，知道液体压强计的操作要求等．