Question

18．“帕斯卡裂桶实验”的演示，激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣．他们设计了如图20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）实验中液体内部压强的大小通过比较U型管两侧液面的高度差反应出来；
（2）如图中，金属盒的橡皮膜受到的压强最小的是c图；
（3）比较ab两图，可得出的结论是：同种液体在同一深度，液体各个方向的压强都相等；
（4）若比较a、d两图，可得出的结论是：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．．

Answer 1

分析 （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；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，比较图中U形管的高度差，判断液体压强大小．
（3）找出同种液体和同一深度且盒口朝向不同的两图分析得出结论；
（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 （1）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；这种方法就叫转换法；
（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，图a，b，c中液体都是水，c图中压强计探头上的橡皮膜探头在水中深度最小，d图中液体是盐水，密度大，同时深度也大，压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．因此，c图中液体内部压强最小．
（3）盒口朝向不同，说明橡皮膜受到的液体压强不同，同种液体和同一深度，盒口朝向不同的且两管液面高度差相等的两图ab，得出的结论是：同种液体在同一深度，液体各个方向的压强都相等；
（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，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）U型管两侧液面的高度差；
（2）c；
（3）ab
（4）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．

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