Question

9．李強(qiáng)是個善于觀察與思考的學(xué)生．
（1）他發(fā)現(xiàn)：家里洗菜池中裝滿水時，提起橡皮塞比較費(fèi)力．說明：水對池底的橡皮塞有向下的壓強(qiáng)．圖甲實驗現(xiàn)象證明液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)．圖乙中一個兩端扎有橡皮膜的長方體塑料小桶分別水平、豎直放入水中，橡皮膜都會向內(nèi)陷現(xiàn)象進(jìn)一步證明液體內(nèi)向各個方向都有壓強(qiáng)．

（2）圖丙中，若將蒙上橡皮膜的空金屬盒放在液體里，U形管左右兩側(cè)液面就會產(chǎn)生高度差，高度差的大小反映了薄膜所受液體壓強(qiáng)大�。�若想用此儀器探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，如何進(jìn)行實驗？
（3）李強(qiáng)同學(xué)利用微小壓強(qiáng)計探究出了在同種液體的同一深度，液體向各個方向的壓強(qiáng)相等，他想只要能夠計算出同一深度液體向下的壓強(qiáng)，則其它方向的壓強(qiáng)就可以知道了．于是他利用所學(xué)過的相關(guān)物理知識對液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計算公式進(jìn)行了推導(dǎo)．請通過以下提示將這個公式推導(dǎo)出來．
如圖丁，設(shè)想在密度為ρ的液體中，液面下h處有一個水平放置的“平面”，平面上有一個長方體液柱，請推證液面下深度為h處液體壓強(qiáng)計算公式．
（4）李強(qiáng)同學(xué)又想到生活中很多物體在水中會受到浮力，他再次仔細(xì)觀察圖乙中的實驗現(xiàn)象，明白了浮力產(chǎn)生的原因是：浸在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，且向上的壓力大于向下的壓力，壓力差即為浮力．
（5）如圖戊所示的裝置，容器中間用隔板分成大小相同且互不相通的A，B兩部分，隔板下部有一圓孔用薄橡皮膜封閉．橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)不相等時，會向壓強(qiáng)小的一側(cè)凸起．小可同學(xué)用該裝置做“探究液體壓強(qiáng)是否跟液體密度、液體深度有關(guān)”的實驗．請你針對該實驗裝置從實驗設(shè)計的合理性、實驗過程的可操作性、實驗結(jié)果的可靠性等方面寫出一條評估意見．

Answer 1

分析 （1）液體具有重力，所以對容器底部有壓強(qiáng)；液體具有流動性，所以對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)；
（2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)可以通過觀察壓強(qiáng)計U形管兩邊液柱的高度差來比較大小，采用的是轉(zhuǎn)換法；
（3）同種液體深度相同時，液體向各個方向的壓強(qiáng)都相等；
（4）浮力就是物體上、下表面受到液體的壓力差；
（5）液體壓強(qiáng)跟液體的密度和深度有關(guān)，實驗中用到控制變量法；

解答 解：（1）由于液體受到重力作用，所以液體對容器底部有壓強(qiáng)；液體具有流動性，所以對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)，圖甲實驗現(xiàn)象證明；液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)；
圖乙中一個兩端扎有橡皮膜的長方體塑料小桶分別水平、豎直放入水中，橡皮膜都會向內(nèi)陷，該現(xiàn)象進(jìn)一步證明液體內(nèi)向各個方向都有壓強(qiáng)．
（2）圖丙中，若將蒙上橡皮膜的空金屬盒放在液體里，U形管左右兩側(cè)液面就會產(chǎn)生高度差，高度差的大小反映了薄膜所受液體壓強(qiáng)大小；
要探究液體壓強(qiáng)與液體的深度的關(guān)系，必須控制液體密度相同，多次改變橡皮膜在同種液體中的深度，觀察并比較每次的深度及相應(yīng)的U形管左右兩側(cè)液面的高度差．
（3）保持液體的密度、深度相同，兩玻璃管中液面高度差不變，說明了在液體內(nèi)部同一深度處，液體向各個方向的壓強(qiáng)大小相等；
液面下深度為h處液體壓強(qiáng)為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=$\frac{ρShg}{S}$=ρhg．
（4）浸在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，且向上的壓力大于向下的壓力，壓力差即為浮力．
（5）小可同學(xué)用圖丁裝置做“探究液體壓強(qiáng)是否跟液體密度、液體深度有關(guān)”的實驗，由于透過容器壁觀察橡皮膜的形變程度，對不透明液體，不便觀察．
故答案為：
（1）液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)；橡皮膜都會向內(nèi)陷；
（2）液體壓強(qiáng)大��；多次改變橡皮膜在同種液體中的深度，觀察并比較每次的深度及相應(yīng)的U形管左右兩側(cè)液面的高度差；
（3）相等；p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=$\frac{ρShg}{S}$=ρhg；
（4）浸在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，且向上的壓力大于向下的壓力，壓力差即為浮力；
（5）由于透過容器壁觀察橡皮膜的形變程度，對不透明液體，不便觀察．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用，認(rèn)識和會用U形管壓強(qiáng)計，這是我們必須掌握的基本技能．