Question

【題目】實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有如下滿足實(shí)驗(yàn)要求的器材：彈簧測(cè)力計(jì)1個(gè)，足夠深的水槽1個(gè)，足量的水，系有細(xì)線的實(shí)心圓柱體物塊1個(gè)（ρ物＞ρ水）。已知圓柱體物塊底面積為S，側(cè)面帶有間距均為2cm的刻線，如圖所示。請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“水內(nèi)部的壓強(qiáng)P跟水的深度h的關(guān)系為P＝kh”，式中k為常數(shù)。請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。

Answer 1

【答案】見(jiàn)解析

【解析】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的可以確定此實(shí)驗(yàn)大體思路：想法測(cè)量出液體內(nèi)部不同深度處的壓強(qiáng)，然后比較液體壓強(qiáng)大小與所處深度的大小關(guān)系。但此題的難點(diǎn)是沒(méi)有壓強(qiáng)計(jì)，如何測(cè)量液體內(nèi)部不同深度的壓強(qiáng)是難點(diǎn)。故設(shè)計(jì)思路為：

（1）可以利用該金屬塊的重力和彈簧測(cè)力計(jì)在水中示數(shù)，計(jì)算出其底面對(duì)水的壓力（也就是水對(duì)金屬塊底面的壓力）。

（2）利用公式求出金屬塊浸入水中時(shí)受到水對(duì)它向上的壓強(qiáng)，通過(guò)這種方法計(jì)算出液體內(nèi)部不同深度的壓強(qiáng)，計(jì)入表格中分析即可。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①用已調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物塊所受的重力G，并將物塊的底面積S和重力G的數(shù)據(jù)記在表格中；

②將掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的物塊部分體積豎直浸在大水槽的水中（物塊與水槽不接觸），靜止時(shí)由物塊側(cè)面的刻線讀出它浸在水中的深度h，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出對(duì)物塊的拉力F拉，將h和F拉的數(shù)據(jù)記在表格中；

③仿照步驟②，再改變5次物塊豎直浸在水中的深度（物塊與水槽不接觸，且未浸沒(méi)），讀出各次實(shí)驗(yàn)中物塊浸在水中的深度h，用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)量各次物塊受到的拉力F拉；將各次實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的h和F拉的數(shù)據(jù)記在表格中；

④利用公式和測(cè)量數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出6次物塊下表面受到水的壓強(qiáng)p，將數(shù)據(jù)記在表格中；

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：

S/m2
G/N
h/m
F拉/N
p/Pa

通過(guò)分析表格數(shù)據(jù)可以看出液體的壓強(qiáng)與深度成正比，即p=kh。