Question

19．趙華小組在研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)與規(guī)律時(shí)，遇到如下問題：
（1）本實(shí)驗(yàn)研究中，主要用到了什么研究方法？
請(qǐng)列舉兩種：控制變量法、轉(zhuǎn)換法．
（2）如圖1，將小壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在水中，若使壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差減小，可行的辦法是B：
A．將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒向下移動(dòng)一段距離   B．將壓強(qiáng)計(jì)金屬盒向上移動(dòng)一段距離
C．將壓強(qiáng)計(jì)金屬盒在原位置轉(zhuǎn)動(dòng)180°  D．將壓強(qiáng)計(jì)金屬盒放在同深度的食鹽水中
（3）該組同學(xué)用甲、乙兩種液體進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了液體壓強(qiáng)隨深度變化的圖象，如圖2所示，則甲、乙兩種液體的密度關(guān)系是ρ_甲＞ρ_乙 （選填“＞”“=”或“＜”）
（4）他們又提出了新的猜想，于是利用小壓強(qiáng)計(jì)、刻度尺和裝有適量水的A、B兩個(gè)燒杯，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究．
①將小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入A燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L₁為6cm，如圖甲所示，記錄小壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h₁；
②將小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入B燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L₂為10cm，如圖乙所示，記錄小壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h₂；
該組同學(xué)發(fā)現(xiàn)h₁大于h₂，于是他們得出結(jié)論：“液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離L有關(guān)”．
親愛的同學(xué)，你認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)是否正確？錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）．
請(qǐng)你利用這些器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來分析判斷“液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離是否有關(guān)”？寫出實(shí)驗(yàn)步驟和根據(jù)現(xiàn)象分析所得出的結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題；每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
（2）根據(jù)影響壓強(qiáng)大小的因素進(jìn)行判斷，要減小U形管兩邊液面的高度差，根據(jù)p=ρ液gh，可以減小深度或減小液體的密度．
（3）在圖象中取一個(gè)相同的深度h₀，然后利用甲乙兩液體壓強(qiáng)隨深度變化的圖象，即可得到在深度相同時(shí)，甲乙兩液體的壓強(qiáng)大小情況．再利用液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式，即可得到兩種液體密度的大小關(guān)系．
（4）根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh可知，液體內(nèi)部壓強(qiáng)只跟液體的密度和深度有關(guān)，密度相同時(shí)深度越深壓強(qiáng)越大，深度是指自由液面到所在位置的豎直距離，與該點(diǎn)到容器底的距離無關(guān)．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)過程可知，小聰在實(shí)驗(yàn)中主要用到的研究方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法．
（2）A、將探頭向下移動(dòng)一段距離，深度變大，橡皮膜受到的壓強(qiáng)變大，U形管兩邊液面的高度差變大，故A錯(cuò)誤；
B、將探頭向上移動(dòng)一段距離，深度變小，橡皮膜受到的壓強(qiáng)變小，U形管兩邊液面的高度差減小，故B正確；
C、液體內(nèi)部在同一深度不同方向的壓強(qiáng)是相等的，將壓強(qiáng)計(jì)的探頭在原處轉(zhuǎn)動(dòng)180°不會(huì)影響壓強(qiáng)的大小，故C錯(cuò)誤；
D、將探頭放在食鹽水中的同樣深度處，液體的密度變大，橡皮膜受到的壓強(qiáng)變大，U形管兩邊液面的高度差變大，故D錯(cuò)誤；
故選B．
（3）如圖所示：在圖象上取一個(gè)相同的橫坐標(biāo)深度h₀，就會(huì)發(fā)現(xiàn)甲乙兩液體的壓強(qiáng)不同，并且p_甲＞p_乙．利用公式：ρ=$\frac{p}{gh}$可知，在gh都相同的情況下，壓強(qiáng)越大，液體的密度就越大．所以甲的密度大于乙的密度；
（4）液體內(nèi)部壓強(qiáng)只跟液體的密度和深度有關(guān)，液體內(nèi)部某點(diǎn)的壓強(qiáng)與該點(diǎn)到容器底的距離無關(guān)，故觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的；
實(shí)驗(yàn)步驟為：
①將小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入燒杯的水中，用刻度尺分別測量探頭到燒杯底的距離L₁和探頭到水面的距離H，讀出壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h₁．
②向燒杯中倒入適量的水，調(diào)整探頭所在的位置，使探頭到水面的距離仍為H，用刻度尺測量探頭到燒杯底部的距離L₂，讀出壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h₂．
分析數(shù)據(jù)，若L₁≠L₂，h₁=h₂．則說明液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離L無關(guān)．
若L₁≠L₂，h₁≠h₂．則說明液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離L有關(guān)．
故答案為：（1）控制變量法；轉(zhuǎn)換法；（2）B；（3）＞；（4）錯(cuò)誤；見解析．

點(diǎn)評(píng) 這是一道探究實(shí)驗(yàn)題，此題的難點(diǎn)是液體壓強(qiáng)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，我們要了解壓強(qiáng)計(jì)的原理，知道液體壓強(qiáng)計(jì)的操作要求等．