Question

4．現(xiàn)有托盤天平（帶砝碼）一架，刻度尺、三角板各一把，小平底玻璃管1支，足量的沙子，燒杯內(nèi)裝有適量的水，小勺一把．小新利用上述實(shí)驗(yàn)器材證明：“液體的壓強(qiáng)和深度有關(guān)”．小新的主要實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
①用刻度尺和三角板測(cè)量出玻璃管底面直徑D，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
②向玻璃管內(nèi)裝入適量的沙子，使玻璃管能豎直地漂浮在水中，用刻度尺測(cè)出h₁（如圖甲），并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
③從水中取出試管，擦干后用調(diào)節(jié)好的天平稱出玻璃管和沙子的總質(zhì)量m₁，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
④再向玻璃管內(nèi)添加沙子，使玻璃管仍能豎直地漂浮在水中，用刻度尺測(cè)出h₂（如圖乙）；用天平稱出玻璃管和沙子的總質(zhì)量m₂，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑤根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$=$\frac{mg}{π（\frac{D}{2}）^{2}}$和測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出壓強(qiáng)p₁和p₂，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中．
請(qǐng)根據(jù)以上敘述回答下列問(wèn)題：
（1）找出小新實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題并加以改進(jìn)：測(cè)出的h₁、h₂不是玻璃管浸入水中的深度．
（2）將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的步驟⑤補(bǔ)充完整．
（3）請(qǐng)根據(jù)你改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)一個(gè)記錄數(shù)據(jù)的表格．

Answer 1

分析 探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)和液體深度的關(guān)系時(shí)；
用天平測(cè)量玻璃管和沙子的質(zhì)量，求出重力，讓倒入不同質(zhì)量沙子的玻璃管漂浮在水面上，根據(jù)浮沉條件和浮力產(chǎn)生的原因可知，浮力等于重力，液體受到的壓力等于浮力；
用刻度尺測(cè)量玻璃管的底面直徑和玻璃管浸入水中的深度；
知道液體受到的壓力和受力面積，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出液體內(nèi)部壓強(qiáng)；
實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)包括：實(shí)驗(yàn)次數(shù)、玻璃管底面直徑、沙子和玻璃管的總質(zhì)量、玻璃管浸沒(méi)的深度、液體壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）根據(jù)液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=ρgh可知，h是液體的深度，即從液面到所求點(diǎn)的豎直高度；由圖可知，題中測(cè)出的h₁、h₂不是玻璃管浸入水中的深度，是從玻璃管底到燒杯底的距離；
（2）玻璃管漂浮在水面上，則玻璃管受到的浮力等于玻璃管和沙子的重力，即F_浮=G；
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，水對(duì)玻璃管底的壓力等于浮力，即F=F_浮；
所以，水對(duì)玻璃管底的壓力等于玻璃管和沙子的重力，即F=G；
根據(jù)題中測(cè)量的物理量可知，液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{π（\frac{D}{2}）^{2}}$，據(jù)此可以計(jì)算出液體的壓強(qiáng)；
（3）實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)包括：實(shí)驗(yàn)次數(shù)、玻璃管底面直徑、要測(cè)量的質(zhì)量、深度、壓強(qiáng)，如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	玻璃管底面直徑D/cm	玻璃管和沙子的 總質(zhì)量m/g	玻璃管浸入水中 的深度h/cm	水對(duì)玻璃管底部 的壓強(qiáng)p/Pa
1
2

故答案為：（1）測(cè)出的h₁、h₂不是玻璃管浸入水中的深度；（2）$\frac{mg}{π（\frac{D}{2}）^{2}}$；（3）見(jiàn)上表．

點(diǎn)評(píng) 壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$，可以用來(lái)計(jì)算固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)，只要找到壓力和受力面積即可；p=ρgh只能計(jì)算液體壓強(qiáng)；注意公式的適應(yīng)范圍，不能亂用公式．