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实验14 探究液体内部的压强大小

【设计与进行实验】

1.实验器材：压强计、刻度尺、水、硫酸铜溶液（盐水）等。
2. 实验前要检查装置的气密性 ：用手轻压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中的液柱是否变化，若漏气，两液柱始终相平；
3. 实验前U形管液面应调平：为了避免橡皮管中有气体导致液面不相平，应拆除橡皮管重新安装；
4. 实验方法 ：
（1）转换法：通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小；
（2）控制变量法：①探究液体内部的压强与方向的关系：控制金属盒在同种液体的统一深度，改变金属盒的方向，观察U形管液面的高度差；②探究液体内部压强与深度的关系：控制金属盒在同种液体中，金属盒方向不变，改变金属盒的深度，观察U形管液面的高度差；③探究液体内部压强与液体密度的关系：控制金属盒在相同深度，金属盒方向不变，改变液体的种类，观察U形管液面的高度差；
5. 实验过程中U形管两边液柱的高度几乎不变的原因 ：实验仪器气密性不好；
6.分析数据和现象，总结结论
【交流与反思】
7.探究移动方向的判断：改变液体密度，为了使液体压强不变，若密度增大，探头应向上移动，若密度减小，探究应向下移动；
8.液体密度的相关判断：①同一深度处，液面差大的液体密度大；②液面差相等时，深度深的液体密度小；
9.液体压强的相关计算；
实验结论：液体内部向各个方向都有压强，在液面同一深度处，向各个方向的压强都相等；深度越大，压强越大；液体内部的压强大小还跟液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，则压强越大。
10.注意：①液体压强大小与其他的因素，如重力、体积、容器的形状、底面积等无关。②此实验只能定性的描述液体内部的压强特点。

【例1】如图所示为探究“影响液体内部压强的因素”的实验装置，四幅图中容器中的液面相平.

甲　　 　 乙　　　 丙　　 　　丁
（1）实验前，首先应检查U形管压强计的 气密 性是否良好.
（2）在进行（1）中的操作时，发现无论重压还是轻压橡皮膜，U形管两侧的液柱的高度均变化很小，说明该U形管压强计 气密性较差 .
（3）若在使用压强计前，发现U形管内的水面已有高度差，通过 ② 方法可以进行调节.（填序号）
①从U形管中向外倒出适量的水 ②拆除软管重新安装 ③向U形管中倒入适量的水
（4）U形管压强计是通过U形管 两侧液柱的高度差 来显示橡皮膜所受压强大小的.
（5）比较图甲和图 乙 ，可以初步得出结论:在同种液体中，液体内部压强随深度的 增大 而增大.
（6）保持金属盒在水中的深度不变，改变它的朝向，如图乙、丙所示，根据实验现象可以初步得出结论: 在同一液体的同一深度处,液体向各个方向的压强相等 .
（7）比较图乙和图丁，能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论吗? 不能 ，理由是: 没有控制金属盒在液体中的深度相同 .
（8）该实验中用到的研究问题的科学方法有 控制变量法 和 转换法 .
（9）若图乙中U形管左侧液柱的高度为4 cm，右侧液柱的高度为7 cm，则U形管底部受到的液体的压强为 700 Pa.（ρ水=1.0×103 kg/m3，g=10 N/kg）
【例2】在探究液体内部的压强与哪些因素有关的实验中，小宇的探究过程如下：

（1）他分别在两端开口的玻璃管的一端扎上相同的橡皮薄膜（a、b、c粗细相同，d横截面细些），并在玻璃管内注入不同的液体，观察到橡皮薄膜分别向下凸起，实验现象如图戊所示：
根据图甲 cd 猜想A：液体内部的压强与液体的质量无关；
根据图甲a、b猜想B：液体内部的压强可能与液体的深度有关；
根据图甲b、c猜想C：液体内部的压强可能与液体的 密度 有关．
（2）小宇用压强计继续探究，当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小吴却观察到如图乙a所示的情景，出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压 小于 （选填“大于”“小于”或“等于”）大气压：调节的方法是 B （填选项字母）；
A．将此时右边支管中高出的液体倒出
B．取下软管重新安装
（3）小宇再做如图乙b所示的操作，当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮薄膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化，出现这种情况的原因是： 软管与U形管接触不严密或漏气 ．
（4）压强计调节正常后，小宇将金属盒先后浸入到不同液体中进行实验，如图乙c所示，并记录部分实验数据在下表中：