液体的压强

实验目标

1.了解U形管压强计的构造和原理。

2.用压强计探究液体内部的压强跟哪些因素有关。

3.体验控制变量法的应用。

实验仪器

U形管压强计、大烧杯、水、浓盐水、刻度尺。

过程与方法

实验过程

1.探究液体内部的压强与方向的关系。

图17-1

(1)将如图17-1所示的U形管压强计的金属盒放入装有水的烧杯中,观察U形管两管液面是否有变化:________;这一现象说明液体内部存在________。

(2)如图17-1所示,保持压强计金属盒在水中的深度不变(如保持在水面下3cm处不变),使橡皮膜朝上、下和任意侧面,分别记下U形管两管液面的位置并计算出高度差填入实验记录表格中。

2.探究液体内部的压强与深度的关系。

如图17-2所示,控制压强计金属盒橡皮膜的方向不变(如保持向下),改变金属盒所在的深度(如分别放置在水面下6cm和9cm处),观察两管液面,分别计算出液面高度差并填入表格中。

图17-2

3.探究液体内部的压强与液体密度的关系。

把烧杯中的水换成浓盐水,控制金属盒橡皮膜的方向不变(如保持橡皮膜向下),改变金属盒所在的深度(如分别放置在盐水面下3cm、6cm和9cm处),观察两管液面,分别计算出液面差并填入表格中。

实验记录

把实验的数据记录在下表中。

分析与结论

1.比较实验序号1、2和3,发现:水的内部向________方向有压强,并且在同一深度处,水的压强大小都是________的。

2.比较实验序号3、4和5,发现:水内部的压强随着深度的增加而________。3.比较实验序号3、6(或4、7或5、8),发现:同一深度的地方,在________中的压强比在________中的压强更大。

4.液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而;同一液体在同一深度的各处压强大小________。

5.不同液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强________。

反思与评价

1.U形管压强计的构造、作用与原理。

(1)U形管压强计的构造如图173所示。

(2)U形管压强计的作用与原理:U形管压强计是用来测量液体压强的仪器。将金属盒放入待测液体中,盒上的橡皮膜在受到液体压强的作用时产生形变,U形管左右两管中的液面会产生高度差,高度差越大,说明橡皮膜受到的液体压强越大。

图17-3

2.实验前,应注意检查压强计的气密性,还应注意观察压强计两管液面是否相平,不相平则应拔下橡胶皮软管重新连接。

3.用刻度尺测量深度时,应注意是从液面往下的深度,而非烧杯底到测量处的高度。测量时,刻度尺应竖直放置。

4.盐水的密度应调到足够大,否则实验现象会不明显。

5.在探究过程中应注意控制变量。比如:在探究同一液体、同一深度、不同方向的压强时,要改变金属盒上橡皮膜的方向,此时就应注意保持金属盒中心位置的深度不变。

延伸与拓展

有同学猜想,液体内部的压强还可能与装液体的容器形状、容器的大小、液体的体积和容器的底面积大小等因素有关,请选择其中的一种猜想设计实验验证。

1.你想探究:____________________________________。

2.你选择的实验器材:______________________________。

3.请写出你的实验方法:______________________________。

自我测验

1.小明在学习液体压强时,用压强计做了如图17-4所示的实验,并将数据记录在表格中。根据表中信息判断小明研究的问题是( )。

图17-4

A.液体向各个方向压强的大小关系B.液体压强与液体深度的关系

C.液体压强与液体密度的关系D.液体压强与大气压的关系

2.在空纸盒的侧面扎三个大小一样的孔。纸盒装满水后,水从小孔喷出,图175中最接近实际情况的是( )。

图17-5

3.1648年帕斯卡做了著名的“裂桶实验”,如图17-6所示。他在一个密闭的、装满水的木桶桶盖上插入一根细长的管子,然后在楼房的阳台上往管子里灌水,结果,只灌了几杯水,桶竟裂开了。该实验现象说明了决定水内部压强大小的因素是( )。

A.水的密度 B.水的深度

C.水的体积 D.水的重力

4.有两只相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精,但没有标签,小李采用闻气味的方法判断出无气味的是水,小唐则采用U形管压强计进行探究。

图17-6

(1)若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化______(选填“大”或“小”)。小唐把调节好的压强计放在空气中时,U形管两边的液面应该______。

(2)如图17-7所示,小唐把金属盒分别浸入到两种液体中,发现图17-7(a)中U形管两边的液柱高度差较小,认为图17-7(a)烧杯中盛的是酒精。他的结论是不可靠的,因为没有控制金属盒在液体中的______相同。

(3)小唐发现在同种液体中,金属盒离液面的距离越深,U形管两边液柱的高度差就越______,表示液体的压强越______。

图17-7

(4)小唐还发现在同种液体中,金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差______(选填“不变”或“变化”)。由此表明:在相同条件下,液体内部向各个方向的压强______。

5.某同学利用如图17-8所示的器材探究液体内部压强的特点。

(1)他向图17-8(a)中的U形管内注入适量的红墨水,当管内的红墨水静止时,U形管左右两侧液面的高度______。

(2)如图17-8(b)所示,他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后,多次改变金属盒在水中的深度,并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。这是为了探究。

图17-8

(3)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在下列液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差最大的是______。

A.酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)B.植物油(ρ植物油=0.9×103kg/m3)

C.盐水(ρ盐水=1.1×103kg/m3)

(4)若图17-8(b)中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为______Pa。 (ρ红墨水≈1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

答案与点拨

分析与结论

1.各个 相等 2.增大 3.盐水 水 4.增大 相等 5.越大

延伸与拓展

1.液体压强与容器形状的关系 2.压强计、两个不同形状的容器(如柱形和梯形)、水 3.往两容器中装入等量的水,将压强计的金属盒放入两容器水中的同一深度处,橡皮膜均朝下,观察两管液面高度差,若高度差相等,则表示液体压强与容器的形状无关,不相等则表示液体压强与容器的形状有关

自我测验

1.B 2.A 3.B 4.(1)小 相平 (2)深度 (3)大 大 (4)不变 相等 5.(1)相同 (2)液体内部压强与深度的关系 (3)C (4)1000