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初中物理微专题-验证液体压强与深度、密度等因素的关系 学案
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这是一份初中物理微专题-验证液体压强与深度、密度等因素的关系 学案，共7页。
液体压强大小（）与液体密度、深度有关，密度越大、深度越深压强越大。一般情况下会探究液体压强与密度，深度，方向的关系。其中液体压强的大小无法直接测量，因此要用转换法，转换为液体压强计U型管液面的高度差，或液体内部橡皮膜的凹陷程度，或瓶壁不同位置喷出水柱的距离来体现。
在设计实验时，通过选取不同种液体探究液体压强与密度的关系。通过改变探头的深度或观察不同深度喷出水柱的距离探究液体压强与深度的关系。通过改变探头的方向探究液体压强与方向的关系。
部分较难实验设计中会要求测量某种液体的密度，常常采用橡皮膜进行实验设计，当橡皮膜在待测液体中相平，或堵住管口的薄片刚好脱落时，橡皮膜左右两侧压强相同，测得两种液体深度后利用压强公式即可求得待测液体的密度。
1．为了探究影响液体压强大小的因素，小明采用了图所示的实验装置．其中微小压强计可以反映液体内部压强大小的变化．小明将微小压强计的探头放在烧杯内固定，不断向烧杯中注入水，微小压强计U形管两侧液面高度差增大，表明水内部压强随深度增加而增大．小华却认为：微小压强计U形管两侧液面高度差增大，是水的重力增加导致的，所以水的重力大小不同，水内部压强大小就不同．请你利用上述器材或再补充必要的辅助器材，设计一个实验证明小华的解释是错误的．请你写出实验步骤和实验现象．
2．实验桌上有如下器材：天平一架、刻度尺一把、足够深的大水槽一个、底面积为S的细长平底试管一支、足量的水与细沙、小汤匙一个．要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：“当水的密度保持不变时，水内部的压强与水的深度成正比．” 请写出实验步骤并画出实验数据记录表。
3．现有一开口的空矿泉水瓶，一盆水，请你使用这些器材用实验证明在液体内部向各个方向都有压强。
（1）需要增加的工具是 ；
（2）该工具是用来 ；
（3）你的实验步骤是（可画图说明） ；
（4）实验现象是 。
4．在学习了液体压强的知识后，小明想利用生活中的矿泉水瓶来探究液体压强与液体深度的关系，请你帮他设计一个实验，并写出实验步骤、现象和结论。
(1)实验步骤： ；
(2)实验现象： ；
(3)实验结论： ；
5．如图，有一只透明方形容器，中间用隔板隔开。隔板底部是弹性良好的橡皮膜，容器左侧与右侧不相连。现利用这个装置测量某未知液体的密度。（有足够的水和未知液体，已知g、ρ水，提示：利用液体压强的原理）
（1）为了完成实验，还需要增加的一个测量器材是 ；
（2）请写出测量的实验步骤：( )；
（3）用（2）中的测量物理量和已知的物理量写出该未知液体的密度的表达式： 。
参考答案：
1．见解析
【详解】液体内部压强跟液体的密度和深度有关，探究液体压强跟液体密度关系时，控制金属盒浸入液体的深度相同，液体内部压强大小用U型管内液体的高度差来反映。
实验步骤和实验现象：
将微小压强计的探头放到截面积较大的烧杯底部，向其中倒入适量的水，记录微小压强计U形管两侧液面差为Δh；
将微小压强计的探头放到截面积较小的另一个烧杯底部，把截面积较大的烧杯中的水一部分倒入这个截面积较小的烧杯中，使微小压强计U形管两侧液面差也为Δh；
截面积较大的烧杯中还有剩余水，说明小华的说法是错误的。
2．见解析
【详解】根据已有器材，可借助小试管装细沙漂浮在水面上，改变沙的质量，从而改变浸入深度，并可根据漂浮条件求出试管底面的压强，以达到探究的目的
（1）实验步骤：
① 天平调平衡，在试管中装入适量的沙子，将试管放入装有水的大水槽中，使其直立漂浮在水面上；
② 用刻度尺测出试管浸入水中的深度h，用天平测出试管和沙子的总质量m，并将m、h的数值记录在表格中；
③ 试管中加入适量沙子后放入水中，使试管仍直立漂浮在水面上，重复步骤②；
④ 仿照步骤③再做4次实验；
⑤ 用公式依次算出各次试管底部的压强p，并将数据记录在表格中。
（2）实验数据记录表：
3． 钢针 在矿泉水瓶的不同方向扎小孔 见解析 见解析
【详解】（1）[1]需要增加的工具是钢针。
（2）[2]该工具是用来在矿泉水瓶的不同位置扎小孔。
（3）[3]实验步骤：用钢针在矿泉水瓶的不同位置上扎一些小孔，将矿泉水瓶压入水中。
（4）[4]实验现象：可以观察到在不同位置的小孔均有水流入瓶中。
4． 见解析 小孔离瓶底的距离越小，水喷出的距离越远 液体密度一定时，深度越深，液体压强越大
【详解】(1)[1]压强随液体深度增加而增大，则设计的实验步骤为：①在无盖的矿泉水瓶侧壁不同高度处开三个同样大小的孔，用手指堵住小孔往瓶中注满水；②放开手指，观察水从三个小孔喷出的水平距离的大小。
(2)[2]实验现象为：小孔离瓶底的距离越小，水喷出的距离越远。
(3)[3]实验结论为：液体密度一定时，深度越深，液体压强越大。
5． 刻度尺 见解析
【详解】（1）[1]根据左、右两侧的液体对橡皮膜的压强相等，即p左=p右，所以
ρ液gh2=ρ水gh1
因而需要刻度尺来测量液体的深度h2和水的深度h1。
（2）[2]根据上述原理，所以需要的实验步骤是：①在容器左侧倒入水，用刻度尺测出液面到容器底的深度h1；②在容器右侧倒入适量的液体，直至隔板底部的橡皮膜竖直，不变形，用刻度尺测出水面到容器底的深度h2。
（3）[3]根据
ρ液gh2=ρ水gh1
可得
水内部的压强与水的深度关系记录表
h/m
m/kg
S/m2
p/Pa
液体压强大小（）与液体密度、深度有关，密度越大、深度越深压强越大。一般情况下会探究液体压强与密度，深度，方向的关系。其中液体压强的大小无法直接测量，因此要用转换法，转换为液体压强计U型管液面的高度差，或液体内部橡皮膜的凹陷程度，或瓶壁不同位置喷出水柱的距离来体现。
在设计实验时，通过选取不同种液体探究液体压强与密度的关系。通过改变探头的深度或观察不同深度喷出水柱的距离探究液体压强与深度的关系。通过改变探头的方向探究液体压强与方向的关系。
部分较难实验设计中会要求测量某种液体的密度，常常采用橡皮膜进行实验设计，当橡皮膜在待测液体中相平，或堵住管口的薄片刚好脱落时，橡皮膜左右两侧压强相同，测得两种液体深度后利用压强公式即可求得待测液体的密度。
1．为了探究影响液体压强大小的因素，小明采用了图所示的实验装置．其中微小压强计可以反映液体内部压强大小的变化．小明将微小压强计的探头放在烧杯内固定，不断向烧杯中注入水，微小压强计U形管两侧液面高度差增大，表明水内部压强随深度增加而增大．小华却认为：微小压强计U形管两侧液面高度差增大，是水的重力增加导致的，所以水的重力大小不同，水内部压强大小就不同．请你利用上述器材或再补充必要的辅助器材，设计一个实验证明小华的解释是错误的．请你写出实验步骤和实验现象．
2．实验桌上有如下器材：天平一架、刻度尺一把、足够深的大水槽一个、底面积为S的细长平底试管一支、足量的水与细沙、小汤匙一个．要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：“当水的密度保持不变时，水内部的压强与水的深度成正比．” 请写出实验步骤并画出实验数据记录表。
3．现有一开口的空矿泉水瓶，一盆水，请你使用这些器材用实验证明在液体内部向各个方向都有压强。
（1）需要增加的工具是 ；
（2）该工具是用来 ；
（3）你的实验步骤是（可画图说明） ；
（4）实验现象是 。
4．在学习了液体压强的知识后，小明想利用生活中的矿泉水瓶来探究液体压强与液体深度的关系，请你帮他设计一个实验，并写出实验步骤、现象和结论。
(1)实验步骤： ；
(2)实验现象： ；
(3)实验结论： ；
5．如图，有一只透明方形容器，中间用隔板隔开。隔板底部是弹性良好的橡皮膜，容器左侧与右侧不相连。现利用这个装置测量某未知液体的密度。（有足够的水和未知液体，已知g、ρ水，提示：利用液体压强的原理）
（1）为了完成实验，还需要增加的一个测量器材是 ；
（2）请写出测量的实验步骤：( )；
（3）用（2）中的测量物理量和已知的物理量写出该未知液体的密度的表达式： 。
参考答案：
1．见解析
【详解】液体内部压强跟液体的密度和深度有关，探究液体压强跟液体密度关系时，控制金属盒浸入液体的深度相同，液体内部压强大小用U型管内液体的高度差来反映。
实验步骤和实验现象：
将微小压强计的探头放到截面积较大的烧杯底部，向其中倒入适量的水，记录微小压强计U形管两侧液面差为Δh；
将微小压强计的探头放到截面积较小的另一个烧杯底部，把截面积较大的烧杯中的水一部分倒入这个截面积较小的烧杯中，使微小压强计U形管两侧液面差也为Δh；
截面积较大的烧杯中还有剩余水，说明小华的说法是错误的。
2．见解析
【详解】根据已有器材，可借助小试管装细沙漂浮在水面上，改变沙的质量，从而改变浸入深度，并可根据漂浮条件求出试管底面的压强，以达到探究的目的
（1）实验步骤：
① 天平调平衡，在试管中装入适量的沙子，将试管放入装有水的大水槽中，使其直立漂浮在水面上；
② 用刻度尺测出试管浸入水中的深度h，用天平测出试管和沙子的总质量m，并将m、h的数值记录在表格中；
③ 试管中加入适量沙子后放入水中，使试管仍直立漂浮在水面上，重复步骤②；
④ 仿照步骤③再做4次实验；
⑤ 用公式依次算出各次试管底部的压强p，并将数据记录在表格中。
（2）实验数据记录表：
3． 钢针 在矿泉水瓶的不同方向扎小孔 见解析 见解析
【详解】（1）[1]需要增加的工具是钢针。
（2）[2]该工具是用来在矿泉水瓶的不同位置扎小孔。
（3）[3]实验步骤：用钢针在矿泉水瓶的不同位置上扎一些小孔，将矿泉水瓶压入水中。
（4）[4]实验现象：可以观察到在不同位置的小孔均有水流入瓶中。
4． 见解析 小孔离瓶底的距离越小，水喷出的距离越远 液体密度一定时，深度越深，液体压强越大
【详解】(1)[1]压强随液体深度增加而增大，则设计的实验步骤为：①在无盖的矿泉水瓶侧壁不同高度处开三个同样大小的孔，用手指堵住小孔往瓶中注满水；②放开手指，观察水从三个小孔喷出的水平距离的大小。
(2)[2]实验现象为：小孔离瓶底的距离越小，水喷出的距离越远。
(3)[3]实验结论为：液体密度一定时，深度越深，液体压强越大。
5． 刻度尺 见解析
【详解】（1）[1]根据左、右两侧的液体对橡皮膜的压强相等，即p左=p右，所以
ρ液gh2=ρ水gh1
因而需要刻度尺来测量液体的深度h2和水的深度h1。
（2）[2]根据上述原理，所以需要的实验步骤是：①在容器左侧倒入水，用刻度尺测出液面到容器底的深度h1；②在容器右侧倒入适量的液体，直至隔板底部的橡皮膜竖直，不变形，用刻度尺测出水面到容器底的深度h2。
（3）[3]根据
ρ液gh2=ρ水gh1
可得
水内部的压强与水的深度关系记录表
h/m
m/kg
S/m2
p/Pa
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