Question

实验室有调节好的托盘天平一架（带砝码），已知底面积为S的平底试管一个，足量的沙子，小勺一把，刻度尺一把、装有适量水的烧杯、抹布等器材．请设计实验证明：“水内部压强与水的深度成正比”．
要求：
（1）请补充完整小阳所写出的主要实验步骤；
①先用刻度尺测量出平底试管的高度h，将测量数据记录在表格中；
②向平底试管内装入适量的沙子，用调节好的天平称出其总质量m₁，将其放入装有适量水的烧杯中，使试管

竖直漂浮

，用刻度尺测量出平底露出水面的

高度

，并将测量数据记录在表格中；
③从水中取出平底试管，用抹布擦干后，改变

试管中沙子的质量

，仿照步骤2再做5次实验，将测量数据m₁-----m₆和h₁----h₆分别记录在表格中；
④根据公式

mg

S

，分别计算6次试管底部的压强P₁-----P₆，用h-h_露分别计算出6次试管浸入水中的深度，将计算的数据记录在表格中．
（2）画出实验数据表格：

Answer 1

分析：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，并可根据据压强的一般式P=

F

S

求出试管底面对水的压强，同时比较平底管浸入的深度分析判断即可；

解答：解：（1）实验步骤：
①先用刻度尺测量出平底试管的高度h，将测量数据记录在表格中；
②用小勺向试管中装入适量沙子，用已调平的天平测量试管和沙子的总质量m₁，记录在表格中；将试管放入水槽的水中，使其直立漂浮，用刻度尺测量试管露出水中高度h₁，记录在表格中；
③从水槽中取出试管，用面巾纸擦干其外壁，用小勺向试管中添加适量沙子，用天平测量试管和沙子总质量m₂，记录在表格中；仿照步骤2，测量小试管露出水面高度h₂，记录在表格中；重复步骤3、4，再测4组数据m₃、h₃；…m₆、h₆记录在表格中；
④将小试管底面积S的数值记录在表格中．利用公式P=

F

S

=

mg

S

，计算六次试管对水的压强p₁、p₂…p₆，记录在表格中．
（2）据上面的实验过程，记录数据表格设计如下：

平底试管高度h/cm
平底试管底面积S/m2
平底试管与沙子的总质量mn/g
平底试管露出水面的高度hn/cm
平底试管浸入水中的深度（h-hn）/cm
平底试管受到的压强Pn/Pa

故答案为：（1）②竖直漂浮； 高度；  ③试管中沙子的质量；  ④P=

mg

S

；（2）实验数据记录表格，见上面的分析．

点评：在此实验的设计中，是利用公式P=

F

S

为实验原理来测量压强大小的，对小试管和细沙的巧妙运用是本实验的创新之处，值得我们学习和借鉴．