Question

实验桌上有如下器材：底面积已知的平底小试管一个、一小堆细沙子、小汤匙一个、刻度尺一把、大水槽一个（水槽的高度大于小试管的高度）、足量的水、天平（带砝码）一个．要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：当液体的密度保持不变时，液体的压强与液体的深度成正比．要求：写出实验步骤．

Answer 1

根据上述的分析，可设计实验步骤如下：
①将平底试管竖直放在水中，用小汤匙向试管中加入细沙，用刻度尺测出试管底浸入水中的深度h；再用天平测出试管与细沙的质量m₁；
②将平底试管竖直放在水中，继续向试管中加入细沙，直到试管底浸入水中的深度为2h时为止；再用天平测出试管与细沙的质量m₂．
③将平底试管竖直放在水中，继续向试管中加入细沙，直到试管底浸入水中的深度为3h时为止；再用天平测出试管与细沙的质量m₃．
④数据处理：分别算出试管受到的压强P₁、P₂、P₃．
试管底受到水的压强P₁：试管及细沙受到的重力G₁：G₁=m₁g；因为漂浮，所以试管受到的浮力等于重力即：F_浮1=G₁；
根据浮力产生的原因可以知道此时试管受到的浮力等于水对试管底向上的压力即：F₁=F_浮1=G₁=m₁g；
由于试管的底面积已知设为S，所以根据公式求得试管底受到的压强P₁=

m1g

s

．
同理可以得到：P₂=

m2g

S

；P₃=

m3g

S

．可以发现P₂=2P₁；   P₃=3P₁．
结合浸入水中的深度，可以得到结论：当液体的密度保持不变时，液体的压强与液体的深度成正比．