Question

12．实验桌上备有如下器材：如图所示的已知底面积为S的金属圆柱体（其侧面带有间距均匀的刻线），已调零的弹簧测力计、三个相同的烧杯分别装有足量的盐水、水和酒精（已知：ρ_盐水＞ρ_水＞ρ_酒精）．请你利用上述器材设计一个实验证明：“在深度相同时，液体的密度越大，液体产生的压强越大”．要求：
（1）写出实验步骤．
（2）画出实验数据记录表．

Answer 1

分析 （1）有弹簧测力计且已知金属圆柱体的底面积，可根据p=$\frac{F}{S}$分别计算出圆柱体底面在相同深度的不同液体中所受压强的大小，进行分析；
（2）根据实验中需要测量和记录的物理量设计表格．

解答 解：（1）用弹簧测力计吊着金属圆柱体，浸在不同液体的相同深度，圆柱体在重力、弹簧测力计的拉力和液体向上的压力作用下静止，可求出不同液体对圆柱体产生向上的压力，结合圆柱体的底面积，可求不同液体对圆柱体下表面产生的向上的压强，比较可得出：“在深度相同时，液体的密度越大，液体产生的压强越大”的结论．
实验步骤：
①将金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下，用弹簧测力计测量圆柱体的重力G，并将圆柱体底面积S、重力G记录在表格中．
②将挂在弹簧测力计下的圆柱体部分体积（第四条刻度线以下）竖直浸在烧杯的盐水中且不触碰烧杯，静止时读出弹簧测力计对圆柱体的拉力F_拉，并将F_拉和ρ_盐水记录在表格中．
③仿照步骤②，将挂在弹簧测力计下的圆柱体浸在液体中的深度保持不变，分别将其竖直浸在烧杯的水和酒精中，用弹簧测力计测量圆柱体所受拉力F_拉，将ρ_水和ρ_酒精及各次的F_拉数据记录在表格中；
④利用公式p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G-{F}_{拉}}{S}$和测量数据分别计算出3次圆柱体下表面受到液体的压强p，将数据记录在表格中．
（2）由以上分析可知，实验中需要记录的数据有：圆柱体的底面积、圆柱体所受重力、在不同液体中弹簧测力计的示数及不同液体的密度；
实验数据记录表格：

S/m2
G/N
F拉/N
ρ/kg•m-3

故答案为：（1）步骤同上；
（2）见上表．

点评 在缺少常规器材的情况下，要完成探究或测量实验需要根据提供的器材，将相应的物理量进行转化，以达到实验目的．