Question

15．小明利用生活中常见的材料做了一个小实验．如图1所示，将饮料瓶中装满水后拧紧瓶盖，在侧壁开了一个小孔A，发现水并不流出，这是因为受到大气压的作用；在A孔下方开一个相同大小的小孔B，将瓶盖拧开，发现从B孔喷出的水较远，这是因为液体压强随深度的增加而增大．
当老师介绍了液体压强，特别是演示了“帕斯卡裂桶实验”后，更激发了小明“探究影响液体压强大小因素”的兴趣．他们设计了如图所示的实验探究方案，图2（a）、（b）、（c）、（d）中金属盒在液体中的深度相同．实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h₄＞h₁=h₂＞h₃
（1）实验中液体内部压强的大小通过U型管两侧液面的高度差反应出来，这种方法叫转换法．）
（2）实验中液体内部压强最小的是c图．
（3）比较图a和图d可以得出的结论是：深度相同，液体的密度越大，液体的压强越大．

Answer 1

分析 瓶盖拧紧后，由于瓶子内部与外界隔绝，所以在外界大气压的作用下，导致了水没有流出；AB两处水喷出的远近不同，反应了两处水的压强不同，结合两处的深度不同，从而得出结论．
（1）在实验中，有很多物理量难于用仪器、仪表直接测量，就可以根据物理量之间的定量关系和各种效应把不易测量的物理量转化成易于测量的物理量进行测量，这种方法就叫转换法；在实验中液体压强的大小变化不易直接测量，可以寻找液体压强的变化会引起哪些物理量发生变化，看能否通过形象直观的变化来反应液体压强的大小变化；
（2）根据公式P=ρgh，液体的压强与液体的深度和密度都有关系，比较图中U形管的高度差，判断液体压强大小．
（3）分析图（a）和图（d）的两次实验数据，找出哪些量是相同的，哪些量是不同的，从而得出液体的压强与液体密度的关系．

解答 解：瓶盖拧紧后，瓶内与瓶外隔绝，在A处开口后，由于外界大气压的作用，将瓶内的水压在瓶内而流不出来．
AB两处深度不同，由于液体压强随着深度的增加而增大，且B处得深度比A处的深度要大，所以，B处水的压强要大于A处水的压强，从而导致了B处得水流速度大于A处得水流速度，才出现了图示的现象．
（1）液体压强的变化会引起压强计的探头受到的压力发生变化，从而导致压强计探头上的橡皮膜的形状发生变化，进而引起压强计U形管两侧液面的高度差发生变化，因此可以利用压强计U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小变化；这种方法就叫转换法；
（2）由公式p=ρgh可知，液体的压强与液体的深度和密度都有关系，图a，b，c中液体都是水，c图中压强计探头上的橡皮膜探头在水中深度最小，d图中液体是盐水，密度大，同时深度也大，压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h₄＞h₁=h₂＞h₃．因此，c图中液体内部压强最小．
（3）分析图（a）和图（d）的两次实验数据，发现两次实验橡皮膜所处的深度相同，即液体的深度相同，而液体的密度却不同，从而得出液体的压强与液体密度的关系：在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，液体的压强越大．
故答案为：大气压；液体压强随深度的增加而增大；
（1）U型管两侧液面的高度差；转换法；
（2）c；
（3）深度相同，液体的密度越大，液体的压强越大．

点评 本题考查液体压强的特点，涉及到两种物理学方法：控制变量法和转换法，解题时注意实验过程的分析和实验结论的表述都要采用控制变量法，领悟这两种方法的真谛．