探究液体压强与哪些因素有关
用 U 形管压强计探究液体内部压强的特点:压强与方向、深度、液体密度的关系。
动手做实验 · Virtual Lab
拖动探头,看 U 形管的液面怎么变
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
检查压强计
使用前要检查:U 形管两侧的液面是否相平,装置是否漏气。
金属盒还没放进水里,U 形管两侧的液面却不相平(相差 1.4 cm)。怎么办?
橡皮膜朝向保持不变
液体保持不变
文字版:器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- U 形管压强计
- 大烧杯
- 水
- 浓盐水
- 酒精
- 刻度尺
- 01
检查压强计:U 形管两侧的液面应相平;用手指按压橡皮膜,两侧液面的高度差变化明显,说明装置不漏气。
要点两侧液面不相平时,要拆下软管重新安装。
- 02
把金属盒放入水中某一深度,转动金属盒,使橡皮膜朝向不同的方向,观察高度差。
要点保持金属盒中心的深度不变。
- 03
保持橡皮膜的朝向不变,改变金属盒在水中的深度,记录高度差。
- 04
保持深度和朝向不变,把金属盒分别放入酒精、浓盐水中,比较高度差。
- 05
分析数据,得出结论。
现象
同一深度,橡皮膜朝向不同方向时高度差相同;深度越深,高度差越大;同一深度,在浓盐水中高度差最大,在酒精中最小。
结论
液体内部向各个方向都有压强;在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越深,压强越大。液体内部压强的大小还跟液体的密度有关:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
记忆口诀
液体压强看两样:深度和密度
液体内部的压强只与液体的密度和深度有关(p = ρgh),与容器的形状、液体的多少无关;同一深度,向各个方向的压强都相等。
01 — Principle
实验原理
U 形管压强计的金属盒上蒙着橡皮膜。橡皮膜受到液体的压强时向内凹,管内的空气被压缩,U 形管两侧液面出现高度差;压强越大,高度差越大。用高度差反映液体压强的大小,这是转换法。实验中用控制变量法,逐个研究方向、深度、液体密度的影响。
02 — Pitfalls
易错点
Q1使用前发现 U 形管两侧液面不相平,应该怎样调节?+
拆下软管重新安装。液面不相平,是因为软管里封闭的空气压强和外界大气压不同;拆下软管后两侧都与大气相通,液面就相平了。往外倒水或往里加水都不能解决。
Q2用手按压橡皮膜时,U 形管两侧液面几乎不动,说明什么?+
装置漏气:按压橡皮膜时,管内的空气从漏气的地方跑掉了,压强传不到 U 形管。要检查各处连接是否严密,必要时更换橡皮膜或软管。
Q3U 形管里的液体,用水好还是用密度更小的液体好?+
压强相同时,液体的密度越小,两侧液面的高度差越大,现象越明显。所以有时用密度比水小的液体,比如染了色的酒精。
Q4把金属盒放到更深处,两侧液面的高度差却没有变化,可能是什么原因?+
可能是橡皮膜破了、装置漏气,也可能是金属盒已经碰到了容器底部。实验前一定要先检查气密性。
03 — Practice
典型例题
例 1
下列关于液体内部压强的说法,正确的是( )
例 2
实验中通过观察 U 形管两侧液面的高度差来比较压强的大小,这种方法叫( )
例 3
拦河坝总是修成上窄下宽的形状,主要是因为( )
例 4
深度相同时,下列液体中压强最大的是( )
04 — In Life
生活中的应用
越深压强越大
拦河大坝
拦河坝修成上窄下宽,因为水越深压强越大,坝底要承受更大的压强。
深度增大
潜水服
潜水员潜得越深,受到海水的压强越大,深潜时要穿特制的抗压潜水服。
液面相平
连通器
茶壶、船闸、锅炉水位计都是连通器:里面装同种液体且不流动时,各部分的液面总保持相平。
05 — Safety
安全提示
- 玻璃烧杯和 U 形管要轻拿轻放,防止破碎。
- 酒精易燃,要远离明火;实验后的浓盐水、酒精倒入指定的容器。
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