Question

【題目】實驗臺上有如下滿足實驗要求的器材：彈簧測力計1個，足夠深的水槽1個，足量的水，系有細線的實心圓柱體物塊1個（ρ物＞ρ水）。已知圓柱體物塊底面積為S，側面帶有間距均為2cm的刻線，如圖所示。請利用上述實驗器材，設計一個實驗證明：“水內部的壓強P跟水的深度h的關系為P＝kh”，式中k為常數。請寫出實驗步驟，畫出實驗數據記錄表格。

Answer 1

【答案】見解析

【解析】

根據實驗的目的可以確定此實驗大體思路：想法測量出液體內部不同深度處的壓強，然后比較液體壓強大小與所處深度的大小關系。但此題的難點是沒有壓強計，如何測量液體內部不同深度的壓強是難點。故設計思路為：

（1）可以利用該金屬塊的重力和彈簧測力計在水中示數，計算出其底面對水的壓力（也就是水對金屬塊底面的壓力）。

（2）利用公式求出金屬塊浸入水中時受到水對它向上的壓強，通過這種方法計算出液體內部不同深度的壓強，計入表格中分析即可。

實驗步驟：

①用已調零的彈簧測力計測出物塊所受的重力G，并將物塊的底面積S和重力G的數據記在表格中；

②將掛在彈簧測力計下的物塊部分體積豎直浸在大水槽的水中（物塊與水槽不接觸），靜止時由物塊側面的刻線讀出它浸在水中的深度h，用彈簧測力計測出對物塊的拉力F拉，將h和F拉的數據記在表格中；

③仿照步驟②，再改變5次物塊豎直浸在水中的深度（物塊與水槽不接觸，且未浸沒），讀出各次實驗中物塊浸在水中的深度h，用彈簧測力計分別測量各次物塊受到的拉力F拉；將各次實驗相應的h和F拉的數據記在表格中；

④利用公式和測量數據，分別計算出6次物塊下表面受到水的壓強p，將數據記在表格中；

實驗數據記錄表：

S/m2
G/N
h/m
F拉/N
p/Pa

通過分析表格數據可以看出液體的壓強與深度成正比，即p=kh。