Question

15．實(shí)驗(yàn)桌上有滿足實(shí)驗(yàn)需要的如下器材：天平（含砝碼）、容器內(nèi)裝有適量的水的燒杯、輕細(xì)線、鐵架臺(tái)、底面積為S且側(cè)面有刻度的圓柱體金屬塊（其上表面有可拴細(xì)線的小孔）．請(qǐng)你利用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：物體沒(méi)入水中之前，下表面受到水向上的壓強(qiáng)與它浸在水中的深度成正比．請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的可以確定此實(shí)驗(yàn)大體思路：想法測(cè)量出液體內(nèi)部不同深度處的壓強(qiáng)，然后比較液體壓強(qiáng)大小與所處深度的大小關(guān)系．但此題的難點(diǎn)是沒(méi)有壓強(qiáng)計(jì)，如何測(cè)量液體內(nèi)部不同深度的壓強(qiáng)是難點(diǎn)．故設(shè)計(jì)思路為：
（1）可以利用該金屬塊的質(zhì)量和金屬塊在水中的質(zhì)量，計(jì)算出其對(duì)水的壓力（也就是水對(duì)金屬塊的壓力）．
（2）利用公式p=$\frac{F}{S}$，求出金屬塊浸入水中時(shí)受到水對(duì)它向上的壓強(qiáng)，通過(guò)這種方法計(jì)算出液體內(nèi)部不同深度的壓強(qiáng)，計(jì)入表格中分析即可．

解答 解：
實(shí)驗(yàn)步驟：（1）調(diào)節(jié)天平，把裝水的燒杯放到天平的左托盤(pán)上，測(cè)量燒杯和水的總質(zhì)量m₁并記入數(shù)據(jù)表格；
（2）用細(xì)線系住金屬塊，把細(xì)線的另一端固定在鐵架臺(tái)的橫桿上，讓金屬塊部分體積浸入到天平左托盤(pán)上燒杯的水中（金屬塊不與燒杯底部接觸），增加砝碼或移動(dòng)游碼，天平平衡，記錄天平的讀數(shù)m₂和金屬塊下表面在水中的深度h到數(shù)據(jù)表格；
（3）改變金屬浸在水中的深度，仿照步驟（2）操作5次．
（4）將金屬塊的底面積S記錄到數(shù)據(jù)表格，利用p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{S}$=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{1}g}{S}$=$\frac{{（m}_{2}-{m}_{1}）g}{S}$，
計(jì)算6次金屬下表面的壓強(qiáng)p并記錄到數(shù)據(jù)表格．
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表如下：

m1/kg
m2/kg
h/m
S/m2
p/Pa

點(diǎn)評(píng) 在此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，是利用公式p=$\frac{F}{S}$為實(shí)驗(yàn)原理來(lái)測(cè)量壓強(qiáng)大小的，對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)和金屬塊的重力的巧妙運(yùn)用是本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒．