探究液体内部压强特点实验

陈莉

探究液体内部压强特点实验一直是近几年中考考查的重点之一，它考查了同学们分析与解决问题的能力。下面对实验涉及的知识进行归纳和分析。

[实验要点]

探究液体内部压强特点实验需要注意以下5点。（1）由于液体内部压强大小与深度和液体密度有关，因此，本实验采用的方法为控制变量法。由于实验时通过压强计U形管两侧液面高度差来反映液体压强大小，所以本实验也采用了转换法。（2）实验前应检查实验装置的气密性（用手指压橡皮膜，观察U形管中液面高度差的变化）。（3）实验前检查U形管，若液面不相平，调节方法是拆除橡皮管后再重新安装。（4）在运用控制变量法进行探究实验时，首先保持探头在水中深度不变，再改变探头方向，其次增大探头在水中的深度，最后换用不同的液体。（5）根据探究实验得出结论：①在液体内部液体向各个方向都有压强，在同一深度，各个方向的压强大小相等;②液体内部压强随着深度的增加而增大;③液体内部压强大小还跟液体密度有关，在深度相同时，液体密度越大，压强越大。

[实验拓展]

在做探究液体内部压强特点的实验时，当压强计的金属盒探头处在液体中相同深度时，为了使实验现象更明显，压强计U形管中的液体一般选择密度小的液体，这样U形管两侧液面高度差相对较大，实验现象更明显。

在做探究液体内部压强大小只与液体密度和深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关的实验时，液体的深度是指从自由液面到液体中某一点的竖直距离。如图1所示中A、B、C三点的深度都是h = 20 cm，因此这三点的液体压强相等。

[典例精析]

例 1（2020·山东·青岛）如图2是探究液体内部压强特点的实验。

（1）用压强计和盛有水的容器进行实验，情形如图2中A～C所示。比较A、B可知：在液体内部的同一深度，向 的压强都相等;比较A、C可知：液体内部压强的大小跟 有关。

（2）用如图D所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分，隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验，情形如图E、F所示，由此可推断：a、b两种液体密度的大小关系是ρa ρb，a、c两种液体密度的大小关系是ρa ρc 。

解析：由于液體内部压强与液体的密度和深度有关，因此，实验时需要采用控制变量法，实验中通过U形管两侧液面高度差来比较液体内部压强大小。

（1）比较A、B可知，在液体内部同一深度处，U形管两侧液面高度差相等，即向各个方向的压强相等;比较A、C可知：液体内部压强的大小跟深度有关。

（2）利用如图D的隔板中橡皮膜形变大小不仅可以比较液体内部压强大小，还可以比较隔板两侧液体的密度大小。如图E、F所示，E中橡皮膜几乎没有发生形变，即橡皮膜左右两侧液体压强大小相等，由于ha > hb，所以ρa  < ρb;同理，F中橡皮膜向左形变，说明橡皮膜左右两侧液体压强大小为ρc < ρa ，又hc > hb，所以ρa  > ρc。

答案：（1）各个方向   深度  （2） <    >

[能力提升]

例2（2020·江苏·南京）小明和小华利用压强计、刻度尺和装有适量水的容器，探究液体内部压强与深度的关系，如图3所示：

（1）图甲中金属盒在水中的深度为 cm;

（2）比较两图可知，液体内部压强随深度的增大而 ;

（3）比较两图，小明认为：液体内部某处到容器底的距离越大，其压强越小。为研究此问题，小华在乙图中保持金属盒的位置不变，往容器内加水，当水面到容器底的距离L满足条件： 时，对比甲图，可说明小明的观点是错误的。

答案：（1）7   （2）增大   （3）L ≥ 18 cm

（作者单位：江苏省盐城市东台市时堰镇后港中学）