Question

小军想设计一个实验证明液体产生的压强一定时，压力跟受力面积成正比．实验桌上有粗细不等的平底试管六只（直径已知）、装有适量水的水槽一个、天平一架、配套砝码一盒，足量细沙、小勺一把、面巾纸一盒．
（1）写出主要的实验步骤
（2）画出实验数据记录表．

Answer 1

答：（1）①用D表示试管的直径．将其记录在表格中；
②取一个试管，在试管中装入适量细沙，使其竖直漂浮在水槽中．用刻度尺测出试管浸入水槽的深度用h表示，将试管从水槽中取出擦净，用天平称其总质量用m表示．并将m、h的数据记录在表格中；
③取不同的试管，仿照步骤②再做5次实验，调节细沙量，使每次试管浸入水槽的深度均为h，用天平称出各次试管和沙的总质量m．并将各次的m、h的数据记录在表格中；
④根据公式 S=πD²、F=mg 计算出试管底面积和各次的压力并记录在表格中．
（2）根据分析，表格中应有直径、底面积、质量、试管在水中的深度、压力各项，见下表：

D/m
S/m2
m/kg
h/m
F/N

分析：要设计实验探究压力跟受力面积的关系，要测量试管的底面积和其受到的压力；
当物体漂浮时，浮力与重力相等，根据浮力产生的原因，F_浮=F_压，则F_压=G；
液体压强与深度有关，要保持压强一定，应使试管底在水中的深度不变，可通过向试管中加细沙进行调节．
点评：此题通过设计实验验证液体产生的压强一定时，压力跟受力面积成正比，考查了学生对液体压强计浮力产生原因的理解，同时应用到了漂浮时浮力与重力的关系，难度较大．