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【题目】现有托盘天平(带砝码)一架,刻度尺、三角板各一把,小平底玻璃管1支,足量的沙子,烧杯内装有适量的水,小勺一把。小新利用上述实验器材证明:“液体的压强和深度有关”。小新的主要实验过程如下:

用刻度尺和三角板测量出玻璃管底面直径D,并把数据记录在表格中;

向玻璃管内装入适量的沙子,使玻璃管能竖直地漂浮在水中(如甲图所示),用刻度尺测出玻璃管下表面到容器底的距离h1,并将数据记录在表格中;

从水中取出试管,擦干后用调节好的天平称出玻璃管和沙子的总质量 m,并将数据记录在表格中;

再向玻璃管内添加沙子,使玻璃管仍能竖直地漂浮在水中(如乙图所示),用刻度尺测出玻璃管下表面到容器底的距离 h2;从水中取出试管,擦干后用调节好的天平称出玻璃管和沙子的总质量 m,并将数据记录在表格中;

根据公式 和测量数据,计算出压强 p,并将数据记录在表格中。

请根据以上叙述回答下列问题:

(1)找出小新实验过程中存在的问题并加以改正:______

2)请写出步骤中压强P的推导过程,并用实验中的测量数据的字母表示出来__________

(3)请根据你改进后的实验过程设计一个记录数据的表格_________

【答案】h1h2不应该是玻璃管下表面到容器底的距离,应该是玻璃管下表面到液面的距离

实验次数

玻璃管底面直径

D/cm

玻璃管和沙子的总质量m/g

玻璃管浸入水中的深度h/cm

水对玻璃管底部的压强p/Pa

1

2

【解析】

(1)[1]根据液体压强的计算公式 可知,h是液体的深度,即从液面到所求点的竖直高度,题中测的h1h2不应该是玻璃管下表面到容器底的距离,应该是玻璃管下表面到液面的距离。

(2)[2]玻璃管漂浮在水面上,则玻璃管受到的浮力等于玻璃管和沙子的重力,即 ,根据浮力产生的原因可知,水对玻璃管底的压力等于浮力,即 ,所以水对玻璃管底的压力等于玻璃管和沙子的重力,即 ,根据题中测量的物理量可知,液体压强的计算公式为

(3)[3]实验表格设计包括:实验次数、玻璃管底面直径、玻璃管和沙子的总质量、玻璃管浸入水中的深度、水对玻璃管底部的压强,如下表

实验次数

玻璃管底面直径

D/cm

玻璃管和沙子的总质量m/g

玻璃管浸入水中的深度h/cm

水对玻璃管底部的压强p/Pa

1

2

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在如图中画出木棒受到的阻力F2及其阻力臂l2的示意图;

②手在A端对木棒施加竖直向下的动力,大小为________N

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