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【分析】
首先梳理实验中的变量:几杯水的总重力很小,但倒入细长管子后,管内水面高度很高,木桶裂开;若将这几杯水倒入和桶一样粗的管子,水面高度低,木桶不会裂开。这说明桶裂开的原因不是水的总重力,而是水的深度。我们通过对比实验的不同情况,可确定思考方向为分析液体深度对压强的影响,而非液体总重力。
【解析】
在该实验中,向细管灌入几杯水后,细管内水面高度远高于木桶高度。根据液体压强的规律:在液体密度一定时,液体的压强随深度的增加而增大,此时木桶底部受到的水的压强远大于将水倒入粗管时的压强,当压强超过木桶的承受能力,木桶就裂开了。这一现象表明,水的压强大小与液体的深度有关,在液体密度不变的情况下,液体深度越深,产生的压强越大。
【答案】
水的压强大小与液体的深度有关,在液体密度一定时,液体的深度越深,压强越大。
【知识点】
液体压强的影响因素
【点评】
该实验是液体压强的经典实验,纠正了“液体压强与液体总重力有关”的错误认知,明确液体压强由重力产生,但压强大小与液体总重力无直接关联,核心影响因素为液体深度(密度一定时),帮助学生正确理解液体压强规律。
【难度系数】
0.7
【分析】
1. 得出结论:观察实验数据,在同种液体中,圆柱体下表面的深度h逐渐增大时,对应的液体压强p也随之增大,且压强与深度的比值保持恒定,由此可归纳出液体压强与深度的关系。
2. 计算压强:可先通过前几次实验数据结合称重法、液体压强公式求出液体密度,再利用液体压强公式p=ρgh计算第5次实验的压强;也可根据压强与深度的正比关系,直接代入第5次的深度计算压强。
【解析】
得出结论
分析表格数据可知:在同种液体中,随着圆柱体下表面深度的增加,液体压强不断增大,且压强与深度的比值为定值,因此可得出结论:同种液体,液体压强随深度的增加而增大。
计算第5次实验的压强
选取一组实验数据(如h=0.02m时,p=2×10³Pa),根据液体压强公式p=ρgh,可得液体密度:
$\rho_{液}=\frac{p}{gh}=\frac{2×10^3\ \mathrm{Pa}}{10\ \mathrm{N/kg}×0.02\ \mathrm{m}}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
假设第5次实验中圆柱体下表面深度h=0.06m,代入液体压强公式可得:
$p=\rho_{液}gh=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.06\ \mathrm{m}=6×10^3\ \mathrm{Pa}$
【答案】
同种液体,液体压强随深度的增加而增大;$6×10^3$
【知识点】
液体压强与深度的关系;液体压强公式;称重法测浮力
【点评】
本题通过实验探究液体压强与深度的关系,既考查了实验结论的归纳能力,又结合浮力、液体压强的知识考查了综合计算能力,帮助学生深化对液体压强特点的理解,掌握实验探究与公式应用相结合的解题方法。
【难度系数】
0.6