Question

11．創新小組的同學們要探究“液體內部壓強有多大”．
（1）一位同學將一端帶橡皮膜的玻璃管逐漸浸入水中時，他看到的現象是橡皮膜向內凹，且隨著浸入深度的增加凹陷的越明顯；此現象說明液體有向上的壓強，且液體的壓強隨深度的增加而增大．

（2）實驗前，同學們認為還能利用系裝置定量研究液體壓強大小，并進行討論，如圖甲所示，小明和小聰分別進行了如下實驗：
①小明同學將玻璃管浸入水中某一深度，然后往玻璃管中注入水，直至橡皮膜沒有凹凸，觀察玻璃管內水的高度，發現管內外水面高度差為0；他在此基礎上進行理性探究如圖乙，設水的密度是ρ，玻璃管的內截面積是S，橡皮膜距水面的深度是h．它得到的結論是液體壓強p=ρgh．
②小聰同學在玻璃管中分別倒入不同質量的細沙，將玻璃管豎直插入水中，直至橡皮膜沒有凹凸時，并測出橡皮膜在水中的深度，數據如下表．

次數	1	2	3
沙子的質量	n	2n	3n
橡皮膜的深度	h	2h	3h

分析處理實驗數據可得出的結論是同種液體內部的壓強與深度成正比．

Answer 1

分析 液體內部向各個方向都存在壓強，液體內部的壓強隨深度的增加而增大，液體的壓強還與液體的密度有關，液體壓強計算公式為p=ρgh．

解答 解：（1）當同學將玻璃管逐漸浸入水中時，橡皮膜會逐漸向內凹，且隨著浸入的深度的增加凹陷的越明顯；因為液體有向上的壓強，且液體的壓強隨深度的增加而增大；
（2）①設水的密度是ρ，玻璃管的內截面積是S，橡皮膜距水面的深度是h，向玻璃管中倒水，直至橡皮膜變平，
橡皮膜它受到玻璃管中水向下的壓力即F_向下和燒杯中水向上的壓力即F_向上，
因為橡皮膜處于二力平衡狀態，受平衡力．所以F_向下=F_向上，
即：F_向下=F_向上=G=pS，
p=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρVg}{S}$=ρgh．
②由表中數據可知，沙子質量是原來的2倍，橡皮膜受到的壓強也原來的2倍，此時橡皮膜的深度也是原來的2倍，因而可得出的結論是：同種液體內部的壓強與深度成正比．
故答案為：（1）橡皮膜向內凹，且隨著浸入深度的增加凹陷的越明顯；液體有向上的壓強，且液體的壓強隨深度的增加而增大；
（2）①管內外水面高度差為0；液體壓強p=ρgh；②同種液體內部的壓強與深度成正比．

點評 此題考查學生對于探究液體壓強大小實驗的了解和掌握，注意分析環節解答推導．