Question

4．一瓶水放在水平桌面上，瓶子為柱狀，為了測出這瓶水對水平桌面的壓強，請你回答下列問題
（1）請選擇實驗室中的測量工具進行測量，寫出所需要的測量工具的名稱、直接測出的物理量及相應的字母符號．
①測量工具：測力計物理量：總重力G；
②測量工具：刻度尺物理量：瓶底的直徑D．
（2）用上面出現過的物理量符號，計算這瓶水對水平桌面的壓強，表達式：p=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$．
（3）有同學思考，若瓶內的水總質量是500g，則說明水對瓶底的壓力是F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，請問對嗎？對．
若不對，你覺得應該怎么算水對瓶底的壓力？寫出工具名稱、方案．

Answer 1

分析 （1）根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$可知：需要測量物體的壓力和受力面積，由于壓力和受力面積不能直接測量，故根據水平桌面上的壓力F=G和受力面積的形狀，即可判斷需要的測量工具．
（2）根據測出的物理量分別求出壓力和受力面積，然后利用壓強公式p=$\frac{F}{S}$即可得出表達式．
（3）根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$和p=ρgh得出液體產生的壓力特點即可判斷．

解答 解：（1）根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$可知：需要測量物體的壓力和受力面積，由于壓力和受力面積不能直接測量；
由于水平桌面上的壓力F=G；所以，可以利用測力計測出一瓶水的總重力G；利用刻度尺測出瓶底的直徑，根據S=$\frac{1}{4}$πD²求出受力面積；
（2）由于水平桌面上的壓力F=G，受力面積S=$\frac{1}{4}$πD²，
則這瓶水對水平桌面的壓強p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{\frac{1}{4}π{D}^{2}}$=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$；
（3）根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$可得：水對瓶底的壓力F=pS=ρghS，
由于瓶子為柱狀，則V=Sh，根據ρ=$\frac{m}{V}$可知：m=ρV，
所以，F=pS=ρghS=ρgV=mg；
由于瓶子為柱狀，水對瓶底的壓力可以利用F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N計算．
故答案為：（1）①測力計；總重力G；②刻度尺；瓶底的直徑D；
（2）p=$\frac{4G}{π{D}^{2}}$；
（3）對．

點評 本題考查壓強的測量和壓強公式的應用，其中注意：在水平桌面上時，物體對桌面的壓力等于物體重力，即F=G．