Question

某校物理小組想通過實驗證明：“壓強一定時，壓力與受力面積成正比”的結論，他們從實驗室找來了如下器材：托盤天平一架（含砝碼），刻度尺，底面積已知且不同的平底試管六只，足量的沙子，裝有適量水的大水槽，抹布。請你幫忙設計實驗，并寫出主要實驗步驟并設計實驗記錄表格。（5分）

 

Answer 1

【答案】

主要實驗步驟：

（1）將天平置于水平桌面上，調節天平平衡；

（2）將底面積為S₁的平底試管裝入適量的沙子，放入裝有適量水的大水槽中，使試管能豎直地漂浮，用刻度尺測試管浸在水中的深度h，取出試管，擦干后用天平稱出試管和管內沙子的總質量m₁并將數據記錄在表格中；

（3）將底面積為S₂的平底試管裝入適量的沙子，放入裝有適量水的大水槽中，使試管能豎直地漂浮，用刻度尺測試管浸在水中的深度仍為h，取出試管，擦干后用天平稱出試管和管內沙子的總質量m₂并將數據記錄在表格中；

（4）仿照步驟3，再做四次實驗，完成對m₃……m₆的測量，并將數據記錄在表格中。………（1分）

（5）應用G=mg算出試管及沙子的總重力，即壓力F的大小，并將數據記錄在表格中。………（1分）

表格如下

S/m2
m/kg
F/N

【解析】

試題分析：當物體在同種液體中的深度一定時，壓強相等。可以讓不同的平底試管放入不等的沙子讓試管漂浮在水面上，使浸入水中的深度相同，研究試管和沙子的重力和底面積的關系。

主要實驗步驟：

（1）將天平置于水平桌面上，調節天平平衡；

（2）將底面積為S₁的平底試管裝入適量的沙子，放入裝有適量水的大水槽中，使試管能豎直地漂浮，用刻度尺測試管浸在水中的深度h，取出試管，擦干后用天平稱出試管和管內沙子的總質量m₁并將數據記錄在表格中；

（3）將底面積為S₂的平底試管裝入適量的沙子，放入裝有適量水的大水槽中，使試管能豎直地漂浮，用刻度尺測試管浸在水中的深度仍為h，取出試管，擦干后用天平稱出試管和管內沙子的總質量m₂并將數據記錄在表格中；

（4）仿照步驟3，再做四次實驗，完成對m₃…m₆的測量，并將數據記錄在表格中。

（5）應用G=mg算出試管及沙子的總重力，即壓力F的大小，并將數據記錄在表格中。

表格如下：

S/m2
m/kg
F/N

考點：此題考查的是一種非常規的測量物體壓強的方法。

點評：這種方法涉及到液體的壓強，關鍵是知道同一液體、同一深度向各個方向的壓強相等，題目難度較大。