【题目】在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。如图所示,他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,直至观察到薄片脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S、槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式p=
=
,计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验,所有数据均记录在下表。(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
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小组 | 槽中液体密度ρ(×103 kg/m3) | 实验序号 | 深度h(m) | 管口面积S(×10-4m2) | 质量m(×10-3kg) | 管内水产生的压强p(Pa) |
甲 | 0.8 | 1 | 0.05 | 5 | 20 | 392 |
2 | 0.1 | 5 | 40 | 784 | ||
3 | 0.2 | 5 | 80 | 1568 | ||
4 | 0.2 | 10 | 160 | 1568 | ||
乙 | 1.0 | 5 | 0.05 | 5 | 25 | 490 |
6 | 0.1 | 5 | 50 | 980 | ||
7 | 0.2 | 5 | 100 | 1960 | ||
丙 | 1.2 | 8 | 0.05 | 5 | 30 | 588 |
9 | 0.1 | 5 | 60 | 1176 | ||
10 | 0.2 | 5 | 120 | 2352 |
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强________(选填“等于”或“小于”)管内水产生的压强。
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中乙组同学由实验序号_____初步得出:同种液体内部的压强与深度成正比。甲组同学由实验序号3、4初步判断,玻璃管的粗细与本实验研究结论的获得______(选填“有关”或“无关”)。
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1、5、8的数据,发现液体内部的压强(p1、p5、p8)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系________,可以归纳得出的初步结论:相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比。
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部的压强与________的比值是一个定值。
【答案】等于 5、6、7 无关 p1:p5:p8=ρ甲:ρ乙:ρ丙 液体密度和深度的乘积
【解析】
第一空.当薄片恰好脱离管口时,受到平衡力的作用,薄片上下的受力面积相同,根据p=
得到,薄片处管外液体的压强等于管内水产生的压强;
第二空.乙组同学实验5、6、7,在液体密度一定时,液体内部的压强与深度成正比;
第三空.甲组同学实验3、4,液体的密度一定、深度一定,管的粗细不同,但是液体的压强相同,所以玻璃管的粗细与本实验研究结论无关;
第四空.实验1、5、8,相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比,液体内部的压强(p1、p5、p8)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系p1:p5:p8=ρ甲:ρ乙:ρ丙=4:5:6;
第五空.甲小组,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
乙小组,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
丙小组,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
=9.8N/kg,
由数据可知,液体压强跟液体深度和液体密度的乘积的比值是一个定值。