Question

【題目】現有托盤天平（帶砝碼）一架，刻度尺、三角板各一把，小平底玻璃管1支，足量的沙子，燒杯內裝有適量的水，小勺一把。小新利用上述實驗器材證明：“液體的壓強和深度有關”。小新的主要實驗過程如下：

①用刻度尺和三角板測量出玻璃管底面直徑D，并把數據記錄在表格中；

②向玻璃管內裝入適量的沙子，使玻璃管能豎直地漂浮在水中（如甲圖所示），用刻度尺測出玻璃管下表面到容器底的距離h1，并將數據記錄在表格中；

③從水中取出試管，擦干后用調節好的天平稱出玻璃管和沙子的總質量 m，并將數據記錄在表格中；

④再向玻璃管內添加沙子，使玻璃管仍能豎直地漂浮在水中（如乙圖所示），用刻度尺測出玻璃管下表面到容器底的距離 h2；從水中取出試管，擦干后用調節好的天平稱出玻璃管和沙子的總質量 m，并將數據記錄在表格中；

⑤根據公式 和測量數據，計算出壓強 p，并將數據記錄在表格中。

請根據以上敘述回答下列問題：

（1）找出小新實驗過程中存在的問題并加以改正：______。

（2）請寫出步驟⑤中壓強P的推導過程，并用實驗中的測量數據的字母表示出來__________。

（3）請根據你改進后的實驗過程設計一個記錄數據的表格_________。

Answer 1

【答案】h1、h2不應該是玻璃管下表面到容器底的距離，應該是玻璃管下表面到液面的距離

實驗次數	玻璃管底面直徑 D/cm	玻璃管和沙子的總質量m/g	玻璃管浸入水中的深度h/cm	水對玻璃管底部的壓強p/Pa
1
2

【解析】

(1)[1]根據液體壓強的計算公式 可知，h是液體的深度，即從液面到所求點的豎直高度，題中測的h1、h2不應該是玻璃管下表面到容器底的距離，應該是玻璃管下表面到液面的距離。

(2)[2]玻璃管漂浮在水面上，則玻璃管受到的浮力等于玻璃管和沙子的重力，即 ，根據浮力產生的原因可知，水對玻璃管底的壓力等于浮力，即 ，所以水對玻璃管底的壓力等于玻璃管和沙子的重力，即 ，根據題中測量的物理量可知，液體壓強的計算公式為

(3)[3]實驗表格設計包括：實驗次數、玻璃管底面直徑、玻璃管和沙子的總質量、玻璃管浸入水中的深度、水對玻璃管底部的壓強，如下表

實驗次數	玻璃管底面直徑 D/cm	玻璃管和沙子的總質量m/g	玻璃管浸入水中的深度h/cm	水對玻璃管底部的壓強p/Pa
1
2