聚焦压强实验 掌握探究方法

□　徐伟平　尚秀玉



聚焦压强实验掌握探究方法

□徐伟平尚秀玉

与压强有关的实验包括：①探究影响压力作用效果的因素，②探究影响液体压强的因素，③验证及测定大气压强，这些实验探究是学习压强知识、掌握压强规律的有效手段.实验器材的选择、研究或测量方法、实验过程中要注意的事项、误差分析等内容是大家在这一章的学习中都必须掌握的要点.

一、探究影响压力作用效果的因素

实验分析：

1.探究影响压力作用效果的因素，要采用控制变量法；

2.实验中要采取转换法，通过比较海绵（或细沙）的形变程度来比较压力的作用效果；

3.由于不同材料的抗压性能不同，实验探究时还必须保证受压面的材料要相同.

例1小芳利用海绵、小桌、砝码、木板探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验：

（1）实验中压力的作用效果是通过___________体现的.

聚焦压强实验掌握探究方法

（2）在探究“压力作用效果与受力面积大小的关系”时做了如图1-甲、乙所示的实验，得出:当受力面积相同时，压力的作用效果跟_____有关；如果还要探究“压力作用效果与受力面积的关系”，则还应做图________所示的实验；这种研究方法在物理学中叫做.

图1

（3）比较图1-丙、丁两次实验中，木板所受压强和海绵所受压强的大小关系为p甲_________________p乙（选填“＞”“＜”或“=”）.

（4）如果在实验中没有海绵.可选择日常生活中的_____来代替.

解析：（1）实验中压力的作用效果是运用转换法，通过比较海绵的凹陷程度来体现的；（2）甲、乙两图中小桌对海绵的受力面积相等，小桌上放砝码时，海绵凹陷得越深，说明当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；要探究“压力作用效果与受力面积的关系”则应控制物体的压力相等，所以应比较甲、丁两图，即还应做丁图所示实验，本实验中所用的研究方法为控制变量法；（3）木板和海绵受到的压力、受力面积都相等，因此二者所受的压强相等，它们的凹陷程度不同是由于其自身的抗压性能不同；（4）为了更好地比较压力的作用效果，实验中选择了受压后容易发生形变的海绵，如果没有海绵，则可选择日常生活中的细沙或泡沫塑料来代替.

答案：（1）海绵的凹陷程度（2）压力大小；丁；控制变量法（3）＝（4）细沙或泡沫塑料等

二、探究影响液体内部压强大小的因素

图2

实验分析：

首先，液体内部是否存在压强，并不能直接观测出来.因此实验要用到如图2所示的微小压强计.如果液体内部存在压强，则会对探头上的橡皮膜产生挤压，与探头连接的U形管两侧液面将出现高度差，且高度差越大，说明受到液体的压强越大.

例2小李同学利用如图3装置探究“液体内部压强的特点”.

（1）小李检查压强计的气密性时，用手指不论轻压还是重压橡皮膜，发现U形管两边液柱的高度差变化_________（选填“大”或“小”），表明其气密性差.小李调节好压强计后，U形管两边液面相平.

图3

（2）小李把金属盒分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中，发现图3-甲中U形管两边液柱的高度差较小，他判断甲图中的液体是酒精，其结论不可靠，原因是没有控制金属盒在液体中的_______；他改变图3-乙中金属盒的深度，其探究情况如图3-丙所示.

（3）小李应该比较图________，得出金属盒离液面的距离越深，U形管两边液柱的高度差就越越大，表示液体的压强就越_________.

（4）小李发现在同种液体中，金属盒所处深度相同时，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不变，表明_______________.

解析：（1）若压强计的气密性差，用手指不论轻压还是重压橡皮膜时，就会有漏气现象，因此U形管两边液柱的高度差变化小.

（2）题中小李的操作并没有控制金属盒浸入两种液体中的深度相同，因此他得出的结论不可靠.

（3）小李应该比较图乙、丙，金属盒离液面的距离越深，压强越大，U形管两边液柱的高度差就越大.

（4）在同种液体的同一深度处，改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不变，说明同种液体的同一深度处（或在相同条件下），液体内部向各个方向的压强相等.

答案：（1）小（2）深度相同（3）乙、丙；大（4）在同种液体的同一深度处（或在相同条件下），液体内部向各个方向的压强相等

三、验证大气压强的存在与测定大气压强值

实验分析：

1.大气是否存在压强，人无法直接感受到，因此验证大气压强的实验是通过大气压强的作用来认识的.除课本上介绍的马德堡半球实验外，利用生活中的器材也可验证大气压强的存在，比如有覆杯实验、瓶口吞熟鸡蛋实验等.

图4

例3用如图5所示装置粗略测量大气压的值.把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气，吸盘压在玻璃上的面积为4×10-4m2.轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子.吸盘刚好脱落时，测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2kg.则大气对吸盘的压力为______N（g取10N/kg），大气压的测量值为_______Pa.若吸盘内的空气不能完全排出，则大气压的测量值比实际值偏_______.

图5

答案：32；8×104；小