探究液体内部压强的创新性实验

探究液体内部压强的创新性实验

郭晨英

（合肥市第 四十五 中芙蓉分校 安徽省合肥市 230601 ）

摘要：液体压强是初中物理的重点内容，在 “液体压强”的教学过程中，压强与液体密度和深度的关系是教学中的重点。但是由p=F/S推导得出液体压强公式p=ρgh时，得出结论：液体压强是由液体重力引起的，然而在应用液体压强公式解决实际问题的过程中，液体压强的大小却与液体的质量、体积无关。学生对这一结论不易理解而成为教学中的一个难点。为了加强学生的感性认识，本文介绍了利用废旧物品设计物理实验，通过观察实验现象，启发学生突破这个教学难点。

关键词：液体压强，创新实验，废旧物品

物理来源于生活，更扎根于生活，它和生活的的关系是不可分割、不可抽离的。把在日常生活中的饮料瓶、一次性纸杯、吸管、塑料袋等废弃的东西收集起来，在实验过程中，教师利用这些废旧物品设计物理实验，帮助学生树立实验的意识，也是一种物理学习方法的创新。本文介绍了利用废旧物品引导学生设计实验，通过观察实验现象，启发学生，提高学生对液体压强的感性认识。

一、探究液体内部压强与深度的关系

实验1：自制深水炸弹，激发学生学习兴趣。装满红墨水的小玻璃瓶（口服液玻璃瓶），用口香糖薄膜密封住，挂上配重（石块）。在大饮料瓶中装一定量的水，再把挂着配重的小玻璃瓶放入大饮料瓶的水中，下降到一定深度时，口香糖薄膜破裂，红墨水喷出即显示爆炸。实验证明，随着液体的深度增大，压强也增大，从而能把口香糖薄膜压破。

实验2.在饮料瓶侧壁的不同高度处，用钉子扎上三个小孔，用手指堵住小孔，往饮料瓶里面倒满水，然后松开手指，可以观察到水从三个小孔中喷出来，其中最下面的小孔水喷得最远，最上面的小孔水喷的最近。实验证明，同种液体内部的压强随深度的增加而增大。

实验3：在饮料瓶侧壁同一高度处，用钉子扎上两个小孔，用手指堵住小孔，往饮料瓶里面倒满水，然后松开手指，可以观察到水从两个小孔中喷出来，瓶中的水向外喷的方向不同，但是喷射的距离是相同的。实验证明，同种液体内部在同一深度处，液体内部向各个方向的压强都是相等的。

实验4：把小饮料瓶两端开口，其中一端蒙上橡皮膜（用气球密封），向里面倒水，橡皮膜（气球）向下突出，说明水对容器底部有压强，方向向下。在大饮料瓶中装一定量的水，再把小饮料瓶放入大饮料瓶的水中，发现橡皮膜突起的程度变小了，说明大饮料瓶中的水对橡皮膜（气球）产生了一个向上的压强，并且放得越深，突起的越小。实验证明，同种液体内部的压强随深度的增加而增大。

二、探究液体内部压强的方向

实验5：在小饮料瓶的侧壁上，选同一高度处，用钉子环绕一圈扎大小相同的几个小孔。在大饮料瓶中装一定量的水，再把小饮料瓶按入大饮料瓶的水中，发现水从小孔喷了进去。实验证明，液体的内部向各个方向都存在压强。

实验6：把小饮料瓶两端开口，其中一端蒙上橡皮膜（用气球密封），向里面倒水，橡皮膜（气球）向下突出，说明水对容器底部有压强，方向向下。在大饮料瓶中装一定量的水，再把小饮料瓶放入大饮料瓶的水中，发现橡皮膜突起的程度变小了，说明大饮料瓶中的水对橡皮膜（气球）产生了一个向上的压强。实验证明，液体内部压强的方向可以向下和向上。

实验7：往塑料袋中装一定量的水，发现塑料袋鼓起来了。实验证明，液体对容器底和侧壁都有压强，而且方向是向四面八方的。

实验8：把塑料袋套在手上，用皮筋把开口固定在手腕上，然后放入水中，这时就会感觉到塑料袋紧贴在手上，不但利用了视觉，而且同时还调动了感觉。实验证明，液体的内部有压强，而且压强的方向是向四面八方的。

三、探究液体内部压强与液体密度的关系

实验9：在小饮料瓶底部扎一个孔，手指堵住小孔，装满红色的浓盐水（颜色对比：目的是使实验效果更明显）。在大饮料瓶中装一定量的水，把用手指堵住小孔的小饮料瓶缓慢放入大饮料瓶中，使两个饮料瓶的液面相平，松开堵在小孔的手指，可看见红色的盐水喷出。实验证明，液体的内部压强与液体的密度有关系。

四、探究液体内部压强与液体质量（体积）的关系

实验10：改进的帕斯卡裂桶实验。取两个饮料瓶，把饮料瓶裁剪掉一半，取锥形部分，把其中一个饮料瓶的一端用橡皮膜（气球）密封并装满水。用钉子在两个瓶盖上各钻一个小孔，用两个玻璃管塞紧小孔，两玻璃管之间用长橡皮管相连(长1米即可)。再往另一个饮料瓶中装满水。初始时，两个饮料瓶位于同一高度，然后慢慢提起没有密封的饮料瓶，可以观察到另一个饮料瓶底部的橡皮膜的形变越来越明显。实验证明，两个饮料瓶中液体的质量（体积）都没有发生改变，但是从橡皮膜的形变可以推断出压强越来越大，所以液体内部的压强与上方液体的质量（体积）无关。

实验11：选择两个大小不同的一次性注射器，去掉活塞和针头，用橡皮软管把两个注射器连接起来，并用橡皮软管把连接处密封。往注射器里面倒水，等水静止后，发现大注射器里的水质量大体积大，但是依然和小注射器的液面相平。实验证明，同种液体的同一深度压强与上方液体的质量（体积）无关。

通过上述的物理实验，学生能感受“物理力量”的过程，对液体压强这个知识点有了更深层次的认识。创新化的物理实验，必须促动学生深度的物理学思考，引导学生的物理学思维，提升学生的物理实验能力。学生从“现象直观”走向“理性判断”，能够感受、体验到自我物理本质力量的成长。

姓名：郭晨英 出生年月：1985.3 性别：女 籍贯：河北邯郸 民族：汉 最高学历：硕士研究生 职称：二级 邮编：230601 单位：合肥市第45中芙蓉分校

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