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专题 06 压强相关实验
【知识储备】
1． 在研究影响压力作用效果因素的实验中，应采用的
方法是控制变量法和转换法。
1) 在探究压力作用效果跟压力大小的关
系时，应控制接触面的受力面积不变,改变压
力的大小
2) 在探究压力作用效果跟受力面积大小的关系时,应控制压力大小不变,改
变接触面的受力面积大小
2． 在探究液体内部压强的特点时，用到
的主要仪器是刻度尺和 U 形管压强
计,采用的方法是转换法和控制变量
法。
1) 在探究液体内部同一深
度处向各个方向的压强都相等时，
应将橡皮膜在液体中的深度保持
不变，改变橡皮膜的朝向;
2) 在探究液体的压强随深度的增加而增大时，应控制橡皮膜浸在同一种液
体内，改变橡皮膜在液体中的深度;
3) 在探究不同液体的压强跟液体密度的关系时,改变液体的种类控制橡皮
膜浸入液体中的深度相同
3． 大气压测量的原理是 p=ρgh 或 p=F/S,在使用托里拆利实验测量大气压时,采用的方法
是:在长然1 m，一端封闭的玻璃管里注满汞，将管口堵住，然后倒插入汞液槽中,放
开堵在管口的手指后,管内汞液面下降稳定后，测出管内外汞柱的高度差，管内汞柱
产生的压强即为大气压的值【专题突破】
1．如图是“探究液体内部压强的特点”的装置，容器内液面高度相同。
（1）探头上的薄膜所受压强的大小是通过U形管左右两侧液面的 高度差 来反映的。
（2）比较甲、乙实验可知：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小 相等 ；甲、丙
实验说明，深度相同时，液体的密度越大，压强 越大 。
（3）图甲中，水对探头上的薄膜产生的压强大小为 160 0 Pa，软管内的气压 大于 （选
填“大于”“小于”或“等于”）管外的大气压。
【解答】解：（1）探头上的薄膜所受压强是通过液体压强计U形管左右两侧液面的高度差来判
断的，高度差越大，说明此时的液体压强越大，采用了转换法；
（2）液体压强与液体的深度和密度有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素
不变。比较甲、乙实验可知，探头上的薄膜朝向不同，薄膜在液体内部的同一深度，甲、乙中
U形管左右两侧液面的高度差相等，故在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小相等；
甲、丙实验中，薄膜在液体内部的同一深度处，盐水的密度大于水的密度，丙中U形管左右两
侧液面的高度差较大，说明液体产生压强较大，故得出深度相同时，液体的密度越大，压强越
大；
（3）图甲中，探头上的薄膜的深度为：h＝26cm﹣10cm＝16cm；
水对探头上的薄膜产生的压强大小为：
p＝ 水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1600Pa；
甲图ρ中与橡皮管相连的U形管左端的液面比右管低，说明软管内的气压大于管外的大气压。
故答案为：（1）高度差；（2）相等；越大；（3）1600；大于。
2．小敏同学利用如图1装置探究“液体内部压强的特点”。（1）实验前必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时，发现
U 形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性 差 （选填“好”或
“差”）；若在使用压强计前发现 U形管中有高度差，通过 B 方法可以进行调节（填选
项）
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内加适量水
（2）比较实验1两图得出的结论是 同一液体，压强随深度的增加而变大 。
（3）比较实验2两图，说明液体的压强与液体密度有关，同一深度， 盐水 （选填“水”或
“盐水”）压强更大。
（4）如果保持橡皮膜位置不变，在实验2的盐水中加入适量清水（液体不溢出），U形管内两
液面的高度差将 变小 （选填：“变大”“变小”或“不变”）。
（5）霞霞选择如图2的探究器材，容器中间用隔板分成大小相同且互不相通的 A、B两部分，
隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，然后在A、B两侧分别倒入水和某种液体，当橡皮膜恢复平
整时，橡皮膜面两侧深度为11cm、10cm，如图3所示，则液体的密度为 1. 1 g/cm3；
（6）一只矿泉水瓶，其侧壁开有小孔a并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，如图4所示，
把瓶放入盛水的烧杯中，当瓶内、外液面相平时，拔出 a小孔上的塞子，则a孔有液体 流入
（选填“流入”、“流出”或“不流”）（ ＜ ）
酒精 水
【解答】解：（1）实验前必须检查压强计能ρ否正常ρ使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡
皮膜时，发现U形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性差；
若在使用压强计前，发现U形管内水面已有高度差，进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有
受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故选B；
（2）液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的，高度差越大说
明此时的液体压强越大，采用了转换法；液体压强与液体的深度和密度有关，研究与其中一个
因素的关系时，要控制另外一个因素不变；比较实验1两图知，右侧图中橡皮膜所处的深度较大，
由转换法，产生的压强也较大，故得出的结论是：同一液体，压强随深度的增加而变大；
（3）比较实验2两图可知，探头橡皮膜在同一深度，根据转换法，盐水产生的压强更大；
（4）如果保持橡皮膜位置不变，在实验2的盐水中加入适量清水（液体不溢出），则液体的密
度变小，因深度不变，根据p＝ 液gh可知，液体产生压强变小，则U形管内两液面的高度差将
变小； ρ
（5）橡皮膜相平，说明A、B两边压强相等，根据液体压强公式有：
水gh水 ＝ 液gh液 ，
ρ则液体的密ρ度为：
ℎ 11cm ；
ρ = 水×ρ = ×1.0g/cm3=1.1g/cm3
液 ℎ 水 10cm
液
（6）由于瓶内、外液面相平，即h酒精 ＝h水 ，
酒精
＜
水
，由p＝ gh可得：
p酒精 ＜p水 ，因此有液体流入。 ρ ρ ρ
故答案为：（1）差；B； （2）同一液体，压强随深度的增加而变大；（3）盐水；（4）变小；
（5）1.1；（6）流入。
3．小刚在探究“影响压力作用效果的因素”时，取三个质量相同的圆柱形容器A、B、C，它们底
面积的关系是SA＝SB＜S 。在三个容器中分别倒入适量的水和盐水，其中B、C两容器中液体
C
质量相同。将它们分别放在三块相同的海绵上，如图甲、乙、丙所示。
（1）实验中通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果；（2）通过比较甲、乙两次实验可知： 受力面积 相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）要想探究压力作用效果与受力面积的关系他应选择 乙、丙 两次实验；
（4）小刚还想利用这些器材探究影响液体压强的因素，于是他找来一个如图丁所示的液体压强
计，将压强计探头放入B、C两容器中，保持探头在两种液体中的深度相同，发现探头在盐水中
时，U形管左右两侧液面的高度差较大，这说明在深度相同时， 液体的密度 越大，液体压
强越大；
（5）小刚看到手边的一个小金属块，他想再添加一个弹簧测力计和细线结合现有器材测出金属
块的密度，于是他进行了如下操作：
①如图戊所示，先用弹簧测力计测出金属块的重力；
②再将石块浸没在B容器水中，静止后读取测力计的示数，则金属块所受浮力为 1. 6 N；
③根据以上测量的数据，小刚算出了小金属块的密度为 5.5×1 0 3 kg/m3。
【解答】解：（1）实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的，属于转换法的应
用；
（2）由甲、乙两图可知，受力面积相同，乙图中的压力大，海绵凹陷程度更明显，可以得出：
受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；
（3）探究压力作用效果与受力面积的关系，应控制压力的大小相同。由题意可知，B、C两容
器和液体质量都相同，则乙图和丙图中海绵受到的压力相同，因 S ＜S ，即受力面积不同，故
B C
应选乙、丙两次实验；
（4）探头在两种液体中的深度相同，发现探头在盐水中时，U形管左右两侧液面的高度差较大，
而盐水的密度大于水的密度，这说明在深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大；
（5）①如图戊所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为8.8N，故测出金属块的重力为G＝
G 8.8N
8.8N，则金属块的质量为m= = =0.88kg；
g 10N/kg
②再将石块浸没在B容器水中，静止后读取测力计的示数，弹簧测力计的分度值为 0.2N，示数
为7.2N，则弹簧测力计对金属块的拉力F拉 ＝7.2N，由称重法可知金属块受到的浮力为
F浮 ＝G﹣F拉 ＝8.8N﹣7.2N＝1.6N；
③由于金属块浸没，金属块的体积等于金属块排开水的体积，则金属块的体积为
F 1.6N
V =V = 浮 = =1.6×10−4m3
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水m 0.88kg
金属块的密度为ρ= = =5.5×103kg/m3 。
V 1.6×10−4m3
故答案为：（1）海绵的凹陷程度；（2）受力面积； （3）乙、丙；（4）液体的密度； （5）
1.6；5.5×103。
4．在篮球比赛前，小明给篮球充气时，发现充气越多感觉球越“硬”，又联想到充足气的轮胎在
烈日下暴晒易爆胎。他认为这些现象与气体压强有关。气体压强的大小与哪些因素有关呢？和
同学们讨论后，提出如下猜想：
猜想1：气压大小可能与气体的温度有关；猜想2：气压大小可能与气体的体积有关；猜想3：
气压大小可能与气体的多少有关。
（1）同学们用汽车里的“胎压计”测量篮球充气时的气压，发现充气越多，示数越大。由此得
出猜想3是 正确 （选填“正确”或“错误”）。
（2）小明又用胎压计测量一个篮球的气压，示数如图所示，其值为 12 4 kPa。当将篮球放在
烈日下暴晒一段时间后，再测球中气压，发现胎压计的示数变大，可以得出的结论是 在体积
和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大 。
（3）为了验证猜想2，他们进行如下探究：
如图乙所示，用注射器密封一段空气柱，保证其温度不变，利用注射器的刻度直接读出气体体
积V，用弹簧测力计竖直向上拉注射器活塞来改变气体的体积，如果已知注射器活塞的横截面
积为S，（不计活塞重及活塞与注射器壁之间的摩擦），当地大气压为标准大气压 p ，当弹簧测
0
F
力计的示数为F时，注射器内气体的压强计算表达式为p＝ p − 。
0
S
（4）通过实验，得到了注射器内气压与对应体积的实验数据，如下表：
p（×105Pa） 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.2V（×10﹣5m3） 1.0 1.25 1.67 2.0 2.5 ▲
①请在图丙中，描点作出气压p与气体的体积V的关系图像。
②根据表格数据和图像，可以推算，当气压p＝0.2×105Pa时，V＝ 5×1 0 ﹣ 5 m3。
1
③为更直观反映气压p与体积V之间的关系，最好画出气压p与 的图像。
V
【解答】解：（1）篮球充气时的气压，发现充气越多，示数越大．说明气压大小与气体的多少
有关，故猜想3正确；
（2）由图知胎压计的量程为20﹣180kPa，分度值为4kPa，示数为124kPa；
当将篮球放在阳光下暴晒一段时间后，篮球内气体的压强增大，胎压计的示数变大，说明在体
积和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大；
（3）当弹簧秤的示数为F时，注射器活塞受大气压力、拉力和里面气体压力的作用，受力平衡；
则F
0
＝F+F气 ，
F
由p= 可得p s＝F+pS，
0
S
F
所以p＝p − ；
0
S
（4）①根据表格数据描点画图象，如下图：
②由表中的数据可知：实验次数1：Vp＝1×10﹣5m3×1×105Pa＝1m3Pa；
实验次数2：Vp＝0.8×10﹣5m3×1.25×105Pa＝1m3Pa；
实验次数4：Vp＝0.5×10﹣5m3×2×105Pa＝1m3Pa；
实验次数5：Vp＝0.4×10﹣5m3×2.5×105Pa＝1m3Pa；
由此可知：气体体积和气体压强的乘积为定值，pV＝1m3Pa，即在温度不变的情况下气体压强与
1
气体体积成反比，即p= m3Pa；
V所以当气压p＝0.2×105Pa时，V＝5×10﹣5m3；
1
③为更直观反映气压p与体积V之间的关系，最好画出气压p与 的图像。
V
故答案为：（1）正确；（2）124；在体积和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大；
F 1
（3）p − ；（4）①见上图；②5×10﹣5；③ 。
0
S V
5．“飞机迷”小王学习了流体压强知识后，他想探究飞机升力大小与哪些因素有关。他猜想：升
力大小与机翼形状、飞机飞行速度和飞机的迎角（机翼轴线与水平气流方向的夹角）有关。
（1）小王制作了如图甲所示的飞机机翼模型，机翼做成该形状的原因是流体流速大处压强
小 ，从而获得向上的升力；
（2）他利用如图乙和丙的电风扇、升力测力计、飞机模型进行实验探究。在探究升力与迎角的
关系时，按以下步骤进行：
①调节使风扇风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，多次实验求平均值；
②改变 迎角大小 ，重复步骤①并计算升力平均值；
③得到“升力与迎角的关系”的图像如图丁。由图像可知：飞机速度一定时，迎角增大，升力
会 C （填序号）；
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．先增大后减小
D．先减小后增大
（3）资料显示：本实验结论与实际相符，若某飞机以80km/h做水平匀速直线飞行，迎角为
，后来以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为 （ 、 在15°和20°之间），则迎角
1 2 1 2 1
θ＜ （选填“＞”“＜”或“＝”）。 θ θ θ θ
2
【解θ答】解：（1）机翼做成该形状的原因是流体流速越大，压强越小，从而获得向上的升力；
（2）②改变迎角大小，重复步骤①并计算升力平均值；③由图丁可知：飞机速度一定时，迎角在小于15°时，升力增大，大于15°时，升力减小，所以
升力会先增大后减小，故ABD不符合题意，C符合题意；
故选：C；
（3）速度小，产生的升力小，需要角度接近15°来获取更大的升力使得等于飞机重力；速度大，
产生的升力大，需要角度大于15°来获取比之前小一点的升力，升力等于飞机重力，知飞行时升
力一定，速度越大，仰角越小，所以 ＜ 。
1 2
故答案为：（1）小；（2）②迎角大θ小；θ③C；（3）＜。
6．（一）如图1是小明用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
（1）压强计中的U形管 不属于 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图 1甲，其调节的方法
是 B （选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
（3）比较图1乙和图1丙，探究的问题是 液体的压强与液体的深度的关系 。
（4）比较 丙、丁 两图，发现液体的压强与液体密度有关。
（二）小明利用U形管改造成如图2所示装置，将U形管倒置在两个容器中，左侧容器盛有水，
右侧容器盛有某种液体。先用抽气机抽出U形管内部分空气，再关闭阀门K。
（1）如图2所示，液柱上升是因为玻璃管内部气压 小于 外界大气压（选填“大于”、“小
于”或“等于”）；
（2）测得左右液柱的高度分别为h
1
和h
2
，则液体密度的表达式为
液
＝ ℎ
1 0
。
ℎ
2
ρ ρ
（3）玻璃管中的空气不能完全抽空，测量结果会 不受影响 （选填“偏大”、“偏小”或
“不受影响”）。
【解答】解：（一）（1）压强计上端不都是开口的，故不属于连通器；（2）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强
就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的，故选
B；
（3）比较图乙和图丙两图知，液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，压强不
同，故探究的问题是：液体的压强与液体的深度的关系；
（4）要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度相同，改变液体的密度，图丙、
丁符合题意；
（二）（1）用抽气机抽出U形管内部分空气，使内部气压小于外部气压，在外界大气压作用下
液柱上升；
（2）液体静止时，U形玻璃管中气体压强与玻璃管中液柱产生压强之和等于大气压，
即左管中的压强为p
0
+
0
gh
1
＝p大气 ，右管中的压强为p
0
+ 液gh
2
＝p大气 ，
则p
0
+
0
gh
1
＝p
0
+ 液ghρ
2
，所以
0
gh
1
＝ 液gh
2
； ρ
ρ ρ ρ ρ
由此可得： ℎ ；
液= 1 0
ℎ
2
ρ ρ
（3）如果空气不能完全抽空，左右两侧上方的气压相等，测量结果不受影响。
故答案为：（一）（1）不属于；（2）B；（3）液体的压强与液体的深度的关系；（4）丙、丁；
（二）（1）小于；（2）ℎ ；（3）不受影响。
1 0
ℎ
2
ρ
7．小明用电子秤、薄壁柱形容器（质量忽略不计，底面积为 100cm2）、合金块（高度为5cm）、
气球（质量忽略不计）、细线（质量和体积忽略不计）、水进行相关实验探究，操作步骤如图：
①将电子秤放在水平台上，测出合金的质量，如图甲；
②将柱形容器放置在电子秤上，向其中装入部分水，如图乙；
③将合金块与气球用细线连接，用手拉着细线使它们逐渐进入水中，如图丙、丁、戊；
④气球全部放气，撤去拉力，合金块沉入容器底部，如图己。
请根据相关信息，回答如下问题：（1）实验过程中，气球的体积大小可反映气体受到液体压强的大小，根据图丁和戊，说明液体
压强大小与 深度 有关。
（2）根据图甲乙丙，可知合金块的密度为 5 g/cm3。
（3）根据图丙和丁，由电子秤示数的变化，说明浮力的大小与 物体排开液体的体积 有关。
丁图中气球所受的浮力为 0. 1 N，此时水对容器底部的压强为 203 0 Pa。从图丁到戊，容
器对桌面的压强变化了 5 Pa。
（4）若图戊中的气球缓慢向外漏气，手对细绳的拉力 变大 （选填“变大”“变小”“不
变”），若将气体全部放完，撤去拉力，如图己，求图己中，合金块对容器底部的压强为
2000 Pa。
【解答】解：（1）由图丁和图戊可知，深度越大时，气球的体积越小，说明气球受到液体的压
强越大，从而得知，液体压强大小与深度有关；
（2）由图甲可知，合金块的质量m＝100g，
由图乙和图丙可知，合金块排开水的质量m排 ＝2020g﹣2000g＝20g，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
m
所以，由 = 可得，
V
ρ
合金块的体积为：V＝V排= m
排=
20g
=
20cm3，
ρ 1g/cm3
水
m 100g
则合金块的密度为： = = = 5g/cm3；
V 20cm3
ρ（3）由图丙和图丁可知，排开水的体积增大时，电子秤的示数增大，则电子秤受到的压力增大，
增大的压力等于气球受到的浮力，从而说明浮力的大小与排开液体的体积有关；
由图丙和图丁知，气球受到的浮力等于电子秤增大的压力，则
气球受到的浮力为：F浮 ＝F丁 ﹣F丙 ＝（m丁 ﹣m丙 ）g＝（2030﹣2020）×10﹣3kg×10N/kg＝
0.1N；
丁图中，水对容器底部的压力为：F＝G＝m′g＝2030×10﹣3kg×10N/kg＝20.30N，
F 20.30N
此时水对容器底部的压强为：p = = = 2030Pa；
S 100×10−4m2
从图丁到图戊，容器对桌面的减小的压力为：ΔF＝F丁 ﹣F戊 ＝（m丁 ﹣m戊 ）g＝（2030﹣2025）
×10﹣3kg×10N/kg＝0.05N，
ΔF 0.05N
容器对桌面变化的压强为：Δp = = = 5Pa；
S 100×10−4m2
（4）若图戊中的气球缓慢向外漏气，气球排开液体的体积减小，由 F浮 ＝ 液gV排 知，受到的浮
力减小，由F浮 ＝G﹣F拉 知，手对细绳的拉力变大； ρ
图己中，合金块的重力为：G′＝mg＝100×10﹣3kg×10N/kg＝1N，
合金块浸没时受到的浮力为：F浮 ＝m排g＝20×10﹣3kg×10N/kg＝0.2N，
合金块对容器底部的压力为：F′＝G′﹣F浮 ＝1N﹣0.2N＝0.8N，
V 20cm3
合金块的底面积为：S′= = =4cm2，
ℎ' 5cm
F' 0.8N
合金块对容器底部的压强p′= = = 2000Pa。
S' 4×10−4m2
故答案为：（1）深度；（2）5；（3）物体排开液体的体积；0.1；2030；5；（4）变大；
2000。
8．气体产生的压强（气压）大小与哪些因素有关？某科学兴趣小组同学了解到如下信息：
①篮球充气越多，越不易被压扁；
②自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎；③密封在针筒内的空气只能被压缩在一定体积范围内。
由此，他们猜想气压大小可能与气体的质量、温度及体积有关。
（1）信息 ① （填序号）可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据。
（2）小组同学对“气压大小与温度的关系”进行了探究，步骤如下：
步骤一：取1m长的一端封闭的细玻璃管，在室温（20℃）下用水银密封一段空气柱，将其竖直
固定，并标出水银柱下表面的位置（如图a）；
步骤二：将空气柱浸入50℃的水中，水银柱上升至图b位置后静止；
步骤三：往玻璃管内注入水银，直到水银柱下表面回到标记处为止，如图c；
步骤四：将空气柱浸入80℃的水中，重复实验。
①本实验用 水银柱的高度 反映空气柱气压的大小；
②步骤三的目的是 控制气体的体积不变 ；
③比较a、c，同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现，上述实验还能得出气
压大小与气体体积的关系，请写出小明的判断依据及相应结论： 质量一定的气体，在温度不
变的情况下，体积变大，压强会变小 。
【解答】解：（1）根据信息①知气压大小可能与气体的质量有关；
（2）①p内 ＝p水银+p
0
，p
0
不变，水银深度越大，则内部气体压强越大，即用水银柱的高度反应
空气柱气压的大小；
②探究气压大小与温度的关系，需保持气球的体积不变，往玻璃管内注入水银，就是为了在实
验过程中保持气体的体积不变；
③小明的判断依据是在气体体积不变的情况下，温度越高水银柱越深；
p内 ＝p水银+p
0
，温度升高时后，封闭气压增大，水银柱上升，最终平衡时气体体积变大，但水银
深度不变，即封闭气体压强又减小回原来值，即质量一定的气体，在温度不变的情况下，体积
变大，压强会变小；
故答案为：（1）①；（2）①水银柱的高度；②控制气体的体积不变；③质量一定的气体，
在温度不变的情况下，体积变大，压强会变小
