學(xué)習(xí)小組用側(cè)壁扎有小孔的長塑料瓶做“探究液體壓強特點”的實驗時,發(fā)現(xiàn)每次小孔中水的流量Q(單位時間內(nèi)噴出水的體積)不同,水的流量與哪些因素有關(guān)。大家提出以下猜想:
猜想1:與小孔的形狀有關(guān)
猜想2:與小孔距水面的深度h有關(guān)
猜想3:與小孔的橫截面積S有關(guān)
(1)為驗證猜想1,他們在三個相同塑料瓶側(cè)壁的同一位置各扎一個小孔,三孔形狀如圖甲所示,在小孔處安裝閥門和流量計(測流量的儀器)將瓶中均裝滿水,打開閥門,測出流量,此步驟存在的問題是
沒有控制小孔的橫截面積相等
沒有控制小孔的橫截面積相等
。
(2)肯定猜想1后,為探究猜想2,他們在同一塑料瓶的不同位置,分別開相同的圓孔。進行實驗。
①下表是實驗中測得的數(shù)據(jù),請在圖乙中描點作出流量Q與小孔深度的平方根的關(guān)系圖線,表格中第3次流量Q=45
45
cm3?s-1。
序號 |
孔面積S/cm2 |
孔深度h/cm |
h平方根/ |
流量Q/cm3?s-1 |
1 |
0.2 |
10 |
3.2 |
28 |
2 |
0.2 |
16 |
4.0 |
36 |
3 |
0.2 |
25 |
5.0 |
45 45
|
4 |
0.2 |
36 |
6.0 |
54 |
5 |
0.2 |
50 |
7.1 |
64 |
②進一步分析,他們認為深度影響流量的原因是深度越大,液體壓強越
大
大
,噴出小孔的水流速也越大。
(3)對于猜想3,大家認為是正確的,為進一步探究流量Q與小孔橫截面積S之間的定量關(guān)系,老師畫了圖丙所示的水柱模型,其中v表示水從小孔流出的速度,l表示時間t內(nèi)流出水柱的長度,S表示小孔的橫截面積。
①根據(jù)流量定義并結(jié)合模型,推導(dǎo)流量Q與流速v、面積S的關(guān)系式:Q=
Sv
Sv
;
②通常情況下,噴泉豎直向上噴出的水柱在上升階段粗細并不均勻,則噴出水柱在空中上端較
粗
粗
(選填“粗”或“細”)。