八年级物理下册 9.2 液体的压强 导学案

液体的压强
【学习目标】
1．认识液体对容器底、侧面及液体内部有压强，能准确陈述液体压强的特点
2. 认识液体压强与液体深度和密度的关系，会用液体压强的特点解释有关现象
3．能熟练写出液体压强公式，并能进行简单的计算
4. 知道连通器原理及生活中连通器的应用
【学习重点】：
1．通过探究实验理解液体内部压强的特点
2．液体压强的特点和液体压强的计算
【学习难点】：
1．探究影响液体内部压强大小的因素
2．应用液体压强的特点和液体压强公式解决实际问题
【自主预习】
1．液体压强产生原因：液体受到重力作用，对支持它的容器底部有压强；液体具有流动性，对容器侧壁有压强。
2.液体压强的特点：(1)液体对容器底部和侧壁有压强, 液体内部朝各个方向都有压强;
(2)各个方向的压强随着深度增加而增大;
(3)在同一深度,各个方向的压强是相等;
(4)在同一深度,液体的压强还与液体的密度有关，液体密度越大, 压强越大。
3.液体压强的公式：P＝ρgh。液体压强只与液体的密度和液体的深度有关, 而与液体的体积、质量无关。与浸入液体中物体的密度无关（深度不是高度）。
4．连通器：上端开口、下端连通的容器。
特点：连通器里的液体不流动时, 各容器中的液面总保持相平, 即各容器的液体深度总是相等。
【合作探究】
探究一：液体的压强特点
问题1：液体对容器底有压强吗？
做一做：在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜，逐渐加水观察现象。
现象：没加水时，橡皮膜是平的；当水倒入后，底部橡皮膜向外凸出。
结论：液体由于受到重力的作用，而对支撑它的容器底部有压强。
问题2：液体对容器底有压强，对容器侧壁也有压强吗？
做一做：在侧壁有开口的玻璃管上扎好橡皮膜，逐渐加水观察现象。
现象：没加水时，橡皮膜是平的；当水倒入后，侧壁的出水口处的橡皮膜向外凸出。
结论：液体由于具有流动性，会对阻碍它流散开的侧壁有压强。
问题3：液体对容器底和容器侧壁都有压强，它的大小与哪些因素有关呢？液体内部有没有压强？
实验：探究液体内部压强的特点
1.实验器材：压强计、水、盐水、大烧杯、刻度尺
压强计：
①作用：测量液体内部压强的仪器
②构造：如图可知，液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）三部分构成。
③原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小，这运用了物理科学方法中的转换法。没有用手压探头橡皮膜时，可以看到U形管两端液柱没有(选填“有”或“没有”)高度差。用手轻压探头橡皮膜时，可以看到U形管两端液柱有(选填“有”或“没有”)高度差。手给橡皮膜的压力越大，橡皮膜凹陷越深（即所受压强越大），发现U形管两端液柱的高度差越大(选填“越大”、“越小”或“不变”)
2．实验步骤：
(1)把探头放进盛水的容器中，注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变，改变探头的方向，看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等；
现象：将探头放进液体中，看到U形管两端液柱存在高度差，说明液体对探头橡皮膜有（选填“有”或“没有”）压强，改变探头的方向，观察到U形管两侧液面高度差不变。
结论：同种液体内部同一深度，向各个方向的压强都相等。
(2)增大探头在水中的深度，看看液体内部的压强和深度有什么关系；
现象：观察到U形管两侧液面高度差变大(选填“变大”或“变小”),经过多次实验,观察到同样的现象。
结论：同种液体内部压强，深度越深，压强越大。
(3)换用盐水，将压强计的探头置于盐水和纯水中的相同深度处，观察U形管的液面高度差。
水 盐水
现象：观察U形管两侧液面高度差,在盐水 (选填“盐水”或“水”)中的高度差大。
结论：深度相同时，液体密度越大，液体内部压强越大。
归纳：液体内部朝各个方向都有压强；在液体内部的同一深度向各个方向的压强都相等；深度越深，压强越大；液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。
探究二：液体压强的大小
1.液体内部压强的大小：
通过上述实验探究，我们知道液体的压强与液体的密度和深度有关，那么液体内部压强到底怎么计算呢？
要想知道液面下某处的压强，可用模型法：设想该处有一个水平“平面”，这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。计算液柱对平面的压强：
设液体的密度是ρ，液柱截面积是S，液柱的高度为h.
设该平面在液面下的深度为h,平面的面积为S,则:
液柱的体积 : V＝__Sh__。
液柱的质量: m＝ρ液Sh。
液柱对平面的压力:F＝G＝_ρ液Shg。
平面受到的压强: ρgh
因此，液面下深度为 h 处液体的压强为：p=ρgh
2．液体压强公式：的的理解和运用：
(1)应用公式p=ρgh时，各个物理量的单位都应统一取国际单位制。式中g取9.8N/kg或10N/kg，h的单位是m，ρ的单位是kg/m3，压强p的单位是Pa。
②在液体内部压强公式中，h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离
.③从液体压强公式p=ρgh可以看出，液体压强只与液体的密度和深度有关，而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积无关。
④公式p=ρgh适用于静止液体，不适用于固体、气体和流动液体。
例题：有人说，“设想你在7 km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里，海水对你脚背压力的大小相当于1 500个人所受的重力！”海水压力真有这么大吗？请通过估算加以说明。
解：因为是估算，海水密度取 ，g取10 N/kg.
脚背的面积近似取:
则7 km深处海水的压强为：
脚背受的压力为：
一个成年人的质量约为60 kg，所受重力：
假设脚背所受压力的大小相当于n个成年人所受重力，则：.
估算结果表明，在7km的海底，水对脚背的压力确实相当于1500个人所受的重力。
探究三：连通器
1．连通器：上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2．连通器的特点：连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是相平的。
3.为什么当液体静止时，连通器中的各个部分液面总是相平的
如图所示，在连通器中，设想在容器底部连通的部分有一“液片AB”：
液体不流动时：液片AB 处于平衡状态
液片两侧受到压力相等：F1=F2 而F1=P1S ; F2=P2S
所以液片两侧受到压强相等：p1=p2 又因p1 =ρgh1 p2 =ρgh2； ρgh1 =ρgh2
所以h1=h2 。 即：两管液面相平。
4.连通器的应用：茶壶、锅炉水位计、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
讨论交流:一艘轮船由上游通过船闸往下游
甲： 打开上游阀门A，闸室和 乙：闸室水面上升到和上游水面相平后，
上游水道构成了一个连通器. 打开上游闸门，船驶入闸室.
丙：打开下游阀门B，闸室和 丁：闸室水面下降到跟下游水面相平后，
下游水道构成了一个连通器. 打开下游闸门，船驶向下游.
【精讲点拨】
1.使用液体压强公式P＝ρgh时， P＝ρgh是液体压强的专用公式，但对于置于桌面上的均匀材料组成的形状规则的固体(圆柱体、正方体、长方体等)同样适用。
2. P=F/S 是求压强普遍适用的公式。当容器是柱形的，柱形液体内的压强也可以根据 P=F/S=G/S来计算。
连通器，上开口、底相连、同液体，不流动，等高低。
3.计算液体对容器的压力时，一般先由公式P＝ρgh算出压强，再由公式 P=F/S，得到压力 F=PS 。
4.连通器里如果盛有两种不同液体时，液面不相等。
【归纳整理】
【当堂练习】
1.竖直放置一矿泉水瓶子，并在侧壁钻A、B、C、D四个一样大小的小孔，打开瓶盖，往瓶中注满水，水将从瓶孔喷出。水喷出速度最大的是从哪一个小孔喷出的（　　）
A．A孔 B．B孔 C．C孔 D．D孔
【答案】D
【解析】根据液体压强的特点p=ρgh，密度一定时，深度越深压强越大，故D孔水喷出速度最大，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2.下列说法中，错误的是（　　）
A. 小轿车使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
B. 鞋底做有凹凸不平的花纹是为了增大有益摩擦
C. 高压锅煮食物熟得快是因为锅内气压高液体沸点高
D. 学校食堂的锅炉和其外面的水位计组成一个连通器
【答案】A
【解析】A．惯性大小只与物体的质量有关，人的质量不变，其惯性不变，故使用安全带和安全气囊不是为了减小惯性，而是为了减小由于惯性带来的危害，故A错误，符合题意；
B．鞋底刻有凹凸不平的花纹是为了在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大有益摩擦，故B正确，不符合题意；
C．水的沸点与气压有关，气压增大时，水的沸点升高；煮食物时高压锅的气压比普通锅内的气压高，所以水沸腾时高压锅内的温度高于普通锅内的温度，温度越高，食物熟得越快，故C正确，不符合题意；
D．水位计上端和锅炉炉身的上端都是开口的，底部是连通的，所以锅炉与外面的水位计组成一个连通器，故D正确，不符合题意。故选A。
3.三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽，坝体高185m，最大蓄水深度175m，坝体建有多个泄洪深孔，每个泄洪深孔大小为63m2，通过开启闸门泄洪，蓄满水时深孔距水面平均深度30m，则每个泄洪深孔的闸门受到水的压力是______N（g=10N/kg）。
【答案】1.89×107
【解析】由题意知，通过开启闸门泄洪，蓄满水时深孔距水面平均深度30m，此时泄洪深孔受到海水的压强为：
因为，坝体建有多个泄洪深孔，每个泄洪深孔大小为63m2，则每个泄洪深孔的闸门受到水的压力是：
4.如图所示，用隔板将容器分成左、右两部分，隔板下部有一个圆孔用薄橡皮膜封闭。当在容器左、右两部分注入不同深度的水时（水面位置如图中虚线所示），橡皮膜发生了形变，形变情况是向______侧凸起；产生这种现象的原因是______。
【答案】（1）左 （2）．液体压强随深度的增加而增大
【解析】 [1]由图可知，到橡皮膜位置右侧水的深度比左侧水的深度大，橡皮膜向左凸起。
[2]根据p=ρgh，因为水的密度相等，右侧水深度大，所以右侧水对橡皮膜的压强大，根据F=pS，因为受力面积相等，右侧水对橡皮膜的压强大，所以右侧水对橡皮膜的压力大，使得橡皮膜向左侧凸起。
5.如下图所示，一个空塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，瓶口朝下竖直地浸入水中，橡皮膜受到了水向_____的压强，大小为_____Pa （g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）
【答案】 (1). 上 (2). 1000
【解析】[1]液体内部向各个方向都有压强，瓶口朝下竖直地浸入水中时，橡皮膜就受到了水向上的压强。
[2]根据液体压强公式，可知此处液体压强的大小为：
6.在“探究液体压强的特点”实验中，小明进行了如下的猜想：
猜想一：液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二：液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三：液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想，小明进行了如图所示的操作：
（1）实验过程中探头受到的液体压强大小是通过_______________________反映的。
（2）为了验证猜想一，应选择________两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的。
（3）探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越________。
【答案】 (1).U形管两边液面的高度差 (2). 甲、乙 (3). 大
【解析】(1)[1]根据转换法，实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的。
(2)[2]为了验证猜想一，即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关，要控制液体密度相同，故应选择甲、乙两组实验对比，可初步验证出猜想一是正确的。
(3)[3]探究液体压强与液体密度的关系时，对比乙、丙两组实验，丙中U形管两边液面的高度差大，小明可得出的结论是：当液体深度相同时，液体的密度越大，液体的压强就越大。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。