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第八章 神奇的压强
8.2.1 液体的压强
沪粤版物理八年级下册
1.知道液体内部存在压强;了解液体压强的特点;知道液体压强的大小跟什么因素有关。
2.认识连通器,了解生活和生产中常见的连通器。
学习目标
某水库大坝的侧面图
导入新知
深海鱼类
200m橡胶潜水服
600m抗压潜水服
潜水员为什么要使用不同的潜水服?
浅水潜水
你知道吗
以上这些事例都与液体压强有关。
1
知识点
液体压强的特点
当倒入水时,橡皮膜向下凸出。
观察与思考
没有水时,橡皮膜平坦
液体有向下(容器底 )的压强
因为液体受到重力作用
合作探究
现象表明:
液体对容器侧壁有压强
因为液体具有流动性
思考:液体内部是否有压强?
测量液体内部压强的仪器——微小压强计
实验探究:液体内部的压强
微小压强计
探头
橡皮管
金属盒
橡皮膜
U形管
如果液体内部存
在压强,放在液
体里的薄膜就会
变形,U行管的
两侧液面就会产
生高度差。
用控制变量法
h:研究点到自由液面的竖直距离。
液体压强规律:
1. 液体对容器底部和侧壁都有压强,压强随深度的增
加而增大。
2. 液体内部向各个方向都有压强。
3. 液体内部的压强随深度的增加而增大,在同一深度,
液体向各个方向的压强大小相等。
4. 液体内部的压强与液体的密度有关,在同一深度,
密度越大压强越大。
【例1】[ 中考·烟台] 在探究实践创新大赛中,小明同学展示了他的“液体压强演示仪”,其主要部件是一根两端开口且用橡皮膜扎紧的玻璃管( 如图),将此装置放于水中,通过橡皮膜的凹凸程度变化探究液体压强规律。如图描述的几种橡皮膜的变化情况,其中正确的是( )
B
A 中玻璃管下端更深,所受的液体压强更大,下面橡皮膜向上凹得更厉害些,错误;C、D 中玻璃管水平放置在液体中, 液体对两侧橡皮膜有向内的压强,两侧的橡皮膜都应向内凹,C、D 错误。
【导引】
橡皮膜的形变程度由液体压强大小决定, 形变方向由压强方向决定。
新知小结
1
下列说法正确的是( )
A.液体内部没有压强
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.同种液体内部同一深度处,向各个方向压强相等
D.液体压强只与深度有关,跟液体密度无关
C
巩固新知
2
【中考·宜昌】如图是三峡水电站的拦河大坝,决定大坝坝底所受水的压强大小的是( )
A.大坝的高度
B.水库中水的体积
C.水库中水的质量
D.水库中水的深度
D
2
知识点
液体压强的计算
液体压强的公式推导
设想在一玻璃容器内的
水中有一深为h,截面
为s的水柱,试计算这
段水柱产生的压强,
即为水深为h处的压强。
合作探究
水柱的体积为v=sh
水的密度为ρ
水柱的质量为m=vρ
水柱对其底面积的压力为F=mg=ρvg=shρg
由公式可知:水的压强只与水的深度和密度有关
(若是其他液体,其密度则不同)
S
h
水柱对其底面积的压强为P=F/s=ρshg/s=ρgh
p——液体在任一深度的压强
ρ——液体的密度
g——常数g =9.8 N/kg
h——深度
指从自由液面到液体内部某一位置的竖直距离
液体压强的公式
P=ρgh
1. 使用时单位要统一
2. 只适用于液体产生的压强
【例2】[ 中考·锦州] 如图所示,平底烧瓶的底面积为50 cm2,内装400 mL 煤油,煤油的深度为10 cm,烧瓶放置在表面积为100 dm2 的水平桌面上,容器自重和容器的厚度均可忽略不计( g 取10 N/kg, 煤油的密度ρ煤油=0.8×103 kg/m3)。试求:
(1)煤油对烧瓶底的压力; (2)桌面受到的压强。
【导引】
(1)煤油对烧瓶底的压强:
p=ρ煤油gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=800 Pa;
煤油对烧瓶底的压力F=pS 容=800 Pa×50×10-4 m2=4 N。
(2)煤油的体积V=400 mL=400 cm3=4×10-4 m3,
煤油的质量m煤油=ρ 煤油V=0.8×103 kg/m3×4×10-4 m3=0.32 kg。
煤油的重力G 煤油=m 煤油g=0.32 kg×10 N/kg=3.2 N,
烧瓶对桌面的压力F′=G 煤油=3.2 N,
烧瓶对桌面的压强p′=F′/S 容=3.2 N/(50×10-4 m2)=640 Pa。
新知小结
1
【中考·泉州】装有一定量的水的细玻璃管斜放在水平桌面上,如图所示,g取10 N/kg,则此时水对玻璃管底部的压强为( )
A.8×102 Pa
B.1×103 Pa
C.8×104 Pa
D.1×105 Pa
A
巩固新知
2
【中考·崇左】2015年6月1日,“东方之星”客船在湖北监利县遭遇强台风而翻沉。潜水员潜入12 m深水里搜救落水乘客,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,此时潜水员受到水的压强是( )
A.0 B.12 Pa
C.83.33 Pa D.1.2×105 Pa
D
1
知识小结
液体压强
产生原因
特点
大小
测量仪器
归纳新知
对公式p=ρgh的理解:
(1)公式中“ρ”指液体的密度;“h”不是高度,是深
度,是指液面到被研究点的垂直距离。
(2)当“ρ”的单位用“kg/m3”、“g”的单位用
“N/kg”、“h”的单位用“m”时,压强的单位才
是“Pa”。
(3)由公式可知,液体内部压强只与液体的密度ρ和液
体的深度h有关,与其他因素无关。
如图所示,放在水平桌面上的容器侧壁上
有一开口弯管,弯管内的液面高度h1=0.8 m,顶部到底部的高度h2=0.6 m,容器中的液体密度为1.2×103 kg/m3,g取10 N/kg。则液体对容器顶部的压强为多少?
2
易错小结
易错点:不理解“深度”与“高度”
容器顶部液体的深度h=h1-h2=0.8 m-0.6 m=0.2 m,则p=ρgh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2.4×
103 Pa。
在“令人惊奇的实验”中,帕斯卡为什么仅用几杯水就能把水桶撑破?
1
解:由于实验中所用的管子较细,几杯水倒进去后,水柱的高度却很高,由p=ρgh可知,水柱越高产生的压强越大,因此水桶受到了很大的压强,由F=pS知,水桶也就受到了很大的压力,所以用几杯水就把水桶撑破了。
课堂练习
潜水员进行深水作业时,为什么必须穿上特制的潜水服?潜水员穿上潜水服潜水时,为什么还要限制潜水的深度?
2
解:潜水时,随着水的深度的增大,压强增大,水温也随之降低,因此要穿上潜水服;而潜水服也只能承受一定深度的水产生的压强,超过这一深度,潜水服也起不到作用了。
某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计验证液体内 部压强的特点。压强计的指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大。他们的研究情况如图所示[图(a)(b)(d)中的容器内均装满液体,ρ盐水>ρ水]
3
(1) 根据图_________可验证:当深度相同时,同种液体内部压强与容器的形状无关。
(2) 根据图(b) (c)可验证:液体内部压强随深度的增
加而_________。
(3) 根据图(b) (d)可验证:当深度相同时,________
_____________________________________。
(a)、(b)
增加
液体的密度越大,压强越大
4
【中考·湘西】如图a、b、c是盛水容器中深度不同的三处位置,其中压强最大的是( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.一样大
如图所示,在玻璃管的底部和侧壁上的开口处包上橡皮膜,往玻璃管中倒入一定量的水,发现橡皮膜________(填“外凸”或“内凹”),这说明_________________________________。
C
5
外凸
液体对容器底和侧壁都有压强
【中考·常州】如图所示,无论汽车落水还是遇雨被淹,乘客都应立刻开门逃生,越迟疑车门越难推开,因为车辆被淹越深,车门下部O处受到水的压强越______。紧急情况下,应挥动逃生锤的________(填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
6
大
B
【中考·邵阳】2017年5月30日,“蛟龙号”载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟下潜,最大潜深6 699 m,获取到深海岩石、沉积物及近底海水样品,以供科学研究。“蛟龙号”在6 600 m深处受到海水的压强是________Pa。(海水密度取1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
7
6.6×107
1.【中考·兰州】如图所示,质量为500 g的薄壁容器放在水平地面上,容器底面积为80 cm2,内装1.5 L的水,已知g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求:
(1)容器对水平地面的压强;
(2)水对容器底部的压力。
课后练习
解:
(1)m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3=1.5 kg,
F=G=m总g=(0.5 kg+1.5 kg)×10 N/kg=20 N,
p= =2.5×103 Pa。
(2)p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m
=103 Pa,
F水=p水S=103 Pa×80×10-4 m2=8 N。
2. 发生在山区的大地震,往往会形成很多的堰塞湖,这些堰塞湖随时有溃堤的可能,严重地威胁着下游群众的生命安全。若某堰塞湖水位已达到54 m,假设湖堤底部能承受的最大压强是6×105 Pa,那么水面最多还能上升几米?(g取10 N/kg)
解:
水的最大深度H= =60 m,
水面能够上升的高度h=60 m-54 m=6 m。
方法规律:利用公式法解答。
3.【中考·滨州】图中的两个圆柱形容器中盛有同种相同质量的液体,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB,容器底部受到液体的压力分别为FA、FB,则( )
A.pA=pB FA=FB
B.pA=pB FA<FB
C.pA<pB FA=FB
D.pA>pB FA>FB
C
点拨:
容器A、B均为柱形容器,液体对容器底的压力等于液体的重力,则FA=mg=FB。由公式p=ρgh知容器A底受到液体的压强较小。
4.【中考·盘锦】如图所示,一个未装满水的瓶子,正立放置在水平桌面上时,瓶子对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1;倒立放置时瓶子对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2。下列关系正确的是( )
A.p1<p2 F1>F2
B.p1>p2 F1<F2
C.p1<p2 F1<F2
D.p1>p2 F1>F2
A
点拨:
由于瓶子放在水平桌面上,则对桌面的压力等于瓶子和水的总重力,即F=G;倒置后瓶子对桌面的压力不变,而受力面积减小,由p=F/S知倒置后瓶子对桌面的压强变大。正放时,瓶子中的水柱粗细相同,瓶子底部受到水的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上粗下细,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力。
5.【中考·南充】如图所示,底面积相同的甲、乙两容器中装有质量和深度均相同的不同液体,则甲、乙两容器中液体的密度ρ甲和ρ乙的关系以及液体对容器底部的压力F甲和F乙的关系,正确的是( )
A.ρ甲=ρ乙,F甲<F乙
B.ρ甲>ρ乙,F甲=F乙
C.ρ甲<ρ乙,F甲>F乙
D.ρ甲>ρ乙,F甲>F乙
D
点拨:
由公式ρ=m/V知甲液体的密度ρ甲较大。两容器中液体的质量m相同,则它们的重力G相同。又甲容器为柱形容器,F甲=G;乙容器为敞口容器,F乙 F乙。
6.【中考·雅安】小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点” (乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先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________(填“好”或“差”);调节好压强计后,U形管两边液面相平。
差
(2)小敏把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙小,由此,他判断图甲中的液体是酒精,他的判断是________(填“正确”或“错误”)的;接着他改变图乙中探头的深度,其探究情况如图丙所示。
(3)比较图________,得出探头浸入液体中的深度__________(填“越深” 或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大, 表示液体在此处的压强就越________。
错误
乙、丙
越深
大
(4)小敏发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明____________________________________________。
同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相等
点拨:
(2)小敏把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,但没有控制探头所在的深度相同,故不能通过液体压强的大小来比较液体密度的大小。
再见