第2课时 液体压强的大小 连通器
教材任务驱动
任务一 知道液体压强的大小
1.液体压强的大小只与液体的 和 有关。
2.计算公式: 。
释疑点
液体压强公式p=ρgh中的h指的是液体内部某点到自由液面的竖直距离,而不是到容器底的距离(如图)。
任务二 了解连通器
1.定义:上端 、下端 的容器。
2.特点:如果连通器内装有相同的液体,液体 时,连通器各部分容器中液面的高度总是 。
3.应用: 、排水管的U形“反水弯”、锅炉水位计、 等。
释疑点 连通器液面相平的原因
如图所示:静止的液片受平衡力→压力F左=F右→压强p左=p右→由p=ρ液gh知
h左=h右
典题疑难突破
【考点一】液体压强的计算
【典题1】(2024·苏州质检)如图所示,放在水平桌面上的容器,左侧壁上有一个细开口弯管,弯管内的水面高度为h1=0.8 m;容器的顶部和底部的面积为0.08 m2,顶部到底部的高度为h2=0.6 m,g取10 N/kg,则:
(1)水对容器顶部的压强是多少;
(2)液体某深度处受到水的压强为1.5×103 Pa,则该处的深度为多少;
(3)容器底部受到水的压力大小。
技法点拨 (1)计算液体对容器底的压力和压强:先根据p=ρgh计算压强,再根据F=pS计算压力。
(2)计算容器对桌面的压力和压强:先根据F=G容+G液计算压力,再根据p=计算压强。
【变式1】(2024·泉州期中)如图甲所示,放在水平桌面上的容器由上、下两个圆柱体组成,重为0.6 N,深度为10 cm,不计容器厚度。往容器中加水直至加满,容器中水的深度与所加水重力的关系如图乙所示,g取10 N/kg。求:
(1)当水深为6 cm时,容器内水的质量。
(2)容器的底面积。
(3)加满水时,水对容器底部的压力。
(4)加满水时,容器对水平桌面的压强。
【考点二】连通器
【典题2】(2024·重庆质检)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。在如图所示的事例中不是利用连通器原理的是 ( )
易错警示 (1)连通器液面相平的条件:装同种液体且液体不流动。
(2)连通器中若装有不同种类的液体,液体静止时各部分中的液面高度不同。
【变式2】(2023·常德中考)如图所示,水平桌面上的甲、乙两容器用一细管相连,细管中间有一开关K,先把K关上,在两容器中装入不同质量的水后,甲中水面比乙中水面高,然后将甲上口密封,此装置 (选填“是”或“不是”)连通器。打开开关K待液面稳定后,甲中的液面高度 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙中的液面。
规避雷区
易错点 不能正确判断液体的深度
【易错题1】(2024·怀化质检)如图所示,容器装有水,其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc,则以下判断正确的是 ( )
A.pa>pb>pc B.pa
C.pa>pb=pc D.pa=pb=pc
【易错题2】(2024·重庆质检)如图所示,一个装有酒精的容器放置在水平桌面上,容器底受到酒精的压强是 Pa,a点所受压强与b点所受压强之比为
。(酒精密度为0.8 g/cm3)
【纠错】
在利用公式p=ρgh进行计算时,深度h是指研究点到液体自由面的竖直距离。第2课时 液体压强的大小 连通器
教材任务驱动
任务一 知道液体压强的大小
1.液体压强的大小只与液体的 密度 和 深度 有关。
2.计算公式: p=ρgh 。
释疑点
液体压强公式p=ρgh中的h指的是液体内部某点到自由液面的竖直距离,而不是到容器底的距离(如图)。
任务二 了解连通器
1.定义:上端 开口 、下端 连通 的容器。
2.特点:如果连通器内装有相同的液体,液体 不流动 时,连通器各部分容器中液面的高度总是 相同的 。
3.应用: 水壶 、排水管的U形“反水弯”、锅炉水位计、 船闸 等。
释疑点 连通器液面相平的原因
如图所示:静止的液片受平衡力→压力F左=F右→压强p左=p右→由p=ρ液gh知
h左=h右
典题疑难突破
【考点一】液体压强的计算
【典题1】(2024·苏州质检)如图所示,放在水平桌面上的容器,左侧壁上有一个细开口弯管,弯管内的水面高度为h1=0.8 m;容器的顶部和底部的面积为0.08 m2,顶部到底部的高度为h2=0.6 m,g取10 N/kg,则:
(1)水对容器顶部的压强是多少;
(2)液体某深度处受到水的压强为1.5×103 Pa,则该处的深度为多少;
(3)容器底部受到水的压力大小。
解:(1)由图可知,容器顶部水的深度:
h=h1-h2=0.8 m-0.6 m=0.2 m;
水对容器顶部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa。
(2)由p=ρgh可得,该处的深度:
h'===0.15 m。
(3)水对容器底的压强:
p水=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m=8 000 Pa;
由p=可得,水对容器底的压力:
F水=p水S=8 000 Pa×0.08 m2=640 N。
技法点拨 (1)计算液体对容器底的压力和压强:先根据p=ρgh计算压强,再根据F=pS计算压力。
(2)计算容器对桌面的压力和压强:先根据F=G容+G液计算压力,再根据p=计算压强。
【变式1】(2024·泉州期中)如图甲所示,放在水平桌面上的容器由上、下两个圆柱体组成,重为0.6 N,深度为10 cm,不计容器厚度。往容器中加水直至加满,容器中水的深度与所加水重力的关系如图乙所示,g取10 N/kg。求:
(1)当水深为6 cm时,容器内水的质量。
(2)容器的底面积。
(3)加满水时,水对容器底部的压力。
(4)加满水时,容器对水平桌面的压强。
解:(1)由图乙可知,当水深为6 cm时,水对容器底部的压力:F=G=1.8 N;
由G=mg可得,容器内水的质量:m===0.18 kg。
(2)当水深为6 cm时,水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×
6×10-2 m=600 Pa;
由p=可得,容器的底面积:S===3×10-3 m2。
(3)加满水时,水对容器底部的压强:p'=ρ水gh'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10×10-2 m=
1 000 Pa,
由p=可得,水对容器底部的压力:F'=p'S=1 000 Pa×0.003 m2=3 N。
(4)加满水时,容器和水对水平桌面的压力:F总=G总=2.4 N+0.6 N=3 N;
容器对水平桌面的压强:p桌面===1 000 Pa。
【考点二】连通器
【典题2】(2024·重庆质检)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。在如图所示的事例中不是利用连通器原理的是 (B)
易错警示 (1)连通器液面相平的条件:装同种液体且液体不流动。
(2)连通器中若装有不同种类的液体,液体静止时各部分中的液面高度不同。
【变式2】(2023·常德中考)如图所示,水平桌面上的甲、乙两容器用一细管相连,细管中间有一开关K,先把K关上,在两容器中装入不同质量的水后,甲中水面比乙中水面高,然后将甲上口密封,此装置 不是 (选填“是”或“不是”)连通器。打开开关K待液面稳定后,甲中的液面高度 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙中的液面。
规避雷区
易错点 不能正确判断液体的深度
【易错题1】(2024·怀化质检)如图所示,容器装有水,其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc,则以下判断正确的是 (D)
A.pa>pb>pc B.paC.pa>pb=pc D.pa=pb=pc
【易错题2】(2024·重庆质检)如图所示,一个装有酒精的容器放置在水平桌面上,容器底受到酒精的压强是 800 Pa,a点所受压强与b点所受压强之比为
3∶8 。(酒精密度为0.8 g/cm3)
【纠错】
在利用公式p=ρgh进行计算时,深度h是指研究点到液体自由面的竖直距离。第2节 液体的压强
第1课时 液体压强的特点
教材任务驱动
任务 研究液体内部的压强
【探究准备】 液体压强的产生原因
1.由于液体受 重力 ,对容器底部有压强。
2.由于液体具有 流动性 ,液体内部向各个方向都有压强。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验装置
U形管压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)原理:U形管左右两侧 液面高度差 反映了橡皮膜处所受压强大小。
2.制订实验方案
(1)检查装置的气密性:按压橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,则说明装置的气密性良好,不漏气。
(2)液体压强大小的显示:通过 U形管两侧液面的高度差 来反映,这里应用了 转换 法。
(3)控制变量法——只改变一个可能的影响因素:
①改变方向:转动探头,改变其朝向。
②改变深度:逐渐增大探头在水中的深度。
③改变液体密度:向清水中加盐,形成盐水。
【进行实验与收集证据】
(一)探究液体内部压强与方向的关系
1.操作:如图所示,保持探头在水中的 深度 不变,改变探头的方向,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 不变 。
(二)探究液体内部压强与深度的关系
1.操作:如图所示,保持探头在水中的 方向 不变,逐渐增大探头在水中的深度,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 变大 。
(三)探究液体内部压强与液体密度的关系
1.操作:如图所示,将探头浸在水和盐水中的同一深度处,且探头的朝向一致,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:探头在盐水中时,U形管两侧液面的高度差 较大 。
【分析与论证】
液体内部压强的特点
1.在液体内部的同一深度,向各个方向的压强 相等 。
2.深度越大,压强 越大 。
3.在深度相同时,液体的密度越大,压强 越大 。
【交流与评估】
1.使用前,U形管压强计两侧液面不相平应如何调节
答:取下橡皮管重新安装。
2.怎样探究液体压强与容器的形状是否有关
答:用形状不同的容器盛水,保持金属盒在不同容器中的深度不变,观察U形管两管中液面的高度差是否相同。
温馨提示→操作注意事项
(1)探究过程中,应使探头缓慢地转动或下沉。
(2)为便于观察现象,可在U形管中滴加红色墨水。
典题疑难突破
【考点一】探究液体内部压强的特点
【典题1】【一题多设问】实验小组的同学们在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
【实验设计】(1)实验中,把U形管压强计的探头放在液体中,为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用 有色 (选填“有色”或“无色”)液体。
【进行实验】(2)如乙、丙两图所示,保持探头在水中的深度不变,改变它的方向,可初步得出结论:在同种液体中,液体内部同一深度,向各个方向的压强 相等 。
(3)如乙、丁两图所示,将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,这说明同种液体的压强 随液体深度增加而增大 。
【实验延伸】(4)小明同学在图丁所示的实验中保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,他发现U形管两边液面的高度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大压强越大”的结论。他的结论是不可靠的,原因是 没有控制探头深度相同 。
【创新实践】(5)【装置改进】实验小组的小超利用压强计来鉴别水和酒精,已知ρ水>ρ酒精,现有两个相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精。小超用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图戊所示,将压强计两个探头分别浸没在两种液体相同的深度,从而判断出图中装水的是 A (选填“A”或“B”)烧杯。
(6)【生活实践·动手做一做】某实验小组在学习完液体压强有关知识后,小组的同学们利用生活中的常见物品制作了如图己所示的简易压强计。将该压强计浸入水中,橡皮膜将 上凹 (选填“上凹”或“下凸”),增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会 上升 (选填“上升”或“下降”)。
【考点二】比较液体内部压强的大小
【典题2】(2024·济南二模)如图所示,放在同一水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(ρ盐水>ρ纯水),下面关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小关系说法正确的是 (C)
A.a点处最大 B.b点处最大
C.c点处最大 D.b、c两点处一样大
技法点拨 比较液体内部压强大小的方法
根据特点判断:密度相同,比较深度,深度大的压强大;深度相同,比较密度,密度大的压强大。
【变式】(2024·苏州质检)如图所示,甲、乙、丙是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精(ρ水>ρ酒精)。甲和丙两容器的底面积相同,且其中的液体深度也相同,乙容器底面积最大但液体深度最小。三个容器中,底部所受液体压强最大的是 (A)
A.甲容器 B.乙容器
C.丙容器 D.无法比较第2节 液体的压强
第1课时 液体压强的特点
教材任务驱动
任务 研究液体内部的压强
【探究准备】 液体压强的产生原因
1.由于液体受 ,对容器底部有压强。
2.由于液体具有 ,液体内部向各个方向都有压强。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验装置
U形管压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)原理:U形管左右两侧 反映了橡皮膜处所受压强大小。
2.制订实验方案
(1)检查装置的气密性:按压橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,则说明装置的气密性良好,不漏气。
(2)液体压强大小的显示:通过 来反映,这里应用了 法。
(3)控制变量法——只改变一个可能的影响因素:
①改变方向:转动探头,改变其朝向。
②改变深度:逐渐增大探头在水中的深度。
③改变液体密度:向清水中加盐,形成盐水。
【进行实验与收集证据】
(一)探究液体内部压强与方向的关系
1.操作:如图所示,保持探头在水中的 不变,改变探头的方向,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 。
(二)探究液体内部压强与深度的关系
1.操作:如图所示,保持探头在水中的 不变,逐渐增大探头在水中的深度,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 。
(三)探究液体内部压强与液体密度的关系
1.操作:如图所示,将探头浸在水和盐水中的同一深度处,且探头的朝向一致,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:探头在盐水中时,U形管两侧液面的高度差 。
【分析与论证】
液体内部压强的特点
1.在液体内部的同一深度,向各个方向的压强 。
2.深度越大,压强 。
3.在深度相同时,液体的密度越大,压强 。
【交流与评估】
1.使用前,U形管压强计两侧液面不相平应如何调节
2.怎样探究液体压强与容器的形状是否有关
温馨提示→操作注意事项
(1)探究过程中,应使探头缓慢地转动或下沉。
(2)为便于观察现象,可在U形管中滴加红色墨水。
典题疑难突破
【考点一】探究液体内部压强的特点
【典题1】【一题多设问】实验小组的同学们在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
【实验设计】(1)实验中,把U形管压强计的探头放在液体中,为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用 (选填“有色”或“无色”)液体。
【进行实验】(2)如乙、丙两图所示,保持探头在水中的深度不变,改变它的方向,可初步得出结论:在同种液体中,液体内部同一深度,向各个方向的压强 。
(3)如乙、丁两图所示,将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,这说明同种液体的压强 。
【实验延伸】(4)小明同学在图丁所示的实验中保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,他发现U形管两边液面的高度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大压强越大”的结论。他的结论是不可靠的,原因是 。
【创新实践】(5)【装置改进】实验小组的小超利用压强计来鉴别水和酒精,已知ρ水>ρ酒精,现有两个相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精。小超用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图戊所示,将压强计两个探头分别浸没在两种液体相同的深度,从而判断出图中装水的是 (选填“A”或“B”)烧杯。
(6)【生活实践·动手做一做】某实验小组在学习完液体压强有关知识后,小组的同学们利用生活中的常见物品制作了如图己所示的简易压强计。将该压强计浸入水中,橡皮膜将 (选填“上凹”或“下凸”),增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会 (选填“上升”或“下降”)。
【考点二】比较液体内部压强的大小
【典题2】(2024·济南二模)如图所示,放在同一水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(ρ盐水>ρ纯水),下面关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小关系说法正确的是 ( )
A.a点处最大 B.b点处最大
C.c点处最大 D.b、c两点处一样大
技法点拨 比较液体内部压强大小的方法
根据特点判断:密度相同,比较深度,深度大的压强大;深度相同,比较密度,密度大的压强大。
【变式】(2024·苏州质检)如图所示,甲、乙、丙是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精(ρ水>ρ酒精)。甲和丙两容器的底面积相同,且其中的液体深度也相同,乙容器底面积最大但液体深度最小。三个容器中,底部所受液体压强最大的是 ( )
A.甲容器 B.乙容器
C.丙容器 D.无法比较